CN107541110B - 液滴喷出方法 - Google Patents

Abstract

提供一种水性油墨组合物，即使在高温环境下也具有出色的连续印字稳定性。根据本发明的水性油墨组合物包含颜料和水，水性油墨组合物的特征在于，在20℃下的粘度为2mPa·s以上且7mPa·s以下，在20℃下的屈服值小于0.2mPa，并且，将所述水蒸发掉25％时在20℃下的屈服值小于0.8mPa。

Description

液滴喷出方法

技术领域

本发明涉及水性油墨组合物以及液滴喷出方法。

背景技术

作为液体喷射装置例子的喷墨式记录装置具备具有喷出油墨的喷嘴孔的喷头、从喷嘴孔喷出油墨的驱动部件(例如，压电振子或发热元件)以及根据数据控制驱动部件的控制部件。向喷嘴孔的油墨供给，例如通过油墨盒和从油墨盒接收油墨的油墨供给室、从油墨供给室到喷嘴孔的油墨供给通路来进行。通常，油墨盒可以更换。

近年来，开发出了通过实现小型化以及紧凑化、并且与之前相比提高喷嘴孔的排列密度从而可以实现高速及高画质的新的喷头(例如，参照专利文献1)。

为了实现高排列密度及排列多个喷嘴，对硅基板进行干蚀刻来形成该新的喷头的喷嘴孔，已知这样形成的喷嘴孔的侧壁呈如被称为扇形(或者扇贝)的海扇贝壳表面的波形形状。

本申请的发明人等发现将具有上述的新的喷头的喷墨式记录装置放在高温环境下时，存在喷出包含颜料的水性油墨时容易出现对准劣化的新的问题。当如上所述的喷嘴孔的侧壁具有扇形结构时，通路内的水性油墨无法追随弯液面的波动，被切断的水性油墨附在通路侧壁的凹凸结构上。该附着的水性油墨被蒸发或者增稠，从而引起对准劣化，影响连续印字的稳定性。

另一方面，公开有调整了触变指数且具有有效的堵塞恢复性和渗透性的油墨组合物(例如，参照专利文献2)。并且，还公开有为了抑制颜料沉降，添加触变剂的油墨组合物(例如，参照专利文献3)。

但是，即使使用这些油墨组合物，对于在上述的新的喷头中发生的对准劣化导致的连续稳定性问题还是无法发挥充分的效果。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-184606号公报

专利文献2：日本特开2012-184365号公报

专利文献3：日本特开平08-325491号公报

发明内容

发明要解决的问题

为此，根据本发明的几个方面的目的在于，提供水性油墨组合物，通过解决上述问题中的至少一部分，从而即使在高温环境下也具有出色的连续印字稳定性，尤其是，具有上述的新的喷头的喷墨式记录装置放在高温环境下时，也具有出色的连续印字稳定性。

进一步地，根据本发明几个方面，提供水性油墨组合物，通过解决上述问题中的至少一部分，从而即使在高温环境下也具有出色的连续印字稳定性，并且不容易出现颜料沉降。

解决问题的手段

本发明是为了解决上述问题中的至少一部分而做出的，可以通过下面的方式或者应用例来实现。

[应用例1]

根据本发明的水性油墨组合物的一方面，

水性油墨组合物包含颜料和水，水性油墨组合物的特征在于，

在20℃下的粘度为2mPa·s以上且7mPa·s以下，

在20℃下的屈服值小于0.2mPa，并且，将所述水蒸发掉25％时在20℃下的屈服值小于0.8mPa。

根据应用例1的水性油墨组合物，可以降低低占有(share)区域的粘度和高占有区域的粘度，所以即使在高温环境下也具有出色的连续印字稳定性。

[应用例2]

在应用例1的水性油墨组合物中，

所述颜料的平均粒径能够为80nm以上且小于160nm。

根据应用例2的水性油墨组合物，即使在高温环境下也具有出色的连续印字稳定性，而且在保管油墨时不容易产生颜料沉降，因此，还具有出色的保存稳定性。

[应用例3]

在应用例1或者应用例2的水性油墨组合物中，

所述颜料能够是具有喹吖啶酮骨架的颜料。

根据应用例3的水性油墨组合物，即使是具有内聚力比其他颜料更强喹吖啶酮骨架的颜料，也具有出色的高温环境下的连续印字稳定性。

[应用例4]

在应用例3的水性油墨组合物中，

具有所述喹吖啶酮骨架的颜料能够是从由C.I.颜料红122、C.I.颜料红202以及C.I.颜料紫19构成的群中选择的至少一种。

根据应用例4的水性油墨组合物，即使是内聚力比其他颜料更强的C.I.颜料红122、C.I.颜料红202、C.I.颜料紫19，也具有出色的高温环境下的连续印字稳定性。

[应用例5]

应用例1至应用例4中的任一所述的水性油墨组合物能够应用于喷墨式记录装置中，该喷墨式记录装置具备喷头，所述喷头具有形成有喷出液体的喷出口的喷嘴基板，在所述喷出口附近的侧壁面上反复形成有凹凸形状。

当将上述的喷墨式记录装置放在高温环境下时，喷出包含颜料的水性油墨时容易出现对准劣化，但是，利用应用例1至应用例4中的任一例子的水性油墨组合物时，即使在高温环境下也具有出色的连续印字稳定性。

[应用例6]

在应用例5的水性油墨组合物中，

当将形成在所述喷出口附近的侧壁面的凹部深度设为a，将相邻的凸部之间的距离设为b时，能够满足b/a≥4。

通过将第二液体通路的侧壁面的凹凸形状形成为如上所述的形状，从而不会出现在台阶部的沉淀，油墨容易追随弯液面。因此，油墨不会残留在台阶部，所以高温环境下的连续印字稳定性变得更加出色。

[应用例7]

根据本发明的液滴喷出方法的一方面，特征在于，

通过喷头向记录介质喷出应用例1至应用例4中的任一例子水性油墨组合物。

根据应用例7的液滴喷出方法，通过使用上述的水性油墨组合物，可以降低低占有区域的粘度和高占有区域的粘度，所以即使在高温环境下也具有出色的连续印字稳定性。

[应用例8]

在应用例7的液滴喷出方法中，

所述喷头能够具有形成有喷出液体的喷出口的喷嘴基板，在所述喷出口附近的侧壁面上反复形成有凹凸形状。

当将具有如上所述的喷头的喷墨式记录装置放在高温环境下时，喷出包含颜料的水性油墨时容易出现对准劣化，但是，利用上述的水性油墨组合物时，即使在高温环境下也具有出色的连续印字稳定性。

[应用例9]

在应用例8的液滴喷出方法中，

当将形成在所述喷出口附近的侧壁面上的凹部深度设为a，将相邻的凸部之间的距离设为b时，能够满足b/a≥4。

通过将第二液体通路的侧壁面的凹凸形状形成为如上所述的形状，从而不会出现在台阶部的沉淀，油墨容易追随弯液面。因此，油墨不会残留在台阶部，所以高温环境下的连续印字稳定性变得更加出色。

附图说明

图1是作为喷墨式记录装置的喷头的一例的喷墨式记录头的拆分立体图。

图2是概略示出喷墨式记录头的平面图。

图3是图2的A-A’线截面图。

图4是放大图3的主要部分的截面图。

图5是图4中的区域III的放大截面图。

图6是概略示出喷墨式记录装置的概略图。

附图标记说明：

I：喷墨式记录装置(液体喷射装置)，II：喷墨式记录头(液体喷射头)，III：头B，1：喷墨式记录头单元(液体喷射头单元)，2：墨盒，3：滑架，4：装置主体，5：滑架轴，6：驱动马达，7：同步带，8：压板，10：通路形成基板，11：头主体，12：压力产生室，15：连通板，16：喷嘴连通通道，17：第一歧管部，18：第二歧管部，19：供给连通通道，20：喷嘴板，20a：液体喷射面，21：喷嘴开口，25：垫片，26：第二喷嘴连通通道，30：保护基板，31：保持部，32：贯通孔，40：壳部件，41：凹部，42：第三歧管部，43：连接口，44：导入通道，45：柔性基板，46：密封膜，47：固定基板，48：开口部，49：柔性部，50：振动板，51：弹性膜，52：绝缘体膜，60：第一电极，70：压电体层，80：第二电极，90：布线层，100：歧管，120：驱动电路，121：布线基板，130：头盖(保护板)，131：露出开口部，300：压电传动装置

具体实施方式

下面，说明本发明的几个实施方式。下面说明的实施方式是用于说明本发明的一个例子的。本发明并不限定于下面的实施方式，还包括在不改变本发明宗旨的范围内实施的各种变形方式。此外，并不是说下面说明的所有构成是本发明的必要构成。

在本说明书中，“高温环境下”是指夏季等使用温度下的环境，具体地指30℃～50℃左右的环境。

在本说明书中，“屈服值”是指使油墨流动时需要的最小应力值，指通过Casson-Plot计算的Casso屈服值。

1、水性油墨组合物

根据本实施方式的水性油墨组合物包括颜料以及水，其特征在于，20℃下的粘度在2mPa·s以上7mPa·s以下，20℃下的屈服值小于0.2mPa，而且，将所述水蒸发掉25％时的20℃下的屈服值小于0.8mPa。根据本实施方式的水性油墨组合物，通过降低低占有区域中的粘度和高占有区域中的粘度，从而即使在高温环境下也具有出色的连续印字稳定性。

根据本实施方式的水性油墨组合物，通过调节例如颜料的种类、平均粒径以及掺量，使得20℃下的粘度在2mPa·s以上7mPa·s以下，优选地，在3mPa·s以上5mPa·s以下。从而可以提高水性油墨组合物的喷出稳定性(喷出量的稳定性、液滴的飞行特性等)、喷出响应性(响应速度、射频对应性(频率特性)等)等。此外，可以利用流变仪MCR301(AntonPaar公司制造)测量水性油墨组合物的20℃下的粘度。

根据本实施方式的水性油墨组合物，通过调节例如颜料的种类、平均粒径以及掺量，使得20℃下的屈服值小于0.2mPa，而且，将水蒸发掉25％时的20℃下的屈服值小于0.8mPa。20℃下的屈服值需要小于0.2mPa，优选为0mPa。将水蒸发掉25％时的20℃下的屈服值需要小于0.8mPa，优选地，在0.6mPa以下，更加优选地，在0.2mPa以下，最好是0mPa。这样，通过降低低占有区域中的粘度和高占有区域中的粘度，即使在高温环境下也具有出色的连续印字稳定性。在20℃，利用流变仪MCR301(Anton Paar公司制造)，进行剪切速度为0.01～1s^-1的流变学检测，将得到的数据通过Casson-Plot进行解析，从而求出该屈服值。

此外，“将水蒸发掉水25％时的在20℃的屈服值”还可以表述为，相对于包含在油墨中的水的总质量(100％)，蒸发掉水直至水的剩余量达到75％时的在20℃的屈服值。

下面，说明可以包含在根据本实施方式的水性油墨组合物中的成分。

1.1、颜料

根据本实施方式的水性油墨组合物包含颜料。通过使用颜料，可以提高油墨的耐光性和显色性。作为颜料可以使用无机颜料以及有机颜料中的任一种。

作为无机颜料，可以使用炉黑、灯黑(C.I.颜料黑6)、乙炔黑、槽法炭黑以及炭黑(C.I.颜料黑7)等碳类、氧化铁、氧化钛。

作为有机颜料，可以例举不溶性偶氮颜料、缩合偶氮颜料、偶氮耙(azo rake)、螯合偶氮颜料等偶氮颜料、酞菁颜料、苝和紫环酮颜料、蒽醌颜料、喹吖啶酮颜料、二氧六环颜料、硫靛颜料、异吲哚啉酮颜料、喹酞酮颜料等多环颜料、染料螯合物(例如，碱性染料螯合物、酸性染料螯合物等)、色淀染料(碱性染料色淀、酸性染料色淀)、硝颜料、亚硝颜料、苯胺黑(C.I.颜料黑1)、日光荧光颜料。

更加详细地，作为被用作黑色油墨的炭黑，可以例举No.2300、No.900、MCF88、No.33、No.40、No.45、No.52、MA7、MA8、MA100、No.2200B等(以上由三菱化学株式会社制造)、Raven 5750、Raven 5250、Raven 5000、Raven 3500、Raven 1255、Raven 700等(以上由哥伦比亚炭黑公司制造)、Regal 400R、Regal 330R、Regal 660R、Mogul L、Monarch 700、Monarch 800、Monarch 880、Monarch 900、Monarch 1000、Monarch 1100、Monarch 1300、Monarch 1400等(卡博特公司制造)、Color Black FW1、Color Black FW2、Color BlackFW2V、Color Black FW18、Color Black FW200、Color Balck S150、Color Black S160、Color Black S170、Printex 35、Printex U、Printex V、Printex 140U、Special Black 6、Special Black 5、Special Black 4A、Special Black 4(以上由德固赛公司制造製)。

作为在白色油墨中使用的颜料，可以例举C.I.颜料白6、18、21。

作为在黄色油墨中使用颜料，可以例举C.I.颜料黄1、2、3、4、5、6、7、10、11、12、13、14、16、17、24、34、35、37、53、55、65、73、74、75、81、83、93、94、95、97、98、99、108、109、110、113、114、117、120、124、128、129、133、138、139、147、151、153、154、167、172、180。

作为在品红色油墨中使用的颜料，可以例举C.I.颜料红1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、14、15、16、17、18、19、21、22、23、30、31、32、37、38、40、41、42、48(Ca)、48(Mn)、57(Ca)、57：1、88、112、114、122、123、144、146、149、150、166、168、170、171、175、176、177、178、179、184、185、187、202、209、219、224、242、245或者C.I.颜料紫19、23、32、33、36、38、43、50。

作为在青色油墨中使用的颜料，可以例举C.I.颜料蓝1、2、3、15、15：1、15：2、15：3、15：34、15：4、16、18、22、25、60、65、66、C.I.还原蓝4、60。

并且，作为除了品红色、青色以及黄色之外的颜料，例如，可以例举C.I.颜料绿7、10、36、C.I.颜料棕3、5、25、26、C.I.颜料橙1、2、5、7、13、14、15、16、24、34、36、38、40、43、63。

上述颜料可以单独使用一种，还可以两种以上并用。

在这些颜料中，具有喹吖啶酮骨架的颜料的疏水性较强，与其他颜料相比，具有高内聚力，所以具有难以分散于油墨中的倾向。并且，即使可以将颜料分散于油墨中，由于其内聚力较高，所以具有容易出现屈服值的特性。因此，包含具有喹吖啶酮骨架的颜料的水性油墨组合物示出容易出现在高温环境中的对准劣化的倾向。但是，根据本实施方式的水性油墨组合物，即使包含具有喹吖啶酮骨架的颜料时，调节例如颜料的种类、平均粒径以及掺量，降低低占有区域中的粘度和高占有区域中的粘度，从而具有出色的在高温环境中的连续喷出稳定性。

作为具有喹吖啶酮骨架的颜料，例如，可以例举C.I.颜料紫19、C.I.颜料红122、202、209、C.I.颜料橙48、49等。在这些颜料中，当使用选自C.I.颜料红122、C.I.颜料红202以及C.I.颜料紫19构成的群的至少一种时，更加容易实现发明的效果，当C.I.颜料红202和C.I.颜料紫19的固溶体时，更加容易实现本发明的效果。

在使用上述的颜料时，优选地，其平均粒径在80nm以上且小于160nm，更加优选地，在100nm以上155nm以下。如果颜料的平均粒径在所述范围内，则即使在高温环境下也具有出色的连续印字稳定性，而且在保管油墨时不容易出现颜料沉降，所以还具有出色的保存稳定性。其中，本说明书中的“平均粒径”是指设粒子集团的整体体积为100％时的累计50％的粒径D50，例如可以利用动态光散射纳米粒度分析仪(日机装株式会社制造，机型“Nanotrac150”)测量平均粒径。

相对于水性油墨组合物的整体质量(100质量％)，优选地，颜料的含量在0.1质量％以上30质量％以下，更加优选地，在0.5质量％以上15质量％以下，进一步优选地，在1质量％以上10质量％以下。如果颜料的含量在上述范围内，则具有出色的分散稳定性，容易使得水性油墨组合物的粘度在恰当的水平，并且，可以记录具有出色的显色性的文字或图像等图像。

优选地，这些颜料以通过分散剂分散在水性介质中的颜料分散液的方式混合于水性油墨组合物中。作为分散剂，可以例举苯乙烯丙烯酸共聚物等，从稳定地分散颜料的角度，优选地，其重量平均分子量在10,000～150,000左右。

1.2、水

根据本实施方式的水性油墨组合物中包含的水是主溶剂，优选地，使用离子交换水、超滤水、反渗透水、蒸馏水等纯净水或者超纯净水。尤其是，通过照射紫外线或者添加过氧化氢等进行灭菌处理的水可以防止产生霉变或细菌，可以长期保存水性油墨组合物，因此较为理想。

根据本实施方式的水性油墨组合物中的水的含量，优选地，相对于水性油墨组合物的整体质量(100质量％)在30质量％以上，更加优选地，在50质量％以上95质量％以下，进一步优选地，在60质量％以上90质量％以下。其中，水的含量并不限定于添加水的量，在添加其他添加剂等时，包括添加剂中的水分。

此外，在本说明书中，“水性油墨组合物”是指相对于油墨组合物的整体质量(100质量％)，包含30质量％以上的水的油墨组合物。

1.3、水溶性有机溶剂

根据本实施方式的水性油墨组合物还可以添加水溶性有机溶剂。通过添加水溶性有机溶剂，防止油墨在喷嘴附近干燥，可以有效地防止喷头堵塞。作为水溶性有机溶剂，可以例举例如一元醇、多元醇类及其衍生物等。

作为一元醇，特别可以例举碳数量1～4的一元醇，例如甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇等。

作为多元醇及其衍生物，可以使用碳数量2～6的2～5元醇以及它们与碳数量1～4的低级醇的完全或者部分醚化物。其中，多元醇衍生物是指至少一个羟基被醚化的醇衍生物，并不是指不包含被醚化的羟基的多元醇本身。

作为这些多元醇及其衍生物的具体例子，可以例举丙三醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-戊二醇、1,2-己二醇、1,3-己二醇、1,2-庚二醇、1,3-庚二醇、1,2-癸二醇、1,3-癸二醇、1,2,6-己三醇、三羟甲基丙烷、甘醇、二甘醇、三甘醇、四甘醇、五甘醇、数量平均分子量在2,000以下的聚甘醇、三丙二醇、伸异丁二醇、2-丁烯-1,4-二醇、2-乙基-1,3-己二醇、2-甲基-2,4-戊二醇、赤藓糖醇、季戊四醇等多元醇类；单、二或三甘醇-单或二-烷基醚、单、二或三丙二醇-单或二-烷基醚、丙三醇。在这些中，优选使用三甘醇、1,2-己二醇、三甘醇单丁醚、二甘醇单丁醚、二甘醇单丙基醚、二甘醇单戊醚、二甘醇-2-乙己基醚、丙二醇单丁醚、丙三醇等。

优选地，水溶性有机溶剂的含量相对于水性油墨组合物的整体质量(100质量％)，在5质量％～30质量％，更加优选地，10质量％～25质量％。

1.4、表面活性剂

根据本实施方式的水性油墨组合物还可以包含表面活性剂。作为表面活性剂，可以使用非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性表面活性剂中的任一，而且还可以混合使用。

作为非离子表面活性剂，优选地，选自由炔属乙二醇类表面活性剂、炔属醇类表面活性剂、氟类表面活性剂以及硅类表面活性剂构成的群的至少一种。这些非离子表面活性剂具有将水性油墨组合物的表面张力以及界面张力保持在恰当水平的出色的能力。从而，能够保持恰当的表面张力以及头喷嘴面等与油墨接触的打印机部件的界面张力，所以，在将这些适用于喷墨式记录方式中时，可以提高喷出稳定性。

作为上述的炔属乙二醇系表面活性剂以及炔属醇类表面活性剂，可以例举选自由2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇以及2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇的环氧烷加成物，以及2,4-二甲基-5-癸炔-4-醇以及2,4-二甲基-5-癸炔-4-醇、3,6-二甲基-4-辛炔-3,6-二醇、3,5-二甲基-1-己炔-3醇、2,4-二甲基-5-己炔-3-醇的环氧乙烷加成物的一种以上，但是并不限定于这些。并且，炔属乙二醇系表面活性剂以及炔属醇类表面活性剂还可以利用市面上的表面活性剂，可以例举surfynol 104、104E、104H、104A、104BC、104DPM、104PA、104PG-50、104S、420、440、465、485、SE、SE-F、504、61、DF37、CT111、CT121、CT131、CT136、TG、GA(以上所有的产品名称由Air Products and Chemicals.Inc.公司制造)、olfin B、Y、P、A、STG、SPC、E1004、E1010、PD-001、PD-002W、PD-003、PD-004、EXP.4001、EXP.4036、EXP.4051、AF-103、AF-104、AK-02、SK-14、AE-3(以上所有的产品名称由日信化学工业株式会社制造)、Acetylenol E00、E00P、E40、E100(以上所有产品名称由川研FineChemical株式会社制造)等。

作为氟类表面活性剂，可以使用市面上的表面活性剂，例如，可以例举MegafaceF-479(DIC株式会社制造)、BYK-340(毕克化学日本公司制造)等。

作为硅类表面活性剂，可以使用市面上的表面活性剂，例如，可以例举silfaceSAG503A、olfin PD-501、olfin PD-502、olfin PD-570(均由日信化学工业株式会社制造)、BYK-347、BYK-348(均由毕克化学株式会社制造)等。

进一步地，作为非离子表面活性剂，例如，可以使用聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、烷基糖苷、聚氧化烯二醇烷基醚(polyoxyalkylene glycol alkyl ether)、聚亚氧烷基甘醇(polyoxyalkylene glycol)、聚氧化烯二醇烷基苯基醚、蔗糖脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、山梨糖醇酐脂肪酸酯、聚亚氧烷基炔属乙二醇、聚氧化烯二醇烷基胺、聚氧乙烯烷基胺、聚氧乙烯烷基胺氧化物、脂肪酸烷醇酰胺、烷醇酰胺、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物等。

作为阴离子表面活性剂，例如，可以例举高级脂肪酸盐、肥皂、α-磺基脂肪酸甲酯、直链烷基苯磺酸盐、烷基硫酸酯盐、烷基醚硫酸酯盐、烷基(芳基)磷酸单酯、α-烯基磺酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基萘磺酸盐、萘磺酸盐、烷基磺酸盐、烷基聚氧乙烯醚硫酸盐、磺基琥珀酸酯、聚氧化烯二醇烷基醚(polyoxyalkylene glycol alkyl ether phosphate)磷酸酯盐等。

作为阳离子表面活性剂，季铵类可以例举溴烷基三甲基胺盐、二烷基二甲基铵盐以及苯扎氯铵，铵盐类可以例举N-甲基-2-羟基乙胺脂肪酸酯盐酸盐等。

作为两性表面活性剂，氨基酸类可以例举烷基胺脂肪酸盐，甜菜碱类可以例举羧烷基化甜菜碱，氧化胺类可以例举氧化烷基胺等。两性表面活性剂并不限定于这些。

优选地，表面活性剂的含量相对于水性油墨组合物的整体质量(100质量％)在0.1质量％～2质量％，更加优选是0.2质量％～1质量％。

1.5、其他成分

根据本实施方式的水性油墨组合物除了上述成分之外，还可以包含pH调节剂、螯合剂、防腐剂、粘度调节剂、助溶剂、抗氧化剂、抗霉剂等。

2、液滴喷出方法(喷墨式记录装置)

根据本实施方式的液滴喷出方法的特征在于，将上述的水性油墨组合物通过喷头喷出至记录介质。上述的水性油墨组合物降低低占有区域中的粘度和高占有区域中的粘度，从而不管适用于哪种喷墨式记录装置，在高温环境下均具有出色的连续印字稳定性。

在具备喷嘴孔的侧壁具有扇形结构的新的喷头的喷墨式记录装置中，当放在高温环境下时，喷出包含颜料的水性油墨时容易出现对准劣化。即、通路内的水性油墨无法追随弯液面的波动，被切断的水性油墨附在通路侧壁的凹凸结构上。随着该附着的水性油墨的粘度增加，发生对准劣化，影响到连续印字稳定性。但是，根据上述的水性油墨组合物，即使在这样的喷墨式记录装置，也具有出色的高温环境下的连续印字稳定性。

在此，接着说明可以很好地使用上述的水性油墨组合物且具备喷嘴孔的侧壁具有扇形结构的新的喷头的喷墨式记录装置的装置构成。

图1是作为喷墨式记录装置的喷头例子的喷墨式记录头的拆分立体图。图2是概略示出喷墨式记录头的平面图。图3是图2的A-A’线截面图，图4是放大了图3的主要部分的截面图。图5是放大了图4中的区域III的截面图，是示出喷嘴开口附近的详细形状的截面图。图6是概略示出喷墨式记录装置的概略图。

如图所示，喷墨式记录头II具备头主体11、固定在头主体11的一侧的壳部件40以及固定在头主体11的另一侧的头盖130等多个部件。头主体11具备通路形成基板10、连通板15以及垫片25、喷嘴板20、保护基板30以及柔性基板45。

构成头主体11的通路形成基板10可以采用不锈钢或Ni等的金属、ZrO₂或者Al₂O₃为代表的陶瓷材料、玻璃陶瓷材料、MgO、LaAlO₃等氧化物等。通路形成基板10由硅单晶基板构成。在该通路形成基板10，通过从一侧进行各向异性蚀刻，沿喷出油墨的多个喷嘴开口21排列方向，并列设有通过多个隔壁划分的压力产生室12。在后面，将该方向称为压力产生室12并列方向，或者第一方向X。并且，在通路形成基板10上设有多个队列，压力产生室12在每个队列中沿第一方向X并列，在本实施方式中，设有两个队列。将设有多个该压力产生室12沿第一方向X形成的压力产生室12队列的队列设置方向在后面称为第二方向Y。

并且，通路形成基板10的压力产生室12的第二方向Y的一端部侧还可以设有供给路等，该供给路的开口面积比该压力产生室12更窄，对于流入压力产生室12的油墨施加通路阻力。

并且，通路形成基板10的一侧依次层叠有连通板15、垫片25、喷嘴板20。即、具备设在通路形成基板10一表面的连通板15、设在连通板15的与通路形成基板10相反侧的垫片25以及具有设在垫片25的与连通板15相反面侧的喷嘴开口21的喷嘴板20。

连通板15上设有用于连通压力产生室12和喷嘴开口21的第一喷嘴连通通道16。连通板15具有比通路形成基板10更大的面积，且喷嘴板20具有比通路形成基板10更小的面积。这样，通过设置连通板15，分开了喷嘴板20的喷嘴开口21和压力产生室12，所以位于压力产生室12内的油墨不易受到喷嘴开口21付近的油墨中出现的、油墨中的水分被蒸发后粘度增加带来的影响。并且，喷嘴板20覆盖用于连通压力产生室12和喷嘴开口21的第一喷嘴连通通道16的开口即可，所以可以相对地缩小喷嘴板20的面积，可以节省成本。此外，将打开喷嘴板20的喷嘴开口21后油墨滴被喷出的一面称为液体喷射面20a。

并且，连通板15上设有构成歧管100的一部分的第一歧管部17以及第二歧管部18。第一歧管部17设置为在厚度方向(层叠了连通板15和通路形成基板10的方向)贯通连通板15。

并且，第二歧管部18设置为在连通板15的喷嘴板20侧开口，并没有在厚度方向贯通连通板15。进一步地，连通板15上针对每个压力产生室12独立设有与压力产生室12的第二方向Y的一端部连通的供给连通通道19。该供给连通通道19连通第二歧管部18和压力产生室12。

这样，作为连通板15可以利用不锈钢或Ni等金属或者锆等陶瓷等。此外，优选地，连通板15采用线膨胀系数与通路形成基板10相等的材料。即、当连通板15采用线膨胀系数与通路形成基板10不同的材料时，通过加热或冷却，由于通路形成基板10和连通板15的线膨胀系数的差异出现翘曲。通过作为连通板15采用与通路形成基板10相同的材料、即、硅单晶基板，可以抑制发生加热导致的翘曲或加热导致的龟裂、剥离等。

垫片25具有与喷嘴板20大致相同的面积(第一方向X以及第二方向Y上的面积)。因此，垫片25仅设在安装喷嘴板20的位置。即、在安装连通板15的柔性基板45的位置上未设置垫片25。因此，安装喷嘴板20的位置、即安装有喷嘴板20的垫片25表面上的位置和安装柔性基板45的位置、即直接安装于连通板15的位置在油墨滴的喷出方向是不同的位置，该油墨滴的喷出方向是层叠连通板15和通路形成基板10的方向的第三方向Z，在后面详细说明这一点。

这样的垫片25上设有与第一喷嘴连通通道16连通并与喷嘴开口21连通的第二喷嘴连通通道26。即、压力产生室12经由连通板15的第一喷嘴连通通道16和垫片25的第二喷嘴连通通道26，与喷嘴开口21连通。

此外，作为垫片25，可以利用例如不锈钢或Ni等金属、或者锆、硅等陶瓷。通过作为垫片25利用与连通板15相同的硅单晶基板，从而可以抑制发生加热或冷却导致的翘曲或加热导致的龟裂、剥离等。

并且，对于垫片25，基于层叠了柔性基板45和作为保护板的头盖130的厚度(第三方向Z的总计厚度)和喷嘴板20的厚度，选择液体喷射面20a与头盖130表面(液体喷射面20a侧的一面)的高低差异h达到期望值的垫片25即可。

喷嘴板20上设有经由第一喷嘴连通通道16以及第二喷嘴连通通道26与各压力产生室12连通的喷嘴开口21。即、喷嘴开口21中喷射相同种类的液体(油墨)的喷嘴开口21在第一方向X并列，在第二方向Y上形成有2个在该第一方向X上并列的喷嘴开口21的队列。

作为这样的喷嘴板20，可以采用例如不锈钢(SUS)等金属、聚酰亚胺树脂等有机物或者硅单晶基板等。此外，通过作为喷嘴板20采用硅单晶基板，使得喷嘴板20和连通板15的线膨胀系数相同，从而能够抑制发生加热或冷却导致的翘曲或加热导致的龟裂、剥离等。

另一方面，通路形成基板10的与连通板15相反面侧形成有振动板50。作为振动板50，可以设置例如设在通路形成基板10侧的氧化硅构成的弹性膜51以及设在弹性膜51上的氧化锆构成的绝缘体膜52。此外，从一侧(接合有喷嘴板20的一面侧)对通路形成基板10进行各向异性蚀刻，从而形成了压力产生室12等液体通路，压力产生室12等液体通路的另一侧面通过弹性膜51划分。

并且，通路形成基板10的压电传动装置300侧的一表面上接合有保护基板30，保护基板30具有与通路形成基板10大致相同的大小。保护基板30具有保持部31，保持部31是用于保护压电传动装置300的空间。

并且，在具有这样构成的头主体11上固定有壳部件40，壳部件40与头主体11一起划分连通多个压力产生室12的歧管100。壳部件40在俯视观察时具有与上述的连通板15大致相同的形状，接合于保护基板30，并且还接合于上述的连通板15。具体地，壳部件40在保护基板30侧具有凹部41，凹部41具有可以收容通路形成基板10以及保护基板30的深度。该凹部41具有比保护基板30的接合于通路形成基板10的一面更广的开口面积。另外，在凹部41中收容通路形成基板10等的状态，凹部41的喷嘴板20侧的开口面被连通板15密封。从而，在通路形成基板10的外周部，通过壳部件40和头主体11来划分第三歧管部42。另外，由设在连通板15的第一歧管部17以及第二歧管部18和通过壳部件40和头主体11划分的第三歧管部42来构成歧管100。

此外，作为壳部件40的材料，可以利用例如树脂或金属等。另外，作为壳部件40，利用树脂材料来成形，可以以低成本大量生产。

并且，连通板15的第一歧管部17以及第二歧管部18开口的一面上设有柔性基板45。由该柔性基板45密封第一歧管部17和第二歧管部18的液体喷射面20a侧的开口。

即、柔性基板45直接固定于连通板15。因此，安装有喷嘴板20的垫片25表面的位置和安装有柔性基板45的连通板15的喷嘴板20侧表面的位置在第三方向Z上位于不同的位置。

另外，安装有喷嘴板20的位置和安装有柔性基板45的位置在第三方向Z上位于相同的位置是指，例如安装在连通板15的相同的平面上。该连通板15的平面当然包括对该连通板15的表面进行平面加工时出现的加工误差导致的高度差异等。换言之，并不是在被平面加工的连通板15的同一表面上固定喷嘴板20和柔性基板45，而是在连通板15上的固定有喷嘴板20的位置上设置垫片25，从而喷嘴板20安装于垫片25表面之后，喷嘴板20和柔性基板45的第三方向Z上的安装位置不同。

这样的柔性基板45具备密封膜46以及固定基板47。密封膜46由具有柔韧性的薄膜(例如，聚苯硫醚(PPS)或不锈钢(SUS)等形成的厚度在20μm以下的薄膜)构成，固定基板47以不锈钢(SUS)等金属等硬质材料形成。该固定基板47上的与歧管100相对的区域是开口部48，在厚度方向上完全被去除，所以歧管100的一侧面变为柔性部49，柔性部49是仅通过具有柔韧性的密封膜46密封的柔韧部。

此外，壳部件40上设有与歧管100连通从而向各歧管100供给油墨的导入通道44。并且，壳部件40上设有与保护基板30的贯通孔32连通的连接口43，布线基板121插入通过该连接口43。

并且，头主体11的液体喷射面20a侧设有作为保护板的头盖130。头盖130与柔性基板45的与连通板15相反面侧接合，用于密封柔性部49的与通路(歧管100)相反侧的空间。此外，头盖130上设有露出喷嘴开口21的露出开口部131。露出开口部131具有可以露出喷嘴板20的尺寸，换言之，具有与柔性基板45相同的开口。

并且，头盖130设置为从液体喷射面20a侧弯曲端部，以便覆盖头主体11的侧面(与液体喷射面20a交叉的一面)。

在具有这样构成的喷墨式记录头II，当喷射油墨时，按照来自驱动电路120的信号，向对应于压力产生室12的各压电传动装置300施加电压，从而使振动板50与压电传动装置300一起挠曲变形。从而，压力产生室12内的压力上升，从预定的喷嘴开口21喷射油墨滴。此外，在喷墨式记录头II中，将从连接口43到喷嘴开口21为止的部分称为液体通路。即、液体通路由连接口43、歧管100、供给连通通道19、压力产生室12、第一喷嘴连通通道16、第二喷嘴连通通道26以及喷嘴开口21构成。

具有这样构成的喷墨式记录头II的特征在于，具备具有振动板50且沿平面方向(Y方向)延伸的第一液体通路(压力产生室12)以及与该第一液体通路连接的垂直方向(Z方向)的多个第二液体通路(供给连通通道19、第二喷嘴连通通道26、第一喷嘴连通通道16)。与现有的喷墨式记录头相比，喷墨式记录头II的液体通路的距离更长，加大液体通路的体积，所以可以减少喷嘴附近的油墨干燥。从而，使得未喷出油墨的喷嘴中的油墨粘度增加的速度变得缓慢，提高油墨的喷出稳定性。

另一方面，如图5示出，当喷嘴开口21附近的侧壁形状是扇形结构时，喷嘴开口21附近的水性油墨无法追随喷射油墨时的弯液面的波动，水性油墨残留在喷嘴开口21附近的侧壁的凹凸结构上。该被残留的水性油墨的粘度在高温环境下增加，发生喷出不良(旋转喷出、喷出后飞散等)，容易破坏连续印字稳定性。但是，根据上述的水性油墨组合物，通过降低低占有区域的粘度和高占有区域的粘度，能够追随弯液面的波动，减少油墨残留在喷嘴开口21附近的侧壁的凹凸结构上。由此，提高高温环境下的连续印字稳定性。此外，喷嘴开口21附近的侧壁是指位于从喷嘴开口21起约100μm以内区域的侧壁。

并且，如图5示出，设形成在喷嘴开口21附近的侧壁面上的凹部的深度为a，与相邻的凸部之间的距离为b时，优选地，其比率b/a满足b/a≥4，更加优选地，满足b/a≥5，进一步优选地，满足b/a≥15。如果b/a的值在上述范围内，则可以进一步减少在水性油墨组合物在扇形台阶部残留在第二液体通路的侧壁的凹凸结构上。因此，进一步提高高温环境下的连续印字稳定性。

其中，凹部的深度a以及与相邻的凸部之间的距离b分别在1μm以下。优选地，凹部的深度a在0.01μm以上0.3μm以下，更加优选地，在0.015μm以上0.2μm以下，进一步优选地，在0.02μm以上0.15μm以下。另一方面，优选地，与相邻的凸部之间的距离b在0.3μm以上1μm以下，更加优选地，在0.4μm以上0.8μm以下，进一步优选地，在0.45μm以上0.7μm以下。

该喷墨式记录头II构成喷墨式记录头单元的一部分，其中该喷墨式记录头单元具备与油墨盒等连通的油墨通路，并且装载于喷墨式记录装置中。图6是示出其喷墨式记录装置的一个例子的概略图。

在图6示出的喷墨式记录装置I中，具有多个喷墨式记录头II的喷墨式记录头单元1(下面，还称为头单元1)上可装卸状设有构成油墨供给部件的墨盒2，装载该头单元1的滑架3设置在安装于装置主体4的滑架轴5上，并且滑架3在轴方向上可自由移动。该记录头单元1设置为例如分别喷出黑色油墨组合物以及彩色油墨组合物。

而且，驱动马达6的驱动力经由未图示的多个齿轮以及同步带7传递到滑架3，从而装载了头单元1的滑架3沿滑架轴5移动。另一方面，装置主体4上沿滑架轴5设有压板8，由未图示的供纸辊等供给的纸张等记录介质、即记录片材S卷挂在压板8上进行输送。

此外，在上述的喷墨式记录装置I中，示出了喷墨式记录头II(头单元1)装载于滑架3后在主扫描方向上移动的例子，但是，并不限定于此，本发明还可以适用于例如固定喷墨式记录头II，向副扫描方向移动纸张等记录片材S来进行印刷的所谓的线式记录装置。

并且，在上述的例子中，喷墨式记录装置I是作为液体储存部件的油墨盒2装载于滑架3上的构成，但是，并不限定于此，还可以例如将油墨罐等液体储存部件固定于装置主体4，通过软管等供给管来连接储存部件和喷墨式记录头II。并且，液体储存部件还可以不装载于喷墨式记录装置。

进一步地，本发明广泛地以所有的液体喷射头为应用对象，可以应用于例如用于打印机等图像记录装置中的各种喷墨式记录头等记录头、用于制造液晶显示器等的滤色器的有色材料喷射头、用于形成有机EL显示器、FED(场致发射显示器)等的电极的电极材料喷射头、用于制造生物芯片的生物体有机物喷射头等。

3、实施例

下面，基于实施例进一步具体说明本发明，但是，本发明并不限定于这些实施例。此外，在没有特别限定的情况下，实施例、对比例中的“部”以及“％”以质量为基准。

3.1、水性油墨组合物的制备

将颜料和苯乙烯丙烯酸共聚物的铵盐(商品名称称：“Joncryl 63”，BASF公司制造，分子量12500，聚合物成分30％：分散剂)与玻璃珠(直径1.7mm，其量为混合物的1.5倍)一起在砂磨机(株式会社安川制作所制造)中分散2～5小时。此外，通过在2～5小时之内适当地调整分散时间，从而得到了表2中示出的颜料的平均粒径值。接着，取出玻璃珠，添加其他成分，在常温下搅拌30分钟。利用5μm的薄膜过滤器进行过滤，得到了下表2示出的各水性油墨组合物。

3.2、水性油墨组合物的物理性质评价

对于如上所述得到的水性油墨组合物，按照下面的方式进行了物理性质评价。

＜粒度分布的测量＞

利用纯净水进行稀释，以使如上所述得到的水性油墨组合物中的颜料浓度达到50ppm而得到样品。利用动态光散射纳米粒度分析仪(日机装株式会社制造，机型“Nanotrac150”)测量了该样品，从而求出了包含在各水性油墨组合物中的颜料的平均粒径D50。

＜粘度以及屈服值＞

对于如上所述得到的水性油墨组合物，使用流变仪MCR301(Anton Paar公司制造)求出了在20℃的粘度。进一步地，对于如上所述得到的水性油墨组合物以及将水蒸发掉了25％的水性油墨组合物，使用流变仪MCR301(Anton Paar公司制造)，在下面的测量条件下进行了流变学检测。通过Casson-Plot对得到的数据进行解析，从而求出的各个油墨的屈服值。

·温度：20℃

·剪切速度：0.01～1.00(1/s)

3.3、喷墨式记录装置的准备

准备了具备上面说明的图1～图5中示出的喷头的喷墨式记录装置。将该喷墨式记录装置的喷头称为“头A”。在图5中，设形成在液体通路的侧壁面上的凹部深度(台阶)为a，与相邻的凸部之间的距离(间距)为b时，将各头A设为表1示出的三个水平。

【表1】

3.4、评价方法

＜连续印字评价＞

利用如上制备的各水性油墨组合物，通过下面示出的试验进行了评价。首先，在上述准备好的具有头A的喷墨式记录装置(爱普生株式会社制造，机型“SC-T7050”的改造产品)的专用墨盒中填充上述制备的水性油墨组合物。接着，将印刷环境设为40℃、20％R.H.，利用上述的喷墨式记录装置印刷了喷嘴检查图案。之后，在印刷环境维持在40℃、20％R.H.的状态下，在照片纸＜光泽＞PXMC44R13(爱普生株式会社制造)上进行2小时的自然画面的印刷，之后，测量了开始与印刷之后的油墨的弹着位置偏移。利用Smartscope ZIP250(Ogp公司制造)，将开始点设为0，测量了各点的位置，算出连续印字前后的点位置在Y轴方向(媒介输送方向)上的偏移量，由此测量了偏移量。此外，媒介与头A的距离是1.2mm(压板Gap)。评价标准如下。

(评价标准)

A：50μm以上的弹着位置偏移在一条以内。

B：50μm以上的弹着位置偏移超过一条且少于五条。

C：50μm以上的弹着位置偏移超过五条。

＜沉降评价＞

投入上述制备的水性油墨组合物，使得离心管、盖子以及水性油墨组合物的整体重量达到55g。将该带盖子的离心管设在离心分离机(日立工机株式会社制造，产品名称“CR-20B2”，ROTOR NO.36)，以10,000rpm，处理15分钟，之后，取出上层(从气液界面起5cm的区域)油墨，测量了吸光度。对于利用纯净水对上层油墨稀释1000倍的物体，利用紫外线-可视分光光度计(日立株式会社制造，产品名称“U-3300”)，测量吸收频谱，读取在111±5nm的峰值的吸光度(Absorbance)，从而测量了吸光度。算出离心分离前的油墨的吸光度和离心分离后的上层油墨的吸光度的比率比率，按照下面的标准进行了评价。

(评价标准)

A：上层浓度在开始浓度的50％以上。

B：上层浓度在开始浓度的35％以上且小于50％。

C：上层浓度小于开始浓度的35％。

3.5、评价结果

表2示出了各实施例以及对比例的水性油墨组合物的组成、评价结果。在表2中，各成分的数值按照质量％表示。

【表2】

在上表2中，成分的简称具体为如下。

·苯乙烯丙烯酸共聚物铵盐：BASF公司制造，商品名称“Joncryl 63”，重量平均分子量＝12,500，30％树脂水溶液

·SAG503A：日信化学工业株式会社制造，商品名称“silface SAG503A”，硅类表面活性剂

从表2的结果可以得知，根据本发明的水性油墨组合物，降低低占有区域的粘度和高占有区域的粘度差异，即使在高温环境下也具有连续印字稳定性。并且，尤其是可以得知，根据本发明的水性油墨组合物在喷嘴具有扇形结构的头中，也能够提高高温环境下的连续印字稳定性。

本发明并不限定于上述的实施方式，可以有各种变形。例如，本发明包括实质上与实施方式中说明的构成相同的构成(例如，功能、方法以及结果相同的构成、或者目的以及效果相同的构成)。并且，本发明还包括对在实施方式中说明的构成中的非本质部分进行替换的构成。并且，本发明包括可以实现与在实施方式中说明的构成相同的作用效果的构成或者可以实现相同的目的的构成。并且，本发明包括在实施方式中说明的构成中添加了公知技术的构成。

Claims (5)

1.一种液滴喷出方法，通过喷头向记录介质喷出水性油墨组合物，所述喷头在喷出口附近的侧壁面上以所述喷出口的半径朝向喷出方向周期性变化的方式反复形成有凹凸形状，其中，

所述水性油墨组合物包含颜料和水，

所述水性油墨组合物在20℃下的粘度为2mPa·s以上且7mPa·s以下，在20℃下的屈服值小于0.2mPa，并且，将所述水蒸发掉25％时在20℃下的屈服值小于0.8mPa。

2.根据权利要求1所述的液滴喷出方法，其中，

所述颜料的平均粒径为80nm以上且小于160nm。

3.根据权利要求1或2所述的液滴喷出方法，其中，

所述颜料是具有喹吖啶酮骨架的颜料。

4.根据权利要求3所述的液滴喷出方法，其中，

具有所述喹吖啶酮骨架的颜料是从由C.I.颜料红122、C.I.颜料红202以及C.I.颜料紫19构成的群中选择的至少一种。

5.根据权利要求4所述的液滴喷出方法，其中，

当将形成在所述喷出口附近的侧壁面上的凹部的深度设为a，将相邻的凸部之间的距离设为b时，满足b/a≥4。

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