JP2002355978A - Thermal ink jet recording head - Google Patents

Thermal ink jet recording head

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JP2002355978A
JP2002355978A JP2002115675A JP2002115675A JP2002355978A JP 2002355978 A JP2002355978 A JP 2002355978A JP 2002115675 A JP2002115675 A JP 2002115675A JP 2002115675 A JP2002115675 A JP 2002115675A JP 2002355978 A JP2002355978 A JP 2002355978A
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JP
Japan
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ink
discharge port
recording
pigment
liquid
Prior art date
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Pending
Application number
JP2002115675A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takuro Sekiya
卓朗 関谷
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To present conditions for preventing clogging of a liquid ejection recorder in which an ejection opening has a distance of depth part at the ejecting part. SOLUTION: Microparticles having size of Dp (μm) are dispersed into a liquid to produce a recording liquid which is then ejected from a fine ejection opening 4 to adhere onto a recording material thus performing recording. The end part of a channel serves, as it is, as the ejection opening 4 or the ejection opening 4 is formed independently at the end part of a channel wherein a relation Dp/t<=0.01 is satisfied for an ejection opening having a distance t (μm) at the depth part. When the outer corner part 4A1 has r shape (circular), shear drop at the corner part is 50 Dp or less.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、サーマルインクジ
ェット記録ヘッド、より詳細には、微粒子を分散させた
記録液体を用いるサーマルインクジェット記録ヘッドに
関する。
The present invention relates to a thermal ink jet recording head, and more particularly to a thermal ink jet recording head using a recording liquid in which fine particles are dispersed.

【0002】[0002]

【従来の技術】ノンインパクト記録法は、記録時におけ
る騒音の発生が無視し得る程度に極めて小さいという点
において、最近関心を集めている。その中で、高速記録
が可能であり、しかも所謂普通紙に特別の定着処理を必
要とせずに記録の行える所謂インクジェット記録法は、
極めて有力な記録法であって、これまでにも様々な方式
が提案され改良が加えられて商品化されたものもあれ
ば、現在もなお実用化への努力が続けられているものも
ある。
2. Description of the Related Art The non-impact recording method has recently attracted attention in that noise during recording is extremely small to a negligible level. Among them, a so-called ink jet recording method capable of high-speed recording and capable of performing recording on a so-called plain paper without requiring a special fixing process,
Some of the most influential recording methods have been proposed and various improvements have been proposed and commercialized, while others are still being put to practical use.

【0003】このようなインクジェット記録法は、所謂
インクと称される記録液体の小滴(droplet)を飛翔さ
せて記録部材に付着させて記録を行うものであって、こ
の記録液体の小滴の発生法及び発生された記録液体小滴
の飛翔方向を制御するための方法によって、以下のよう
に種々の方式がある。
In such an ink-jet recording method, recording is performed by causing droplets of a recording liquid, called so-called ink, to fly and adhere to a recording member to perform recording. There are various methods as follows, depending on the generation method and the method for controlling the flying direction of the generated recording liquid droplet.

【0004】例えば、米国特許第3060429号明細
書に開示されているTele type方式のものであって、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。
[0004] For example, in the Tele type system disclosed in US Pat. No. 3,060,429, droplets of a recording liquid are generated by electrostatic attraction, and the generated droplets of the recording liquid are transmitted to a recording signal. There is an electrostatic attraction type in which the electric field is controlled in accordance with the condition and recording is performed by selectively adhering the recording liquid droplets onto the recording member.

【0005】また、米国特許第3596275号,米国
特許第3298030号等に開示されているSweet方式
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。
[0005] In addition, in the Sweet type disclosed in US Pat. No. 3,596,275 and US Pat. No. 3,298,030, small droplets of a recording liquid whose charge amount is controlled by a continuous vibration generation method are generated. There are a continuous flow type and a charge control type in which recording is performed on a recording member by flying a small droplet of which generated charge is controlled between deflection electrodes to which a uniform electric field is applied.

【0006】また、他の方式として、例えば、米国特許
第3416153号明細書に開示されているHertz方式
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。
As another method, for example, a Hertz method disclosed in US Pat. No. 3,416,153, in which an electric field is applied between a discharge port and a ring-shaped charging electrode, and a continuous vibration generating method is used. There is a method of recording by generating and atomizing small droplets of a recording liquid. That is, in this method, the atomization state of the small droplet is controlled by modulating the electric field intensity applied between the discharge port and the charging electrode in accordance with the recording signal, and the image is recorded with the gradation of the recorded image.

【0007】さらに、他の方式として、例えば、米国特
許第3747120号明細書に開示されているStemme方
式がある。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St
emme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、Stem
me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。
Further, as another system, for example, there is a Stemme system disclosed in US Pat. No. 3,747,120. This system is fundamentally different from the above three systems in principle. That is, in each of the three methods, the droplets of the recording liquid ejected from the ejection port are electrically controlled while flying, and the droplets carrying the recording signal are selectively attached to the recording member. In contrast, this St
In the emme method, recording is performed by ejecting and flying a small droplet of a recording liquid from an ejection port in accordance with a recording signal. That is, Stem
In the me method, an electric recording signal is applied to a piezoelectric vibrating element attached to a recording head having a discharge port for discharging a recording liquid, and the electric recording signal is changed into mechanical vibration of the piezoelectric vibrating element. The recording is performed by ejecting a small droplet of the recording liquid from the ejection port according to mechanical vibration and attaching the droplet to a recording member, and is a so-called drop-on-demand type.

【0008】さらに、他の方式として、先に本出願人が
特公昭56−9429号公報において提案した方式があ
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 proposed by the present applicant in Japanese Patent Publication No. 56-9429. This method is also a so-called drop-on-demand type in which small droplets of a recording liquid are ejected and ejected from an ejection port in accordance with a recording signal to perform recording, but the ink in the liquid chamber is heated to generate bubbles in the ink. This is a so-called bubble ink jet type in which ink droplets are ejected from ejection ports by the action of bubbles.

【0009】上述のように、インクジェット記録法は、
その原理によって様々な方式があるが、共通していえる
ことは所謂インクと称される記録液体の小滴(drople
t)を飛翔させて記録部材に付着させて記録を行う点で
ある。そして、このインクと称される記録液体である
が、水溶性の染料を溶解した記録液体を使用するのが一
般的である。ところが、近年、耐水性や耐光性が重視さ
れるようになり、記録液体の着色剤として堅牢性の強い
顔料がインクジェット記録用として使用されることが期
待されている。
[0009] As described above, the ink jet recording method comprises:
There are various methods according to the principle, but what can be said in common is a so-called ink droplet of recording liquid.
The point is that the recording is performed by causing t) to fly and adhere to the recording member. As a recording liquid called this ink, a recording liquid in which a water-soluble dye is dissolved is generally used. However, in recent years, importance has been placed on water resistance and light resistance, and it is expected that a pigment having high robustness will be used as a colorant for a recording liquid for inkjet recording.

【0010】例えば、印字品位,吐出特性,保存安定
性,定着性等の基本的な課題を満たすインクジェット用
の水性顔料インクとしては、特開平2−255875号
公報,特開平4−334870号公報,特開平4−57
859号公報及び特開平4−57860号公報に記載の
インクが開示されている。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. Hei 2-255875 and Hei 4-334870 disclose aqueous water-based pigment inks satisfying basic problems such as print quality, discharge characteristics, storage stability, and fixability. JP-A-4-57
JP-A-859 and JP-A-4-57860 disclose inks.

【0011】しかしながら、この顔料は、染料のように
液媒体中に溶解するのではなく、分散しているため、液
媒体中での安定性が悪く、インク中の顔料の凝集,沈
降,分離の発生やノズル部の目詰まりを生じさせるとい
う問題がいまだ解決されていない。
However, the pigment is not dissolved in the liquid medium as in 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 are reduced. The problem of generation and clogging of the nozzle portion has not been solved yet.

【0012】一方で、近年、インクジェット記録の高画
質化,高精度化がすすみ、使用されるヘッドの吐出口
(ノズル)も、従来はΦ33μm〜Φ34μm(面積で
いうと900μm2程度)から、Φ50μm〜Φ51μ
m(面積でいうと2000μm2程度)のものが一般的
であったが、より微細な吐出口が要求されてきている。
その際、従来のようにインクとして水溶性の染料を溶解
した記録液体を使用するのであれば、染料は液媒体中に
溶解しているので対目詰まり性という問題は対処できて
いた。しかしながら、顔料ベースのインクについては、
より微細な吐出口(例えば、Φ25μm以下、あるいは
開口面積が500μm2未満)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, the image quality and accuracy of the ink jet recording have been improved, and the discharge ports (nozzles) of the head used have conventionally been from φ33 μm to φ34 μm (about 900 μm 2 in terms of area) to φ50 μm. ~ Φ51μ
m (approximately 2000 μm 2 in terms of area), but a finer discharge port is required.
At that time, if a recording liquid in which a water-soluble dye is dissolved is used as the ink as in the related art, the problem of clogging can be solved because the dye is dissolved in the liquid medium. However, for pigment-based inks,
Clogging is a serious problem when a finer discharge port (for example, Φ25 μm or less, or opening area is less than 500 μm 2 ) is obtained.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述のごと
き実情に鑑みてなされたもので、その第1の目的は、吐
出口の奥行き部分の距離と微粒子径を最適化し、Φ25
μm以下、あるいは開口面積が500μm2未満である
ような従来にはない非常に微細な吐出口を用い、高精細
印写を実現し、かつ、高耐水性,高耐光性を実現すると
ともに、吐出口の外側コーナー部分のだれを最適化し、
インクの顔料がたまりにくく、吐出口の目詰まりがな
く、信頼性の高いサーマルインクジェット記録ヘッドを
提供する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and a first object of the present invention is to optimize the distance of the depth portion of the discharge port and the particle diameter to achieve a diameter of Φ25.
μm or less, or an extremely small discharge port with an opening area of less than 500 μm 2 , realizes high-definition printing, and achieves high water resistance and high light fastness. Optimize the outside corner of the exit,
Provided is a highly reliable thermal inkjet recording head in which the pigment of the ink is less likely to accumulate and the ejection ports are not clogged.

【0014】第2の目的は、吐出口の奥行き部分の表面
粗さと微粒子径を最適化し、インクの顔料がたまりにく
く、吐出口の目詰まりがなく、信頼性の高いサーマルイ
ンクジェット記録ヘッドを提供する。
A second object of the present invention is to provide a highly reliable thermal ink jet recording head which optimizes the surface roughness and the fine particle diameter of the depth portion of the discharge port, makes it difficult for the ink pigment to accumulate, does not cause clogging of the discharge port. .

【0015】第3の目的は、インク滴吐出速度がある値
以上となるようにインクに吐出作用力を加えるように
し、吐出口の目詰まりをなくすとともに、安定した噴
射,高画質記録が実現できるサーマルインクジェット記
録ヘッドを提供する。
A third object is to apply an ejection force to the ink so that the ink droplet ejection speed is equal to or higher than a certain value, thereby eliminating clogging of the ejection openings, and realizing stable ejection and high-quality recording. Provided is a thermal inkjet recording head.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、液体
にその大きさがDp(μm)であるような微粒子を分散
させて記録液体とし、該記録液体を熱によって瞬時に発
生する気泡の作用力によって微細な吐出口から吐出さ
せ、被記録体に付着させて記録を行うサーマルインクジ
ェット記録ヘッドであって、前記吐出口は、流路の端部
がそのまま吐出口となっているもしくは流路の端部に別
途吐出口部を形成した吐出口であり、かつ、該吐出口は
開口面積が500μm2未満であるとともに、その奥行
き部分の距離tを有する吐出口であるとき、Dp/t≦
0.01とした液体噴射記録装置において、前記吐出口
より前記微粒子を分散させた記録液体を吐出するヘッド
と該吐出口の外側部分の拭き取り機構を有し、前記吐出
口の外側コーナー部分の形状をc形状(面取り形状)も
しくはr形状(円形状)とし、該吐出口外側コーナー部
分のだれをc50Dp以下もしくはr50Dp以下とし
たことを特徴としたものである。
According to a first aspect of the present invention, a recording liquid is obtained by dispersing fine particles having a size of Dp (μm) in a liquid, and the recording liquid is instantaneously generated by heat. A thermal ink jet recording head which discharges from a fine discharge port by the action force of the ink and adheres to a recording medium to perform recording, wherein the end of the flow path is the discharge port as it is or When the discharge port is a discharge port having a separate discharge port formed at the end of the road, and the discharge port has an opening area of less than 500 μm 2 and has a depth t of distance t, Dp / t ≤
A liquid jet recording apparatus having a discharge port having a head for discharging the recording liquid in which the fine particles are dispersed from the discharge port and a wiping mechanism for wiping an outer portion of the discharge port; (Chamfered shape) or r shape (circular shape), and the droop at the outer corner portion of the discharge port is c50Dp or less or r50Dp or less.

【0017】請求項2の発明は、液体にその大きさがD
p(μm)であるような微粒子を分散させて記録液体と
し、該記録液体を熱によって瞬時に発生する気泡の作用
力によって微細な吐出口から吐出させ、被記録体に付着
させて記録を行うサーマルインクジェット記録ヘッドに
おいて、前記吐出口は、流路の端部がそのまま吐出口と
なっているもしくは流路の端部に別途吐出口部を形成し
た吐出口であるとともに、該吐出口は奥行き部分の表面
粗さがR(s)であるような吐出口であるとき、0.0
25<Dp/Rとしたことを特徴したものである。
According to a second aspect of the present invention, the size of the liquid is D
Fine particles having a particle size of p (μm) are dispersed to form a recording liquid, and the recording liquid is discharged from a fine discharge port by the action of bubbles generated instantaneously by heat, and adheres to a recording medium to perform recording. In the thermal inkjet recording head, the discharge port is a discharge port in which the end of the flow path is the discharge port as it is or a discharge port in which a separate discharge port is formed at the end of the flow path, and the discharge port has a depth portion. When the discharge port has a surface roughness of R (s), 0.0
25 <Dp / R.

【0018】請求項3の発明は、請求項2の発明におい
て、前記記録液体にその吐出速度が5m/s以上となる
ように吐出作用力を加えることを特徴としたものであ
る。
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, an ejection force is applied to the recording liquid so that the ejection speed is 5 m / s or more.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】最初に、本発明が適用されるイン
クジェットの構成および原理について説明するが、前述
のように、インクジェット記録法には各種の方式があ
る。ここでは、代表例として、バブルインクジェット型
の例で説明するが、いうまでもなく本発明はこの方式に
限定されるものではなく、全てのインクジェット記録法
に適用されるものである。ただし、各種のインクジェッ
ト記録法の中でも、インクを加熱して気泡を発生させる
いわゆるバブルインクジェット記録法は、インクが過酷
な条件にさらされる(ヒートサイクルがある)ため、そ
れにともなう劣化,化学反応の促進,顔料の分散不安定
等の面から他のインクジェット記録法よりも、よりいっ
そう目詰まり等のインクジェットにとって好ましくない
技術課題がある。本発明は、このような過酷な条件にさ
らされるバブルインクジェット記録法にとって、特に好
適に適用されるものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, the configuration and principle of an ink jet to which the present invention is applied will be described. As described above, there are various types of ink jet recording methods. Here, an example of a bubble ink jet type will be described as a representative example, but it is needless to say that the present invention is not limited to this method, but is applicable to all ink jet recording methods. However, among various types of ink jet recording methods, the so-called bubble ink jet recording method in which ink is heated to generate air bubbles is subjected to severe conditions (heat cycle), which leads to deterioration and accelerated chemical reaction. In addition, there is a technical problem that is more unfavorable for ink-jet such as clogging than other ink-jet recording methods in terms of dispersion instability of pigment and the like. The present invention is particularly suitably applied to the bubble inkjet recording method exposed to such severe conditions.

【0020】図1は、バブルインクジェット型記録ヘッ
ドの一例を説明するための図で、図1(A)はヘッド斜
視図、図1(B)はヘッドを構成する蓋基板の斜視図、
図1(C)は該蓋基板を裏側から見た斜視図、図1
(D)は発熱体基板の斜視図であり、図中、1は蓋基
板、2は発熱体基板、3は記録液体流入口、4は吐出
口、5は流路、6は液室を形成するための領域、7は個
別(独立)の制御電極、8は共通電極、9は発熱体であ
る。
FIG. 1 is a view for explaining an example of a bubble ink jet recording head. FIG. 1 (A) is a perspective view of the head, FIG. 1 (B) is a perspective view of a lid substrate constituting the head,
FIG. 1C is a perspective view of the lid substrate viewed from the back side.
(D) 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, 4 is a discharge port, 5 is a flow path, and 6 forms a liquid chamber. 7 is an individual (independent) control electrode, 8 is a common electrode, and 9 is a heating element.

【0021】図2は、バブルインクジェット方式のイン
クジェットのインク滴吐出の原理を説明するための図
で、図2(A)は吐出口面でインク10と表面張力と外
圧とが平衡状態にある定常状態を示し、図2(B)は発
熱体9が加熱されて、発熱体9の表面温度が急上昇し隣
接インク層に沸騰現象が起きるまで加熱され、微小気泡
11が点在している状態を示す。
FIG. 2 is a diagram for explaining the principle of ink droplet ejection of a bubble inkjet type ink jet. FIG. 2 (A) shows a steady state where the ink 10, surface tension and external pressure are in an equilibrium state at the ejection port surface. FIG. 2B shows a state in which the heating element 9 is heated until the surface temperature of the heating element 9 rises rapidly and a boiling phenomenon occurs in the adjacent ink layer, and fine bubbles 11 are scattered. Show.

【0022】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 rapidly heated over the entire surface of the heating element 9 is instantaneously vaporized, a boiling film is formed, and bubbles 11 grow. At this time, the pressure in the discharge port rises by the amount of the bubble that has grown, the balance with the external pressure on the discharge port surface is lost, and the ink column 10 'starts to grow from the discharge port.

【0023】図2(D)は気泡11が最大に成長した状
態であり、吐出口面より気泡の体積に相当する分のイン
クが押し出される。この時、発熱体9には電流が流れて
いない状態にあり、発熱体9の表面温度は降下しつつあ
る。気泡11の体積の最大値は電気パルス印加のタイミ
ングからやや遅れる。
FIG. 2D shows a state in which the bubble 11 has grown to a maximum, and ink corresponding to the volume of the bubble is pushed out from the discharge port surface. At this time, no current is flowing 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.

【0024】図2(E)は気泡11がインクなどにより
冷却されて収縮を開始し始めた状態を示す。インク柱1
0′の先端部では押し出された速度を保ちつつ前進し、
後端部では気泡の収縮に伴って吐出口内圧の減少により
吐出口面から吐出口内へインクが逆流してインク柱1
0′にくびれ10″が生じている。
FIG. 2E shows a state in which the bubble 11 is cooled by ink or the like and starts to contract. Ink column 1
At the tip of 0 ', it moves forward while maintaining the pushed speed,
At the rear end, the ink flows backward from the discharge port surface into the discharge port due to a decrease in the pressure inside the discharge port due to the contraction of the bubble, and the ink column 1
There is a constriction 10 "at 0 '.

【0025】図2(F)はさらに気泡11が収縮し、発
熱体9の面にインク10が接し、発熱体面がさらに急激
に冷却される状態にある。吐出口面では、外圧が吐出口
内圧より高い状態になるためメニスカスが大きく吐出口
内に入り込んできている。インク柱の先端部は液滴12
になり、記録紙の方向へ5〜13m/secの速度で飛
翔している。
FIG. 2F shows a state in which the bubbles 11 further contract, the ink 10 comes into contact with the surface of the heating element 9, and the heating element surface is cooled more rapidly. On the discharge port surface, the external pressure is higher than the discharge port internal pressure, so that a large meniscus has entered the discharge port. The tip of the ink column is a droplet 12
And flying at a speed of 5 to 13 m / sec in the direction of the recording paper.

【0026】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。
FIG. 2G shows that the bubbles are completely eliminated in the process in which the ink is again supplied (refilled) to the discharge ports by capillary action and returns to the state of FIG. 2A.

【0027】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 general configuration and principle of a bubble ink jet recording head utilizing heat have been described above. However, as described above, the present invention is not limited to this method, and is applicable to all ink jet recording methods. Is what is done.

【0028】本発明は、上述のごときインクジェット記
録法に使用する記録液体(インク)を耐水性や耐光性が
優れた顔料を記録液体の着色剤として使用するものであ
る。しかしながら、この顔料を記録液体の着色剤として
使用した場合、顔料は染料のように液媒体中に溶解する
のではなく、分散しているため、液媒体中での安定性が
悪く、インク中の顔料の凝集,沈降,分離の発生やノズ
ル部の目詰まりを生じさせるという問題がある。とりわ
けノズル部の目詰まりは、インクが噴射しなくなるた
め、インクジェットにとっては致命的問題である。ある
いは目詰まりとはいわないまでも、上記理由により通常
の染料を記録液体の着色剤として使用するインクジェッ
ト記録法に較べてインク滴噴射が難しく、安定したイン
ク滴噴射,高精度のドット位置精度に裏付けられた高画
質記録が困難であるという問題がある。
In the present invention, the recording liquid (ink) used in the above-described ink jet recording method uses a pigment having excellent water resistance and light resistance as a coloring agent of the recording liquid. However, when this pigment is used as a colorant for a recording liquid, the pigment is not dissolved in a liquid medium like a dye but is dispersed, so that the stability in the liquid medium is poor, and the There is a problem that aggregation, sedimentation and separation of the pigment occur and clogging of the nozzle portion occurs. In particular, clogging of the nozzle portion is a fatal problem for the ink jet because the ink is not ejected. Or, even if it is not clogged, it is difficult to eject ink droplets compared to the ink jet recording method using a normal dye as a colorant for the recording liquid for the above reasons, and stable ink droplet ejection and high precision dot position accuracy are achieved. There is a problem that it is difficult to support high-quality recording.

【0029】本発明は、これを解決するために、インク
を構成する材料ならびにノズル部のディメンション,形
状,性状および使用する顔料粒径ならびにインク中の顔
料含有量などとの関係を鋭意検討したものである。本発
明では顔料インクを前提に考えている。すなわち、記録
液体中の着色剤は、水などの溶媒に溶解している染料で
はなく、顔料である微粒子が分散しているものである。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention has been made by studying the relationship between the material constituting the ink, the dimensions, shape, and properties of the nozzle portion, the pigment particle size used, the pigment content in the ink, and the like. It is. 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 a fine particle serving as a pigment dispersed therein.

【0030】本発明に好適に適用される黒色顔料インク
としては、例えば、中性あるいは塩基性のpHを有する
黒色顔料を、第3級アミンの塩あるいは第4級アンモニ
ウム基を有するアクリル酸エステルモノマーあるいはア
クリルアミドモノマーを少なくとも構成成分とする水溶
性高分子を用いて分散処理してなるものであり、他の色
相のインク,例えば、イエロー,マゼンタ及びシアン等
のインクについても、これらの色相の顔料を、カルボキ
シル基あるいはスルホン基を水溶性基として有するアニ
オン系高分子分散剤を用いて分散処理してなるものであ
る。
The black pigment ink suitably applied to the present invention includes, for example, a black pigment having a neutral or basic pH, a tertiary amine salt or an acrylate monomer having a quaternary ammonium group. Alternatively, a dispersion treatment is carried out using a water-soluble polymer containing at least an acrylamide monomer as a component. For inks of other hues, for example, inks of yellow, magenta and cyan, pigments of these hues are also used. And a dispersion treatment using an anionic polymer dispersant having a carboxyl group or a sulfone group as a water-soluble group.

【0031】なお、ここでいう黒色顔料のpHとは、一
般に、カーボンブラックの物性測定法に用いられている
のと同様に、純水中に顔料を分散させた場合の溶液のp
H値をいう。また、記録に用いる被記録材が普通紙であ
る場合においては、該普通紙に対するインクの界面張力
において、黒色顔料インクの界面張力が、カラーインク
の界面張力よりも高いこと、更には、普通紙に対するイ
ンクの浸透速度において、黒色顔料インクの浸透速度
が、カラーインクの浸透速度よりも遅いことが好まし
い。
The pH of the black pigment referred to here is generally the pH of a solution obtained by dispersing a pigment in pure water in the same manner as in the method for measuring the physical properties of carbon black.
Refers to the H value. Further, when the recording material used for recording is plain paper, the interfacial tension of the black pigment ink is higher than that of the color ink in the interfacial tension of the ink with respect to the plain paper. It is preferable that the permeation speed of the black pigment ink is lower than the permeation speed of the color ink.

【0032】以上のようなインクを用いて普通紙にカラ
ー記録を行うと、定着性よく、濃度も高く、境界滲みの
少ない画像を得ることができる。また、透明性を有する
被記録材に記録を行った場合でも鮮明な投影画像が得ら
れる。そして、いうまでもないが、顔料インクであるた
め、従来の染料インクを用いる場合に較べて、光や水に
対する抵抗性は非常に優れたものとなる。
When color recording is performed on plain paper using the above-described ink, an image having good fixability, high density, and little boundary blur can be obtained. Also, a clear projected image can be obtained even when recording is performed on a recording material having transparency. And, needless to say, since the ink is a pigment ink, the resistance to light and water is extremely excellent as compared with the case where a conventional dye ink is used.

【0033】本発明で用いられる高分子分散剤は、主と
してビニルモノマーの重合によって得られるものであっ
て、得られる重合体の少なくとも一部を構成するカチオ
ン性モノマーとしては、下記のような第3級アミンモノ
マーの塩及びこれらの第4級化された化合物が挙げられ
る。
The polymer dispersant used in the present invention is obtained mainly by polymerization of a vinyl monomer. The cationic monomers constituting at least a part of the obtained polymer include the following tertiary monomers. And salts of quaternary amine monomers and their quaternized compounds.

【0034】すなわち、N,N−ジメチルアミノエチル
メタクリレート[CH2=C(CH3)-COO-C2H4N(CH3)2]、N,
N−ジメチルアミノエチルアクリレート[CH2=CH-COO-C
2H4N(CH3)2]、N,N−ジメチルアミノプロピルメタク
リレート[CH2=C(CH3)-COO-C3H6N(CH3)2]、N,N−ジ
メチルアミノプロピルアクリレート[CH2=CH-COO-C3H6N
(CH3)2]、N,N−ジメチルアクリルアミド[CH2=CH-C
ON(CH3)2]、N,N−ジメチルメタクリルアミド[CH2=
C(CH3)-CON(CH3)2]、N,N−ジメチルアミノエチルア
クリルアミド[CH2=CH-CONHC2H4N(CH3)2]、N,N−ジ
メチルアミノエチルメタクリルアミド[CH2=C(CH3)-CON
HC2H4N(CH3)2]、N,N−ジメチルアミノプロピルアク
リルアミド[CH2=CH-CONH-C3H6N(CH3)2]、N,N−ジ
メチルアミノプロピルメタクリルアミド[CH2=C(CH3)-C
ONH-C3H6N(CH3)2]等である。
That is, N, N-dimethylaminoethyl methacrylate [CH2 = C (CH3) -COO-C2H4N (CH3) 2],
N-dimethylaminoethyl acrylate [CH2 = CH-COO-C
2H4N (CH3) 2], N, N-dimethylaminopropyl methacrylate [CH2 = C (CH3) -COO-C3H6N (CH3) 2], N, N-dimethylaminopropyl acrylate [CH2 = CH-COO-C3H6N
(CH3) 2], N, N-dimethylacrylamide [CH2 = CH-C
ON (CH3) 2], N, N-dimethylmethacrylamide [CH2 =
C (CH3) -CON (CH3) 2], N, N-dimethylaminoethylacrylamide [CH2 = CH-CONHC2H4N (CH3) 2], N, N-dimethylaminoethylmethacrylamide [CH2 = C (CH3) -CON
HC2H4N (CH3) 2], N, N-dimethylaminopropylacrylamide [CH2 = CH-CONH-C3H6N (CH3) 2], N, N-dimethylaminopropylmethacrylamide [CH2 = C (CH3) -C
ONH-C3H6N (CH3) 2].

【0035】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 the tertiary amine, the compound forming a salt includes hydrochloric acid, sulfuric acid, acetic acid and the like.
Compounds used for the grading include methyl chloride, dimethyl sulfate, benzyl chloride, epichlorohydrin and the like. Among them, methyl chloride, dimethyl sulfate and the like are preferable in preparing a dispersant. The tertiary amine salt or the quaternary ammonium compound as described above behaves as a cation in water, and under neutralized conditions, acidity is a stable dissolution region. The content of these monomers in the copolymer is preferably in the range of 20 to 60% by weight.

【0036】上記高分子分散剤の構成に用いられるその
他のモノマーとしては、例えば、2−ヒドロキシエチル
メタクリレート、長鎖のエチレンオキシド鎖を側鎖に有
するアクリル酸エステル等のヒドロキシ基を有するアク
リル酸エステル、スチレン系モノマー等の疎水性モノマ
ー類、及びpH7近傍の水に溶解可能な水溶性モノマー
として、アクリルアミド類,ビニルエーテル類,ビニル
ピロリドン類,ビニルピリジン類,ビニルオキサゾリン
類が挙げられる。疎水性モノマーとしては、スチレン,
スチレン誘導体,ビニルナフタレン,ビニルナフタレン
誘導体,(メタ)アクリル酸のアルキルエステル,アク
リロニトリル等の疎水性モノマーが用いられる。共重合
によって得られる高分子分散剤中において水溶性モノマ
ーは、共重合体を水溶液中で安定に存在させるために1
5〜35重量%の範囲で用い、かつ疎水性モノマーは、
共重合体の顔料に対する分散効果を高めるために20〜
40重量%の範囲で用いることが好ましい。
Examples of the other monomers used in the constitution of the polymer dispersant include acrylic acid esters having a hydroxy group such as 2-hydroxyethyl methacrylate and acrylic acid esters having a long ethylene oxide chain in the side chain; Examples of hydrophobic monomers such as styrene monomers and water-soluble monomers soluble in water near pH 7 include acrylamides, vinyl ethers, vinylpyrrolidones, vinylpyridines, and vinyloxazolines. As the hydrophobic monomer, styrene,
Hydrophobic monomers such as styrene derivatives, vinyl naphthalene, vinyl naphthalene derivatives, alkyl esters of (meth) acrylic acid, and acrylonitrile are used. In the polymer dispersant obtained by copolymerization, a water-soluble monomer is used to make the copolymer stably exist in an aqueous solution.
Used in the range of 5 to 35% by weight, and the hydrophobic monomer is:
20 to improve the dispersing effect of the copolymer on the pigment
Preferably, it is used in the range of 40% by weight.

【0037】本発明のブラックインクに使用されるカー
ボンブラック顔料(C.I.ピグメントブラック7)として
は、#2600,#2300,#990,#980,#
960,#950,#900,#850,#750,#
650,MCF−88,MA−600,#95,#5
5,#52,#47,#45,#45L,#44,#4
0,#33,#32,#30,#25,#20,#1
0,#5(以上、三菱化学製)、Printex95,Printex
90,Printex85,Printex80,Printex75,Print
ex45,Printex40,PrintexP,Printex60,Print
ex300,Printex30,Printex35,Printex25,P
rintex200,PrintexA,PrintexG,PrintexL6,P
rintexL(以上、デグッサ製)、Raven850,Raven7
80ULTRA,Raven760ULTRA,Raven790
ULTRA,Raven520,Raven500,Raven41
0,Raven420,Raven430,Raven450,Raven4
60,Raven890,Raven1020(以上、コロンビア
製)、Regal 415R,Regal330R,Regal 250
R,Regal 995R,Monarch800,Monarch880,
Monarch900,Monarch460,Monarch280,Monar
ch120(以上、キャボット製)等が挙げられる。
As the carbon black pigment (CI Pigment Black 7) used in the black ink of the present invention, # 2600, # 2300, # 990, # 980, #
960, # 950, # 900, # 850, # 750, #
650, MCF-88, MA-600, # 95, # 5
5, # 52, # 47, # 45, # 45L, # 44, # 4
0, # 33, # 32, # 30, # 25, # 20, # 1
0, # 5 (Mitsubishi Chemical), Printex95, Printex
90, Printex85, Printex80, Printex75, Print
ex45, Printex40, PrintexP, Printex60, Print
ex300, Printex30, Printex35, Printex25, P
rintex200, PrintexA, PrintexG, PrintexL6, P
rintexL (all made by Degussa), Raven850, Raven7
80 ULTRA, Raven 760 ULTRA, Raven 790
ULTRA, Raven520, Raven500, Raven41
0, Raven420, Raven430, Raven450, Raven4
60, Raven890, Raven1020 (all made in Colombia), Regal 415R, Regal330R, Regal250
R, Regal 995R, Monarch800, Monarch880,
Monarch900, Monarch460, Monarch280, Monar
ch120 (all manufactured by Cabot).

【0038】イエローインクに使用される顔料として
は、C.I.ピグメントイエロー1,C.I.ピグメントイエロ
ー2,C.I.ピグメントイエロー3,C.I.ピグメントイエ
ロー12,C.I.ピグメントイエロー13,C.I.ピグメン
トイエロー14,C.I.ピグメントイエロー16,,C.I.
ピグメントイエロー17,C.I.ピグメントイエロー7
3,C.I.ピグメントイエロー74,C.I.ピグメントイエ
ロー75,C.I.ピグメントイエロー83,C.I.ピグメン
トイエロー93,C.I.ピグメントイエロー95,C.I.ピ
グメントイエロー97,C.I.ピグメントイエロー98,
C.I.ピグメントイエロー114,C.I.ピグメントイエロ
ー128,C.I.ピグメントイエロー129,C.I.ピグメ
ントイエロー151,C.I.ピグメントイエロー154等
が挙げられる。
Pigments used for the yellow ink include CI Pigment Yellow 1, CI Pigment Yellow 2, CI Pigment Yellow 3, CI Pigment Yellow 12, CI Pigment Yellow 13, CI Pigment Yellow 14, CI Pigment Yellow 16, and CI Pigment Yellow 16.
Pigment Yellow 17, CI Pigment Yellow 7
3, CI Pigment Yellow 74, CI Pigment Yellow 75, CI Pigment Yellow 83, CI Pigment Yellow 93, CI Pigment Yellow 95, CI Pigment Yellow 97, CI Pigment Yellow 98,
CI Pigment Yellow 114, CI Pigment Yellow 128, CI Pigment Yellow 129, CI Pigment Yellow 151, and CI Pigment Yellow 154.

【0039】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。
Pigments used in the magenta ink include CI Pigment Red 5, CI Pigment Red 7, CI Pigment Red 12, CI Pigment Red 48 (Ca), CI Pigment Red 48 (Mn), C.I.
I. Pigment Red 57 (Ca), CI Pigment Red 57: 1, CI Pigment Red 112, CI Pigment Red 123, CI Pigment Red 168, CI
Pigment Red 184, CI Pigment Red 202
And the like.

【0040】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 the pigment used in the cyan ink,
CI Pigment Blue 1, CI Pigment Blue 2, C.I.
I. Pigment Blue 3, CI Pigment Blue 15:
3, CI Pigment Blue 15:34, CI Pigment Blue 16, CI Pigment Blue 22, CI Pigment Blue 60, CI Bat Blue 4, CI Bat Blue 60, and the like.

【0041】以上の他に、レッド,グリーン,ブルーそ
の他の3原色以外の中間色が必要とされる場合には、以
下のような顔料を単独あるいは併用して用いることが好
ましい。例えば、C.I.ピグメントレッド209,C.I.ピ
グメントレッド122,C.I.ピグメントレッド224,
C.I.ピグメントレッド177,C.I.ピグメントレッド1
94,C.I.ピグメントオレンジ43,C.I.バットバイオ
レット3,C.I.ピグメントバイオレット19,C.I.ピグ
メントグリーン36,C.I.ピグメントグリーン7,C.I.
ピグメントバイオレット23,C.I.ピグメントバイオレ
ット37,C.I.ピグメントブルー15:6,C.I.ピグメ
ントブルー209等が挙げられる。
In addition to the above, when an intermediate color other than the three primary colors of red, green, blue and the like is required, it is preferable to use the following pigments alone or in combination. For example, CI Pigment Red 209, CI Pigment Red 122, CI Pigment Red 224,
CI Pigment Red 177, CI Pigment Red 1
94, CI Pigment Orange 43, CI Bat Violet 3, CI Pigment Violet 19, CI Pigment Green 36, CI Pigment Green 7, CI
Pigment Violet 23, CI Pigment Violet 37, CI Pigment Blue 15: 6, CI Pigment Blue 209 and the like.

【0042】また、カラーインク中には下記に挙げるよ
うな染料を共存させてもよい。イエローインクに用いら
れる染料としては、例えば、C.I.アシッドイエロー1
1,C.I.アシッドイエロー17,C.I.アシッドイエロー
23,C.I.アシッドイエロー25,C.I.アシッドイエロ
ー29,C.I.アシッドイエロー42,C.I.アシッドイエ
ロー49,C.I.アシッドイエロー61,C.I.アシッドイ
エロー71,C.I.ダイレクトイエロー12,C.I.ダイレ
クトイエロー24,C.I.ダイレクトイエロー26,C.I.
ダイレクトイエロー44,C.I.ダイレクトイエロー8
6,C.I.ダイレクトイエロー87,C.I.ダイレクトイエ
ロー98,C.I.ダイレクトイエロー100,C.I.ダイレ
クトイエロー130,C.I.ダイレクトイエロー142等
が挙げられる。
Further, the following dyes may coexist in the color ink. Examples of the dye used in the yellow ink include CI Acid Yellow 1
1, CI Acid Yellow 17, CI Acid Yellow 23, CI Acid Yellow 25, CI Acid Yellow 29, CI Acid Yellow 42, CI Acid Yellow 49, CI Acid Yellow 61, CI Acid Yellow 71, CI Direct Yellow 12, CI Direct Yellow 24, CI Direct Yellow 26, CI
Direct Yellow 44, CI Direct Yellow 8
6, CI Direct Yellow 87, CI Direct Yellow 98, CI Direct Yellow 100, CI Direct Yellow 130, CI Direct Yellow 142, and the like.

【0043】マゼンタインクに用いられる染料として
は、C.I.アシッドレッド1,C.I.アシッドレッド6,C.
I.アシッドレッド8,C.I.アシッドレッド32,C.I.ア
シッドレッド35,C.I.アシッドレッド37,C.I.アシ
ッドレッド51,C.I.アシッドレッド52,C.I.アシッ
ドレッド80,C.I.アシッドレッド85,C.I.アシッド
レッド87,C.I.アシッドレッド92,C.I.アシッドレ
ッド94,C.I.アシッドレッド115,C.I.アシッドレ
ッド180,C.I.アシッドレッド254,C.I.アシッド
レッド256,C.I.アシッドレッド289,C.I.アシッ
ドレッド315,C.I.アシッドレッド317,C.I.ダイ
レクトレッド1,C.I.ダイレクトレッド4,C.I.ダイレ
クトレッド13,C.I.ダイレクトレッド17,C.I.ダイ
レクトレッド23,C.I.ダイレクトレッド28,C.I.ダ
イレクトレッド31,C.I.ダイレクトレッド62,C.I.
ダイレクトレッド79,C.I.ダイレクトレッド81,C.
I.ダイレクトレッド83,C.I.ダイレクトレッド89,
C.I.ダイレクトレッド227,C.I.ダイレクトレッド2
40,C.I.ダイレクトレッド242,C.I.ダイレクトレ
ッド243等が挙げられる。
The dyes used in the magenta ink include CI Acid Red 1, CI Acid Red 6, C.I.
I. Acid Red 8, CI Acid Red 32, CI Acid Red 35, CI Acid Red 37, CI Acid Red 51, CI Acid Red 52, CI Acid Red 80, CI Acid Red 85, CI Acid Red 87, CI Acid Red 92 CI Acid Red 94, CI Acid Red 115, CI Acid Red 180, CI Acid Red 254, CI Acid Red 256, CI Acid Red 289, CI Acid Red 315, CI Acid Red 317, CI Direct Red 1, CI Direct Red 4. , CI Direct Red 13, CI Direct Red 17, CI Direct Red 23, CI Direct Red 28, CI Direct Red 31, CI Direct Red 62, CI
Direct Red 79, CI Direct Red 81, C.
I. Direct Red 83, CI Direct Red 89,
CI Direct Red 227, CI Direct Red 2
40, CI Direct Red 242, CI Direct Red 243, and the like.

【0044】シアンインクに用いられる染料としては、
C.I.アシッドブルー9,C.I.アシッドブルー22,C.I.
アシッドブルー40,C.I.アシッドブルー59,C.I.ア
シッドブルー93,C.I.アシッドブルー102,C.I.ア
シッドブルー104,C.I.アシッドブルー113,C.I.
アシッドブルー117,C.I.アシッドブルー120,C.
I.アシッドブルー167,C.I.アシッドブルー229,
C.I.アシッドブルー234,C.I.アシッドブルー25
4,C.I.ダイレクトブルー6,C.I.ダイレクトブルー2
2,C.I.ダイレクトブルー25,C.I.ダイレクトブルー
71,C.I.ダイレクトブルー78,C.I.ダイレクトブル
ー86,C.I.ダイレクトブルー90,C.I.ダイレクトブ
ルー106,C.I.ダイレクトブルー199等が挙げられ
る。ただし、これらの染料を共存させる場合も、顔料粒
径ならびにインク中の顔料含有量などは後述する範囲内
に入っている必要がある。
Dyes used for cyan ink include:
CI Acid Blue 9, CI Acid Blue 22, CI
Acid Blue 40, CI Acid Blue 59, CI Acid Blue 93, CI Acid Blue 102, CI Acid Blue 104, CI Acid Blue 113, CI
Acid Blue 117, CI Acid Blue 120, C.I.
I. Acid Blue 167, CI Acid Blue 229,
CI Acid Blue 234, CI Acid Blue 25
4, CI Direct Blue 6, CI Direct Blue 2
2, CI Direct Blue 25, CI Direct Blue 71, CI Direct Blue 78, CI Direct Blue 86, CI Direct Blue 90, CI Direct Blue 106, CI Direct Blue 199, and the like. However, even when these dyes coexist, the pigment particle size and the pigment content in the ink need to be within the ranges described below.

【0045】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-mentioned cationic water-soluble polymer as a dispersant,
Pigments whose isoelectric point is adjusted to 6 or more, or those having a neutral or basic pH of a simple aqueous dispersion characterizing the pigment, for example, 7 to 10 Certain pigments are preferred in terms of dispersibility. This is understood to be due to the strong ionic interaction between the pigment and the cationic water-soluble polymer.

【0046】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 dispersion of fine particles of a pigment using the above materials, it is preferable to employ the following method. (1) In the case of carbon black: carbon black is premixed in a cationic dispersant solution, subsequently milled in a high shear rate disperser, diluted, and then centrifuged to remove coarse particles. . afterwards,
Materials for the desired ink formulation are added and, optionally, subjected to aging. Thereafter, centrifugation is performed to finally obtain a pigment dispersion having a desired average particle size. The pH of the ink thus produced is 3 to
It is preferred to be in the range of 9.

【0047】(2)その他の色相の顔料の場合:アニオ
ン系分散剤を用いる以外は、基本的にはカーボンブラッ
クと同様である。但し、小粒径にするのが困難な有機顔
料の場合には、顔料合成と同時、あるいは合成途中段階
で界面活性剤処理を行い、顔料粒子の結晶成長を抑制
し、濡れ性を高めた加工顔料を使用することが望まし
い。このようにして作製したインクのpHは5〜10の
範囲とするのが好ましい。カーボン黒色インク及びカラ
ーインク何れの場合でも、その平均粒径は0.02〜1
μmの範囲であることが分散体の安定性上必須であり、
好ましくは、0.03〜0.4μmの範囲である。これは
分散体の安定性という観点からの必須条件であるが、微
細な開口からインクを吐出させるといういわゆるインク
ジェットに必須という観点から、この平均粒径を検討す
ると微細な開口すなわち吐出口での目詰まりを考慮に入
れる必要があるが、これは後述する。なお、良好なイン
クの表面張力は10〜60dyn/cmの範囲である。
(2) In the case of pigments of other hues: Basically the same as carbon black except that an anionic dispersant is used. However, in the case of an organic pigment that is difficult to reduce the particle size, a surfactant treatment is performed simultaneously with or during the synthesis of the pigment to suppress crystal growth of the pigment particles and to improve wettability. It is desirable to use pigments. The pH of the ink thus prepared is preferably in the range of 5 to 10. The average particle size of both the carbon black ink and the color ink is 0.02 to 1
The range of μm is essential for the stability of the dispersion,
Preferably, it is in the range of 0.03 to 0.4 μm. This is an essential condition from the viewpoint of the stability of the dispersion. However, from the viewpoint of indispensable for the so-called ink jet that discharges ink from a fine opening, considering the average particle size, it is necessary to consider the fineness of the fine opening, that is, the discharge port. Clogging needs to be taken into account, which will be described later. A good surface tension of the ink is in a range of 10 to 60 dyn / cm.

【0048】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 in view of the clarity of the recorded characters. On the other hand, the color ink preferably has a high penetration 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 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 tendency of the black ink to flow into the color ink side is reduced, and the black ink and the color ink have a lower interfacial tension. 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 Corporation) or the like. Quantity. A high interfacial tension means that the contact angle with plain paper is 90 ° or more even in a short time of 1 second to several seconds, and a low interfacial tension means that the contact angle is 90 ° or less.

【0049】本発明で使用するカラーインクに使用され
る分散剤は、アルカリ可溶性の水溶性脂樹であり、重量
平均分子量は1,000〜30,000であり、好ましく
は3,000〜15,000の範囲である。具体的には、
スチレン,スチレン誘導体,ビニルナフタレン,ビニル
ナフタレン誘導体,アクリル酸のアルキルエステル,メ
タクリル酸のアルキルエステル等の疎水性モノマーと、
α,β−エチレン性不飽和カルボン酸及びその脂肪族ア
ルコールエステル,アクリル酸,メタクリル酸,マレイ
ン酸,イタコン酸,フマール酸及びそれらの誘導体等の
親水性モノマーからなる共重合体及びそれらの塩等であ
る。共重合体はランダム,ブロック,グラフト等の何れ
の構造を有していてもよく、酸価は100〜430、好
ましくは、130〜360の範囲である。
The dispersant used in the color ink used in the present invention is an alkali-soluble water-soluble aliphatic tree, and has a weight average molecular weight of 1,000 to 30,000, preferably 3,000 to 15, 000. In particular,
Hydrophobic monomers such as styrene, styrene derivatives, vinylnaphthalene, vinylnaphthalene derivatives, alkyl esters of acrylic acid and alkyl esters of methacrylic acid;
Copolymers composed of hydrophilic monomers such as α, β-ethylenically unsaturated carboxylic acids and their aliphatic alcohol esters, acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, itaconic acid, fumaric acid and derivatives thereof, and salts thereof. It is. 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.

【0050】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 naphthalenesulfonic acid formaldehyde condensate and polystyrenesulfonic acid can be used. . However, an alkali-soluble water-soluble oily tree has the advantage that the viscosity of the dispersion can be reduced 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 on the pigment is 4% by weight or less in the ink. Is preferred.

【0051】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。
In order to use the above dispersant in an aqueous system, a base is required. Suitable bases therefor include ethanolamine, diethanolamine, triethanolamine,
N-methylethanolamine, N-ethyldiethanolamine, 2-amino-2-methylpropanol, 2-ethyl-2-amino-1,3-propanediol, 2-
Organic bases such as (2-aminoethyl) ethanolamine, tris (hydroxymethyl) aminomethane, ammonia, piperidine, morpholine, β-dihydroxyethylurea, and inorganic bases such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, and lithium hydroxide. No. The optimum base type varies depending on the type of the selected pigment and dispersant, but is preferably a non-volatile, stable, and high water retention property. The amount of the base used is basically used from the amount calculated from the acid value of the dispersant as the amount of the base required for neutralizing the same. In some cases, more than the equivalent of acid is used. This is performed for the purpose of improving the dispersibility, adjusting the pH of the ink, adjusting the recording performance, improving the moisture retention, and the like.

【0052】本発明においてインクに用いられる溶剤と
しては、水と混和性がある有機溶剤類である。有機溶剤
としては下記の如く3群に分けることができる。即ち、
保湿性が高く,蒸発しにくく,親水性に優れる第1群の
溶剤、有機性があり疎水性の表面への濡れ性がよく、蒸
発乾燥性もある第2群の溶剤、適度の濡れ性を有し低粘
度の第3群の溶剤(一価アルコール類)である。
The solvent used in the ink of the present invention is an organic solvent miscible with water. Organic solvents can be divided into three groups as described below. That is,
A first group of solvents that has high moisture retention, is difficult to evaporate, and has excellent hydrophilicity. A second group of solvents that has good wettability to organic and hydrophobic surfaces and has good evaporation and drying properties. It is a third group of solvents (monohydric alcohols) having low viscosity.

【0053】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。
The solvents belonging to the first group include ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tripropylene glycol, glycerin,
2,4-butanetriol, 1,2,6-hexanetriol, 1,2,5-pentanetriol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, dimethylsulfoxide, die Acetone alcohol, glycerin monoallyl ether, propylene glycol, butylene glycol, polyethylene glycol 300, thiodiglycol, N-methyl-2-pyrrolidone, 2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, 1,3-
Dimethyl-2-imidazolidinone, sulfolane, trimethylolpropane, trimethylolethane, neopentyl glycol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoisopropyl ether, ethylene glycol monoallyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol Monoethyl ether, triethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, β-dihydroxyethyl urea,
Urea, acetonylacetone, pentaerythritol,
1,4-cyclohexanediol and the like can be mentioned.

【0054】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, and diethylene glycol monoisobutyl. Ether, triethylene glycol monobutyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol diethyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether, tetraethylene glycol diethyl ether, propylene glycol monobutyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether Ter, dipropylene glycol monopropyl ether, dipropylene glycol monobutyl ether, tripropylene glycol monomethyl ether, glycerin monoacetate, glycerin diacetate, glycerin triacetate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monomethyl ether acetate, cyclohexanol, 1,2- Cyclohexanediol, 1-butanol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 3-hexene-2,5-diol, 2,3-butanediol,
Examples thereof include 1,5-pentanediol, 2,4-pentanediol, and 2,5-hexanediol.

【0055】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。
The solvents belonging to the third group include ethanol, n-propanol, 2-propanol, 1-methoxy-2-propanol, furfuryl alcohol, tetrahydrofurfuryl alcohol and the like. It is preferable that the total amount of the water-soluble solvent as described above is generally in the range of 5 to 40% by weight based on the whole ink.

【0056】本発明のインクを構成する各水性顔料イン
クには、界面活性剤,pH調整剤,防腐剤等を添加する
ことが可能である。界面活性剤は浸透性の高いカラーイ
ンクの調製,バブルインクジェット方式における発熱ヒ
ーター,吐出ノズル表面への濡れ性の調節等に有益であ
る。材料としては既存の市販品から適宜選択することが
できる。以上のような材料から構成される各インクの物
性をまとめると、黒色インクは、高い表面張力(概略3
0〜60dyn/cm)を有し、一方、カラーインクは
低い表面張力(概略10〜40dyn/cm)を有する
ことが好ましい。
A surfactant, a pH adjuster, a preservative and the like can be added to each aqueous pigment ink constituting the ink of the present invention. The surfactant is useful for preparing a color ink having a high permeability, a heating heater in a bubble ink jet system, and adjusting wettability to the surface of a discharge nozzle. The material can be appropriately selected from existing commercial products. To summarize the physical properties of each ink composed of the above materials, the black ink has a high surface tension (approximately 3).
0 to 60 dyn / cm), while the color ink preferably has a low surface tension (approximately 10 to 40 dyn / cm).

【0057】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 the color ink of the present invention as described above, black characters and the like are clear, and images and graphs and black characters are clearly displayed. Even if they are adjacent to each other, there is no mutual bleeding and each is clear.

【0058】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 or bond paper), coated paper, OHP plastic film and the like. Can be used. As described above, the present invention can be applied to all ink jet recording methods, and is particularly suitable for use in an ink jet recording method of a type in which ink is ejected by a bubbling phenomenon of ink due to thermal energy. Is extremely stable and does not generate satellite dots. However, in this case, it may be necessary to adjust thermal physical properties, for example, specific gravity, thermal expansion coefficient, thermal conductivity, and the like.

【0059】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 method in which ink is ejected from a fine opening, and clogging at an ejection port is fatal to the ink jet recording method.
This is the case using pigment ink in which fine particles are dispersed in a solvent, as in the present invention, rather than using dye ink, the pigment is not dissolved like dye but only dispersed. Therefore, clogging is more likely to occur. Further, in the present invention, an ink jet recording head having an unprecedented fine ejection opening, for example, an ejection opening having a diameter of 25 μm or less (in terms of area, less than 500 μm 2 ) is assumed. It is a very serious problem.

【0060】ところで目詰まりとは、微細な開口からイ
ンクが噴射するというインクジェット記録方式の原理そ
のものに由来するものである。つまり、開口が微細であ
るがゆえに生じるものである。よって、その開口すなわ
ち吐出口の各ディメンション,形状,性状と、いわばイ
ンク中の異物とでもいうべき顔料の大きさとには密接な
関係がある。
Incidentally, the clogging is derived from the principle of the ink jet recording system in which ink is ejected from a fine opening. In other words, this occurs because the opening is fine. Therefore, there is a close relationship between the dimensions, shape, and properties of the opening, that is, the discharge port, and the size of the pigment, which may be called foreign matter in the ink.

【0061】本発明は、この点に鑑み、吐出口の各ディ
メンション,形状,性状と顔料粒子の大きさに着目し、
目詰まりの生じにくさとそれらの関係を見い出したもの
である。具体的には、顔料粒子径を変えたインクを調合
し、各ディメンション,形状,性状がわかっているイン
クジェット記録ヘッドを使用し、一定時間インク噴射を
行った後、一定時間放置し、インク噴射を再開し、吐出
口の目詰まりの有無を調べた。その場合、吐出口の完全
閉塞だけではなく、部分的な目詰まりおよびそれに至る
事前の兆候(わずかな目詰まり)も目詰まりとみなして
テストした。
In view of this point, the present invention pays attention to each dimension, shape, and property of the discharge port and the size of the pigment particles.
It is a finding of the difficulty of clogging and their relationship. Specifically, inks having different pigment particle diameters are prepared, and ink jetting is performed for a certain period of time using an ink jet recording head whose dimensions, shape, and properties are known, and then left for a certain period of time to perform ink jetting. The operation was restarted and clogging of the discharge port was examined. In this case, not only the complete obstruction of the discharge port, but also partial clogging and the prior signs (slight clogging) leading to it were considered as clogging and tested.

【0062】使用したヘッドは、図1に示したような構
成の熱エネルギーを使用するインクジェット記録方式の
ヘッドである。ただし図1に示したヘッドは、流路の先
端がそのまま吐出口になっているものを示したが、実験
に使用したものは、図3に示すように、この先端に流路
の配列密度と同じ配列密度で形成したノズル21を有す
るノズル板20を設けたものである(なお、図3におい
て、図3(A)は、図1(A)に示したヘッドにノズル
板20を取り付ける前の様子を示す斜視図、図3(B)
は、ノズル板20を取り付けた後の斜視図である)。ま
た、その吐出口(ノズル)の数も、図1,図3に示した
ものは、説明を簡単にするため吐出口が4個しかないも
のであるが、実際に使用したのは吐出口の数が128個
で、その配列密度が400dpiのものである。また、
発熱体の大きさは22μm×90μmで、その抵抗値は
110Ωであり、インク噴射の駆動電圧は24V,駆動
パルス幅は6.5μs,駆動周波数は12kHzとし
た。なお、記録ヘッドは吐出口径をΦ25μmとし、吐
出口部の厚さ(吐出口部の奥行き部分の距離)を変えた
3種類のヘッド(H1〜H3)を用意した(それぞれ吐
出口部の厚さを、t=40μm(H1),50μm(H
2),60μm(H3)とした)。
The head used was an ink jet recording type head using thermal energy having a configuration as shown in FIG. However, the head shown in FIG. 1 shows a head in which the end of the flow path is the discharge port as it is, but the head used in the experiment is, as shown in FIG. A nozzle plate 20 having nozzles 21 formed at the same arrangement density is provided (note that in FIG. 3, FIG. 3A shows a state before the nozzle plate 20 is attached to the head shown in FIG. 1A). FIG. 3B is a perspective view showing the situation.
Is a perspective view after the nozzle plate 20 is attached). The number of discharge ports (nozzles) shown in FIGS. 1 and 3 has only four discharge ports for simplicity of explanation, but the number of discharge ports actually used was The number is 128 and the array density is 400 dpi. Also,
The size of the heating element was 22 μm × 90 μm, the resistance value was 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. In addition, three types of heads (H1 to H3) were prepared for the recording head, each having a discharge port diameter of Φ25 μm and a different discharge port thickness (distance of a depth portion of the discharge port) (thickness of each discharge port). T = 40 μm (H1), 50 μm (H
2), 60 μm (H3)).

【0063】使用したインクは、以下のような組成およ
び製法によるものであるが、顔料粒径が0.005〜4
μmまで変えたものを準備し、吐出口径の異なるヘッド
H1〜H3と組み合わせてテストした。また、一定時間
インク噴射を行った後の放置の条件は、温度40℃,湿
度30%の雰囲気中で10時間放置である。
The ink used has the following composition and manufacturing method, but has a pigment particle size of 0.005 to 4
Samples having a diameter of up to μm were prepared and tested in combination with heads H1 to H3 having different ejection apertures. In addition, the condition for leaving after the ink is ejected for a certain period of time is that the substrate is left for 10 hours in an atmosphere at a temperature of 40 ° C. and a humidity of 30%.

【0064】インクの製法を以下に示す。スチレン/ア
クリル酸/エチルアクリレートからなる、酸価290、
重量平均分子量5,000、ガラス転移温度77℃の共
重合体Pをモノエタノールアミンを用いて溶解した水溶
液を用い、アントラキノン系顔料ピグメントレッド−1
77分散体D1〜D20を作製した。 ・共重合体P水溶液(固形分15重量%) 40部 ・ピグメントレッド−177(クロモフタールレッドA2B, チバガイギー製) 24部 ・ジエチレングリコール 20部 ・イソプロピルアルコール 10部 ・水 130部
The method for producing the ink is described below. An acid value of 290 consisting of styrene / acrylic acid / ethyl acrylate;
Using an aqueous solution obtained by dissolving a copolymer P having a weight average molecular weight of 5,000 and a glass transition temperature of 77 ° C. using monoethanolamine, an anthraquinone pigment Pigment Red-1 was used.
77 dispersions D1 to D20 were prepared.・ Copolymer P aqueous solution (solid content 15% by weight) 40 parts ・ Pigment Red-177 (Chromophtal Red A2B, manufactured by Ciba Geigy) 24 parts ・ Diethylene glycol 20 parts ・ Isopropyl alcohol 10 parts ・ Water 130 parts

【0065】これらの材料をバッチ式縦型サンドミル
(アイメックス製)に仕込み、1mm径のガラスビーズ
をメディアとして充填し、水冷しつつ3時間分散処理を
行った。分散後の液の粘度は30cP,pH=9.8の
粗分散体を得た。この分散液を遠心分離機にかけ粗大粒
子を除去し、また、遠心分離の条件を種々変えることに
よって顔料の平均粒径を0.005〜4μmまで変えた
分散体D1〜D20を得た。これらの分散体を水,ジエ
チレングリコール,エチレングリコールモノブチルエー
テル(60:25:15重量比)にて希釈し、粘度3c
P,表面張力40dyn/cm,pH=9.5の赤色塩
基性インクジェット用インクR1〜R20を得た。最終
調製物の固形分は約7.5重量%であった。なお、これ
らのインク中の最終的な顔料含有率は5重量%である。
These materials were placed in a batch type vertical sand mill (made by Imex), filled with glass beads of 1 mm diameter as a medium, and subjected to a dispersion treatment for 3 hours while cooling with water. After the dispersion, a crude dispersion having a viscosity of 30 cP and a pH of 9.8 was obtained. The dispersion was centrifuged to remove coarse particles, and dispersions D1 to D20 in which the average particle size of the pigment was changed to 0.005 to 4 μm by changing the conditions of centrifugation variously. These dispersions were diluted with water, diethylene glycol, ethylene glycol monobutyl ether (60:25:15 weight ratio) and had a viscosity of 3c.
P, red basic inkjet inks R1 to R20 having a surface tension of 40 dyn / cm and a pH of 9.5 were obtained. The solids content of the final preparation was about 7.5% by weight. The final pigment content in these inks is 5% by weight.

【0066】なお、平均粒径は、動的光散乱法による粒
度分布測定装置ELS−800(大塚電子製)にて測定
を行い、平均量は自己相関関数の初期勾配から得られる
値で示した。これらのインクR1〜R20と上記の吐出
口部の厚さ(吐出口部の奥行き部分の距離)を変えたヘ
ッドを組み合わせて、目詰まりの発生状況を調べた結果
を表1〜表3に記す。
The average particle size was measured by a particle size distribution analyzer ELS-800 (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.) by a dynamic light scattering method, and the average amount was indicated by a value obtained from the initial gradient of the autocorrelation function. . Tables 1 to 3 show the results of examining the state of clogging by combining these inks R1 to R20 and heads having different thicknesses of the above-described ejection openings (distances at the depths of the ejection openings). .

【0067】[0067]

【表1】 [Table 1]

【0068】[0068]

【表2】 [Table 2]

【0069】[0069]

【表3】 [Table 3]

【0070】以上の結果より、顔料粒径Dpと吐出口の
奥行き部分の距離(ノズル厚さ)tとは、Dp/t≦
0.01の関係を満足するようにすれば目詰まりのない
安定したインク噴射が得られることがわかる。なお、ヘ
ッドの構成によっては、流路と吐出口(ノズル)が連続
的につながっているような場合もあるが、本発明でいう
ところの吐出口の奥行き部分の距離(ノズル厚さ)tと
は、実質的にノズルを構成する部分の距離,厚さを意味
する。
From the above results, the pigment particle diameter Dp and the distance (nozzle thickness) t at the depth of the discharge port are: Dp / t ≦
It can be seen that if the relationship of 0.01 is satisfied, stable ink ejection without clogging can be obtained. Note that, depending on the configuration of the head, the flow path and the discharge port (nozzle) may be continuously connected, but the distance (nozzle thickness) t of the depth part of the discharge port (nozzle thickness) in the present invention. Means a distance and a thickness of a portion substantially constituting the nozzle.

【0071】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, another feature of the present invention will be described.
As described above, the colorant in the recording liquid of the present invention is not a dye dissolved in a dissolution medium such as water, but a fine particle as a pigment dispersed therein. According to the above-described results, even in the case of such a so-called pigment ink, if the relationship between the pigment particle diameter and the distance (nozzle thickness) at the depth of the discharge port is within a certain range, clogging may not occur. Okay, to use these pigment inks to eject ink droplets,
In addition to clogging, it is necessary to eject ink droplets on a recording medium, such as paper, in a stable manner and with high accuracy at a target position.

【0072】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 t (nozzle thickness) at the depth of the discharge port, which is often related to clogging, and the distance L from the discharge port surface to a recording medium such as paper was examined. The heads used were the above-described heads H1 to H3, had a discharge aperture of 25 μm, had 128 nozzles, and had an array density of 400 dpi. The size of the heating element is 22 μm × 90 μm, its resistance value is 110Ω, the driving voltage for ink ejection is 24 V, the driving pulse width is 6.5 μs, and the driving frequency is 12 kHz.

【0073】使用したインクは前述の赤色塩基性インク
ジェットヘッド用インクR5であり、被記録体としては
三菱製紙製マットコートNMを使用し、ヘッドの吐出口
面から被記録体までの距離を変えて印写実験を行い、こ
の被記録体上における画素位置精度を評価することによ
り、高画質記録(高ドット位置精度)が得られるかどう
か評価した。なお、本発明のように吐出口が小さく、か
つ顔料インクを使用し、従来に較べて噴射がしにくいヘ
ッドでは、少しでも良好な条件を見い出すために、重力
作用も影響をおよぼすと考え、鉛直方向に対してほぼ垂
直方向にインク滴を噴射する場合と、ほぼ鉛直方向の2
通りの噴射方向を評価した。その結果を表4に示す。
The ink used was the aforementioned ink R5 for a red basic ink jet head. A matte coat NM made by Mitsubishi Paper Mills was used as a recording medium, and the distance from the discharge port surface of the head to the recording medium was changed. By performing a printing experiment and evaluating the pixel position accuracy on the recording medium, it was evaluated whether high-quality recording (high dot position accuracy) could be obtained. In the case of a head having a small ejection port and using a pigment ink, which is difficult to eject as compared with the conventional ink jet head as in the present invention, in order to find a slightly better condition, it is considered that the gravitational action also has an effect. The direction in which ink droplets are ejected in a direction substantially perpendicular to the
The different injection directions were evaluated. Table 4 shows the results.

【0074】[0074]

【表4】 [Table 4]

【0075】なお、表4において、○は狙いのドット位
置からのズレが1/4ドット以内に入った場合、△は狙
いのドット位置からのズレが1/4ドット以上,1/2
ドット以内に入った場合、×は狙いのドット位置からの
ズレが1/2ドット以上ズレた場合である。なお、1ド
ットの大きさは約Φ60μmである。
In Table 4, ○ indicates that the deviation from the target dot position is within 1/4 dot, Δ indicates that the deviation from the target dot position is 1/4 dot or more, and
When it is within the dots, x indicates that the deviation from the target dot position is 1/2 dot or more. The size of one dot is about Φ60 μm.

【0076】以上の結果より、本発明のように吐出口が
小さく、かつ顔料インクを使用し、従来に較べて噴射が
しにくいヘッドであっても、吐出口から被記録面までの
距離を100t以下とすることにより、安定噴射が行
え、高精度なドット位置精度が得られ高画質記録が実現
することがわかる。とりわけ噴射方向を鉛直方向にし、
重力作用も利用することにより、その効果が増すことも
わかる。
From the above results, even if the head used in the present invention has a small ejection port, uses a pigment ink, and is hard to eject compared to the conventional head, the distance from the ejection port to the recording surface is 100 tons. By performing the following, it can be seen that stable ejection can be performed, high dot position accuracy can be obtained, and high image quality recording can be realized. In particular, the injection direction is vertical,
It can also be seen that the effect is increased by using the gravitational action.

【0077】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 completely vertical, and it is said that it is more effective if gravity is used. Therefore, when actually using the present invention, even if it is not possible to make the ejection direction completely vertical due to the restriction on the configuration of the printer, it is necessary to make the ejection downward so that the gravitational action can be used at all. It just needs to be.

【0078】次に、本発明のさらに他の特徴について説
明する。前述のように本発明の記録液体中の着色剤は、
水などの溶媒に溶解している染料ではなく、顔料である
微粒子が分散しているものである。しかしながら、この
顔料は、染料のように液媒体中に溶解するのではなく、
分散しているため、液媒体中での安定性が悪く、インク
の顔料の凝集,沈降,分離の発生が生じやすい。とりわ
け、吐出口の形状によっては凝集した顔料がたまりやす
く目詰まりを加速させる場合がある。
Next, still another feature of the present invention will be described. As described above, the colorant in the recording liquid of the present invention is:
It is not a dye dissolved in a solvent such as water, but a fine particle serving as a pigment dispersed therein. However, this pigment does not dissolve in a liquid medium like a dye,
Due to the dispersion, the stability in the liquid medium is poor, and aggregation, sedimentation, and separation of the pigment of the ink are likely to occur. In particular, depending on the shape of the discharge port, the aggregated pigment may easily accumulate and accelerate clogging.

【0079】上述のように目詰まり要因を抱える本発明
のような液体噴射記録装置では、信頼性維持回復装置を
必須の構成要件とする。信頼性維持回復装置としては、
吐出口外側面の汚れをゴム,プラスチック,あるいは金
属等のブレードで拭き取ったり、スポンジ等の吸湿部材
で拭き取ったりする構造のものを用いる。いうまでもな
いがヘッドの吐出口部分をキャップすることも必須であ
る。ここで、このような拭き取り構造の具体的機構の一
例をあげる。たとえば、被記録体の前をヘッドが往復運
動して印写を行うようなシリアルプリンタタイプの場合
には、ヘッドを搭載するキャリッジのホームポジション
近傍にブレードやスポンジ等の吸湿部材をヘッドの吐出
口面に接触するように配置しておくことにより、キャリ
ッジの移動による吐出口面とブレードやスポンジ等の吸
湿部材との相対運動によって、拭き取り作業が行われ
る。
In the liquid jet recording apparatus of the present invention having the clogging factor as described above, the reliability maintenance / recovery apparatus is an essential component. As a reliability maintenance and recovery device,
A structure is used in which the dirt on the outer surface of the discharge port is wiped off with a blade made of rubber, plastic, metal, or the like, or with a moisture absorbing member such as a sponge. Needless to say, it is also essential to cap the ejection port portion of the head. Here, an example of a specific mechanism of such a wiping structure will be described. For example, in the case of a serial printer type in which the head reciprocates and prints in front of the recording medium, a moisture absorbing member such as a blade or a sponge is provided near the home position of the carriage on which the head is mounted, and the ejection port of the head is provided. By arranging it so as to be in contact with the surface, the wiping operation is performed by the relative movement between the discharge port surface due to the movement of the carriage and the moisture absorbing member such as a blade or a sponge.

【0080】この拭き取り作業において、一番問題とな
るのは、吐出口の外側コーナーのだれである。図4〜図
6は、吐出口の外側コーナー部の様子を示す図で、図4
は外側コーナー部(4A1)の形状がr形状(円形)の
ものを示し、図5は外側コーナー部(4A2)の形状が
c形状(面取り形状)のものを示す。理想的にはこの部
分はだれることなく、図6に示すように、外側コーナー
部(4A3)の形状がシャープなs形状(直角形状)に
なっていることが望ましい。これは信頼性維持回復機構
によって吐出口外側面を拭き取る(ワイピングする)場
合、シャープな形状(図6の4A3部分)になっていれ
ば、吐出口外側面の不要インクをきれいに除去できるの
に対し、外側コーナー部分にだれがあればどうしてもそ
の部分に残ったインクが乾燥固化し、析出した顔料がた
まりやすいことからも明らかである。そしてこの析出し
た顔料が目詰まりの原因を作っている。しかしながら、
吐出口の量産加工上の面から考えると吐出口の外側コー
ナー部分を完全なシャープ形状にしようとするとコスト
高になり、完全にシャープ形状とすることが得策である
とは限らない。
In this wiping operation, what is most problematic is who at the outer corner of the discharge port. 4 to 6 are views showing the state of the outer corner portion of the discharge port.
Shows the shape of the outer corner portion (4A 1 ) having an r shape (circle), and FIG. 5 shows the shape of the outer corner portion (4A 2 ) having a c shape (chamfered shape). Ideally, the outer corner (4A 3 ) should have a sharp s shape (right angle shape) as shown in FIG. If this wiping the ejection extraoral side by reliability maintenance and recovery mechanism (wiping), if turned sharp shape (4A 3 parts of FIG. 6), whereas the unnecessary ink ejection extraoral side cleanly removed, It is also evident from the fact that if there is anyone in the outer corner portion, the ink remaining in that portion inevitably dries and solidifies, and the precipitated pigment tends to accumulate. The precipitated pigment causes clogging. However,
From the viewpoint of mass production processing of the discharge port, it is costly to make the outer corner portion of the discharge port a completely sharp shape, and it is not always advisable to make the shape completely sharp.

【0081】本発明は、上述のごとき実情に鑑みなされ
たものであり、吐出口の外側コーナー部分のだれをどの
程度までに抑えれば、顔料析出/目詰まりの誘発を防止
できるのかを実験的に明らかにしたものである。具体的
には、吐出口の外側コーナー部分のだれの大きさの異な
るヘッドを用意し、前述と同様の目詰まり試験を行っ
た。すなわち、前述のH2のヘッドをベースに吐出口の
外側コーナー部分のだれの大きさを変えたヘッドを用意
し、また、インクをR5,R7,R9およびR6,R
8,R10を用い、目詰まり試験を行った。吐出口の外
側コーナー部分のだれの大きさは、c形状のものとr形
状のものを用意したが、微小なr形状のものは準備でき
なかったので、c形状で代用した。なお、このようなc
形状もしくはr形状の面取りは、もともと面取りのない
シャープな形状のNi製ノズルを準備しておき、化学エ
ッチング,電解エッチングによって、面取り(だれ)を
形成した。
The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and it has been experimentally determined to what extent the outer corner portion of the discharge port can be suppressed to prevent pigment precipitation / clogging. It has been clarified. Specifically, heads having different sizes at the outer corners of the discharge ports were prepared, and the same clogging test as described above was performed. That is, a head in which the size of the outer corner portion of the discharge port is changed based on the H2 head described above is prepared, and the ink is supplied to R5, R7, R9 and R6, R9.
8. A clogging test was performed using R10. As for the size of the outer corner portion of the discharge port, a c-shaped one and an r-shaped one were prepared, but a small r-shaped one could not be prepared. Note that such c
For the chamfering of the shape or the r-shape, a sharply shaped Ni nozzle was originally prepared without chamfering, and the chamfering (shape) was formed by chemical etching and electrolytic etching.

【0082】その他の条件は前述と同様であり、吐出口
径はΦ25μmであり、その数が128個で、その配列
密度が400dpiのものである。また発熱体の大きさ
は22μm×90μmで、その抵抗値は110Ωであ
り、インク噴射の駆動電圧は24V,駆動パルス幅は
6.5μs,駆動周波数は12kHzである。放置の条
件も同じであるが、今回はゴムブレードで吐出口面を拭
き取った後、放置を行った。結果を表5,表6に示す。
ここで○は目詰まりが発生しなかったもの、△は128
個中1個でも噴射が乱れたもの、×は128個中1個で
も目詰まりが発生したもの(明らかに目詰まりと判別で
きるもの)である。
The other conditions are the same as those described above. The discharge diameter is Φ25 μm, the number is 128, and the array density is 400 dpi. The size of the heating element is 22 μm × 90 μm, its resistance value is 110Ω, the driving voltage for ink ejection is 24 V, the driving pulse width is 6.5 μs, and the driving frequency is 12 kHz. The conditions for leaving were the same, but this time, the discharge port surface was wiped off with a rubber blade, and then left. The results are shown in Tables 5 and 6.
Here, ○ indicates that no clogging occurred, and Δ indicates 128
In the case of one of the 128 pieces, the ejection was disturbed, and in the case of one of the 128 pieces, clogging occurred (clogging can be clearly determined).

【0083】[0083]

【表5】 [Table 5]

【0084】[0084]

【表6】 [Table 6]

【0085】以上の結果より、吐出口より前記微粒子を
分散させた記録液体を分散させた記録液体を吐出するヘ
ッドの吐出口の外側部分を拭き取るようにして信頼性を
確保しようとする場合、吐出口の外側コーナー部分のだ
れ(面取り)が、c形状の場合およびr形状の場合と
も、c50Dp以下もしくはr50Dp以下にすれば、
だれ部に顔料がたまらず、目詰まりが発生しないことが
わかる。
From the above results, when the reliability is ensured by wiping the outer portion of the discharge port of the head for discharging the recording liquid in which the recording liquid in which the fine particles are dispersed from the discharge port, the recording liquid is dispersed. If the droop (chamfer) of the outer corner portion of the exit is c-shaped or r-shaped, it is c50Dp or less or r50Dp or less.
It can be seen that the pigment does not accumulate in any part and no clogging occurs.

【0086】次に本発明のさらに他の特徴について説明
する。前述のように本発明の記録液体中の着色剤は、水
などの溶媒に溶解している染料ではなく、顔料である微
粒子が分散しているものであるため、液媒体中での安定
性が悪く、インク中の顔料の凝集,沈降,分離の発生が
生じやすい。とりわけ吐出口の性状によっては、凝集し
た顔料がたまりやすく目詰まりを加速させる場合があ
る。具体的には吐出口の表面性状、つまり表面粗さであ
る。特に記録液体が実際に流れるところ、すなわち内壁
部の表面粗さである。
Next, still another feature of the present invention will be described. As described above, the colorant in the recording liquid of the present invention is not a dye dissolved in a solvent such as water, but is a dispersion of fine particles as a pigment. Poorly, aggregation, sedimentation and separation of the pigment in the ink are likely to occur. In particular, depending on the properties of the discharge port, the aggregated pigment may easily accumulate and accelerate clogging. Specifically, it is the surface property of the discharge port, that is, the surface roughness. In particular, the surface roughness of the inner wall portion where the recording liquid actually flows.

【0087】本発明は、上述のごとき実情に鑑みなされ
たものであり、吐出口内壁部の表面粗さをどの程度にす
れば、顔料析出/目詰まりの誘発を防止できるのかを実
験的に明らかにしたものである。具体的には、吐出口の
内壁部の表面粗さの異なるヘッドを用意し、前述と同様
の目詰まり試験を行った。すなわち前述のH2ヘッドを
ベースに吐出口の内壁部(前述の距離tで示した吐出口
の奥行き部分)の表面粗さRを変えたヘッドを用意し、
またインクをR5,R9,R11を用い、目詰まり試験
を行った。なお、ノズルは厚さt=50μmのSUS3
04に放電加工で吐出口径がΦ25μmになるように加
工したものであり、放電加工の条件を変えて表面粗さR
が0.1s〜5sまで異なるものを準備した。また表面
粗さRはSEM観察により算出したものである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is experimentally clarified how much the surface roughness of the inner wall of the discharge port can be prevented to prevent the occurrence of pigment deposition / clogging. It was made. Specifically, heads having different surface roughness of the inner wall portion of the discharge port were prepared, and the same clogging test as described above was performed. That is, a head is prepared in which the surface roughness R of the inner wall portion of the discharge port (the depth portion of the discharge port indicated by the above-described distance t) is changed based on the H2 head described above.
A clogging test was performed using R5, R9, and R11 inks. The nozzle was SUS3 with a thickness t = 50 μm.
No. 04 was machined by electric discharge machining so that the discharge port diameter became Φ25 μm, and the surface roughness R was changed by changing the conditions of electric discharge machining.
Were prepared from 0.1 s to 5 s. The surface roughness R was calculated by SEM observation.

【0088】その他の条件は前述と同様であり、吐出口
数は、1つのヘッドあたり128個で、その配列密度が
400dpiのものである。また発熱体の大きさは22
μm×90μmで、その抵抗値は110Ωであり、イン
ク噴射の駆動電圧は24V、駆動パルス幅は6.5μ
s、駆動周波数は12kHzである。放置の条件も同じ
である。結果を表7に示す。ここで○は目詰まりが発生
しなかったもの、△は128個中1個でも噴射が乱れた
もの、×は128個中1個でも目詰まりが発生したもの
(明らかに目詰まりと判別できるもの)である。
The other conditions are the same as those described above. The number of ejection ports is 128 per head and the arrangement density is 400 dpi. The size of the heating element is 22
μm × 90 μm, the resistance value is 110Ω, the driving voltage for ink ejection is 24 V, and the driving pulse width is 6.5 μm.
s, the driving frequency is 12 kHz. The conditions of leaving are the same. Table 7 shows the results. Here, ○ indicates that no clogging occurred, Δ indicates that even one of the 128 nozzles disturbed the injection, and x indicates that one of the 128 nozzles had a clogging (which can be clearly identified as clogging) ).

【0089】[0089]

【表7】 [Table 7]

【0090】以上の結果より、液体にその大きさがDp
(μm)であるような微粒子を分散させた顔料インクを
微細な吐出口から吐出させ、被記録体に付着させて記録
を行う液体噴射記録装置において、吐出口は奥行き部分
の表面粗さがR(s)であるような場合、0.025<
Dp/Rとなるようにその組み合わせを選べば、目詰ま
りのない信頼性の高いインク滴噴射が得られることがわ
かる。
From the above results, the size of the liquid is Dp
(Μm) in a liquid jet recording apparatus in which a pigment ink in which fine particles are dispersed is ejected from a fine ejection port and adheres to a recording medium to perform recording, the ejection port has a surface roughness R in the depth portion. In the case of (s), 0.025 <
It can be seen that if the combination is selected so as to be Dp / R, highly reliable ink droplet ejection without clogging can be obtained.

【0091】次に本発明のさらに他の特徴について説明
する。本発明のようにいわゆる顔料インクを使用する液
体噴射記録装置においては、従来の染料インクのものに
較べて目詰まりに対して大変厳しい条件となるだけでは
なく、従来のような染料インクを使用し、吐出口径も大
きなものに較べて安定したインク滴噴射が難しいという
問題がある。そこで、ここでは本発明のような液体噴射
記録装置のヘッドの駆動方法を検討した。
Next, still another feature of the present invention will be described. In a liquid jet recording apparatus using a so-called pigment ink as in the present invention, not only the condition for clogging is very severe compared to that of a conventional dye ink, but also a conventional dye ink is used. In addition, there is a problem that it is difficult to stably eject ink droplets as compared with a nozzle having a large ejection opening diameter. Therefore, here, a method of driving the head of the liquid jet recording apparatus according to the present invention was studied.

【0092】使用したへッドは表8に示すH4〜H6の
ヘッドであり、使用インクはR5である。また、参考ヘ
ッドに使用したインクは染料インクであり、その組成
は、グリセリン…18.0%、エチルアルコール…4.7
%、水…75.0%、染料(アシッドレッド35)…2.
3%のものである。
The heads used were H4 to H6 heads shown in Table 8, and the ink used was R5. The ink used for the reference head is a dye ink, and its composition is glycerin: 18.0%, ethyl alcohol: 4.7
%, Water: 75.0%, dye (Acid Red 35): 2.
3%.

【0093】[0093]

【表8】 [Table 8]

【0094】これらのヘッドおよびインクを使用し、ヘ
ッドH4〜H6は、インク噴射の駆動電圧は18V〜2
4V、駆動パルス幅は6.5μs、駆動周波数は12k
Hzとして、参考ヘッドはインク噴射の駆動電圧は28
V〜30V、駆動パルス幅は7μs、駆動周波数は3k
Hzとして、安定噴射の条件を調べた。ここでいう安定
とは、良好なインク滴が形成され、ゆらぎのない飛翔が
行われることをいう。結果を表9に示し、表10に参考
例を示す。
Using these heads and inks, heads H4 to H6 have driving voltages for ink ejection of 18V to 2V.
4V, drive pulse width 6.5μs, drive frequency 12k
Hz, the reference head has a drive voltage of 28
V to 30 V, drive pulse width 7 μs, drive frequency 3 k
Hz, conditions for stable injection were examined. The term “stable” as used herein means that a good ink droplet is formed and a flight without fluctuation is performed. The results are shown in Table 9, and Table 10 shows Reference Examples.

【0095】[0095]

【表9】 [Table 9]

【0096】[0096]

【表10】 [Table 10]

【0097】以上の結果より、本発明のように従来にな
い微細な吐出口をもつインクジェットヘッドで、顔料イ
ンクを安定して噴射するためには、その飛翔速度が5m
/sより上の速度になるように駆動条件を設定してイン
クに吐出作用力を加える必要があることがわかる。ま
た、従来よりある大きな吐出口径のヘッドで、染料イン
クを使用するものは、多少飛翔速度が遅くても安定であ
ることがわかる。これは、従来よりある大きな吐出口径
のヘッドから吐出されるインク滴は、その質量も大きい
ため、外乱の影響を受けにくいのに対して、本発明のよ
うに、従来にない微細な吐出口径のヘッドから吐出され
るインク滴は、その質量が非常に小さくなるため、外乱
の影響を受けやすくなるので、ある程度速い速度で噴射
を行うようにしないと安定してインク滴噴射ができない
ためと考えられる。なお、この実験はいわゆるバブルイ
ンクジェットヘッドによって行っているが、ピエゾ方式
のヘッドであっても、同様にその飛翔速度が5m/sよ
り上の速度になるように駆動条件を設定してインクに吐
出作用力を加える必要があることはいうまでもない。
From the above results, in order to stably eject the pigment ink with an ink jet head having a fine discharge port which has not existed conventionally as in the present invention, the flying speed is 5 m.
It can be seen that it is necessary to set the driving conditions so that the speed is higher than / s, and to apply the ejection force to the ink. In addition, it can be seen that a conventional head having a large discharge aperture and using a dye ink is stable even if the flying speed is somewhat low. This is because ink droplets ejected from a head having a larger ejection aperture than conventional ones are less susceptible to disturbances because of their large mass, but as in the present invention, ink droplets having smaller ejection apertures than ever before The ink droplets ejected from the head have a very small mass, and are susceptible to disturbances. Therefore, it is considered that the ink droplets cannot be stably ejected unless ejection is performed at a somewhat high speed. . This experiment was performed using a so-called bubble ink jet head. However, even in the case of a piezo type head, similarly, the driving conditions were set so that the flying speed was higher than 5 m / s, and the ink was ejected to the ink. Needless to say, it is necessary to apply an acting force.

【0098】[0098]

【発明の効果】請求項1に対応した効果:着色材として
微粒子である顔料を分散させて記録液体とするサーマル
インクジェット記録ヘッドは、熱が加わり過酷な状態に
置かれるが、本発明では吐出口の奥行き部分の距離と微
粒子径を最適化したので、開口面積が500μm2未満
であるような従来にはない非常に微細な吐出口を用い、
高精細印写を実現し、かつ、高耐水性,高耐光性を実現
するとともに、吐出口の外側コーナー部分のだれを最適
化したので、インクの顔料がたまりにくく、吐出口の目
詰まりがなくなり信頼性が向上した。
According to the first aspect of the present invention, a thermal ink jet recording head for dispersing a pigment, which is a fine particle as a colorant, to form a recording liquid is subjected to heat and is placed in a severe condition. Since the distance of the depth part and the diameter of the fine particles have been optimized, an extremely fine discharge port which is not conventionally used such that the opening area is less than 500 μm 2 is used,
Achieved high-definition printing, high water resistance and high light resistance, and optimized the drooping of the outer corners of the discharge port, making it difficult for the ink pigment to collect and clogging the discharge port. Reliability has improved.

【0099】請求項2に対応した効果:着色材として微
粒子である顔料を分散させて記録液体とするサーマルイ
ンクジェット記録ヘッドは、熱が加わり過酷な状態に置
かれるが、本発明では吐出口の奥行き部分の表面粗さと
微粒子径を最適化したので、インクの顔料がたまりにく
く、吐出口の目詰まりがなくなり信頼性が向上した。
According to the second aspect of the invention, a thermal ink jet recording head in which a pigment, which is fine particles as a coloring material, is dispersed and used as a recording liquid is subjected to heat and is placed in a severe state. Since the surface roughness and the fine particle diameter of the portion were optimized, the pigment of the ink was less likely to accumulate, the clogging of the discharge port was eliminated, and the reliability was improved.

【0100】請求項3に対応した効果:着色材として微
粒子である顔料を分散させて記録液体とするサーマルイ
ンクジェット記録ヘッドは、熱が加わり過酷な状態に置
かれるが、本発明ではインク滴吐出速度がある値以上と
なるようにインクに吐出作用力を加えるようにしたの
で、吐出口の目詰まりがなくなっただけではなく、安定
した噴射,高画質記録が実現できた。
According to the third aspect of the invention, a thermal ink jet recording head in which a pigment, which is a fine particle as a coloring material, is dispersed and used as a recording liquid is subjected to heat and is placed in a severe state. Since the ejection force is applied to the ink so as to be greater than or equal to a certain value, not only is the clogging of the ejection port eliminated, but also stable ejection and high-quality recording can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 バブルインクジェット型記録ヘッドの一例を
説明するための図である。
FIG. 1 is a diagram for explaining an example of a bubble ink jet recording head.

【図2】 バブルインクジェット方式のインクジェット
のインク滴吐出の原理を説明するための図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining the principle of ink droplet ejection of a bubble inkjet type inkjet.

【図3】 ノズル板を有するインクジェットヘッドの例
を示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an inkjet head having a nozzle plate.

【図4】 吐出口の外側コーナー部分の吐出部がr形状
(円形状)の場合の例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an example in a case where a discharge portion at an outer corner portion of a discharge port is r-shaped (circular).

【図5】 吐出口の外側コーナー部分の吐出部がc形状
(面取り形状)の場合の例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example in which a discharge portion at an outer corner portion of a discharge port has a c shape (chamfered shape).

【図6】 吐出口の外側コーナー部分の吐出部がシャー
プな形状(直角形状)の場合の例を示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a case where a discharge portion at an outer corner portion of a discharge port has a sharp shape (right angle shape).

【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。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Lid board, 2 ... Heating element board, 3 ... Recording liquid inflow port, 4
... Discharge port, 5 ... Channel groove, 6 ... Common liquid chamber, 7 ... Individual lead electrode, 8 ... Common lead electrode, 9 ... Heating element, 10 ... Ink, 10 '... Ink column, 11 ... Bubble, 12 ... Liquid drop.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 液体にその大きさがDp(μm)である
ような微粒子を分散させて記録液体とし、該記録液体を
熱によって瞬時に発生する気泡の作用力によって微細な
吐出口から吐出させ、被記録体に付着させて記録を行う
サーマルインクジェット記録ヘッドであって、前記吐出
口は、流路の端部がそのまま吐出口となっているもしく
は流路の端部に別途吐出口部を形成した吐出口であり、
かつ、該吐出口は開口面積が500μm2未満であると
ともに、その奥行き部分の距離tを有する吐出口である
とき、Dp/t≦0.01とした液体噴射記録装置にお
いて、前記吐出口より前記微粒子を分散させた記録液体
を吐出するヘッドと該吐出口の外側部分の拭き取り機構
を有し、前記吐出口の外側コーナー部分の形状をc形状
(面取り形状)もしくはr形状(円形状)とし、該吐出
口外側コーナー部分のだれをc50Dp以下もしくはr
50Dp以下としたことを特徴とするサーマルインクジ
ェット記録ヘッド。
A recording liquid is prepared by dispersing fine particles having a size of Dp (μm) in a liquid, and the recording liquid is discharged from a fine discharge port by the action of bubbles generated instantaneously by heat. A thermal ink jet recording head for performing recording by adhering to a recording medium, wherein the discharge port has the end of the flow path as it is or the discharge port is formed separately at the end of the flow path Discharge port,
In addition, when the ejection port has an opening area of less than 500 μm 2 and has a depth t of a distance t, in a liquid jet recording apparatus where Dp / t ≦ 0.01, A head for discharging a recording liquid in which fine particles are dispersed, and a wiping mechanism for wiping an outer portion of the discharge port, wherein a shape of an outer corner portion of the discharge port is c-shaped (chamfered) or r-shaped (circular); The droop at the outer corner of the discharge port is c50Dp or less or r
A thermal ink jet recording head having a density of 50 Dp or less.
【請求項2】 液体にその大きさがDp(μm)である
ような微粒子を分散させて記録液体とし、該記録液体を
熱によって瞬時に発生する気泡の作用力によって微細な
吐出口から吐出させ、被記録体に付着させて記録を行う
サーマルインクジェット記録ヘッドにおいて、前記吐出
口は、流路の端部がそのまま吐出口となっているもしく
は流路の端部に別途吐出口部を形成した吐出口であると
ともに、該吐出口は奥行き部分の表面粗さがR(s)で
あるような吐出口であるとき、0.025<Dp/Rと
したことを特徴とするサーマルインクジェット記録ヘッ
ド。
2. A recording liquid, in which fine particles having a size of Dp (μm) are dispersed in a liquid, and the recording liquid is discharged from a fine discharge port by the action of bubbles generated instantaneously by heat. In a thermal ink jet recording head that performs recording by adhering to a recording medium, the discharge port may be a discharge port in which an end of the flow path is used as it is or a discharge port is separately formed at an end of the flow path. A thermal ink jet recording head, characterized in that, when the outlet is an outlet having a surface roughness R (s) in a depth portion, 0.025 <Dp / R.
【請求項3】 前記記録液体にその吐出速度が5m/s
以上となるように吐出作用力を加えることを特徴とする
請求項2に記載のサーマルインクジェット記録ヘッド。
3. The recording liquid has a discharge speed of 5 m / s.
3. The thermal ink jet recording head according to claim 2, wherein the ejection action force is applied as described above.
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