(57)【要約】      （修正有）【課題】インク供給からヘッド回復までの系で１つのポンプで構成でき、低コストかつ信頼性の高いヘッド回復装置と安定した背圧設定を可能とする圧力制御部を備えた液体噴射装置を提供する。【解決手段】密閉可能な容器と、密閉状態で前記容器内に液体を送入または排出することにより前記容器内の圧力を変化させる液体噴射装置において、前記容器内の初期の圧力をＰ１、初期の気体の体積をＶ１とし、前記容器内の所望の圧力をＰ２としたときに、気体の体積変化量は、下記式で表されるものであり、2007245452.tif 000006気体の体積変化量に等しい液体量を送入または排出することにより、圧力を制御する。【選択図】図１
2007245452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に空間を残して液体が入っている密閉可能な容器と、前記容器に液体を送入または排出可能な送液手段を備え、密閉状態で前記容器内に液体を送入または排出することにより前記容器内の圧力を変化させる液体噴射装置において、
前記容器内の初期の圧力をＰ１、初期の気体の体積をＶ１とし、前記容器内の所望の圧力をＰ２としたときに、
気体の体積変化量は、下記式で表されるものであり、
【数１】
2007245452.tif 000005
気体の体積変化量に等しい液体量を前記送液手段により送入または排出することにより、前記容器内の圧力を制御する圧力制御部を有することを特徴とする液体噴射装置。
【請求項２】
前記圧力制御部は、前記容器内の大気連通と遮断を切り替える大気連通遮断手段と、前記容器内の液面の位置を検出する液面検知手段を有し、前記大気連通遮断手段により大気連通して前記液面検知手段と前記送液手段により容器内の液面を所定の位置に設定した後、前記大気連通遮断手段により前記容器内を大気遮断し、前記送液手段により前記容器内に液体を送入または前記容器内から排出することにより前記容器内の圧力を制御することを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。
【請求項３】
前記圧力制御部は、印字ヘッドと、前記容器から前記印字ヘッドへ液体を供給する供給流路と、前記供給流路を開閉する供給流路開閉手段を有し、前記供給流路開閉手段を閉じた状態で前記容器内の圧力制御を行った後、前記供給流路開閉手段を開き、前記印字ヘッドに対して所定の圧力を与えることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体噴射装置。
【請求項４】
前記液体はインクジェット用のインクであり、前記インクは、少なくとも水、水溶性有機溶剤および顔料を含有し、水の含有量が全インク質量の１０質量％以上、５０質量％未満であり、前記水溶性有機溶剤のうち最も多く含有される水溶性有機溶剤のＳＰ値が１６．５以上２４．６未満であり、前記水溶性有機溶剤の含有量が、全インク質量の３０質量％以上であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の液体噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット記録装置に関し、詳しくは記録ヘッドへの背圧を適正に制御し、目詰まり等により吐出不良となった記録ヘッドを回復するインク供給およびヘッド回復装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置に必要な背圧設定は、ヘッドよりも下に中間タンクを設けこの水頭差により背圧を設定する方法が一般的に採られてきたが、近年、処理能力アップのためマルチヘッド化に伴い中間タンクからヘッドまでの流路圧損が無視できなくなった。そのために、容積可変による背圧発生機能を付加した中間タンクをヘッドの近傍に配置し、動的に背圧を制御する試みが増えている。
【０００３】
例えば、弾性部材からなる圧力調整室を膨張させてポンプによりインクを中間タンクに補給した後、大気遮断し圧力調整室を縮小させて背圧制御を行う方法が提案されている（特許文献１、参照）。
【０００４】
また、ポンプによりインクを中間タンクに補給した後、中間タンク近傍の圧力をセンサにより検知しながら、大気遮断しポンプ排出と大気解放を繰り返し、背圧制御を行う方法が提案されている（特許文献２、参照）。
【０００５】
さらに、ポンプによる直接送液方式によるインク強制排出を行う方法が提案されている（特許文献３、参照）。
【特許文献１】特開２００３−１８４６号公報
【特許文献２】特開２００５−３４９９９号公報
【特許文献３】特開平５−２２０９７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の方法では、インク補給用のポンプとは別に排気用のポンプや弾性部材からなる圧力調整室を連続的に変形させる機構が必要になり、コストアップとなる。また上記先願には記載されていないが、ヘッドの目詰まり回復のためインク強制排出をするためのポンプや機構が必要になる。
【０００７】
また、特許文献２の方法では、背圧設定用ポンプが別途必要となるのに加えて、背圧の戻し側で大気連通弁を開放するので中間タンク内の背圧が急激に大気圧に戻り、印字のインク液滴体積にバラツキを生じるおそれがある。
【０００８】
さらに、特許文献３の方法では、送液速度によりヘッドのノズルにかかる圧力が決まるが、所定の圧力に到達するまでに大量のインクを排出することになり、またパルス的な圧力がかからないので、気泡等の排出性が劣る。等の問題があった。
【０００９】
そこで、本発明では、インク供給からヘッドの目詰まり回復までを１つのポンプで構成でき、低コストかつ信頼性の高いヘッド回復装置と安定した背圧設定を可能とする圧力制御部を備えた液体噴射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の目的は、下記構成により達成することができる。
（１）
内部に空間を残して液体が入っている密閉可能な容器と、前記容器に液体を送入または排出可能な送液手段を備え、密閉状態で前記容器内に液体を送入または排出することにより前記容器内の圧力を変化させる液体噴射装置において、
前記容器内の初期の圧力をＰ１、初期の気体の体積をＶ１とし、前記容器内の所望の圧力をＰ２としたときに、
気体の体積変化量は、下記式で表されるものであり、
【００１１】
【数１】
2007245452.tif 000003
【００１２】
気体の体積変化量に等しい液体量を前記送液手段により送入または排出することにより、前記容器内の圧力を制御する圧力制御部を有することを特徴とする液体噴射装置。
（２）
前記圧力制御部は、前記容器内の大気連通と遮断を切り替える大気連通遮断手段と、前記容器内の液面の位置を検出する液面検知手段を有し、前記大気連通遮断手段により大気連通して前記液面検知手段と前記送液手段により容器内の液面を所定の位置に設定した後、前記大気連通遮断手段により前記容器内を大気遮断し、前記送液手段により前記容器内に液体を送入または前記容器内から排出することにより前記容器内の圧力を制御することを特徴とする（１）に記載の液体噴射装置。
（３）
前記圧力制御部は、印字ヘッドと、前記容器から前記印字ヘッドへ液体を供給する供給流路と、前記供給流路を開閉する供給流路開閉手段を有し、前記供給流路開閉手段を閉じた状態で前記容器内の圧力制御を行った後、前記供給流路開閉手段を開き、前記印字ヘッドに対して所定の圧力を与えることを特徴とする（１）又は（２）に記載の液体噴射装置。
（４）
前記液体はインクジェット用のインクであり、前記インクは、少なくとも水、水溶性有機溶剤および顔料を含有し、水の含有量が全インク質量の１０質量％以上、５０質量％未満であり、前記水溶性有機溶剤のうち最も多く含有される水溶性有機溶剤のＳＰ値が１６．５以上２４．６未満であり、前記水溶性有機溶剤の含有量が、全インク質量の３０質量％以上であることを特徴とする（１）乃至（３）の何れか１項に記載の液体噴射装置。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、内部に空間を残して液体が入っている密閉可能な容器と、前記容器に液体を送入または排出可能な送液手段を備え、密閉状態で前記容器内に液体を送入または排出することにより前記容器内の圧力を変化させる液体噴射装置において、
気体の体積変化量に等しい液体量を前記送液手段により送入または排出することにより、前記容器内の圧力を制御することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。圧力制御部及び液体噴射装置の実施の形態の一例としてインクジェット記録装置を用いて説明する。
【００１５】
図３は、本実施の形態に係るインクジェット記録装置（液体噴射装置）の断面図である。
【００１６】
Ａはインクジェット記録装置全体を示し、３は画像が記録された記録媒体（用紙）Ｐが排出され積載される排紙部である。インクジェット記録装置Ａには、本発明に係る液体噴射装置を構成する、印字ヘッド５０、インクタンク１１、送液ポンプ（送液手段）１３、補給流路１２、中間タンク（密閉可能な容器）２０、搬送部２及び記録媒体Ｐが収納された給紙部１が設けられてる。
【００１７】
制御部４は、例えば、ＲＯＭに記憶されたプログラムに従い、インクジェット記録装置を構成する各種手段を作動させ、原稿の画像情報を読取り、または、インターフェース（図示せず）を介して外部の情報機器から画像情報等を入力し、その情報を記憶し、そして記録媒体に記録して出力する一連の画像情報記録制御を実行させるプリンタ機能や、プリンタ機能を確実に実行できるように各種手段の調整や保全等を行うメンテナンス機能を備えている。
【００１８】
印字ヘッド５０は、詳細は後述するが、例えば、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、黒（ＢＫ）のそれぞれのインクを吐出するために、複数の吐出口を備えた印字ヘッドが４色分設けられ、更に、図示はしないが、例えば、それぞれの印字ヘッドに対応したインク吐出作動を行わせるための駆動回路等が一体的に組み込まれている。
【００１９】
メンテナンス台６０は、印字作動をしばらく中断する場合などに、印字ヘッド５０の吐出口にホコリやゴミが付着したり、あるいはインクが乾燥して目詰まり状態にならないように吐出口付近を覆うキャップを取り付けたり、あるいは、印字作動を中断した後の次の印字作動開始前に、または、一定期間毎に、吐出口からインクを吐出させたり、吐出口を清掃したりして、目詰まり状態を回復させて正常なインク吐出動作ができるようにしている。
【００２０】
記録媒体Ｐの搬送は、給紙部１に収納されている記録媒体Ｐを送り出しローラＲ１により１枚ずつ取り出す。取り出された記録媒体Ｐを１対のローラＲ２が１対のローラＲ３方向に送る。ローラＲ３に挟持された記録媒体Ｐは更に搬送部２へと送られる。
【００２１】
搬送部２を介して搬送される記録媒体Ｐは、印字ヘッド５０に対向して、一定の速度で搬送されながら画像が記録される。
【００２２】
その後、排紙搬送動作が実行され、画像が記録された記録媒体Ｐが１対のローラＲ８により挟持され排紙部３へと排紙されるようになっている。
【００２３】
図１は、本発明に係る圧力制御部の一例を示すもので、インクジェット記録装置の印字ヘッドに加えられるインクの圧力の設定するための制御を行う圧力制御部の概略模式図である。
【００２４】
インクタンク１１には、インクが貯留されている。貯留されたインクは送液ポンプ（送液手段）１３によって中間タンク（密閉可能な容器）２０に送入されたり、逆に中間タンク２０からインクタンク１１に排出されたりする。中間タンク２０には、中間タンク２０と大気を連通させたり、遮断したりする弁（大気連通遮断手段）３３と、中間タンク２０の液面を検知する液面検知センサ（液面検知手段）２１と、中間タンク２０から印字ヘッド５０へインクを供給する供給流路１４と、が配されている。供給流路１４の途中には弁（供給流路開閉手段）３１が配されている。
【００２５】
次に、インクの圧力設定の方法について説明する。
【００２６】
まず、弁３１を閉鎖状態で、液面検知センサ２１を用いて液面の高さを設定する。弁３３を開放した状態で、送液ポンプ１３を動作させてインクタンク１１から中間タンク２０へ液面が液面センサ２１の上限の位置に達するまでインクを送入する。
【００２７】
次に弁３３を閉鎖して中間タンク２０を密閉にする。この状態で中間タンク２０内の気圧は１気圧である。
【００２８】
中間タンク２０のインクを除いた気体の体積をＶ１とする。初期の中間タンク２０内の気圧をＰ１、所望の中間タンク２０内の気圧をＰ２とする。Ｐ２とインクの送液量（送入量又は排出量）ΔＱとの関係は、以下の式になる。
【００２９】
【数２】
2007245452.tif 000004
【００３０】
例えば、中間タンク２０内の気圧を１．５気圧にするには、送入するインクの送液量ΔＱはＶ１／３になる。すなわち、送液ポンプ１３でＶ１／３のインクを中間タンク２０に送入すれば、１．５気圧の圧力が発生する。１．５気圧が発生した後、弁３１を開放状態にすると供給流路１４を経由して印字ヘッド５０に瞬間的に１．５気圧の圧力が印可され、印字ヘッド５０の吐出口からインクが押し出される。
【００３１】
逆に、中間タンク２０内の気圧を０．９９５気圧にするには、排出するインクの送液量ΔＱは約０．００５×Ｖ１になる。すなわち、送液ポンプ１３で０．００５×Ｖ１のインクを中間タンク２０から排出すれば、０．９９５気圧になる。０．９９５気圧が発生した後、弁３１を開放状態にすると印字ヘッド５０の吐出口は、通常印字に適した背圧に保たれ、インクメニスカスが形成される。
【００３２】
図２は、気体の体積Ｖ１が２００ｍｌの場合で数式２から求めた中間タンク２０内の気圧とインクの送液量ΔＱの関係をグラフにしたものである。
【００３３】
Ｘ軸は中間タンク内の気圧を示し、０は１気圧であるので、１００ｋＰａは２気圧になる。逆にー５０ｋＰａでは１／２気圧になる。Ｙ軸は送液量を示し、０は初期の状態で、例えば、１００ｍｌを中間タンク２０に送液すると、中間タンクの気圧は１００ｋＰａ、すなわち２気圧になる。逆に、２００ｍｌを中間タンク２０から排出すると、中間タンク内の気圧は５０ｋＰａ下がり１／２気圧になる。
【００３４】
図４は、本発明に係るインク供給系、及びヘッド回復系の実施の形態を示す模式図である。
【００３５】
中間タンク（密閉可能な容器）２０に弁（空圧センサ弁）３４を介して空圧センサ２３を設け、水頭値設定および印字ヘッド５０への背圧制御は中間タンク２０内の圧力を空圧センサ２３で検知ながら送液ポンプ（送液手段）１３の送液量を制御するフィードバック制御である。ヘッド回復動作の加圧は、弁（供給流路開閉手段）３１を閉じ、弁（大気連通遮断手段）３３を開いて液面検知センサ（液面検知手段）２１で検知しながら送液ポンプ１３の送入・排出により液面を初期化し、弁３３及び弁３４を閉じて所定の圧力値に対応するインク量を送液ポンプ１３により送液して中間タンク２０内を加圧し、その後、所定時間の間弁（供給流路開閉手段）３１を開いて供給流路１４経由でノズルよりインクを強制排出する。
【００３６】
インクは、インクタンク１１と中間タンク２０との間の補給流路１２を経由して送液ポンプ１３により送入、または逆に排出される。中間タンク２０には大気連通路２２を介して弁３３（大気連通遮断手段）を設けてある。弁（空圧センサ弁）３４は、中間タンク２０内を加圧し、ヘッドのノズルよりインクを押し出すヘッド回復動作時は空圧センサ２３に過大な圧力がかかるのを避けるために閉鎖しておく。弁（還流弁）３２は還流路１５の途中に配され、インク供給路のインク初期導入時に開放し、還流路１５を経由してインクタンク１１へ戻す。図１に示したメンテナンス台６０には、インク受け皿４１、排出路１６、廃液タンク４３、ワイピング手段４２が含まれ、ヘッド回復動作時に動作させる。
【００３７】
図５〜７は本実施の形態の動作の手順を示すフローチャートである。図を用いて動作の説明をする。
【００３８】
＜初期導入＞
図５は、本実施の形態に係るインクの初期導入の動作のフローチャートである。
【００３９】
初期にインクをインクタンク１１から供給系を通じて印字ヘッド５０に導入し、印字準備完了までの動作のフローチャートである。印字ヘッド５０とインクタンク１１を液体噴射装置に取り付けたことをトリガーに本フローチャートは始まる。図４の模式図を参考に説明を行う。
【００４０】
ステップＳ１では、弁３１、３２、３４を閉鎖、弁３３を開放し、送液ポンプ１３を正転させる。ここで正転とは、インクがインクタンク１１から中間タンクへ送入される方向に回転させることである。すなわち、中間タンク１１を大気と連通させてインクを送入する。
【００４１】
ステップＳ２では、液面センサ２１の上限にまでインクが達したかを判断する。上限に達した（ステップＳ２：ＹＥＳ）場合はステップＳ３へ進み、上限に達していない（ステップＳ２：ＮＯ）場合は、インクの送入を続ける。液面センサ２１には、予め設定された上限値と下限値があり液面がそれぞれに達した時点で上限又は下限の信号を発する。
【００４２】
ステップＳ３では、弁３１、３２を開放、弁３３、３４を閉鎖し、送液ポンプ１３をｔ１（時間）の間正転させ、送液を続ける。インクは、供給流路１４、還流路１５を満たし、インクタンク１１に還流する。ここで、ｔ１は、還流路１５を満たすまでの時間が望ましい。それ以上長いとインクが無駄に消費される。
【００４３】
ステップＳ４では、弁３１を開放、弁３２、３３、３４を閉鎖し、送液ポンプ１３をｔ２（時間）の間正転させる。各ヘッドのノズルからインクが押し出される。
【００４４】
ステップＳ５では、弁３１、３３を開放、弁３２、３４を閉鎖し、送液ポンプ１３を逆転させる。ここで逆転とは、インクが中間タンク２０からインクタンク１１へ排出される方向に回転させることである。すなわち、中間タンク２０を大気と連通させてインクを排出する。
【００４５】
ステップＳ６では、液面センサ２１の下限にまでインクが達したかを判断する。下限に達した（ステップＳ６：ＹＥＳ）場合はステップＳ７へ進み、下限に達していない（ステップＳ６：ＮＯ）場合は、インクの排出を続ける。
【００４６】
ステップＳ７では、弁３１、３３を開放、弁３２、３４を閉鎖し、送液ポンプ１３を正転させる。
【００４７】
ステップＳ８では、液面センサ２１の上限にまでインクが達したかを判断する。上限に達した（ステップＳ８：ＹＥＳ）場合はステップＳ９へ進み、上限に達していない（ステップＳ８：ＮＯ）場合は、インクの送入を続ける。
【００４８】
ステップＳ９では、弁３１、３４を開放、弁３２、３３を閉鎖し、送液ポンプ１３を逆転させ、中間タンクからインクを排出する。
【００４９】
ステップＳ１０では、空圧センサ２３を用いて測定し、中間タンク２０の気圧が規定値の上限に達したかを判断する。上限に達した（ステップＳ１０：ＹＥＳ）場合はステップＳ１１へ進み、上限に達していない（ステップＳ１０：ＮＯ）場合は、インクの排出を続ける。
【００５０】
印字ヘッド５０のノズル口では、不吐出のとき、インクが垂れたり、逆にノズル内のインクが吸い上げられたり、しないように一定の負圧の範囲に保持しておく必要がある。ノズル口で一定の負圧を形成するために中間タンクの気圧を一定の範囲で制御する。上限とは、一定の範囲の中で設定された上限値を指す。下限とは、一定範囲の中で設定された下限値を指す。これらは、中間タンク２０の気圧を測定する空圧センサ２３を用いて測定する。
【００５１】
ステップＳ１１では、弁３１、３４を開放、弁３２、３３を閉鎖し、送液ポンプ１３を停止させる。
【００５２】
ステップＳ１２では、ワイピング手段４２を用いて印字ヘッド５０のノズル面を払拭し、垂れているインクやゴミなどを取り除く。
【００５３】
ステップＳ１３では、全ノズル吐出を所定回数繰り返すフラッシング動作を行う。
【００５４】
ステップＳ１４では、印字準備を完了する。
【００５５】
＜背圧制御＞
図６は、本実施の形態に係る印字動作中の背圧制御のフローチャートである。
【００５６】
印字動作により中間タンク２０のインクが減ってくると中間タンクの気圧が下がってくる。ステップ１０で説明したように中間タンク２０の気圧の一定の範囲を保持するためにインクタンク１１から中間タンク２０へインクの送入制御を行う。
【００５７】
ステップＳ２１では、弁３１、３４を開放、弁３２、３３を閉鎖する。
【００５８】
ステップＳ２２では、印字動作が行われる。
【００５９】
ステップＳ２３では、空圧センサ２３を用いて測定し、中間タンク２０の気圧が下限に達したかを判断する。下限に達した（ステップＳ２３：ＹＥＳ）場合はステップＳ２４へ進み、下限に達していない（ステップＳ２３：ＮＯ）場合は、ステップＳ２２へ戻る。
【００６０】
ステップＳ２４では、送液ポンプ１３を正転させる。すなわち、中間タンクの気圧が下がったのでインクタンク１１からインクを中間タンク２０へ補充する。
【００６１】
ステップＳ２５では、空圧センサ２３を用いて測定し、中間タンク２０の気圧が上限に達したかを判断する。上限に達した（ステップＳ２５：ＹＥＳ）場合はステップＳ２６へ進み、上限に達していない（ステップＳ２５：ＮＯ）場合は、インクの送入を続ける。
【００６２】
ステップＳ２６では、送液ポンプ１３を停止させる。停止させた後ステップＳ２２へ進み、印字をしながら背圧制御を繰り返す。
【００６３】
＜ヘッド回復動作＞
図７は、本実施の形態に係るヘッド回復動作のフローチャートである。
【００６４】
印字ヘッド５０からの吐出に関わる印字不良、例えば、ノズルの目詰まりやインク滴の出射曲がりなどが発生した場合に以下の動作を行う。
【００６５】
ステップＳ３１では、弁３１、３３を開放、弁３２、３４を閉鎖し、送液ポンプ１３を正転させる。
【００６６】
ステップＳ３２では、液面センサ２１の上限にまでインクが達したかを判断する。上限に達した（ステップＳ３２：ＹＥＳ）場合はステップＳ３３へ進み、上限に達していない（ステップＳ３２：ＮＯ）場合は、インクの送入を続ける。
【００６７】
ステップＳ３３では、弁３１、３２、３３、３４を閉鎖し、送液ポンプ１３をｔ３（時間）の間正転させる。すなわち、中間タンク２０に送液して加圧する。ここでｔ３は中間タンク２０が正圧、例えば、１．５気圧程度になる時間である。
【００６８】
ステップＳ３４では、送液ポンプ１３を停止し、弁３１を開放、弁３２、３３、３４を閉鎖し、ｔ４（時間）の経過を待つ。この間、加圧された中間タンク２０のインクは弁３１および供給路１４を経由して印字ヘッド５０のノズルから押し出される。その際、印字ヘッド５０内の流路に存在する小さなゴミや気泡はインクと共にノズルより排出される。
【００６９】
ステップＳ３５では、弁３１、３３を開放、弁３２、３４を閉鎖し、送液ポンプ１３を逆転させる。インクは中間タンク２０からインクタンク１１へ排出される。
【００７０】
ステップＳ３６では、液面センサ２１の下限にまでインクが達したかを判断する。下限に達した（ステップＳ３６：ＹＥＳ）場合はステップＳ３７へ進み、下限に達していない（ステップＳ３６：ＮＯ）場合は、インクの排出を続ける。
【００７１】
ステップＳ３７では、弁３１、３３を開放、弁３２、３４を閉鎖し、送液ポンプ１３を正転させる。
【００７２】
ステップＳ３８では、液面センサ２１の上限にまでインクが達したかを判断する。上限に達した（ステップＳ３８：ＹＥＳ）場合はステップＳ３９へ進み、上限に達していない（ステップＳ３８：ＮＯ）場合は、インクの送入を続ける。
【００７３】
ステップＳ３９では、弁３１、３４を開放、弁３２、３３を閉鎖し、送液ポンプ１３を逆転させる。
【００７４】
ステップＳ４０では、空圧センサ２３を用いて測定し、中間タンク２０の気圧が上限に達したかを判断する。上限に達した（ステップＳ４０：ＹＥＳ）場合はステップＳ４１へ進み、上限に達していない（ステップＳ４０：ＮＯ）場合は、インクの排出を続ける。
【００７５】
すなわち、ステップ３８でインクを中間タンクに液面センサの上限まで入れて（大気圧の状態）、３９で中間タンクを大気から遮断した状態でインクを排出する（中間タンクは大気より低い状態になる）。４０で中間タンクの気圧が負圧の上限にさがるまでインクを排出して中間タンクの背圧を設定する。
【００７６】
ステップＳ４１では、弁３１、３４を開放、弁３２、３３を閉鎖し、送液ポンプ１３を停止させる。
【００７７】
ステップＳ４２〜４４は、図５のステップＳ１２〜１４と同様の動作を行うので説明は省略する。
【００７８】
なお、本実施の形態において、液体噴射装置としてインクジェット記録装置を例にとり説明したが、半導体製造装置や医療用マイクロチップ製造装置等に対しても適用可能である。
【００７９】
本発明によれば、液体噴射装置において、開放系の中間タンクを一時的に大気遮断し、中間タンクに設けた空圧センサにより中間タンクの内圧を検知しながら双方向ポンプ（送液手段）で中間タンクに補給または中間タンクから排出によって背圧を適正に制御する。また、ヘッドの目詰まり回復のためインク強制排出に際しては、供給流路開閉弁を閉じ中間タンクの内圧が所定の圧力になるまで双方向ポンプで中間タンクに補給した後、供給流路開閉弁を開きインクを印字ヘッドのノズルから強制排出をすることにより、インク供給からヘッド回復までの系で１つのポンプで構成でき、低コストかつ信頼性の高いヘッド回復装置と安定した背圧設定を可能にするものである。
【００８０】
次に、本液体噴射装置で用いられるインクの一例について説明する。
【００８１】
本液体噴射装置用インク（以下、単にインクともいう）においては、少なくとも水、水溶性有機溶剤および顔料を含有する。ここで、水溶性有機溶剤としては水と混合するものであれば良く含有比率も任意である。また、二種類以上の水溶性有機溶剤を併用することも可能である。しかしながら、連続的に出射を続ける時のキャビテーションの発生を抑えるために、前記水溶性有機溶剤のうち最も多く含有する水溶性有機溶剤のＳＰ値が１６．５以上２４．６未満であり、さらに前記ＳＰ値が１６．５以上２４．６未満の水溶性有機溶剤の含有量が、全インク質量の３０質量％以上である溶剤組成にすることが好ましい。この溶剤組成は水よりも疎水性の高い水溶性有機溶剤を多く含有することからインク全体の溶解度が高く、結果として連続出射時のキャビテーション発生が起こりにくい。
【００８２】
溶剤の溶解度パラメーター（ＳＰ値）とは、分子凝集エネルギーの平方根で表される値で、Ｒ．Ｆ．Ｆｅｄｏｒｓ，  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｓｃｉｅｎｃｅ，  １４，  ｐ１４７（１９７４）に記載の方法で計算することができる。単位は（ＭＰａ）１／２であり、２５℃における値を指す。
【００８３】
以下、ＳＰ値が１６．５以上２４．６未満に該当する水溶性有機溶剤の例をＳＰ値と共に示す。いうまでもなく本インクはこれに限定されるものではない。
【００８４】
エチレングリコールモノメチルエーテル（ＳＰ値：２４．５）
エチレングリコールモノエチルエーテル（２３．５）
エチレングリコールモノブチルエーテル（２２．１）
エチレングリコールモノイソプロピルエーテル（２２．３）
ジエチレングリコールモノメチルエーテル（２３．０）
ジエチレングリコールモノエチルエーテル（２２．４）
ジエチレングリコールモノブチルエーテル（２１．５）
ジエチレングリコールジエチルエーテル（１６．８）
トリエチレングリコールモノメチルエーテル（２２．１）
トリエチレングリコールモノエチルエーテル（２１．７）
トリエチレングリコールモノブチルエーテル（２１．１）
プロピレングリコールモノメチルエーテル（２３．０）
プロピレングリコールモノフェニルエーテル（２４．２）
ジプロピレングリコールモノメチルエーテル（２１．３）
トリプロピレングリコールモノメチルエーテル（２０．４）
１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン（２１．８）
本インクでは、ＳＰ値が１６．５以上２４．６未満の水溶性有機溶剤に加えて、従来公知の各種水溶性有機溶剤を併用することができる。
【００８５】
この併用する溶媒として好ましく用いられる水溶性有機溶剤の例としては、例えば、アルコール類（例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、セカンダリーブタノール、ターシャリーブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、ベンジルアルコール等）、多価アルコール類（例えば、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、ポ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、ポリプロピレングリコール、ブチレングリコール、ヘキサンジオール、ペンタンジオール、グリセリン、ヘキサントリオール、チオジグリコール、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，２−ペンタンジオール、１，２−ヘキサンジオール、１，２，６−ヘキサントリオール等）、アミン類（例えば、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、Ｎ−メチルジエタノールアミン、Ｎ−エチルジエタノールアミン、モルホリン、Ｎ−エチルモルホリン、エチレンジアミン、ジエチレンジアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ポリエチレンイミン、ペンタメチルジエチレントリアミン、テトラメチルプロピレンジアミン等）、アミド類（例えば、ホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド等）、複素環類（例えば、２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、シクロヘキシルピロリドン、２−オキサゾリドン等）、スルホキシド類（例えば、ジメチルスルホキシド等）、スルホン類（例えば、スルホラン等）、尿素、アセトニトリル、アセトン等が挙げられる。
【００８６】
本インクにおいて使用できる顔料としては、従来公知のものを特に制限なく使用でき、水分散性顔料、溶剤分散性顔料等何れも使用可能であり、例えば、不溶性顔料、レーキ顔料等の有機顔料及び、カーボンブラック等の無機顔料を好ましく用いることができる。この顔料は、インク中で分散された状態で存在させ、この分散の方式としては、自己分散、界面活性剤を用いた分散、ポリマー分散、マイクロカプセル分散の何れでも良いが、ポリマー分散、マイクロカプセル分散が定着性の点から特に好ましい。
【００８７】
不溶性顔料としては、特に限定するものではないが、例えば、アゾ、アゾメチン、メチン、ジフェニルメタン、トリフェニルメタン、キナクリドン、アントラキノン、ペリレン、インジゴ、キノフタロン、イソインドリノン、イソインドリン、アジン、オキサジン、チアジン、ジオキサジン、チアゾール、フタロシアニン、ジケトピロロピロール等が好ましい。
【００８８】
好ましく用いることのできる具体的顔料としては、以下の顔料が挙げられる。
【００８９】
マゼンタまたはレッド用の顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド３、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド５、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド６、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド７、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１５、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１６、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド４８：１、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド５３：１、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド５７：１、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１２２、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１２３、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１３９、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１４４、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１４９、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１６６、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１７７、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１７８、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２０２、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２２２、Ｃ．Ｉ．ピグメントバイオレット１９等が挙げられる。
【００９０】
オレンジまたはイエロー用の顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ３１、Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ４３、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１２、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１３、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１４、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１５、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１５：３、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１７、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー７４、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー９３、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１２８、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー９４、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１３８等が挙げられる。
【００９１】
グリーンまたはシアン用の顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：２、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１６、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー６０、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン７等が挙げられる。
【００９２】
また、ブラック用の顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック１、Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック６、Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック７等が挙げられる。
【００９３】
本インクに含有する顔料の分散状態の平均粒子径は、５０ｎｍ以上、２００ｎｍ未満であることが好ましい。顔料分散体の平均粒子径が５０ｎｍ未満あるいは２００ｎｍ以上では顔料分散体の安定性が悪くなりやすく、インクの保存安定性が劣化しやすくなる。
【００９４】
顔料分散体の粒子径測定は、動的光散乱法、電気泳動法等を用いた市販の粒径測定機器により求めることが出来るが、動的光散乱法による測定が簡便でこの粒子径領域の精度が良く多用される。
【００９５】
用いられる顔料は、分散剤及びその他所望する諸目的に応じて必要な添加物と共に分散機により分散して用いることが好ましい。分散機としては従来公知のボールミル、サンドミル、ラインミル、高圧ホモジナイザー等が使用できる。中でもサンドミルによる分散により製造されるインクの粒度分布がシャープであり好ましい。また、サンドミル分散に使用するビーズの材質はビーズ破片やイオン成分のコンタミネーションの点から、ジルコニアまたはジルコンが好ましい。さらに、このビーズ径としては０．３ｍｍ〜３ｍｍが好ましい。
【００９６】
本インクでは、上記分散において高分子分散剤を用いることが好ましい。
【００９７】
高分子分散剤とは、分子量が５０００以上、２０００００以下の高分子成分を有する。高分子分散剤の種類としては、スチレン、スチレン誘導体、ビニルナフタレン誘導体、アクリル酸、アクリル酸誘導体、マレイン酸、マレイン酸誘導体、イタコン酸、イタコン酸誘導体、フマル酸、フマル酸誘導体から選ばれた２種以上の単量体からなるブロック共重合体、ランダム共重合体およびこれらの塩、ポリオキシアルキレン、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル等を挙げることができる。
【００９８】
酸性の高分子分散剤の場合、中和塩基で中和して添加することが好ましい。ここで中和塩基は特に限定されないが、アンモニア、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、モルホリン等の有機塩基であることが好ましい。
【００９９】
また、高分子分散剤の添加量としては、顔料に対し１０〜１００質量％であることが好ましい。
【０１００】
本インクでは、上記説明した以外に、必要に応じて、出射安定性、プリントヘッドやインクカートリッジ適合性、保存安定性、画像保存性、その他の諸性能向上の目的に応じて、公知の各種添加剤、例えば、多糖類、粘度調整剤、比抵抗調整剤、皮膜形成剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、退色防止剤、防ばい剤、防錆剤等を適宜選択して用いることができ、例えば、流動パラフィン、ジオクチルフタレート、トリクレジルホスフェート、シリコンオイル等の油滴微粒子、特開昭５７−７４１９３号、同５７−８７９８８号及び同６２−２６１４７６号に記載の紫外線吸収剤、特開昭５７−７４１９２号、同５７−８７９８９号、同６０−７２７８５号、同６１−１４６５９１号、特開平１−９５０９１号及び同３−１３３７６号等に記載されている退色防止剤、特開昭５９−４２９９３号、同５９−５２６８９号、同６２−２８００６９号、同６１−２４２８７１号及び特開平４−２１９２６６号等に記載されている蛍光増白剤等を挙げることができる。
【０１０１】
上記構成からなる本インクは、インクの表面張力としては、２５℃で２５〜４０ｍＮ／ｍであることが好ましく、より好ましくは２５〜３５ｍＮ／ｍであり、更に好ましくは３０〜３５ｍＮ／ｍである。また、インクの粘度としては、２５℃で１〜４０ｍＰａ・ｓであることが好ましく、より好ましくは５〜４０ｍＰａ・ｓであり、更に好ましくは５〜２０ｍＰａ・ｓである。
【０１０２】
当然、本液体噴射装置で用いられるのは、前述したインクに限るものではない。
【０１０３】
その他、本液体噴射装置を構成する各構成の細部構成及び細部動作に関しても、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明に係る印字ヘッドに加えられるインクの圧力設定を説明する概略模式図である。
【図２】本発明に係る中間タンク２０内の気圧とインクの送液量ΔＱの関係をグラフにしたものである。
【図３】本発明に係るインク供給部を用いたインクジェット記録装置の断面図である。
【図４】本発明に係るインク供給系、及びヘッド回復系の実施の形態を示す模式図である。
【図５】本実施の形態に係るインクの初期導入の動作のフローチャートである。
【図６】本実施の形態に係る印字動作中の背圧制御のフローチャートである。
【図７】本実施の形態に係るヘッド回復動作のフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０５】
１１  インクタンク
１２  補給流路
１３  送液ポンプ（送液手段）
１４  供給流路
１５  還流路
２０  中間タンク（密閉可能名容器）
２１  液面検知センサ（液面検知手段）
２３  空圧センサ
３１  弁（供給流路開閉手段）
３２  弁（還流弁）
３３  弁（大気連通遮断手段）
３４  弁（空圧センサ弁）
５０  印字ヘッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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