JP2005297295A - Inkjet recording method - Google Patents

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Hideyuki Oguchi
秀幸 小口
Seiichi Inoue
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inkjet recording method of an electrostatic system excellent in discharge stability such as ink impact position and density. <P>SOLUTION: In inkjet recording of discharging ink with charged color material particles by an electrostatic force, a plurality of ink liquid droplets are discharged by application of a driving voltage of one pulse. Moreover, the first ink liquid droplet by this application of the driving voltage of one pulse is made the maximum size and/or the maximum density, or pulse width modulation is further carried out. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、静電力を利用してインク組成物を吐出させる静電式のインクジェット記録方法に関する。   The present invention relates to an electrostatic ink jet recording method in which an ink composition is discharged using electrostatic force.

静電式のインクジェット記録は、例えば、色材を含み、かつ帯電した微粒子(以下、色材粒子とする)を分散媒に分散してなるインク組成物(以下、インクとする)を用い、画像データに応じて、インクジェットヘッドの各々の吐出部に所定の電圧を印加することにより、静電力を利用してインクを吐出かつ制御し、画像データに対応した画像を記録媒体上に記録する。
この静電式インクジェット記録装置としては、例えば、特許文献1に開示のインクジェット記録装置が知られている。
Electrostatic ink jet recording uses, for example, an ink composition (hereinafter referred to as ink) that includes a color material and in which charged fine particles (hereinafter referred to as color material particles) are dispersed in a dispersion medium. By applying a predetermined voltage to each ejection part of the inkjet head according to the data, the electrostatic force is used to eject and control the ink, and an image corresponding to the image data is recorded on the recording medium.
As this electrostatic ink jet recording apparatus, for example, an ink jet recording apparatus disclosed in Patent Document 1 is known.

図4に、特許文献1に開示される静電式インクジェットのインクジェットヘッドの概念図を示す。   FIG. 4 shows a conceptual diagram of an electrostatic inkjet head disclosed in Patent Document 1. As shown in FIG.

このインクジェットヘッド80は、ヘッド基板82と、インクガイド84と、絶縁性基板34と、吐出電極88と、対向電極90と、DCバイアス電圧源92と、パルス電圧源94とを備えている。
絶縁性基板34には、インクを吐出するためのノズル(貫通孔)96が形成される。このノズル96の配列方向に延在してヘッド基板82が設けられ、貫通孔の対応する位置のヘッド基板82上にはインクガイド84が配置される。インクガイド84は、ノズル86を貫通して、先端部分84aが絶縁性基板34の記録媒体P側の表面よりも上部に突出している。
The inkjet head 80 includes a head substrate 82, an ink guide 84, an insulating substrate 34, an ejection electrode 88, a counter electrode 90, a DC bias voltage source 92, and a pulse voltage source 94.
A nozzle (through hole) 96 for ejecting ink is formed in the insulating substrate 34. A head substrate 82 is provided extending in the arrangement direction of the nozzles 96, and an ink guide 84 is disposed on the head substrate 82 at a position corresponding to the through hole. The ink guide 84 passes through the nozzle 86, and the tip end portion 84 a protrudes above the surface of the insulating substrate 34 on the recording medium P side.

ヘッド基板82と絶縁性基板34とは所定の間隔を離して配置されており、両者の間にはインクQの流路98が形成されている。
インクQは、前述のように色材粒子(吐出電極88に印加される駆動電圧と同極性に帯電)をキャリア液(分散媒)に分散してなるものであり、図示していないインクの循環機構により、このインク流路98内を例えば図中右側から左側へ向かって循環され、各ノズル96にインクが供給される。
吐出電極88は、絶縁性基板34の記録媒体P側の面の表面に、ノズル96の周囲を囲むようにリング状に設けられている。また、吐出電極88は、画像デ−タに応じてパルス電圧を発生するパルス電圧源94に接続され、このパルス電圧源94は、DCバイアス電源92を介して接地されている。
The head substrate 82 and the insulating substrate 34 are arranged at a predetermined interval, and a flow path 98 for the ink Q is formed between them.
The ink Q is formed by dispersing color material particles (charged to the same polarity as the driving voltage applied to the ejection electrode 88) in a carrier liquid (dispersion medium) as described above, and circulation of ink (not shown). The mechanism circulates in the ink flow path 98 from the right side to the left side in the drawing, for example, and ink is supplied to each nozzle 96.
The discharge electrode 88 is provided in a ring shape so as to surround the periphery of the nozzle 96 on the surface of the surface of the insulating substrate 34 on the recording medium P side. The ejection electrode 88 is connected to a pulse voltage source 94 that generates a pulse voltage in accordance with image data. The pulse voltage source 94 is grounded via a DC bias power source 92.

このような静電式のインクジェット記録において、記録媒体Pは、好ましくは、スコロトロン帯電気等を利用する帯電装置によって、吐出電極と逆の高電圧に帯電(バイアス電圧を印加)された状態で、接地された電極基板90の絶縁層44に保持される。   In such electrostatic ink jet recording, the recording medium P is preferably charged (bias voltage is applied) to a high voltage opposite to the discharge electrode by a charging device using scorotron band electricity or the like. The insulating layer 44 of the grounded electrode substrate 90 is held.

吐出電極88に電圧が印加されていない状態では、記録媒体Pに帯電するバイアス電圧とインク中の帯電粒子(色材粒子)とのクーロン引力、インク(分散媒)の粘性、表面張力、帯電粒子間の反発力、インク供給の流体圧力等が連成して、図4に示すように、インクがノズル96から若干盛り上がったメニスカス形状となってバランスが取れている。   When no voltage is applied to the ejection electrode 88, the bias voltage charged on the recording medium P and the Coulomb attractive force between the charged particles (coloring material particles) in the ink, the viscosity of the ink (dispersion medium), the surface tension, and the charged particles As shown in FIG. 4, the ink repulsion force, the fluid pressure of the ink supply, and the like are coupled to form a meniscus shape in which the ink is slightly raised from the nozzle 96 and is balanced.

吐出電極88に駆動電圧が印加されると、バイアス電圧に駆動電圧とが重畳され、その結果、インクQは記録媒体P(対向電極)側に吸引されて、略円錐状のいわゆるテーラコーンが形成される。
駆動電圧の印加開始後、時間が経過すると、色材粒子に作用するクーロン引力と分散媒の表面張力とのバランスが崩れ、曳糸と呼ばれる、直径数μm〜数十μm程度の細長いインク液柱が形成される。さらに時間が経過すると、特許文献2等に開示されるように、曳糸の先端が分断して、インクの液滴が記録媒体Pに向けて吐出され、吸引飛翔する。
When a drive voltage is applied to the ejection electrode 88, the drive voltage is superimposed on the bias voltage, and as a result, the ink Q is attracted to the recording medium P (opposite electrode) side to form a substantially conical so-called Taylor cone. The
When time elapses after the start of application of the drive voltage, the balance between the Coulomb attractive force acting on the colorant particles and the surface tension of the dispersion medium is lost, and an elongated ink liquid column having a diameter of about several μm to several tens of μm, called a kite string Is formed. When the time further elapses, as disclosed in Patent Document 2 and the like, the leading end of the kite string is cut, and ink droplets are ejected toward the recording medium P, and then fly by suction.

静電式のインクジェットにおいては、記録画像に応じて各吐出電極88へのパルス状の駆動電圧を印加することにより、各吐出電極88を変調駆動してインク液滴の吐出をon/offし、記録画像に応じたオンデマンドのインク液滴の吐出を行う。   In the electrostatic ink jet, by applying a pulsed drive voltage to each discharge electrode 88 according to the recorded image, each discharge electrode 88 is modulated and driven, and ink droplet discharge is turned on / off. On-demand ink droplets are ejected according to the recorded image.

特開平10−138493号公報JP 10-138493 A 米国特許第4314263号明細書U.S. Pat. No. 4,314,263

このような静電式のインクジェットは、吐出部に対応して吐出電極を作成することができれば、各吐出部を分離するための独立したインク流路や隔壁等が不要である、いわゆるノズルレス構造であるため、インクジェットヘッドのコスト低減等を図ることができ、また、歩留りも高い。さらに、上記構造を有するために、吐出部でインク詰まり等が発生した際にも、簡単な処置で回復を図ることができる。
その反面、静電式のインクジェットでは、曳糸の分断等によるインク液滴の吐出や着弾位置、インクの濃度(キャリア液に対する色材粒子の量)が不安定で、目的とする画質の画像を安定して得ることができないという問題点もある。
Such an electrostatic ink jet has a so-called nozzleless structure that does not require an independent ink flow path or partition wall for separating each discharge part if a discharge electrode can be created corresponding to the discharge part. Therefore, the cost of the inkjet head can be reduced, and the yield is high. Furthermore, because of the above structure, even when an ink clogging or the like occurs in the ejection unit, it is possible to recover with a simple measure.
On the other hand, with electrostatic inkjets, the ejection and landing position of ink droplets due to splitting of the kite string, etc., and the concentration of ink (the amount of colorant particles relative to the carrier liquid) are unstable. There is also a problem that it cannot be obtained stably.

本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決することにあり、静電式のインクジェット記録において、インク液滴の着弾位置の安定化、記録媒体上におけるドット径や各ドットの濃度の安定化や調整等を可能にして、インク液滴の吐出安定化を図ることができ、かつ、高い階調分解能化も図ることができ、高画質な画像を安定して記録することができる静電式のインクジェット記録方法を提供することにある。   An object of the present invention is to solve the problems of the prior art described above. In electrostatic ink jet recording, the landing position of an ink droplet is stabilized, the dot diameter on the recording medium and the density of each dot are stabilized. Electrostatic discharge that can stabilize the discharge of ink droplets and achieve high gradation resolution and can stably record high-quality images. Another object of the present invention is to provide an ink jet recording method.

前記目的を達成するために、本発明のインクジェット記録方法の第1の態様は、色材を含有する荷電粒子を分散媒に分散してなるインクに静電力を作用させることにより、前記インクの液滴を吐出させるインクジェット記録において、前記インク液滴を吐出するための1パルスの駆動電圧の印加によって、記録媒体上において1ドットとなる複数のインク液滴を吐出し、かつ、この1パルスの駆動電圧の印加による複数のインク液滴の吐出において、最初に最大サイズのインク液滴を吐出することを特徴とするインクジェット記録方法を提供する。
このような本発明のインクジェット記録方法の第1の態様において、前記最初に吐出するインク液滴が、後に吐出するインク液滴の1.5倍以上の体積を有するのが好ましい。
In order to achieve the above object, according to a first aspect of the ink jet recording method of the present invention, the ink liquid is obtained by applying an electrostatic force to ink formed by dispersing charged particles containing a coloring material in a dispersion medium. In ink jet recording in which droplets are ejected, a plurality of ink droplets that form one dot on a recording medium are ejected by applying a pulse of driving voltage for ejecting the ink droplets, and the driving of the one pulse is performed. Provided is an ink jet recording method characterized by first ejecting a maximum size ink droplet in ejecting a plurality of ink droplets by applying a voltage.
In the first aspect of the ink jet recording method of the present invention, it is preferable that the first ink droplet ejected has a volume 1.5 times or more that of the ink droplet ejected later.

また、本発明のインクジェット記録方法の第2の態様は、色材を含有する荷電粒子を分散媒に分散してなるインクに静電力を作用させることにより、前記インクの液滴を吐出させるインクジェット記録において、前記インク液滴を吐出するための1パルスの駆動電圧の印加によって、記録媒体上において1ドットとなる複数のインク液滴を吐出し、かつ、この1パルスの駆動電圧の印加による複数のインク液滴の吐出において、最初に前記荷電粒子の濃度が最も高いインク液滴を吐出することを特徴とするインクジェット記録方法を提供する。   The second aspect of the ink jet recording method of the present invention is an ink jet recording in which ink droplets are ejected by applying an electrostatic force to ink obtained by dispersing charged particles containing a colorant in a dispersion medium. In the above, a plurality of ink droplets that become one dot are ejected on the recording medium by applying one pulse of driving voltage for ejecting the ink droplets, and a plurality of ink droplets are applied by applying this one pulse of driving voltage. In the ink droplet ejection, an ink jet recording method is characterized in that an ink droplet having the highest concentration of the charged particles is first ejected.

さらに、本発明のインクジェット記録方法の第3の態様は、色材を含有する荷電粒子を絶縁性の分散媒に分散してなるインクに静電力を作用させることにより、前記インクの液滴を吐出させるインクジェット記録において、前記インク液滴と吐出するための1パルスの駆動電圧の印加によって、前記インクによる曳糸を形成して、この曳糸の分断によって記録媒体上において1ドットとなる複数のインク液滴を吐出し、かつ、この1パルスの駆動電圧の印加による複数のインク液滴の吐出において、最初に、最大サイズで前記荷電粒子の濃度が最も高いインク液滴を吐出し、さらに、前記駆動電圧のパルス幅を調整することにより、前記1パルスの駆動電圧の印加で吐出するインク液滴の数を調整することを特徴とするインクジェット記録方法を提供する。
このような本発明のインクジェット記録方法の第3の態様において、前記最初に吐出するインク液滴が、後に吐出するインク液滴の1.5倍以上の体積を有するのが好ましい。
Furthermore, the third aspect of the ink jet recording method of the present invention is a method for ejecting ink droplets by applying an electrostatic force to ink obtained by dispersing charged particles containing a colorant in an insulating dispersion medium. In inkjet recording, a plurality of inks that form a string by the ink by application of the ink droplet and one pulse of driving voltage for ejection, and become one dot on the recording medium by the division of the string In ejecting a plurality of ink droplets by ejecting the droplets and applying this one-pulse driving voltage, first, the ink droplet having the highest size and the highest concentration of the charged particles is ejected. An ink jet recording method characterized by adjusting the number of ink droplets ejected by applying the driving voltage of one pulse by adjusting a pulse width of the driving voltage. To provide.
In the third aspect of the ink jet recording method of the present invention, it is preferable that the first ink droplet ejected has a volume 1.5 times or more that of the ink droplet ejected later.

上記構成を有する本発明によれば、静電式のインクジェット記録において、記録媒体上におけるインク液滴の着弾位置の安定化や、記録媒体上におけるドット径や濃度(色材粒子量)の安定化や調整を可能として、インク液滴の吐出を安定化し、目的とするインク濃度で、目的とする径のドットを形成して画像記録を行うことができるので、高画質な画像を安定して記録することができる。また、本発明によれば、必要に応じて、パルス幅変調による濃度制御やドット径制御を行うこともでき、より階調分解能が高く、また、より濃度安定性が高い、高画質な画像を記録することも可能である。   According to the present invention having the above configuration, in electrostatic ink jet recording, the landing position of the ink droplet on the recording medium is stabilized, and the dot diameter and density (color material particle amount) on the recording medium are stabilized. Can be adjusted to stabilize the discharge of ink droplets, and with the target ink density, dots of the target diameter can be formed and image recording can be performed, so high-quality images can be recorded stably. can do. Further, according to the present invention, if necessary, density control and dot diameter control by pulse width modulation can be performed, and a high-quality image with higher gradation resolution and higher density stability can be obtained. It is also possible to record.

以下、本発明のインクジェット記録方法について、添付の図面に示される好適実施例を基に詳細に説明する。   Hereinafter, the ink jet recording method of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.

本発明のインクジェット記録方法は、色材を含み、かつ、帯電した微粒子(以下、色材粒子とする)をキャリア液に分散してなるインクを用い、このインクに静電力を作用させて吐出する、静電式のインクジェットによるものである。   The ink jet recording method of the present invention uses an ink containing a coloring material and in which charged fine particles (hereinafter referred to as coloring material particles) are dispersed in a carrier liquid, and discharges the ink by applying an electrostatic force. , By electrostatic ink jet.

このようなインクに用いられるキャリア液は、高い電気抵抗率(109Ω・cm以上、好ましくは1010Ω・cm以上)を有する誘電性の液体(非水溶媒)であるのが好ましい。キャリア液の電気抵抗が低いと、吐出電極に印加される駆動電圧により、キャリア液自身が電荷注入を受けて帯電してしまい、色材粒子の濃縮がおこらない。また、電気抵抗の低いキャリア液は、隣接する吐出電極間での電気的導通を生じさせる懸念もあるため、本発明には不向きである。 The carrier liquid used for such an ink is preferably a dielectric liquid (nonaqueous solvent) having a high electrical resistivity (10 9 Ω · cm or more, preferably 10 10 Ω · cm or more). If the electric resistance of the carrier liquid is low, the carrier liquid itself is charged by charge injection due to the drive voltage applied to the ejection electrode, and the colorant particles do not concentrate. Further, a carrier liquid having a low electrical resistance is not suitable for the present invention because there is a concern that electrical conduction between adjacent ejection electrodes may occur.

キャリア液として用いられる誘電性液体の比誘電率は、5以下が好ましく、より好ましくは4以下、さらに好ましくは3.5以下である。このような比誘電率の範囲とすることによって、キャリア液中の色材粒子に有効に電界が作用し、泳動が起こりやすくなる。
なお、このようなキャリア液の固有電気抵抗の上限値は1016Ωcm程度であるのが望ましく、比誘電率の下限値は1.9程度であるのが望ましい。キャリア液の電気抵抗が上記範囲であるのが望ましい理由は、電気抵抗が低くなると、低電界下でのインクの吐出が悪くなるからであり、比誘電率が上記範囲であるのが望ましい理由は、誘電率が高くなると溶媒の分極により電界が緩和され、これにより形成されたドットの色が薄くなったり、滲みを生じたりするからである。
The relative dielectric constant of the dielectric liquid used as the carrier liquid is preferably 5 or less, more preferably 4 or less, and still more preferably 3.5 or less. By setting the relative dielectric constant in such a range, an electric field effectively acts on the colorant particles in the carrier liquid, and migration easily occurs.
The upper limit value of the specific electric resistance of such a carrier liquid is preferably about 10 16 Ωcm, and the lower limit value of the relative dielectric constant is preferably about 1.9. The reason why it is desirable that the electric resistance of the carrier liquid is in the above range is that if the electric resistance is low, ink ejection under a low electric field is deteriorated, and the reason why the relative dielectric constant is preferably in the above range is the reason. This is because, when the dielectric constant increases, the electric field is relaxed by the polarization of the solvent, and the color of the dots formed thereby becomes thin or causes blurring.

キャリア液として用いられる誘電性液体としては、好ましくは直鎖状もしくは分岐状の脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、または芳香族炭化水素、および、これらの炭化水素のハロゲン置換体がある。例えば、へキサン、ヘプタン、オクタン、イソオクタン、デカン、イソデカン、デカリン、ノナン、ドデカン、イソドデカン、シクロヘキサン、シクロオクタン、シクロデカン、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、アイソパーC、アイソパーE、アイソパーG、アイソパーH、アイソパーL、アイソパーM(アイソパー:エクソン社の商品名)、シェルゾール70、シェルゾール71(シェルゾール:シェルオイル社の商品名)、アムスコOMS、アムスコ460溶剤(アムスコ:スピリッツ社の商品名)、シリコーンオイル(例えば、信越シリコーン社製KF−96L)等を単独あるいは混合して用いることができる。   The dielectric liquid used as the carrier liquid is preferably a linear or branched aliphatic hydrocarbon, alicyclic hydrocarbon, or aromatic hydrocarbon, and halogen-substituted products of these hydrocarbons. For example, hexane, heptane, octane, isooctane, decane, isodecane, decalin, nonane, dodecane, isododecane, cyclohexane, cyclooctane, cyclodecane, benzene, toluene, xylene, mesitylene, Isopar C, Isopar E, Isopar G, Isopar H, Isopar L, Isopar M (isopar: trade name of Exxon), Shellsol 70, Shellsol 71 (shellsol: trade name of Shell Oil), Amsco OMS, Amsco 460 solvent (trade name of Amsco: Spirits), Silicone oil (for example, KF-96L manufactured by Shin-Etsu Silicone) or the like can be used alone or in combination.

このようなキャリア液に分散される色材粒子は、色材自身を色材粒子としてキャリア液中に分散させてもよいが、好ましくは、定着性を向上させるための分散樹脂粒子を含有させる。分散樹脂粒子を含有させる場合、顔料などは分散樹脂粒子の樹脂材料で被覆して樹脂被覆粒子とする方法などが一般的であり、染料などは分散樹脂粒子を着色して着色粒子とする方法などが一般的である。   The colorant particles dispersed in such a carrier liquid may be dispersed in the carrier liquid as the colorant itself as colorant particles, but preferably contain dispersed resin particles for improving fixability. When the dispersed resin particles are included, the pigment is generally coated with the resin material of the dispersed resin particles to form resin-coated particles, and the dye is colored with the dispersed resin particles to form colored particles. Is common.

色材としては、従来からインクジェットインク組成物、印刷用(油性)インキ組成物、あるいは静電写真用液体現像剤に用いられている顔料および染料であればどれでも使用可能である。
色材として用いる顔料としては、無機顔料、有機顔料を問わず、印刷の技術分野で一般に用いられているものを使用することができる。具体的には、例えば、カーボンブラック、カドミウムレッド、モリブデンレッド、クロムイエロー、カドミウムイエロー、チタンイエロー、酸化クロム、ビリジアン、コバルトグリーン、ウルトラマリンブルー、プルシアンブルー、コバルトブルー、アゾ系顔料、フタロシアニン系顔料、キナクリドン系顔料、イソインドリノン系顔料、ジオキサジン系顔料、スレン系顔料、ペリレン系顔料、ぺリノン系顔料、チオインジゴ系顔料、キノフタロン系顔料、金属錯体顔料、等の従来公知の顔料を特に限定なく用いることができる。
色材として用いる染料としては、アゾ染料、金属錯塩染料、ナフトール染料、アントラキノン染料、インジゴ染料、カーボニウム染料、キノンイミン染料、キサンテン染料、アニリン染料、キノリン染料、ニトロ染料、ニトロソ染料、ペンゾキノン染料、ナフトキノン染料、フタロシアニン染料、金属フタロシアニン染料、等の油溶性染料が好ましく例示される。
As the color material, any pigments and dyes that have been conventionally used in inkjet ink compositions, printing (oil-based) ink compositions, or electrophotographic liquid developers can be used.
As the pigment used as the color material, regardless of inorganic pigments or organic pigments, those generally used in the technical field of printing can be used. Specifically, for example, carbon black, cadmium red, molybdenum red, chrome yellow, cadmium yellow, titanium yellow, chromium oxide, viridian, cobalt green, ultramarine blue, Prussian blue, cobalt blue, azo pigment, phthalocyanine pigment Conventionally known pigments such as quinacridone pigments, isoindolinone pigments, dioxazine pigments, selenium pigments, perylene pigments, perinone pigments, thioindigo pigments, quinophthalone pigments, metal complex pigments, and the like are not particularly limited. Can be used.
As dyes used as coloring materials, azo dyes, metal complex dyes, naphthol dyes, anthraquinone dyes, indigo dyes, carbonium dyes, quinoneimine dyes, xanthene dyes, aniline dyes, quinoline dyes, nitro dyes, nitroso dyes, benzoquinone dyes, naphthoquinone dyes And oil-soluble dyes such as phthalocyanine dyes and metal phthalocyanine dyes.

さらに、分散樹脂粒子としては、例えば、ロジン類、ロジン変性フェノール樹脂、アルキッド樹脂、(メタ)アクリル系ポリマー、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド、ポリエチレン、ポリブタジエン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニールアルコールのアセタール変性物、ポリカーボネート等を挙げられる。
これらのうち、粒子形成の容易さの観点から、重量平均分子量が2,000〜1000,000の範囲内であり、かつ多分散度(重量平均分子量/数平均分子量)が、1.0〜5.0の範囲内であるポリマーが好ましい。さらに、前記定着の容易さの観点から、軟化点、ガラス転移点または、融点のいずれか1つが40〜120℃の範囲内にあるポリマーが好ましい。
Further, as dispersed resin particles, for example, rosins, rosin modified phenolic resins, alkyd resins, (meth) acrylic polymers, polyurethane, polyester, polyamide, polyethylene, polybutadiene, polystyrene, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polyvinyl alcohol, acetal modified Products, polycarbonate and the like.
Among these, from the viewpoint of ease of particle formation, the weight average molecular weight is in the range of 2,000 to 1,000,000 and the polydispersity (weight average molecular weight / number average molecular weight) is 1.0 to 5 Polymers in the range of 0.0 are preferred. Furthermore, from the viewpoint of ease of fixing, a polymer having any one of a softening point, a glass transition point, and a melting point within a range of 40 to 120 ° C. is preferable.

インクにおいて、色材粒子の含有量(色材あるいはさらに分散樹脂粒子の合計含有量)は、インク全体に対して0.5〜30重量%の範囲で含有されることが好ましく、より好ましくは1.5〜25重量%、さらに好ましくは3〜20重量%の範囲で含有されることが望ましい。色材粒子の含有量が少なくなると、印刷画像濃度が不足したり、インクと記録媒体表面との親和性が得られ難くなって強固な画像が得られなくなったりするなどの問題が生じ易くなり、一方、含有量が多くなると均−な分散液が得られにくくなったり、インクジェットヘッド10等でのインクQの目詰まりが生じやすく、安定なインク吐出が得られにくいなどの問題が生じるからである。   In the ink, the content of the color material particles (the total content of the color material or further dispersed resin particles) is preferably in the range of 0.5 to 30% by weight, more preferably 1%. It is desirable to contain in the range of 5 to 25% by weight, more preferably 3 to 20% by weight. If the content of the colorant particles is reduced, problems such as insufficient print image density or difficulty in obtaining a strong image due to difficulty in obtaining the affinity between the ink and the recording medium surface are likely to occur. On the other hand, when the content is increased, it becomes difficult to obtain a uniform dispersion, or the ink Q is likely to be clogged in the inkjet head 10 or the like, and stable ink ejection is difficult to obtain. .

また、キャリア液に分散された色材粒子の平均粒径は、0.1〜5μmが好ましく、より好ましくは0.2〜1.5μmであり、更に好ましくは0.4〜1.0μmである。この粒径はCAPA−500(堀場製作所(株)製商品名)により求めたものである。
なお、安定した色材粒子の電気泳動を起こし、さらには、色材粒子の不必要な凝固(凝集)を防止するために、色材粒子の形状は、球形もしくは楕円形であるのが好ましく、さらに、色材粒子は表面が比較的平滑であるのが好ましい。
The average particle diameter of the colorant particles dispersed in the carrier liquid is preferably 0.1 to 5 μm, more preferably 0.2 to 1.5 μm, and still more preferably 0.4 to 1.0 μm. . This particle size is determined by CAPA-500 (trade name, manufactured by Horiba, Ltd.).
The colorant particles preferably have a spherical or elliptical shape in order to cause stable electrophoresis of the colorant particles and to prevent unnecessary solidification (aggregation) of the colorant particles. Further, the colorant particles preferably have a relatively smooth surface.

色材粒子をキャリア液に分散させた後(必要に応じて、分散剤を使用しても可)、荷電制御剤をキャリア液に添加することにより色材粒子を荷電して、荷電した色材粒子をキャリア液に分散してなるインクQとする。なお、色材粒子の分散時には、必要に応じて、分散媒を添加してもよい。
荷電制御剤は、一例として、電子写真液体現像剤に用いられている各種のものが利用可能である。また、「最近の電子写真現像システムとトナー材料の開発・実用化」139〜148頁、電子写真学会編「電子写真技術の基礎と応用」497〜505頁(コロナ社、1988年刊)、原崎勇次「電子写真」16(No.2)、44頁(1977年)等に記載の各種の荷電制御剤も利用可能である。
After the colorant particles are dispersed in the carrier liquid (a dispersant may be used if necessary), the chargeant is added to the carrier liquid to charge the colorant particles, and the charged colorant The ink Q is obtained by dispersing particles in a carrier liquid. When dispersing the colorant particles, a dispersion medium may be added as necessary.
As an example of the charge control agent, various materials used in electrophotographic liquid developers can be used. Also, “Recent development and commercialization of electrophotographic development systems and toner materials”, pages 139 to 148, “The Basics and Applications of Electrophotographic Technology” edited by Electrophotographic Society, pages 497 to 505 (Corona Inc., published in 1988), Yuji Harasaki Various charge control agents described in “Electrophotography” 16 (No. 2), p. 44 (1977) can also be used.

なお、色材粒子は、後述する吐出電極18に印加される駆動電圧と同極性であれば、正電荷および負電荷のいずれに荷電したものであってもよい。
また、色材粒子の荷電量は、好ましくは5〜200μC/g、より好ましくは10〜150μC/g、さらに好ましくは15〜100μC/gの範囲である。
The color material particles may be positively charged or negatively charged as long as they have the same polarity as a driving voltage applied to the discharge electrode 18 described later.
The charge amount of the color material particles is preferably in the range of 5 to 200 μC / g, more preferably 10 to 150 μC / g, and still more preferably 15 to 100 μC / g.

また、荷電制御剤の添加によって誘電性溶媒の電気抵抗が変化することもあるため、下記に定義する分配率Pを、好ましくは50%以上、より好ましくは60%以上、さらに好ましくは70%以上とする。
P=100×(σ1−σ2)/σ1
ここで、σ1は、インクQの電気伝導度、σ2は、インクQを遠心分離器にかけた上澄みの電気伝導度である。電気伝導度は、LCRメーター(安藤電気(株)社製AG−4311)および液体用電極(川口電機製作所(株)社製LP−05型)を使用し、印加電圧5V、周波数1kHzの条件で測定を行った値である。また遠心分離は、小型高速冷却遠心機(トミー精工(株)社製SRX−201)を使用し、回転速度14500rpm、温度23℃の条件で30分間行った。
以上のようなインクQを用いることによって、荷電粒子の泳動が起こりやすくなり、濃縮しやすくなる。
In addition, since the electric resistance of the dielectric solvent may change due to the addition of the charge control agent, the distribution ratio P defined below is preferably 50% or more, more preferably 60% or more, and even more preferably 70% or more. And
P = 100 × (σ1−σ2) / σ1
Here, σ1 is the electrical conductivity of the ink Q, and σ2 is the electrical conductivity of the supernatant obtained by applying the ink Q to the centrifuge. The electrical conductivity was measured using an LCR meter (AG-4311 manufactured by Ando Electric Co., Ltd.) and an electrode for liquid (LP-05 type manufactured by Kawaguchi Electric Manufacturing Co., Ltd.) under the conditions of an applied voltage of 5 V and a frequency of 1 kHz. This is the measured value. Centrifugation was performed for 30 minutes using a small high-speed cooling centrifuge (Tomy Seiko Co., Ltd. SRX-201) under conditions of a rotational speed of 14500 rpm and a temperature of 23 ° C.
By using the ink Q as described above, migration of charged particles is likely to occur, and concentration is facilitated.

インクQの電気伝導度は、100〜3000pS/cmが好ましく、より好ましくは150〜2500pS/cm、さらに好ましくは200〜2000pS/cmである。以上のような電気伝導度の範囲とすることによって、吐出電極に印加する電圧が極端に高くならず、隣接する記録電極間での電気的導通を生じさせる懸念もない。
また、インクQの表面張力は、15〜50mN/mの範囲が好ましく、より好ましくは15.5〜45mN/mさらに好ましくは16〜40mN/mの範囲である。表面張力をこの範囲とすることによって、吐出電極に印加する電圧が極端に高くならず、ヘッド周りにインクが漏れ広がり汚染することがない。
さらに、インクQの粘度は0.5〜5mPa・secが好ましく、より好ましくは0.6〜3.0mPa・sec、さらに好ましくは0.7〜2.0mPa・secである。
The electrical conductivity of the ink Q is preferably 100 to 3000 pS / cm, more preferably 150 to 2500 pS / cm, and still more preferably 200 to 2000 pS / cm. By setting the electric conductivity in the above range, the voltage applied to the ejection electrode does not become extremely high, and there is no fear of causing electrical continuity between adjacent recording electrodes.
The surface tension of the ink Q is preferably in the range of 15 to 50 mN / m, more preferably 15.5 to 45 mN / m, and still more preferably 16 to 40 mN / m. By setting the surface tension within this range, the voltage applied to the ejection electrode does not become extremely high, and the ink does not leak around the head and become contaminated.
Furthermore, the viscosity of the ink Q is preferably 0.5 to 5 mPa · sec, more preferably 0.6 to 3.0 mPa · sec, and still more preferably 0.7 to 2.0 mPa · sec.

このようなインクQは、一例として、色材粒子をキャリア液に分散して粒子化し、かつ、荷電調整剤を分散媒に添加して、色材粒子に荷電を生じさせることで、調製できる。具体的な方法としては、
(1)色材あるいはさらに分散樹脂粒子をあらかじめ混合(混練)した後、必要に応じて分散剤を用いてキャリア液に分散し、荷電調整剤を加える方法;
(2)色材、あるいはさらに分散樹脂粒子および分散剤を、キャリア液に同時に添加して、分散し、荷電調整剤を加える方法; および、
(3)色材および荷電調整剤、あるいはさらに分散樹脂粒子および分散剤を、同時にキャリア液に添加して、分散する方法; が例示される。
As an example, such an ink Q can be prepared by dispersing color material particles in a carrier liquid to form particles, and adding a charge adjusting agent to the dispersion medium to cause the color material particles to be charged. As a concrete method,
(1) A method in which a coloring material or further dispersed resin particles are mixed (kneaded) in advance, and then dispersed in a carrier liquid using a dispersant as required, and a charge adjusting agent is added;
(2) A method in which a coloring material, or further dispersed resin particles and a dispersing agent are simultaneously added to a carrier liquid, dispersed, and a charge adjusting agent is added; and
(3) A method in which a coloring material and a charge adjusting agent, or further dispersed resin particles and a dispersing agent are simultaneously added to a carrier liquid and dispersed is exemplified.

前述のように、本発明のインクジェット記録方法は、色材粒子をキャリア液に分散してなるこのようなインクに、静電気を作用させてインク液滴を吐出させる、静電式のインクジェット記録に関するものである。
図1に、本発明のインクジェット記録方法を実施する静電式のインクジェット記録装置の一例を概念的に示す。なお、図1において、(a)は(部分断面)斜視図、(b)は部分断面図である。
As described above, the ink jet recording method of the present invention relates to electrostatic ink jet recording in which ink droplets are ejected by applying static electricity to such ink obtained by dispersing colorant particles in a carrier liquid. It is.
FIG. 1 conceptually shows an example of an electrostatic ink jet recording apparatus for carrying out the ink jet recording method of the present invention. In FIG. 1, (a) is a (partial cross section) perspective view, and (b) is a partial cross sectional view.

図1に示すインクジェット記録装置10(以下、記録装置10とする)は、インクジェットヘッド12(以下、ヘッド12とする)と、記録媒体Pの保持手段14と、帯電ユニット16とを有して構成される。
この記録装置10においては、帯電ユニット16によって記録媒体Pに所定の高電位を帯電し、ヘッド12と記録媒体Pとを対面した状態で、ヘッド12と保持手段14とを相対的に移動(一例として、保持手段14を移動することで記録媒体Pを搬送)すると共に、記録画像に応じてヘッド12の各吐出電極に駆動電圧を印加して変調駆動することにより、インク液滴Rをオンデマンドで吐出して、記録媒体Pに目的の画像を記録する。
An ink jet recording apparatus 10 (hereinafter referred to as a recording apparatus 10) shown in FIG. 1 includes an ink jet head 12 (hereinafter referred to as a head 12), a holding means 14 for a recording medium P, and a charging unit 16. Is done.
In the recording apparatus 10, the recording medium P is charged with a predetermined high potential by the charging unit 16, and the head 12 and the holding unit 14 are relatively moved with the head 12 and the recording medium P facing each other (an example). In addition, the recording medium P is conveyed by moving the holding means 14, and the ink droplets R are on-demand by applying a driving voltage to each ejection electrode of the head 12 in accordance with the recorded image to perform modulation driving. The target image is recorded on the recording medium P.

ヘッド12は、前述のような色材粒子(色材を含み、かつ、帯電した微粒子)をキャリア液に分散してなるインクQに、静電力を作用させてインク液滴Rとして吐出する、静電式のインクジェットヘッドで、ヘッド基板20と、吐出基板22と、インクガイド24とを備えている。
ヘッド12において、ヘッド基板20と吐出基板22は、互いに対面して所定の間隔離間して配置され、その間に、後述する各吐出口48にインクQを供給するためのインク流路26が形成される。インクQは、図示しないインク循環手段によってインク流路26を含む所定の経路で循環され、記録時には、インク流路26内を所定方向に所定の速度(例えば、200mm/sのインク流)で、例えば、図中矢印a方向に流される。
The head 12 discharges ink particles R as ink droplets R by applying an electrostatic force to the ink Q formed by dispersing the color material particles (including the color material and charged fine particles) as described above in a carrier liquid. This is an electric ink jet head, and includes a head substrate 20, a discharge substrate 22, and an ink guide 24.
In the head 12, the head substrate 20 and the discharge substrate 22 are arranged facing each other and spaced apart from each other by a predetermined distance, and an ink channel 26 for supplying ink Q to each discharge port 48 described later is formed therebetween. The The ink Q is circulated through a predetermined path including the ink flow path 26 by an ink circulation means (not shown), and at the time of recording, the ink flow path 26 has a predetermined speed (for example, an ink flow of 200 mm / s) in a predetermined direction. For example, it flows in the direction of arrow a in the figure.

なお、図示例において、ヘッド12は、図2に示すように多数の吐出部を二次元的に配列してなるマルチチャンネル構造を有するものであるが、説明を容易にするために、図1(a)には1つの吐出部のみを示し、図1(b)には、2つの吐出部のみを示す。   In the illustrated example, the head 12 has a multi-channel structure in which a large number of ejection portions are two-dimensionally arranged as shown in FIG. 2, but for ease of explanation, FIG. FIG. 1A shows only one ejection unit, and FIG. 1B shows only two ejection units.

ヘッド基板20は、全ての吐出部に共通なシート状の絶縁性基板であり、その表面には、電気的にフローティング状態である浮遊導電板28が設けられている。
浮遊導電板28には、画像の記録時に、後述する第1吐出電極36および第2吐出電極38に印加される駆動電圧に応じて誘起される誘導電圧が発生する。また、誘導電圧の電圧値は稼動チャンネル数に応じて自動的に変化する。この誘導電圧により、インク流路26内のインクQに含まれる色材粒子は付勢されて吐出基板22側に泳動し、すなわち、後述する吐出口48のインクQの濃縮が、より好適に行われる。
The head substrate 20 is a sheet-like insulative substrate common to all ejection units, and a floating conductive plate 28 that is in an electrically floating state is provided on the surface thereof.
The floating conductive plate 28 generates an induced voltage that is induced in accordance with a drive voltage applied to a first discharge electrode 36 and a second discharge electrode 38 to be described later when an image is recorded. In addition, the voltage value of the induced voltage automatically changes according to the number of operating channels. By this induced voltage, the color material particles contained in the ink Q in the ink flow path 26 are energized and migrate to the discharge substrate 22 side, that is, the concentration of the ink Q at the discharge port 48 described later is more preferably performed. Is called.

なお、浮遊導電板28は必須の構成要素ではなく、必要に応じて適宜設けるのが好ましい。また、浮遊導電板28は、インク流路26よりもヘッド基板20側に配置されていればよく、例えばヘッド基板20の内部に配置してもよい。また、浮遊導電板28は、吐出部が配置される位置よりもインク流路26の上流側に配置される方が好ましい。また、浮遊導電板28に所定の電圧を印加するようにしても良い。   The floating conductive plate 28 is not an essential component and is preferably provided as necessary. Further, the floating conductive plate 28 may be disposed on the head substrate 20 side with respect to the ink flow path 26, and may be disposed inside the head substrate 20, for example. In addition, the floating conductive plate 28 is preferably disposed on the upstream side of the ink flow path 26 from the position where the ejection unit is disposed. Further, a predetermined voltage may be applied to the floating conductive plate 28.

他方、吐出基板22は、ヘッド基板20と同様に全ての吐出部に共通なシート状の絶縁性基板であり、絶縁性基板34と、第1吐出電極36と、第2吐出電極38と、ガード電極40と、絶縁層42,44および46とを備えている。また、吐出基板22には、各インクガイド24に対応する位置に、インクの吐出口48が貫通して開口しており、インクガイドの先端部分30を吐出基板22の表面から突出してインクガイド24が挿通している。前述のように、ヘッド基板20と吐出基板22とは離間して配置され、その間にインク流路26が形成される。
ヘッド12においては、対応する第1吐出電極36、第2吐出電極38、吐出口48、およびインクガイド24等によって、1つのインクの吐出部が構成される。
On the other hand, the ejection substrate 22 is a sheet-like insulating substrate that is common to all ejection sections, like the head substrate 20, and includes an insulating substrate 34, a first ejection electrode 36, a second ejection electrode 38, and a guard. An electrode 40 and insulating layers 42, 44 and 46 are provided. The ejection substrate 22 has an ink ejection port 48 penetratingly opened at a position corresponding to each ink guide 24, and the ink guide 24 protrudes from the surface of the ejection substrate 22 by the ink guide 24. Is inserted. As described above, the head substrate 20 and the discharge substrate 22 are spaced apart, and the ink flow path 26 is formed therebetween.
In the head 12, a corresponding first discharge electrode 36, second discharge electrode 38, discharge port 48, ink guide 24, and the like constitute one ink discharge portion.

第1吐出電極36および第2吐出電極38は、それぞれ絶縁性基板34の図中上面および下面の表面に、各々に対応する吐出口48の周囲を囲むようにリング状に設けられた円形電極である(図2参照)。
絶縁性基板34および第1吐出電極36の表面には、その表面を保護すると共に平坦化する絶縁層44が被覆され、同様に、絶縁性基板34および第2吐出電極38の表面には、その表面を平坦化するための絶縁層42が被覆されている。さらに、絶縁層44の上には、ガード電極40が形成され、ガード電極40および絶縁層44の上には、その表面を平坦化するための絶縁層46が形成される。
The first discharge electrode 36 and the second discharge electrode 38 are circular electrodes provided in a ring shape on the surfaces of the upper surface and the lower surface of the insulating substrate 34 in the drawing so as to surround the periphery of the corresponding discharge ports 48, respectively. Yes (see FIG. 2).
The surfaces of the insulating substrate 34 and the first discharge electrode 36 are covered with an insulating layer 44 that protects and planarizes the surface. Similarly, the surfaces of the insulating substrate 34 and the second discharge electrode 38 are covered with the insulating layer 44. An insulating layer 42 for planarizing the surface is covered. Further, a guard electrode 40 is formed on the insulating layer 44, and an insulating layer 46 for planarizing the surface is formed on the guard electrode 40 and the insulating layer 44.

ヘッド12においては、第2吐出電極38に駆動電圧が印加(駆動(on))され、かつ第1吐出電極36がonの場合には、インクQがインク液滴Rとして吐出(吐出on)され、第1吐出電極36および第2吐出電極38の少なくとも一方に駆動電圧が印加されない(非駆動(off))の場合には、インクは吐出されない(吐出off)。
そして、各々の吐出部から吐出されたインク液滴Rは、負のバイアス電圧を帯電された記録媒体Pに引き寄せられ、記録媒体Pの所定位置に付着して画像が形成される。
In the head 12, when the driving voltage is applied (driven (on)) to the second ejection electrode 38 and the first ejection electrode 36 is on, the ink Q is ejected as ink droplets R (ejection on). In the case where the driving voltage is not applied to at least one of the first ejection electrode 36 and the second ejection electrode 38 (non-driving (off)), the ink is not ejected (ejection off).
Then, the ink droplets R ejected from each ejection unit are attracted to the recording medium P charged with a negative bias voltage, and adhere to a predetermined position of the recording medium P to form an image.

なお、第1吐出電極36および第2吐出電極38はリング状の円形電極に限定されず、インクガイド24に臨むように配置される電極であれば、例えば略円形電極、分割円形電極、平行電極、略平行電極など、どのような形状であっても良い。
また、吐出電極は、第1吐出電極36および第2吐出電極38の2層電極構造に限定されず、単層電極構造でもよいし、3層以上の電極構造としても良い。
Note that the first discharge electrode 36 and the second discharge electrode 38 are not limited to ring-shaped circular electrodes, and may be substantially circular electrodes, divided circular electrodes, parallel electrodes, for example, as long as the electrodes are disposed so as to face the ink guide 24. Any shape such as a substantially parallel electrode may be used.
Further, the discharge electrode is not limited to the two-layer electrode structure of the first discharge electrode 36 and the second discharge electrode 38, but may be a single-layer electrode structure or an electrode structure having three or more layers.

ガード電極40は、各吐出口48の周囲に形成された第1吐出電極36および第2吐出電極38に相当する部分がリング状に開口する、全ての吐出部に共通なシート状の電極である(図2(a)参照)。すなわち、ガード電極40は、各吐出電極間に配置される電極である。
絶縁層44およびガード電極40の表面には、その表面を保護するとともに、平坦化する絶縁層46が被覆されている。
The guard electrode 40 is a sheet-like electrode that is common to all the discharge portions, and a portion corresponding to the first discharge electrode 36 and the second discharge electrode 38 formed around each discharge port 48 is opened in a ring shape. (See FIG. 2 (a)). That is, the guard electrode 40 is an electrode disposed between the ejection electrodes.
The surfaces of the insulating layer 44 and the guard electrode 40 are covered with an insulating layer 46 that protects and flattens the surfaces.

ガード電極40には所定の電圧が印加されており、隣接する吐出部のインクガイド24の間に生じる電界干渉を抑制する役割を果たす。
なお、ガード電極40は必須の構成要素ではない。また、吐出基板22には、第1吐出電極36または第2吐出電極38からのインク流路26方向への反発電界を遮蔽するために、第2吐出電極38よりインク流路26側にシールド電極を設けても良い。
A predetermined voltage is applied to the guard electrode 40 and serves to suppress electric field interference generated between the ink guides 24 of the adjacent ejection portions.
The guard electrode 40 is not an essential component. Further, on the ejection substrate 22, a shield electrode is provided on the ink channel 26 side from the second ejection electrode 38 in order to shield a repulsive electric field from the first ejection electrode 36 or the second ejection electrode 38 toward the ink channel 26. May be provided.

インクガイド24は、凸状の先端部分30を持つ所定厚みのセラミック製平板である。図示例においては、同一行の吐出部のインクガイド24は、ヘッド基板20上の浮遊導電板28の上に配置された同じ支持体47の上に所定の間隔で配置される。インクガイド24は、吐出基板22に開孔された吐出口48を貫通し、先端部分30を吐出基板22の記録媒体P側の最表面(絶縁層46の図中上側の表面)よりも上部に突出している。   The ink guide 24 is a ceramic flat plate having a convex tip portion 30 and having a predetermined thickness. In the illustrated example, the ink guides 24 of the ejection units in the same row are disposed at a predetermined interval on the same support 47 disposed on the floating conductive plate 28 on the head substrate 20. The ink guide 24 passes through the ejection port 48 opened in the ejection substrate 22, and the tip portion 30 is located above the outermost surface of the ejection substrate 22 on the recording medium P side (the upper surface in the drawing of the insulating layer 46). It protrudes.

インクガイド24の先端部分30は、記録媒体Pの保持手段14に向かって、漸次、細くなる略三角形状(ないしは台形状)に成形されている。
なお、先端部分30(最先端部)は、金属が蒸着されているのが好ましい。この先端部分30の金属蒸着は必須の要素ではないが、これにより、先端部分30の誘電率が実質的に大きくなり、強電界を生じさせ易くできるという効果がある。
The tip portion 30 of the ink guide 24 is formed in a substantially triangular shape (or trapezoidal shape) that gradually becomes thinner toward the holding means 14 of the recording medium P.
In addition, it is preferable that the metal is vapor-deposited in the front-end | tip part 30 (most advanced part). Although the metal vapor deposition of the tip portion 30 is not an essential element, there is an effect that the dielectric constant of the tip portion 30 is substantially increased and a strong electric field can be easily generated.

なお、インクガイド24の形状は、インクQ内の色材粒子を先端部分30に向けて泳動(すなわちインクQを濃縮)させることができれば、特に制限的ではなく、例えば先端部分30は凸状でなくても良いなど、自由に変更してもよい。また、インクの濃縮を促進するために、毛細管現象によってインクQを先端部分30に集めるインク案内溝となる切り欠きを、インクガイド24の中央部分に図中上下方向に沿って形成しても良い。   The shape of the ink guide 24 is not particularly limited as long as the colorant particles in the ink Q can migrate toward the tip portion 30 (that is, the ink Q is concentrated). For example, the tip portion 30 is convex. It may be changed freely such as not having to. Further, in order to promote the concentration of ink, a notch serving as an ink guide groove for collecting the ink Q in the tip portion 30 by capillary action may be formed in the central portion of the ink guide 24 along the vertical direction in the drawing. .

図2に示すように、ヘッド12において、インクガイド24、第1吐出電極36および第2吐出電極38、吐出口48等で構成される各吐出部は、マトリクス状に2次元的に配置されている。   As shown in FIG. 2, in the head 12, each ejection unit including the ink guide 24, the first ejection electrode 36, the second ejection electrode 38, the ejection port 48, and the like is two-dimensionally arranged in a matrix. Yes.

具体的には、ヘッド12は、図2(b)および(c)に示すように、行方向(副走査方向(図2横方向))に配列された吐出部の列を、列方向(主走査方向(図2縦方向))に3行(A行、B行、C行)有する。なお、図2においては、行方向に5個(1列、2列、3列、4列、5列)の、計15個のマトリクス状に配置された吐出部を示している。
各行の吐出部は、列方向に対して所定の間隔離間して配置される。また、各行は、吐出部を行方向に互いに1/3ピッチずらして、自身の吐出部が他行の吐出部の間(行方向の間)に位置するように配置される。
Specifically, as shown in FIGS. 2B and 2C, the head 12 arranges the columns of the ejection units arranged in the row direction (sub-scanning direction (lateral direction in FIG. 2)) in the column direction (main direction). 3 rows (A row, B row, C row) in the scanning direction (vertical direction in FIG. 2). Note that FIG. 2 shows a total of 15 ejection units arranged in a matrix of 5 (1 column, 2 columns, 3 columns, 4 columns, 5 columns) in the row direction.
The ejection units in each row are arranged at a predetermined interval in the column direction. In addition, each row is arranged so that the ejection units are shifted from each other by 1/3 pitch in the row direction so that their ejection units are located between the ejection units of other rows (between the row directions).

一例として、ヘッド12は、最大サイズの記録媒体Pの一辺に対応する吐出部の列を行方向に有するラインヘッドであり、保持手段14に保持された記録媒体Pは、この行方向と直交する列方向に搬送(主走査)され、記録媒体Pの全面が吐出部によって走査され、インク液滴が着弾して画像が記録される。
なお、本発明のインクジェット記録方法は、このようなラインヘッドを用いるものに限定はされず、記録媒体Pを断続的に搬送しつつ、この搬送に同期して、記録ヘッドを搬送方向と直交方向する方向に走査する、いわゆるシャトルタイプの記録ヘッドを用いるインクジェット記録であってもよい。
As an example, the head 12 is a line head having a row of ejection units corresponding to one side of the maximum size recording medium P in the row direction, and the recording medium P held by the holding unit 14 is orthogonal to the row direction. Conveyed in the column direction (main scanning), the entire surface of the recording medium P is scanned by the ejection unit, and ink droplets land and an image is recorded.
The ink jet recording method of the present invention is not limited to the one using such a line head, and the recording head is intermittently transported while the recording head is in a direction orthogonal to the transport direction in synchronization with the transport. Ink jet recording using a so-called shuttle type recording head that scans in the direction of recording may be used.

ここで、図2(b)に示すように、同じ列に配置された吐出部の第1吐出電極36は、相互に接続される。また、図2(c)に示すように、同じ行に配置された吐出部の第2吐出電極38は、相互に接続されている。
さらに、図示は省略するが、第1吐出電極36および第2吐出電極38は、それぞれ、各行および各列毎に図示しないパルス電源に接続されている。第1吐出電極36および第2吐出電極38は、共に、パルス電源によって、所定周波数のパルス信号に応じた、所定のデューティー等に対応するパルス幅の駆動電圧(パルス電圧)を印加され、これによりインク液滴Rを吐出する。
従って、同一列に配置された第1吐出電極36には、同時かつ同一電圧レベルの駆動電圧が印加(on(吐出電極を駆動))される。同様に、同一行に配置された第2吐出電極38には、同時かつ同一電圧レベルに駆動電圧が印加(on)される。
Here, as shown in FIG. 2B, the first ejection electrodes 36 of the ejection sections arranged in the same column are connected to each other. In addition, as shown in FIG. 2C, the second ejection electrodes 38 of the ejection sections arranged in the same row are connected to each other.
Further, although not shown, the first ejection electrode 36 and the second ejection electrode 38 are connected to a pulse power source (not shown) for each row and each column, respectively. Both the first ejection electrode 36 and the second ejection electrode 38 are applied with a driving voltage (pulse voltage) having a pulse width corresponding to a predetermined duty or the like corresponding to a pulse signal having a predetermined frequency by a pulse power source. Ink droplets R are ejected.
Accordingly, the first ejection electrodes 36 arranged in the same column are simultaneously applied with a drive voltage of the same voltage level (on (drives the ejection electrodes)). Similarly, the drive voltage is simultaneously applied (on) to the second ejection electrodes 38 arranged in the same row at the same voltage level.

図示例においては、記録媒体Pに記録される1行は、列方向の第2吐出電極38の行数に相当する3つのグループに分割され、A行、B行およびC行の各行によって、時分割で、順次、記録する。
すなわち、第2吐出電極38のA行目、B行目、C行目を、記録媒体Pの搬送速度に応じた所定のタイミングで、順次、onする。この各行のonに対応して、各列の第1吐出電極36を画像データ(記録画像)に応じてonすることにより、時分割した3回の画像記録によって、記録媒体P上に1行分の画像を記録する。このようにして、各吐出電極を変調駆動(on/off)してインク液滴Rの吐出をon/offすることにより、オンデマンドで画像を記録する。
前述のように、各行の吐出部は、行方向に位置が異なり、かつ、記録媒体Pは、列方向に搬送されるので、行方向(副走査方向)に、各行の吐出部密度の3倍の記録密度の画像記録を行うことができる。
In the illustrated example, one row recorded on the recording medium P is divided into three groups corresponding to the number of rows of the second ejection electrodes 38 in the column direction, and each row of A row, B row, and C row Record sequentially by dividing.
That is, the A line, the B line, and the C line of the second ejection electrode 38 are sequentially turned on at a predetermined timing according to the conveyance speed of the recording medium P. Corresponding to the on of each row, the first ejection electrodes 36 of each column are turned on according to the image data (recorded image), so that one row is recorded on the recording medium P by three time-divided image recording. Record images. In this way, each ejection electrode is modulated and driven (on / off) to turn on / off the ejection of the ink droplet R, thereby recording an image on demand.
As described above, the positions of the ejection units in each row are different in the row direction, and the recording medium P is conveyed in the column direction, so that the density of the ejection units in each row is three times in the row direction (sub-scanning direction). It is possible to perform image recording with a recording density of.

上記のように、下層の第2吐出電極38の行を順次onし、画像データに応じて上層の第1吐出電極36をon/offした場合、第1吐出電極36が画像データに応じてonされるため、列方向のそれぞれの吐出部を中心として、その両側の吐出部では、第1吐出電極36が高電圧レベルまたは接地レベルに頻繁に変化する。この場合、画像の記録時にガード電極40を所定のガード電位、例えば接地レベル等にバイアスすることにより、隣接する吐出部の電界の影響を排除することができる。   As described above, when the rows of the lower second discharge electrodes 38 are sequentially turned on and the upper first discharge electrodes 36 are turned on / off according to the image data, the first discharge electrodes 36 are turned on according to the image data. Therefore, the first discharge electrode 36 frequently changes to the high voltage level or the ground level in the discharge portions on both sides of the respective discharge portions in the column direction. In this case, the influence of the electric field of the adjacent ejection part can be eliminated by biasing the guard electrode 40 to a predetermined guard potential, for example, the ground level, at the time of image recording.

なお、ヘッド12では、第1吐出電極36または第2吐出電極38の一方、または両方で、インク吐出のon/offの制御を行うかは何ら制限的ではない。すなわち、吐出電極側のインクon/offの時の電圧値と記録媒体P側の電圧値との差分が所定値よりも大きい場合にはインクが吐出され、所定値よりも小さい場合にはインクが吐出されないように、吐出電極側および記録媒体P側の電圧を適宜設定すればよい。   In the head 12, it is not limited at all whether one or both of the first ejection electrode 36 and the second ejection electrode 38 perform the ink ejection on / off control. That is, ink is ejected when the difference between the voltage value when the ink is on / off on the ejection electrode side and the voltage value on the recording medium P side is larger than a predetermined value, and ink is ejected when the difference is smaller than the predetermined value. What is necessary is just to set suitably the voltage by the side of a discharge electrode and the recording medium P so that it may not discharge.

従って、ヘッド12においては、図示例とは逆、すなわち第1吐出電極36を1列毎に順次onし、画像データに応じて、第2吐出電極38をonすることで、インク吐出をon/offすることも可能である。
この場合、列方向は第1吐出電極36の1列毎にonされ、列方向のそれぞれの吐出部を中心として、その両側の列の吐出部の第1吐出電極36は常に接地レベルになるため、この両側の列の吐出部の第1吐出電極26がガード電極40の役割を果す。このように、上層の第1吐出電極36で各列を順次オンし、画像データに応じて下層の第2吐出電極38を駆動する場合には、ガード電極40を設けなくても、隣接する吐出部の影響を排除し、記録品質を向上させることができる。
Accordingly, in the head 12, in contrast to the illustrated example, that is, the first ejection electrodes 36 are sequentially turned on for each column, and the second ejection electrodes 38 are turned on in accordance with the image data, whereby the ink ejection is turned on / off. It is also possible to turn it off.
In this case, the column direction is turned on for each column of the first discharge electrodes 36, and the first discharge electrodes 36 of the discharge units in the columns on both sides of the discharge direction in the column direction are always at the ground level. The first discharge electrodes 26 of the discharge portions in the rows on both sides serve as the guard electrode 40. In this manner, when each column is sequentially turned on by the upper first discharge electrode 36 and the lower second discharge electrode 38 is driven according to the image data, the adjacent discharge is not required even if the guard electrode 40 is not provided. It is possible to improve the recording quality by eliminating the influence of the part.

また、本例では、インクQ中の色材粒子を正帯電させ、記録媒体側を負の高電圧に帯電させているが、これに限定されず、逆に、インク中の色材粒子を負に帯電させ、記録媒体P側を正の高電圧に帯電させても良い。このように、色材粒子の極性を本態様と逆にする場合には、対向電極18、記録媒体Pの帯電ユニット16、各々の吐出部の第1吐出電極36および第2吐出電極38への印加電圧極性等を上記の例と逆にすれば良い。   In this example, the color material particles in the ink Q are positively charged and the recording medium side is charged to a negative high voltage. However, the present invention is not limited to this. Conversely, the color material particles in the ink are negatively charged. The recording medium P side may be charged to a positive high voltage. As described above, when the polarity of the color material particles is reversed from that in this mode, the counter electrode 18, the charging unit 16 of the recording medium P, and the first discharge electrode 36 and the second discharge electrode 38 of each discharge portion are connected. What is necessary is just to make an applied voltage polarity etc. reverse to said example.

記録装置10において、記録媒体Pの保持手段14は、電極基板50と絶縁シート52とを備えており、ヘッド12と対面するように、インクガイド24の先端部分30に対して所定の間隔(例えば、200〜1000μm)を有して配置される。
電極基板50は接地され、絶縁シート52は、電極基板50のインクガイド24側の表面に配置されている。記録時には、記録媒体Pは絶縁シート52の表面に保持され、すなわち、保持手段14(絶縁シート52)は、記録媒体Pのプラテンとして機能する。
また、保持手段14は、図示しない移動手段に係合しており、画像記録時には、この移動手段によって前記ヘッド12の列方向(主走査方向)に移動される。記録装置10においては、これにより記録媒体Pを搬送(走査)するのは、前述のとおりである。なお、保持手段の移動手段には、特に限定はなく、例えば公知の板状部材の搬送手段を利用すればよい。
In the recording apparatus 10, the holding means 14 for the recording medium P includes an electrode substrate 50 and an insulating sheet 52, and a predetermined interval (for example, with respect to the tip portion 30 of the ink guide 24 so as to face the head 12. , 200-1000 μm).
The electrode substrate 50 is grounded, and the insulating sheet 52 is disposed on the surface of the electrode substrate 50 on the ink guide 24 side. At the time of recording, the recording medium P is held on the surface of the insulating sheet 52, that is, the holding means 14 (insulating sheet 52) functions as a platen of the recording medium P.
The holding unit 14 is engaged with a moving unit (not shown), and is moved in the row direction (main scanning direction) of the head 12 by the moving unit during image recording. In the recording apparatus 10, the recording medium P is conveyed (scanned) by this as described above. The moving means of the holding means is not particularly limited, and for example, a known plate-like member conveying means may be used.

帯電ユニット16は、記録媒体Pを負の高電圧に帯電させるためのスコロトロン帯電器60と、スコロトロン帯電器60に負の高電圧を供給するバイアス電圧源62とを備えている。
スコロトロン帯電器60は、記録媒体Pの表面に対向する位置に所定の間隔を離して配置されている。また、バイアス電圧源62の負側の端子はスコロトロン帯電器60に接続され、その正側の端子は接地されている。
The charging unit 16 includes a scorotron charger 60 for charging the recording medium P to a negative high voltage, and a bias voltage source 62 that supplies the scorotron charger 60 with a negative high voltage.
The scorotron charger 60 is arranged at a predetermined interval at a position facing the surface of the recording medium P. The negative terminal of the bias voltage source 62 is connected to the scorotron charger 60, and the positive terminal is grounded.

なお、帯電ユニット16の帯電手段は、スコロトロン帯電器60に限定されず、コロトロン帯電器、固体チャージャなどの従来公知の種々の帯電手段を用いることができる。   The charging means of the charging unit 16 is not limited to the scorotron charger 60, and various conventionally known charging means such as a corotron charger and a solid charger can be used.

画像の記録に先立ち、絶縁シート52すなわち記録媒体Pの表面は、帯電ユニット16によって、第1吐出電極36および第2吐出制御電極38に印加される駆動電圧と逆極性の所定の負の高電圧、例えば−1500Vに帯電される。その結果、記録媒体Pは、第1吐出電極36または第2吐出電極38に対して負の高電圧にバイアスされ、かつ、このバイアス電圧によって、保持手段14の絶縁シート52に静電吸着される。
すなわち、図示例の記録装置10においては、記録媒体Pは、静電式のインクジェット記録における対向電極として作用する。
Prior to image recording, the surface of the insulating sheet 52, that is, the recording medium P, is a predetermined negative high voltage having a polarity opposite to the drive voltage applied to the first ejection electrode 36 and the second ejection control electrode 38 by the charging unit 16. For example, it is charged to -1500V. As a result, the recording medium P is biased to a negative high voltage with respect to the first ejection electrode 36 or the second ejection electrode 38, and electrostatically attracted to the insulating sheet 52 of the holding unit 14 by this bias voltage. .
That is, in the illustrated recording apparatus 10, the recording medium P functions as a counter electrode in electrostatic ink jet recording.

なお、図示例では、保持手段14を電極基板50と絶縁シート52とで構成し、記録媒体Pを、帯電ユニット16によって負の高電圧に帯電させることにより絶縁シート52の表面に静電吸着させているが、これに限定されず、保持手段14を電極基板50のみで構成し、保持手段(電極基板50自体)14をバイアス電源62に接続して負の高電圧に常時バイアスしておき、対向電極の表面に記録媒体Pを静電吸着させるようにしても良い。
また、記録媒体Pの保持手段14への静電吸着と、記録媒体Pへの負のバイアス高電圧の印加または保持手段14への負のバイアス高電圧の印加とを別々の負の高電圧源によって行っても良いし、保持手段14による記録媒体Pの支持は、記録媒体Pの静電吸着に限られず、他の支持方法や支持手段を用いても良い。
In the illustrated example, the holding means 14 is composed of an electrode substrate 50 and an insulating sheet 52, and the recording medium P is electrostatically attracted to the surface of the insulating sheet 52 by being charged to a negative high voltage by the charging unit 16. However, the present invention is not limited to this, and the holding means 14 is composed only of the electrode substrate 50, and the holding means (electrode substrate 50 itself) 14 is connected to the bias power source 62 to be constantly biased to a negative high voltage. The recording medium P may be electrostatically attracted to the surface of the counter electrode.
Further, the electrostatic adsorption to the holding means 14 of the recording medium P and the application of the negative bias high voltage to the recording medium P or the application of the negative bias high voltage to the holding means 14 are separate negative high voltage sources. The support of the recording medium P by the holding means 14 is not limited to electrostatic adsorption of the recording medium P, and other support methods and support means may be used.

以下、記録装置10におけるインク液滴R吐出の作用を説明することにより、本発明の静電式のインクジェット記録方法について、詳細に説明する。
なお、前述のように、本例では、インクQの色材粒子は正に荷電しており、第1吐出電極36および第2吐出電極38には正の駆動電圧を印加し、記録媒体Pには負のバイアス電圧を帯電する。
Hereinafter, the electrostatic ink jet recording method of the present invention will be described in detail by explaining the operation of discharging the ink droplet R in the recording apparatus 10.
As described above, in this example, the color material particles of the ink Q are positively charged, and a positive drive voltage is applied to the first discharge electrode 36 and the second discharge electrode 38, so that the recording medium P is applied. Charges a negative bias voltage.

記録に先立ち、帯電ユニット16によって、記録媒体Pに負の高電位(例えば、−1500V)のバイアス電圧を帯電し、このバイアス電圧によって、保持手段14の絶縁シート52に静電吸着する。
画像の記録時には、インクQが、インク循環機構(図示省略)により、インク流路26内を図中右側から左側(図1中矢印a方向)に向かって所定の速度で循環される。また、前記移動手段(図示省略)が保持手段14を主走査方向(前記列方向)に移動して、記録媒体Pを副走査方向(前記行方向)と直交する主走査方向に搬送(走査)する。
Prior to recording, the charging unit 16 charges the recording medium P with a negative high potential (for example, −1500 V) bias voltage, and electrostatically attracts to the insulating sheet 52 of the holding unit 14 by this bias voltage.
At the time of image recording, the ink Q is circulated in the ink flow path 26 from the right side in the drawing to the left side (in the direction of arrow a in FIG. 1) at a predetermined speed by an ink circulation mechanism (not shown). Further, the moving means (not shown) moves the holding means 14 in the main scanning direction (the column direction), and transports (scans) the recording medium P in the main scanning direction orthogonal to the sub-scanning direction (the row direction). To do.

このバイアス電圧のみが印加されている状態では、インクQには、バイアス電圧とインクQの色材粒子の荷電とのクーロン引力、色材粒子間のクーロン反発力、キャリア液の粘性、表面張力、誘電分極力等が作用し、これらが連成して、色材粒子やキャリア液が移動し、図3(a)に概念的に示すように、ノズル48から若干盛り上がったメニスカス形状となってバランスが取れている。
また、このクーロン引力等によって、色材粒子は、いわゆる電気泳動でバイアス電圧が帯電された記録媒体Pに向かって移動する。すなわち、ノズル48のメニスカスにおいては、インクQが濃縮された状態となっている。
In a state where only this bias voltage is applied, the ink Q has a Coulomb attractive force between the bias voltage and the charge of the color material particles of the ink Q, a Coulomb repulsion between the color material particles, a viscosity of the carrier liquid, a surface tension, Dielectric polarization force and the like act, and these are coupled to move the colorant particles and the carrier liquid. As shown conceptually in FIG. 3A, the meniscus shape slightly raised from the nozzle 48 is balanced. Is removed.
In addition, the colorant particles move toward the recording medium P charged with a bias voltage by so-called electrophoresis due to the Coulomb attractive force or the like. That is, the ink Q is concentrated in the meniscus of the nozzle 48.

この状態から、インク液滴Rを吐出するための駆動電圧が印加される。すなわち、図示例では、第1吐出電極36および第2吐出電極38に、それぞれに対応するパルス電源から、400V〜600V程度の駆動電圧が印加される(吐出on)。
これにより、バイアス電圧に駆動電圧が重畳され、先の連成に、さらにこの駆動電圧の重畳によって連成された運動が起こり、電気泳動によって色材粒子およびキャリア液がバイアス電圧(対向電極)側すなわち記録媒体P側に引っ張られ、図3(b)に概念的に示すように、メニスカスが成長して、その上部から略円錐状のインク液柱いわゆるテーラーコーンが形成される。また、先と同様に、色材粒子は電気泳動によってメニスカス表面に移動し、メニスカスのインクQは、さらに濃縮される。
From this state, a driving voltage for ejecting the ink droplet R is applied. That is, in the illustrated example, a driving voltage of about 400 V to 600 V is applied to the first ejection electrode 36 and the second ejection electrode 38 from the corresponding pulse power supply (ejection on).
As a result, the drive voltage is superimposed on the bias voltage, and the movement coupled by the superposition of the drive voltage further occurs in the previous coupling, and the color material particles and the carrier liquid are moved to the bias voltage (counter electrode) side by electrophoresis. That is, it is pulled to the recording medium P side, and as shown conceptually in FIG. 3B, a meniscus grows to form a substantially conical ink liquid column so-called tailor cone from its upper part. Similarly to the above, the color material particles move to the meniscus surface by electrophoresis, and the meniscus ink Q is further concentrated.

吐出on(駆動電圧の印加開始)後、さらに有限な時間が経過すると、色材粒子の移動等により、電界強度の高いメニスカスの先端部分で、主に色材粒子とキャリア液の表面張力とのバランスが崩れ、メニスカスが急激に伸びて、図3(c)に概念的に示すように、曳糸と呼ばれる直径数μm〜数十μm程度の細長いインク液柱が形成される。
さらに有限な時間が経過すると、曳糸の成長、レイリー/ウエーバー不安定性によって発生する振動、メニスカス内における色材粒子の分布不均一、メニスカスにかかる静電界の分布不均一等の相互作用によって曳糸が分断され、インク液滴Rとなって吐出/飛翔し、かつ、バイアス電圧にも引っ張られて、記録媒体Pに着弾する。
When a finite time has elapsed after ejection on (start of application of drive voltage), the color material particles move mainly at the tip of the meniscus with high electric field strength due to the movement of the color material particles. The balance is lost and the meniscus grows abruptly, and as shown conceptually in FIG. 3C, an elongated ink liquid column having a diameter of several μm to several tens of μm, which is called a kite string, is formed.
Furthermore, after a finite time has passed, interactions such as the growth of the silk thread, vibration caused by Rayleigh / Weber instability, uneven distribution of the colorant particles in the meniscus, non-uniform distribution of the electrostatic field on the meniscus, etc. Are ejected / flyed as ink droplets R, and are also pulled by the bias voltage to land on the recording medium P.

曳糸の成長および分断、さらにメニスカス(曳糸)への色材粒子の移動は、駆動電圧の印加中は連続して発生する。
また、1パルスにおける駆動電圧の印加を終了すると、有限な時間の経過後に、バイアス電圧のみが印加された図3(a)のメニスカスの状態に戻る。
The growth and splitting of the kite, and the movement of the color material particles to the meniscus (punch) occur continuously during the application of the drive voltage.
When the application of the drive voltage in one pulse is finished, the state returns to the meniscus state in FIG. 3A in which only the bias voltage is applied after a finite time has elapsed.

このような静電式のインクジェットでは、1回(1パルス)の駆動電圧の印加によって形成された曳糸から分断された複数のインク液滴Rは、ほぼ記録媒体Pの同位置に着弾し、この1パルスの駆動電圧の印加によって着弾した複数のインク液滴Rによって、記録媒体P上におけるインクの1ドットが形成される。   In such an electrostatic ink jet, a plurality of ink droplets R separated from the string formed by applying a driving voltage once (one pulse) land substantially at the same position on the recording medium P, One dot of ink on the recording medium P is formed by the plurality of ink droplets R landed by the application of the driving voltage of one pulse.

ここで、本発明のインクジェット記録方法においては、このような色材粒子を用いる静電式のインクジェット記録において、1パルスの駆動電圧の印加によるインク液滴Rの吐出において、最初に最も大きなインク液滴Rを吐出する。すなわち、1パルスの駆動電圧の印加によって曳糸から最初に分断されるインク液滴Rを、後に吐出されるインク液滴Rよりも大きくする。
また、本発明の別の態様においては、同様に1パルスの駆動電圧の印加によるインク液滴Rの吐出において、最初に吐出するインク液滴Rを最も高濃度(キャリア液に対する色材粒子量(例えば、重量%)が多い)とする。すなわち、1パルスの駆動電圧の印加によって曳糸から最初に分断されるインク液滴Rを、後に吐出されるインク液滴Rよりも高濃度にする。
本発明のインクジェット記録方法においては、好ましくは、両条件を満たし、かつ、1パルスの駆動電圧の印加において、パルス幅を調整することにより、吐出するインク液滴Rの数を調整する。
Here, in the ink jet recording method of the present invention, in the electrostatic ink jet recording using such color material particles, the largest ink liquid is first discharged in the discharge of the ink droplet R by the application of the driving voltage of one pulse. The droplet R is discharged. That is, the ink droplet R that is first separated from the string by applying one pulse of driving voltage is made larger than the ink droplet R that is ejected later.
In another aspect of the present invention, similarly, in the ejection of the ink droplet R by applying one pulse of the driving voltage, the ink droplet R that is ejected first has the highest concentration (the amount of the color material particles relative to the carrier liquid ( For example, the weight%) is large). In other words, the ink droplet R that is first separated from the string by applying one pulse of driving voltage is made to have a higher density than the ink droplet R that is ejected later.
In the ink jet recording method of the present invention, preferably, the number of ink droplets R to be ejected is adjusted by adjusting the pulse width when one drive voltage is applied and both conditions are satisfied.

前述のように、静電式のインクジェットでは、1パルスの駆動電圧の印加によって複数のインク液滴Rを吐出して、この複数のインク液滴Rで記録媒体P上における1ドットを形成する。当然のことであるが、各インク液滴Rは極めて微細な、いわばミスト状のものであり、その飛翔すなわち記録媒体P上における着弾位置は、様々な外的な力によって影響され、着弾位置が不安定となり、その結果、画質が低下してしまう。また、外的な力の影響は、インク液滴Rのサイズが小さい程、大きくなる。   As described above, in the electrostatic ink jet, a plurality of ink droplets R are ejected by applying one pulse of driving voltage, and one dot on the recording medium P is formed by the plurality of ink droplets R. As a matter of course, each ink droplet R has a very fine, so-called mist shape, and its flight, that is, the landing position on the recording medium P is affected by various external forces, and the landing position is As a result, the image quality is degraded. Further, the influence of external force increases as the size of the ink droplet R decreases.

これに対し、1パルスの駆動電圧の印加によって吐出される最初のインク液滴Rを、後のインク液滴Rよりも大きくする。好ましくは、インク液滴Rのサイズを、漸次、小さくする。これにより、先に吐出されて飛翔する大きいサイズのインク液滴Rが、後に吐出される小さなインク液滴Rにかかる空気抵抗等を低減して、より飛翔が不安定な小さなインク液滴Rの飛翔を安定させることができる。
その結果、1パルスの駆動電圧の印加すなわち複数液滴で形成される1つのドットにおいて、全てのインク液滴Rの着弾位置の適正位置として、インク液滴の吐出を安定させることができる。しかも、着弾位置のバラツキが押さえられるので、記録媒体Pによるキャリア液の吸収を効率良く行うことができ、隣接するドット間同士でのニジミ等を防止し、かつ、生産性も向上できる。
特に、最初に吐出するインク液滴Rの体積を、後のインク液滴の体積の1.5倍以上とすることにより、上記効果をより好適に発現して、より高画質な描画が可能となる。
On the other hand, the first ink droplet R ejected by applying one pulse of driving voltage is made larger than the subsequent ink droplet R. Preferably, the size of the ink droplet R is gradually reduced. As a result, the large-sized ink droplet R ejected and flying first reduces the air resistance and the like applied to the small ink droplet R ejected later, so that the small ink droplet R whose flight is more unstable can be reduced. Flying can be stabilized.
As a result, it is possible to stabilize the ejection of the ink droplets as an appropriate position of the landing positions of all the ink droplets R in one dot formed by applying a driving voltage of one pulse, that is, a plurality of droplets. In addition, since variations in the landing positions can be suppressed, the carrier liquid can be efficiently absorbed by the recording medium P, blurring between adjacent dots can be prevented, and productivity can be improved.
In particular, by making the volume of the ink droplet R ejected first to be 1.5 times or more the volume of the subsequent ink droplet, the above effects can be expressed more favorably and higher quality drawing can be achieved. Become.

また、前述のように、色材粒子を含有するインクQを用いる静電式のインクジェットにおいては、1パルスの駆動電圧の印加によって、曳糸を形成し、この曳糸の分断による複数のインク液滴Rで、記録媒体P上におけるインクQのよる1ドットを形成する。好ましくは、レイリー/ウエーバー不安定性等に応じた所定の分断周波数で曳糸を分断する。さらに、インクQは、曳糸(メニスカス)で濃縮されて、吐出される。   Further, as described above, in the electrostatic ink jet using the ink Q containing the color material particles, a string is formed by applying a driving voltage of one pulse, and a plurality of ink liquids are formed by dividing the string. With the droplet R, one dot by the ink Q on the recording medium P is formed. Preferably, the kite string is split at a predetermined splitting frequency according to Rayleigh / Weber instability. Further, the ink Q is concentrated by a thread (meniscus) and discharged.

従って、このような静電式のインクジェットにおいては、1パルスの駆動電圧の印加によって吐出される最初のインク液滴Rの濃度を、後のインク液滴よりも高濃度とすることにより、デューティーやパルス幅の選択/調整によって、1パルスの駆動電圧印加によって吐出するインク液滴Rの数を調整して、記録媒体P上における1ドットのドット径や1ドットの濃度(色材粒子の量)を調整することができる。すなわち、最初よりも後の方がインク液滴が低濃度であるので、液滴数を少なくすれば、小さくかつ色材粒子量に比して高濃度なドットを形成でき、多くするに従って、大きくかつ色材粒子量に比して低濃度なドットを形成できる。好ましくは、1パルスの駆動電圧の印加で吐出するインク液滴Rの濃度を、漸次、低減するようにすることにより、上記効果をより好適に発現できる。
さらに、パルス幅変調を行って画像を記録することにより、通常のインクジェットで実施されるドット数による面積変調のみならず、ドット径やドット濃度による濃度変調も併用することが可能となり、より階調分解能の高い画像記録を行うことができる。
Accordingly, in such an electrostatic ink jet, the density of the first ink droplet R ejected by applying one pulse of driving voltage is set to be higher than that of the subsequent ink droplets, whereby the duty and By selecting / adjusting the pulse width, the number of ink droplets R ejected by applying a drive voltage of one pulse is adjusted, and the dot diameter and dot density (amount of color material particles) on the recording medium P are adjusted. Can be adjusted. That is, since the ink droplets have a lower concentration after the first, if the number of droplets is reduced, dots that are smaller and have a higher concentration than the amount of color material particles can be formed. In addition, it is possible to form dots with a low density compared to the color material particle amount. Preferably, the above-described effect can be more suitably exhibited by gradually reducing the concentration of the ink droplet R ejected by applying one pulse of driving voltage.
Furthermore, by recording an image by performing pulse width modulation, it is possible to use not only the area modulation by the number of dots, which is carried out by a normal ink jet, but also the density modulation by the dot diameter and the dot density, and more gradation. High resolution image recording can be performed.

色材粒子を用いる静電式のインクジェット記録においては、インク液滴のサイズや、曳糸すなわちインク液滴Rの濃度(インクの濃縮の程度)は、様々な条件に影響を受けるので、これらを、適宜、選択/制御することにより、本発明を実施することができる。
具体的には、静的な制御因子としては、ヘッド12やインクQの特性が例示される。ヘッド12の特性としては、インクガイド24、吐出口48、第1吐出電極36、および第2吐出電極38など各種の部材の形状や構成、吐出口48内壁等の濡れ性、インクQと接触する各部位の温度、吐出部(先端)から記録媒体Pまでの距離等が例示される。また、インクQの特性としては、電気電導度、表面張力、粘度、色材粒子の荷電量、色材粒子の含有量等、先にインクの説明で例示した各種の物性値等が例示される。
In electrostatic ink jet recording using color material particles, the size of ink droplets and the density of the thread, that is, the concentration of ink droplets R (the degree of ink concentration) are affected by various conditions. The present invention can be implemented by appropriately selecting / controlling.
Specifically, the characteristics of the head 12 and the ink Q are exemplified as static control factors. The characteristics of the head 12 include the shape and configuration of various members such as the ink guide 24, the ejection port 48, the first ejection electrode 36, and the second ejection electrode 38, the wettability of the inner wall of the ejection port 48, and the ink Q. The temperature of each part, the distance from the ejection part (tip) to the recording medium P, etc. are exemplified. Further, as the characteristics of the ink Q, various physical property values and the like exemplified above in the description of the ink, such as electric conductivity, surface tension, viscosity, charge amount of the color material particles, content of the color material particles, and the like are exemplified. .

他方、動的な制御因子としては、吐出電極に印加する駆動電圧、駆動電圧の印加波形、駆動電圧の印加タイミング、パルス幅、吐出周波数(駆動パルス周波数)、インクQの供給量、浮遊導電板28に印加する電圧、同電圧の波形、同電圧の印加タイミング、吐出口48におけるインクQの流れ状態等が例示される。   On the other hand, as dynamic control factors, drive voltage applied to the discharge electrode, drive voltage application waveform, drive voltage application timing, pulse width, discharge frequency (drive pulse frequency), ink Q supply amount, floating conductive plate The voltage applied to the nozzle 28, the waveform of the same voltage, the application timing of the same voltage, the flow state of the ink Q at the ejection port 48, etc. are illustrated.

これらを、適宜、選択/制御することにより、本発明のインクジェット記録方法が実施できる。
具体的な一例として、基部が75×75μm矩形底面を有する四角柱状で、先端が対向する2面が60度の角度を成す四角錐状を有し、かつ絶縁層46の表面から先端までの突出量が150μmのシリコンセラミック製のインクガイド30と、内径がφ150μmの円筒状で内壁面にフッ素系樹脂による撥インク加工を施された吐出口48が形成された吐出基板22とを有する記録ヘッド12、ならびに、キャリア液がアイソパーGで、電気抵抗率を1.5×1010Ω、色材粒子の含有量を7重量%に調整したインクQを用い、記録媒体Pに帯電するバイアス電圧を−1.5kVとして、印加周波数が15kHzでデューティーが50%の矩形波の600Vの駆動電圧を各吐出電極に印加することにより、本発明のインクジェット記録方法を実施することができる。
By appropriately selecting / controlling these, the ink jet recording method of the present invention can be carried out.
As a specific example, the base portion has a quadrangular prism shape with a rectangular bottom surface of 75 × 75 μm, the two opposite surfaces have a quadrangular pyramid shape forming an angle of 60 degrees, and protrudes from the surface of the insulating layer 46 to the tip end. A recording head 12 having an ink guide 30 made of silicon ceramic having an amount of 150 μm and a discharge substrate 22 having a cylindrical shape having an inner diameter of φ150 μm and formed with discharge ports 48 on the inner wall surface of which ink-repellent processing has been performed with a fluorine-based resin. In addition, the bias voltage for charging the recording medium P is − using the ink Q in which the carrier liquid is Isopar G, the electrical resistivity is adjusted to 1.5 × 10 10 Ω, and the content of the colorant particles is adjusted to 7% by weight. The inkjet recording method of the present invention is carried out by applying a rectangular wave 600 V drive voltage of 1.5 kV, an applied frequency of 15 kHz, and a duty of 50% to each discharge electrode. Rukoto can.

このような本発明のインクジェット記録方法は、上記条件を満たすものであれば、カラー画像の記録でもモノクロ画像の記録でもよい。
なお、カラー画像を記録する際には、全ての色で本発明を実施するのが好ましいのは、もちろんであるが、これに限定はされず、1色のみで、本発明のインクジェット記録方法を実施してもよい。
Such an inkjet recording method of the present invention may be a color image recording or a monochrome image recording as long as the above conditions are satisfied.
In addition, when recording a color image, it is of course preferable to carry out the present invention with all colors. However, the present invention is not limited to this, and the inkjet recording method of the present invention is performed with only one color. You may implement.

以上、本発明のインクジェット記録方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいのは、もちろんである。   As mentioned above, although the inkjet recording method of the present invention has been described in detail, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various improvements and modifications may be made without departing from the gist of the present invention. Of course.

(a)および(b)は、本発明のインクジェット記録方法を実施するインクジェット記録装置の一例の概念図である。(A) And (b) is a conceptual diagram of an example of the inkjet recording device which implements the inkjet recording method of this invention. (a)〜(c)は、図1に示すインクジェット記録装置の吐出電極を説明するための概念図である。(A)-(c) is a conceptual diagram for demonstrating the discharge electrode of the inkjet recording device shown in FIG. (a)〜(c)は,本発明のインクジェット記録方法を説明するための概念図である。(A)-(c) is a conceptual diagram for demonstrating the inkjet recording method of this invention. 従来の静電式インクジェット記録を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the conventional electrostatic inkjet recording.

符号の説明Explanation of symbols

10 インクジェッット記録装置
12,80 (インクジェット)ヘッド
14 保持手段
16 帯電ユニット
20,82 ヘッド基板
22 ノズル基板
24,84 インクガイド
26 インク流路
28 浮遊導電板
30 先端部分
34,86 絶縁性基板
36 第1吐出電極
38 第2吐出電極
40 ガード電極
42,44,46 絶縁層
48,96 ノズル
50 電極基板
52 絶縁シート
60 スコロトロン帯電器
62 バイアス電圧源
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Inkjet recording device 12,80 (Inkjet) Head 14 Holding means 16 Charging unit 20,82 Head substrate 22 Nozzle substrate 24,84 Ink guide 26 Ink flow path 28 Floating conductive plate 30 Tip portion 34,86 Insulating substrate 36 1st Discharge electrode 38 Second discharge electrode 40 Guard electrode 42, 44, 46 Insulating layer 48, 96 Nozzle 50 Electrode substrate 52 Insulating sheet 60 Scorotron charger 62 Bias voltage source

Claims (5)

色材を含有する荷電粒子を分散媒に分散してなるインクに静電力を作用させることにより、前記インクの液滴を吐出させるインクジェット記録において、
前記インク液滴を吐出するための1パルスの駆動電圧の印加によって、記録媒体上において1ドットとなる複数のインク液滴を吐出し、かつ、この1パルスの駆動電圧の印加による複数のインク液滴の吐出において、最初に最大サイズのインク液滴を吐出することを特徴とするインクジェット記録方法。
In inkjet recording in which droplets of the ink are ejected by applying an electrostatic force to ink formed by dispersing charged particles containing a colorant in a dispersion medium,
By applying one pulse of driving voltage for discharging the ink droplets, a plurality of ink droplets forming one dot on the recording medium are discharged, and a plurality of ink liquids are generated by applying this one pulse of driving voltage. An ink jet recording method characterized by ejecting ink droplets of a maximum size first in ejecting droplets.
前記最初に吐出するインク液滴が、後に吐出するインク液滴の1.5倍以上の体積を有する請求項1に記載のインクジェット記録方法。   The ink jet recording method according to claim 1, wherein the first ink droplet ejected has a volume 1.5 times or more that of the ink droplet ejected later. 色材を含有する荷電粒子を分散媒に分散してなるインクに静電力を作用させることにより、前記インクの液滴を吐出させるインクジェット記録において、
前記インク液滴を吐出するための1パルスの駆動電圧の印加によって、記録媒体上において1ドットとなる複数のインク液滴を吐出し、かつ、この1パルスの駆動電圧の印加による複数のインク液滴の吐出において、最初に前記荷電粒子の濃度が最も高いインク液滴を吐出することを特徴とするインクジェット記録方法。
In inkjet recording in which droplets of the ink are ejected by applying an electrostatic force to ink formed by dispersing charged particles containing a colorant in a dispersion medium,
By applying one pulse of driving voltage for discharging the ink droplets, a plurality of ink droplets forming one dot on the recording medium are discharged, and a plurality of ink liquids are generated by applying this one pulse of driving voltage. An ink jet recording method characterized by ejecting an ink droplet having the highest concentration of the charged particles first in ejecting the droplet.
色材を含有する荷電粒子を絶縁性の分散媒に分散してなるインクに静電力を作用させることにより、前記インクの液滴を吐出させるインクジェット記録において、
前記インク液滴と吐出するための1パルスの駆動電圧の印加によって、前記インクによる曳糸を形成して、この曳糸の分断によって記録媒体上において1ドットとなる複数のインク液滴を吐出し、かつ、この1パルスの駆動電圧の印加による複数のインク液滴の吐出において、最初に、最大サイズで前記荷電粒子の濃度が最も高いインク液滴を吐出し、さらに、前記駆動電圧のパルス幅を調整することにより、前記1パルスの駆動電圧の印加で吐出するインク液滴の数を調整することを特徴とするインクジェット記録方法。
In inkjet recording in which droplets of the ink are ejected by applying an electrostatic force to ink formed by dispersing charged particles containing a coloring material in an insulating dispersion medium,
By applying a drive voltage of one pulse for discharging with the ink droplets, a string is formed by the ink, and a plurality of ink droplets that become one dot on the recording medium is discharged by the division of the string. In the discharge of a plurality of ink droplets by applying the driving voltage of one pulse, first, the ink droplet having the maximum size and the highest concentration of the charged particles is discharged, and the pulse width of the driving voltage is further discharged. Adjusting the number of ink droplets to be ejected by applying the one-pulse driving voltage.
前記最初に吐出するインク液滴が、後に吐出するインク液滴の1.5倍以上の体積を有する請求項4に記載のインクジェット記録方法。   The ink jet recording method according to claim 4, wherein the first ink droplet ejected has a volume 1.5 times or more that of the ink droplet ejected later.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2015527213A (en) * 2012-05-23 2015-09-17 トーンジェット リミテッド Printhead control

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