JP2006289984A - Liquid jet recording device - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent clogging of openings even in use in a liquid jet head having unconventionally extremely fine openings having a diameter of 25 μm or less by limiting the upper limit of dispersed particle diameters of fine particle dispersed liquid. <P>SOLUTION: It is a liquid jet recording device which records an image on a recording medium by discharging a pigment dispersant recording liquid from the fine openings corresponding to colors. The recording device comprises the liquid jet head having the openings corresponding to the colors. The diameter Do of the openings is 10 μm to 25 μm. When the size of a pigment particle dispersed in the pigment dispersant recording liquid is Dp, the ratio (Dp/Do) between the diameter Do of the opening and the size Dp of the pigment particle is Dp/Do≤0.01. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、液体噴射記録装置、より詳細には、従来にはない非常に微細な開口を用いる液体噴射ヘッドに使用しても、開口に目詰まりが発生しないようにした液体噴射記録装置に関する。   The present invention relates to a liquid jet recording apparatus, and more particularly, to a liquid jet recording apparatus in which clogging does not occur in an opening even when used in a liquid jet head using a very fine opening which has not been conventionally used.

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。   The non-impact recording method has recently attracted attention in that the generation of noise during recording is so small that it can be ignored. Among them, the so-called inkjet recording method capable of recording at high speed and capable of recording without requiring a special fixing process on so-called plain paper is an extremely powerful recording method, and various methods have been used so far. Some have been proposed and improved, and others are still commercialized.

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。   Such an ink jet recording method performs recording by causing a droplet of a recording liquid called a so-called ink to fly and adhere to a recording member. Depending on the method for controlling the flying direction of the generated recording liquid droplet, there are various methods as follows.

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 Tele type method (Patent Document 1), recording liquid droplets are generated electrostatically, and the generated recording liquid droplets are subjected to electric field control in accordance with a recording signal. In addition, there is an electrostatic attraction type in which recording is performed by selectively attaching a recording liquid droplet.

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。   In addition, a Sweet type (Patent Documents 2 and 3) is used to generate a droplet of a recording liquid whose charge amount is controlled by a continuous vibration generation method, and the generated charge amount of the droplet is controlled. There are a continuous flow type and a charge control type in which recording is performed on a recording member by flying between deflection electrodes to which a uniform electric field is applied.

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, and droplets of the recording liquid are generated and atomized by a continuous vibration generation method. There is a recording method. That is, in this method, the electric field strength applied between the ejection opening and the charging electrode is modulated according to the recording signal to control the atomization state of the droplets, and the gradation of the recorded image is recorded.

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 from the above three methods. In other words, all three methods are electrically controlled while the recording liquid droplet ejected from the ejection port is flying, and the droplet carrying the recording signal is selectively attached to the recording member. In contrast to this, this Stemme method is to perform recording by ejecting and ejecting droplets of recording liquid from ejection ports in accordance with a recording signal. In other words, the Stemme method applies an electrical recording signal to a piezoelectric vibration element attached to a recording head having an ejection port for ejecting a recording liquid, and converts this electrical recording signal into mechanical vibration of the piezoelectric vibration element. Recording is performed by ejecting and ejecting small droplets of the recording liquid from the ejection port in accordance with the mechanical vibration and adhering it to the recording member. This is a so-called drop-on-demand type.

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。   Further, 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 a recording liquid droplet is ejected and ejected from an ejection port in response to a recording signal, but the ink in the liquid chamber is heated to generate bubbles in the ink. This is a so-called bubble ink jet type in which ink droplets are ejected from ejection ports by the action force of bubbles.

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（droplet）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, there are various types of inkjet recording methods depending on the principle, but what can be said in common is that droplets of recording liquid called so-called ink are ejected and adhered to the recording member. It is a point to record. A recording liquid called ink is generally used, but a recording liquid in which a water-soluble dye is dissolved is used. However, in recent years, water resistance and light resistance have been emphasized, and it is expected that a pigment having strong fastness will be used for ink jet recording as a colorant for recording liquid.

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１０）に記載のインクが開示されている。   For example, as water-based pigment inks for inkjet that satisfy basic problems such as print quality, ejection characteristics, storage stability, and fixability, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-255875 (Patent Document 7) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-334870. The inks described in Japanese Patent Laid-Open No. 4-57859 (Patent Document 9) and Japanese Patent Laid-Open No. 4-57860 (Patent Document 10) are disclosed.

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, this pigment is not dissolved in the liquid medium like the dye, but is dispersed, so that the stability in the liquid medium is poor, and the aggregation, sedimentation and separation of the pigment in the ink and the nozzle The problem of causing clogging of parts has not been solved yet.

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〜Φ５１μｍ（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-precision ink jet recording has been progressed, and the discharge ports (nozzles) of the heads used have been changed from Φ33 μm to Φ34 μm (about 900 μm ^{2 in} terms of area) to Φ50 μm to Φ51 μm ( In general, the surface area is about 2000 μm ² ), but a finer discharge port has been required. At that time, if a recording liquid in which a water-soluble dye is dissolved is used as an ink as in the prior art, the problem of anti-clogging has been addressed because the dye is dissolved in the liquid medium. However, with pigment-based inks, clogging is a serious problem when the discharge port becomes finer (for example, Φ25 μm or less).

また、上記の顔料を分散させた記録液体は、あたかも砂利を含んだ川水が山を浸食するかのように、長時間使用しているとインクジェット記録ヘッドのインクの通り道を削り取り、傷を付けるという作用がある。これも単なるインク通路であれば多少の損傷，摩耗は問題ないが、吐出口部分の損傷，摩耗はインク滴吐出性能に影響を及ぼすため問題となる。   In addition, the recording liquid in which the above pigment is dispersed scratches the ink path of the ink jet recording head and damages it as long as it is used for a long time as if river water containing gravel erodes the mountains. There is an effect. Even if this is a simple ink passage, there is no problem with some damage and wear, but damage and wear of the discharge port part will be a problem because it affects the ink droplet discharge performance.

特に、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〜Φ５１μｍ（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（例えば、Φ２５μｍ以下、面積でいうと５００μｍ²未満）が要求されてきている。その際、従来のように、比較的その吐出口が大きなものは、多少の損傷，摩耗であっても、インク滴吐出性能（噴射の安定性，インクの質量均一性等）にほとんど影響を及ぼさないため、問題とならないが、より微細な吐出口（例えば、Φ２５μｍ以下）となった場合には、わずかの損傷，摩耗であっても、インク滴吐出性能（噴射の安定性，インク質量均一性等）に大きく影響を及ぼし、深刻な問題である。
米国特許第３０６０４２９号明細書 米国特許第３５９６２７５号明細書 米国特許第３２９８０３０号明細書 米国特許第３４１６１５３号明細書 米国特許第３７４７１２０号明細書 特公昭５６−９４２９号公報 特開平２−２５５８７５号公報 特開平４−３３４８７０号公報 特開平４−５７８５９号公報 特開平４−５７８６０号公報 In particular, in recent years, high-quality and high-precision ink jet recording has been promoted, and the discharge ports (nozzles) of the heads used have been changed from Φ33 μm to Φ34 μm (about 900 μm ² in terms of area) to Φ50 μm to Φ51 μm (area). In general, it is about 2000 μm ² ), but a finer discharge port (for example, Φ25 μm or less, less than 500 μm ² in terms of area) has been required. At that time, as in the past, those with relatively large ejection openings have little effect on ink droplet ejection performance (e.g. jetting stability, ink mass uniformity) even if there is some damage or wear. Because there is no problem, there is no problem, but in the case of a finer discharge port (for example, Φ25 μm or less), even if slight damage or wear, ink droplet discharge performance (ejection stability, ink mass uniformity) This is a serious problem.
U.S. Pat. No. 3,060,429 US Pat. No. 3,596,275 US Pat. No. 3,298,030 U.S. Pat. No. 3,416,153 U.S. Pat. No. 3,747,120 Japanese Patent Publication No.56-9429 JP-A-2-255875 JP-A-4-334870 JP-A-4-57859 JP-A-4-57860

本発明の目的は、微粒子分散液体の分散微粒子径の上限を限定し、Φ２５μｍ以下であるような従来にはない非常に微細な開口を用いる液体噴射ヘッドに使用しても、開口の目詰まりがないようにすることにある。   The object of the present invention is to limit the upper limit of the dispersed fine particle diameter of the fine particle dispersed liquid, and clogging of the opening is possible even when used for a liquid ejecting head using a very fine opening which is not conventionally Φ25 μm or less. There is to be no.

本発明は、顔料分散型記録液体を、各色に対応する微細な開口からそれぞれ吐出させて被記録体に画像を記録する液体噴射記録装置であって、前記開口をそれぞれ有する液体噴射ヘッドを備え、前記開口の径Ｄｏはいずれも１０μｍ〜２５μｍであり、前記顔料分散型記録液体に分散された顔料粒子の大きさをＤｐとするとき、前記開口の径Ｄｏに対する前記顔料粒子の大きさＤｐの比（Ｄｐ／Ｄｏ）が、Ｄｐ／Ｄｏ≦０.０１であることを特徴としたものである。   The present invention is a liquid jet recording apparatus for recording an image on a recording medium by discharging a pigment-dispersed recording liquid from a fine opening corresponding to each color, and includes a liquid jet head having each of the openings, The diameter Do of the opening is 10 μm to 25 μm, and the ratio of the size Dp of the pigment particle to the diameter Do of the opening is Dp when the size of the pigment particle dispersed in the pigment-dispersed recording liquid is Dp. (Dp / Do) is characterized by Dp / Do ≦ 0.01.

顔料分散型記録液体を、各色に対応する微細な開口からそれぞれ吐出させて被記録体に画像を記録する液体噴射記録装置であって、前記開口をそれぞれ有する液体噴射ヘッドを備え、前記開口の径Ｄｏはいずれも１０μｍ〜２５μｍであり、前記顔料分散型記録液体に分散された顔料粒子の大きさをＤｐとするとき、前記開口の径Ｄｏに対する前記顔料粒子の大きさＤｐの比（Ｄｐ／Ｄｏ）を、Ｄｐ／Ｄｏ≦０.０１とし、液体中に含有する分散微粒子の微粒子径の上限を限定したので、Φ２５μｍ以下であるような従来にはない非常に微細な開口を用いる液体噴射ヘッドに使用しても開口の目詰まりがなくなり信頼性が向上した。   A liquid jet recording apparatus for recording an image on a recording medium by discharging a pigment-dispersed recording liquid from a fine opening corresponding to each color, the liquid jet recording apparatus having a liquid jet head each having the opening, and the diameter of the opening Do is 10 μm to 25 μm, and when the size of the pigment particles dispersed in the pigment-dispersed recording liquid is Dp, the ratio of the size Dp of the pigment particles to the diameter Do of the opening (Dp / Do ) Is set to Dp / Do ≦ 0.01, and the upper limit of the fine particle diameter of the dispersed fine particles contained in the liquid is limited, so that the liquid ejecting head using a very fine opening that is Φ25 μm or less is not used. Even after use, the opening is not clogged, improving reliability.

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。   First, the configuration and principle of an inkjet to which the present invention is applied will be described. As described above, there are various inkjet recording methods. Here, a bubble ink jet type example will be described as a representative example, but it goes without saying that the present invention is not limited to this method, and is applicable to all ink jet recording methods. However, among various ink-jet recording methods, the so-called bubble ink-jet recording method, which generates bubbles by heating ink, exposes the ink to severe conditions (there is a heat cycle), and therefore promotes deterioration and chemical reaction. However, from the viewpoint of pigment dispersion instability and the like, there is a technical problem which is not preferable for inkjet such as clogging even more than other inkjet recording methods. The present invention is particularly preferably applied to a bubble ink jet recording method that is exposed to such severe conditions.

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。   1A and 1B are diagrams for explaining an example of a bubble ink jet recording head. FIG. 1A is a perspective view of the head, FIG. 1B is a perspective view of a cover substrate constituting the head, and FIG. FIG. 1D is a perspective view of the heating element substrate, in which 1 is a lid substrate, 2 is a heating element substrate, 3 is a recording liquid inlet, and 4 is a perspective view of the heating substrate. The discharge port, 5 is a flow path, 6 is a region for forming a liquid chamber, 7 is an individual (independent) control electrode, 8 is a common electrode, and 9 is a heating element.

ここで蓋基板１は、ガラス基板や金属基板にエッチング等の手法によって、流路５や液室６を形成して製作できるが、最も好適な製作方法は、プラスチックの成形によって形成する手法である。これは最初の金型製作にややコストがかかるものの、その後は大量に生産できるため、１個あたりの製作費を非常に低くできる。その際、本発明では、後述するが、使用するプラスチックの硬さを適切に選ぶことにより吐出口４の部分の損傷，摩耗をなくし、安定したインク滴吐出を得ている。   Here, the lid substrate 1 can be manufactured by forming the flow path 5 and the liquid chamber 6 on a glass substrate or a metal substrate by a technique such as etching, but the most preferable manufacturing method is a technique of forming by plastic molding. . Although this requires a little cost for the initial mold production, since it can be produced in large quantities thereafter, the production cost per piece can be greatly reduced. In this case, as will be described later, in the present invention, by appropriately selecting the hardness of the plastic to be used, damage and wear of the portion of the discharge port 4 are eliminated, and stable ink droplet discharge is obtained.

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ある。
図２（Ａ）は定常状態であり、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。
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にある。 FIG. 2 is a diagram for explaining the principle of bubble ink jet ink droplet ejection.
FIG. 2A shows a steady state in which the ink 10, the surface tension, and the external pressure are in an equilibrium state on the ejection port surface.
In FIG. 2B, 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 microbubbles 11 are scattered.

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. 2C shows a state in which the adjacent ink layer heated suddenly on the entire surface of the heating element 9 is instantly vaporized to form a boiling film and the bubbles 11 grow. At this time, the pressure in the ejection port rises by the amount of bubble growth, 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.

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 bubbles 11 have grown to the maximum, and ink corresponding to the volume of the bubbles is pushed out from the ejection port surface. At this time, no current flows through 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.

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１０′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１０′にくびれ１０″が生じている。   FIG. 2E shows a state in which the bubble 11 is cooled by ink or the like and starts to contract. The front end of the ink column 10 ′ moves forward while maintaining the pushed speed, and at the rear end, the ink flows backward from the discharge port surface into the discharge port due to a decrease in the discharge port internal pressure as the bubbles contract. Constriction 10 "occurs.

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８〜１３ｍ／ｓｅｃの速度で飛翔している。   In FIG. 2 (F), the bubbles 11 are further contracted, the ink 10 is in contact with the surface of the heating element 9, and the heating element surface is further rapidly cooled. On the discharge port surface, the external pressure is higher than the discharge port internal pressure, so that a large meniscus enters the discharge port. The tip of the ink column becomes a droplet 12 and flies at a speed of 8 to 13 m / sec toward the recording paper.

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 in the process in which the ink is supplied (refilled) again to the discharge port by capillary action and returns to the state of FIG.

図３は、図１に示したヘッドとは違い、流路の先端部分に別途ノズル板２０を設けたもので、図３（Ａ）はノズル板２０を取り付ける前の状態、図３（Ｂ）は取り付けた後の状態を示している。この場合も、このノズル板は、樹脂（プラスチック）フィルムに、例えば、エキシマレーザーによってノズル２１を穿孔したり、あるいは金属のエッチング，エレクトロフォーミング，打ち抜き加工等の手法で形成されるが、その材料はその硬さを後述のように適切に選ぶ必要がある。   3 is different from the head shown in FIG. 1 in that a nozzle plate 20 is separately provided at the end of the flow path. FIG. 3A shows a state before the nozzle plate 20 is attached, and FIG. Indicates the state after installation. In this case as well, this nozzle plate is formed in a resin (plastic) film by, for example, drilling the nozzle 21 with an excimer laser, or by metal etching, electroforming, punching, or the like. It is necessary to select the hardness appropriately as described later.

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 using heat. However, as described above, the present invention is not limited to this method and is applicable to all ink jet recording methods. It is.

本発明は、このような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。   In the present invention, a recording liquid (ink) used in such an ink jet recording method uses a pigment having excellent water resistance and light resistance as a colorant of the recording liquid. However, when this pigment is used as a colorant for a recording liquid, the pigment is not dissolved in the liquid medium but dispersed in the same manner as the dye, so that the stability in the liquid medium is poor, so There is a problem of causing aggregation, sedimentation and separation of the pigment and clogging of the nozzle portion. In particular, clogging of the nozzle portion is a fatal problem for ink jet because ink is not ejected.

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構成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 intensively studied the material constituting the ink, the constitution of the nozzle portion, the pigment particle size used, the pigment content in the ink, and the like. In the present invention, pigment ink is assumed. That is, the colorant in the recording liquid is not a dye dissolved in a solvent such as water but is a dispersion of fine particles as pigments.

また、本発明は、上記のように、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が、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、顔料は液媒体中に分散している砥粒のような存在であり、インクを大量使用した場合など、インクジェットヘッドのインクの通り道を、損傷させたり摩耗させたりするという問題がある。とりわけ吐出口部分の傷，摩耗はインク滴吐出性能に影響を及ぼすため問題となる。   In addition, as described above, the present invention uses the recording liquid (ink) used in the ink jet recording method as a colorant for the recording liquid, and uses a pigment having excellent water resistance and light resistance. Is used as a colorant for recording liquid, the pigment is present like abrasive grains dispersed in the liquid medium, and when the ink is used in large quantities, the ink path of the inkjet head is damaged or worn. There is a problem of letting you. In particular, scratches and abrasion at the discharge port portion are problematic because they affect the ink droplet discharge performance.

本発明は、これを解決するために、吐出口部分を構成する材料の硬さやインク流量ならびにノズル部の顔料粒径などを鋭意検討したものである。   In order to solve this problem, the present invention has intensively studied the hardness of the material constituting the discharge port portion, the ink flow rate, the pigment particle size of the nozzle portion, and the like.

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。   Examples of the black pigment ink suitably applied to the present invention include a black pigment having a neutral or basic pH, a tertiary amine salt or an acrylate monomer or acrylamide monomer having a quaternary ammonium group. In other inks such as yellow, magenta and cyan, the pigments of these hues are also converted to carboxyl groups. Alternatively, a dispersion treatment is performed using an anionic polymer dispersant having a sulfone group as a water-soluble group.

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ｐＨ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 generally refers to the pH value of the solution when the pigment is dispersed in pure water, similar to the method used for measuring the physical properties of carbon black.
Further, when the recording material used for recording is plain paper, the interfacial tension of the black pigment ink is higher than the interfacial tension of the color ink in the interfacial tension of the ink with respect to the plain paper. The penetration rate of the black pigment ink is preferably slower than the penetration rate of the color ink.

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 ink as described above, it is possible to obtain an image with good fixability, high density, and less boundary bleeding. In addition, a clear projection image can be obtained even when recording is performed on a recording material having transparency. Needless to say, since it is a pigment ink, its resistance to light and water is very excellent compared to the case of using a conventional dye ink.

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 mainly obtained by polymerization of a vinyl monomer, and as a cationic monomer constituting at least a part of the obtained polymer, the following tertiary amine monomer is used. And the quaternized compounds thereof.

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-C2H4N(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-CON(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)-CONHC2H4N(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)-CONH-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-C2H4N (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-CON (CH3) 2], N, N-dimethylmethacrylamide [CH2 = C (CH3) -CON (CH3) 2], N, N-dimethylaminoethylacrylamide [CH2 = CH-CONHC2H4N (CH3) 2], N, N-dimethylaminoethylmethacrylamide [CH2 = C (CH3) -CONHC2H4N (CH3) 2], N, N-dimethylaminopropylacrylamide [CH2 = CH-CONH-C3H6N (CH3) 2 ], N, N-dimethylaminopropylmethacrylamide [CH2 = C (CH3) -CONH-C3H6N (CH3) 2] and the like.

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, the salt-forming compound includes hydrochloric acid, sulfuric acid, acetic acid and the like, and the compound used for quaternization includes methyl chloride, dimethyl sulfate, benzyl chloride, epichlorohydrin and the like. Is mentioned. Of these, methyl chloride, dimethyl sulfate and the like are preferable for preparing the dispersant.
The tertiary amine salt or the quaternary ammonium compound as described above behaves as a cation in water, and the acidity 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.

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１５〜３５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。   Examples of other monomers used in the composition of the polymer dispersant include 2-hydroxyethyl methacrylate, acrylic acid esters having a hydroxy group such as an acrylic acid ester having a long ethylene oxide chain in the side chain, and styrene monomers. Examples of hydrophobic monomers such as acrylamide, and water-soluble monomers that can be dissolved in water near pH 7 include acrylamides, vinyl ethers, vinyl pyrrolidones, vinyl pyridines, and vinyl oxazolines. Hydrophobic monomers such as styrene, styrene derivatives, vinyl naphthalene, vinyl naphthalene derivatives, alkyl esters of (meth) acrylic acid, and acrylonitrile are used as the hydrophobic monomers. In the polymer dispersant obtained by copolymerization, the water-soluble monomer is used in an amount of 15 to 35% by weight in order to make the copolymer exist stably in an aqueous solution, and the hydrophobic monomer is a copolymer pigment. In order to enhance the dispersion effect on the water, it is preferably used in the range of 20 to 40 wt%.

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，＃５５，＃５２，＃４７，＃４５，＃４５Ｌ，＃４４，＃４０，＃３３，＃３２，＃３０，＃２５，＃２０，＃１０，＃５（以上、三菱化学製）、Printex９５，Printex９０，Printex８５，Printex８０，Printex７５，Printex４５，Printex４０，PrintexＰ，Printex６０，Printex３００，Printex３０，Printex３５，Printex２５，Printex２００，PrintexＡ，PrintexＧ，PrintexＬ６，PrintexＬ（以上、デグッサ製）、Raven８５０，Raven７８０ＵＬＴＲＡ，Raven７６０ＵＬＴＲＡ，Raven７９０ＵＬＴＲＡ，Raven５２０，Raven５００，Raven４１０，Raven４２０，Raven４３０，Raven４５０，Raven４６０，Raven８９０，Raven１０２０（以上、コロンビア製）、Regal ４１５Ｒ，Regal ３３０Ｒ，Regal ２５０Ｒ，Regal ９９５Ｒ，Monarch８００，Monarch８８０，Monarch９００，Monarch４６０，Monarch２８０，Monarch１２０（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 includes # 2600, # 2300, # 990, # 980, # 960, # 950, # 900, # 850, # 750, # 650. , MCF-88, MA-600, # 95, # 55, # 52, # 47, # 45, # 45L, # 44, # 40, # 33, # 32, # 30, # 25, # 20, # 10 , # 5 (manufactured by Mitsubishi Chemical), Printex95, Printex90, Printex85, Printex80, Printex75, Printex45, Printex40, PrintexP, Printex60, Printex300, Printex30, Printex35, Printex25, Printex200, PrintexA, PrintexG, PrintexL6, PrintexL (and above, Degussa) Manufactured), Raven850, Raven780ULTRA, Raven760ULTRA, Raven790ULTRA, Raven520, Raven500 , Raven410, Raven420, Raven430, Raven450, Raven460, Raven890, Raven1020 (above Colombia), Regal 415R, Regal 330R, Regal 250R, Regal 995R, Monarch800, Monarch880, Monarch900, Monarch460, Monarch280, Monarch120 (above, Cabo 120) Etc.

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７３，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。   As pigments used in yellow ink, 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, CI pigment yellow 17 CI Pigment Yellow 73, 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.

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), CI Pigment Red 57 (Ca), CI 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, and the like.

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。   As pigments used in cyan ink, CI pigment blue 1, CI pigment blue 2, CI 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 Bat Blue 4, CI Bat Blue 60, and the like.

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１９４，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, blue and the like are required, the following pigments are preferably used 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 194, CI Pigment Orange 43, CI Bat Violet 3, CI Pigment Violet 19, CI Pigment Green 36, CI Pigment Green 36 7, CI pigment violet 23, CI pigment violet 37, CI pigment blue 15: 6, CI pigment blue 209, and the like.

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１１，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８６，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 the dye used in the yellow ink include CI Acid Yellow 11, CI Acid Yellow 17, CI Acid Yellow 23, CI Acid Yellow 25, CI Acid Yellow 29, CI Acid Yellow 42, CI Acid Yellow 49, and 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 86, CI Direct Yellow 87, CI Direct Yellow 98, CI Direct Yellow 100, CI Direct Yellow 130 CI direct yellow 142 and the like.

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２４０，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 dyes used for magenta ink, CI Acid Red 1, CI Acid Red 6, CI 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 3 , C.I. Direct Red 62, C.I. Direct Red 79, C.I. Direct Red 81, C.I. Direct Red 83, C.I. Direct Red 89, C.I. Direct Red 227, C.I. Direct Red 240, C.I. Direct Red 242, C.I. Direct Red 243, and the like.

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２５４，C.I.ダイレクトブルー６，C.I.ダイレクトブルー２２，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。 As dyes used for cyan ink, 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, CI Acid Blue 167, CI Acid Blue 229, CI Acid Blue 234, CI Acid Blue 254, CI Direct Blue 6, CI Direct Blue 22, 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 can be mentioned.
However, even when these dyes are allowed to coexist, the pigment particle size and the pigment content in the ink need to be within the ranges described later.

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 pigment is dispersed using the above cationic water-soluble polymer as a dispersant, a pigment having a constant isoelectric point of 6 or more is preferably used as a pigment from the viewpoint of physical properties. A simple water dispersion having a neutral or basic pH, for example, a pigment having a pH of 7 or more and 10 is preferred from the viewpoint of dispersibility. This is understood because the ionic interaction force between the pigment and the cationic water-soluble polymer is strong.

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 an aqueous pigment fine particle dispersion using the above materials, the following method is preferably employed.
(1) In the case of carbon black: carbon black is premixed in a cationic dispersant solution, subsequently milled with a high shear rate dispersing device, and after dilution, centrifuged to remove coarse particles . Thereafter, the material for the desired ink formulation is added and, in some cases, an aging treatment is performed. Thereafter, a centrifugal treatment is performed to finally obtain a pigment dispersion having a desired average particle diameter. The pH of the ink thus prepared is preferably in the range of 3-9.

（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０.０２〜１μｍ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 of other hues: Basically the same as carbon black except that an anionic dispersant is used. However, for organic pigments where it is difficult to reduce the particle size, a surfactant treatment is performed at the same time as the pigment synthesis or in the middle of the synthesis to suppress the crystal growth of the pigment particles and improve the wettability. It is desirable to use pigments. The pH of the ink thus prepared is preferably in the range of 5-10. In either case of the carbon black ink and the color ink, the average particle diameter is in the range of 0.02 to 1 μm, which is essential for the stability of the dispersion, and preferably in the range of 0.03 to 0.4 μm. is there. This is an indispensable condition from the viewpoint of the stability of the dispersion, but from the viewpoint that it is essential for so-called inkjet, in which ink is ejected from a fine opening, this average particle diameter is examined, and the eye at the fine opening, that is, at the ejection port, is considered. It is necessary to take clogging into account, which will be described later. The surface tension of good ink is in the range of 10 to 60 dyn / cm.

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 recorded characters. On the other hand, it is preferable that the color ink has a high permeation rate in order to reduce bleeding (color bleed) due to mutual diffusion between the color inks. Therefore, it is preferable that the interfacial tension with the paper is low. 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. There is virtually no color bleed. The interfacial tension between the ink and the paper is measured by, for example, a device commercially available as a dynamic wettability tester (a device using the Wilhelmy method, manufactured by WET-3000 Resca Co., Ltd.). Amount. High interfacial tension indicates that the contact angle with plain paper is 90 ° or more even in a short time of 1 to several seconds, and low interfacial tension indicates that it is 90 ° or less.

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 for the color ink used in the present invention is an alkali-soluble water-soluble oil tree, and has a weight average molecular weight of 1,000 to 30,000, preferably in the range of 3,000 to 15,000. It is. Specifically, hydrophobic monomers such as styrene, styrene derivatives, vinyl naphthalene, vinyl naphthalene derivatives, alkyl esters of acrylic acid, alkyl esters of methacrylic acid, α, β-ethylenically unsaturated carboxylic acids and their aliphatic alcohols Copolymers composed of hydrophilic monomers such as esters, acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, itaconic acid, fumaric acid and derivatives thereof, and salts thereof. The copolymer may have any structure such as random, block, and graft, and the acid value is in the range of 100 to 430, preferably 130 to 360.

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, a water-soluble polymer such as polyvinyl alcohol and carboxymethyl cellulose, a water-soluble resin such as naphthalene sulfonic acid formaldehyde condensate, and polystyrene sulfonic acid can also be used. However, the alkali-soluble water-soluble oil tree has the advantage that the viscosity of the dispersion can be lowered and the dispersion is easy. The amount of these dispersants used is determined experimentally using the selected pigment and dispersant, but the amount of resin dissolved without adsorbing to the pigment is 4% by weight or less in the ink. It is preferable.

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 dispersant in an aqueous system. Suitable bases for this purpose include ethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, N-methylethanolamine, N-ethyldiethanolamine, 2-amino-2-methylpropanol, 2-ethyl-2-amino-1,3-propane. Organic bases such as diol, 2- (2-aminoethyl) ethanolamine, tris (hydroxymethyl) aminomethane, ammonia, piperidine, morpholine, β-dihydroxyethylurea, sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, etc. Of the inorganic base. The optimum base species varies depending on the selected pigment and dispersant, but is preferably non-volatile, stable, and highly water-retaining. The amount of base used is basically used from the amount calculated from the acid value of the dispersant as the amount of base necessary to neutralize it. In some cases, an amount of base exceeding the acid equivalent may be used. This is performed for the purpose of improving dispersibility, adjusting ink pH, adjusting recording performance, and improving moisture retention.

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。   In the present invention, the solvent used for the ink is an organic solvent miscible with water. The organic solvent can be divided into three groups as follows. That is, the first group of solvents with high moisture retention, resistance to evaporation, and excellent hydrophilicity, the second group of solvents with good organic and hydrophobic surface wettability and evaporative drying properties, moderate wetting And a low viscosity third group solvent (monohydric alcohols).

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。   Solvents belonging to the first group include 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, dimethyl sulfoxide, diacetone 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, neopentylglycol, ethyleneglycol 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, di Examples include propylene glycol monomethyl ether, β-dihydroxyethyl urea, urea, acetonyl acetone, gentaerythritol, 1,4-cyclohexanediol, and the like.

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 Ethylene 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, dip Pyrene 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- Examples include hexanediol.

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, tetrahydrofurfuryl alcohol and the like. The total amount of the water-soluble solvent as described above is preferably used in the range of 5 to 40% by weight with respect to the whole ink.

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３０〜６０ｄｙｎ／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。   Surfactants, pH adjusters, preservatives, and the like can be added to each aqueous pigment ink constituting the ink of the present invention. Surfactants are useful for preparing highly permeable color inks, heating heaters in the bubble ink jet system, and adjusting wettability to the discharge 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 high surface tension (approximately 30 to 60 dyn / cm), while color ink has low surface tension (approximately 10 to 40 dyn / cm). cm).

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。   When color recording is performed on plain paper using the black aqueous pigment ink and color ink of the present invention as described above, black characters and the like are clear, and images and graphs are adjacent to black characters. However, there is no mutual bleeding and each is clear.

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 (for example, high-quality paper, medium-quality paper, bond paper, etc.), coated paper, OHP plastic film, and the like. Can do. 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 in which ink is ejected due to a phenomenon of ink foaming due to thermal energy. Is extremely stable and does not generate satellite dots. However, in this case, it may be necessary to adjust thermal properties such as specific gravity, thermal expansion coefficient, and thermal conductivity.

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 ink jet recording system in which ink is ejected from a fine opening, and clogging at an ejection port is fatal for the ink jet recording system. 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 only dispersed. So clogging is more likely to occur. Further, in the present invention, an ink jet recording head having a fine discharge port diameter that is not conventionally used, for example, a discharge port diameter of Φ25 μm or less (in terms of area, less than 500 μm ² ) is assumed. It is a very serious problem.

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、その開口の大きさと、いわばインク中の異物とでもいうべき顔料の大きさ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 occurs because the opening is fine. Therefore, there is a close relationship between the size of the opening and the size of the pigment, which can be called foreign matter in the ink.

本発明は、この点に鑑み、吐出口の大きさ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、吐出口の大きさ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 the size of the discharge port and the size of the pigment particles, and finds out the relationship between the difficulty of clogging and their occurrence. Specifically, ink with different pigment particle diameters was prepared, an ink jet recording head having a known discharge port size was used, ink was ejected for a certain period of time, left for a certain period of time, and ink ejection was resumed. The discharge port was checked for clogging. In that case, not only a complete blockage of the outlet, but also a partial clogging and a prior indication (a slight clogging) were considered as clogging and tested.

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。但し、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４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（図３（Ａ）はノズル板２０を取り付ける前の斜視図、図３（Ｂ）は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、あるいは部分的に示したものであるが、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，駆動パルス巾は６.５μｓ，駆動周波数は１２ｋＨｚとした。なお、記録ヘッドはＨ１〜Ｈ４まで用意した（それぞれの吐出口径をＨ１＝Φ２５μｍ，Ｈ２＝Φ２０μｍ，Ｈ３＝Φ１５μｍ，Ｈ４＝Φ１０μｍとした）。また、そのノズル板の厚さは、全て４０μｍとした。   The used head is an ink jet recording type head that uses thermal energy having a configuration as shown in FIG. However, the head shown in FIG. 1 shows the one in which the end of the flow path is the discharge outlet as it is, but the one used in the experiment is the arrangement density of the flow path at this end as shown in FIG. 4 is provided with a nozzle plate 20 having nozzles 21 formed with the same array density (FIG. 3A is a perspective view before the nozzle plate 20 is attached, and FIG. 3B is a perspective view after the nozzle plate 20 is attached. Is). In addition, the number of discharge ports (nozzles) shown in FIGS. 1 and 3 is only four or a partial number for the sake of simplicity. The number of discharge ports used was 128, and the arrangement density was 400 dpi. The size of the heating element was 22 μm × 90 μm, the resistance value was 110Ω, the driving voltage for ink ejection was 24 V, the driving pulse width was 6.5 μs, and the driving frequency was 12 kHz. The recording heads were prepared from H1 to H4 (respective ejection port diameters were set to H1 = Φ25 μm, H2 = Φ20 μm, H3 = Φ15 μm, H4 = Φ10 μm). The thickness of the nozzle plate was all 40 μm.

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０.００５〜１μｍまで変えたものを準備し、吐出口径の異なるＨ１〜Ｈ４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 was according to the following composition and production method, but pigments having a particle diameter changed from 0.005 to 1 μm were prepared and tested in combination with H1 to H4 having different discharge port diameters. The condition for leaving after ink ejection for a certain period of time is standing for 10 hours in an atmosphere of a temperature of 40 ° C. and a humidity of 30%.

インクの製法を以下に示す。
スチレン／メタクリル酸／ブチルアクリレートからなる、酸価３２５、重量平均分子量１１,０００、ガラス転移温度８４℃の共重合体Ｐをカリウムを用いて溶解した水溶液を用い、以下のカーボンブラック分散体Ｄ１〜Ｄ１０を作製した。
・共重合体Ｐ水溶液（固形分２０重量％） ４０部
・カーボンブラック ＭＣＦ−８８（三菱化学製） 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 production method of the ink is shown below.
The following carbon black dispersions D1 to D1 were used using an aqueous solution of styrene / methacrylic acid / butyl acrylate having an acid value of 325, a weight average molecular weight of 11,000, and a glass transition temperature of 84 ° C., dissolved in potassium. D10 was produced.
-Copolymer P aqueous solution (solid content 20 wt%) 40 parts-Carbon black MCF-88 (Mitsubishi Chemical) 24 parts-Diethylene glycol 20 parts-Isopropyl alcohol 10 parts-Water 130 parts

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１７ｃＰ，ｐＨ＝９.６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０.００５〜１μｍまで変えた分散体Ｄ１〜Ｄ１７を得た。これらの分散体を水にて希釈し、粘度２.５ｃＰ，表面張力４５ｄｙｎ／ｃｍ，ｐＨ＝９.５の黒色塩基性インクジェット用インクＢ１〜Ｂ１７を得た。最終調製物の固形分は約７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。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。   These materials were charged into a batch type vertical sand mill (manufactured 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 17 cP and a pH of 9.6 was obtained after dispersion. The dispersion was centrifuged to remove coarse particles, and dispersions D1 to D17 were obtained in which the average particle diameter of the pigment was changed to 0.001 to 1 μm by changing the conditions of the centrifugation. These dispersions were diluted with water to obtain black basic inkjet inks B1 to B17 having a viscosity of 2.5 cP, a surface tension of 45 dyn / cm, and a pH of 9.5. The final preparation had a solid content of about 7% by weight. The final pigment content in these inks is 5% by weight. The average particle size was measured with a particle size distribution measuring device ELS-800 (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.) by a dynamic light scattering method, and the average amount was shown as a value obtained from the initial gradient of the autocorrelation function.

これらのインクＢ１〜Ｂ１７と上記の吐出口径を変えたヘッドＨ１〜Ｈ４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４に記す。
但し、表１はヘッドＨ１（吐出口径Ｄｏ＝Φ２５μｍ）の場合
表２はヘッドＨ２（吐出口径Ｄｏ＝Φ２０μｍ）の場合
表３はヘッドＨ３（吐出口径Ｄｏ＝Φ１５μｍ）の場合
表４はヘッドＨ４（吐出口径Ｄｏ＝Φ１０μｍ）の場合
を示す。 Tables 1 to 4 show the results of examining the occurrence of clogging by combining these inks B1 to B17 and the heads H1 to H4 having the above-described ejection port diameters changed.
However, Table 1 shows head H1 (discharge port diameter Do = Φ25μm)
Table 2 shows the head H2 (discharge port diameter Do = Φ20μm)
Table 3 shows head H3 (discharge orifice diameter Do = Φ15μm)
Table 4 shows the case of the head H4 (discharge port diameter Do = Φ10 μm).

以上の結果より、顔料粒径Ｄｐと吐出口径Ｄｏとは、０.００１≦Ｄｐ／Ｄｏ≦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、下限の０.００１≦Ｄｐ／Ｄｏは目詰まりの技術課題と関係なく、インクがやや不安定という課題解決に起因するものである。）。また、実験では、吐出口が丸いもので行っているが、他の形状（多角形）の場合は、その面積比で換算した範囲内にすればよい。   From the above results, it is understood that stable ink ejection without clogging can be obtained if the pigment particle diameter Dp and the discharge port diameter Do satisfy the relationship of 0.001 ≦ Dp / Do ≦ 0.01. . (The lower limit of 0.001 ≦ Dp / Do is due to the solution of the problem that the ink is somewhat unstable, regardless of the technical problem of clogging.) In the experiment, the discharge port is round, but in the case of another shape (polygon), it may be within the range converted by the area ratio.

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。よって、その顔料含有量や固形分を含む顔料の分散剤のインク中の含有量は、目詰まりに対して大きな影響をおよぼす。そこで、ここでは、それらの含有量と吐出口の目詰まりの関係について調べた。   Next, other features of the present invention will be described. As described above, 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 is a dispersion of fine particles as pigments. Therefore, the pigment content and the content of the pigment dispersant containing the solid content in the ink greatly affect clogging. Therefore, here, the relationship between the content and clogging of the discharge port was examined.

使用したヘッドは、前記ヘッドＨ２（吐出口径Ｄｏ＝Φ２０μｍ）と同じものであり、顔料粒径Ｄｐ＝０.０３μｍのインク（Ｂ４）において、その顔料含有量と顔料分散剤としてのスチレン／メタクリル酸／ブチルアクリレートからなる共重合体Ｐの量を変えて、最終的なインク中の固形分の量と目詰まりのしやすさを調べた。目詰まりテストの方法などは、前述の方法と同じである。結果を表５に示す。   The head used was the same as the head H2 (discharge port diameter Do = Φ20 μm). In the ink (B4) having a pigment particle size Dp = 0.03 μm, the pigment content and styrene / methacrylic acid as a pigment dispersant were used. The amount of copolymer P composed of / butyl acrylate was varied, and the amount of solids in the final ink and the ease of clogging were examined. The clogging test method and the like are the same as those described above. The results are shown in Table 5.

以上の結果より、インク中の顔料含有量は１〜１０重量％にすればよく、それより多くすると目詰まりが生ずることがわかる。また、顔料含有量だけでなく、顔料も含む最終的な固形分の量も１５重量％以下にしなければならないこともわかる。なお、顔料含有量が１重量％の場合は目詰まりの心配はないが、このインクだけで使用する場合は濃度が低くて実用的ではない。ただし、複数の種類のいわゆる濃淡インクを用いる記録装置の淡いインクとして好適に使用できる。また、このインクだけで使用する場合であっても、染料を添加して濃度不足分を補うことは可能である。   From the above results, it is understood that the pigment content in the ink may be 1 to 10% by weight, and clogging occurs when the content is higher than that. It can also be seen that not only the pigment content, but also the final solid content including the pigment must be 15% by weight or less. When the pigment content is 1% by weight, there is no worry of clogging, but when using only this ink, the concentration is low and it is not practical. However, it can be suitably used as a light ink of a recording apparatus using a plurality of types of so-called dark and light inks. Even when the ink is used only with this ink, it is possible to compensate for the insufficient density by adding a dye.

次に、本発明のさらに他の特徴について説明する。本発明が適用されるインクジェット記録ヘッドは、一般的にはカラー記録に好適に適用されるので、ここでは、本発明が好適に適用されるカラーインクジェット記録ヘッドの構成を説明する。   Next, still another feature of the present invention will be described. Since the ink jet recording head to which the present invention is applied is generally suitably applied to color recording, the configuration of the color ink jet recording head to which the present invention is preferably applied will be described here.

図４は、本発明のインクジェットヘッドの一例を示す図で、本発明では、図示のように、１枚の共通の発熱体基板部３０の上に、複数色のインク吐出エレメント３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃを形成してなる。この例では、複数色のインクとして、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ）の３色の例を示している。なお、この例、およびこれ以降の例で、各色のインク吐出エレメント，吐出口は、図を簡単にするため、各色４個あるいは５個で説明するが、実際には、各色６４〜５１２個が好適に使用される。   FIG. 4 is a view showing an example of the ink jet head of the present invention. In the present invention, as shown in the drawing, a plurality of color ink ejection elements 31Y, 31M, and 31C are formed on a common heating element substrate 30. Formed. In this example, three colors of yellow (Y), magenta (M), and cyan (C) are shown as inks of a plurality of colors. In this example and subsequent examples, the ink ejection elements and ejection ports of each color are described with four or five colors for the sake of simplicity, but in reality, 64 to 512 colors are used. Preferably used.

図５は、図４の記録ヘッド部に、それぞれＹ，Ｍ，Ｃのインクが供給されるようなインクタンク部４０を設けた図を示す。なお、この図は、記録ヘッド部とインクタンク部とで構成される本発明のインクジェット記録ヘッドの概念を示す図であり、実際のもの（後述する）とは異なる。   FIG. 5 shows a diagram in which an ink tank unit 40 is provided in the recording head unit of FIG. 4 to supply Y, M, and C inks, respectively. This figure is a diagram showing the concept of the ink jet recording head of the present invention composed of a recording head portion and an ink tank portion, and is different from an actual one (described later).

図６は、本発明によるインクジェットヘッドをキャリッジ上に搭載して記録を行う、いわゆるシリアルプリンタの構成を示す図で、図中、５０は本発明によるインクジェットヘッド、５１は記録紙、５２はキャリッジ、５３はキャリッジのガイドロッド、５４はキャリッジを移動させるためのネジ棒、５５は記録紙搬送ローラ、５６は記録紙おさえコロで、周知のように、縦方向（記録紙５１の移動方向）にＹ，Ｍ，Ｃと１列に配列された記録ヘッド５０（図示例の場合、図５に示したヘッドが搭載されている）を、記録紙５１の前をＸ方向に往復運動しながら記録を行う。本発明では、キャリッジを１回走査するごとに記録紙を図の矢印Ｙ方向に移動していく。従って、１回の走査で記録される領域は、ヘッドの吐出エレメント、つまり、吐出口の列の長さ分だけである。また、Ｙ，Ｍ，Ｃは縦方向に１列に並んでいるので、２回以上の走査によって、Ｙ，Ｍ，Ｃのインクによる印写領域がオーバーラップすることにより、はじめてフルカラー記録を行うことができる。   FIG. 6 is a diagram showing the configuration of a so-called serial printer in which an inkjet head according to the present invention is mounted on a carriage for recording, in which 50 is an inkjet head according to the present invention, 51 is a recording paper, 52 is a carriage, 53 is a guide rod for the carriage, 54 is a screw rod for moving the carriage, 55 is a recording paper transport roller, and 56 is a recording paper presser roller. As is well known, Y in the vertical direction (movement direction of the recording paper 51) , M, and C, the recording head 50 (in the illustrated example, the head shown in FIG. 5 is mounted) performs recording while reciprocating in front of the recording paper 51 in the X direction. . In the present invention, every time the carriage is scanned once, the recording paper is moved in the direction of arrow Y in the figure. Therefore, the area recorded in one scan is only the length of the ejection elements of the head, that is, the ejection port rows. Also, since Y, M, and C are arranged in a line in the vertical direction, full-color recording is performed only when the printed areas of Y, M, and C ink overlap by two or more scans. Can do.

なお、以上の説明は、Ｙ，Ｍ，Ｃの３色の例を示したが、本発明では、これにブラック（Ｂ）を加えた４色の吐出口列を持つインクジェットにも適用される。図７にその例を示すが、この場合、図示のように、図４に示した例に、更にブラック用のインク吐出エレメント３１Ｂを付加したものとなる。   Although the above description has shown an example of three colors Y, M, and C, the present invention is also applicable to an inkjet having a four-color ejection port array in which black (B) is added thereto. FIG. 7 shows an example thereof. In this case, as shown in the figure, a black ink ejection element 31B is further added to the example shown in FIG.

図８は、４色の吐出口列を持つ他の例である。図４には、各色のインク流路を独立に製作した例を示しているが、この図は、４色分の流路を一体的にプラスチック６０の成形で製作した例である。こうすることにより、そのアセンブリコストは著しく下げることができる。   FIG. 8 shows another example having four-color ejection port arrays. FIG. 4 shows an example in which the ink flow paths for each color are independently manufactured. This figure is an example in which the flow paths for four colors are integrally formed by molding plastic 60. By doing so, the assembly cost can be significantly reduced.

通常、カラーインクジェット記録装置は、図１に示したような１つの記録ヘッドに１色のインクを充填し、これを複数色分、図９のように、キャリッジ７０上に並べて構成する。７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｍ，７１Ｙはそれぞれブラック，シアン，マゼンタ，イエローの各カラーインクを吐出するための記録ヘッドである。これは、一つには目詰まり対策等の信頼性確保のためである。例えば、図５のように４色のインクを充填したヘッド７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｍ，７１Ｙを独立にキャリッジ７０上に並べて構成した場合、仮にどれか１色のヘッドが目詰まりを起こした場合、その１色のヘッドを交換することにより、もとの状態に回復させることができる。   Normally, a color ink jet recording apparatus is configured by filling one recording head as shown in FIG. 1 with one color ink and arranging it on a carriage 70 for a plurality of colors as shown in FIG. 71B, 71C, 71M, and 71Y are recording heads for ejecting black, cyan, magenta, and yellow color inks, respectively. This is partly for ensuring reliability such as clogging countermeasures. For example, as shown in FIG. 5, when heads 71B, 71C, 71M, 71Y filled with four colors of ink are arranged on the carriage 70 independently, if any one of the heads is clogged, The original state can be restored by replacing the head of one color.

一方、本発明では、図４〜図８に示した、複数色にインクを吐出させるための記録ヘッドを一体的に形成している。前述のように、目詰まりを起こした場合の回復措置を考えると、図９に示したように、複数色のインクを充填したヘッドを独立にキャリッジ上に並べて構成するほうが有利ではあるが、本発明では前述のように、その顔料粒径，含有率あるいはインク中の固形分の量を鋭意検討して最適化したため、目詰まりの不安は解消している。よって、図５に示したような複数色のインクを充填したヘッドを独立にキャリッジ上に並べて構成する必要はなく、アセンブリコストの低減，コンパクト性の実現，複数色のドット位置精度の高精度化のために、図４〜図８に示したように、複数色のインクを吐出させるための記録ヘッドを一体的に形成している。   On the other hand, in the present invention, the recording head shown in FIGS. 4 to 8 for ejecting ink in a plurality of colors is integrally formed. As described above, considering recovery measures when clogging occurs, as shown in FIG. 9, it is advantageous to arrange the heads filled with a plurality of colors independently on the carriage. In the invention, as described above, since the pigment particle size, the content ratio, or the amount of solid content in the ink has been optimized and optimized, the anxiety of clogging is solved. Therefore, it is not necessary to arrange heads filled with a plurality of colors of ink as shown in FIG. 5 independently on the carriage, reducing assembly costs, realizing compactness, and increasing the accuracy of dot positions for multiple colors. Therefore, as shown in FIGS. 4 to 8, a recording head for ejecting a plurality of colors of ink is integrally formed.

なお、ここでいう一体的形成とは、図４〜図８に示したバブルインクジェットヘッドの例のように発熱体基板を共通の１枚の基板にした例のみならず、図１０に示すように複数色のインクを充填したヘッド、例えば、７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｍ，７１Ｙを積層して一体化したものも含む。この例では、流路の先端７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｍ，７２Ｙに共通の１枚のノズル板７３を設けた例を示しており（図１０（Ａ）はノズル板７３を取り付ける前、図１０（Ｂ）は取り付けた後の斜視図）、この場合は、高精度に穿孔，アセンブリ化，一体化された共通の１枚のノズル板７３を設けているため、製造コストの低減のみならず、複数色のドット位置精度も高精度が得られる。   Here, the integral formation means not only an example in which the heating element substrate is a single common substrate as in the example of the bubble inkjet head shown in FIGS. 4 to 8, but also as shown in FIG. Also included are heads filled with a plurality of colors of ink, for example, one in which 71B, 71C, 71M, 71Y are stacked and integrated. This example shows an example in which one common nozzle plate 73 is provided at the ends 72B, 72C, 72M, 72Y of the flow path (FIG. 10A shows a state before attaching the nozzle plate 73, FIG. ) Is a perspective view after mounting). In this case, since a single nozzle plate 73 which is drilled, assembled and integrated with high accuracy is provided, not only the manufacturing cost is reduced, but also a plurality of colors. The dot position accuracy can be high.

図１１は、複数色（この例では、Ｙ，Ｍ，Ｃの３色）のインクを噴射できるヘッドユニットをインク容器部と一体的に形成した例であり、図１１（Ａ）は全体斜視図、図１１（Ｂ）は分解斜視図で、図中、１００はヘッドユニット、１０１はヘッドチップ、１０２はプリントサーキット、１０３は上蓋、１０４はインク容器部、１０５（１０５Ｙ，１０５Ｍ，１０５Ｃ）はステレスメッシュフィルタ、１０６（１０６Ｙ，１０６Ｍ，１０６Ｃ）はインクを含んだフォーム材、１０７は底蓋、この例では、ヘッド部およびそれに連絡するインク容器部を内部で３つに分けて、Ｙ，Ｍ，Ｃののインクを別々に充填したものである。このように、複数色を一体型にしたヘッドユニットは、非常にコンパクトに形成できるので、キャリッジに搭載する際、軽量小型であるため、小さなキャリッジですみ、また、キャリッジを駆動するモータも小型，省エネルギーが実現できる。   FIG. 11 is an example in which a head unit capable of ejecting ink of a plurality of colors (in this example, Y, M, and C) is integrally formed with an ink container, and FIG. 11A is an overall perspective view. 11B is an exploded perspective view, in which 100 is a head unit, 101 is a head chip, 102 is a printed circuit, 103 is an upper lid, 104 is an ink container, and 105 (105Y, 105M, 105C) is a stainless steel. The mesh filter 106 (106Y, 106M, 106C) is a foam material containing ink, 107 is a bottom lid, and in this example, the head portion and the ink container portion communicating therewith are divided into three parts, and Y, M, The ink of C is filled separately. In this way, the head unit that integrates multiple colors can be formed very compactly, so when mounted on the carriage, it is lightweight and compact, so only a small carriage is required, and the motor that drives the carriage is also small. Energy saving can be realized.

図１２は、図１１に示した複数色のインク容器一体型ヘッドユニットにおいて、インク容器部のみを分離可能な構成とした場合の例を説明するための図で、図１２（Ａ）はヘッドユニット１１０の全体斜視図、図１２（Ｂ）は該ヘッドユニット１１０を記録ヘッド部１１１とインク容器部１１２を分離した状態の斜視図を示す。これにより、カラーイメージ印写で大量にインクを消費してもインク容器部１１２のみを交換すればよいので、コスト低減が実現する。しかも、図１１で説明したカラーの一体型ヘッドの利点はそのまま維持される。   12 is a diagram for explaining an example in which only the ink container portion is separable in the ink container integrated head unit of multiple colors shown in FIG. 11, and FIG. 12 (A) is a head unit. FIG. 12B is a perspective view showing a state in which the head unit 110 is separated from the recording head portion 111 and the ink container portion 112. As a result, even if a large amount of ink is consumed by color image printing, only the ink container portion 112 needs to be replaced, thus realizing cost reduction. Moreover, the advantages of the color integrated head described in FIG. 11 are maintained as they are.

図１３は、上記のような一体型ヘッドユニットで、インクの色ごとにインク容器部を分離できるようにした例を説明するための図で、図１３（Ａ）は全体斜視図、図１３（Ｂ）はヘッドユニット１１０の記録ヘッド部１１１と各色のインク容器部１１２（１１２Ｙ，１１２Ｍ，１１２Ｃ）を分離した状態の斜視図を示す。このようにすることのメリットは、カラーイメージ印写では、必ずしもＹ，Ｍ，Ｃのインクが同じスピードで消費されるわけではないので、もし、図１１，図１２の例において、どれかのインクがなくなった時に他のインクが残っていても、ヘッドユニットあるいは一体型インク容器全体を交換しなければならず、ランニングコストの面で不利であるのに対して、本発明のように各色のインク容器を別々にしておくことにより、なくなってインクの容器のみ交換することで、より一層のランニングコストの低減が実現する。   FIG. 13 is a diagram for explaining an example in which the ink container portion can be separated for each ink color in the integrated head unit as described above. FIG. 13A is an overall perspective view, and FIG. B) is a perspective view showing a state in which the recording head portion 111 of the head unit 110 and the ink container portions 112 (112Y, 112M, 112C) of the respective colors are separated. The advantage of doing this is that, in color image printing, Y, M, and C inks are not necessarily consumed at the same speed, so if any of the inks in the examples of FIGS. Even if other ink remains when the ink disappears, the head unit or the entire integrated ink container must be replaced, which is disadvantageous in terms of running cost. By separating the containers, the running cost can be further reduced by replacing only the ink container.

前述のように、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。   As described above, clogging is derived from the principle of the ink jet recording method in which ink is ejected from a fine opening. That is, it occurs because the opening is fine. 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 can be called foreign matter in the ink.

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 focuses on the dimensions, shapes, and properties of the discharge ports and the size of the pigment particles, and finds out the relationship between the difficulty of clogging and the occurrence thereof. Specifically, inks with different pigment particle diameters were prepared, ink jet recording heads with known dimensions, shapes, and properties were used. After ink ejection for a certain period of time, the ink was ejected for a certain period of time. The operation was restarted, and the discharge port was checked for clogging. In that case, not only a complete blockage of the outlet, but also a partial clogging and a prior indication (a slight clogging) were considered as clogging and tested.

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。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（Ｈ２），６０μｍ（Ｈ３）とした）。   The used head is an ink jet recording type head that uses thermal energy having a configuration as shown in FIG. However, the head shown in FIG. 1 shows that the end of the flow path is the discharge port as it is, but the one used in the experiment is the arrangement density of the flow path at the end as shown in FIG. A nozzle plate 20 having nozzles 21 formed with the same arrangement density is provided. In addition, the number of the discharge ports (nozzles) shown in FIGS. 1 and 3 is only four in order to simplify the explanation. The number is 128 and the arrangement density is 400 dpi. The size of the heating element was 22 μm × 90 μm, the resistance value was 110Ω, the driving voltage for ink ejection was 24 V, the driving pulse width was 6.5 μs, and the driving frequency was 12 kHz. Note that the recording head was prepared with three types of heads (H1 to H3) in which the ejection port diameter was Φ25 μm and the thickness of the ejection port portion (the distance of the depth portion of the ejection port portion) was changed (each thickness of the ejection port portion). T = 40 μm (H1), 50 μm (H2), and 60 μm (H3)).

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０.００５〜４μｍ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 was according to the following composition and production method, but inks having a pigment particle size changed to 0.005 to 4 μm were prepared and tested in combination with heads H1 to H3 having different discharge port diameters. The condition for leaving after ink ejection for a certain period of time is standing for 10 hours in an atmosphere of a temperature of 40 ° C. and a humidity of 30%.

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−１７７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 production method of the ink is shown below.
Anthraquinone pigment pigment red- using an aqueous solution of styrene / acrylic acid / ethyl acrylate having an acid value of 290, a weight average molecular weight of 5,000, and a glass transition temperature of 77 ° C. dissolved in monoethanolamine. 177 dispersions D1-D20 were prepared.
-Copolymer P aqueous solution (solid content 15 wt%) 40 parts-Pigment Red-177 (chromoftal red A2B,
24 parts ・ Diethylene glycol 20 parts ・ Isopropyl alcohol 10 parts ・ Water 130 parts

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３ｃＰ，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 charged into a batch type vertical sand mill (manufactured 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 and a pH of 9.8 was obtained after dispersion. The dispersion was centrifuged to remove coarse particles, and dispersions D1 to D20 were obtained in which the average particle diameter of the pigment was changed to 0.005 to 4 μm by changing the conditions of the centrifugation. These dispersions are diluted with water, diethylene glycol, ethylene glycol monobutyl ether (60:25:15 weight ratio), and a red basic ink-jet ink R1 having a viscosity of 3 cP, a surface tension of 40 dyn / cm, and a pH of 9.5. R20 was obtained. The final preparation had a solid content of about 7.5% by weight. The final pigment content in these inks is 5% by weight.

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６〜表８に記す。 The average particle size was measured with a particle size distribution measuring device ELS-800 (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.) by a dynamic light scattering method, and the average amount was shown as a value obtained from the initial gradient of the autocorrelation function.
Tables 6 to 8 show the results of examining the occurrence of clogging by combining these inks R1 to R20 with the heads having different thicknesses of the discharge ports (distance of the depth portion of the discharge ports). .

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, stable ink ejection without clogging can be achieved by satisfying the relationship of Dp / t ≦ 0.01 between the pigment particle diameter Dp and the distance (nozzle thickness) t of the depth portion of the discharge port. It can be seen that Depending on the configuration of the head, the flow path and the discharge port (nozzle) may be connected continuously, but the distance (nozzle thickness) t of the depth portion of the discharge port in the present invention is Means the distance and thickness of the portion that substantially constitutes the nozzle.

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 is a dispersion of fine pigment particles. From the above results, even with such a so-called pigment ink, clogging may not occur if the relationship between the pigment particle diameter and the distance (nozzle thickness) of the depth of the discharge port is within a certain range. As you can see, in order to perform ink droplet ejection using such pigment ink, not only clogging but also stable ejection and thereby high accuracy of ink droplets on the recording medium such as paper It is necessary to adhere to.

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 of the depth portion of the discharge port, which is often associated with clogging, and the distance L from the discharge port surface to the recording medium such as paper was examined.
The heads used are the heads of H1 to H3 described above, the discharge port diameter is Φ25 μm, the number thereof is 128, and the arrangement density is 400 dpi. The heating element has a size of 22 μm × 90 μm, a resistance value of 110Ω, a drive voltage for ink ejection of 24 V, a drive pulse width of 6.5 μs, and a drive frequency of 12 kHz.

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９に示す。   The ink used was the above-described red basic ink-jet ink R5, and a Mitsubishi paper mat coat NM was used as the recording medium, and the printing experiment was carried out by changing the distance from the ejection port surface of the head to the recording medium. Then, by evaluating the pixel position accuracy on the recording medium, it was evaluated whether high-quality recording (high dot position accuracy) could be obtained. In the case of a head that has a small discharge port and uses pigment ink as in the present invention and is difficult to eject as compared with the conventional head, in order to find a good condition as much as possible, it is considered that the gravitational action also has an effect. Two types of ejection directions, ie, a case where ink droplets are ejected in a direction substantially perpendicular to the direction and a substantially vertical direction, were evaluated. The results are shown in Table 9.

なお、表９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 9, ○ indicates that the deviation from the target dot position is within ¼ dot, and △ indicates that the deviation from the target dot position is within ¼ dot and within ½ dot. In this case, x indicates a case where the deviation from the target dot position is a deviation of 1/2 dot or more. The size of one dot is about Φ60 μm.

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, the distance from the discharge port to the recording surface is set to 100 t or less even in the case of a head that uses a pigment ink and is less likely to be ejected than in the past as in the present invention. Thus, it is understood that stable ejection can be performed, high-precision dot position accuracy is obtained, and high-quality recording is realized. In particular, it can be seen that the effect is increased by setting the injection direction to the vertical direction and utilizing the gravity action.

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 being completely vertical, but is more effective when the gravity action is used. Therefore, when the present invention is actually used, even if the jetting direction cannot be made completely vertical due to the restrictions on the configuration of the printer, the jet is directed downward so that the gravitational action can be used even a little. It only has to be.

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ヘッド記録方式に関するものであり、インク中に含まれる顔料によって生じる吐出口部分の損傷，摩耗がインク滴吐出性能に影響を及ぼすためそれを解決するためになされたものである。     Next, more characteristic points of the present invention will be described. As described above, the present invention relates to a so-called inkjet head recording method in which ink is ejected from a fine opening, and damage and abrasion of the ejection port portion caused by the pigment contained in the ink affect the ink droplet ejection performance. It was made to solve it.

特に、近年インクジェット記録の高画質化，高精細化が進み、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〜Φ５１μｍ（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（例えば、Φ２５μｍ以下、面積でいうと５００μｍ²未満）が要求されてきている。 In particular, in recent years, high-quality and high-definition ink jet recording has progressed, and the ejection ports (nozzles) of the heads used have conventionally been from Φ33 μm to Φ34 μm (in terms of area, about 900 μm ² ) to Φ50 μm to Φ51 μm (in area). In other words, it is generally about 2000 μm ² , but a finer discharge port (for example, Φ25 μm or less, in terms of area, less than 500 μm ² ) has been required.

その際、従来のように比較的その吐出口径が大きなものは、多少の損傷，摩耗であっても、もともとの吐出口が大きいため、その大きさに占める損傷，摩耗の比率がほとんど無視できる程度のものであり、インク滴吐出性能（噴射の安定性，インク質量均一性等）にもほとんど影響を及ぼさず、問題とならない。しかしながら、より微細な吐出口（例えば、Φ２５μｍ以下、面積でいうと５００μｍ²未満）となった場合には、わずかの損傷，摩耗であっても、微細な吐出口であるため、その大きさに占める損傷，摩耗の比率が無視できず、インク滴吐出性能（噴射の安定性，インク質量均一性等）に影響を及ぼすようになる。 At that time, the relatively large discharge port diameter as before, even if there is some damage and wear, the original discharge port is large, so the ratio of damage and wear in the size is almost negligible It has no effect on ink droplet ejection performance (ejection stability, ink mass uniformity, etc.), and does not cause a problem. However, in the case of a finer discharge port (for example, Φ25 μm or less, less than 500 μm ² in terms of area), even a slight damage or wear is a fine discharge port. The ratio of damage and wear is not negligible and affects ink droplet ejection performance (e.g. jetting stability, ink mass uniformity).

ところで、このような吐出口部の損傷，摩耗は、吐出口部を構成する材料の硬さを適切に選ぶことにより、回避可能と考えられる。本発明は、この点に注目し、各種材料の硬さと損傷，摩耗の関係を実験的に調べたものである。具体的には、図３に示したようなヘッドで、そのノズル板を材料を変えて形成し、一定時間インク噴射を行うことにより、吐出口部に損傷，摩耗が生じるかどうか、また、インク滴吐出性能の劣化が生じるかどうかを調べたものである。使用したヘッドは、図３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が、図３に示したものは、説明を簡単にするため吐出口を４個しか示していない。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。   By the way, it is considered that such damage and wear of the discharge port portion can be avoided by appropriately selecting the hardness of the material constituting the discharge port portion. The present invention pays attention to this point and experimentally investigated the relationship between hardness, damage and wear of various materials. Specifically, with the head as shown in FIG. 3, the nozzle plate is formed by changing the material, and ink ejection is performed for a certain period of time, and whether or not the discharge port portion is damaged or worn, and the ink This is to investigate whether or not the drop discharge performance is deteriorated. The head used is an ink jet recording type head that uses thermal energy having the configuration shown in FIG. 3, but the one shown in FIG. 3 shows only four ejection ports for the sake of simplicity. Absent. In actual use, the number of discharge ports is 128 and the arrangement density is 400 dpi.

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、その吐出口部分（ノズル部分）は、各種樹脂材料や金属材料で形成したノズル板を変えたヘッドを準備して実験した。また、吐出口径は、Φ２５μｍ（Ｈ１）、Φ２０μｍ（Ｈ２）のものを用意した。   The size of the heating element was 22 μm × 90 μm, the resistance value was 110Ω, the driving voltage for ink ejection was 24 V, the driving pulse width was 6.5 μs, and the driving frequency was 12 kHz. For the discharge port portion (nozzle portion), an experiment was conducted by preparing a head in which a nozzle plate formed of various resin materials or metal materials was changed. Moreover, the discharge port diameter prepared the thing of (PHI) 25micrometer (H1) and (PHI) 20micrometer (H2).

比較参考例として、吐出口径がΦ５０μｍのもの（参考ヘッド）も用意した。この場合は、吐出口の数が４８個で、その配列密度が１８０ｄｐｉのものである。そして、この発熱体の大きさは４０μｍ×１８０μｍで、その抵抗値は１２０Ωであり、インク噴射の駆動電圧は３０Ｖ、駆動パルス幅は７μｓ、駆動周波数は１.８ｋＨｚとした。ノズル板の厚さは、すべて４０μｍとした。なお、各種材料の硬さはロックウェル硬さで評価したが、実際の硬さ測定は、ノズル板で行っているわけではなく、ノズル板を形成している材料と同じ材料で試験片を作って測定したものである。   As a comparative reference example, one having a discharge port diameter of Φ50 μm (reference head) was also prepared. In this case, the number of discharge ports is 48 and the arrangement density is 180 dpi. The heating element had a size of 40 μm × 180 μm, a resistance value of 120Ω, a driving voltage for ink ejection of 30 V, a driving pulse width of 7 μs, and a driving frequency of 1.8 kHz. The thickness of the nozzle plate was all 40 μm. Although the hardness of various materials was evaluated by Rockwell hardness, the actual hardness measurement is not performed by the nozzle plate, but a test piece is made of the same material as that forming the nozzle plate. Measured.

ノズル板を形成した材料を硬さとともに表１０に示す。硬さは主にロックウェルＭスケールで示したが、一部金属材料はＢスケールで示した（ＢスケールはＭスケール表示するものより硬いものに適用）。   The material forming the nozzle plate is shown in Table 10 together with the hardness. The hardness is mainly shown on the Rockwell M scale, but some metal materials are shown on the B scale (the B scale is applied to a material harder than that displayed on the M scale).

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０.０２〜１μｍまで変えたものを準備し、吐出口径の異なるヘッドおよび吐出口部の材料の異なるヘッドと組み合わせてテストした。   The ink used was according to the following composition and manufacturing method, but the ink having a pigment particle diameter changed from 0.02 to 1 μm was prepared, and a head having a different discharge port diameter and a head having a different discharge port material were used. Tested in combination.

インクの製法を以下に記す。スチレン／アクリル酸／ブチルアクリレートからなる、酸価２６５、重量平均分子量８,０００、ガラス転移温度６７℃の共重合体Ｐをエタノールアミンを用いて溶解した水溶液を用い、ピグメントレッド１２２分散体Ｄ１〜Ｄ１０を作成した。
・共重合体Ｐ水溶液（固形分１５重量％） ４０部
・ピグメントレッド１２２（ファーストゲンスーハーマジェンタＲＴ，
大日本インキ製） 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 ink production method is described below. Pigment Red 122 dispersion D1 using an aqueous solution of styrene / acrylic acid / butyl acrylate having an acid value of 265, a weight average molecular weight of 8,000, and a glass transition temperature of 67 ° C. dissolved in ethanolamine. D10 was created.
-Copolymer P aqueous solution (solid content 15 wt%) 40 parts-Pigment Red 122 (Fast Gen Su Hermagenta RT,
24 parts ・ Diethylene glycol 20 parts ・ Isopropyl alcohol 10 parts ・ Water 130 parts

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１８ｃｐ、ｐＨ＝９.５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０.０２〜１μｍまで変えた分散体Ｄ１〜Ｄ７を得た。この微分散液を、水，ジエチレングリコールおよびエチレングリコールモノブチルエーテル（６０：３０：１０重量比）にて希釈し、粘度３.３ｃｐｓ、表面張力３５ｄｙｎｅ／ｃｍ、ｐＨ９.３のマゼンタ色塩基性インクジェット用インクＭ１〜Ｍ７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。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。   These materials were charged into a batch type vertical sand mill (manufactured 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 18 cp and a pH of 9.5 was obtained after dispersion. This dispersion was centrifuged to remove coarse particles, and dispersions D1 to D7 were obtained in which the average particle diameter of the pigment was changed to 0.02 to 1 μm by changing the conditions of centrifugation. This fine dispersion is diluted with water, diethylene glycol and ethylene glycol monobutyl ether (60:30:10 weight ratio), and has a viscosity of 3.3 cps, a surface tension of 35 dyne / cm, and a pH of 9.3 magenta basic inkjet ink. M1 to M7 were obtained. The final preparation had a solid content of about 7.5% by weight. The final pigment content in these inks is 5% by weight. The average particle size was measured with a particle size distribution measuring device ELS-800 (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.) by a dynamic light scattering method, and the average amount was shown as a value obtained from the initial gradient of the autocorrelation function.

これらのインクＭ１〜Ｍ７と上記の吐出口径の異なるヘッドおよび吐出口部の材料の異なるヘッドと組み合わせて、１つの吐出口あたり、５×１０⁸滴となるようにし、１２８ノズル全てインク滴吐出させた。そして、吐出開始直後と終了後で、吐出口部に損傷，摩耗が生じ、その結果、インク滴吐出性能の劣化が生じているかどうかを調べた結果を、表１１，表１２，表１３に記す。なお、表中、○は吐出部口の損傷や摩耗は見られず、インク滴吐出性能の劣化も生じなかったもの、△は吐出口部の損傷や摩耗は見られるが、インク滴吐出性能の劣化が生じなかったもの、×は吐出口部の損傷や摩耗は見られ、インク滴吐出性能の劣化が生じたものである。 Combining these inks M1 to M7 with the above-mentioned heads having different ejection port diameters and heads having different materials for the ejection port part, 5 × 10 ⁸ droplets are produced per ejection port, and all 128 nozzles are ejected with ink droplets. It was. Tables 11, 12, and 13 show the results of examining whether or not the discharge port portion is damaged and worn immediately after the start and after the discharge, and as a result, the ink droplet discharge performance is deteriorated. . In the table, ◯ indicates that no damage or wear of the ejection port was observed, and no deterioration of the ink droplet ejection performance occurred, and △ indicates that the ejection port was damaged or worn, but the ink droplet ejection performance was not observed. No deterioration occurred, x indicates damage or wear of the discharge port, and deterioration of ink droplet discharge performance.

以上の結果より、比較参考例のように大きな吐出口のヘッドでは、吐出口部に多少の損傷や摩耗が生じても、吐出性能の劣化にまでは至らないことが分かる。一方、本発明が対象としている吐出口径がΦ２５μｍ以下であるように非常に微細な場合には、吐出口部に損傷や摩耗が生じるとインク滴吐出性能が劣化するため、安定したインク滴吐出を行うためには、吐出口部に損傷や摩耗が生じないような条件を選ばなければならないことがわかる。なお、吐出口の形状が丸ではなく矩形、台形等の場合であっても、本発明は好適に適用される。その場合はΦ２５μｍ以下は面積相当で約５００μｍ²未満であり、本発明は丸以外の形状であってもその面積が約５００μｍ²未満であるような吐出口のものに適用される。 From the above results, it can be seen that in the case of a head having a large discharge port as in the comparative reference example, even if some damage or wear occurs in the discharge port portion, the discharge performance does not deteriorate. On the other hand, when the discharge port diameter targeted by the present invention is very fine, such as Φ25 μm or less, if the discharge port portion is damaged or worn, the ink droplet discharge performance deteriorates. It can be seen that in order to do this, conditions must be selected so that the discharge port is not damaged or worn. Note that the present invention is preferably applied even when the shape of the discharge port is not round but rectangular, trapezoidal, or the like. In that case, Φ25 μm or less is equivalent to an area of less than about 500 μm ² , and the present invention is applied to a discharge port having an area of less than about 500 μm ² even if the shape is other than a circle.

具体的には、表１１，表１２よりわかるように、吐出口部を形成する樹脂材料を、ロックウェルＭスケールで６５〜１２０の材料（Ｓ３〜Ｓ１１）を使用すればよい。また、顔料粒径が０.０２μｍ〜０.２μｍの範囲のインクを使用すればよい。なお、サンプルＳ１，Ｓ２のようにロックウェルＭスケールで６５未満であっても、顔料粒径を０.０２μｍのインクを使用すればインク滴吐出性能劣化は生じないが、使用できるインクが非常に限定されるため、あまり実用的とはいえない。   Specifically, as can be seen from Tables 11 and 12, the resin material forming the discharge port portion may be a material of 65 to 120 (S3 to S11) on the Rockwell M scale. Further, an ink having a pigment particle size in the range of 0.02 μm to 0.2 μm may be used. Even when the Rockwell M scale is less than 65 as in the samples S1 and S2, the ink droplet ejection performance does not deteriorate if the pigment particle size of 0.02 μm is used. Because it is limited, it is not very practical.

なお、以上の説明は全てバブルインクジェットの例で説明したが、本発明はこれに限定されることなく、微細な吐出口を有し、顔料インクを使用する全てのインクジェットに適用されるものである。また、記録ヘッド例も単色のインクの例をあげて説明しているが、カラーインクジェットにも適用できるのはいうまでもない。   Although all the above explanations have been given with the example of bubble ink jet, the present invention is not limited to this, but is applicable to all ink jets having fine discharge ports and using pigment ink. . The recording head example has been described with an example of monochromatic ink, but it goes without saying that it can also be applied to a color ink jet.

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。It is a figure for demonstrating an example of a bubble inkjet type recording head. 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。It is a figure for demonstrating the principle of the inkjet ink droplet discharge of a bubble inkjet system. 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。It is a figure which shows the example of the inkjet head which has a nozzle plate. 本発明のインクジェットヘッドの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the inkjet head of this invention. 図４の記録ヘッド部にインクタンクを設けた例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example in which an ink tank is provided in the recording head unit of FIG. 4. インクジェットヘッドをシリアルプリンタ構成として例を示す図である。It is a figure which shows an example as a serial printer structure for an inkjet head. ４色の吐出口列を持つ例を示す図である。It is a figure which shows the example which has a 4 color discharge outlet row | line | column. ４色のヘッドを一体化した例を示す図である。It is a figure which shows the example which integrated the head of 4 colors. ４色のヘッドをキャリッジ上に独立して並べた例を示す図である。It is a figure which shows the example which arranged the head of four colors independently on the carriage. 複数色のヘッドを積層して一体化した例を示す図である。It is a figure which shows the example which laminated | stacked and integrated the head of multiple colors. ヘッドユニットとインク容器部とを一体的に形成した例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example in which a head unit and an ink container are integrally formed. インク容器部のみを分離可能な構成にした場合の例を示す図である。It is a figure which shows the example at the time of setting it as the structure which can isolate | separate only an ink container part. インクの色ごとにインク容器を分離できるようにした例を示す図である。It is a figure which shows the example which enabled it to isolate | separate an ink container for every color of ink.

符号の説明Explanation of symbols

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、３０…発熱体基板、３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｂ…インク吐出エレメント、４０…インクタンク、５０…記録ヘッド、５１…記録紙、５２…キャリッジ、５３…ガイドロッド、５４…ネジ棒、５５…記録紙送りローラ、５６…記録紙おさえコロ、７０…キャリッジ、７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｍ，７１Ｙ…ヘッド、７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｍ，７２Ｙ…吐出口、７３…ノズル板、１００…ヘッドユニット、１０１…ヘッドチップ、１０２…ＦＰＣ、１０３…上蓋、１０４…インク容器部、１０５…フィルタ、１０６…インク含浸用フォーム材、１０７…底蓋、１１０…ヘッドユニット、１１１…ヘッド部、１１２…インク容器部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Cover substrate, 2 ... Heat generating body substrate, 3 ... Recording liquid inlet, 4 ... Discharge port, 5 ... Channel groove, 6 ... Common liquid chamber, 7 ... Individual lead electrode, 8 ... Common lead electrode, 9 ... Heat generation Body, 10 ... ink, 10 '... ink column, 11 ... air bubble, 12 ... droplet, 30 ... heating element substrate, 31Y, 31M, 31C, 31B ... ink ejection element, 40 ... ink tank, 50 ... recording head, 51 ... Recording paper, 52 ... Carriage, 53 ... Guide rod, 54 ... Screw rod, 55 ... Recording paper feed roller, 56 ... Recording paper press roller, 70 ... Carriage, 71B, 71C, 71M, 71Y ... Head, 72B, 72C, 72M, 72Y ... discharge port, 73 ... nozzle plate, 100 ... head unit, 101 ... head chip, 102 ... FPC, 103 ... upper lid, 104 ... ink container, 105 ... filter, 106 ... ink impregnation Foam, 107 ... bottom lid, 110 ... head unit 111 ... head section, 112 ... ink container portion.

Claims (1)

顔料分散型記録液体を、各色に対応する微細な開口からそれぞれ吐出させて被記録体に画像を記録する液体噴射記録装置であって、前記開口をそれぞれ有する液体噴射ヘッドを備え、前記開口の径Ｄｏはいずれも１０μｍ〜２５μｍであり、前記顔料分散型記録液体に分散された顔料粒子の大きさをＤｐとするとき、前記開口の径Ｄｏに対する前記顔料粒子の大きさＤｐの比（Ｄｐ／Ｄｏ）が、Ｄｐ／Ｄｏ≦０.０１であることを特徴とする液体噴射記録装置。   A liquid jet recording apparatus for recording an image on a recording medium by discharging a pigment dispersion type recording liquid from a fine opening corresponding to each color, the liquid jet recording apparatus having a liquid jet head having each of the openings, and having a diameter of the opening Do is 10 μm to 25 μm in all cases, and when the size of the pigment particles dispersed in the pigment-dispersed recording liquid is Dp, the ratio of the size Dp of the pigment particles to the diameter Do of the opening (Dp / Do ), Dp / Do ≦ 0.01.