JP4012806B2 - Inkjet recording device - Google Patents

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Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はインクジェット記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置等の画像記録装置或いは画像形成装置として用いるインクジェット記録装置に搭載するインクジェットヘッドは、インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する流路（液室、加圧液室、圧力室、吐出室、インク流路等とも称される。）と、流路内のインクを加圧する圧力を発生する圧力発生手段とを備えて、圧力発生手段で発生した圧力で流路内インクを加圧することによってノズルからインク滴を吐出させる。
【０００３】
このようなインクジェットヘッドとしては、圧力発生手段として圧電素子などの電気機械変換素子を用いて流路の壁面を形成している振動板を変形変位させることでインク滴を吐出させるピエゾ型のもの、流路内に配設した発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いてインクの膜沸騰でバブルを発生させてインク滴を吐出させるサーマル型のもの、流路の壁面を形成する振動板（又はこれと一体の電極）とこれに対向する電極を用いて静電力で振動板を変形させることでインク滴を吐出させる静電型のものなどがある。
【０００４】
ところで、インクジェット記録方式を用いるインクジェット記録装置にあっては、近年高速記録の要求が高まっており、その解決の１つとしてインク滴を吐出するインクジェットヘッドの幅を長くしたライン型ヘッドを用いて、一回の走査又は記録媒体（用紙）の搬送で記録する量を多くすることにより、記録速度を高めた所謂フルライン型インクジェット記録装置が実用化されつつある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ライン型ヘッドにあっては、記録に必要な幅がＡ４用紙、Ａ３用紙と大きくなるに従い、長くする必要がある。例えば、Ａ４短手方向記録の場合の最大記録幅は２１０ｍｍ必要であり、Ａ４長手、又はＡ３短手方向記録の場合の最大記録幅は２９７ｍｍ必要であり、略これら最大記録幅をカバーできるヘッド長さ（ライン幅）が必要となり、これに多数のノズル、従ってノズルが連通する流路を配列することになる。
【０００６】
そのため、各流路にインクを供給するための１つの共通液室を設ける従前のインクジェットヘッドにあっては、流体抵抗の増大によって流路に対するインク供給が間に合わなくなり、インク滴吐出が不安定になっている。特に、インクジェット記録装置においては、普通紙上に印字した場合、画像の色再現性、耐久性、耐光性、インク乾燥性、文字滲み（フェザリング）、色境界滲み（カラーブリード）、両面印刷性等、インクジェット記録装置特有の画質劣化問題が顕在しており、更に、普通紙にて高速印字しようとした場合には、これら全ての特性を満足して印刷することは極めて難しい課題となっている。
【０００７】
そこで、普通紙を使用した場合での従前の染料系インクに対する問題点を改善するために、着色剤として有機顔料、カーボンブラック等を用いる顔料系インクの使用が普通紙印字に対して検討、あるいは実用化がされている。顔料は、染料とは異なり水への溶解性がないため、通常は、顔料を分散剤とともに混合し、分散処理して水に安定分散させた状態の水性インクとして用いられる。
【０００８】
その結果、インク粘度が高くなり、このような高粘度（５ｃＰ以上）を用いた場合には、より抵抗が大きくなることから、共通液室から各流路へのインク供給が間に合わなくって印字不良が生じ易くなっている。
【０００９】
また、インクジェット記録装置においては、インク滴を吐出する記録ヘッドの性能を維持回復する機構が不可欠であり、性能維持回復機構の主な機能は、インクの自然蒸発によるノズル孔付近のインクの増粘固着を防止するために密閉性の高いキャップ部材で覆うキャップ機能と、ノズル孔内に発生した気泡などによる吐出不良をインクを排出することで回復したり、キャップ機能を通じてインクカートリッジからインクを吸引し記録ヘッド内部に充填する吐出回復機能等で構成される。
【００１０】
ここで、吐出回復機能は、一般的に、インクを吐出するノズル列を有するノズル面をキャップ本体で覆い、大気開放弁を閉じた状態で、吸引ポンプを駆動してキャップ本体の空気を吸引し、キャップ本体内を負圧にすることで記録ヘッドに接続されたインクタンクから記録ヘッド内へインクを供給する機能である。
【００１１】
この場合、ライン型ヘッドのように共通液室の長さが長くなると、インクや気泡が滞留する部分、ノズル毎に加わる圧力ムラが発生し易くなり、効果的な回復動作を行うことが難しくなる。さらに、キャップ本体に排出されたインクを回収する場合、回復動作で排出されるインク量が多くなることから、フィルタなどを通じての回収に時間がかかることになる。これらの問題も特に高粘度インクを用いた場合により顕著になる。
【００１２】
また、オフィス用途や家庭用途に使用されるインクジェット記録装置においては、一定の内容（記録幅等）の記録動作がおこなわれるわけでもなく、連続して使用されるわけでもないため、必然的に回復、回収モードの頻度が高くなり、回復モードにかかる時間が長くなるとユーザーの待機時間も長くなる。
【００１３】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、安定した高速記録が可能で、信頼性回復動作に要する待機時間も短くすることができるインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【００１５】
なお、本発明細書において、「インク」とは画像を記録するものの意味であり、一般的な画像記録に用いるインクのみならず、例えば、捺染、電気・電子回路形成、電子放出素子形成、カラーフィルタ製造、フォトレジストパターニング、ＤＮＡチップ等の製造・加工・プロセスに用いられる液体を含む意味であり、「記録媒体」とは上記意味での「インク」が付着されるものの意味であり、「記録」とは上記意味での「インク」を用いて上記意味での「記録媒体」にインクを付着させることを意味している。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るインクジェット記録装置は、インク滴を吐出するノズルが連通する流路にインクを供給する独立した複数の共通液室をノズル配列方向に有し、各共通液室にはそれぞれインク供給部及びインク排出部を有する記録ヘッドユニットを備え、各共通液室のインク供給部にインクを供給するインク供給路にはそれぞれ独立して開閉制御可能な弁手段を、各共通液室のインク排出部からのインクを排出するインク排出路にはそれぞれ独立して開閉制御可能な弁手段を備え、記録ヘッドの回復動作を行うときに、１つの共通液室に対応する供給弁及び排出弁を開状態にし、他の共通液室に対応する供給弁及び排出弁を閉状態に制御する構成とした。
【００１８】
これらの各インクジェット記録装置において、２つの共通液室にインクを送液する共通のポンプを備えている構成とすることが好ましい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。本発明の第１実施形態について図１を参照して説明する。なお、同図は同実施形態のヘッドユニット及びインク供給・排出系の概略構成図である。
【００２４】
このインクジェット記録装置では、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの４色のインクを用いるので、同図に示すインク経路は４経路設けられ、各インク経路は互いに並列に設置されるが、以下では、便宜上、一つのインク経路について説明する。
【００２５】
このインクジェット記録装置は、記録媒体にインク滴を吐出して画像を記録する記録ヘッドユニット（以下単に「ヘッドユニット」という。）１と、ヘッドユニット１に供給するインクを貯留するインクタンク２と、インクタンク２から供給されたインクを一時的に貯留するサブタンク３と、ヘッドユニット１のノズル形成面をキャッピングするキャップ手段を含むインク受け部４と、インクカートリッジ５、インクタンク２からサブタンク３へインクを圧送する供給ポンプ６、インクタンク２へのインク回収及びインク補給用の回収・補給ポンプ７等とを備えている。
【００２６】
ヘッドユニット１は、インク滴を吐出させる複数の吐出口（ノズル）、ノズルが連通する流路及び流路内のインクを加圧する圧力を発生させる圧力発生手段を含むインク吐出手段１１と、各インク吐出手段１１の流路にインクを供給する複数（この例では２つ）の独立した共通液室１２ａ、１２ｂが設けられている。そして、共通液室１２ａ、１２ｂには、それぞれ外部からインクを供給するための複数のインク供給部１３ａ、１３ｂと、主として外部にインクを排出するための複数のインク排出部１４ａ、１４ｂとを設けている。
【００２７】
このヘッドユニット１による画像形成は、図示しない制御回路からの駆動信号に基づいて圧力発生手段が駆動されることで流路内インクを加圧してノズルから記録紙などの記録媒体にインク滴が吐出されることにより行われる。
【００２８】
また、ヘッドユニット１は、所謂、フルライン型インクジェットヘッドであり、記録幅にわたって配列したノズルを有し、例えば、Ａ４サイズ短手方向に記録の場合、ノズル配列密度は６００dpi以上で、その記録幅８インチ幅にわたり４８００個以上のノズルを有するヘッド構成となっている。
【００２９】
なお、ヘッドユニット１としては、インク流路内に、インクを加熱し膜沸騰現象によりノズルを通じて液滴として吐出させる電気熱変換体としてのヒータが保護層を介して形成されているサーマル型ヘッド、振動板を圧電素子などの電気機械変換素子で変形させて液滴を吐出させるピエゾ型ヘッド、振動板を静電力で変形させて液滴を吐出させる静電型ヘッド、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金をアクチュエータ部に用いたヘッドなど、各種のヘッドを用いることができる。
【００３０】
このヘッドユニット１の構成の一例について図２及び図３を参照して説明する。なお、図２は同ヘッドユニット１の模式的斜視説明図、図３は同じく断面説明図である。
このヘッドユニット１は、インク滴を吐出するノズル（吐出口）１５及びノズル１５が連通する流路１６を形成する流路形成部材１７と、アクチュエータ基板１８と、流路１６に供給路１６ａを介してインクを供給する共通液室１２ａ、１２ｂを形成する共通液室部材１９とを積層接合している。
【００３１】
そして、アクチュエータ基板１８の流路１６側の面には電気熱変換素子２０を配置し、流路１６内のインクを加熱して膜沸騰現象によりバブルを発生させることで流路１６内のインクを加圧してノズル１５からインク滴を吐出させるようにしている。ここでは、アクチュエータ基板１８がノズル面／印刷面と平行であるフェイスシュータタイプとしている。また、流路形成部材１７、アクチュエータ基板１８及び電気熱変換素子２０を含めて前述したようにインク吐出手段１１を構成している。
【００３２】
また、ヘッドユニット１の構成の他の例について図４及び図５を参照して説明する。なお、図４は同ヘッドユニット１の模式的斜視説明図、図５は同じく断面説明図である。
このヘッドユニット１も、インク滴を吐出するノズル（吐出口）１５及びノズル１５が連通する流路１６を形成する流路形成部材１７及びアクチュエータ基板１８と、流路１６に供給路１６ａを介してインクを供給する共通液室１２ａ、１２ｂを形成する共通液室部材１９とを積層接合している。
【００３３】
そして、アクチュエータ基板１８の流路１６側面には電気熱変換素子２０を配置し、流路１６内のインクを加熱して膜沸騰現象によりバブルを発生させることで流路１６内のインクを加圧してノズル１５からインク滴を吐出させるようにしている。ここでは、アクチュエータ基板１８がノズル面と垂直で、アクチュエータ基板１８のエッヂ部にノズル１５を配置するようにしたエッヂシュータタイプとしている。
【００３４】
そして、このヘッドユニット１にインクを供給するため、サブタンク２とヘッドユニット１の供給部１３ａ、１３ｂとをチューブ或いはパイプなどからなる供給路２１を介して接続している。この供給路２１はヘッドユニット１側で共通液室１２ａの供給部１３ａに接続する供給路２１ａと、共通液室１２ｂの供給部１３ｂに接続する供給路２１ｂとに分岐部２３で分岐し、各供給路２１ａ、２１ｂにはそれぞれ開閉制御可能な供給弁（バルブ）２２ａ、２２ｂを介装している。
【００３５】
また、このヘッドユニット１からインクを排出して循環するため、ヘッドユニット１の排出部１４ａ、１４ｂとインクタンク３とをチューブ或いはパイプなどからなる排出路２５を介して接続している。この排出路２５はヘッドユニット１側で共通液室１２ａの排出部１４ａに接続する排出路２５ａと、共通液室１２ｂの排出部１４ｂに接続する排出路２５ｂとを分岐部２７で接続して１経路とし、各排出路２５ａ、２５ｂにはそれぞれ開閉制御可能な排出弁（バルブ）２６ａ、２６ｂを介装している。
【００３６】
さらに、インクタンク２とサブタンク３との間には、インクをインクタンク２からサブタンク３側へ圧送するための供給ポンプ６を備えている。
【００３７】
一方、インク受け部（手段）４は、回復動作でヘッドユニット１のノズルから吐出されるインクを回収するために設けられる。このインク受け部４は、ヘッドユニット１の非動作時にはノズル形成面を覆い、ノズルの乾燥を防止するキャップとしての機能をも有する。さらに、インク受け部４にはヘッドユニット１のノズル形成面をクリーニングするブレードが設けられている。
【００３８】
また、インク受け部４はヘッドユニット１に対して左右に移動可能に制御され、ヘッドユニット１はインク受け部４に対して上下に移動可能に配置され、制御回路により移動制御される。この移動制御により、回復処理、クリーニング、画像形成の各工程でのヘッドユニット１とインク受け部４の位置関係が所定の関係に決定される。
【００３９】
インク受け部４の構成の一例について図６を参照して説明する。このインク受け部４は、インク受け室４２を形成した本体４１と、ヘッドユニット１のノズル形成面に当接してキャッピングするキャップ部材４３と、ブレード４４とを備え、本体４１にはインク受け室４２からインクを排出するための排出口４５を形成している。
【００４０】
そして、インク受け部４とインクタンク２とはチューブやパイプなどからなる回収路３１及び回収・補給路３２を介して接続し、回収路３１には開閉制御可能な回収弁３３及びフィルタ３４を介装している。
【００４１】
また、インクカートリッジ５とインクタンク２とは補給路３５及び回収・補給路３２を介して接続し、補給路３５には開閉制御可能な補給弁３６及びフィルタ３７を介装している。
【００４２】
さらに、回収・補給路３２には回収或いは補給されるインクをインクタンク２に圧送するための回収・補給ポンプ７を介装している。
【００４３】
また、インクタンク２にはインクタンク本体の内部と大気とを連通させるための大気開放口３８及び大気開放弁３９を設けるとともに、液面高さを検出するインク残量センサ４０を備えている。
【００４４】
次に、このように構成したインクジェット記録装置の作用について説明する。この装置において、主なインク供給モードとしては、インク補給モード、印字モード、回復モード、回収モードがある。
【００４５】
インク補給モードはインクタンク２にインクカートリッジ５からインクを補給するモードで、インク残量検出センサ４０でインクタンク２内のインクが規定以下であると検出された場合、供給弁２２ａ、２２ｂ、排出弁２６ａ、２６ｂ、回収弁３３を閉じて、補給弁３６を開いた状態にして、回収・補給ポンプ７を駆動し、インクカートリッジ５からインクタンク２にインクを補給する。そして、インク残量検出センサ４０で規定量まで満たされたことが検出されると、回収・補給ポンプ７を停止させる。
【００４６】
次に、印字モードでは、供給ポンプ６は動作させず、供給弁２２ａ、２２ｂ及び排出弁２６ａ、２６ｂをそれぞれ開いた状態にする。この場合、ヘッドユニット１の共通液室１２ａ、１２ｂへは、それぞれサブタンク３→供給弁２２ａ、２２ｂ→インク供給部１３ａ、１３ｂを介して、また、インクタンク２→排出弁２６ａ、２６ｂ→インク排出部１４ａ、１４ｂの双方向からインクが供給される。
【００４７】
ただし、両方の弁は開かずに、排出弁２６ａ、２６ｂ、あるいは供給弁２２ａ、２２bのいずれかのみを開いて、一方からのみ共通液室１２ａ、１２ｂにインクを供給するようにすることもできる。
【００４８】
また、幅の狭い記録媒体に記録を行う場合には、供給弁２２ａと排出弁２６ａ、或いは供給弁２２ｂと排出弁２６ｂのいずれかのインク給排系統のみ開通させて、複数の共通液室１２ａ、１２ｂのいずれか一方にのみインク供給して、インクを供給する側の共通液室１２ａ又は１２ｂに対応するインク吐出手段１１で画像を記録するようにすることもできる。
【００４９】
いずれの場合でも、共通液室、インク供給部、インク排出部が分割されていないヘッド、すなわち１つの共通液室、インク供給部、インク排出部を構成したヘッドと比較して、インク供給部１３ａ、１３ｂあるいはインク排出部１４ａ、１４ｂからインク吐出手段１１への最大距離が短くなる。したがって、共通液室１２の断面積が同じとした場合、インクに対する流体抵抗が小さくなるので、より各ノズル（インク吐出手段１１）へのインク供給が迅速に行われるようになり、インクの供給が安定し、安定した高速記録が可能になり、特に高粘度インクを用いた普通紙に対する高速、高画質印字が可能となる。
【００５０】
回復モードは、初期状態でヘッドユニット１にインクを充填し気泡を排出する場合、使用開始時、あるいは前のプリントから現在行おうとするプリントの間で一定時間以上経過した場合、或いはユーザーが回復動作を要求した場合、また或いは画像読み取り部で記録装置本体が吐出不良を認識した場合に実行する。
【００５１】
この回復モードでは、図７に示すように、インク受け部４でヘッドユニット１のノズル面をキャッピングした後、複数の供給弁２２ａ、２２ｂ、排出弁２６ａ、２６ｂを開いた状態で供給ポンプ６を動作させ、供給ポンプ６の脈動の影響を低減させるためのサブタンク４→供給弁２２ａ、２２ｂ→インク供給部１３ａ、１３ｂを経てヘッドユニット１の共通液室１２ａ、１２ｂにインクを送液する。
【００５２】
これにより、ヘッドユニット１の共通液室１２ａ、１２ｂのインク圧力が高まることで、一部はインク吐出手段１１のノズル１５から強制的にインクがインク受け部４へ排出され、一部はインク排出部１４ａ、１４ｂ→排出弁２６ａ、２６ｂを経てインクタンク２へ戻され、共通液室１２ａ、１２ｂや流路１６内になどに停留した気泡、非吐出ノズルなどで増粘したインク、異物などをノズル１５あるいはインク排出部１４ａ、１４ｂから強制的に排出除去することができる。
【００５３】
この場合、共通液室１２ａ、１２ｂに短く分割されているので、この回復モードの強制的なインク排出において、ノズル１５ごとに加わる圧力を略均一にすることができ、ノズル毎のムラが小さくなる。これにより、結果としてインク排出量を少なくすることができ、短時間で効果的に回復動作を行うことができ、回復モードのための待機時間を短くすることができる。
【００５４】
この回復モード終了後は、図８に示すように、インク受け部４のワイピング部材４４でヘッドユニット１のノズル面に付着残存しているインク等を除去するためのワイピングを行う。
【００５５】
このように、共通液室の数に相当する複数の供給弁、排出弁を配置して、回復動作時に供給弁２２ａ、排出弁２６ａ、あるいは供給弁２２ｂ、排出弁２６ｂの組み合わせのどちらか一方づつを開通状態にするように供給弁及び排出弁の開閉を制御する。つまり、供給弁２２ａ、排出弁２６ａが開状態のとき、供給弁２２ｂ、排出弁２６ｂは閉状態、供給弁２２ａ、排出弁２６ａが閉状態のとき、供給弁２２ｂ、排出弁２２ｂは開状態とする。
【００５６】
これにより、インクを強制排出させるノズル数及びインク容積を少なくすることができ、同じ送液能力の供給ポンプ６を用いた場合でも効果的に共通液室内の圧力を高めることができ、結果として回復動作を短時間で終了できる。言いかえれば、より小型の低出力の供給ポンプを用いても同様の回復動作を行うことができるため、小型化・低最大消費電力化を図ることができ、また、開閉弁やポンプとのコネクタ部に加わる圧力を小さくすることになり、インク供給システムに要求される仕様値も緩やかになるため、部品の低コスト化も図れる。
【００５７】
次に、回収モードでは、ヘッドユニット１に対応して設けられたインク受け部４に排出されたインクを、回収・補給ポンプ７によって吸引し、途中に配置されたフィルタ３４でゴミ等をろ過した後、回収弁３３を経てインクタンク２へ戻す。
【００５８】
上述した回復モードにおいて、一度に全ノズルからインクを強制排出する場合、膨大な吐出インク量となり、回収モードでのフィルタでの吸引ろ過に一定の時間が必要となる。そこで、上述のように、分割した共通液室とノズルの回復動作も分割して行うようにすることで、個々のノズルからの排出量は多くできる一方、一度に吐出されるノズルの数を少なくすることができ、大型で高出力の回収・補給ポンプ７を用いなくても良くなり、小型化・低最大消費電力化を図ることができる。
【００５９】
ここで、本発明の実施形態で用いた高粘度インクについて説明する。本発明に係るインクジェット記録装置で使用するインク液（これを「本発明のインク」という。）は、次の構成（１）〜（１０）よりなる印字用インク（記録用インク）であるが、これに限るものではない。
【００６０】
（１）顔料（自己分散性顔料）６ｗｔ％以上
（２）湿潤剤１
（３）湿潤剤２
（４）水溶性有機溶剤
（５）アニオンまたはノニオン系界面活性剤
（６）炭素数８以上のポリオールまたはグリコールエーテル
（７）エマルジョン
（８）防腐剤
（９）ｐＨ調製剤
（10）純水
【００６１】
すなわち、印字（記録）するための着色剤として顔料を使用し、それを分解、分散させるための溶剤とを必須成分とし、更に添加剤として、湿潤剤、界面活性剤、エマルジョン、防腐剤、ｐＨ調整剤とを含んでいる。湿潤剤１と湿潤剤２とを混合するのは各々湿潤剤の特徴を活かすためと、粘度調整が容易にできるためである。
【００６２】
以下、上記各インク構成要素について、より具体的に説明する。
（１）の顔料に関しては、特にその種類を限定することなく、無機顔料、有機顔料を使用することができる。無機顔料としては、酸化チタン及び酸化鉄に加え、コンタクト法、ファーネス法、サーマル法などの公知の方法によって製造されたカーボンブラックを使用することができる。また、有機顔料としては、アゾ顔料（アゾレーキ、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、キレートアゾ顔料などを含む）、多環式顔料（例えば、フタロシアニン顔料、ぺリレン顔料、ぺリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサジン顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフラロン顔料など）、染料キレート（例えば、塩基性染料型キレート、酸性染料型キレートなど）、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラックなどを使用できる。
【００６３】
本発明のインクの好ましい態様によれば、これらの顔料のうち、水と親和性の良いものが好ましく用いられる。顔料の粒径は、０．０５μｍから１０μｍ以下が好ましく、さらに好ましくは１μｍ以下であり、最も好ましくは０．１６μｍ以下である。インク中の着色剤としての顔料の添加量は、６〜２０重量％程度が好ましく、より好ましくは８〜１２重量％程度である。
【００６４】
本発明のインクの好ましく用いられる顔料の具体例としては、以下のものが挙げられる。
黒色用としては、ファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック等のカーボンブラック（C.I.ピグメントブラック７）類、または銅、鉄（C.I.ピグメントブラック１１）、酸化チタン等の金属類、アニリンブラック（C.I.ピグメントブラック１）等の有機顔料が挙げられる。
【００６５】
さらに、カラー用としては、C.I.ピグメントイエロー１（ファストイエローG）、３、１２（ジスアゾイエローAAA）、１３、１４、１７、２４、３４、３５、３７、４２（黄色酸化鉄）、５３、５５、８１、８３（ジスアゾイエローHR）、９５、９７、９８、１００、１０１、１０４、４０８、１０９、１１０、１１７、１２０、１３８、１５３、C.I.ピグメントオレンジ５、１３、１６、１７、３６、４３、５１、C.I.ピグメントレッド１、２、３、５、１７、２２（ブリリアントファーストスカレット）、２３、３１、３８、４８：２（パーマネントレッド２B（Ba））、４８：２（パーマネントレッド２B（Ca））、４８：３（パーマネントレッド２B（Sr））、４８：４（パーマネントレッド２B（Mn））、４９：１、５２：２、５３：１、５７：１（ブリリアントカーミン６B）、６０：１、６３：１、６３：２、６４：１、８１（ローダミン６Gレーキ）、８３、８８、１０１（べんがら）、１０４、１０５、１０６、１０８（カドミウムレッド）、１１２、１１４、１２２（キナクリドンマゼンタ）、１２３、１４６、１４９、１６６、１６８、１７０、１７２、１７７、１７８、１７９、１８５、１９０、１９３、２０９、２１９、C.I.ピグメントバイオレット１（ローダミンレーキ）、３、５：１、１６、１９、２３、３８、C.I.ピグメントブルー１、２、１５（フタロシアニンブルーR）、１５：１、１５：２、１５：３（フタロシアニンブルーE）、１６、１７：１、５６、６０、６３、C.I.ピグメントグリーン１、４、７、８、１０、１７、１８、３６等がある。
【００６６】
その他顔料（例えばカーボン）の表面を樹脂等で処理し、水中に分散可能としたグラフト顔料や、顔料（例えばカーボン）の表面にスルホン基やカルボキシル基等の官能基を付加し水中に分散可能とした加工顔料等が使用できる。
【００６７】
また、顔料をマイクロカプセルに包含させ、該顔料を水中に分散可能なものとしたものであっても良い。
【００６８】
本発明のインクの好ましい態様によれば、ブラックインク用の顔料は、顔料を分散剤で水性媒体中に分散させて得られた顔料分散液としてインクに添加されるのが好ましい。好ましい分散剤としては、従来公知の顔料分散液を調整するのに用いられる公知の分散液を使用することができる。
【００６９】
分散液としては、例えば以下のものが挙げられる。
ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、アクリル酸−アクリロニトリル共重合体、酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体、アクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、スチレン−アクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−メタクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−α−メチルスチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−α−メチルスチレン−アクリル酸共重合体−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、ビニルナフタレン−マレイン酸共重合体、酢酸ビニル−エチレン共重合体、酢酸ビニル−脂肪酸ビニルエチレン共重合体、酢酸ビニル−マレイン酸エステル共重合体、酢酸ビニル−クロトン酸共重合体、酢酸ビニル−アクリル酸共重合体等が挙げられる。
【００７０】
本発明のインクの好ましい態様によれば、これらの共重合体は重量平均分子量が３、０００〜５０、０００であるのが好ましく、より好ましくは５、０００〜３０、０００、最も好ましくは７、０００〜１５、０００である。分散剤の添加量は、顔料を安定に分散させ、他の効果を失わせない範囲で適宣添加されて良い。分散剤としては１：０．０６〜１：３の範囲が好ましく、より好ましくは１：０．１２５〜１：３の範囲である。
【００７１】
着色剤に使用する顔料は、記録用インク全重量に対して６重量％〜２０重量％含有し、０．０５μｍ〜０．１６μｍ以下の粒子径の粒子であり、分散剤により水中に分散されていて、分散剤が、分子量５、０００から１００、０００の高分子分散剤である。水溶性有機溶剤が少なくとも１種類にピロリドン誘導体、特に、２−ピロリドンを使用すると画像品質が向上する。
【００７２】
（２）〜（４）の湿潤剤１、２と水溶性有機溶剤に関しては、本発明のインクの場合、インク中に水を液媒体として使用するものであるが、インクを所望の物性にし、インクの乾燥を防止するために、また、溶解安定性を向上するため等の目的で、例えば下記の水溶性有機溶剤が使用される。これら水溶性有機溶剤は複数混合して使用してもよい。
【００７３】
湿潤剤と水溶性有機溶剤の具体例としては、例えば以下のものが挙げられる。エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、テトラエチレングリコール、ヘキシレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、グリセロール、１，２、６−ヘキサントリオール、１，２，４−ブタントリオール、１，２，３−ブタントリオール、ペトリオール等の多価アルコール類；
【００７４】
エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の多価アルコールアルキルエーテル類；
【００７５】
エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル等の多価アルコールアリールエーテル類；
【００７６】
２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ−ヒドロキシエチル−２−ピロリドン、１，３−ジメチルイミイダゾリジノン、ε−カプロラクタム、γ−ブチロラクトン等の含窒素複素環化合物；
【００７７】
ホルムアミド、Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ、Ｎ−ジメチルホルムアミド等のアミド類；
【００７８】
モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン等のアミン類；
【００７９】
ジメチルスルホキシド、スルホラン、チオジエタノール等の含硫黄化合物類；プロピレンカーボネート、炭酸エチレン等である。
【００８０】
これら有機溶媒の中でも、特にジエチレングリコール、チオジエタノール、ポリエチレングリコール２００〜６００、トリエチレングリコール、グリセロール、１，２，６−ヘキサントリオール、１，２，４−ブタントリオール、ペトリオール、１，５−ペンタンジオール、２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドンが好ましい。これらは溶解性と水分蒸発による噴射特性不良の防止に対して優れた効果が得られる。
【００８１】
その他の湿潤剤としては、糖を含有してなるのが好ましい。糖類の例としては、単糖類、二糖類、オリゴ糖類（三糖類および四糖類を含む）および多糖類があげられ、好ましくはグルコース、マンノース、フルクトース、リボース、キシロース、アラビノース、ガラクトース、マルトース、セロビオース、ラクトース、スクロース、トレハロース、マルトトリオースなどが挙げられる。ここで、多糖類とは広義の糖を意味し、α−シクロデキストリン、セルロースなど自然界に広く存在する物質を含む意味に用いることとする。
【００８２】
また、これらの糖類の誘導体としては、前記した糖類の還元糖（例えば、糖アルコール（一般式ＨＯＣＨ２（ＣＨＯＨ）ｎＣＨ２ＯＨ（ここでｎ＝２〜５の整数を表す。）で表される。）、酸化糖（例えば、アルドン酸、ウロン酸など）、アミノ酸、チオ酸などがあげられる。特に糖アルコールが好ましく、具体例としてはマルチトール、ソルビットなどが挙げられる。
【００８３】
これら糖類の含有量は、インク組成物の０．１〜４０重量％、好ましくは０．５〜３０重量％の範囲が適当である。
【００８４】
（５）の界面活性剤に関しても、特に限定はされないが、アニオン性界面活性剤としては、例えばポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸塩、ラウリル酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルサルフェートの塩などが挙げられる。
【００８５】
非イオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミドなどが挙げられる。前記界面活性剤は、単独または二種以上を混合して用いることができる。
【００８６】
本発明のインクにおける表面張力は紙への浸透性を示す指標であり、特に表面形成されて１秒以下の短い時間での動的表面張力を示し、飽和時間で測定される静的表面張力とは異なる。測定法としては特開昭６３−３１２３７号公報等に記載の従来公知の方法で１秒以下の動的な表面張力を測定できる方法であればいずれも使用できるが、本発明ではＷｉｌｈｅｌｍｙ式の吊り板式表面張力計を用いて測定した。表面張力の値は４０ｍＪ／ｍ2以下が好ましく、より好ましくは３５ｍＪ／ｍ2以下とすると優れた定着性と乾燥性が得られる。
【００８７】
（６）の炭素数８以上のポリオールまたはグリコールエーテルに関しては、２５℃の水中において０．１〜４．５重量％未満の間の溶解度を有する部分的に水溶性のポリオールおよび／またはグリコールエーテルを記録用インク全重量に対してを０．１〜１０．０重量％添加することによって、該インクの熱素子への濡れ性が改良され、少量の添加量でも吐出安定性および周波数安定性が得られることが分かった。▲１▼２−エチル−１、３−ヘキサンジオール 溶解度：４．２％（２０℃） ▲２▼２、２、４−トリメチル−１、３−ペンタンジオール 溶解度：２．０％（２５℃）。
【００８８】
２５℃の水中において０．１〜４．５重量％未満の間の溶解度を有する浸透剤は溶解度が低い代わりに浸透性が非常に高いという長所がある。したがって、２５℃の水中において０．１〜４．５重量％未満の間の溶解度を有する浸透剤と他の溶剤との組み合わせや他の界面活性剤との組み合わせで非常に高浸透性のあるインクを作製することが可能となる。
【００８９】
（７）本発明のインクには樹脂エマルジョンが添加されている方が好ましい。樹脂エマルジョンとは、連続相が水であり、分散相が次の様な樹脂成分であるエマルジョンを意味する。分散相の樹脂成分としてはアクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、スチレン−ブタジエン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、アクリル−スチレン系樹脂、ブタジエン系樹脂、スチレン系樹脂などが挙げられる。
【００９０】
本発明のインクの好ましい態様によれば、この樹脂は親水性部分と疎水性部分とを併せ持つ重合体であるのが好ましい。また、これらの樹脂成分の粒子径はエマルジョンを形成する限り特に限定されないが、１５０ｎｍ程度以下が好ましく、より好ましくは５〜１００ｎｍ程度である。
【００９１】
これらの樹脂エマルジョンは、樹脂粒子を、場合によって界面活性剤とともに水に混合することによって得ることができる。例えば、アクリル系樹脂またはスチレン−アクリル系樹脂のエマルジョンは、（メタ）アクリル酸エステルまたはスチレンと、(メタ)アクリル酸エステルと、場合により（メタ）アクリル酸エステルと、界面活性剤とを水に混合することによって得ることができる。樹脂成分と界面活性剤との混合の割合は、通常１０：１〜５：１程度とするのが好ましい。界面活性剤の使用量が前記範囲に満たない場合、エマルジョンとなりにくく、また前記範囲を超える場合、インクの耐水性が低下したり、浸透性が悪化する傾向があるので好ましくない。
【００９２】
前記エマルジョンの分散相成分としての樹脂と水との割合は、樹脂１００重量部に対して水６０〜４００重量部、好ましくは１００〜２００の範囲が適当である。
【００９３】
市販の樹脂エマルジョンとしては、マイクロジェルＥ−１００２、Ｅ−５００２（スチレン−アクリル系樹脂エマルジョン、日本ペイント株式会社製：いずれも商品名）、ボンコート４００１（アクリル系樹脂エマルジョン、大日本インキ化学工業株式会社製：商品名）、ボンコート５４５４（スチレン−アクリル系樹脂エマルジョン、大日本インキ化学工業株式会社製：商品名）、ＳＡＥ−１０１４（スチレン−アクリル系樹脂エマルジョン、日本ゼオン株式会社製：商品名）、サイビノールＳＫ−２００（アクリル系樹脂エマルジョン、サイデン化学株式会社製：商品名）、などが挙げられる。
【００９４】
本発明のインクは、樹脂エマルジョンを、その樹脂成分がインクの０．１〜４０重量％となるよう含有するのが好ましく、より好ましくは１〜２５重量％の範囲である。
【００９５】
樹脂エマルジョンは、増粘・凝集する性質を持ち、着色成分の浸透を抑制し、さらに記録材への定着を促進する効果を有する。また、樹脂エマルジョンの種類によっては記録材上で皮膜を形成し、印刷物の耐擦性をも向上させる効果を有する。
【００９６】
（８）〜（10）本発明のインクには上記着色剤、溶媒、界面活性剤の他に従来より知られている添加剤を加えることができる。
例えば、防腐防黴剤としてはデヒドロ酢酸ナトリウム、ソルビン酸ナトリウム、２−ピリジンチオール−１−オキサイドナトリウム、安息香酸ナトリウム、ペンタクロロフェノールナトリウム等が使用できる。
【００９７】
ｐＨ調整剤としては、調合されるインクに悪影響を及ぼさずにｐＨを７以上に調整できるものであれば、任意の物質を使用することができる。その例として、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアミン、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属元素の水酸化物、水酸化アンモニウム、第４級アンモニウム水酸化物、第４級ホスホニウム水酸化物、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカリ金属の炭酸塩等が挙げられる。
【００９８】
キレート試薬としては、例えば、エチレンジアミン四酢酸ナトリウム、ニトリロ三酢酸ナトリウム、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸ナトリウム、ジエチレントリアミン五酢酸ナトリウム、ウラミル二酢酸ナトリウム等がある。
【００９９】
防錆剤としては、例えば、酸性亜硫酸塩、チオ硫酸ナトリウム、チオジグリコール酸アンモン、ジイソプロピルアンモニウムニトライト、四硝酸ペンタエリスリトール、ジシクロヘキシルアンモニウムニトライト等がある。
【０１００】
このような本発明のインクを使用することによって、特に普通紙上に印字した場合でも、良好な色調（十分な発色性、色再現性を有する。）、高い画像濃度、文字を含む画像にフェザリング現象やカラーブリード現象のない鮮明な画質、両面印刷にも耐え得るインク裏抜け現象の少ない画像、高速印刷に適したインク乾燥性（定着性）、耐光性、耐水性などの高い堅牢性を有した画像等、これらの画像特性に対して十分に満足できる高画質画像を形成することができるようになる。
【０１０１】
この本発明のインクを粘度が５ｃＰ以上、より好ましく粘度８ｃＰ以上に調整した場合には、インク抵抗が大きいため、特にフルライン型ヘッドにおいてノズルへのインク供給が不足して吐出が不安定になることが判明した。そこで、本発明を適用して実験したところ、ノズルへのインク供給が不足することなく安定した吐出が得られることが確認できた。
【０１０２】
次に、本発明の第２実施形態について図９を参照して説明する。なお、同図は同実施形態のヘッドユニット及びインク供給・排出系の概略構成図であり、図１と対応する部分には同一符号を付している。
この実施形態は、インク供給経路２１の分岐部２３の上流側に１つの供給弁２２を、インク排出経路２５の分岐部２７の下流側に１つの排出弁２６を、それぞれ配置したものである。すなわち、供給弁、排出弁の数を共通液室の数より少ない個数にしたものである。
【０１０３】
このようにすれば、１つの供給弁２２、排出弁２６の開閉制御を行うことでインク供給経路２１、インク排出経路２５の開閉を行うことができる。ただし、回復動作の短時間化、小型化、低最大消費電力化を図る上では、上述した第１実施形態の方が好ましいことは前述したとおりである。
【０１０４】
なお、上記各実施形態においては、インク供給系、インク排出系を２つに分割した場合で説明したが、３つ以上に分割しても適用することができる。
【０１０５】
また、供給弁や排出弁は、ヘッドユニット部に作り込むこともでき、或いは、インクタンクやサブタンク側に設けても良く、あるいは上記実施形態のようにヘッドユニッ１とインクタンク２、サブタンク３とをつなぐチューブなどの流路部に配置しても良い。
【０１０６】
同様に、インクタンクやサブタンクから、複数のインク供給口およびインク排出口への分岐部２３、２５は、ヘッドユニット部に作り込むこともでき、あるいはヘッドユニットとインクタンクをつなぐチューブ部に配置させても良く、またあるいはインクタンクやサブタンクにおいて最初から分割して複数のインク用供給部およびインク排出部に接続することもできる。
【０１０７】
次に、本発明の第３実施形態について図１０を参照して説明する。なお、同図は同実施形態のヘッドユニット及びインク供給・排出系の概略構成図であり、図１と対応する部分には同一符号を付している。
この実施形態は、インク受け部４にヘッドユニット１の各共通液室１２ａ、１２ｂに対応するインク吐出手段１１に対応するインク受け室４２ａ、４２ｂを設け、インク受け室４２ａは回収路３１ａを介して、インク受け室４２ｂは回収路３１ｂを介してそれぞれ回収路３１に接続し、回収路３１に回収弁３３及びフィルタ３４を共通に設けている。
【０１０８】
このようにインク受け部４に複数のインク受け室を設けることで、１つのインク受け室のすべてを１つの排出口から吸引する場合に比べて、回収ポンプ３３による吸引回収が容易になり、無駄なくインクを回収することができる。また、フィルタ及び回収弁を共通にすることで装置の複雑化、大型化を抑制することができる。
【０１０９】
次に、本発明の第４実施形態について図１１を参照して説明する。なお、同図は同実施形態のヘッドユニット及びインク供給・排出系の概略構成図であり、図１と対応する部分には同一符号を付している。
この実施形態は、インク受け部４にヘッドユニット１の各共通液室１２ａ、１２ｂに対応するインク吐出手段１１に対応するインク受け室４２ａ、４２ｂを設け、インク受け室４２ａは回収路３１ａを介して、インク受け室４２ｂは回収路３１ｂを介してそれぞれ回収路３１に接続し、各回収路３１ａ、３１ｂにそれぞれ回収弁３３ａ、３３ｂ及びフィルタ３４ａ、３４ｂを独立して設けている。
【０１１０】
このようにインク受け部４に複数のインク受け室を設けることで、１つのインク受け室のすべてを１つの排出口から吸引する場合に比べて、回収ポンプ３３による吸引回収が容易になり、無駄なくインクを回収することができる。また、フィルタ及び回収弁を各インク受け室に個別化することで、より回収効率を向上することができる。
【０１１１】
次に、ヘッドユニット１の構成及び配置例について図１２以降をも参照して説明する。なお、ここでは、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の４色インクを用いた場合で説明するが、これ以外の色数であってもよい。また、ヘッドは前述したフェイスシュータタイプ、エッヂシュータタイプいずれのインクジェットヘッドでも適用できる。
【０１１２】
先ず、図１２及び図１３に示すヘッドユニット１（１Ｋ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｙ）は、ノズル配列方向（記録幅方向、ヘッド走査あるいは記録媒体搬送方向に垂直な方向）において、一直線上に記録幅相当の全域にノズル１５を形成配置したものである。なお、各ヘッドユニット１はノズル列を一列と、各ヘッドユニット１Ｋ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｙ毎に異なる色のインクを吐出する例（１列／１色のノズルの例）で図示しているが、多列／１色とすることもできる。また、各色のヘッドユニットは分割して図示しているが、各色のヘッドが一体で形成されているヘッドユニットにも適用できる。
【０１１３】
このヘッドユニット１は、ガラス板、シリコンウェハ、セラミックプレート、金属プレート等の１枚の基板の組み合わせで形成するか、もしくは複数の部分ヘッドを隙間なく並べても形成できる。または、前述の１枚の基板と複数のヘッド部品を組合せて構成でき、例えば１枚板からなるノズルプレートや共通液室が形成された流路基板に、インクを吐出するためのエネルギ発生手段、あるいはまたその駆動回路が形成された複数の部品を接合して形成することもできる。長尺化及びサイズの増大によりヘッドの歩留まりが著しく低下する場合、或いは部品コストが上昇する場合には、その部品は複数部分から構成して、精密な位置合わせ装置により組み立てられることが好ましい。
【０１１４】
ここでは、ノズルが一直線上に並ぶように構成されているため、前述したインク受け部４のワイピング部材、キャッピング部材、また回復動作においてノズル強制的に排出されたインクを回収するためのインク受け部を一直線上に並ぶように配置できるため、ヘッド回復、インク回収動作を行い易く、また装置も小型化できる。
【０１１５】
次に、図１４及び図１５に示すヘッドユニット１（１Ｋ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｙ）は、ノズル配列方向（記録幅方向、ヘッド走査あるいは記録媒体搬送方向に垂直な方向）において、複数のヘッド部１ａ、１ｂ（ここでは、２つの部分ヘッドの例で示しているが、３以上の部分であってもよい。）を千鳥状にずらして組み合せて一体化することで、所要の記録幅を有するライン型ヘッドを構成している。
【０１１６】
なお、記録幅が非常に長い場合、同図に示すように千鳥状に配置された部分ヘッド１ａ、１ｂの共通液室をさらに分割することもできる。
【０１１７】
記録幅の一層の長尺化により一体形成が難しい場合、あるいは高密度化によりノズル間の幅が非常に狭くなり複数の部品を一直線状にピッチずれなく配置するのが困難な場合、このように一部分が重なるように配置させる。
【０１１８】
なお、千鳥に配置する複数の部分ヘッドは一つの保持部材に組み込むように形成しても良いし、各々移動・取り外し可能にすることもできる。また、部分ヘッドごとに交換できるようにすることも可能である。
【０１１９】
次に、図１６及び図１７に示すヘッドユニット１は、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）用の部分ヘッド１Ｋａ、１Ｃａ、１Ｍａ、１Ｙａ及び部分ヘッド１Ｋｂ、１Ｃｂ、１Ｍｂ、１Ｙｂをそれぞれ１単位として、千鳥状に配置している。なお、各色の部分ヘッドは一体化することもできる。
【０１２０】
この配置では各色ごとに千鳥状に並べる配置に比べて各色間の距離が短くなるため、普通紙に印字する場合でも、コックリングによる色ずれ防止のために紙搬送／ヘッド走査速度および吐出駆動周波数を上げる必要がなくなる。特に、インク吐出エネルギー発生手段として、蓄熱の面から吐出周波数を上げるのが困難な発熱抵抗体素子を用いる場合に適している。
【０１２１】
これらの例に示したように、複数のヘッドを並べて構成する場合、部分ヘッドのサイズを小さくすることが可能で、その結果、歩留まりが向上し、製造コストを抑えることができる。前述したように、部分ヘッド毎に交換可能にした場合、全部を交換する必要がないためメンテナンス費用を低く抑えることができる。ヘッド部分の封止が難しいこともあり、その点からも複数のヘッドごとに各々共通液室を有するようにすることが好ましい。
【０１２２】
次に、本発明の第５実施形態について図１８を参照して説明する。なお、同図は同実施形態のヘッドユニット及びインク供給・排出系の概略構成図であり、図９と対応する部分には同一符号を付している。
この実施形態は、ヘッドユニット１の１つの共通液室１２に対して複数の供給部１３ａ、１３ｂ及び排出部１４ａ、１４ｂを設けて、前記第１、第２実施形態と同様にして２系統のインク供給系及びインク排出系を構成したものである。ただし、共通液室を分割していないので、供給弁及び排出弁は第２実施形態と同様に共通部分（供給系は分岐前、排出系は分岐後の部分）に設けている。
【０１２３】
この場合、共通液室は１つであるが、インク供給系及びインク排出系を複数経路設けることができるので、１つの共通液室に対して１つのインク供給系及びインク排出系を設ける場合に比べて、特に高粘度インクを用いた場合でもノズルに不足なくインクを供給することができ、安定した高速高画質記録が可能になる。
【０１２４】
次に、本発明の第６実施形態について図１９を参照して説明する。なお、同図は同実施形態のヘッドユニット及びインク供給・排出系の概略構成図であり、図１０及び図１８と対応する部分には同一符号を付している。
この実施形態は、ヘッドユニット１の１つの共通液室１２に対して複数のインク受け室４２ａ、４２ｂを有するインク受け部４を設けて、前記第３実施形態と同様にして２系統のインク回収系を構成したものである。
【０１２５】
この場合、共通液室は１つであるが、１つのインク回収経路に対応するインク受け室の容積が小さくなるので、１つの共通液室に対して１つのインク受け室のインク受け部を設ける場合に比べて、特に高粘度インクを用いた場合でも効率的なインク回収を行うことができる。
【０１２６】
次に、本発明に係るインクジェット記録装置の機構部全体の概略について図２０を参照して説明する。
このインクジェット記録装置は、記録装置本体１０１の内部に画像形成部１０２等を有し、装置本体１の下方部には前方側から多数枚の用紙１０３を積載可能な給紙カセット１０４を抜き差し自在に装着することができ、給紙カセット１０４から給送される用紙１０３を取り込み、画像形成部１０２によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ１０６に排紙する。
【０１２７】
画像形成部１０２は、用紙１０３の搬送方向と直交する方向で記録領域の全幅にわたって複数の吐出口であるノズル孔を配列したノズル列を複数列が有するフルライン型ヘッドで構成したヘッドユニットである４個の記録ヘッド１１１をヘッドホルダ１１２に取り付けている。なお、４個の記録ヘッド１１１は上流側からそれぞれブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各色のインクを吐出する。
【０１２８】
また、本発明に係るインクジェット記録装置によれば、インク排出部を複数設けたので、ノズルに対する安定したインク供給を行うことができて、高速で安定した高画質記録を行うことができるとともに、回復動作の短縮を図れる。
【０１２９】
また、記録ヘッド１１１の側方には、インク受け部１２１を図で左右方向に移動可能に配置している。そして、前述した実施形態で説明したように、吐出回復機能作動時には、記録ヘッド１１１が上動して、インク受け部１２１がヘッド下方に移動した後、記録ヘッド１１１が下動してインク受け部１２１でノズル形成面がキャッピングされてインクの乾燥が防止される。
【０１３０】
また、当接した状態で、吸引ポンプを動作させ、インク受け部１２１のキャップ部材内を吸引することにより、インク充填あるいはノズルの目詰まり、気泡の除去などの吐出回復を行う。記録ヘッド１１１をわずかに上昇させ、インク受け部１２１を横方向に移動させることにより、インク受け部１２１に設けたブレード１３０によって、記録ヘッド１１１のノズル形成面に付着したインクを拭き取る。
【０１３１】
一方、記録ヘッド１１１の下方側には、記録ヘッド１１１による印写位置に対して用紙１０３を副走査方向に搬送するために、搬送ローラ１３１と搬送従動ローラ１３２との間に用紙１０３を静電吸着して搬送する搬送ベルト１３３を張装して配設し、この搬送ベルト１３３には中間ローラ１３４によってテンションを付与している。
【０１３２】
なお、搬送ローラ１３１と搬送ベルト１３３を挟んで対向する位置に搬送ベルト１３３を帯電させるためのバイアスローラ１３５を配設している。さらに、搬送ベルト１３３の平面起点部付近には用紙１０３を搬送ベルト１３３側に押し付ける押さえ部材である押さえローラ１３６を配設している。
【０１３３】
また、給紙カセット１０４から用紙１０３を搬送ベルト１３３上に給紙するため、用紙１０３を１枚ずつ分離して給送する半月コロ１３７及びフリクションパッド１３７と、給送される用紙１０３を搬送ローラ１３１に案内するガイド部材１３９を設けている。
【０１３４】
さらに、搬送ベルト１３３の従動ローラ１３２の下流側には排紙ローラ１４１と、これに対向する拍車１４２とを配置し、記録が終了した用紙１０３を排紙トレイ１０６に送り出すようにしている。
【０１３５】
以上のように構成したインクジェット記録装置においては、給紙カセット１０４から用紙１０３を搬送ベルト１３３に給送し、この搬送ベルト１３３によって用紙１０３を静電吸着して記録ヘッド１１１による記録領域に搬送して、記録ヘッド１１１から印写画像に応じてインク滴を吐出させることによって用紙１０３上に画像を記録し、記録後の用紙１０３を排紙トレイ１０６に排出する。
【０１３６】
なお、インクジェットプリンタを例としたが、本発明のインクジェット記録装置は、ファクシミリ装置、複写装置、プリンタ／ファックス／コピア複合機などにも適用可能である。また、インク以外の液体、例えばレジスト、医療分野におけるＤＮＡ試料を吐出記録する装置にも応用可能である。さらに、フルライン型ヘッドを用いたフルライン型インクジェット記録装置で説明したが、シリアル型記録装置にも適用できる。ただし、本発明による効果はフルライン型インクジェット記録装置の方がより顕著である。
【０１３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るインクジェット記録装置によれば、それぞれインク供給部及びインク排出部を備える独立した複数の共通液室を有する記録ヘッドユニットとともに、各共通液室のインク供給部にインクを供給するインク供給路にはそれぞれ独立して開閉制御可能な弁手段を、各共通液室のインク排出部からインクを排出するインク排出路にはそれぞれ独立して開閉制御可能な弁手段を備え、記録ヘッドの回復動作を行うときに、１つの共通液室に対応する供給弁及び排出弁を開状態にし、他の共通液室に対応する供給弁及び排出弁を閉状態に制御するので、より小型の低出力のポンプを用いて短時間で回復動作を行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態のヘッドユニット及びインク供給・排出系の概略構成図
【図２】同ヘッドユニットの一例を説明する斜視説明図
【図３】同ヘッドユニットの断面説明図
【図４】同ヘッドユニットの他の例を説明する斜視説明図
【図５】同ヘッドユニットの断面説明図
【図６】インク受け部の断面説明図
【図７】同インク受け部によるキャッピング状態の断面説明図
【図８】同インク受け部によるワイピング状態の断面説明図
【図９】本発明の第２実施形態のヘッドユニット及びインク供給・排出系の概略構成図
【図１０】本発明の第３実施形態のヘッドユニット及びインク供給・排出系の概略構成図
【図１１】本発明の第４実施形態のヘッドユニット及びインク供給・排出系の概略構成図
【図１２】ヘッドユニットの構成及び配置例の一例の説明に供する断面説明図
【図１３】同じく平面説明図
【図１４】ヘッドユニットの構成及び配置例の他の例の説明に供する断面説明図
【図１５】同じく平面説明図
【図１６】ヘッドユニットの構成及び配置例の更に他の例の説明に供する断面説明図
【図１７】同じく平面説明図
【図１８】本発明の第５実施形態のヘッドユニット及びインク供給・排出系の概略構成図
【図１９】本発明の第６実施形態のヘッドユニット及びインク供給・排出系の概略構成図
【図２０】本発明に係るインクジェット記録装置の機構部の一例を説明する説明図
【符号の説明】
１…ヘッドユニット、２…インクタンク、３…サブタンク、４…インク受け部、５…インクカートリッジ、１１…インク吐出手段、１２、１２ａ、１２ｂ…共通液室、１３ａ、１３ｂ…インク供給部、１４ａ、１４ｂ…インク排出部、４２ａ、４２ｂ…インク受け室。[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to an ink jet recording apparatus.
[0002]
[Prior art]
An ink jet head mounted on an ink jet recording apparatus used as an image recording apparatus or an image forming apparatus such as a printer, a facsimile machine, and a copying apparatus has a nozzle for ejecting ink droplets and a flow path (liquid chamber, pressurized liquid chamber) communicating with the nozzle. , Pressure chambers, discharge chambers, ink flow paths, etc.) and pressure generating means for generating pressure to pressurize the ink in the flow paths. Ink droplets are ejected from the nozzles by pressurizing the ink.
[0003]
As such an ink-jet head, a piezo-type head that discharges ink droplets by deforming and displacing a diaphragm forming a wall surface of a flow path using an electromechanical conversion element such as a piezoelectric element as a pressure generating unit, Thermal type that discharges ink droplets by generating bubbles by boiling the ink film using an electrothermal conversion element such as a heating resistor disposed in the flow path, or a vibration plate that forms the wall surface of the flow path (or There is an electrostatic type that discharges ink droplets by deforming a diaphragm with an electrostatic force using an electrode integrated with the electrode) and an electrode facing the electrode.
[0004]
By the way, in the ink jet recording apparatus using the ink jet recording method, the demand for high-speed recording has been increasing in recent years, and as one of the solutions, using a line type head in which the width of the ink jet head for ejecting ink droplets is increased, A so-called full-line type ink jet recording apparatus in which the recording speed is increased by increasing the amount of recording by one scanning or transporting a recording medium (paper) is being put into practical use.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the line type head, it is necessary to increase the width as the width required for recording becomes larger with A4 paper and A3 paper. For example, a maximum recording width of 210 mm is required for A4 short-side recording, and a maximum recording width of 297 mm is required for A4 long-side recording or A3 short-side recording. (Line width) is required, and a large number of nozzles, and therefore flow paths through which the nozzles communicate, are arranged.
[0006]
For this reason, in a conventional inkjet head provided with one common liquid chamber for supplying ink to each flow path, ink supply to the flow path is not in time due to an increase in fluid resistance, and ink droplet ejection becomes unstable. ing. In particular, in an inkjet recording apparatus, when printing on plain paper, image color reproducibility, durability, light resistance, ink drying, character bleeding (feathering), color boundary bleeding (color bleeding), double-sided printing, etc. In addition, the image quality deterioration problem peculiar to the ink jet recording apparatus has become apparent. Furthermore, when trying to perform high-speed printing on plain paper, it is extremely difficult to print satisfying all these characteristics.
[0007]
Therefore, in order to improve the problems with conventional dye-based inks when plain paper is used, the use of pigment-based inks using organic pigments, carbon black, etc. as colorants is considered for plain paper printing, or It has been put to practical use. Since pigments are not soluble in water unlike dyes, they are usually used as water-based inks in a state where pigments are mixed with a dispersing agent, dispersed and stably dispersed in water.
[0008]
As a result, the ink viscosity becomes high, and when such a high viscosity (5 cP or more) is used, the resistance becomes higher, so that the ink supply from the common liquid chamber to each flow path is not in time, and printing failure occurs. Is likely to occur.
[0009]
In addition, in an ink jet recording apparatus, a mechanism for maintaining and recovering the performance of the recording head that ejects ink droplets is indispensable. The main function of the performance maintaining and recovering mechanism is to increase the viscosity of ink near the nozzle holes due to natural evaporation of ink A cap function that covers with a cap member with high airtightness to prevent sticking, and discharge failure due to bubbles generated in the nozzle holes can be recovered by discharging ink, or ink can be sucked from the ink cartridge through the cap function. It consists of a discharge recovery function that fills the inside of the recording head.
[0010]
Here, the discharge recovery function generally covers the nozzle surface having the nozzle row for discharging ink with the cap body, and with the air release valve closed, drives the suction pump to suck the air in the cap body. This is a function of supplying ink from the ink tank connected to the recording head into the recording head by setting the inside of the cap body to a negative pressure.
[0011]
In this case, if the length of the common liquid chamber is increased as in the case of a line-type head, unevenness of pressure applied to the portion where the ink and bubbles stay and the nozzles are likely to occur, and it is difficult to perform an effective recovery operation. . Furthermore, when collecting the ink discharged to the cap body, the amount of ink discharged by the recovery operation increases, so that it takes time to recover through the filter. These problems are particularly noticeable when high-viscosity ink is used.
[0012]
In addition, in an inkjet recording apparatus used for office use and home use, a recording operation of a certain content (recording width, etc.) is not performed, and it is not used continuously. When the frequency of the recovery mode increases and the time required for the recovery mode increases, the waiting time of the user also increases.
[0013]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an ink jet recording apparatus capable of performing stable high speed recording and shortening the standby time required for the reliability recovery operation.
[0015]
In addition, in the present invention book, “ink” means an image recording, and not only an ink used for general image recording, but also, for example, textile printing, electric / electronic circuit formation, electron emission element formation, color This includes liquids used in filter manufacturing, photoresist patterning, DNA chip manufacturing, processing, and processes. “Recording medium” means “ink” in the above sense, and “recording”. "" Means that ink is attached to the "recording medium" in the above sense using "ink" in the above sense.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
  The ink jet recording apparatus according to the present invention has a plurality of independent common liquid chambers in the nozzle arrangement direction for supplying ink to a flow path through which nozzles for ejecting ink droplets communicate, and each common liquid chamber has an ink supply unit. And a recording head unit having an ink discharge portion, and an ink supply path for supplying ink to the ink supply portion of each common liquid chamber is provided with valve means that can be controlled to open and close independently. The ink discharge path for discharging the ink from each has a valve means that can be controlled to open and close independently,When performing the recovery operation of the recording head, the supply valve and the discharge valve corresponding to one common liquid chamber are opened, and the supply valve and the discharge valve corresponding to the other common liquid chamber are controlled to be closed.The configuration.
[0018]
  Each of these ink jet recording apparatuses preferably includes a common pump that supplies ink to two common liquid chambers.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the head unit and the ink supply / discharge system according to the embodiment.
[0024]
Since this ink jet recording apparatus uses four colors of ink of yellow, magenta, cyan, and black, four ink paths shown in the figure are provided, and each ink path is installed in parallel. One ink path will be described.
[0025]
The ink jet recording apparatus includes a recording head unit (hereinafter simply referred to as “head unit”) 1 that records ink by discharging ink droplets onto a recording medium, an ink tank 2 that stores ink to be supplied to the head unit 1, and A sub tank 3 that temporarily stores ink supplied from the ink tank 2, an ink receiving portion 4 that includes a cap means for capping the nozzle forming surface of the head unit 1, an ink cartridge 5, and an ink from the ink tank 2 to the sub tank 3. And a recovery / replenishment pump 7 for recovering ink to the ink tank 2 and replenishing ink.
[0026]
The head unit 1 includes a plurality of ejection openings (nozzles) that eject ink droplets, a flow path that communicates with the nozzles, and an ink ejection means 11 that includes pressure generation means that generates pressure to pressurize ink in the flow path, and each ink. A plurality (two in this example) of independent common liquid chambers 12a and 12b for supplying ink to the flow path of the discharge means 11 are provided. The common liquid chambers 12a and 12b are each provided with a plurality of ink supply units 13a and 13b for supplying ink from the outside and a plurality of ink discharge units 14a and 14b for mainly discharging the ink to the outside. ing.
[0027]
In the image formation by the head unit 1, pressure generation means is driven based on a drive signal from a control circuit (not shown) to pressurize ink in the flow path and eject ink droplets from a nozzle onto a recording medium such as recording paper. Is done.
[0028]
The head unit 1 is a so-called full-line type ink jet head, and has nozzles arranged over the recording width. For example, when recording in the A4 size short direction, the nozzle arrangement density is 600 dpi or more, and the recording width is The head configuration has 4800 or more nozzles over an 8 inch width.
[0029]
The head unit 1 is a thermal type head in which a heater as an electrothermal transducer that heats ink and discharges it as droplets through a nozzle due to a film boiling phenomenon is formed through a protective layer in an ink flow path. Piezo-type head that discharges droplets by deforming the diaphragm with an electromechanical transducer such as a piezoelectric element, electrostatic head that discharges droplets by deforming the diaphragm with electrostatic force, metal phase change due to temperature change Various heads such as a head using the shape memory alloy to be used for the actuator portion can be used.
[0030]
An example of the configuration of the head unit 1 will be described with reference to FIGS. 2 is a schematic perspective explanatory view of the head unit 1, and FIG. 3 is a cross-sectional explanatory view.
The head unit 1 includes a nozzle (discharge port) 15 that discharges ink droplets, a flow path forming member 17 that forms a flow path 16 that communicates with the nozzle 15, an actuator substrate 18, and a flow path 16 via a supply path 16a. A common liquid chamber member 19 that forms common liquid chambers 12a and 12b for supplying ink is laminated and joined.
[0031]
The electrothermal conversion element 20 is disposed on the surface of the actuator substrate 18 on the flow path 16 side, and the ink in the flow path 16 is generated by heating the ink in the flow path 16 and generating bubbles by the film boiling phenomenon. Pressure is applied to eject ink droplets from the nozzle 15. Here, the actuator substrate 18 is a face shooter type parallel to the nozzle surface / printing surface. In addition, the ink discharge means 11 is configured as described above including the flow path forming member 17, the actuator substrate 18, and the electrothermal conversion element 20.
[0032]
Another example of the configuration of the head unit 1 will be described with reference to FIGS. 4 is a schematic perspective explanatory view of the head unit 1, and FIG. 5 is a cross-sectional explanatory view.
This head unit 1 also includes a nozzle (ejection port) 15 that ejects ink droplets, a flow path forming member 17 that forms a flow path 16 that communicates with the nozzle 15, an actuator substrate 18, and a flow path 16 via a supply path 16 a. A common liquid chamber member 19 forming common liquid chambers 12a and 12b for supplying ink is laminated and joined.
[0033]
Then, the electrothermal conversion element 20 is disposed on the side surface of the flow path 16 of the actuator substrate 18, and the ink in the flow path 16 is pressurized by heating the ink in the flow path 16 and generating bubbles by the film boiling phenomenon. Thus, ink droplets are ejected from the nozzle 15. Here, the actuator substrate 18 is an edge shooter type in which the nozzle 15 is arranged at the edge portion of the actuator substrate 18 perpendicular to the nozzle surface.
[0034]
And in order to supply ink to this head unit 1, the sub tank 2 and the supply parts 13a and 13b of the head unit 1 are connected via the supply path 21 which consists of a tube or a pipe. This supply path 21 is branched by a branch section 23 into a supply path 21a connected to the supply section 13a of the common liquid chamber 12a and a supply path 21b connected to the supply section 13b of the common liquid chamber 12b on the head unit 1 side. Supply valves (valves) 22a and 22b that can be controlled to be opened and closed are interposed in the supply paths 21a and 21b, respectively.
[0035]
Further, in order to discharge ink from the head unit 1 and circulate, the discharge portions 14a and 14b of the head unit 1 and the ink tank 3 are connected to each other through a discharge path 25 made of a tube or a pipe. This discharge path 25 is formed by connecting a discharge path 25a connected to the discharge section 14a of the common liquid chamber 12a on the head unit 1 side and a discharge path 25b connected to the discharge section 14b of the common liquid chamber 12b through a branch section 27. The discharge passages 25a and 25b are respectively provided with discharge valves (valves) 26a and 26b that can be controlled to open and close.
[0036]
Further, a supply pump 6 is provided between the ink tank 2 and the sub tank 3 for pressure-feeding ink from the ink tank 2 to the sub tank 3 side.
[0037]
On the other hand, the ink receiving portion (means) 4 is provided for collecting ink ejected from the nozzles of the head unit 1 in the recovery operation. The ink receiving portion 4 also has a function as a cap that covers the nozzle formation surface when the head unit 1 is not operating and prevents the nozzle from drying. Further, the ink receiving portion 4 is provided with a blade for cleaning the nozzle forming surface of the head unit 1.
[0038]
Further, the ink receiving portion 4 is controlled so as to be movable to the left and right with respect to the head unit 1, and the head unit 1 is disposed so as to be vertically movable with respect to the ink receiving portion 4, and is controlled to move by a control circuit. With this movement control, the positional relationship between the head unit 1 and the ink receiving portion 4 in each process of recovery processing, cleaning, and image formation is determined to be a predetermined relationship.
[0039]
An example of the configuration of the ink receiving portion 4 will be described with reference to FIG. The ink receiving portion 4 includes a main body 41 in which an ink receiving chamber 42 is formed, a cap member 43 that abuts against the nozzle forming surface of the head unit 1 and a blade 44, and the main body 41 has an ink receiving chamber 42. A discharge port 45 is formed for discharging the ink from the nozzle.
[0040]
The ink receiving portion 4 and the ink tank 2 are connected via a recovery path 31 and a recovery / replenishment path 32 made of tubes, pipes, etc., and the recovery path 31 is connected via a recovery valve 33 and a filter 34 that can be controlled to open and close. Disguise.
[0041]
The ink cartridge 5 and the ink tank 2 are connected to each other via a supply path 35 and a collection / replenishment path 32. The supply path 35 is provided with a supply valve 36 and a filter 37 that can be controlled to open and close.
[0042]
Further, the collection / replenishment path 32 is provided with a collection / replenishment pump 7 for pumping ink to be collected or replenished to the ink tank 2.
[0043]
The ink tank 2 is provided with an atmosphere opening port 38 and an atmosphere opening valve 39 for communicating the inside of the ink tank main body with the atmosphere, and an ink remaining amount sensor 40 for detecting the liquid level.
[0044]
Next, the operation of the ink jet recording apparatus configured as described above will be described. In this apparatus, main ink supply modes include an ink supply mode, a print mode, a recovery mode, and a recovery mode.
[0045]
The ink replenishment mode is a mode for replenishing ink from the ink cartridge 5 to the ink tank 2, and when the ink remaining amount detection sensor 40 detects that the ink in the ink tank 2 is below the specified level, the supply valves 22a and 22b are discharged. The valves 26 a and 26 b and the recovery valve 33 are closed and the supply valve 36 is opened, and the recovery and supply pump 7 is driven to supply ink from the ink cartridge 5 to the ink tank 2. When the ink remaining amount detection sensor 40 detects that the specified amount is satisfied, the recovery / replenishment pump 7 is stopped.
[0046]
Next, in the printing mode, the supply pump 6 is not operated, and the supply valves 22a and 22b and the discharge valves 26a and 26b are opened. In this case, the common liquid chambers 12a and 12b of the head unit 1 are respectively supplied to the common tanks 12a and 12b via the sub tank 3 → supply valves 22a and 22b → ink supply units 13a and 13b, and the ink tank 2 → discharge valves 26a and 26b → ink discharge. Ink is supplied from both sides of the portions 14a and 14b.
[0047]
However, both the valves can be opened, and either the discharge valves 26a, 26b or the supply valves 22a, 22b can be opened, and ink can be supplied to the common liquid chambers 12a, 12b only from one side. .
[0048]
When recording on a narrow recording medium, only the ink supply / discharge system of the supply valve 22a and the discharge valve 26a, or the supply valve 22b and the discharge valve 26b is opened, and a plurality of common liquid chambers 12a are opened. , 12b, and ink can be supplied to only one of them, and an image can be recorded by the ink discharge means 11 corresponding to the common liquid chamber 12a or 12b on the ink supply side.
[0049]
In any case, the ink supply unit 13a is compared with a head in which the common liquid chamber, the ink supply unit, and the ink discharge unit are not divided, that is, a head that forms one common liquid chamber, ink supply unit, and ink discharge unit. 13b or the ink discharge portions 14a and 14b to the ink discharge means 11 is shortened. Accordingly, when the cross-sectional area of the common liquid chamber 12 is the same, the fluid resistance to the ink is reduced, so that the ink supply to each nozzle (ink discharge means 11) can be performed more quickly and the ink supply can be performed. Stable and stable high-speed recording is possible, and particularly high-speed and high-quality printing on plain paper using high-viscosity ink is possible.
[0050]
In the recovery mode, the head unit 1 is filled with ink in the initial state and air bubbles are discharged, when a certain period of time elapses between the start of use or between the previous print and the current print, or the user performs a recovery operation. Or when the recording apparatus body recognizes an ejection failure in the image reading unit.
[0051]
In this recovery mode, as shown in FIG. 7, after the nozzle surface of the head unit 1 is capped by the ink receiving portion 4, the supply pump 6 is opened with the plurality of supply valves 22a and 22b and the discharge valves 26a and 26b opened. The ink is supplied to the common liquid chambers 12a and 12b of the head unit 1 through the sub tank 4 → the supply valves 22a and 22b → the ink supply portions 13a and 13b for operating and reducing the influence of the pulsation of the supply pump 6.
[0052]
As a result, the ink pressure in the common liquid chambers 12a and 12b of the head unit 1 is increased, so that a part of the ink is forcibly discharged from the nozzle 15 of the ink discharge means 11 to the ink receiving portion 4 and a part of the ink is discharged. 14a, 14b → returned to the ink tank 2 through the discharge valves 26a, 26b, bubbles remaining in the common liquid chambers 12a, 12b and the flow path 16, etc., ink thickened by non-ejection nozzles, foreign matter, etc. It can be forcibly discharged and removed from the nozzle 15 or the ink discharge portions 14a and 14b.
[0053]
In this case, since it is divided into the common liquid chambers 12a and 12b, the pressure applied to each nozzle 15 can be made substantially uniform in the forced ink discharge in the recovery mode, and the unevenness for each nozzle is reduced. . As a result, the ink discharge amount can be reduced, the recovery operation can be performed effectively in a short time, and the standby time for the recovery mode can be shortened.
[0054]
After the end of the recovery mode, as shown in FIG. 8, wiping for removing ink remaining on the nozzle surface of the head unit 1 is performed by the wiping member 44 of the ink receiving portion 4.
[0055]
In this way, a plurality of supply valves and discharge valves corresponding to the number of common liquid chambers are arranged, and either one of the supply valve 22a and the discharge valve 26a, or the combination of the supply valve 22b and the discharge valve 26b during the recovery operation. The opening and closing of the supply valve and the discharge valve are controlled so that the is opened. That is, when the supply valve 22a and the discharge valve 26a are open, the supply valve 22b and the discharge valve 26b are closed. When the supply valve 22a and the discharge valve 26a are closed, the supply valve 22b and the discharge valve 22b are open. To do.
[0056]
As a result, the number of nozzles and the ink volume for forcibly discharging ink can be reduced, and the pressure in the common liquid chamber can be effectively increased even when the supply pump 6 having the same liquid feeding capacity is used, resulting in recovery. The operation can be completed in a short time. In other words, the same recovery operation can be performed even with a smaller, low-output supply pump, so that downsizing and low maximum power consumption can be achieved. Since the pressure applied to the part is reduced and the specification value required for the ink supply system becomes moderate, the cost of parts can be reduced.
[0057]
Next, in the collection mode, the ink discharged to the ink receiving portion 4 provided corresponding to the head unit 1 is sucked by the collection / replenishment pump 7, and dust and the like are filtered by the filter 34 arranged in the middle. Thereafter, the ink is returned to the ink tank 2 through the recovery valve 33.
[0058]
In the recovery mode described above, when ink is forcibly discharged from all the nozzles at once, a huge amount of ink is ejected, and a certain amount of time is required for suction filtration with the filter in the recovery mode. Therefore, as described above, the recovery operation of the divided common liquid chamber and nozzle is also performed separately, so that the discharge amount from each nozzle can be increased while the number of nozzles discharged at a time is reduced. Therefore, it is not necessary to use a large-sized and high-output recovery / replenishment pump 7, and it is possible to reduce the size and reduce the maximum power consumption.
[0059]
Here, the high viscosity ink used in the embodiment of the present invention will be described. The ink liquid (this is referred to as “the ink of the present invention”) used in the ink jet recording apparatus according to the present invention is a printing ink (recording ink) having the following configurations (1) to (10). This is not a limitation.
[0060]
(1) Pigment (self-dispersing pigment) 6 wt% or more
(2) Wetting agent 1
(3) Wetting agent 2
(4) Water-soluble organic solvent
(5) Anionic or nonionic surfactant
(6) Polyol or glycol ether having 8 or more carbon atoms
(7) Emulsion
(8) Preservative
(9) pH adjuster
(10) Pure water
[0061]
That is, a pigment is used as a colorant for printing (recording), and a solvent for decomposing and dispersing it is an essential component, and further additives are wetting agents, surfactants, emulsions, preservatives, pH. Contains a conditioning agent. The reason why the humectant 1 and the humectant 2 are mixed is to make use of the characteristics of the humectant and to easily adjust the viscosity.
[0062]
Hereinafter, each of the ink components will be described more specifically.
Regarding the pigment of (1), inorganic pigments and organic pigments can be used without any particular limitation. As the inorganic pigment, in addition to titanium oxide and iron oxide, carbon black produced by a known method such as a contact method, a furnace method, or a thermal method can be used. Organic pigments include azo pigments (including azo lakes, insoluble azo pigments, condensed azo pigments, chelate azo pigments), polycyclic pigments (eg, phthalocyanine pigments, perylene pigments, perinone pigments, anthraquinone pigments, quinacridone pigments). , Dioxazine pigments, thioindigo pigments, isoindolinone pigments, quinofullerone pigments, etc.), dye chelates (for example, basic dye type chelates, acidic dye type chelates), nitro pigments, nitroso pigments, aniline black, and the like.
[0063]
According to a preferred embodiment of the ink of the present invention, among these pigments, those having good affinity with water are preferably used. The particle diameter of the pigment is preferably 0.05 μm to 10 μm, more preferably 1 μm or less, and most preferably 0.16 μm or less. The amount of pigment added as a colorant in the ink is preferably about 6 to 20% by weight, more preferably about 8 to 12% by weight.
[0064]
Specific examples of the pigment preferably used in the ink of the present invention include the following.
For black, carbon black (CI Pigment Black 7) such as furnace black, lamp black, acetylene black, channel black, or metals such as copper, iron (CI Pigment Black 11), titanium oxide, aniline black (CI And organic pigments such as CI Pigment Black 1).
[0065]
Further, for color use, CI pigment yellow 1 (fast yellow G), 3, 12 (disazo yellow AAA), 13, 14, 17, 24, 34, 35, 37, 42 (yellow iron oxide), 53, 55 81, 83 (Disazo Yellow HR), 95, 97, 98, 100, 101, 104, 408, 109, 110, 117, 120, 138, 153, CI Pigment Orange 5, 13, 16, 17, 36, 43 51, CI Pigment Red 1, 2, 3, 5, 17, 22 (Brilliant First Scarlet), 23, 31, 38, 48: 2 (Permanent Red 2B (Ba)), 48: 2 (Permanent Red 2B ( Ca)), 48: 3 (permanent red 2B (Sr)), 48: 4 (permanent red 2B (Mn)), 49: 1, 52: 2, 53: 1, 57: (Brilliant Carmine 6B), 60: 1, 63: 1, 63: 2, 64: 1, 81 (Rhodamine 6G rake), 83, 88, 101 (Bengara), 104, 105, 106, 108 (Cadmium Red), 112, 114, 122 (quinacridone magenta), 123, 146, 149, 166, 168, 170, 172, 177, 178, 179, 185, 190, 193, 209, 219, CI pigment violet 1 (rhodamine lake), 3 5: 1, 16, 19, 23, 38, CI pigment blue 1, 2, 15 (phthalocyanine blue R), 15: 1, 15: 2, 15: 3 (phthalocyanine blue E), 16, 17: 1, 56, 60, 63, CI pigment green 1, 4, 7, 8, 10, 17, 18, 36, and the like.
[0066]
Other pigment pigments (eg carbon) treated with resin, etc., can be dispersed in water, and pigments (eg carbon) can be dispersed in water by adding functional groups such as sulfone groups and carboxyl groups to the surface. Processed pigments can be used.
[0067]
Further, a pigment may be included in a microcapsule so that the pigment can be dispersed in water.
[0068]
According to a preferred embodiment of the ink of the present invention, the pigment for black ink is preferably added to the ink as a pigment dispersion obtained by dispersing the pigment in an aqueous medium with a dispersant. As a preferable dispersing agent, a known dispersion used for preparing a conventionally known pigment dispersion can be used.
[0069]
Examples of the dispersion include the following.
Polyacrylic acid, polymethacrylic acid, acrylic acid-acrylonitrile copolymer, vinyl acetate-acrylic acid ester copolymer, acrylic acid-acrylic acid alkyl ester copolymer, styrene-acrylic acid copolymer, styrene-methacrylic acid copolymer Polymer, styrene-acrylic acid-alkyl acrylate ester copolymer, styrene-methacrylic acid-alkyl acrylate copolymer, styrene-α-methylstyrene-acrylic acid copolymer, styrene-α-methylstyrene-acrylic Acid copolymer-alkyl acrylate ester copolymer, styrene-maleic acid copolymer, vinyl naphthalene-maleic acid copolymer, vinyl acetate-ethylene copolymer, vinyl acetate-fatty acid vinyl ethylene copolymer, vinyl acetate -Maleate ester copolymer, vinyl acetate- Examples include crotonic acid copolymers and vinyl acetate-acrylic acid copolymers.
[0070]
According to a preferred embodiment of the ink of the present invention, these copolymers preferably have a weight average molecular weight of 3,000 to 50,000, more preferably 5,000 to 30,000, most preferably 7, 000 to 15,000. The addition amount of the dispersant may be appropriately added as long as the pigment is stably dispersed and other effects are not lost. The dispersant is preferably in the range of 1: 0.06 to 1: 3, more preferably in the range of 1: 0.125 to 1: 3.
[0071]
The pigment used for the colorant is a particle having a particle size of 0.05 to 0.16 μm, containing 6 to 20% by weight based on the total weight of the recording ink, and is dispersed in water by a dispersant. The dispersant is a polymer dispersant having a molecular weight of 5,000 to 100,000. When at least one water-soluble organic solvent is a pyrrolidone derivative, particularly 2-pyrrolidone, the image quality is improved.
[0072]
Regarding the wetting agents 1 and 2 and the water-soluble organic solvent of (2) to (4), in the case of the ink of the present invention, water is used as a liquid medium in the ink. In order to prevent the ink from drying and to improve the dissolution stability, for example, the following water-soluble organic solvents are used. A plurality of these water-soluble organic solvents may be used in combination.
[0073]
Specific examples of the wetting agent and the water-soluble organic solvent include the following. Ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, tetraethylene glycol, hexylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, glycerol, Polyhydric alcohols such as 1,2,6-hexanetriol, 1,2,4-butanetriol, 1,2,3-butanetriol, petriol;
[0074]
Polyhydric alcohol alkyl ethers such as ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, tetraethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether;
[0075]
Polyhydric alcohol aryl ethers such as ethylene glycol monophenyl ether and ethylene glycol monobenzyl ether;
[0076]
Nitrogen-containing heterocyclic compounds such as 2-pyrrolidone, N-methyl-2-pyrrolidone, N-hydroxyethyl-2-pyrrolidone, 1,3-dimethylimidazolidinone, ε-caprolactam, γ-butyrolactone;
[0077]
Amides such as formamide, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide;
[0078]
Amines such as monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, monoethylamine, diethylamine, triethylamine;
[0079]
Sulfur-containing compounds such as dimethyl sulfoxide, sulfolane and thiodiethanol; propylene carbonate, ethylene carbonate and the like.
[0080]
Among these organic solvents, diethylene glycol, thiodiethanol, polyethylene glycol 200 to 600, triethylene glycol, glycerol, 1,2,6-hexanetriol, 1,2,4-butanetriol, petriol, 1,5-pentane Diol, 2-pyrrolidone and N-methyl-2-pyrrolidone are preferred. These are excellent in solubility and prevention of poor jetting characteristics due to water evaporation.
[0081]
The other wetting agent preferably contains sugar. Examples of saccharides include monosaccharides, disaccharides, oligosaccharides (including trisaccharides and tetrasaccharides) and polysaccharides, preferably glucose, mannose, fructose, ribose, xylose, arabinose, galactose, maltose, cellobiose, Examples include lactose, sucrose, trehalose, and maltotriose. Here, the polysaccharide means a saccharide in a broad sense, and is used to include a substance that exists widely in nature such as α-cyclodextrin and cellulose.
[0082]
In addition, derivatives of these saccharides include reducing sugars of the aforementioned saccharides (for example, sugar alcohol (general formula HOCH2(CHOH) nCH2OH (wherein n represents an integer of 2 to 5). ), Oxidized sugar (eg, aldonic acid, uronic acid, etc.), amino acid, thioic acid and the like. Sugar alcohol is particularly preferable, and specific examples include maltitol and sorbit.
[0083]
The content of these saccharides is suitably 0.1 to 40% by weight, preferably 0.5 to 30% by weight of the ink composition.
[0084]
The surfactant (5) is not particularly limited, but examples of the anionic surfactant include polyoxyethylene alkyl ether acetate, dodecylbenzene sulfonate, laurate, and polyoxyethylene alkyl ether sulfate. Examples include salt.
[0085]
Nonionic surfactants include, for example, polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene alkyl esters, polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters, polyoxyethylene alkyl phenyl ethers, polyoxyethylene alkyl amines, polyoxyethylene alkyl amides, and the like. Can be mentioned. The surfactants can be used alone or in combination of two or more.
[0086]
The surface tension in the ink of the present invention is an index indicating the permeability to paper. In particular, the surface tension indicates a dynamic surface tension in a short time of 1 second or less after the surface is formed. Is different. Any measuring method can be used as long as it can measure a dynamic surface tension of 1 second or less by a conventionally known method described in JP-A-63-31237 or the like. In the present invention, a Wilhelmy type suspension is used. It measured using the plate type surface tension meter. The value of surface tension is 40mJ / m2The following is preferable, more preferably 35 mJ / m2Excellent fixing properties and drying properties can be obtained when the following is used.
[0087]
For (6) polyols or glycol ethers having 8 or more carbon atoms, partially water-soluble polyols and / or glycol ethers having a solubility of less than 0.1 to 4.5% by weight in water at 25 ° C. By adding 0.1 to 10.0% by weight with respect to the total weight of the recording ink, the wettability of the ink to the thermal element is improved, and ejection stability and frequency stability can be obtained even with a small addition amount. I found out that (1) 2-ethyl-1,3-hexanediol Solubility: 4.2% (20 ° C.) (2) 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol Solubility: 2.0% (25 ° C.) .
[0088]
A penetrant having a solubility of less than 0.1-4.5% by weight in water at 25 ° C. has the advantage of very high permeability instead of low solubility. Therefore, an ink having a very high permeability in a combination of a penetrant having a solubility of less than 0.1 to 4.5% by weight in water at 25 ° C. with another solvent or another surfactant. Can be produced.
[0089]
(7) It is preferable that a resin emulsion is added to the ink of the present invention. The resin emulsion means an emulsion in which the continuous phase is water and the dispersed phase is the following resin component. Examples of the resin component in the dispersed phase include acrylic resins, vinyl acetate resins, styrene-butadiene resins, vinyl chloride resins, acrylic-styrene resins, butadiene resins, and styrene resins.
[0090]
According to a preferred embodiment of the ink of the present invention, the resin is preferably a polymer having both a hydrophilic part and a hydrophobic part. The particle size of these resin components is not particularly limited as long as an emulsion is formed, but is preferably about 150 nm or less, more preferably about 5 to 100 nm.
[0091]
These resin emulsions can be obtained by mixing resin particles in water, optionally with a surfactant. For example, an acrylic resin or styrene-acrylic resin emulsion can be obtained by adding (meth) acrylic acid ester or styrene, (meth) acrylic acid ester, and optionally (meth) acrylic acid ester, and a surfactant to water. It can be obtained by mixing. The mixing ratio of the resin component and the surfactant is usually preferably about 10: 1 to 5: 1. When the amount of the surfactant used is less than the above range, it is difficult to form an emulsion, and when it exceeds the above range, the water resistance of the ink tends to be lowered or the penetrability tends to deteriorate.
[0092]
The ratio of the resin as the dispersed phase component of the emulsion and water is 60 to 400 parts by weight, preferably 100 to 200 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the resin.
[0093]
Commercially available resin emulsions include Microgel E-1002, E-5002 (styrene-acrylic resin emulsion, manufactured by Nippon Paint Co., Ltd .: both trade names), Boncoat 4001 (acrylic resin emulsion, Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) Company: trade name), Boncoat 5454 (styrene-acrylic resin emulsion, Dainippon Ink and Chemicals Co., Ltd .: trade name), SAE-1014 (styrene-acrylic resin emulsion, made by Nippon Zeon Co., Ltd .: trade name) , Cybinol SK-200 (acrylic resin emulsion, manufactured by Syden Chemical Co., Ltd .: trade name), and the like.
[0094]
The ink of the present invention preferably contains a resin emulsion such that the resin component is 0.1 to 40% by weight of the ink, more preferably 1 to 25% by weight.
[0095]
The resin emulsion has the property of thickening and aggregating, has the effect of suppressing the penetration of the coloring components, and further promoting the fixing to the recording material. Further, depending on the type of resin emulsion, a film is formed on the recording material, and the printed material has an effect of improving the abrasion resistance.
[0096]
(8) to (10) In addition to the colorant, solvent and surfactant, conventionally known additives can be added to the ink of the present invention.
For example, as a preservative and antifungal agent, sodium dehydroacetate, sodium sorbate, sodium 2-pyridinethiol-1-oxide, sodium benzoate, sodium pentachlorophenol and the like can be used.
[0097]
As the pH adjuster, any substance can be used as long as the pH can be adjusted to 7 or more without adversely affecting the ink to be prepared. Examples include amines such as diethanolamine and triethanolamine, hydroxides of alkali metal elements such as lithium hydroxide, sodium hydroxide, and potassium hydroxide, ammonium hydroxide, quaternary ammonium hydroxide, and quaternary phosphonium. Examples thereof include carbonates of alkali metals such as hydroxide, lithium carbonate, sodium carbonate, and potassium carbonate.
[0098]
Examples of the chelating reagent include sodium ethylenediaminetetraacetate, sodium nitrilotriacetate, sodium hydroxyethylethylenediaminetriacetate, sodium diethylenetriaminepentaacetate, sodium uramil diacetate, and the like.
[0099]
Examples of the rust inhibitor include acidic sulfite, sodium thiosulfate, ammonium thiodiglycolate, diisopropylammonium nitrite, pentaerythritol tetranitrate, and dicyclohexylammonium nitrite.
[0100]
By using such an ink of the present invention, even when printed on plain paper, feathering is performed on an image including good color tone (sufficient color developability and color reproducibility), high image density, and characters. High image quality with no phenomenon or color bleed, high image durability that can withstand double-sided printing, low ink see-through phenomenon, high dryness (fixability) suitable for high-speed printing, light fastness, water resistance, etc. A high-quality image sufficiently satisfying these image characteristics, such as an image obtained, can be formed.
[0101]
When the viscosity of the ink of the present invention is adjusted to 5 cP or higher, more preferably 8 cP or higher, the ink resistance is large, and in particular, in a full-line head, ink supply to the nozzles is insufficient and ejection becomes unstable. It has been found. Therefore, when an experiment was performed by applying the present invention, it was confirmed that stable ejection could be obtained without insufficient supply of ink to the nozzles.
[0102]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the head unit and the ink supply / discharge system according to the embodiment, and the same reference numerals are given to portions corresponding to those in FIG.
In this embodiment, one supply valve 22 is disposed on the upstream side of the branch portion 23 of the ink supply path 21, and one discharge valve 26 is disposed on the downstream side of the branch portion 27 of the ink discharge path 25. That is, the number of supply valves and discharge valves is smaller than the number of common liquid chambers.
[0103]
In this way, the ink supply path 21 and the ink discharge path 25 can be opened and closed by controlling the opening and closing of one supply valve 22 and the discharge valve 26. However, as described above, the first embodiment described above is preferable in order to shorten the recovery operation, reduce the size, and reduce the maximum power consumption.
[0104]
In each of the above-described embodiments, the case where the ink supply system and the ink discharge system are divided into two has been described. However, the present invention can be applied even when the ink supply system is divided into three or more.
[0105]
Further, the supply valve and the discharge valve can be built in the head unit portion, or can be provided on the ink tank or sub tank side, or the head unit 1, the ink tank 2, and the sub tank 3 can be connected as in the above embodiment. You may arrange | position in flow-path parts, such as a tube to connect.
[0106]
Similarly, the branch portions 23 and 25 from the ink tank or sub tank to the plurality of ink supply ports and ink discharge ports can be formed in the head unit portion, or arranged in a tube portion connecting the head unit and the ink tank. Alternatively, the ink tank or the sub tank may be divided from the beginning and connected to a plurality of ink supply units and ink discharge units.
[0107]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the head unit and the ink supply / discharge system according to the embodiment, and the same reference numerals are given to portions corresponding to those in FIG.
In this embodiment, the ink receiving portion 4 is provided with ink receiving chambers 42a and 42b corresponding to the ink ejection means 11 corresponding to the common liquid chambers 12a and 12b of the head unit 1, and the ink receiving chamber 42a is provided via the recovery path 31a. The ink receiving chamber 42b is connected to the recovery path 31 via the recovery path 31b, and the recovery valve 33 and the filter 34 are provided in the recovery path 31 in common.
[0108]
By providing a plurality of ink receiving chambers in the ink receiving portion 4 in this way, it becomes easier to collect and collect the suction by the recovery pump 33 than when all the one ink receiving chamber is sucked from one discharge port. Ink can be recovered without any problems. Moreover, complication and enlargement of the apparatus can be suppressed by using a common filter and recovery valve.
[0109]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the head unit and the ink supply / discharge system according to the embodiment, and the same reference numerals are given to portions corresponding to those in FIG.
In this embodiment, the ink receiving portion 4 is provided with ink receiving chambers 42a and 42b corresponding to the ink ejection means 11 corresponding to the common liquid chambers 12a and 12b of the head unit 1, and the ink receiving chamber 42a is provided via the recovery path 31a. The ink receiving chamber 42b is connected to the recovery path 31 via the recovery path 31b, and the recovery valves 33a and 33b and the filters 34a and 34b are provided independently in the recovery paths 31a and 31b, respectively.
[0110]
By providing a plurality of ink receiving chambers in the ink receiving portion 4 in this way, it becomes easier to collect and collect the suction by the recovery pump 33 than when all the one ink receiving chamber is sucked from one discharge port. Ink can be recovered without any problems. Further, the collection efficiency can be further improved by individualizing the filter and the collection valve in each ink receiving chamber.
[0111]
Next, the configuration and arrangement example of the head unit 1 will be described with reference to FIG. Here, a case where four color inks of black (K), cyan (C), magenta (M), and yellow (Y) are used will be described, but the number of colors other than this may be used. The head can be applied to any of the face shooter type and edge shooter type ink jet heads described above.
[0112]
First, the head unit 1 (1K, 1C, 1M, 1Y) shown in FIG. 12 and FIG. 13 has a recording width on a straight line in the nozzle arrangement direction (direction perpendicular to the recording width direction, head scanning, or recording medium conveyance direction). The nozzle 15 is formed and arranged over a considerable area. Each head unit 1 is illustrated as an example in which one nozzle row is used and ink of different colors is ejected for each head unit 1K, 1C, 1M, 1Y (example of one row / one color nozzle). Multi-row / one color can also be used. Further, although the head units of the respective colors are illustrated separately, the present invention can also be applied to a head unit in which the heads of the respective colors are integrally formed.
[0113]
The head unit 1 can be formed by combining a single substrate such as a glass plate, a silicon wafer, a ceramic plate, or a metal plate, or can be formed by arranging a plurality of partial heads without gaps. Alternatively, the above-mentioned single substrate and a plurality of head parts can be combined to form an energy generating means for discharging ink onto a flow path substrate on which a nozzle plate made of a single plate or a common liquid chamber is formed, Alternatively, a plurality of parts on which the drive circuit is formed can be joined and formed. When the yield of the head is remarkably lowered due to the increase in length and size, or when the cost of parts increases, the parts are preferably composed of a plurality of parts and assembled by a precise alignment device.
[0114]
Here, since the nozzles are arranged in a straight line, the wiping member, the capping member of the ink receiving portion 4 described above, and the ink receiving portion for collecting the ink forcibly discharged in the recovery operation. Can be arranged in a straight line, so that head recovery and ink recovery operation can be easily performed, and the apparatus can be downsized.
[0115]
Next, the head unit 1 (1K, 1C, 1M, 1Y) shown in FIGS. 14 and 15 has a plurality of head portions in the nozzle arrangement direction (direction perpendicular to the recording width direction, head scanning, or recording medium conveyance direction). 1a and 1b (shown here as an example of two partial heads, but may be three or more parts) are shifted in a zigzag manner and integrated to obtain a required recording width. It constitutes a line type head.
[0116]
When the recording width is very long, the common liquid chambers of the partial heads 1a and 1b arranged in a staggered manner can be further divided as shown in FIG.
[0117]
This is the case when it is difficult to integrally form due to a further increase in the recording width, or when it is difficult to arrange a plurality of parts in a straight line without pitch deviation due to the increase in density, resulting in a very narrow width between nozzles. Arrange them so that they overlap.
[0118]
The plurality of partial heads arranged in a staggered pattern may be formed so as to be incorporated into one holding member, or can be made movable and removable. It is also possible to replace each partial head.
[0119]
Next, the head unit 1 shown in FIGS. 16 and 17 includes partial heads 1Ka, 1Ca, 1Ma, 1Ya and partial heads 1Kb for black (K), cyan (C), magenta (M), and yellow (Y). 1Cb, 1Mb, and 1Yb are set as one unit, and are arranged in a staggered pattern. The partial heads for each color can be integrated.
[0120]
This arrangement shortens the distance between each color compared to the staggered arrangement for each color. Therefore, even when printing on plain paper, the paper transport / head scanning speed and ejection drive frequency are used to prevent color misregistration due to cockling. There is no need to raise. In particular, the ink discharge energy generating means is suitable when a heating resistor element in which it is difficult to increase the discharge frequency in terms of heat storage is used.
[0121]
As shown in these examples, when a plurality of heads are arranged side by side, the size of the partial heads can be reduced. As a result, the yield can be improved and the manufacturing cost can be suppressed. As described above, when replacement is possible for each partial head, it is not necessary to replace all of the heads, so that maintenance costs can be kept low. In some cases, it is difficult to seal the head portion, and it is preferable to have a common liquid chamber for each of the plurality of heads.
[0122]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This figure is a schematic configuration diagram of the head unit and the ink supply / discharge system of the same embodiment, and the same reference numerals are given to portions corresponding to those in FIG.
In this embodiment, a plurality of supply parts 13a and 13b and discharge parts 14a and 14b are provided for one common liquid chamber 12 of the head unit 1, and two systems are provided in the same manner as in the first and second embodiments. An ink supply system and an ink discharge system are configured. However, since the common liquid chamber is not divided, the supply valve and the discharge valve are provided in the common part (the supply system is before branching and the discharge system is after branching) as in the second embodiment.
[0123]
In this case, although there is one common liquid chamber, a plurality of ink supply systems and ink discharge systems can be provided. Therefore, when one ink supply system and ink discharge system are provided for one common liquid chamber. In comparison, even when high-viscosity ink is used, the ink can be supplied to the nozzle without shortage, and stable high-speed and high-quality recording becomes possible.
[0124]
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This figure is a schematic configuration diagram of the head unit and the ink supply / discharge system of the same embodiment, and parts corresponding to those in FIGS. 10 and 18 are given the same reference numerals.
In this embodiment, an ink receiving portion 4 having a plurality of ink receiving chambers 42a and 42b is provided for one common liquid chamber 12 of the head unit 1, and two systems of ink recovery are performed in the same manner as in the third embodiment. It is a system.
[0125]
In this case, although there is one common liquid chamber, since the volume of the ink receiving chamber corresponding to one ink recovery path is reduced, an ink receiving portion of one ink receiving chamber is provided for one common liquid chamber. Compared to the case, it is possible to recover the ink more efficiently even when a high viscosity ink is used.
[0126]
Next, an outline of the entire mechanism of the ink jet recording apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG.
This ink jet recording apparatus has an image forming unit 102 and the like inside the recording apparatus main body 101, and a sheet feeding cassette 104 on which a large number of sheets 103 can be loaded from the front side is detachable in the lower part of the apparatus main body 1. The sheet 103 fed from the sheet feeding cassette 104 is taken in, and a required image is recorded by the image forming unit 102. Then, the sheet is discharged to a sheet discharge tray 106 mounted on the rear side.
[0127]
The image forming unit 102 is a head unit configured by a full-line head having a plurality of nozzle rows in which nozzle holes, which are a plurality of ejection ports, are arranged over the entire width of the recording area in a direction orthogonal to the conveyance direction of the paper 103. Four recording heads 111 are attached to the head holder 112. The four recording heads 111 eject black, cyan, magenta, and yellow inks from the upstream side, respectively.
[0128]
  Further, according to the ink jet recording apparatus of the present invention,,ISince a plurality of ink discharge sections are provided, stable ink supply to the nozzles can be performed, high-speed and high-quality recording can be performed, and recovery operation can be shortened.
[0129]
Further, an ink receiving portion 121 is arranged on the side of the recording head 111 so as to be movable in the left-right direction in the drawing. As described in the above-described embodiment, when the ejection recovery function is activated, the recording head 111 is moved upward and the ink receiving portion 121 is moved below the head, and then the recording head 111 is moved downward and the ink receiving portion. In 121, the nozzle forming surface is capped to prevent the ink from drying.
[0130]
Further, in the contacted state, the suction pump is operated to suck the inside of the cap member of the ink receiving portion 121, thereby performing discharge recovery such as ink filling or nozzle clogging and bubble removal. By slightly raising the recording head 111 and moving the ink receiving part 121 in the lateral direction, the blade 130 provided in the ink receiving part 121 wipes off ink adhering to the nozzle formation surface of the recording head 111.
[0131]
On the other hand, below the recording head 111, the sheet 103 is electrostatically placed between the conveying roller 131 and the conveying driven roller 132 in order to convey the sheet 103 in the sub-scanning direction with respect to the printing position by the recording head 111. A conveying belt 133 that is sucked and conveyed is disposed in tension, and tension is applied to the conveying belt 133 by an intermediate roller 134.
[0132]
A bias roller 135 for charging the conveyance belt 133 is disposed at a position facing the conveyance roller 131 and the conveyance belt 133. Further, a pressing roller 136 that is a pressing member that presses the sheet 103 against the conveying belt 133 is disposed near the plane starting point of the conveying belt 133.
[0133]
Further, in order to feed the paper 103 from the paper feed cassette 104 onto the transport belt 133, the half-moon roller 137 and the friction pad 137 for separating and feeding the paper 103 one by one, and the paper 103 to be fed are transport rollers. A guide member 139 for guiding to 131 is provided.
[0134]
Further, a discharge roller 141 and a spur 142 facing the discharge roller 141 are arranged on the downstream side of the driven roller 132 of the transport belt 133 so that the sheet 103 on which recording has been completed is sent to the discharge tray 106.
[0135]
In the ink jet recording apparatus configured as described above, the paper 103 is fed from the paper feed cassette 104 to the transport belt 133, and the paper 103 is electrostatically attracted by the transport belt 133 and transported to the recording area by the recording head 111. Thus, the ink droplets are ejected from the recording head 111 according to the printed image to record the image on the paper 103, and the recorded paper 103 is discharged to the paper discharge tray 106.
[0136]
Although an ink jet printer is taken as an example, the ink jet recording apparatus of the present invention can be applied to a facsimile machine, a copying machine, a printer / fax / copier multifunction machine, and the like. Further, the present invention can be applied to an apparatus for discharging and recording a liquid other than ink, for example, a resist or a DNA sample in the medical field. Furthermore, although the full line type ink jet recording apparatus using the full line type head has been described, the present invention can also be applied to a serial type recording apparatus. However, the effect of the present invention is more remarkable in the full-line type ink jet recording apparatus.
[0137]
【The invention's effect】
  As described above, according to the ink jet recording apparatus according to the present invention, the ink supply unit of each common liquid chamber includes the recording head unit having a plurality of independent common liquid chambers each including an ink supply unit and an ink discharge unit. Valve means that can be controlled to open and close independently for each ink supply path for supplying ink,The ink discharge path for discharging ink from the ink discharge portion of each common liquid chamber is provided with valve means that can be controlled to open and close independently.When the recovery operation of the recording head is performed, the supply valve and the discharge valve corresponding to one common liquid chamber are opened, and the supply valve and the discharge valve corresponding to the other common liquid chamber are controlled to be closed.Therefore, the recovery operation can be performed in a short time by using a smaller, low-power pump.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a head unit and an ink supply / discharge system according to a first embodiment of the invention.
FIG. 2 is a perspective explanatory view illustrating an example of the head unit.
FIG. 3 is a cross-sectional explanatory view of the head unit.
FIG. 4 is an explanatory perspective view illustrating another example of the head unit.
FIG. 5 is a sectional explanatory view of the head unit.
FIG. 6 is a cross-sectional explanatory diagram of an ink receiving portion.
FIG. 7 is a cross-sectional explanatory diagram of a capping state by the ink receiving portion.
FIG. 8 is a cross-sectional explanatory diagram of a wiping state by the ink receiving portion
FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a head unit and an ink supply / discharge system according to a second embodiment of the invention.
FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a head unit and an ink supply / discharge system according to a third embodiment of the invention.
FIG. 11 is a schematic configuration diagram of a head unit and an ink supply / discharge system according to a fourth embodiment of the invention.
FIG. 12 is a cross-sectional explanatory diagram for explaining an example of the configuration and arrangement of the head unit.
FIG. 13 is also an explanatory plan view
FIG. 14 is a cross-sectional explanatory diagram for explaining another example of the configuration and arrangement of the head unit.
FIG. 15 is also an explanatory plan view
FIG. 16 is a cross-sectional explanatory diagram for explaining still another example of the configuration and arrangement of the head unit.
FIG. 17 is also an explanatory plan view
FIG. 18 is a schematic configuration diagram of a head unit and an ink supply / discharge system according to a fifth embodiment of the invention.
FIG. 19 is a schematic configuration diagram of a head unit and an ink supply / discharge system according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 20 is an explanatory diagram for explaining an example of a mechanism part of the ink jet recording apparatus according to the invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Head unit, 2 ... Ink tank, 3 ... Sub tank, 4 ... Ink receiving part, 5 ... Ink cartridge, 11 ... Ink ejection means, 12, 12a, 12b ... Common liquid chamber, 13a, 13b ... Ink supply part, 14a , 14b ... Ink discharging section, 42a, 42b ... Ink receiving chamber.

Claims (2)

インク滴を吐出して記録媒体に画像を記録する記録ヘッドユニットを備えたインクジェット記録装置において、
前記インク滴を吐出するノズルが連通する流路にインクを供給する独立した複数の共通液室をノズル配列方向に有し、各共通液室にはそれぞれインク供給部及びインク排出部を有する記録ヘッドユニットを備え、
各共通液室のインク供給部にインクを供給するインク供給路にはそれぞれ独立して開閉制御可能な弁手段を、各共通液室のインク排出部からのインクを排出するインク排出路にはそれぞれ独立して開閉制御可能な弁手段を備え、
前記記録ヘッドの回復動作を行うときに、１つの共通液室に対応する供給弁及び排出弁を開状態にし、他の共通液室に対応する供給弁及び排出弁を閉状態に制御する
ことを特徴とするインクジェット記録装置。In an inkjet recording apparatus provided with a recording head unit that records an image on a recording medium by discharging ink droplets,
A recording head having a plurality of independent common liquid chambers that supply ink to a flow path that communicates with the nozzles that eject the ink droplets in the nozzle arrangement direction, and each common liquid chamber has an ink supply unit and an ink discharge unit. With a unit,
Each ink supply path for supplying ink to the ink supply section of each common liquid chamber has valve means that can be controlled to open and close independently, and each ink discharge path for discharging ink from the ink discharge section of each common liquid chamber has each It has valve means that can be controlled to open and close independently,
When performing the recovery operation of the recording head, the supply valve and the discharge valve corresponding to one common liquid chamber are opened, and the supply valve and the discharge valve corresponding to the other common liquid chamber are controlled to be closed <br> An inkjet recording apparatus characterized by the above. 請求項１に記載のインクジェット記録装置において、２つの共通液室に対してインクを送液する共通のポンプを備えていることを特徴とするインクジェット記録装置。2. The ink jet recording apparatus according to claim 1 , further comprising a common pump for feeding ink to two common liquid chambers.
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