JP2003136723A - Jet head and liquid jet apparatus - Google Patents
Jet head and liquid jet apparatusInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、噴射ヘッド及び該
噴射ヘッドを備えた液体噴射装置、より詳細には、微粒
子を分散させた記録液体を用いる噴射する噴射ヘッド及
び該噴射ヘッドを用いた液体噴射装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ejecting head and a liquid ejecting apparatus including the ejecting head, and more particularly to an ejecting head for ejecting a recording liquid in which fine particles are dispersed and a liquid using the ejecting head. The present invention relates to an injection device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ノンインパクト記録法は、記録時におけ
る騒音の発生が無視し得る程度に極めて小さいという点
において、最近関心を集めている。その中で、高速記録
が可能であり、しかも所謂普通紙に特別の定着処理を必
要とせずに記録の行える所謂インクジェット記録法は、
極めて有力な記録法であって、これまでにも様々な方式
が提案され改良が加えられて商品化されたものもあれ
ば、現在もなお実用化への努力が続けられているものも
ある。2. Description of the Related Art The non-impact recording method has recently attracted interest in that noise generation during recording is negligibly small. Among them, the so-called inkjet recording method, which is capable of high-speed recording and can perform recording without requiring a special fixing process on so-called plain paper, is
There are extremely powerful recording methods, some of which have been proposed and improved in the past, and some of which have been commercialized, while others are still being put into practical use.
【０００３】このようなインクジェット記録法は、所謂
インクと称される記録液体の小滴（droplet）を飛翔さ
せて記録部材に付着させて記録を行うものであって、こ
の記録液体の小滴の発生法及び発生された記録液体小滴
の飛翔方向を制御するための方法によって、以下のよう
に種々の方式がある。In such an ink jet recording method, recording is performed by ejecting droplets of a recording liquid, which is so-called ink, and adhering the droplets to a recording member for recording. There are various methods as described below, depending on the generation method and the method for controlling the flight direction of the generated recording liquid droplets.
【０００４】例えば、Tele type方式（特許文献１）の
ものであって、記録液体の小滴の発生を静電吸引的に行
い、発生した記録液体小滴を記録信号に応じて電界制御
し、記録部材上に記録液体小滴を選択的に付着させて記
録を行う静電吸引型のものがある。For example, in the case of the Tele type method (Patent Document 1), the droplets of the recording liquid are generated by electrostatic attraction, and the generated recording liquid droplets are subjected to an electric field control according to a recording signal. There is an electrostatic suction type in which a recording liquid droplet is selectively adhered to a recording member to perform recording.
【０００５】また、Sweet方式（特許文献２，３）のも
のであって、連続振動発生法によって帯電量の制御され
た記録液体の小滴を発生させ、この発生された帯電量の
制御された小滴を一様の電界が掛けられている偏向電極
間を飛翔させることで、記録部材上に記録を行う連続流
型，荷電制御型のものがある。Further, in the case of the Sweet method (Patent Documents 2 and 3), a small droplet of the recording liquid of which the charge amount is controlled is generated by the continuous vibration generating method, and the generated charge amount is controlled. There are a continuous flow type and a charge control type in which recording is performed on a recording member by causing a droplet to fly between deflection electrodes to which a uniform electric field is applied.
【０００６】また、他の方式として、Hertz方式（特許
文献４）のものであって、吐出口とリング状の帯電電極
間に電界を掛け、連続振動発生法によって記録液体の小
滴を発生霧化させて記録する方式のものがある。即ち、
この方式では、吐出口と帯電電極間に掛ける電界強度を
記録信号に応じて変調することによって小滴の霧化状態
を制御し、記録画像の階調性を出して記録する。Another method is the Hertz method (Patent Document 4), in which an electric field is applied between the discharge port and the ring-shaped charging electrode to generate small droplets of the recording liquid by the continuous vibration generating method. There is a system that records by converting. That is,
In this method, the atomization state of the droplet is controlled by modulating the electric field strength applied between the discharge port and the charging electrode according to the recording signal, and the gradation of the recorded image is produced and recording is performed.
【０００７】さらに、他の方式として、Stemme方式（特
許文献５）がある。この方式は前記３つの方式とは根本
的に原理が異なるものである。即ち、前記３つの方式
は、何れも吐出口より吐出された記録液体の小滴を飛翔
している途中で電気的に制御し、記録信号を担った小滴
を選択的に記録部材上に付着させて記録を行うのに対し
て、このStemme方式は、記録信号に応じて吐出口より記
録液体の小滴を吐出飛翔させて記録するものである。つ
まり、Stemme方式は、記録液体を吐出する吐出口を有す
る記録ヘッドに付設されているピエゾ振動素子に電気的
な記録信号を印加し、この電気的記録信号をピエゾ振動
素子の機械的振動に変え、該機械的振動に従って前記吐
出口より記録液体の小滴を吐出飛翔させて記録部材に付
着させることで記録を行うもので、いわゆる、ドロップ
オンデマンド型と呼ばれているものである。Furthermore, as another method, there is a Stemme method (Patent Document 5). This method is fundamentally different in principle from the above three methods. That is, in all of the above-mentioned three methods, the droplets of the recording liquid ejected from the ejection port are electrically controlled during the flight, and the droplets carrying the recording signal are selectively deposited on the recording member. On the other hand, the Stemme method is used to perform recording by ejecting and ejecting a small droplet of recording liquid from an ejection port according to a recording signal. In other words, the Stemme method applies an electrical recording signal to a piezoelectric vibrating element attached to a recording head having a discharge port for ejecting a recording liquid, and converts this electrical recording signal into mechanical vibration of the piezoelectric vibrating element. Recording is performed by ejecting and ejecting small droplets of the recording liquid from the ejection ports according to the mechanical vibrations and adhering them to the recording member, which is a so-called drop-on-demand type.
【０００８】さらに、他の方式として、先に本出願人が
提案した方式（特許文献６）がある。この方式も記録信
号に応じて吐出口より記録液体の小滴を吐出飛翔させて
記録するいわゆるドロップオンデマンド型であるが、液
室内のインクを加熱してインクの中で気泡を発生せし
め、その気泡の作用力により吐出口よりインク滴を吐出
させる、いわゆる、バブルインクジェット型と呼ばれて
いるものである。Furthermore, as another method, there is a method (Patent Document 6) previously proposed by the present applicant. This method is also a so-called drop-on-demand type in which small droplets of a recording liquid are ejected and ejected from an ejection port according to a recording signal to perform recording, but the ink in the liquid chamber is heated to generate bubbles in the ink. This is a so-called bubble inkjet type in which ink droplets are ejected from an ejection port by the action force of bubbles.
【０００９】上述のように、インクジェット記録法は、
その原理によって様々な方式があるが、共通していえる
ことは所謂インクと称される記録液体の小滴（drople
t）を飛翔させて記録部材に付着させて記録を行う点で
ある。そして、このインクと称される記録液体である
が、水溶性の染料を溶解した記録液体を使用するのが一
般的である。ところが、近年、耐水性や耐光性が重視さ
れるようになり、記録液体の着色剤として堅牢性の強い
顔料がインクジェット記録用として使用されることが期
待されている。As described above, the ink jet recording method is
There are various methods depending on the principle, but the common thing is that so-called ink droplets of a recording liquid are used.
t) is ejected and adhered to the recording member for recording. The recording liquid called this ink is generally a recording liquid in which a water-soluble dye is dissolved. However, in recent years, importance has been placed on water resistance and light resistance, and it is expected that a pigment having strong fastness will be used as a colorant for a recording liquid for inkjet recording.
【００１０】例えば、印字品位，吐出特性，保存安定
性，定着性等の基本的な課題を満たすインクジェット用
の水性顔料インクとしては、特開平２−２５５８７５号
公報（特許文献７），特開平４−３３４８７０号公報
（特許文献８），特開平４−５７８５９号公報（特許文
献９）及び特開平４−５７８６０号公報（特許文献１
０）に記載のインクが開示されている。For example, as water-based pigment inks for ink jets that meet the basic problems such as print quality, ejection characteristics, storage stability, and fixability, there are JP-A-2-255875 (Patent Document 7) and JP-A-4. -334870 (Patent Document 8), JP-A-4-57859 (Patent Document 9) and JP-A-4-57860 (Patent Document 1)
The ink described in 0) is disclosed.
【００１１】しかしながら、この顔料は、染料のように
液媒体中に溶解するのではなく、分散しているため、液
媒体中での安定性が悪く、インク中の顔料の凝集，沈
降，分離の発生やノズル部の目詰まりを生じさせるとい
う問題がいまだ解決されていない。However, since this pigment is not dissolved in a liquid medium like a dye but is dispersed, the stability in the liquid medium is poor, and the pigment in the ink is agglomerated, settled or separated. The problem of generation and clogging of the nozzle has not been solved yet.
【００１２】一方で、近年、インクジェット記録の高画
質化，高精度化がすすみ、使用されるヘッドの吐出口
（ノズル）も、従来はΦ３３μｍ〜Φ３４μｍ（面積で
いうと９００μｍ2程度）から、Φ５０μｍ〜Φ５１μ
ｍ（面積でいうと２０００μｍ2程度）のものが一般的
であったが、より微細な吐出口が要求されてきている。
その際、従来のようにインクとして水溶性の染料を溶解
した記録液体を使用するのであれば、染料は液媒体中に
溶解しているので対目詰まり性という問題は対処できて
いた。しかしながら、顔料ベースのインクについては、
より微細な吐出口（例えば、Φ２５μｍ以下）となった
場合に目詰まりは深刻な問題である。On the other hand, in recent years, high quality and high accuracy of ink jet recording have been advanced, and the ejection port (nozzle) of the head used is conventionally Φ33 μm to Φ34 μm (about 900 μm 2 in area) to Φ50 μm. ~ Φ51μ
m (generally about 2000 μm 2 in area) was generally used, but finer ejection ports have been demanded.
At that time, if a recording liquid in which a water-soluble dye is dissolved is used as the ink as in the conventional case, the dye is dissolved in the liquid medium, so that the problem of anti-clogging property can be dealt with. However, for pigment-based inks,
The clogging is a serious problem when a finer ejection port (for example, Φ25 μm or less) is formed.
【００１３】[0013]
【特許文献１】米国特許第３０６０４２９号明細書[Patent Document 1] US Pat. No. 30,604,29
【特許文献２】米国特許第３５９６２７５号明細書[Patent Document 2] US Pat. No. 3,596,275
【特許文献３】米国特許第３２９８０３０号明細書[Patent Document 3] US Pat. No. 3,298,030
【特許文献４】米国特許第３４１６１５３号明細書[Patent Document 4] US Pat. No. 3,416,153
【特許文献５】米国特許第３７４７１２０号明細書[Patent Document 5] US Pat. No. 3,747,120
【特許文献６】特公昭５６−９４２９号公報[Patent Document 6] Japanese Patent Publication No. 56-9429
【特許文献７】特開平２−２５５８７５号公報[Patent Document 7] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-255875
【特許文献８】特開平４−３３４８７０号公報[Patent Document 8] Japanese Patent Laid-Open No. 4-334870
【特許文献９】特開平４−５７８５９号公報[Patent Document 9] Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-57859
【特許文献１０】特開平４−５７８６０号公報[Patent Document 10] JP-A-4-57860
【００１４】[0014]
【発明が解決しようとする課題】微粒子を分散させた液
体を微細な吐出口から吐出させ、被付着体に付着させる
噴射ヘッドにおいて、吐出口の奥行き部分の距離と微粒
子径を最適化し、さらにФ２５μｍ以下であるような従
来にはない非常に微細な吐出口を用いても、吐出口の外
側コーナー部分のだれを最適化したので、液体中の微粒
子がたまりにくく、吐出口の目詰まりがなくなり信頼性
が向上した。In an ejection head for ejecting a liquid in which fine particles are dispersed from a fine ejection port and adhering it to an adherend, the distance of the depth portion of the ejection port and the fine particle diameter are optimized. Even if you use a very fine ejection port that is not available in the past, the sag of the outer corner of the ejection port is optimized, so it is difficult for particulates in the liquid to accumulate, and the ejection port will not be clogged. The property has improved.
【００１５】微粒子を分散させた液体を微細な吐出口か
ら吐出させ、被付着体に付着させる噴射ヘッドにおい
て、吐出口の奥行き部分の表面粗さと微粒子径を最適化
したので、液体中の微粒子がたまりにくく、吐出口の目
詰まりがなくなり信頼性が向上した。In an ejection head for ejecting a liquid in which fine particles are dispersed from a fine ejection port and adhering it to an adherend, the surface roughness and the fine particle diameter in the depth portion of the ejection port are optimized, so that the fine particles in the liquid are It does not collect easily, the discharge port is not clogged, and reliability is improved.
【００１６】微粒子を分散させた液体を微細な吐出口か
ら吐出させ、被付着体に付着させる噴射ヘッドにおい
て、本発明では液滴吐出速度がある値以上となるように
微粒子を分散させた液体に吐出作用力を加えるようにし
たので、吐出口の目詰まりがなくなっただけではなく、
安定した噴射が実現できた。In an ejection head for ejecting a liquid in which fine particles are dispersed from a fine ejection port and adhering it to an adherend, in the present invention, a liquid in which fine particles are dispersed so that the liquid droplet ejection speed becomes a certain value or more. Since the discharge action force is applied, not only is the discharge port not clogged,
A stable injection was realized.
【００１７】微粒子を分散させた液体を微細な吐出口か
ら吐出させ、被付着体に付着させる噴射ヘッドを有する
液体噴射装置であり、噴射ヘッドの目詰まりがないの
で、液体噴射装置も長期にわたり安定して使用すること
が可能となった。This is a liquid ejecting apparatus having an ejecting head for ejecting a liquid in which fine particles are dispersed from a minute ejection port and adhering it to an adherend. Since the ejecting head is not clogged, the liquid ejecting apparatus is stable for a long period of time. It became possible to use it.
【００１８】[0018]
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、大き
さがＤｐ（μｍ）であるような微粒子を分散させた液体
を微細な吐出口から吐出させ、被付着体に付着させる噴
射ヘッドであって、前記吐出口は、流路の端部がそのま
ま吐出口となっているもしくは流路部に別途吐出口を形
成した吐出口であり、かつ、該吐出口はΦ２５μｍ以下
であるとともに、その奥行き部分の距離ｔを有する吐出
口であるとき、Ｄｐ／ｔ≦０.０１とした液体噴射装置
において、前記吐出口より前記微粒子を分散させた液体
を吐出するヘッドと該吐出口の外側部分の拭き取り機構
を有し、前記吐出口の外側コーナー部分の形状をｃ形状
（面取り形状）もしくはｒ形状（円形状）とし、該吐出
口外側コーナー部分のだれをｃ５０Ｄｐ以下もしくはｒ
５０Ｄｐ以下としたことを特徴としたものである。According to a first aspect of the present invention, an ejection head for ejecting a liquid in which fine particles having a size of Dp (μm) are dispersed from a fine ejection port and adhering it to an adherend. The discharge port is a discharge port in which the end portion of the flow channel is the discharge port as it is or a discharge port is separately formed in the flow channel section, and the discharge port has a diameter of 25 μm or less, In a liquid ejecting apparatus with Dp / t ≦ 0.01 when the ejection port has a distance t of the depth portion, a head ejecting the liquid in which the fine particles are dispersed from the ejection port and an outer portion of the ejection port. And a shape of the outer corner portion of the discharge port is c-shape (chamfered shape) or r-shape (circular shape), and the sag of the discharge port outer corner portion is c50 Dp or less or r.
The feature is that it is 50 Dp or less.
【００１９】請求項２の発明は、大きさがＤｐ（μｍ）
であるような微粒子を分散させた液体を微細な吐出口か
ら吐出させ、被付着体に付着させる噴射ヘッドであっ
て、前記吐出口は、流路の端部がそのまま吐出口となっ
ているもしくは流路部に別途吐出口部を形成した吐出口
であるとともに、該吐出口は奥行き部分の表面粗さがＲ
（ｓ）であるような吐出口であるとき、０.０２５＜Ｄ
ｐ／Ｒとしたことを特徴としたものである。According to the invention of claim 2, the size is Dp (μm).
Is a jet head for ejecting a liquid in which fine particles are dispersed from a fine ejection port and adhering it to an adherend, wherein the ejection port is the ejection port at the end of the flow path. The discharge port has a separate discharge port formed in the flow path, and the discharge port has a surface roughness R in the depth portion.
When the discharge port is (s), 0.025 <D
It is characterized by having p / R.
【００２０】請求項３の発明は、請求項２の発明におい
て、前記微粒子を分散させた液体にその吐出速度が５ｍ
／ｓ以上となるように吐出作用力を加えることを特徴と
したものである。According to a third aspect of the invention, in the second aspect of the invention, the liquid in which the fine particles are dispersed has a discharge speed of 5 m.
It is characterized in that the discharge action force is applied so as to be not less than / s.
【００２１】請求項４の発明は、請求項１もしくは２に
記載の噴射ヘッドを有することを特徴としたものであ
る。The invention of claim 4 is characterized by having the jet head according to claim 1 or 2.
【００２２】[0022]
【発明の実施の形態】最初に、本発明が適用されるイン
クジェットの構成および原理について説明するが、前述
のように、インクジェット記録法には各種の方式があ
る。ここでは、代表例として、バブルインクジェット型
の例で説明するが、いうまでもなく本発明はこの方式に
限定されるものではなく、全てのインクジェット記録法
に適用されるものである。ただし、各種のインクジェッ
ト記録法の中でも、インクを加熱して気泡を発生させる
いわゆるバブルインクジェット記録法は、インクが過酷
な条件にさらされる（ヒートサイクルがある）ため、そ
れにともなう劣化，化学反応の促進，顔料の分散不安定
等の面から他のインクジェット記録法よりも、よりいっ
そう目詰まり等のインクジェットにとって好ましくない
技術課題がある。本発明は、このような過酷な条件にさ
らされるバブルインクジェット記録法にとって、特に好
適に適用されるものである。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION First, the structure and principle of an ink jet to which the present invention is applied will be described. As described above, there are various ink jet recording methods. Here, a bubble ink jet type will be described as a typical example, but needless to say, the present invention is not limited to this method and is applicable to all ink jet recording methods. However, among various inkjet recording methods, the so-called bubble inkjet recording method, in which ink is heated to generate bubbles, is exposed to harsh conditions (heat cycle), so deterioration and chemical reaction are accelerated. In view of unstable dispersion of pigments, there is a technical problem that is more unfavorable for inkjet, such as clogging, than other inkjet recording methods. The present invention is particularly suitably applied to the bubble inkjet recording method exposed to such severe conditions.
【００２３】図１は、バブルインクジェット型記録ヘッ
ドの一例を説明するための図で、図１（Ａ）はヘッド斜
視図、図１（Ｂ）はヘッドを構成する蓋基板の斜視図、
図１（Ｃ）は該蓋基板を裏側から見た斜視図、図１
（Ｄ）は発熱体基板の斜視図であり、図中、１は蓋基
板、２は発熱体基板、３は記録液体流入口、４は吐出
口、５は流路、６は液室を形成するための領域、７は個
別（独立）の制御電極、８は共通電極、９は発熱体であ
る。FIG. 1 is a view for explaining an example of a bubble ink jet type recording head, FIG. 1 (A) is a perspective view of the head, and FIG. 1 (B) is a perspective view of a lid substrate constituting the head.
FIG. 1C is a perspective view of the lid substrate viewed from the back side, and FIG.
(D) is a perspective view of a heating element substrate, in which 1 is a lid substrate, 2 is a heating element substrate, 3 is a recording liquid inlet, 4 is a discharge port, 5 is a flow path, and 6 is a liquid chamber. Area 7 for controlling, 7 is an individual (independent) control electrode, 8 is a common electrode, and 9 is a heating element.
【００２４】図２は、バブルインクジェット方式のイン
クジェットのインク滴吐出の原理を説明するための図
で、図２（Ａ）は吐出口面でインク１０と表面張力と外
圧とが平衡状態にある定常状態を示し、図２（Ｂ）は発
熱体９が加熱されて、発熱体９の表面温度が急上昇し隣
接インク層に沸騰現象が起きるまで加熱され、微小気泡
１１が点在している状態を示す。FIG. 2 is a diagram for explaining the principle of ink droplet ejection of a bubble ink jet type ink jet system, and FIG. 2A shows a steady state in which the ink 10, the surface tension and the external pressure are in equilibrium on the ejection port surface. FIG. 2B shows a state in which the heating element 9 is heated and heated until the surface temperature of the heating element 9 rapidly rises and a boiling phenomenon occurs in the adjacent ink layer, and the minute bubbles 11 are scattered. Show.
【００２５】図２（Ｃ）は発熱体９の全面で急激に加熱
された隣接インク層が瞬時に気化し、沸騰膜を作り、気
泡１１が成長した状態である。この時、吐出口内の圧力
は、気泡の成長した分だけ上昇し、吐出口面での外圧と
のバランスがくずれ、吐出口よりインク柱１０′が成長
し始める。FIG. 2 (C) shows a state in which the adjacent ink layer that has been rapidly heated on the entire surface of the heating element 9 is instantly vaporized to form a boiling film and bubbles 11 are grown. At this time, the pressure inside the ejection port rises by the amount of the bubble that has grown, the balance with the external pressure on the ejection port surface is lost, and the ink column 10 'begins to grow from the ejection port.
【００２６】図２（Ｄ）は気泡１１が最大に成長した状
態であり、吐出口面より気泡の体積に相当する分のイン
クが押し出される。この時、発熱体９には電流が流れて
いない状態にあり、発熱体９の表面温度は降下しつつあ
る。気泡１１の体積の最大値は電気パルス印加のタイミ
ングからやや遅れる。FIG. 2D shows a state in which the bubble 11 has grown to the maximum, and ink corresponding to the volume of the bubble is pushed out from the ejection port surface. At this time, no current is flowing in the heating element 9, and the surface temperature of the heating element 9 is decreasing. The maximum value of the volume of the bubble 11 is slightly delayed from the timing of applying the electric pulse.
【００２７】図２（Ｅ）は気泡１１がインクなどにより
冷却されて収縮を開始し始めた状態を示す。インク柱１
０′の先端部では押し出された速度を保ちつつ前進し、
後端部では気泡の収縮に伴って吐出口内圧の減少により
吐出口面から吐出口内へインクが逆流してインク柱１
０′にくびれ１０″が生じている。FIG. 2 (E) shows a state in which the bubble 11 is cooled by ink or the like and starts to contract. Ink column 1
At the tip of 0 ', move forward while maintaining the pushed speed,
At the rear end portion, the ink flows back from the ejection port surface into the ejection port due to the decrease in the ejection port internal pressure as the bubbles contract, and
There is a neck 10 "at 0 '.
【００２８】図２（Ｆ）はさらに気泡１１が収縮し、発
熱体９の面にインク１０が接し、発熱体面がさらに急激
に冷却される状態にある。吐出口面では、外圧が吐出口
内圧より高い状態になるためメニスカスが大きく吐出口
内に入り込んできている。インク柱の先端部は液滴１２
になり、記録紙の方向へ５〜１３ｍ／ｓｅｃの速度で飛
翔している。In FIG. 2F, the bubble 11 is further contracted, the ink 10 is in contact with the surface of the heating element 9, and the surface of the heating element is further rapidly cooled. On the surface of the discharge port, the external pressure is higher than the internal pressure of the discharge port, so that a large meniscus enters the discharge port. Droplets 12 at the tip of the ink column
And flies in the direction of the recording paper at a speed of 5 to 13 m / sec.
【００２９】図２（Ｇ）は吐出口にインクが毛細管現象
により再び供給（リフィル）されて図２（Ａ）の状態に
もどる過程で、気泡は完全に消滅している。In FIG. 2G, the bubbles are completely extinguished during the process in which the ink is supplied (refilled) to the ejection port again by the capillary phenomenon and returns to the state of FIG. 2A.
【００３０】以上が熱を利用したバブルインクジェット
型記録ヘッドの一般的な構成，原理であるが、前述のよ
うに本発明は、この方式に限定されるものではなく、全
てのインクジェット記録法に適用されるものである。The above is the general configuration and principle of the bubble ink jet recording head utilizing heat, but as described above, the present invention is not limited to this system and is applicable to all ink jet recording methods. It is what is done.
【００３１】本発明は、上述のごときインクジェット記
録法に使用する記録液体（インク）を耐水性や耐光性が
優れた顔料を記録液体の着色剤として使用するものであ
る。しかしながら、この顔料を記録液体の着色剤として
使用した場合、顔料は染料のように液媒体中に溶解する
のではなく、分散しているため、液媒体中での安定性が
悪く、インク中の顔料の凝集，沈降，分離の発生やノズ
ル部の目詰まりを生じさせるという問題がある。とりわ
けノズル部の目詰まりは、インクが噴射しなくなるた
め、インクジェットにとっては致命的問題である。ある
いは目詰まりとはいわないまでも、上記理由により通常
の染料を記録液体の着色剤として使用するインクジェッ
ト記録法に較べてインク滴噴射が難しく、安定したイン
ク滴噴射，高精度のドット位置精度に裏付けられた高画
質記録が困難であるという問題がある。In the present invention, the recording liquid (ink) used in the ink jet recording method as described above uses a pigment having excellent water resistance and light resistance as a coloring agent for the recording liquid. However, when this pigment is used as a colorant for a recording liquid, the pigment does not dissolve in a liquid medium like a dye but is dispersed, so that the stability in the liquid medium is poor and There is a problem in that pigment agglomeration, sedimentation and separation occur, and the nozzle part is clogged. In particular, the clogging of the nozzle portion is a fatal problem for the inkjet because the ink is not ejected. Even if it is not called clogging, it is more difficult to eject ink droplets than the ink jet recording method that uses a normal dye as a coloring agent for the recording liquid for the above reasons, and stable ink droplet ejection and high precision dot position accuracy are achieved. There is a problem that it is difficult to perform high-quality recording supported by the method.
【００３２】本発明は、これを解決するために、インク
を構成する材料ならびにノズル部のディメンション，形
状，性状および使用する顔料粒径ならびにインク中の顔
料含有量などとの関係を鋭意検討したものである。本発
明では顔料インクを前提に考えている。すなわち、記録
液体中の着色剤は、水などの溶媒に溶解している染料で
はなく、顔料である微粒子が分散しているものである。In order to solve this problem, the present invention has made an intensive study on the relationship between the material constituting the ink, the dimension, shape and properties of the nozzle portion, the particle diameter of the pigment used and the pigment content in the ink. Is. The present invention is premised on pigment ink. That is, the colorant in the recording liquid is not a dye dissolved in a solvent such as water but a dispersion of fine particles which are pigments.
【００３３】本発明に好適に適用される黒色顔料インク
としては、例えば、中性あるいは塩基性のｐＨを有する
黒色顔料を、第３級アミンの塩あるいは第４級アンモニ
ウム基を有するアクリル酸エステルモノマーあるいはア
クリルアミドモノマーを少なくとも構成成分とする水溶
性高分子を用いて分散処理してなるものであり、他の色
相のインク，例えば、イエロー，マゼンタ及びシアン等
のインクについても、これらの色相の顔料を、カルボキ
シル基あるいはスルホン基を水溶性基として有するアニ
オン系高分子分散剤を用いて分散処理してなるものであ
る。The black pigment ink suitably applied to the present invention is, for example, a black pigment having a neutral or basic pH, an acrylic acid ester monomer having a salt of a tertiary amine or a quaternary ammonium group. Alternatively, a water-soluble polymer containing at least an acrylamide monomer as a constituent component is subjected to a dispersion treatment, and inks of other hues, for example, inks of yellow, magenta, cyan, etc., are also treated with pigments of these hues. A dispersion treatment is carried out using an anionic polymer dispersant having a carboxyl group or a sulfone group as a water-soluble group.
【００３４】なお、ここでいう黒色顔料のｐＨとは、一
般に、カーボンブラックの物性測定法に用いられている
のと同様に、純水中に顔料を分散させた場合の溶液のｐ
Ｈ値をいう。また、記録に用いる被記録材が普通紙であ
る場合においては、該普通紙に対するインクの界面張力
において、黒色顔料インクの界面張力が、カラーインク
の界面張力よりも高いこと、更には、普通紙に対するイ
ンクの浸透速度において、黒色顔料インクの浸透速度
が、カラーインクの浸透速度よりも遅いことが好まし
い。The pH of the black pigment referred to here is generally the p value of the solution when the pigment is dispersed in pure water, as is used in the method for measuring the physical properties of carbon black.
H value. When the recording material used for recording is plain paper, the interfacial tension of the ink with respect to the plain paper is such that the interfacial tension of the black pigment ink is higher than that of the color inks. In regard to the ink permeation rate with respect to, the permeation rate of the black pigment ink is preferably slower than that of the color inks.
【００３５】以上のようなインクを用いて普通紙にカラ
ー記録を行うと、定着性よく、濃度も高く、境界滲みの
少ない画像を得ることができる。また、透明性を有する
被記録材に記録を行った場合でも鮮明な投影画像が得ら
れる。そして、いうまでもないが、顔料インクであるた
め、従来の染料インクを用いる場合に較べて、光や水に
対する抵抗性は非常に優れたものとなる。When color recording is performed on plain paper using the above inks, an image with good fixability, high density, and less boundary bleeding can be obtained. Further, a clear projected image can be obtained even when recording is performed on a recording material having transparency. And, needless to say, since it is a pigment ink, the resistance to light and water becomes very excellent as compared with the case of using a conventional dye ink.
【００３６】本発明で用いられる高分子分散剤は、主と
してビニルモノマーの重合によって得られるものであっ
て、得られる重合体の少なくとも一部を構成するカチオ
ン性モノマーとしては、下記のような第３級アミンモノ
マーの塩及びこれらの第４級化された化合物が挙げられ
る。The polymer dispersant used in the present invention is obtained mainly by polymerizing a vinyl monomer, and as the cationic monomer constituting at least a part of the obtained polymer, the following third monomer is used. Included are salts of secondary amine monomers and their quaternized compounds.
【００３７】すなわち、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル
メタクリレート［CH2=C(CH3)-COO-C2H4N(CH3)2］、Ｎ，
Ｎ−ジメチルアミノエチルアクリレート［CH2=CH-COO-C
2H4N(CH3)2］、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルメタク
リレート［CH2=C(CH3)-COO-C3H6N(CH3)2］、Ｎ，Ｎ−ジ
メチルアミノプロピルアクリレート［CH2=CH-COO-C3H6N
(CH3)2］、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド［CH2=CH-C
ON(CH3)2］、Ｎ，Ｎ−ジメチルメタクリルアミド［CH2=
C(CH3)-CON(CH3)2］、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルア
クリルアミド［CH2=CH-CONHC2H4N(CH3)2］、Ｎ，Ｎ−ジ
メチルアミノエチルメタクリルアミド［CH2=C(CH3)-CON
HC2H4N(CH3)2］、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアク
リルアミド［CH2=CH-CONH-C3H6N(CH3)2］、Ｎ，Ｎ−ジ
メチルアミノプロピルメタクリルアミド［CH2=C(CH3)-C
ONH-C3H6N(CH3)2］等である。That is, N, N-dimethylaminoethyl methacrylate [CH2 = C (CH3) -COO-C2H4N (CH3) 2], N,
N-dimethylaminoethyl acrylate [CH2 = CH-COO-C
2H4N (CH3) 2], N, N-dimethylaminopropyl methacrylate [CH2 = C (CH3) -COO-C3H6N (CH3) 2], N, N-dimethylaminopropyl acrylate [CH2 = CH-COO-C3H6N
(CH3) 2], N, N-dimethylacrylamide [CH2 = CH-C
ON (CH3) 2], N, N-dimethylmethacrylamide [CH2 =
C (CH3) -CON (CH3) 2], N, N-dimethylaminoethyl acrylamide [CH2 = CH-CONHC2H4N (CH3) 2], N, N-dimethylaminoethyl methacrylamide [CH2 = C (CH3) -CON
HC2H4N (CH3) 2], N, N-dimethylaminopropylacrylamide [CH2 = CH-CONH-C3H6N (CH3) 2], N, N-dimethylaminopropylmethacrylamide [CH2 = C (CH3) -C
ONH-C3H6N (CH3) 2] and the like.
【００３８】第３級アミンの場合において、塩を形成す
る化合物としては、塩酸，硫酸，酢酸等が挙げられ、４
級化に用いられる化合物としては、塩化メチル，ジメチ
ル硫酸，ベンジルクロライド，エピクロロヒドリン等が
挙げられる。この中で、塩化メチル，ジメチル硫酸等が
分散剤を調製するうえで好ましい。以上のような第３級
アミンの塩、あるいは第４級アンモニウム化合物は水中
ではカチオンとして振る舞い、中和された条件では酸性
が安定溶解領域である。これらモノマーの共重合体中で
の含有率は２０〜６０重量％の範囲が好ましい。In the case of a tertiary amine, examples of the compound forming a salt include hydrochloric acid, sulfuric acid, acetic acid and the like.
Examples of the compound used for grading include methyl chloride, dimethylsulfate, benzyl chloride, epichlorohydrin and the like. Of these, methyl chloride, dimethylsulfate and the like are preferable for preparing the dispersant. The salt of the tertiary amine or the quaternary ammonium compound as described above behaves as a cation in water, and acid is a stable dissolution region under neutralized conditions. The content of these monomers in the copolymer is preferably in the range of 20 to 60% by weight.
【００３９】上記高分子分散剤の構成に用いられるその
他のモノマーとしては、例えば、２−ヒドロキシエチル
メタクリレート、長鎖のエチレンオキシド鎖を側鎖に有
するアクリル酸エステル等のヒドロキシ基を有するアク
リル酸エステル、スチレン系モノマー等の疎水性モノマ
ー類、及びｐＨ７近傍の水に溶解可能な水溶性モノマー
として、アクリルアミド類，ビニルエーテル類，ビニル
ピロリドン類，ビニルピリジン類，ビニルオキサゾリン
類が挙げられる。疎水性モノマーとしては、スチレン，
スチレン誘導体，ビニルナフタレン，ビニルナフタレン
誘導体，（メタ）アクリル酸のアルキルエステル，アク
リロニトリル等の疎水性モノマーが用いられる。共重合
によって得られる高分子分散剤中において水溶性モノマ
ーは、共重合体を水溶液中で安定に存在させるために１
５〜３５重量％の範囲で用い、かつ疎水性モノマーは、
共重合体の顔料に対する分散効果を高めるために２０〜
４０重量％の範囲で用いることが好ましい。As the other monomer used for the constitution of the above-mentioned polymer dispersant, for example, 2-hydroxyethyl methacrylate, acrylic acid ester having a hydroxy group such as acrylic acid ester having a long chain ethylene oxide chain as a side chain, Hydrophobic monomers such as styrene-based monomers, and water-soluble monomers soluble in water near pH 7 include acrylamides, vinyl ethers, vinylpyrrolidones, vinylpyridines, and vinyloxazolines. As the hydrophobic monomer, styrene,
Hydrophobic monomers such as styrene derivatives, vinylnaphthalene, vinylnaphthalene derivatives, alkyl esters of (meth) acrylic acid, and acrylonitrile are used. The water-soluble monomer in the polymer dispersant obtained by the copolymerization is used in order to make the copolymer stably exist in the aqueous solution.
The hydrophobic monomer is used in the range of 5 to 35% by weight.
20 to enhance the dispersion effect of the copolymer on the pigment.
It is preferably used in the range of 40% by weight.
【００４０】本発明のブラックインクに使用されるカー
ボンブラック顔料（C.I.ピグメントブラック７）として
は、＃２６００，＃２３００，＃９９０，＃９８０，＃
９６０，＃９５０，＃９００，＃８５０，＃７５０，＃
６５０，ＭＣＦ−８８，ＭＡ−６００，＃９５，＃５
５，＃５２，＃４７，＃４５，＃４５Ｌ，＃４４，＃４
０，＃３３，＃３２，＃３０，＃２５，＃２０，＃１
０，＃５（以上、三菱化学製）、Printex９５，Printex
９０，Printex８５，Printex８０，Printex７５，Print
ex４５，Printex４０，PrintexＰ，Printex６０，Print
ex３００，Printex３０，Printex３５，Printex２５，P
rintex２００，PrintexＡ，PrintexＧ，PrintexＬ６，P
rintexＬ（以上、デグッサ製）、Raven８５０，Raven７
８０ＵＬＴＲＡ，Raven７６０ＵＬＴＲＡ，Raven７９０
ＵＬＴＲＡ，Raven５２０，Raven５００，Raven４１
０，Raven４２０，Raven４３０，Raven４５０，Raven４
６０，Raven８９０，Raven１０２０（以上、コロンビア
製）、Regal ４１５Ｒ，Regal３３０Ｒ，Regal ２５０
Ｒ，Regal ９９５Ｒ，Monarch８００，Monarch８８０，
Monarch９００，Monarch４６０，Monarch２８０，Monar
ch１２０（以上、キャボット製）等が挙げられる。The carbon black pigment (CI pigment black 7) used in the black ink of the present invention is # 2600, # 2300, # 990, # 980, #.
960, # 950, # 900, # 850, # 750, #
650, MCF-88, MA-600, # 95, # 5
5, # 52, # 47, # 45, # 45L, # 44, # 4
0, # 33, # 32, # 30, # 25, # 20, # 1
0, # 5 (Made by Mitsubishi Chemical), Printex95, Printex
90, Printex85, Printex80, Printex75, Print
ex45, Printex40, PrintexP, Printex60, Print
ex300, Printex30, Printex35, Printex25, P
rintex200, PrintexA, PrintexG, PrintexL6, P
rintexL (above, made by Degussa), Raven850, Raven7
80 ULTRA, Raven 760 ULTRA, Raven 790
ULTRA, Raven520, Raven500, Raven41
0, Raven420, Raven430, Raven450, Raven4
60, Raven 890, Raven 1020 (above, made in Colombia), Regal 415R, Regal 330R, Regal 250
R, Regal 995R, Monarch800, Monarch880,
Monarch900, Monarch460, Monarch280, Monar
ch120 (above, manufactured by Cabot) and the like.
【００４１】イエローインクに使用される顔料として
は、C.I.ピグメントイエロー１，C.I.ピグメントイエロ
ー２，C.I.ピグメントイエロー３，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１６，，C.I.
ピグメントイエロー１７，C.I.ピグメントイエロー７
３，C.I.ピグメントイエロー７４，C.I.ピグメントイエ
ロー７５，C.I.ピグメントイエロー８３，C.I.ピグメン
トイエロー９３，C.I.ピグメントイエロー９５，C.I.ピ
グメントイエロー９７，C.I.ピグメントイエロー９８，
C.I.ピグメントイエロー１１４，C.I.ピグメントイエロ
ー１２８，C.I.ピグメントイエロー１２９，C.I.ピグメ
ントイエロー１５１，C.I.ピグメントイエロー１５４等
が挙げられる。Pigments used in the yellow ink include CI pigment yellow 1, CI pigment yellow 2, CI pigment yellow 3, CI pigment yellow 12, CI pigment yellow 13, CI pigment yellow 14, CI pigment yellow 16, and CI.
Pigment Yellow 17, CI Pigment Yellow 7
3, CI Pigment Yellow 74, CI Pigment Yellow 75, CI Pigment Yellow 83, CI Pigment Yellow 93, CI Pigment Yellow 95, CI Pigment Yellow 97, CI Pigment Yellow 98,
CI pigment yellow 114, CI pigment yellow 128, CI pigment yellow 129, CI pigment yellow 151, CI pigment yellow 154 and the like.
【００４２】マゼンタインクに使用される顔料として
は、C.I.ピグメントレッド５，C.I.ピグメントレッド
７，C.I.ピグメントレッド１２，C.I.ピグメントレッド
４８（Ｃａ），C.I.ピグメントレッド４８（Ｍｎ），C.
I.ピグメントレッド５７（Ｃａ），C.I.ピグメントレッ
ド５７：１，C.I.ピグメントレッド１１２，C.I.ピグメ
ントレッド１２３，C.I.ピグメントレッド１６８，C.I.
ピグメントレッド１８４，C.I.ピグメントレッド２０２
等が挙げられる。As pigments used in magenta ink, CI pigment red 5, CI pigment red 7, CI pigment red 12, CI pigment red 48 (Ca), CI pigment red 48 (Mn), C.I.
I. Pigment Red 57 (Ca), CI Pigment Red 57: 1, CI Pigment Red 112, CI Pigment Red 123, CI Pigment Red 168, CI
Pigment Red 184, CI Pigment Red 202
Etc.
【００４３】シアンインクに使用される顔料としては、
C.I.ピグメントブルー１，C.I.ピグメントブルー２，C.
I.ピグメントブルー３，C.I.ピグメントブルー１５：
３，C.I.ピグメントブルー１５：３４，C.I.ピグメント
ブルー１６，C.I.ピグメントブルー２２，C.I.ピグメン
トブルー６０，C.I.バットブルー４，C.I.バットブルー
６０等が挙げられる。The pigment used in the cyan ink is
CI Pigment Blue 1, CI Pigment Blue 2, C.
I. Pigment Blue 3, CI Pigment Blue 15:
3, CI Pigment Blue 15:34, CI Pigment Blue 16, CI Pigment Blue 22, CI Pigment Blue 60, CI Vat Blue 4, CI Vat Blue 60 and the like.
【００４４】以上の他に、レッド，グリーン，ブルーそ
の他の３原色以外の中間色が必要とされる場合には、以
下のような顔料を単独あるいは併用して用いることが好
ましい。例えば、C.I.ピグメントレッド２０９，C.I.ピ
グメントレッド１２２，C.I.ピグメントレッド２２４，
C.I.ピグメントレッド１７７，C.I.ピグメントレッド１
９４，C.I.ピグメントオレンジ４３，C.I.バットバイオ
レット３，C.I.ピグメントバイオレット１９，C.I.ピグ
メントグリーン３６，C.I.ピグメントグリーン７，C.I.
ピグメントバイオレット２３，C.I.ピグメントバイオレ
ット３７，C.I.ピグメントブルー１５：６，C.I.ピグメ
ントブルー２０９等が挙げられる。In addition to the above, when intermediate colors other than the three primary colors such as red, green and blue are required, it is preferable to use the following pigments alone or in combination. For example, CI Pigment Red 209, CI Pigment Red 122, CI Pigment Red 224,
CI Pigment Red 177, CI Pigment Red 1
94, CI Pigment Orange 43, CI Bat Violet 3, CI Pigment Violet 19, CI Pigment Green 36, CI Pigment Green 7, CI
Pigment Violet 23, CI Pigment Violet 37, CI Pigment Blue 15: 6, CI Pigment Blue 209 and the like.
【００４５】また、カラーインク中には下記に挙げるよ
うな染料を共存させてもよい。イエローインクに用いら
れる染料としては、例えば、C.I.アシッドイエロー１
１，C.I.アシッドイエロー１７，C.I.アシッドイエロー
２３，C.I.アシッドイエロー２５，C.I.アシッドイエロ
ー２９，C.I.アシッドイエロー４２，C.I.アシッドイエ
ロー４９，C.I.アシッドイエロー６１，C.I.アシッドイ
エロー７１，C.I.ダイレクトイエロー１２，C.I.ダイレ
クトイエロー２４，C.I.ダイレクトイエロー２６，C.I.
ダイレクトイエロー４４，C.I.ダイレクトイエロー８
６，C.I.ダイレクトイエロー８７，C.I.ダイレクトイエ
ロー９８，C.I.ダイレクトイエロー１００，C.I.ダイレ
クトイエロー１３０，C.I.ダイレクトイエロー１４２等
が挙げられる。Further, the following dyes may coexist in the color ink. Examples of dyes used in yellow ink include CI Acid Yellow 1
1, CI Acid Yellow 17, CI Acid Yellow 23, CI Acid Yellow 25, CI Acid Yellow 29, CI Acid Yellow 42, CI Acid Yellow 49, CI Acid Yellow 61, CI Acid Yellow 71, CI Direct Yellow 12, CI Direct Yellow 24, CI Direct Yellow 26, CI
Direct Yellow 44, CI Direct Yellow 8
6, CI direct yellow 87, CI direct yellow 98, CI direct yellow 100, CI direct yellow 130, CI direct yellow 142 and the like.
【００４６】マゼンタインクに用いられる染料として
は、C.I.アシッドレッド１，C.I.アシッドレッド６，C.
I.アシッドレッド８，C.I.アシッドレッド３２，C.I.ア
シッドレッド３５，C.I.アシッドレッド３７，C.I.アシ
ッドレッド５１，C.I.アシッドレッド５２，C.I.アシッ
ドレッド８０，C.I.アシッドレッド８５，C.I.アシッド
レッド８７，C.I.アシッドレッド９２，C.I.アシッドレ
ッド９４，C.I.アシッドレッド１１５，C.I.アシッドレ
ッド１８０，C.I.アシッドレッド２５４，C.I.アシッド
レッド２５６，C.I.アシッドレッド２８９，C.I.アシッ
ドレッド３１５，C.I.アシッドレッド３１７，C.I.ダイ
レクトレッド１，C.I.ダイレクトレッド４，C.I.ダイレ
クトレッド１３，C.I.ダイレクトレッド１７，C.I.ダイ
レクトレッド２３，C.I.ダイレクトレッド２８，C.I.ダ
イレクトレッド３１，C.I.ダイレクトレッド６２，C.I.
ダイレクトレッド７９，C.I.ダイレクトレッド８１，C.
I.ダイレクトレッド８３，C.I.ダイレクトレッド８９，
C.I.ダイレクトレッド２２７，C.I.ダイレクトレッド２
４０，C.I.ダイレクトレッド２４２，C.I.ダイレクトレ
ッド２４３等が挙げられる。As the dye used in the magenta ink, CI Acid Red 1, CI Acid Red 6, C.
I. Acid Red 8, CI Acid Red 32, CI Acid Red 35, CI Acid Red 37, CI Acid Red 51, CI Acid Red 52, CI Acid Red 80, CI Acid Red 85, CI Acid Red 87, CI Acid Red 92 , CI Acid Red 94, CI Acid Red 115, CI Acid Red 180, CI Acid Red 254, CI Acid Red 256, CI Acid Red 289, CI Acid Red 315, CI Acid Red 317, CI Direct Red 1, CI Direct Red 4 , CI Direct Red 13, CI Direct Red 17, CI Direct Red 23, CI Direct Red 28, CI Direct Red 31, CI Direct Red 62, CI
Direct Red 79, CI Direct Red 81, C.
I. Direct Red 83, CI Direct Red 89,
CI Direct Red 227, CI Direct Red 2
40, CI Direct Red 242, CI Direct Red 243 and the like.
【００４７】シアンインクに用いられる染料としては、
C.I.アシッドブルー９，C.I.アシッドブルー２２，C.I.
アシッドブルー４０，C.I.アシッドブルー５９，C.I.ア
シッドブルー９３，C.I.アシッドブルー１０２，C.I.ア
シッドブルー１０４，C.I.アシッドブルー１１３，C.I.
アシッドブルー１１７，C.I.アシッドブルー１２０，C.
I.アシッドブルー１６７，C.I.アシッドブルー２２９，
C.I.アシッドブルー２３４，C.I.アシッドブルー２５
４，C.I.ダイレクトブルー６，C.I.ダイレクトブルー２
２，C.I.ダイレクトブルー２５，C.I.ダイレクトブルー
７１，C.I.ダイレクトブルー７８，C.I.ダイレクトブル
ー８６，C.I.ダイレクトブルー９０，C.I.ダイレクトブ
ルー１０６，C.I.ダイレクトブルー１９９等が挙げられ
る。ただし、これらの染料を共存させる場合も、顔料粒
径ならびにインク中の顔料含有量などは後述する範囲内
に入っている必要がある。The dye used in the cyan ink is
CI Acid Blue 9, CI Acid Blue 22, CI
Acid Blue 40, CI Acid Blue 59, CI Acid Blue 93, CI Acid Blue 102, CI Acid Blue 104, CI Acid Blue 113, CI
Acid Blue 117, CI Acid Blue 120, C.
I. Acid Blue 167, CI Acid Blue 229,
CI Acid Blue 234, CI Acid Blue 25
4, CI Direct Blue 6, CI Direct Blue 2
2, CI Direct Blue 25, CI Direct Blue 71, CI Direct Blue 78, CI Direct Blue 86, CI Direct Blue 90, CI Direct Blue 106, CI Direct Blue 199 and the like. However, even when these dyes coexist, the pigment particle size, the pigment content in the ink, and the like must be within the ranges described below.
【００４８】本発明において、前記したカチオン系水溶
性高分子を分散剤として使用して顔料を分散する際に、
物性面から好ましい顔料としては、等電点が６以上に調
節された顔料、あるいは顔料を特徴づける単純水分散体
のｐＨが中性あるいは塩基性のｐＨを有するもの、例え
ば、７以上〜１０であるような顔料が分散性の点で好ま
しい。これは顔料とカチオン系水溶性高分子とのイオン
的な相互作用力が強いためと理解されている。In the present invention, when the above-mentioned cationic water-soluble polymer is used as a dispersant to disperse a pigment,
From the viewpoint of physical properties, preferred pigments are those having an isoelectric point adjusted to 6 or more, or those in which the pH of the simple aqueous dispersion characterizing the pigment has a neutral or basic pH, for example, 7 or more to 10 or less. Some pigments are preferable in terms of dispersibility. It is understood that this is because the ionic interaction force between the pigment and the cationic water-soluble polymer is strong.
【００４９】以上のような材料を用いて顔料の微粒子水
性分散体を得るには、以下のような方法を採用すること
が好ましい。
（１）カーボンブラックの場合：カーボンブラックをカ
チオン分散剤溶液中にてプレミキシング処理を行い、引
き続き高ずり速度の分散装置でミリングし、希釈後、粗
大粒子を除去するために遠心分離処理を行う。その後、
所望のインク処方のための材料を添加し、場合によって
は、エイジング処理を施す。しかる後、最終的に所望の
平均粒径を有する顔料分散体を得るために遠心分離処理
を行う。このようにして作製されるインクのｐＨは３〜
９の範囲とするのが好ましい。In order to obtain a pigment fine particle aqueous dispersion using the above materials, the following method is preferably adopted. (1) In the case of carbon black: Premixing treatment of carbon black in a cationic dispersant solution, followed by milling with a disperser having a high shear rate, and dilution, followed by centrifugation to remove coarse particles. . afterwards,
Ingredients for the desired ink formulation are added and optionally aged. After that, centrifugal treatment is performed to finally obtain a pigment dispersion having a desired average particle size. The pH of the ink thus produced is 3 to
A range of 9 is preferable.
【００５０】（２）その他の色相の顔料の場合：アニオ
ン系分散剤を用いる以外は、基本的にはカーボンブラッ
クと同様である。但し、小粒径にするのが困難な有機顔
料の場合には、顔料合成と同時、あるいは合成途中段階
で界面活性剤処理を行い、顔料粒子の結晶成長を抑制
し、濡れ性を高めた加工顔料を使用することが望まし
い。このようにして作製したインクのｐＨは５〜１０の
範囲とするのが好ましい。カーボン黒色インク及びカラ
ーインク何れの場合でも、その平均粒径は０.０２〜１
μｍの範囲であることが分散体の安定性上必須であり、
好ましくは、０.０３〜０.４μｍの範囲である。これは
分散体の安定性という観点からの必須条件であるが、微
細な開口からインクを吐出させるといういわゆるインク
ジェットに必須という観点から、この平均粒径を検討す
ると微細な開口すなわち吐出口での目詰まりを考慮に入
れる必要があるが、これは後述する。なお、良好なイン
クの表面張力は１０〜６０ｄｙｎ／ｃｍの範囲である。(2) For pigments having other hues: Basically the same as carbon black except that an anionic dispersant is used. However, in the case of organic pigments where it is difficult to reduce the particle size, a surfactant treatment is applied at the same time as the pigment synthesis or during the synthesis process to suppress crystal growth of the pigment particles and improve the wettability. It is desirable to use pigments. The pH of the ink thus produced is preferably in the range of 5-10. The average particle size of both carbon black ink and color ink is 0.02 to 1
The range of μm is essential for the stability of the dispersion,
It is preferably in the range of 0.03 to 0.4 μm. This is an essential condition from the viewpoint of the stability of the dispersion, but from the viewpoint that it is essential for so-called inkjet, which discharges ink from a fine opening, it is necessary to examine the average particle size to find that the fine opening Clogs need to be taken into account, which will be discussed later. The surface tension of good ink is in the range of 10 to 60 dyn / cm.
【００５１】これらのインクを用いて普通紙へ記録する
場合には、記録される文字の鮮明さの点から、黒色顔料
インクは用紙との界面張力が高いことが好ましい。一
方、カラーインクは、カラーインク間の相互拡散による
滲み（カラーブリード）を少なくするために、速い浸透
速度を持つことがよい結果となるので、用紙との界面張
力が低いことが好ましい。このように、黒色インクが酸
性で高い界面張力を持ち、カラーインクが塩基性で低い
界面張力を持っていると、黒色インクが、カラーインク
側に流れ込む傾向が少なくなり、黒色インクとカラーイ
ンクのカラーブリードは事実上全くなくなる。なお、上
記のインクと用紙の界面張力は、例えば、動的濡れ性試
験機として市販されている装置（Wilhelmy法を用いた装
置で、製品名称WET-3000レスカ株式会社製）等によって
測定される量である。界面張力が高いとは、普通紙に対
する接触角が１秒〜数秒の短時間においても、９０゜以
上であることを指し、界面張力が低いとは、９０゜以下
であることを指している。When recording on plain paper using these inks, it is preferable that the black pigment ink has a high interfacial tension with the paper, from the viewpoint of the clarity of the characters to be recorded. On the other hand, it is preferable that the color inks have a low interfacial tension with the paper, since it is preferable that the color inks have a high permeation rate in order to reduce bleeding (color bleeding) due to mutual diffusion between the color inks. As described above, when the black ink is acidic and has a high interfacial tension, and the color ink is basic and has a low interfacial tension, the black ink is less likely to flow into the color ink side and the black ink and the color ink Color bleed is virtually gone. The above-mentioned interfacial tension between the ink and the paper is measured, for example, by a device commercially available as a dynamic wettability tester (a device using the Wilhelmy method, product name WET-3000 manufactured by Resca Co., Ltd.) and the like. Is the amount. High interfacial tension means that the contact angle to plain paper is 90 ° or more even in a short time of 1 second to several seconds, and low interfacial tension means that it is 90 ° or less.
【００５２】本発明で使用するカラーインクに使用され
る分散剤は、アルカリ可溶性の水溶性脂樹であり、重量
平均分子量は１,０００〜３０,０００であり、好ましく
は３,０００〜１５,０００の範囲である。具体的には、
スチレン，スチレン誘導体，ビニルナフタレン，ビニル
ナフタレン誘導体，アクリル酸のアルキルエステル，メ
タクリル酸のアルキルエステル等の疎水性モノマーと、
α，β−エチレン性不飽和カルボン酸及びその脂肪族ア
ルコールエステル，アクリル酸，メタクリル酸，マレイ
ン酸，イタコン酸，フマール酸及びそれらの誘導体等の
親水性モノマーからなる共重合体及びそれらの塩等であ
る。共重合体はランダム，ブロック，グラフト等の何れ
の構造を有していてもよく、酸価は１００〜４３０、好
ましくは、１３０〜３６０の範囲である。The dispersant used in the color ink used in the present invention is an alkali-soluble water-soluble oily resin, and has a weight average molecular weight of 1,000 to 30,000, preferably 3,000 to 15, The range is 000. In particular,
Hydrophobic monomers such as styrene, styrene derivatives, vinylnaphthalene, vinylnaphthalene derivatives, alkyl esters of acrylic acid, alkyl esters of methacrylic acid,
Copolymers composed of hydrophilic monomers such as α, β-ethylenically unsaturated carboxylic acids and their aliphatic alcohol esters, acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, itaconic acid, fumaric acid and their derivatives, and salts thereof Is. The copolymer may have any structure such as random, block or graft, and the acid value is in the range of 100 to 430, preferably 130 to 360.
【００５３】本発明に使用される分散剤としては、更
に、ポリビニルアルコール，カルボキシメチルセルロー
ス等の水溶性ポリマー，ナフタレンスルホン酸ホルムア
ルデヒド縮合物，ポリスチレンスルホン酸等の水溶性樹
脂も使用することが可能である。しかし、アルカリ可溶
性の水溶性脂樹の方が分散液の低粘度化が可能で、分散
も容易であるという利点がある。これらの分散剤の使用
量は、選択した顔料と分散剤とを用いて実験的に決定さ
れるが、顔料に吸着せず溶解している樹脂の量は、イン
ク中で４重量％以下であることが好ましい。As the dispersant used in the present invention, it is also possible to use water-soluble polymers such as polyvinyl alcohol and carboxymethyl cellulose, water-soluble resins such as naphthalene sulfonic acid formaldehyde condensate and polystyrene sulfonic acid. . However, the alkali-soluble water-soluble oil has the advantage that the viscosity of the dispersion liquid can be reduced and the dispersion is easy. The amount of these dispersants used is experimentally determined by using the selected pigment and dispersant, but the amount of the resin dissolved without adsorbing to the pigment is 4% by weight or less in the ink. It is preferable.
【００５４】上記分散剤を水系にて用いるには塩基が必
要である。そのために好適な塩基としては、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−メチルエタノールアミン，Ｎ−エチルジエタノール
アミン，２−アミノ−２−メチルプロパノール，２−エ
チル−２−アミノ−１，３−プロパンジオール，２−
（２−アミノエチル）エタノールアミン，トリス（ヒド
ロキシメチル）アミノメタン，アンモニア，ピペリジ
ン，モルフォリン，β−ジヒドロキシエチル尿素等の有
機塩基，水酸化ナトリウム，水酸化カリウム，水酸化リ
チウム等の無機塩基が挙げられる。最適な塩基種は選択
した顔料及び分散剤の種類によって異なるが不揮発性で
安定、かつ保水性の高いものが好ましい。用いる塩基の
量は基本的には分散剤の酸価から計算される量から、そ
れを中和するに必要な塩基量として夫々用いられる。場
合によっては、酸の当量を上回る量の塩基を用いる場合
がある。それは、分散性向上，インクのｐＨ調整，記録
性能の調整，保湿性の向上等の目的で行う。A base is required to use the above dispersant in an aqueous system. Suitable bases therefor include ethanolamine, diethanolamine, triethanolamine,
N-methylethanolamine, N-ethyldiethanolamine, 2-amino-2-methylpropanol, 2-ethyl-2-amino-1,3-propanediol, 2-
Organic bases such as (2-aminoethyl) ethanolamine, tris (hydroxymethyl) aminomethane, ammonia, piperidine, morpholine and β-dihydroxyethylurea, and inorganic bases such as sodium hydroxide, potassium hydroxide and lithium hydroxide Can be mentioned. The optimum base species varies depending on the type of pigment and dispersant selected, but is preferably non-volatile, stable and highly water-retaining. The amount of the base used is basically the amount calculated from the acid value of the dispersant, and each is used as the amount of base necessary for neutralizing it. In some cases, more than the equivalent amount of acid may be used. It is carried out for the purpose of improving dispersibility, adjusting pH of ink, adjusting recording performance, and improving moisturizing property.
【００５５】本発明においてインクに用いられる溶剤と
しては、水と混和性がある有機溶剤類である。有機溶剤
としては下記の如く３群に分けることができる。即ち、
保湿性が高く，蒸発しにくく，親水性に優れる第１群の
溶剤、有機性があり疎水性の表面への濡れ性がよく、蒸
発乾燥性もある第２群の溶剤、適度の濡れ性を有し低粘
度の第３群の溶剤（一価アルコール類）である。The solvent used for the ink in the present invention is an organic solvent miscible with water. The organic solvent can be divided into three groups as described below. That is,
Highly moisturizing, hard to evaporate, hydrophilic first group solvent, good organic and hydrophobic surface wettability second solvent also evaporative dry, moderate wettability It is a low viscosity third group solvent (monohydric alcohols).
【００５６】第１群に属する溶媒としては、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、トリプロピレングリコール、グリセリン、１，
２，４−ブタントリオール、１，２，６−ヘキサントリ
オール、１，２，５−ペンタントリオール、１，２−ブ
タンジオール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタ
ンジオール、ジメチルスルホキシド、ダイアセトンアル
コール、グリセリンモノアリルエーテル、プロピレング
リコール、ブチレングリコール、ポリエチレングリコー
ル３００、チオジグリコール、Ｎ−メチル−２−ピロリ
ドン、２−ピロリドン、γ−ブチロラクトン、１，３−
ジメチル−２−イミダゾリジノン、スルフォラン、トリ
メチロールプロパン、トリメチロールエタン、ネオペン
チルグリコール、エチレングリコールモノメチルエーテ
ル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレン
グリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコ
ールモノアリルエーテル、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、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリ
エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレング
リコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコール
モノメチルエーテル、β−ジヒドロキシエチルウレア、
ウレア、アセトニルアセトン、ヘンタエリスリトール、
１，４−シクロヘキサンジオール等が挙げられる。As the solvent belonging to the first group, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tripropylene glycol, glycerin, 1,
2,4-butanetriol, 1,2,6-hexanetriol, 1,2,5-pentanetriol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, dimethylsulfoxide, dye Acetone alcohol, glycerin monoallyl ether, propylene glycol, butylene glycol, polyethylene glycol 300, thiodiglycol, N-methyl-2-pyrrolidone, 2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, 1,3-
Dimethyl-2-imidazolidinone, sulfolane, trimethylolpropane, trimethylolethane, neopentyl glycol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoisopropyl ether, ethylene glycol monoallyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol Monoethyl ether, triethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, β-dihydroxyethyl urea,
Urea, acetonylacetone, hentaerythritol,
1,4-cyclohexanediol etc. are mentioned.
【００５７】第２群に属する溶媒としては、ヘキシレン
グリコール、エチレングリコールモノプロピルエーテ
ル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレン
グリコールモノイソブチルエーテル、エチレングリコー
ルモノフェニルエーテル、ジエチレングリコールジエチ
ルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテ
ル、ジエチレングリコールモノイソブチルエーテル、ト
リエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレ
ングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコー
ルジエチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチ
ルエーテル、テトラエチレングリコールジエチルエーテ
ル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロ
ピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレング
リコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコール
モノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノブ
チルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエ
ーテル、グリセリンモノアセテート、グリセリンジアセ
テート、グリセリントリアセテート、エチレングリコー
ルモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコー
ルモノメチルエーテルアセテート、シクロヘキサノー
ル、１，２−シクロヘキサンジオール、１−ブタノー
ル、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、３−ヘキ
セン−２，５−ジオール、２，３−ブタンジオール、
１，５−ペンタンジオール、２，４−ペンタンジオー
ル、２，５−ヘキサンジオール等が挙げられる。Solvents belonging to the second group include hexylene glycol, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monoisobutyl ether, ethylene glycol monophenyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monoisobutyl. Ether, triethylene glycol monobutyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol diethyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether, tetraethylene glycol diethyl ether, propylene glycol monobutyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether Tell, dipropylene glycol monopropyl ether, dipropylene glycol monobutyl ether, tripropylene glycol monomethyl ether, glycerin monoacetate, glycerin diacetate, glycerin triacetate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monomethyl ether acetate, cyclohexanol, 1,2- Cyclohexanediol, 1-butanol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 3-hexene-2,5-diol, 2,3-butanediol,
1,5-pentanediol, 2,4-pentanediol, 2,5-hexanediol and the like can be mentioned.
【００５８】第３群に属する溶媒としては、エタノー
ル、ｎ−プロパノール、２−プロパノール、１−メトキ
シ−２−プロパノール、フルフリルアルコール、テトラ
ヒドロフルフリルアルコール等が挙げられる。以上のよ
うな水溶性溶媒の総量は、おおむねインク全体に対して
５〜４０重量％の範囲で使用することが好ましい。Examples of the solvent belonging to the third group include ethanol, n-propanol, 2-propanol, 1-methoxy-2-propanol, furfuryl alcohol and tetrahydrofurfuryl alcohol. The total amount of the water-soluble solvent as described above is preferably used in the range of about 5 to 40% by weight based on the whole ink.
【００５９】本発明のインクを構成する各水性顔料イン
クには、界面活性剤，ｐＨ調整剤，防腐剤等を添加する
ことが可能である。界面活性剤は浸透性の高いカラーイ
ンクの調製，バブルインクジェット方式における発熱ヒ
ーター，吐出ノズル表面への濡れ性の調節等に有益であ
る。材料としては既存の市販品から適宜選択することが
できる。以上のような材料から構成される各インクの物
性をまとめると、黒色インクは、高い表面張力（概略３
０〜６０ｄｙｎ／ｃｍ）を有し、一方、カラーインクは
低い表面張力（概略１０〜４０ｄｙｎ／ｃｍ）を有する
ことが好ましい。It is possible to add a surfactant, a pH adjusting agent, an antiseptic agent, etc. to each of the aqueous pigment inks constituting the ink of the present invention. Surfactants are useful for preparing highly penetrating color inks, heating heaters in bubble ink jet systems, and adjusting the wettability of the ejection nozzle surface. The material can be appropriately selected from existing commercial products. Summarizing the physical properties of each ink composed of the above materials, black ink has a high surface tension (approximately 3
It is preferable that the color ink has a low surface tension (approximately 10 to 40 dyn / cm).
【００６０】以上のような、本発明における黒色水性顔
料インクとカラーインクを使用して普通紙に対してカラ
ー記録を行うと、黒の文字等が鮮明であり、画像やグラ
フと黒の文字が隣り合っていても相互滲みがなく夫々明
瞭である。As described above, when color recording is performed on plain paper using the black aqueous pigment ink and color ink of the present invention, black characters and the like are clear, and images and graphs and black characters are Even if they are next to each other, there is no mutual blurring and they are clear.
【００６１】本発明のカラーインクを使用する場合、被
記録材としては、一般の普通紙（例えば、上質紙，中質
紙あるいはボンド紙等），コート紙，ＯＨＰ用のプラス
チックフィルム等の何れでも使用することができる。前
述のように、本発明は全てのインクジェット記録方式に
適用できるが、中でも、熱エネルギーによるインクの発
泡現象によってインクを吐出させるタイプのインクジェ
ット記録方法に使用する場合に特に好適であり、インク
の吐出が極めて安定し、サテライトドットの発生等が生
じないという特徴がある。但し、この場合に熱的な物
性、例えば、比重，熱膨張係数及び熱伝導率等を調整す
る必要が生ずることもある。When the color ink of the present invention is used, the recording material may be any of ordinary plain paper (eg, high-quality paper, medium-quality paper or bond paper), coated paper, plastic film for OHP, etc. Can be used. As described above, the present invention can be applied to all ink jet recording methods, but is particularly suitable for use in an ink jet recording method of a type in which ink is ejected due to the bubbling phenomenon of ink due to thermal energy. Is extremely stable, and satellite dots are not generated. However, in this case, it may be necessary to adjust thermal properties such as specific gravity, coefficient of thermal expansion, and thermal conductivity.
【００６２】次に、本発明のより特徴的な点について説
明する。前述のように、本発明は、微細な開口からイン
クを吐出させるといういわゆるインクジェット記録方式
に関するものであり、インクジェット記録方式にとっ
て、吐出口部における目詰まりは致命的なものである。
これは染料インクを使用するものより、本発明のよう
に、溶媒中に微粒子を分散させた顔料インクを使用する
ものでは、顔料が染料のように溶解しているわけではな
く分散しているだけなので、より目詰まりが起こりやす
い。さらに、本発明では、従来にはない微細な吐出口
径、例えば、吐出口径がΦ２５μｍ以下（面積でいうな
らば５００μｍ2未満）であるようなインクジェット記
録ヘッドを想定しているので、この目詰まりは大変深刻
な問題である。Next, more characteristic points of the present invention will be described. As described above, the present invention relates to a so-called inkjet recording method in which ink is ejected from a minute opening, and clogging at the ejection port is fatal to the inkjet recording method.
This is not the case of using a dye ink, but the case of using a pigment ink in which fine particles are dispersed in a solvent as in the present invention, the pigment is not dissolved like a dye but is dispersed. Therefore, clogging is more likely to occur. Further, in the present invention, an ink jet recording head having a fine ejection opening diameter which is not available in the past, for example, an ejection opening diameter of Φ25 μm or less (less than 500 μm 2 in terms of area) is assumed. This is a very serious problem.
【００６３】ところで目詰まりとは、微細な開口からイ
ンクが噴射するというインクジェット記録方式の原理そ
のものに由来するものである。つまり、開口が微細であ
るがゆえに生じるものである。よって、その開口すなわ
ち吐出口の各ディメンション，形状，性状と、いわばイ
ンク中の異物とでもいうべき顔料の大きさとには密接な
関係がある。By the way, the clogging is derived from the principle of the ink jet recording system in which ink is ejected from a fine opening. That is, it is caused because the opening is minute. Therefore, there is a close relationship between each dimension, shape, and property of the opening, that is, the ejection port, and the size of the pigment, which is a foreign substance in the ink.
【００６４】本発明は、この点に鑑み、吐出口の各ディ
メンション，形状，性状と顔料粒子の大きさに着目し、
目詰まりの生じにくさとそれらの関係を見い出したもの
である。具体的には、顔料粒子径を変えたインクを調合
し、各ディメンション，形状，性状がわかっているイン
クジェット記録ヘッドを使用し、一定時間インク噴射を
行った後、一定時間放置し、インク噴射を再開し、吐出
口の目詰まりの有無を調べた。その場合、吐出口の完全
閉塞だけではなく、部分的な目詰まりおよびそれに至る
事前の兆候（わずかな目詰まり）も目詰まりとみなして
テストした。In view of this point, the present invention pays attention to each dimension, shape and property of the discharge port and the size of the pigment particles,
We found the relationship between the occurrence of clogging and the difficulty. Specifically, by mixing inks with different pigment particle diameters, using an ink jet recording head whose dimensions, shape, and properties are known, ink is ejected for a certain period of time, then left for a certain period of time, and then ejected. After restarting, the presence or absence of clogging of the discharge port was examined. In that case, not only complete obstruction of the discharge port but also partial clogging and a preceding sign leading to it (slight clogging) were regarded as clogging and tested.
【００６５】使用したヘッドは、図１に示したような構
成の熱エネルギーを使用するインクジェット記録方式の
ヘッドである。ただし図１に示したヘッドは、流路の先
端がそのまま吐出口になっているものを示したが、実験
に使用したものは、図３に示すように、この先端に流路
の配列密度と同じ配列密度で形成したノズル２１を有す
るノズル板２０を設けたものである（なお、図３におい
て、図３（Ａ）は、図１（Ａ）に示したヘッドにノズル
板２０を取り付ける前の様子を示す斜視図、図３（Ｂ）
は、ノズル板２０を取り付けた後の斜視図である）。ま
た、その吐出口（ノズル）の数も、図１，図３に示した
ものは、説明を簡単にするため吐出口が４個しかないも
のであるが、実際に使用したのは吐出口の数が１２８個
で、その配列密度が４００ｄｐｉのものである。また、
発熱体の大きさは２２μｍ×９０μｍで、その抵抗値は
１１０Ωであり、インク噴射の駆動電圧は２４Ｖ，駆動
パルス幅は６.５μｓ，駆動周波数は１２ｋＨｚとし
た。なお、記録ヘッドは吐出口径をΦ２５μｍとし、吐
出口部の厚さ（吐出口部の奥行き部分の距離）を変えた
３種類のヘッド（Ｈ１〜Ｈ３）を用意した（それぞれ吐
出口部の厚さを、ｔ＝４０μｍ（Ｈ１），５０μｍ（Ｈ
２），６０μｍ（Ｈ３）とした）。The head used is an ink jet recording type head using the thermal energy having the structure shown in FIG. However, the head shown in FIG. 1 shows that the tip of the flow path is the discharge port as it is, but the head used in the experiment, as shown in FIG. A nozzle plate 20 having nozzles 21 formed with the same arrangement density is provided (note that in FIG. 3A, before mounting the nozzle plate 20 on the head shown in FIG. 1A). FIG. 3B is a perspective view showing the state.
FIG. 3 is a perspective view after the nozzle plate 20 is attached). Also, regarding the number of the discharge ports (nozzles), the ones shown in FIGS. 1 and 3 have only four discharge ports for simplification of description, but the number actually used is The number is 128 and the array density is 400 dpi. Also,
The size of the heating element was 22 μm × 90 μm, the resistance value was 110 Ω, the driving voltage for ink ejection was 24 V, the driving pulse width was 6.5 μs, and the driving frequency was 12 kHz. As the recording head, three types of heads (H1 to H3) were prepared, each having a discharge port diameter of Φ25 μm and a thickness of the discharge port portion (distance of the depth portion of the discharge port portion) changed (thickness of each discharge port portion). T = 40 μm (H1), 50 μm (H
2), 60 μm (H3)).
【００６６】使用したインクは、以下のような組成およ
び製法によるものであるが、顔料粒径が０.００５〜４
μｍまで変えたものを準備し、吐出口径の異なるヘッド
Ｈ１〜Ｈ３と組み合わせてテストした。また、一定時間
インク噴射を行った後の放置の条件は、温度４０℃，湿
度３０％の雰囲気中で１０時間放置である。The ink used had the following composition and production method, but had a pigment particle size of 0.005 to 4
What changed to [mu] m was prepared and tested in combination with heads H1 to H3 having different discharge port diameters. The condition of leaving after ink ejection for a certain period of time is to stand for 10 hours in an atmosphere of a temperature of 40 ° C. and a humidity of 30%.
【００６７】インクの製法を以下に示す。スチレン／ア
クリル酸／エチルアクリレートからなる、酸価２９０、
重量平均分子量５,０００、ガラス転移温度７７℃の共
重合体Ｐをモノエタノールアミンを用いて溶解した水溶
液を用い、アントラキノン系顔料ピグメントレッド−１
７７分散体Ｄ１〜Ｄ２０を作製した。
・共重合体Ｐ水溶液（固形分１５重量％） ４０部
・ピグメントレッド−１７７（クロモフタールレッドＡ２Ｂ，
チバガイギー製） ２４部
・ジエチレングリコール ２０部
・イソプロピルアルコール １０部
・水 １３０部The method for producing the ink is shown below. Acid value 290 consisting of styrene / acrylic acid / ethyl acrylate,
An anthraquinone pigment Pigment Red-1 was prepared by using an aqueous solution prepared by dissolving a copolymer P having a weight average molecular weight of 5,000 and a glass transition temperature of 77 ° C. with monoethanolamine.
77 dispersions D1 to D20 were prepared. -Copolymer P aqueous solution (solid content 15% by weight) 40 parts-Pigment Red-177 (Chromoftal red A2B, manufactured by Ciba Geigy) 24 parts-Diethylene glycol 20 parts-Isopropyl alcohol 10 parts-Water 130 parts
【００６８】これらの材料をバッチ式縦型サンドミル
（アイメックス製）に仕込み、１ｍｍ径のガラスビーズ
をメディアとして充填し、水冷しつつ３時間分散処理を
行った。分散後の液の粘度は３０ｃＰ，ｐＨ＝９.８の
粗分散体を得た。この分散液を遠心分離機にかけ粗大粒
子を除去し、また、遠心分離の条件を種々変えることに
よって顔料の平均粒径を０.００５〜４μｍまで変えた
分散体Ｄ１〜Ｄ２０を得た。これらの分散体を水，ジエ
チレングリコール，エチレングリコールモノブチルエー
テル（６０：２５：１５重量比）にて希釈し、粘度３ｃ
Ｐ，表面張力４０ｄｙｎ／ｃｍ，ｐＨ＝９.５の赤色塩
基性インクジェット用インクＲ１〜Ｒ２０を得た。最終
調製物の固形分は約７.５重量％であった。なお、これ
らのインク中の最終的な顔料含有率は５重量％である。These materials were placed in a batch type vertical sand mill (made by IMEX), filled with 1 mm diameter glass beads as a medium, and dispersed for 3 hours while cooling with water. A crude dispersion having a viscosity of 30 cP after dispersion and a pH of 9.8 was obtained. This dispersion was centrifuged to remove coarse particles, and various conditions of centrifugation were changed to obtain dispersions D1 to D20 in which the average particle diameter of the pigment was changed to 0.005 to 4 μm. These dispersions were diluted with water, diethylene glycol, ethylene glycol monobutyl ether (60:25:15 weight ratio) to give a viscosity of 3c.
Red basic inkjet inks R1 to R20 having P, a surface tension of 40 dyn / cm, and a pH of 9.5 were obtained. The solid content of the final preparation was about 7.5% by weight. The final pigment content in these inks is 5% by weight.
【００６９】なお、平均粒径は、動的光散乱法による粒
度分布測定装置ＥＬＳ−８００（大塚電子製）にて測定
を行い、平均量は自己相関関数の初期勾配から得られる
値で示した。これらのインクＲ１〜Ｒ２０と上記の吐出
口部の厚さ（吐出口部の奥行き部分の距離）を変えたヘ
ッドを組み合わせて、目詰まりの発生状況を調べた結果
を表１〜表３に記す。The average particle size was measured by a particle size distribution measuring device ELS-800 (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.) by the dynamic light scattering method, and the average amount was shown by the value obtained from the initial slope of the autocorrelation function. . Tables 1 to 3 show the results of investigating the occurrence status of clogging by combining these inks R1 to R20 and the heads having different thicknesses of the ejection openings (distances of the ejection openings). .
【００７０】[0070]
【表１】 [Table 1]
【００７１】[0071]
【表２】 [Table 2]
【００７２】[0072]
【表３】 [Table 3]
【００７３】以上の結果より、顔料粒径Ｄｐと吐出口の
奥行き部分の距離（ノズル厚さ）ｔとは、Ｄｐ／ｔ≦
０.０１の関係を満足するようにすれば目詰まりのない
安定したインク噴射が得られることがわかる。なお、ヘ
ッドの構成によっては、流路と吐出口（ノズル）が連続
的につながっているような場合もあるが、本発明でいう
ところの吐出口の奥行き部分の距離（ノズル厚さ）ｔと
は、実質的にノズルを構成する部分の距離，厚さを意味
する。From the above results, the pigment particle diameter Dp and the distance (nozzle thickness) t in the depth portion of the discharge port are Dp / t ≦
It can be seen that if the relationship of 0.01 is satisfied, stable ink ejection without clogging can be obtained. It should be noted that, depending on the configuration of the head, the flow path and the discharge port (nozzle) may be connected continuously, but in the present invention, the distance (nozzle thickness) t in the depth portion of the discharge port is Means the distance and the thickness of the portion that substantially constitutes the nozzle.
【００７４】次に本発明の他の特徴について説明する。
前述のように、本発明の記録液体中の着色剤は、水など
の解媒に溶解している染料ではなく、顔料である微粒子
が分散しているものである。前述の結果では、このよう
ないわゆる顔料インクであっても、顔料粒径と吐出口の
奥行き部分の距離（ノズル厚さ）との関係をある範囲内
にすれば、目詰まりが生じないことがわかったが、この
ような顔料インクを使って、インク滴噴射を行うには、
目詰まりだけではなく、安定した噴射およびそれによっ
て紙等の被記録体上にインク滴を狙いの位置に高精度に
付着させる必要がある。Next, other features of the present invention will be described.
As described above, the colorant in the recording liquid of the present invention is not a dye dissolved in a solvent such as water but a dispersion of fine particles which are pigments. From the above results, even with such a so-called pigment ink, if the relationship between the pigment particle diameter and the distance (nozzle thickness) of the depth portion of the ejection port is within a certain range, clogging may not occur. Okay, to eject ink droplets with such pigment ink,
In addition to clogging, it is necessary to eject ink droplets on a recording medium such as paper with stable ejection and thereby with high precision at a target position.
【００７５】ここでは、目詰まりに多いに関係する吐出
口の奥行き部分の距離（ノズル厚さ）ｔと吐出口面から
紙等の被記録体までの距離Ｌの関係について調べた。使
用したへッドは前述のＨ１〜Ｈ３のヘッドであり、吐出
口径がΦ２５μｍであり、その数が１２８個で、その配
列密度が４００ｄｐｉのものである。また、発熱体の大
きさは２２μｍ×９０μｍで、その抵抗値は１１０Ωで
あり、インク噴射の駆動電圧は２４Ｖ，駆動パルス幅は
６.５μｓ，駆動周波数は１２ｋＨｚである。Here, the relationship between the distance (nozzle thickness) t in the depth portion of the ejection port, which is often associated with clogging, and the distance L from the ejection port surface to a recording medium such as paper was investigated. The heads used are the heads H1 to H3 described above, the ejection port diameter is Φ25 μm, the number is 128, and the array density is 400 dpi. The size of the heating element is 22 μm × 90 μm, the resistance value is 110Ω, the ink jet drive voltage is 24 V, the drive pulse width is 6.5 μs, and the drive frequency is 12 kHz.
【００７６】使用したインクは前述の赤色塩基性インク
ジェットヘッド用インクＲ５であり、被記録体としては
三菱製紙製マットコートＮＭを使用し、ヘッドの吐出口
面から被記録体までの距離を変えて印写実験を行い、こ
の被記録体上における画素位置精度を評価することによ
り、高画質記録（高ドット位置精度）が得られるかどう
か評価した。なお、本発明のように吐出口が小さく、か
つ顔料インクを使用し、従来に較べて噴射がしにくいヘ
ッドでは、少しでも良好な条件を見い出すために、重力
作用も影響をおよぼすと考え、鉛直方向に対してほぼ垂
直方向にインク滴を噴射する場合と、ほぼ鉛直方向の２
通りの噴射方向を評価した。その結果を表４に示す。The ink used was the above-mentioned red basic ink jet head ink R5, Mitsubishi Paper Matt Coat NM was used as the recording medium, and the distance from the ejection port surface of the head to the recording medium was changed. By performing a printing experiment and evaluating the pixel position accuracy on the recording medium, it was evaluated whether high image quality recording (high dot position accuracy) could be obtained. It should be noted that, in the case of a head having a small ejection port and using a pigment ink as in the present invention, which is less likely to eject than a conventional one, it is considered that the gravity effect also has an influence in order to find even better conditions, Direction and the case of ejecting ink drops almost vertically
The jet direction was evaluated. The results are shown in Table 4.
【００７７】[0077]
【表４】 [Table 4]
【００７８】なお、表４において、○は狙いのドット位
置からのズレが１／４ドット以内に入った場合、△は狙
いのドット位置からのズレが１／４ドット以上，１／２
ドット以内に入った場合、×は狙いのドット位置からの
ズレが１／２ドット以上ズレた場合である。なお、１ド
ットの大きさは約Φ６０μｍである。In Table 4, ◯ indicates that the deviation from the target dot position is within 1/4 dot, and Δ indicates that the deviation from the target dot position is 1/4 dot or more, 1/2
When it is within the dots, x is when the deviation from the target dot position is 1/2 dot or more. The size of one dot is about Φ60 μm.
【００７９】以上の結果より、本発明のように吐出口が
小さく、かつ顔料インクを使用し、従来に較べて噴射が
しにくいヘッドであっても、吐出口から被記録面までの
距離を１００ｔ以下とすることにより、安定噴射が行
え、高精度なドット位置精度が得られ高画質記録が実現
することがわかる。とりわけ噴射方向を鉛直方向にし、
重力作用も利用することにより、その効果が増すことも
わかる。From the above results, even in the case of the head of the present invention, which has a small ejection port and uses pigment ink, and ejection is difficult as compared with the conventional case, the distance from the ejection port to the recording surface is 100 t. It can be seen that by the following, stable ejection can be performed, high-precision dot position accuracy can be obtained, and high-quality recording can be realized. Especially the injection direction is vertical,
It can also be seen that the effect is increased by utilizing the gravity effect.
【００８０】なお、本発明は、必ずしも完全に鉛直にす
ることに限定されるものではなく、重力作用を利用すれ
ばより効果的であるということをいわんとするものであ
る。よって、本発明を実際に利用する場合には、プリン
タの構成上の制約からその噴射方向を完全に鉛直にでき
なくても、少しでも重力作用が利用できるように下方を
向けて噴射するようになっていればよい。It should be noted that the present invention is not necessarily limited to complete verticality, and it is to be understood that it is more effective if gravity action is utilized. Therefore, when actually using the present invention, even if the jetting direction cannot be made completely vertical due to the structural limitation of the printer, the jetting should be directed downward so that the gravitational force can be used even a little. It should be.
【００８１】次に、本発明のさらに他の特徴について説
明する。前述のように本発明の記録液体中の着色剤は、
水などの溶媒に溶解している染料ではなく、顔料である
微粒子が分散しているものである。しかしながら、この
顔料は、染料のように液媒体中に溶解するのではなく、
分散しているため、液媒体中での安定性が悪く、インク
の顔料の凝集，沈降，分離の発生が生じやすい。とりわ
け、吐出口の形状によっては凝集した顔料がたまりやす
く目詰まりを加速させる場合がある。Next, still another feature of the present invention will be described. As described above, the colorant in the recording liquid of the present invention is
It is not a dye that is dissolved in a solvent such as water, but fine particles that are pigments are dispersed. However, this pigment does not dissolve in a liquid medium like a dye,
Since it is dispersed, the stability in the liquid medium is poor, and aggregation, sedimentation, and separation of the ink pigment are likely to occur. In particular, depending on the shape of the discharge port, aggregated pigments tend to accumulate, which may accelerate clogging.
【００８２】上述のように目詰まり要因を抱える本発明
のような液体噴射記録装置では、信頼性維持回復装置を
必須の構成要件とする。信頼性維持回復装置としては、
吐出口外側面の汚れをゴム，プラスチック，あるいは金
属等のブレードで拭き取ったり、スポンジ等の吸湿部材
で拭き取ったりする構造のものを用いる。いうまでもな
いがヘッドの吐出口部分をキャップすることも必須であ
る。ここで、このような拭き取り構造の具体的機構の一
例をあげる。たとえば、被記録体の前をヘッドが往復運
動して印写を行うようなシリアルプリンタタイプの場合
には、ヘッドを搭載するキャリッジのホームポジション
近傍にブレードやスポンジ等の吸湿部材をヘッドの吐出
口面に接触するように配置しておくことにより、キャリ
ッジの移動による吐出口面とブレードやスポンジ等の吸
湿部材との相対運動によって、拭き取り作業が行われ
る。In the liquid jet recording apparatus such as the present invention having the clogging factor as described above, the reliability maintaining / restoring apparatus is an essential constituent element. As a reliability maintenance recovery device,
Use a structure in which dirt on the outer surface of the discharge port is wiped off with a blade made of rubber, plastic, metal, or the like, or wiped with a moisture absorbing member such as sponge. Needless to say, it is essential to cap the ejection opening portion of the head. Here, an example of a specific mechanism of such a wiping structure will be given. For example, in the case of a serial printer type in which a head reciprocates in front of a recording medium to perform printing, a hygroscopic member such as a blade or sponge is provided near the home position of a carriage on which the head is mounted and a discharge port of the head. By arranging so as to be in contact with the surface, the wiping operation is performed by the relative movement of the ejection port surface and the moisture absorbing member such as the blade or sponge due to the movement of the carriage.
【００８３】この拭き取り作業において、一番問題とな
るのは、吐出口の外側コーナーのだれである。図４〜図
６は、吐出口の外側コーナー部の様子を示す図で、図４
は外側コーナー部（４Ａ1）の形状がｒ形状（円形）の
ものを示し、図５は外側コーナー部（４Ａ2）の形状が
ｃ形状（面取り形状）のものを示す。理想的にはこの部
分はだれることなく、図６に示すように、外側コーナー
部（４Ａ3）の形状がシャープなｓ形状（直角形状）に
なっていることが望ましい。これは信頼性維持回復機構
によって吐出口外側面を拭き取る（ワイピングする）場
合、シャープな形状（図６の４Ａ3部分）になっていれ
ば、吐出口外側面の不要インクをきれいに除去できるの
に対し、外側コーナー部分にだれがあればどうしてもそ
の部分に残ったインクが乾燥固化し、析出した顔料がた
まりやすいことからも明らかである。そしてこの析出し
た顔料が目詰まりの原因を作っている。しかしながら、
吐出口の量産加工上の面から考えると吐出口の外側コー
ナー部分を完全なシャープ形状にしようとするとコスト
高になり、完全にシャープ形状とすることが得策である
とは限らない。The most serious problem in this wiping operation is the sagging of the outer corner of the discharge port. 4 to 6 are views showing the appearance of the outer corner portion of the discharge port.
Shows an outer corner portion (4A 1 ) having an r shape (circular shape), and FIG. 5 shows an outer corner portion (4A 2 ) having a c shape (chamfered shape). Ideally, this portion does not sag, and as shown in FIG. 6, it is desirable that the shape of the outer corner portion (4A 3 ) is a sharp s shape (right angle shape). This is because when the reliability maintenance / recovery mechanism wipes (wipes) the outer surface of the ejection port, unnecessary ink on the outer surface of the ejection port can be removed cleanly if it has a sharp shape (4A 3 portion in FIG. 6). It is also clear from the fact that if there is anyone in the outer corner portion, the ink remaining in that portion is dried and solidified, and the precipitated pigment tends to accumulate. And this deposited pigment causes the clogging. However,
Considering the viewpoint of mass production of the discharge port, it is not always a good idea to make the outer corner portion of the discharge port into a completely sharp shape because the cost becomes high.
【００８４】本発明は、上述のごとき実情に鑑みなされ
たものであり、吐出口の外側コーナー部分のだれをどの
程度までに抑えれば、顔料析出／目詰まりの誘発を防止
できるのかを実験的に明らかにしたものである。具体的
には、吐出口の外側コーナー部分のだれの大きさの異な
るヘッドを用意し、前述と同様の目詰まり試験を行っ
た。すなわち、前述のＨ２のヘッドをベースに吐出口の
外側コーナー部分のだれの大きさを変えたヘッドを用意
し、また、インクをＲ５，Ｒ７，Ｒ９およびＲ６，Ｒ
８，Ｒ１０を用い、目詰まり試験を行った。吐出口の外
側コーナー部分のだれの大きさは、ｃ形状のものとｒ形
状のものを用意したが、微小なｒ形状のものは準備でき
なかったので、ｃ形状で代用した。なお、このようなｃ
形状もしくはｒ形状の面取りは、もともと面取りのない
シャープな形状のＮｉ製ノズルを準備しておき、化学エ
ッチング，電解エッチングによって、面取り（だれ）を
形成した。The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and experimentally investigated how much the sagging of the outer corner portion of the discharge port could be suppressed to prevent the induction of pigment deposition / clogging. It was revealed in. Specifically, heads having different sagging sizes at the outer corners of the discharge ports were prepared, and the same clogging test as described above was performed. That is, a head in which the size of the sag of the outer corner portion of the ejection port is changed is prepared based on the H2 head described above, and inks R5, R7, R9 and R6, R6 are used.
A clogging test was performed using No. 8 and R10. Regarding the size of the sagging at the outer corner portion of the discharge port, c-shape and r-shape were prepared, but a minute r-shape could not be prepared, so the c-shape was used instead. Note that such c
For the chamfering of the shape or the r-shape, a nozzle made of Ni having a sharp shape originally without chamfering was prepared, and the chamfering (drip) was formed by chemical etching and electrolytic etching.
【００８５】その他の条件は前述と同様であり、吐出口
径はΦ２５μｍであり、その数が１２８個で、その配列
密度が４００ｄｐｉのものである。また発熱体の大きさ
は２２μｍ×９０μｍで、その抵抗値は１１０Ωであ
り、インク噴射の駆動電圧は２４Ｖ，駆動パルス幅は
６.５μｓ，駆動周波数は１２ｋＨｚである。放置の条
件も同じであるが、今回はゴムブレードで吐出口面を拭
き取った後、放置を行った。結果を表５，表６に示す。
ここで○は目詰まりが発生しなかったもの、△は１２８
個中１個でも噴射が乱れたもの、×は１２８個中１個で
も目詰まりが発生したもの（明らかに目詰まりと判別で
きるもの）である。The other conditions are the same as those described above, the discharge port diameter is Φ25 μm, the number is 128, and the array density is 400 dpi. The size of the heating element is 22 μm × 90 μm, its resistance value is 110Ω, the ink jet drive voltage is 24 V, the drive pulse width is 6.5 μs, and the drive frequency is 12 kHz. The conditions for leaving it the same were the same, but this time, after wiping off the discharge port surface with a rubber blade, it was allowed to stand. The results are shown in Tables 5 and 6.
Here, ○ means no clogging, △ means 128.
The injection was disturbed even in one of the 128 pieces, and x was the one in which clogging occurred (which can be clearly judged as clogging).
【００８６】[0086]
【表５】 [Table 5]
【００８７】[0087]
【表６】 [Table 6]
【００８８】以上の結果より、吐出口より前記微粒子を
分散させた記録液体を分散させた記録液体を吐出するヘ
ッドの吐出口の外側部分を拭き取るようにして信頼性を
確保しようとする場合、吐出口の外側コーナー部分のだ
れ（面取り）が、ｃ形状の場合およびｒ形状の場合と
も、ｃ５０Ｄｐ以下もしくはｒ５０Ｄｐ以下にすれば、
だれ部に顔料がたまらず、目詰まりが発生しないことが
わかる。From the above results, when it is attempted to secure reliability by wiping the outer portion of the ejection port of the head for ejecting the recording liquid in which the recording liquid in which the fine particles are dispersed is ejected from the ejection port, If the sag (chamfer) of the outer corner portion of the outlet is c50 Dp or less or r50 Dp or less in both cases of c shape and r shape,
It can be seen that the pigment does not accumulate on any part and clogging does not occur.
【００８９】次に本発明のさらに他の特徴について説明
する。前述のように本発明の記録液体中の着色剤は、水
などの溶媒に溶解している染料ではなく、顔料である微
粒子が分散しているものであるため、液媒体中での安定
性が悪く、インク中の顔料の凝集，沈降，分離の発生が
生じやすい。とりわけ吐出口の性状によっては、凝集し
た顔料がたまりやすく目詰まりを加速させる場合があ
る。具体的には吐出口の表面性状、つまり表面粗さであ
る。特に記録液体が実際に流れるところ、すなわち内壁
部の表面粗さである。Next, still another feature of the present invention will be described. As described above, the colorant in the recording liquid of the present invention is not a dye dissolved in a solvent such as water, but is a dispersion of fine particles that are pigments, so that the stability in a liquid medium is high. Poorly, the pigment in the ink is likely to aggregate, settle, or separate. In particular, depending on the properties of the ejection port, the aggregated pigment is likely to accumulate, which may accelerate clogging. Specifically, it is the surface quality of the ejection port, that is, the surface roughness. In particular, it is where the recording liquid actually flows, that is, the surface roughness of the inner wall.
【００９０】本発明は、上述のごとき実情に鑑みなされ
たものであり、吐出口内壁部の表面粗さをどの程度にす
れば、顔料析出／目詰まりの誘発を防止できるのかを実
験的に明らかにしたものである。具体的には、吐出口の
内壁部の表面粗さの異なるヘッドを用意し、前述と同様
の目詰まり試験を行った。すなわち前述のＨ２ヘッドを
ベースに吐出口の内壁部（前述の距離ｔで示した吐出口
の奥行き部分）の表面粗さＲを変えたヘッドを用意し、
またインクをＲ５，Ｒ９，Ｒ１１を用い、目詰まり試験
を行った。なお、ノズルは厚さｔ＝５０μｍのＳＵＳ３
０４に放電加工で吐出口径がΦ２５μｍになるように加
工したものであり、放電加工の条件を変えて表面粗さＲ
が０.１ｓ〜５ｓまで異なるものを準備した。また表面
粗さＲはＳＥＭ観察により算出したものである。The present invention has been made in view of the above situation, and experimentally clarified how much the surface roughness of the inner wall of the discharge port can prevent the pigment precipitation / clogging. It is the one. Specifically, heads having different surface roughness of the inner wall portion of the discharge port were prepared, and the same clogging test as described above was performed. That is, a head in which the surface roughness R of the inner wall portion of the ejection port (the depth portion of the ejection port indicated by the distance t described above) is changed based on the H2 head described above is prepared,
A clogging test was conducted using R5, R9, and R11 inks. The nozzle is SUS3 with a thickness t = 50 μm.
No. 04 was processed by electrical discharge machining so that the discharge port diameter was Φ25 μm. The surface roughness R was changed by changing the electrical discharge machining conditions.
Different from 0.1 s to 5 s were prepared. The surface roughness R is calculated by SEM observation.
【００９１】その他の条件は前述と同様であり、吐出口
数は、１つのヘッドあたり１２８個で、その配列密度が
４００ｄｐｉのものである。また発熱体の大きさは２２
μｍ×９０μｍで、その抵抗値は１１０Ωであり、イン
ク噴射の駆動電圧は２４Ｖ、駆動パルス幅は６.５μ
ｓ、駆動周波数は１２ｋＨｚである。放置の条件も同じ
である。結果を表７に示す。ここで○は目詰まりが発生
しなかったもの、△は１２８個中１個でも噴射が乱れた
もの、×は１２８個中１個でも目詰まりが発生したもの
（明らかに目詰まりと判別できるもの）である。Other conditions are the same as those described above. The number of ejection ports is 128 per head, and the array density is 400 dpi. The size of the heating element is 22
μm × 90 μm, its resistance value is 110Ω, ink jet drive voltage is 24 V, and drive pulse width is 6.5 μm.
s, the drive frequency is 12 kHz. The conditions for leaving it are the same. The results are shown in Table 7. Here, ○ means that no clogging occurred, △ means that even one out of 128 injection was disturbed, and × means that even one out of 128 clogged. ).
【００９２】[0092]
【表７】 [Table 7]
【００９３】以上の結果より、液体にその大きさがＤｐ
（μｍ）であるような微粒子を分散させた顔料インクを
微細な吐出口から吐出させ、被記録体に付着させて記録
を行う液体噴射記録装置において、吐出口は奥行き部分
の表面粗さがＲ（ｓ）であるような場合、０.０２５＜
Ｄｐ／Ｒとなるようにその組み合わせを選べば、目詰ま
りのない信頼性の高いインク滴噴射が得られることがわ
かる。From the above results, the size of the liquid is Dp.
In a liquid jet recording apparatus in which a pigment ink in which fine particles of (μm) are dispersed is ejected from a fine ejection port and adheres to a recording medium to perform recording, the ejection port has a surface roughness R in the depth portion. In case of (s), 0.025 <
It is understood that if the combination is selected so as to be Dp / R, highly reliable ink droplet ejection without clogging can be obtained.
【００９４】次に本発明のさらに他の特徴について説明
する。本発明のようにいわゆる顔料インクを使用する液
体噴射記録装置においては、従来の染料インクのものに
較べて目詰まりに対して大変厳しい条件となるだけでは
なく、従来のような染料インクを使用し、吐出口径も大
きなものに較べて安定したインク滴噴射が難しいという
問題がある。そこで、ここでは本発明のような液体噴射
記録装置のヘッドの駆動方法を検討した。Next, still another feature of the present invention will be described. In a liquid jet recording apparatus using a so-called pigment ink as in the present invention, not only is the condition severe against clogging compared with the conventional dye ink, but also the conventional dye ink is used. However, there is a problem that it is difficult to eject ink droplets more stably than a large ejection port. Therefore, here, a method of driving the head of the liquid jet recording apparatus according to the present invention is examined.
【００９５】使用したへッドは表８に示すＨ４〜Ｈ６の
ヘッドであり、使用インクはＲ５である。また、参考ヘ
ッドに使用したインクは染料インクであり、その組成
は、グリセリン…１８.０％、エチルアルコール…４.７
％、水…７５.０％、染料（アシッドレッド３５）…２.
３％のものである。The heads used are heads H4 to H6 shown in Table 8, and the ink used is R5. The ink used for the reference head was a dye ink, and the composition was glycerin ... 18.0%, ethyl alcohol ... 4.7.
%, Water ... 75.0%, dye (Acid Red 35) ... 2.
It is 3%.
【００９６】[0096]
【表８】 [Table 8]
【００９７】これらのヘッドおよびインクを使用し、ヘ
ッドＨ４〜Ｈ６は、インク噴射の駆動電圧は１８Ｖ〜２
４Ｖ、駆動パルス幅は６.５μｓ、駆動周波数は１２ｋ
Ｈｚとして、参考ヘッドはインク噴射の駆動電圧は２８
Ｖ〜３０Ｖ、駆動パルス幅は７μｓ、駆動周波数は３ｋ
Ｈｚとして、安定噴射の条件を調べた。ここでいう安定
とは、良好なインク滴が形成され、ゆらぎのない飛翔が
行われることをいう。結果を表９に示し、表１０に参考
例を示す。Using these heads and ink, the heads H4 to H6 have an ink jet drive voltage of 18V to 2V.
4V, drive pulse width 6.5μs, drive frequency 12k
The reference head has an ink jet drive voltage of 28 Hz.
V-30V, drive pulse width 7μs, drive frequency 3k
As Hz, the condition of stable injection was investigated. The term "stable" as used herein means that good ink droplets are formed and flight is performed without fluctuation. The results are shown in Table 9, and Table 10 shows a reference example.
【００９８】[0098]
【表９】 [Table 9]
【００９９】[0099]
【表１０】 [Table 10]
【０１００】以上の結果より、本発明のように従来にな
い微細な吐出口をもつインクジェットヘッドで、顔料イ
ンクを安定して噴射するためには、その飛翔速度が５ｍ
／ｓより上の速度になるように駆動条件を設定してイン
クに吐出作用力を加える必要があることがわかる。ま
た、従来よりある大きな吐出口径のヘッドで、染料イン
クを使用するものは、多少飛翔速度が遅くても安定であ
ることがわかる。これは、従来よりある大きな吐出口径
のヘッドから吐出されるインク滴は、その質量も大きい
ため、外乱の影響を受けにくいのに対して、本発明のよ
うに、従来にない微細な吐出口径のヘッドから吐出され
るインク滴は、その質量が非常に小さくなるため、外乱
の影響を受けやすくなるので、ある程度速い速度で噴射
を行うようにしないと安定してインク滴噴射ができない
ためと考えられる。なお、この実験はいわゆるバブルイ
ンクジェットヘッドによって行っているが、ピエゾ方式
のヘッドであっても、同様にその飛翔速度が５ｍ／ｓよ
り上の速度になるように駆動条件を設定してインクに吐
出作用力を加える必要があることはいうまでもない。From the above results, in order to stably eject the pigment ink with the ink jet head having a fine ejection port which has not existed in the past as in the present invention, the flight speed is 5 m.
It is understood that it is necessary to set the driving condition so that the speed is higher than / s and apply the ejection action force to the ink. Further, it can be seen that the conventional head having a large ejection diameter and using the dye ink is stable even if the flight speed is somewhat slow. This is because the ink droplets ejected from the head having a larger ejection opening diameter than in the past have a large mass, and thus are less susceptible to the influence of disturbance. Since the ink droplets ejected from the head have a very small mass and are easily affected by disturbance, it is considered that the ink droplets cannot be stably ejected unless they are ejected at a relatively high speed. . Although this experiment was conducted using a so-called bubble inkjet head, even with a piezo type head, the driving conditions were set so that the flying speed was above 5 m / s, and the ink was ejected onto the ink. It goes without saying that it is necessary to add an acting force.
【０１０１】[0101]
【発明の効果】請求項１に対応した効果：微粒子を分散
させた液体を微細な吐出口から吐出させ、被付着体に付
着させる噴射ヘッドにおいて、吐出口の奥行き部分の距
離と微粒子径を最適化し、さらにФ２５μｍ以下である
ような従来にはない非常に微細な吐出口を用いても、吐
出口の外側コーナー部分のだれを最適化したので、液体
中の微粒子がたまりにくく、吐出口の目詰まりがなくな
り信頼性が向上した。EFFECTS OF THE INVENTION In the ejection head for ejecting a liquid in which fine particles are dispersed from a fine ejection port and adhering it to an adherend, the distance and the fine particle diameter of the depth of the ejection port are optimized. In addition, even if a very fine ejection port with a diameter of 25 μm or less, which is not available in the past, is used, the sagging of the outer corner portion of the ejection port is optimized, so that the particles in the liquid are less likely to collect and the ejection port's Clogs have disappeared and reliability has improved.
【０１０２】請求項２に対応した効果：微粒子を分散さ
せた液体を微細な吐出口から吐出させ、被付着体に付着
させる噴射ヘッドにおいて、吐出口の奥行き部分の表面
粗さと微粒子径を最適化したので、液体中の微粒子がた
まりにくく、吐出口の目詰まりがなくなり信頼性が向上
した。Effect corresponding to claim 2: In an ejection head for ejecting a liquid in which fine particles are dispersed from a fine ejection port and adhering it to an adherend, the surface roughness and the fine particle diameter in the depth portion of the ejection port are optimized. As a result, the particles in the liquid are less likely to collect, the clogging of the discharge port is eliminated, and the reliability is improved.
【０１０３】請求項３に対応した効果：微粒子を分散さ
せた液体を微細な吐出口から吐出させ、被付着体に付着
させる噴射ヘッドにおいて、本発明では液滴吐出速度が
ある値以上となるように微粒子を分散させた液体に吐出
作用力を加えるようにしたので、吐出口の目詰まりがな
くなっただけではなく、安定した噴射が実現できた。Effect corresponding to claim 3: In an ejection head for ejecting a liquid in which fine particles are dispersed from a fine ejection port and adhering it to an adherend, the droplet ejection speed is set to a certain value or more in the present invention. Since the discharge action force is applied to the liquid in which the fine particles are dispersed, not only is the clogging of the discharge port eliminated, but stable ejection can also be realized.
【０１０４】請求項４に対応した効果：微粒子を分散さ
せた液体を微細な吐出口から吐出させ、被付着体に付着
させる噴射ヘッドを有する液体噴射装置であり、噴射ヘ
ッドの目詰まりがないので、液体噴射装置も長期にわた
り安定して使用することが可能となった。Effect corresponding to claim 4: A liquid ejecting apparatus having an ejecting head for ejecting a liquid in which fine particles are dispersed from a fine ejection port and adhering it to an adherend, since the ejection head is not clogged. It has become possible to use the liquid ejecting apparatus stably for a long period of time.
【図１】 バブルインクジェット型記録ヘッドの一例を
説明するための図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a bubble inkjet recording head.
【図２】 バブルインクジェット方式のインクジェット
のインク滴吐出の原理を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the principle of ink droplet ejection of a bubble inkjet type inkjet.
【図３】 ノズル板を有するインクジェットヘッドの例
を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of an inkjet head having a nozzle plate.
【図４】 吐出口の外側コーナー部分の吐出部がｒ形状
（円形状）の場合の例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example in which an ejection portion at an outer corner portion of an ejection port has an r shape (circular shape).
【図５】 吐出口の外側コーナー部分の吐出部がｃ形状
（面取り形状）の場合の例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example in which the ejection portion at the outer corner portion of the ejection port has a c shape (chamfered shape).
【図６】 吐出口の外側コーナー部分の吐出部がシャー
プな形状（直角形状）の場合の例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an example in which the ejection portion at the outer corner portion of the ejection port has a sharp shape (right-angled shape).
１…蓋基板、２…発熱体基板、３…記録液体流入口、４
…吐出口、５…流路溝、６…共通液室、７…個別リード
電極、８…共通リード電極、９…発熱体、１０…イン
ク、１０′…インク柱、１１…気泡、１２…液滴。1 ... Lid substrate, 2 ... Heating element substrate, 3 ... Recording liquid inlet, 4
... Ejection port, 5 ... Flow channel, 6 ... Common liquid chamber, 7 ... Individual lead electrode, 8 ... Common lead electrode, 9 ... Heating element, 10 ... Ink, 10 '... Ink column, 11 ... Bubble, 12 ... Liquid drop.
Claims (4)
子を分散させた液体を微細な吐出口から吐出させ、被付
着体に付着させる噴射ヘッドであって、前記吐出口は、
流路の端部がそのまま吐出口となっているもしくは流路
部に別途吐出口を形成した吐出口であり、かつ、該吐出
口はΦ２５μｍ以下であるとともに、その奥行き部分の
距離ｔを有する吐出口であるとき、Ｄｐ／ｔ≦０.０１
とした液体噴射装置において、前記吐出口より前記微粒
子を分散させた液体を吐出するヘッドと該吐出口の外側
部分の拭き取り機構を有し、前記吐出口の外側コーナー
部分の形状をｃ形状（面取り形状）もしくはｒ形状（円
形状）とし、該吐出口外側コーナー部分のだれをｃ５０
Ｄｐ以下もしくはｒ５０Ｄｐ以下としたことを特徴とす
る噴射ヘッド。1. An ejection head for ejecting a liquid in which fine particles having a size of Dp (μm) are dispersed from a fine ejection port and adhering it to an adherend, wherein the ejection port comprises:
The end of the flow channel is the discharge port as it is, or a discharge port in which a separate discharge port is formed in the flow channel, and the discharge port has a diameter of 25 μm or less and a distance t in the depth portion. At the exit, Dp / t ≦ 0.01
In the liquid ejecting apparatus described above, a head for ejecting the liquid in which the fine particles are dispersed is ejected from the ejection port, and a wiping mechanism for an outer portion of the ejection port is provided. Shape) or r shape (circular shape), and the sag of the outer corner portion of the discharge port is c50
An ejection head characterized in that it is Dp or less or r50 Dp or less.
子を分散させた液体を微細な吐出口から吐出させ、被付
着体に付着させる噴射ヘッドであって、前記吐出口は、
流路の端部がそのまま吐出口となっているもしくは流路
部に別途吐出口部を形成した吐出口であるとともに、該
吐出口は奥行き部分の表面粗さがＲ（ｓ）であるような
吐出口であるとき、０.０２５＜Ｄｐ／Ｒとしたことを
特徴とする噴射ヘッド。2. An ejection head for ejecting a liquid in which fine particles having a size of Dp (μm) are dispersed from a fine ejection port and adhering the liquid to an adherend, wherein the ejection port is
The end of the flow channel is the discharge port as it is, or the discharge port has a separate discharge port formed in the flow channel, and the discharge port has a surface roughness R (s) in the depth portion. The ejection head is characterized in that 0.025 <Dp / R when it is an ejection port.
速度が５ｍ／ｓ以上となるように吐出作用力を加えるこ
とを特徴とする請求項２に記載の噴射ヘッド。3. The ejection head according to claim 2, wherein an ejection action force is applied to the liquid in which the fine particles are dispersed so that the ejection speed is 5 m / s or more.
を有することを特徴とする液体噴射装置。4. A liquid ejecting apparatus comprising the ejecting head according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002326633A JP2003136723A (en) | 1998-08-21 | 2002-11-11 | Jet head and liquid jet apparatus |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23519798 | 1998-08-21 | ||
| JP10-235197 | 1998-08-21 | ||
| JP2002326633A JP2003136723A (en) | 1998-08-21 | 2002-11-11 | Jet head and liquid jet apparatus |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14993799A Division JP2000127411A (en) | 1998-08-21 | 1999-05-28 | Liquid-jet recording apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003136723A true JP2003136723A (en) | 2003-05-14 |
Family
ID=26532005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002326633A Pending JP2003136723A (en) | 1998-08-21 | 2002-11-11 | Jet head and liquid jet apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003136723A (en) |
-
2002
- 2002-11-11 JP JP2002326633A patent/JP2003136723A/en active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
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