JP2008222977A - Inkjet ink and inkjet recording system - Google Patents

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Susumu Hiroshima
進 廣島
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Kyocera Document Solutions Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an inkjet ink having a high tinting strength and fixing properties and to provide an inkjet recording system. <P>SOLUTION: The inkjet recording system is equipped with an inkjet recording head 21 in which a part of the wall surfaces of pressure chambers 2 furnished with nozzles 3 is composed of piezoelectric elements 8, a pressure wave is applied to ink by the piezoelectric elements 8 and ink droplets are discharged from the nozzles 3 uses a polymer particle containing a colorant as a color material in the ink to be used. The polymer particle satisfies formula (1) (wherein a is an absorbance to the maximum absorption wavelength in a visible light region of the colorant in the ink at a certain concentration of the colorant containing the polymer particle; b is an absorbance to the maximum absorption wavelength in a visible light region of the colorant in the ink at the same concentration of the colorant as that of (a) containing no polymer particle; and c is the weight ratio of the colorant to the polymer particle including the colorant). <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、着色力や定着性に優れたインクジェット用インクおよびそれを用いたインクジェット記録システムに関する。   The present invention relates to an ink jet ink excellent in coloring power and fixability and an ink jet recording system using the same.

従来、オフィスや家庭等で使用されるインクジェットプリンターには、環境安全面への配慮から溶剤系インクは用いられず、水溶性染料を色材とする水性インクが一般的に用いられている。しかし、画像の耐水性・耐光性が不十分であるという点から更なる改良を必要としている。そのために、インクジェット用インクの着色剤として、染料に比較して耐水性や耐光性等記録物の信頼性にまさる顔料を用いる提案がなされている。さらに使用環境を汚染させないために、水性媒体に着色剤顔料を分散してインクとする提案も古くからなされている。このように、耐光性に優れた顔料が水溶性染料に代わる色材として提案され、広く用いられるようになってきているが、インクジェット印刷装置の機構と精細な印刷を行うという観点から、上記色材を水性インクとして用いるには水性媒体中で安定に分散させる必要があるといった問題がある。   Conventionally, solvent-based inks are not used for ink jet printers used in offices, homes, and the like from the viewpoint of environmental safety, and water-based inks using water-soluble dyes as color materials are generally used. However, further improvement is required in view of insufficient water resistance and light resistance of the image. For this reason, proposals have been made to use pigments that exceed the reliability of recorded matter, such as water resistance and light resistance, as colorants for ink-jet inks. Further, in order not to pollute the use environment, proposals have been made for a long time to make ink by dispersing a colorant pigment in an aqueous medium. In this way, pigments with excellent light resistance have been proposed and widely used as color materials to replace water-soluble dyes, but from the viewpoint of performing fine printing with the mechanism of an ink jet printing apparatus, the above color is used. In order to use the material as a water-based ink, there is a problem that it is necessary to stably disperse the material in an aqueous medium.

このような問題を解決するために、顔料の定着性や分散安定性等の観点から着色剤をポリマーに含有させる方法が種々提案されている。例えば特許文献1では顔料分散液にモノマーを加えビニル重合体を生成する方法が、また特許文献2では非水溶性着色剤を重合性界面活性剤で分散し、光重合開始剤でカプセル化する方法が提案されている。しかし、こうした確率論的に着色剤をポリマーに含有させる方法では、粒子中の着色剤濃度は不均一であり、さらには着色剤を含有しないポリマー粒子も存在する可能性が高い。一方、特許文献3ではポリマーと着色剤を液中で混練して付着させる方法が提案されているが、特許文献1,2と同様に着色剤濃度が不均一で、さらには着色剤を含有しないポリマー粒子も存在する可能性が高い。   In order to solve such problems, various methods have been proposed in which a colorant is contained in a polymer from the viewpoint of fixability and dispersion stability of the pigment. For example, Patent Document 1 discloses a method in which a monomer is added to a pigment dispersion to produce a vinyl polymer, and Patent Document 2 discloses a method in which a water-insoluble colorant is dispersed with a polymerizable surfactant and encapsulated with a photopolymerization initiator. Has been proposed. However, in such a method of stochastically containing the colorant in the polymer, the concentration of the colorant in the particles is not uniform, and there is a high possibility that polymer particles not containing the colorant are also present. On the other hand, Patent Document 3 proposes a method in which a polymer and a colorant are kneaded and adhered in a liquid. However, as in Patent Documents 1 and 2, the concentration of the colorant is not uniform, and further, no colorant is contained. Polymer particles are also likely to be present.

こうした着色剤濃度の不均一、特に着色剤濃度の低い粒子や着色剤を含有していない粒子の存在は、インクの着色力に貢献せず、インクの粘度を上げて液滴を吐出するのに必要なエネルギーを増やしてしまう。つまり同じ固形分を添加した場合、定着性や堅牢性はよくても着色力が下がるという問題点があった。また、非特許文献1では、顔料粒子表面に重合開始剤を導入した後、モノマーと共に重合させる方法が提案されているが、ポリマー粒子内に着色剤を含有させることに関しては確実性が高いが、顔料表面の構造が変わるため、色調や耐光性の面で不十分であるといった問題があった。
特開2005−54043号公報 特開2004−91729号公報 特開2002−256166号公報 H.Ueno , T.Ogasawara , M.Kobayashi , T.Iida , N ,Tsubokawa、「色材協会誌」、第69巻、743頁(1996年発行)
This uneven colorant concentration, especially the presence of particles with low colorant concentration or particles that do not contain colorant, does not contribute to the coloring power of the ink, but increases the viscosity of the ink and ejects droplets. Increases the energy required. That is, when the same solid content is added, there is a problem that the coloring power is lowered even if the fixing property and fastness are good. In addition, Non-Patent Document 1 proposes a method in which a polymerization initiator is introduced into the pigment particle surface and then polymerized together with the monomer. However, there is a high degree of certainty regarding the inclusion of a colorant in the polymer particles. Since the structure of the pigment surface changes, there is a problem that the color tone and light resistance are insufficient.
JP 2005-54043 A JP 2004-91729 A JP 2002-256166 A H.Ueno, T.Ogasawara, M.Kobayashi, T.Iida, N, Tsubokawa, “Color Material Association Magazine”, Vol. 69, p. 743 (issued in 1996)

本発明の課題は、着色力や定着性の高いインクジェット用インクおよびそれを用いたインクジェット記録システムを提供することにある。   An object of the present invention is to provide an ink-jet ink having high coloring power and high fixability and an ink-jet recording system using the same.

本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、色材として着色剤を含有するポリマー粒子を用いたインクにおいて、着色剤を低濃度に含有したポリマー粒子を減少させ、前記着色剤の特定の吸収波長に対する吸光度と前記ポリマー粒子中の着色剤の重量比率とが所定の関係を満たすことにより、定着性や堅牢性が高く、かつ着色力の低下を防止できるという新たな事実を見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明のインクジェット用インクおよびそれを用いたインクジェット記録システムは、以下の構成を有する。
(1)色材として、着色剤を含有するポリマー粒子を用いたインクであって、前記ポリマー粒子が下記式(1)を満足することを特徴とするインクジェット用インク。

Figure 2008222977

(式中、a:ポリマー粒子を含有した所定の着色剤濃度におけるインクの、前記着色剤の可視光域における最大吸収波長に対する吸光度、b:ポリマー粒子を含まないaと同じ着色剤濃度におけるインクの、前記着色剤の可視光域における最大吸収波長に対する吸光度、c:着色剤を含めたポリマー粒子に対する着色剤の重量比率である。)
(2)前記着色剤を含有するポリマー粒子は、着色剤の含有量の少ないポリマー粒子を減少させることにより得られるポリマー粒子であることを特徴とする(1)に記載のインクジェット用インク。
(3)前記着色剤を含有するポリマー粒子は、前記着色剤が特定波長に吸収領域をもち、前記ポリマー粒子を含有する分散液を流路上方から流下させて前記特定波長のレーザー光を照射することにより、前記特定波長に吸収領域をもつ着色剤を高濃度に含有する高着色ポリマー粒子を、光泳動によりレーザーの照射方向に移動させて、前記流路の下流に配設され、前記流路を流れ方向に2分するように配設された分離板により隔てられた一方の高着色ポリマー粒子分散液回収槽に回収し、前記着色剤を低濃度に含有する低着色ポリマー粒子分散液を他方の低着色ポリマー粒子分散液回収槽に回収して分離することにより得られるポリマー粒子であることを特徴とする(2)に記載のインクジェット用インク。
(4)ノズルが設けられた加圧室の壁面の一部が圧電素子で形成され、前記圧電素子を作動・変形させて前記加圧室の中のインクに圧力波を作用させて、前記ノズルからインク滴を吐出させるインクジェット記録ヘッドを備えたインクジェット記録システムであって、前記インクは(1)〜(3)のいずれかに記載のインクを用いたことを特徴とするインクジェット記録システム。
(5)前記インクジェット記録ヘッドは、前記ノズル数を1インチ当り660個以上有し、駆動周波数が15kHz以上であることを特徴とする(4)に記載のインクジェット記録システム。
(6)前記インクジェット記録ヘッドを、記録媒体の搬送方向に対して直交する水平方向に2個以上配置してなることを特徴とする(4)または(5)に記載のインクジェット記録システム。 As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventor reduced the polymer particles containing the colorant at a low concentration in the ink using the polymer particles containing the colorant as the coloring material, The new fact that the fixing property and fastness are high and the deterioration of the coloring power can be prevented by satisfying a predetermined relationship between the absorbance of the agent with respect to a specific absorption wavelength and the weight ratio of the colorant in the polymer particles. The headline and the present invention were completed.
That is, the inkjet ink of the present invention and the inkjet recording system using the inkjet ink have the following configurations.
(1) An ink for ink jet using polymer particles containing a colorant as a coloring material, wherein the polymer particles satisfy the following formula (1).
Figure 2008222977

(Wherein, a: the absorbance of the ink at a predetermined colorant concentration containing polymer particles with respect to the maximum absorption wavelength in the visible light region of the colorant, b: the ink at the same colorant concentration as a without polymer particles) The absorbance with respect to the maximum absorption wavelength in the visible light region of the colorant, and c: the weight ratio of the colorant to the polymer particles including the colorant.)
(2) The ink-jet ink according to (1), wherein the polymer particles containing the colorant are polymer particles obtained by reducing polymer particles having a small content of colorant.
(3) The polymer particles containing the colorant are irradiated with laser light of the specific wavelength by causing the colorant to have an absorption region at a specific wavelength and causing the dispersion containing the polymer particle to flow down from above the flow path. Thus, the highly colored polymer particles containing the colorant having the absorption region at the specific wavelength in a high concentration are moved in the laser irradiation direction by photophoresis, and are disposed downstream of the flow path. Is collected in one highly colored polymer particle dispersion collecting tank separated by a separating plate arranged to divide into two in the flow direction, and the other low colored polymer particle dispersion containing the colorant in a low concentration is collected. (2) The ink-jet ink according to (2), wherein the ink is a polymer particle obtained by collecting and separating in a low-colored polymer particle dispersion collecting tank.
(4) A part of the wall surface of the pressurizing chamber provided with the nozzle is formed of a piezoelectric element, and the piezoelectric element is actuated and deformed to cause a pressure wave to act on the ink in the pressurizing chamber. An ink jet recording system comprising an ink jet recording head for discharging ink droplets from the ink, wherein the ink according to any one of (1) to (3) is used.
(5) The inkjet recording system according to (4), wherein the inkjet recording head has 660 or more nozzles per inch and a driving frequency of 15 kHz or more.
(6) The ink jet recording system according to (4) or (5), wherein two or more of the ink jet recording heads are arranged in a horizontal direction orthogonal to the conveyance direction of the recording medium.

本発明のインクは、色材として着色剤を含有するポリマー粒子を用い、前記着色剤の含有量の少ないポリマー粒子を減少させることにより、前記ポリマー粒子が上記式(1)を満足するので、着色剤の含有量の少ないポリマー粒子が減少し、主として着色剤の含有量の多いポリマー粒子からなるため、定着性や堅牢性が高く、かつ着色力の低下が少ないインクジェット記録システムを実現できる。またこの効果を安定して発現させることができる。   Since the ink of the present invention uses polymer particles containing a colorant as a coloring material and reduces the polymer particles having a small content of the colorant, the polymer particles satisfy the above formula (1). Since the polymer particles with a small content of the agent are reduced, and the polymer particles are mainly composed of a polymer with a large content of the colorant, an ink jet recording system having high fixability and fastness and little reduction in coloring power can be realized. Moreover, this effect can be expressed stably.

以下に、本発明に係るインクジェット用インクおよびインクジェット記録システムについて詳細に説明をする。   The ink-jet ink and ink-jet recording system according to the present invention will be described in detail below.

(インク)
本発明におけるインクは、少なくとも、水、色材、界面活性剤を含む有機溶剤からなり、その他に必要に応じてpH調整剤、防腐防カビ剤等を添加することができる。
本発明の色材は、着色剤を含有するポリマー粒子からなり、該ポリマー粒子は前記着色剤の含有量が少ないポリマー粒子を減少させることにより上記式(1)を満足する。上記式(1)のa/bが上記式(1)の範囲内であれば、色材がポリマー粒子からなるので、定着性や堅牢性に優れ、ブロンズ現象を防止でき、且つ色材は着色剤の含有量が少ないポリマー粒子(以下で、低着色ポリマー粒子という。)が減少し、主として着色剤の含有量が多いポリマー粒子(以下で、高着色ポリマー粒子という。)からなるので、着色力の低下を抑制できる。
(ink)
The ink in the present invention comprises at least water, a coloring material, and an organic solvent containing a surfactant. In addition, a pH adjuster, an antiseptic and fungicide can be added as necessary.
The coloring material of the present invention comprises polymer particles containing a colorant, and the polymer particles satisfy the above formula (1) by reducing the polymer particles having a low content of the colorant. If a / b in the above formula (1) is within the range of the above formula (1), since the color material is composed of polymer particles, the fixing property and fastness are excellent, the bronze phenomenon can be prevented, and the color material is colored. The polymer particles (hereinafter referred to as “low-colored polymer particles”) having a low content of the colorant are reduced, and mainly composed of polymer particles (hereinafter referred to as “highly-colored polymer particles”) having a high content of the colorant. Can be suppressed.

しかし、上記式(1)のa/bが0.95を超えると、着色力は向上するが、ブロンズ現象が発生する。また、a/bがポリマー粒子中の着色剤の重量比率cの1.05倍を下回ると、着色力の低下をもたらすので、好ましくない。   However, when a / b in the above formula (1) exceeds 0.95, the tinting strength is improved, but the bronze phenomenon occurs. On the other hand, if a / b is less than 1.05 times the weight ratio c of the colorant in the polymer particles, the coloring power is lowered, which is not preferable.

低着色ポリマー粒子を減少させた分散液は、以下に示す方法で作製することができる。
図4に低着色ポリマー粒子を分離するための分離処理装置の構成の概略を示す。
まず、低着色ポリマー粒子40と高着色ポリマー粒子20が入り混じった分散液42が原液槽22から分散液供給口23供給される。ついで前記分散液42が分散液供給口23より分離流路28中に供給される。このとき分散液42中のポリマー粒子は、スリットガラス25を通じてレーザー発振器24から発振された、例えば593nm、1Wの直径100μmに収束されたレーザー光により照射され、このレーザー光により推進力を受けて、分離流路28のスリットガラス25面から反対側に押しやられる。つまり、前記ポリマー粒子の着色剤がレーザー光を吸収しこれにより泳動速度(移動速度)を得て分散液42中を移動する。そしてこの移動速度は着色剤の濃度が高いほど大きい。一方、分離流路28はスリットガラス25面から水平方向に、例えば奥行きが200μmであり、その中間位置の、スリットガラス25面から100μmの距離でスリットガラス25より下の位置に分離板29を備えている。該分離板29は流路下流の底面まで延設され、前記底面に配設された前記スリットガラス25側にある低着色ポリマー粒子分散液回収槽26とそれに対向する側にある高着色ポリマー粒子分散液回収槽27とを隔離している。レーザー光で押されたポリマー粒子の内、移動速度の速い着色剤濃度の高いポリマー粒子20と、元々スリットガラス25の反対側を流下しているポリマー粒子が高着色ポリマー粒子分散液47を回収する高着色ポリマー粒子分散液回収槽27に流れ込み回収される。波長593nmのレーザーであれば、例えばこの波長に吸収を持つシアン顔料の場合、これを高濃度に含むポリマー粒子が特に移動速度が速くなるので、高着色ポリマー粒子分散液回収槽27にはシアン顔料濃度の高いポリマー粒子の割合が高くなる。他の色のポリマー粒子を処理する場合はそれぞれの色材が吸収する波長のレーザー光を用いればよい。一方、移動速度の遅い着色剤濃度の低いポリマー粒子40と、元々スリットガラス25側を流下している粒子は低着色ポリマー粒子分散液46を回収する低着色ポリマー粒子分散液回収槽26に流れ込み回収される。そして、得られた高着色ポリマー粒子分散液47は、再度原液槽22に戻され、上記で示した処理を繰り返すことにより、分散液中の低着色ポリマー粒子40を減少させることができる。
前記レーザー発振器24としては、例えばXiton Photonics社製のORANGEを用いることができるが、特にこれに限定されるものではない。
A dispersion in which low-colored polymer particles are reduced can be prepared by the method described below.
FIG. 4 shows an outline of the configuration of a separation processing apparatus for separating low-colored polymer particles.
First, a dispersion 42 in which the low color polymer particles 40 and the high color polymer particles 20 are mixed is supplied from the stock solution tank 22 to the dispersion liquid supply port 23. Next, the dispersion 42 is supplied into the separation channel 28 from the dispersion supply port 23. At this time, the polymer particles in the dispersion liquid 42 are irradiated with laser light oscillated from the laser oscillator 24 through the slit glass 25, for example, converged to a diameter of 100 μm of 593 nm and 1 W, and received propulsive force by the laser light. The separation channel 28 is pushed to the opposite side from the surface of the slit glass 25. That is, the colorant of the polymer particles absorbs the laser beam, thereby obtaining a migration speed (movement speed) and moving in the dispersion liquid 42. And this movement speed is so large that the density | concentration of a coloring agent is high. On the other hand, the separation channel 28 has a depth of 200 μm in the horizontal direction from the surface of the slit glass 25, and includes a separation plate 29 at a position below the slit glass 25 at a distance of 100 μm from the surface of the slit glass 25. ing. The separation plate 29 extends to the bottom surface downstream of the flow path, and the low color polymer particle dispersion recovery tank 26 on the slit glass 25 side disposed on the bottom surface and the high color polymer particle dispersion on the opposite side thereof. The liquid recovery tank 27 is isolated. Among the polymer particles pushed by the laser light, the polymer particles 20 having a high colorant concentration with a high moving speed and the polymer particles originally flowing on the opposite side of the slit glass 25 collect the highly colored polymer particle dispersion liquid 47. It flows into the highly colored polymer particle dispersion recovery tank 27 and is recovered. In the case of a laser having a wavelength of 593 nm, for example, in the case of a cyan pigment having absorption at this wavelength, the movement speed of the polymer particles containing this in a high concentration is particularly high. The proportion of polymer particles having a high concentration is increased. When processing polymer particles of other colors, laser light having a wavelength that is absorbed by each colorant may be used. On the other hand, the polymer particles 40 having a low colorant concentration with a low moving speed and the particles originally flowing down the slit glass 25 flow into the low color polymer particle dispersion recovery tank 26 for recovering the low color polymer particle dispersion 46 and are recovered. Is done. And the obtained highly colored polymer particle dispersion liquid 47 is returned again to the stock solution tank 22, and the low colored polymer particle 40 in a dispersion liquid can be reduced by repeating the process shown above.
As the laser oscillator 24, for example, ORANGE manufactured by Xiton Photonics can be used, but is not particularly limited thereto.

なお、前記着色剤を含有するポリマー粒子が分散液中でレーザー光により推進力を受けて移動する現象は、光と微粒子の相互作用によるもので、レーザー光を吸収することにより微粒子が分散液中を泳動するものである。このレーザー光泳動に関しては、例えば、非特許文献[A. Hirai, H. Monjushiro, and H. Watarai, "Laser-Photophoresis of a Single Droplet in o/w Emulsions", Langmuir, 12, 5570-5575 (1997)]にその原理等が記載されている。   The phenomenon in which the polymer particles containing the colorant move by receiving a driving force by laser light in the dispersion is due to the interaction between the light and the fine particles, and the fine particles are dispersed in the dispersion by absorbing the laser light. . Regarding this laser electrophoresis, for example, non-patent literature [A. Hirai, H. Monjushiro, and H. Watarai, "Laser-Photophoresis of a Single Droplet in o / w Emulsions", Langmuir, 12, 5570-5575 (1997 )] Describes the principle and the like.

(着色剤)
本発明の着色剤の成分は、有機着色剤として、アゾ系、フタロシアニン系、アントラキノン系、キナクリドン系、金属錯体系、ジオキサジン系、インジゴ系、チオインジゴ系、ベリレン系、イソインドレノン系、アニリンブラック、アゾメチン系の各顔料が挙げられる。無機着色剤としては、ローダミンBレーキ顔料、カーボンブラック等が挙げられる。例えば、三菱化学株式会社製のカーボンブラックとして、♯20B、♯40、MA100などが挙げられる。デグサ社製のカーボンブラックとして、カラーブラックFW18、カラーブラックS170、スペシャルブラック250等が挙げられる。コロンビアカーボン社製のカーボンブラックとして、コンダクテックスSC、ラーベン1255などが挙げられる。キャボット社製のカーボンブラックとして、モナーク700、モナーク880、エルフテックス12などが挙げられる。
(Coloring agent)
The components of the colorant of the present invention include, as organic colorants, azo, phthalocyanine, anthraquinone, quinacridone, metal complex, dioxazine, indigo, thioindigo, berylene, isoindolenone, aniline black, Examples include azomethine pigments. Examples of the inorganic colorant include rhodamine B lake pigment and carbon black. For example, carbon black manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation includes # 20B, # 40, MA100, and the like. Examples of carbon black manufactured by Degussa include Color Black FW18, Color Black S170, Special Black 250, and the like. Examples of carbon black manufactured by Columbia Carbon include Conductex SC and Raven 1255. Examples of carbon black manufactured by Cabot include Monarch 700, Monarch 880, and Elftex 12.

(ポリマー粒子)
本発明のポリマー粒子は、前記着色剤を含有させて色材として用いるものである。前記ポリマー粒子の成分としては、特に限定はなく、例えばスチレン樹脂、スチレン−アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアクリル系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ビニルエーテル系樹脂、N−ビニル系樹脂、スチレン−ブタジエン樹脂などの熱可塑性樹脂が挙げられる。もちろん、必要により、これらの樹脂にその他の樹脂を併用する、またはこれらの樹脂を2種以上用いてもよい。
(Polymer particles)
The polymer particles of the present invention contain the colorant and are used as a coloring material. The component of the polymer particles is not particularly limited. For example, styrene resin, styrene-acrylic resin, polyester resin, polyacrylic resin, polyethylene resin, polypropylene resin, vinyl chloride resin, polyamide resin, polyurethane resin. And thermoplastic resins such as polyvinyl alcohol resins, vinyl ether resins, N-vinyl resins, and styrene-butadiene resins. Of course, if necessary, other resins may be used in combination with these resins, or two or more of these resins may be used.

着色剤を前記ポリマー粒子に含有させるための方法としては、着色剤とポリマー粒子とをボールミル、サンドミル、ロールミル、アジテータ、超音波ホモジナイザー、湿式ジェットミル、ペイントシェーカー等を用いて混合させる方法が挙げられる。   Examples of the method for incorporating the colorant into the polymer particles include a method in which the colorant and the polymer particles are mixed using a ball mill, a sand mill, a roll mill, an agitator, an ultrasonic homogenizer, a wet jet mill, a paint shaker, or the like. .

本発明における着色剤を含有したポリマー粒子の平均粒径は、30〜300nmが好ましく、さらに好ましくは50〜200nmである。前記平均粒径は、例えば動的光散乱式粒径分布測定装置(HORIBA社製、LB−550)を用いて計測することができる。   As for the average particle diameter of the polymer particle containing the coloring agent in this invention, 30-300 nm is preferable, More preferably, it is 50-200 nm. The average particle size can be measured using, for example, a dynamic light scattering type particle size distribution measuring device (LB-550, manufactured by HORIBA).

本発明においては、表面張力の調節のために非イオン性界面活性剤を含有させることができる。かかるノニオン系界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエリレンアルキルアリルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール、グリセリンエステル、ソルビタンエステル、ショ糖エステル、グリセリンエステルのポリオキシエチレンエーテル、ソルビタンエステルのポリオキシエチレンエーテル、ソルビトールエステルのポリオキシエチレンエーテル、脂肪酸アルカノールアミド、ポリオキシエチレン脂肪酸アミド、アミンオキシド、ポリオキシエチレンアルキルアミン等が挙げられる。   In the present invention, a nonionic surfactant can be contained for adjusting the surface tension. Examples of such nonionic surfactants include polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyerylene alkyl allyl ethers, polyoxyethylene polyoxypropylene glycols, glycerin esters, sorbitan esters, sucrose esters, polyoxyethylene ethers of glycerin esters, Examples include sorbitan ester polyoxyethylene ether, sorbitol ester polyoxyethylene ether, fatty acid alkanolamide, polyoxyethylene fatty acid amide, amine oxide, and polyoxyethylene alkylamine.

本発明においてインクに使用される水性媒体としては水(好ましくは精製水)が使用されるが、当該水には水溶性有機溶剤を添加するのが好ましい。水溶性有機溶剤の具体例としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコ―ル、テトラエチレングルコール等のグリコール類;グリセリン;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、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ブチルエーテル、メチルカルビトール、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、エチルカルビトールアセテート、ジエチルカルビトール、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、及びプロピレングリコールモノメチルエーテル等の多価アルコールのエーテル類;アセテート類;チオジグリコール;N−メチル−2−ピロリドン、1,3−ジメチルイミダゾリジノン、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド等の含窒素化合物類;ジメチルスルホキシド等が挙げられる。   In the present invention, water (preferably purified water) is used as the aqueous medium used in the ink. It is preferable to add a water-soluble organic solvent to the water. Specific examples of the water-soluble organic solvent include, for example, glycols such as ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, and tetraethylene glycol; glycerin; diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, Of polyhydric alcohols such as ethylene glycol monobutyl ether, methyl carbitol, ethyl carbitol, butyl carbitol, ethyl carbitol acetate, diethyl carbitol, triethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol monoethyl ether, and propylene glycol monomethyl ether Ethers; acetates; thiodiglycol; N-methyl-2-pyrrolidone; , 3-dimethyl imidazolidinone, formamide, nitrogen-containing compounds such as dimethylformamide; dimethyl sulfoxide and the like.

(インクの調製)
次に、インクの調製法について説明する。本発明のインクは、水性媒体中に少なくとも着色剤を含有したポリマー粒子と該ポリマー粒子の分散剤を分散させ、得られた分散液を水性媒体で希釈することにより得られる。
分散処理及び希釈は従来公知の方法に従って行うことが出来る。上記の分散処理で使用する分散機としては、例えば、ボールミル、ロールミル、サンドミル等の分散機が挙げられる。これらの中では、高速度のサンドミルが好ましく、例えば、スーパーミル、サンドグラインダー、ビーズミル、アジテータミル、グレンミル、ダイノミル、パールミル、コボルミル(何れも商品名)等が好適に使用される。得られた高濃度の分散液は、通常2〜10重量倍に希釈されて所望の濃度の記録用インクとされる。
(Preparation of ink)
Next, an ink preparation method will be described. The ink of the present invention can be obtained by dispersing polymer particles containing at least a colorant and a dispersant for the polymer particles in an aqueous medium, and diluting the obtained dispersion with an aqueous medium.
Dispersion treatment and dilution can be performed according to a conventionally known method. Examples of the disperser used in the dispersion treatment include a disperser such as a ball mill, a roll mill, and a sand mill. Among these, a high-speed sand mill is preferable. For example, a super mill, a sand grinder, a bead mill, an agitator mill, a glen mill, a dyno mill, a pearl mill, and a cobol mill (all trade names) are preferably used. The obtained high-concentration dispersion is usually diluted 2 to 10 times to obtain a recording ink having a desired concentration.

記録用インクにおける前記各成分の割合の一例を挙げる。すなわち、着色剤の割合は、着色剤を含めたポリマー粒子に対し、40〜90重量%、好ましくは70〜85重量%、ノニオン系界面活性剤の割合は、インク全量に対し、通常0.01〜10重量%、好ましくは0.1〜5重量%、水溶性有機溶剤の割合は、インク全量に対し、通常1〜40重量%、好ましくは3〜30重量%である。   An example of the proportion of each component in the recording ink will be given. That is, the ratio of the colorant is 40 to 90% by weight, preferably 70 to 85% by weight, based on the polymer particles including the colorant, and the ratio of the nonionic surfactant is usually 0.01 relative to the total amount of the ink. -10 wt%, preferably 0.1-5 wt%, and the proportion of the water-soluble organic solvent is usually 1-40 wt%, preferably 3-30 wt%, based on the total amount of the ink.

(記録ヘッド)
本発明の記録ヘッド21の一例において、図1に積層圧電素子8と個別電極9とを含む圧電アクチュエータを取り付ける前の状態を示す。
図の例における記録ヘッドは、1枚の基板1上に、加圧室2とそれに連通するノズル3とを含むドット形成部を複数個、配列したものである。
また図2(a)は、上記例のインクジェット記録ヘッドにおいて、圧電アクチュエータを取り付けた状態での、1つのドット形成部を拡大して示す断面図、図2(b)は1つのドット形成部を構成する各部の重なり状態を示す透視図である。図3は図2(a)のノズル3付近の拡大図である。
(Recording head)
In an example of the recording head 21 of the present invention, FIG. 1 shows a state before a piezoelectric actuator including a laminated piezoelectric element 8 and individual electrodes 9 is attached.
The recording head in the illustrated example has a plurality of dot forming portions including a pressurizing chamber 2 and a nozzle 3 communicating therewith arranged on a single substrate 1.
2A is an enlarged cross-sectional view showing one dot forming portion in a state where the piezoelectric actuator is attached in the ink jet recording head of the above example, and FIG. 2B is a diagram showing one dot forming portion. It is a perspective view which shows the overlapping state of each part which comprises. FIG. 3 is an enlarged view of the vicinity of the nozzle 3 in FIG.

ドット形成部のノズル3は、図1に白矢印で示す主走査方向(記録媒体の搬送方向)に複数列並んでいる。図の例では4列に並んでおり、同一列内のドット形成部間のピッチは150dpiであって、記録ヘッドの全体として600dpiを実現している。
各ドット形成部は、基板1の、図2(a)において上面側に形成した、矩形部の幅方向の中央部に中心を有し、径が幅長さと等しく、かつ水平断面形状が半円形である端部を前記矩形部の長手方向の両端に備えた、平板形状を有する加圧室2と、上記基板1の下面側の、加圧室2の一端側の端部の半円と中心が同じで円錐台形のノズル3とを、前記端部の半円と中心が同じで同径の円柱形のノズル流路4を介して連通させると共に、上記加圧室2の他端側の端部の半円と中心が同じである円柱形の供給口5を介して、加圧室2を、基板1内に、各ドット形成部と連通させるように形成した共通流路6に繋ぐ構成となっている。
The nozzles 3 of the dot forming section are arranged in a plurality of rows in the main scanning direction (printing medium conveyance direction) indicated by white arrows in FIG. In the example shown in the figure, the lines are arranged in four rows, and the pitch between the dot forming portions in the same row is 150 dpi, and the recording head as a whole realizes 600 dpi.
Each dot forming portion is formed on the upper surface side of the substrate 1 in FIG. 2A and has a center at the center in the width direction of the rectangular portion, the diameter is equal to the width length, and the horizontal sectional shape is semicircular. The pressurizing chamber 2 having a flat plate shape with the end portions being at both ends in the longitudinal direction of the rectangular portion, and the semicircle and center of the end portion on the one end side of the pressurizing chamber 2 on the lower surface side of the substrate 1 Are connected to each other through a cylindrical nozzle passage 4 having the same diameter and the same center as the semicircle of the end portion, and the end on the other end side of the pressurizing chamber 2. A configuration in which the pressurizing chamber 2 is connected to a common flow path 6 formed in the substrate 1 so as to communicate with each dot forming portion via a cylindrical supply port 5 having the same center as the semicircle of the portion; It has become.

上記各部は、図の例では、加圧室2を形成した第1基板1aと、ノズル流路4の上部4aと供給口5とを形成した第2基板1bと、ノズル流路4の下部4bと共通流路6とを形成した第3基板1cと、ノズルプレートとしての、ノズル3を形成した第4基板1dとを、この順に積層し、一体化することで形成してある。
またノズル3は、図3に示すように、インク滴吐出側の先端の開口30を、基板1の下面側である第4基板1dの下側の表面1eに円形に形成してある。それと共にノズル3は、この先端側の開口30が、加圧室2側の開口31よりも小さくなるように、テーパー状(円錐状)に形成してある。
In the example shown in the figure, each of the above parts includes a first substrate 1a in which the pressurizing chamber 2 is formed, a second substrate 1b in which an upper portion 4a of the nozzle channel 4 and a supply port 5 are formed, and a lower portion 4b of the nozzle channel 4. The third substrate 1c on which the common flow path 6 is formed and the fourth substrate 1d on which the nozzle 3 is formed as a nozzle plate are stacked and integrated in this order.
In addition, as shown in FIG. 3, the nozzle 3 has an opening 30 at the tip on the ink droplet ejection side formed in a circle on the lower surface 1e of the fourth substrate 1d, which is the lower surface side of the substrate 1. At the same time, the nozzle 3 is formed in a tapered shape (conical shape) so that the opening 30 on the distal end side is smaller than the opening 31 on the pressurizing chamber 2 side.

第1基板1aと第2基板1bには、図1に示すように、第3基板1cに形成した共通流路6を、基板1の上面側で、インクカートリッジ(図示しない)からの配管と接続するためのジョイント部11を構成するための通孔11aを形成してある。さらに各基板1a〜1dは、例えば樹脂や金属などからなり、フォトリソグラフ法を利用したエッチングなどによって上記各部となる通孔を設けた、所定の厚みを有する板状体にて形成してある。   As shown in FIG. 1, the first substrate 1 a and the second substrate 1 b are connected to a common flow path 6 formed in the third substrate 1 c with piping from an ink cartridge (not shown) on the upper surface side of the substrate 1. The through-hole 11a for comprising the joint part 11 for doing is formed. Furthermore, each board | substrate 1a-1d consists of resin, a metal, etc., for example, and is formed with the plate-shaped body which has the through-hole used as said each part by the etching etc. which used the photolithographic method, and has predetermined thickness.

基板1の上面側には、該基板1とほぼ同じ大きさであり、共通電極7をその内部に有する、平面形状かつ横振動モードの薄板状の積層圧電素子8と、各ドット形成部の加圧室2の中央部と重なる位置に個別に設けた、略矩形状の同じ平面形状を有する個別電極9とを、この順に積層することで圧電アクチュエータACを構成してある。   On the upper surface side of the substrate 1, the laminated piezoelectric element 8 having a planar shape and a transverse vibration mode having a common electrode 7 having the same size as that of the substrate 1, and the addition of each dot forming portion. The piezoelectric actuator AC is configured by laminating individual electrodes 9 having the same plane shape, which are substantially rectangular and are individually provided at positions overlapping the central portion of the pressure chamber 2 in this order.

共通電極7、個別電極9は、共に金、銀、白金、銅、アルミニウムなどの導電性に優れた金属の箔や、これらの金属からなるめっき被膜、真空蒸着被膜などで形成してある。   Both the common electrode 7 and the individual electrode 9 are formed of a metal foil excellent in conductivity such as gold, silver, platinum, copper, and aluminum, a plating film made of these metals, a vacuum deposition film, or the like.

圧電素子8を形成する圧電材料としては、例えばジルコン酸チタン酸鉛(PZT)や、当該PZTにランタン、バリウム、ニオブ、亜鉛、ニッケル、マンガンなどの酸化物の1種または2種以上を添加したもの、例えばPLZTなどの、PZT系の圧電材料を挙げることができる。また、マグネシウムニオブ酸鉛(PMN)、ニッケルニオブ酸鉛(PNN)、亜鉛ニオブ酸鉛、マンガンニオブ酸鉛、アンチモンスズ酸鉛、チタン酸鉛、チタン酸バリウムなどを主要成分とするものを挙げることもできる。   As a piezoelectric material for forming the piezoelectric element 8, for example, lead zirconate titanate (PZT), or one or more oxides of lanthanum, barium, niobium, zinc, nickel, manganese, etc. are added to the PZT. Examples thereof include PZT-based piezoelectric materials such as PLZT. In addition, lead magnesium niobate (PMN), lead nickel niobate (PNN), lead zinc niobate, lead manganese niobate, lead antimony stannate, lead titanate, barium titanate, etc. You can also.

圧電素子8は、例えば上記の圧電材料を焼結して形成した焼結体を薄板状に研磨した所定の平面形状を有するチップを、所定の位置に接着、固定したり、いわゆるゾル−ゲル法(またはMOD法)によって、圧電材料のもとになる有機金属化合物から形成したペーストを所定の平面形状に印刷し、乾燥、仮焼成、焼成の工程を経て形成したり、あるいは反応性スパッタリング法、反応性真空蒸着法、反応性イオンプレーティング法などの気相成長法によって、圧電材料の薄膜を所定の平面形状に形成したりすることによって、形成することができる。   The piezoelectric element 8 is formed by, for example, bonding and fixing a chip having a predetermined planar shape obtained by sintering a sintered body formed by sintering the above piezoelectric material into a thin plate shape at a predetermined position, or a so-called sol-gel method. (Or by the MOD method), a paste formed from an organometallic compound that is the basis of the piezoelectric material is printed in a predetermined planar shape, and formed through drying, pre-baking, and firing steps, or a reactive sputtering method, It can be formed by forming a thin film of a piezoelectric material into a predetermined planar shape by a vapor phase growth method such as a reactive vacuum deposition method or a reactive ion plating method.

圧電素子8の表面粗さは、焼成条件での粒子成長促進や、機械研磨、エッチング等を用いて表面加工をすることにより所望の表面粗さを得ることができる。前記圧電素子8の表面粗さは、例えば光干渉型表面粗さ測定装置(Veeco社製Wyko NT1100)を用いて測定を行い、平均表面粗さRaとして評価できる。   The surface roughness of the piezoelectric element 8 can be obtained by accelerating particle growth under firing conditions, surface processing using mechanical polishing, etching, or the like. The surface roughness of the piezoelectric element 8 is measured using, for example, an optical interference type surface roughness measuring device (Wyko NT1100 manufactured by Veeco) and can be evaluated as an average surface roughness Ra.

圧電素子8を、例えば横振動モードとして駆動するためには、圧電材料の分極方向を、前記圧電素子8の厚み方向、より詳しくは個別電極9から共通電極7に向かう方向に配向させる。そのためには、例えば高温分極法、室温分極法、交流電界重畳法、電界冷却法などの従来公知の分極法を採用することができる。また、分極後の圧電素子8をエージング処理してもよい。   In order to drive the piezoelectric element 8 in the transverse vibration mode, for example, the polarization direction of the piezoelectric material is oriented in the thickness direction of the piezoelectric element 8, more specifically in the direction from the individual electrode 9 to the common electrode 7. For this purpose, conventionally known polarization methods such as a high temperature polarization method, a room temperature polarization method, an alternating electric field superposition method, and an electric field cooling method can be employed. Moreover, you may age-treat the piezoelectric element 8 after polarization.

圧電材料の分極方向を上記の方向に配向させた圧電素子8は、共通電極7を接地した状態で、個別電極9から正の駆動電圧を印加することによって、分極方向と直交する面内で収縮する。このため、撓みが発生する際の力が加圧室2内のインクに圧力波として伝えられ、この圧力波によって、供給口5、加圧室2、ノズル流路4、およびノズル3内のインクが振動を起こす。そして振動の速度が、結果的にノズル3の外に向かうことによって、ノズル3内のインクメニスカスが、インク滴吐出側の先端の開口30から外部へと押し出されて、インク柱が形成される。振動の速度は、やがてノズル内方向に向かうが、インク柱はそのまま外方向に運動を続けるため、インクメニスカスから切り離されて1〜2滴程度のインク滴にまとまり、それが紙面の方向に飛翔して、紙面にドットを形成する。   The piezoelectric element 8 in which the polarization direction of the piezoelectric material is oriented in the above-described direction contracts in a plane orthogonal to the polarization direction by applying a positive drive voltage from the individual electrode 9 with the common electrode 7 grounded. To do. For this reason, the force when the bending occurs is transmitted to the ink in the pressurizing chamber 2 as a pressure wave, and the ink in the supply port 5, the pressurizing chamber 2, the nozzle flow path 4, and the nozzle 3 is transmitted by this pressure wave. Causes vibration. As a result of the vibration speed going outward from the nozzle 3, the ink meniscus in the nozzle 3 is pushed out from the opening 30 at the tip on the ink droplet ejection side to form an ink column. The vibration speed will eventually go in the nozzle, but the ink column will continue to move in the outward direction, so it will be separated from the ink meniscus and gathered into one or two ink drops that will fly in the direction of the paper. To form dots on the paper.

インク滴が飛翔して減少した分のインクは、ノズル3内のインクメニスカスの表面張力によって、インクカートリッジから、当該インクカートリッジの配管、ジョイント部11、共通流路6、供給口5、加圧室2、およびノズル流路4を介してノズル3に再充填される。   The amount of ink that has decreased due to the flying ink droplets is reduced from the ink cartridge by the ink meniscus surface tension in the nozzle 3, the piping of the ink cartridge, the joint portion 11, the common flow path 6, the supply port 5, and the pressure chamber 2, and the nozzle 3 is refilled via the nozzle flow path 4.

基板1の下面側である第4基板1dの下側の表面1eには、前記のように、所定の平面形状を有する撥水処理されない領域A1を、ノズル3のインク滴吐出側の先端の、円形の開口30と重ねて設けてある。すなわち、この領域A1を除くそれ以外の表面1eに撥水層12を積層して撥水処理すると共に、領域A1内は撥水層12を形成せずに、第4基板1dの表面を露出させて、撥水処理されていない状態としてある。   On the lower surface 1e of the fourth substrate 1d, which is the lower surface side of the substrate 1, as described above, an area A1 having a predetermined planar shape that is not subjected to water repellent treatment is provided at the tip of the nozzle 3 on the ink droplet ejection side. It is provided so as to overlap with the circular opening 30. That is, the water repellent layer 12 is laminated on the other surface 1e except the region A1, and the surface of the fourth substrate 1d is exposed without forming the water repellent layer 12 in the region A1. Thus, the water-repellent treatment is not performed.

撥水層12の厚みは、特に限定されないが、0.5〜2μmであるのが好ましい。撥水層12の厚みがこの範囲未満では、撥水性が低下して、インクの付着によるインク滴の吐出不良を生じるおそれがある。また、膜厚が2μmを超える撥水層12は膜形成が容易でない上、形成できたとしても、それ以上の効果が得られないおそれがある。   Although the thickness of the water repellent layer 12 is not specifically limited, It is preferable that it is 0.5-2 micrometers. If the thickness of the water-repellent layer 12 is less than this range, the water repellency is lowered, and there is a possibility that ink droplet ejection failure due to ink adhesion may occur. Further, the water repellent layer 12 having a film thickness exceeding 2 μm is not easily formed, and even if it can be formed, there is a possibility that no further effect can be obtained.

本発明のインクジェット記録ヘッドは、ドット形成の直前に加圧室2の容量を拡大させる方向に圧電素子8を変形させることで、ノズル内のインクメニスカスを引き込み、その後、加圧室2の容量を縮小させる方向に圧電素子8を変形させることで、インク滴をインクメニスカスから分離させて吐出させる引き打ち式、およびドット形成時に、加圧室2の容量を縮小させる方向に圧電素子8を変形させることで、ノズル3内のインクメニスカスを押し出し、次いで、加圧室2の容量を拡大させる方向に圧電素子を変形させることで、インクメニスカスを引き込んで、インク滴をインクメニスカスから分離させて吐出させる押し打ち式のいずれの駆動方法によって駆動しても良い。   The ink jet recording head of the present invention draws the ink meniscus in the nozzle by deforming the piezoelectric element 8 in the direction of expanding the capacity of the pressurizing chamber 2 immediately before the dot formation, and then reduces the capacity of the pressurizing chamber 2. By deforming the piezoelectric element 8 in the direction of reduction, the piezoelectric element 8 is deformed in the direction of reducing the capacity of the pressurizing chamber 2 when the ink droplet is separated from the ink meniscus and ejected, and at the time of dot formation. Thus, the ink meniscus in the nozzle 3 is pushed out, and then the piezoelectric element is deformed in the direction of expanding the capacity of the pressurizing chamber 2, thereby drawing the ink meniscus and separating the ink droplets from the ink meniscus and ejecting them. It may be driven by any driving method of the push type.

本発明のインクジェット記録システムは、高速プリントを達成するため、前記記録ヘッドがノズル数を660個以上、好ましくは1000〜3000個有し、またその駆動周波数が15kHz以上であり、かつ前記記録ヘッド21が記録媒体の搬送方向に直交しかつ水平方向に2個以上、好ましくは2〜8個、より好ましくは2〜4個繋げてなるのがよい。また記録媒体の幅以上に複数個繋げることによって、ラインヘッドとしても使用することができる。
インクジェット記録ヘッドへのインクの初期充填においては、図1に示すように、インクは、インクカートリッジ(図示しない)からの配管とこの配管を接続するためのジョイント部11との間に、ポンプ(図示しない)を配置しジョイント部11を介して、前記記録ヘッドに供給が行われる。ポンプは、チューブポンプやギヤポンプ、電磁ポンプなど目的に合わせて使用することができる。
In the ink jet recording system of the present invention, in order to achieve high-speed printing, the recording head has 660 or more nozzles, preferably 1000 to 3000 nozzles, a driving frequency of 15 kHz or more, and the recording head 21. Are two or more, preferably 2 to 8, more preferably 2 to 4 in a horizontal direction perpendicular to the recording medium conveyance direction. Moreover, it can be used as a line head by connecting a plurality more than the width of the recording medium.
In the initial filling of the ink into the ink jet recording head, as shown in FIG. 1, the ink is pumped (not shown) between a pipe from an ink cartridge (not shown) and a joint portion 11 for connecting the pipe. The recording head is supplied through the joint portion 11. The pump can be used according to the purpose, such as a tube pump, a gear pump, or an electromagnetic pump.

カラープリントをする場合には、インクは記録ヘッドと組み合わせて、多色セットを形成し、通常はイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色を含むインクセットを形成し、これらをセットとして、本発明のインク及び記録ヘッドを組み合わせた画像形成装置とすることが好ましい。   In the case of color printing, the ink is combined with the recording head to form a multicolor set, and usually an ink set including four colors of yellow, magenta, cyan, and black is formed. It is preferable that the image forming apparatus is a combination of the ink and the recording head.

以下、実施例および比較例を挙げて、本発明のインクおよびインクジェット記録システムをさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。   Hereinafter, the ink and inkjet recording system of the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to the following examples.

まず、着色剤を含有したポリマー粒子を有する分散体を以下に示す処方にて作製した。
(分散体A〜Cの作製)
(1)分散体A:スチレン25重量部、ラウリルメタクリレート5重量部、メトキシポリエチレングリコールメタクリレート〔新中村化学(株)製、商品名:NKエステルM−40G〕30重量部、及びスチレン−アクリロニトリル共重合マクロマー〔東亜合成(株)製、商品名:AN−6、スチレン含量:70重量%、数平均分子量:6000、重合性官能基:メタクリロイルオキシ基〕10重量部からなる共重合体(以下、ポリマー1という)を得た。得られたポリマー1の重量平均分子量は、12000であった。
ポリマー1のメチルエチルケトン溶液(ポリマー1の分量:50重量%)300g、着色剤として大日精化製クロモファインブルー4920(B−15:3、β型銅フタロシアニン)450g、メチルエチルケトン500gをディスパーで25℃、60分間混合し、着色剤とポリマーの混合物を得た。混合物の粘度は、2000mPa・s(25℃)であった。
得られた混合物を3本ロールミル〔ノリタケカンパニー(株)製、商品名:NR−84A〕を用いて、以下の条件で剪断応力1.2×106 Paで分散した。
ロール周速度差:6m/s
ロール間クリアランス:10μm
処理回数:5パス
得られた分散体は、着色剤を含有した平均粒子径0.15μmのポリマー粒子を有し、粒径分布もシャープで、凝集物もなく、長期間にわたって安定な分散性を示した。これを分散体Aとする。
(2)分散体B:ポリマー1のメチルエチルケトン溶液(ポリマー1の分量:50重量%)を200g、大日精化製クロモファインブルー4920を400gとした以外は、分散体Aと同様にして作製した。
(3)分散体C:ポリマー1のメチルエチルケトン溶液(ポリマー1の分量:50重量%)を140g、大日精化製クロモファインブルー4920を400gとした以外は、分散体Aと同様にして作製した。
First, a dispersion having polymer particles containing a colorant was prepared according to the following formulation.
(Preparation of dispersions A to C)
(1) Dispersion A: 25 parts by weight of styrene, 5 parts by weight of lauryl methacrylate, 30 parts by weight of methoxypolyethylene glycol methacrylate [manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., trade name: NK ester M-40G], and styrene-acrylonitrile copolymer A copolymer comprising 10 parts by weight of a macromer (manufactured by Toa Gosei Co., Ltd., trade name: AN-6, styrene content: 70% by weight, number average molecular weight: 6000, polymerizable functional group: methacryloyloxy group) 1). The weight average molecular weight of the obtained polymer 1 was 12,000.
300 g of a methyl ethyl ketone solution of polymer 1 (amount of polymer 1: 50% by weight), 450 g of chromofine blue 4920 (B-15: 3, β-type copper phthalocyanine) manufactured by Dainichi Seika as a colorant, and 500 g of methyl ethyl ketone at 25 ° C. with a disper, Mixing for 60 minutes gave a mixture of colorant and polymer. The viscosity of the mixture was 2000 mPa · s (25 ° C.).
The obtained mixture was dispersed with a shear stress of 1.2 × 10 6 Pa under the following conditions using a three-roll mill (manufactured by Noritake Company, trade name: NR-84A).
Roll peripheral speed difference: 6m / s
Clearance between rolls: 10 μm
Number of treatments: 5 passes The obtained dispersion has polymer particles with an average particle size of 0.15 μm containing a colorant, a sharp particle size distribution, no aggregates, and stable dispersibility over a long period of time. Indicated. This is dispersion A.
(2) Dispersion B: Prepared in the same manner as Dispersion A, except that 200 g of the methyl ethyl ketone solution of polymer 1 (amount of polymer 1: 50% by weight) was changed to 400 g of chromofine blue 4920 manufactured by Dainichi Seika.
(3) Dispersion C: A dispersion C was prepared in the same manner as Dispersion A, except that 140 g of the methyl ethyl ketone solution of Polymer 1 (amount of Polymer 1: 50% by weight) and 400 g of Chromofine Blue 4920 manufactured by Dainichi Seika Co., Ltd. were used.

(分散液1の作製)
上記で得られた分散体Aから減圧蒸留によりメチルエチルケトンを除去し、着色剤を含有したポリマー粒子濃度を25%に調整した後、平均孔径5μmのメンブランフィルターで濾過したところ、フィルター1枚で分散体A180gを濾過することができ、濾過性は良好であった。これを分散液1とした。
(Preparation of dispersion 1)
After removing methyl ethyl ketone from the dispersion A obtained above by vacuum distillation and adjusting the concentration of the polymer particles containing the colorant to 25%, the mixture was filtered with a membrane filter having an average pore diameter of 5 μm. A180 g could be filtered and the filterability was good. This was designated as Dispersion Liquid 1.

(分散液2の作製)
着色剤としてクロモファインブルー4920(大日精化製)20重量部、分散剤(花王製エマルゲン420)1重量部、イオン交換水59重量部をサンドミルに入れ3時間分散し、平均孔径5μmのメンブランフィルターで濾過して着色剤の分散液を作成した。これを分散液2とした。
(Preparation of dispersion 2)
As a colorant, 20 parts by weight of Chromofine Blue 4920 (manufactured by Dainichi Seika), 1 part by weight of a dispersing agent (Emulgen 420 made by Kao) and 59 parts by weight of ion-exchanged water are placed in a sand mill and dispersed for 3 hours. To prepare a colorant dispersion. This was designated as Dispersion Liquid 2.

(分散液3〜16の作製)
分散体A,B,Cを前記分離処理装置を用いて、表1に示す処理条件にて低着色ポリマー粒子分離処理を行い、その後着色剤を含有したポリマー粒子濃度を分散体Bは23.4%、分散体Cは22.06%に調整した以外は、分散液1と同様にして分散液3〜16を得た。ただし、前記分離処理はメチルエチルケトンで10倍希釈してから行った。なお、分散液7,12については前記分離処理を行わなかった。
各分散液の処理条件と、ポリマー粒子中の着色剤の重量比率を表1に示す。表1中の流下速度とは、図4の分離処理装置において、分離流路28中の分散液42の流下する速度である。

Figure 2008222977
(Preparation of dispersions 3 to 16)
The dispersions A, B, and C were subjected to low-colored polymer particle separation treatment under the processing conditions shown in Table 1 using the above-described separation processing apparatus, and then the concentration of polymer particles containing a colorant was changed to 23.4 for dispersion B. %, Dispersion C was prepared in the same manner as Dispersion 1 except that Dispersion C was adjusted to 22.06%. However, the separation treatment was performed after 10-fold dilution with methyl ethyl ketone. In addition, about the dispersion liquids 7 and 12, the said separation process was not performed.
Table 1 shows the treatment conditions of each dispersion and the weight ratio of the colorant in the polymer particles. The flow-down speed in Table 1 is the speed at which the dispersion 42 in the separation flow path 28 flows down in the separation processing apparatus of FIG.
Figure 2008222977

[実施例1]
分散液4の20重量部に対し、グリセリン6重量部、アセチレングリコール・ポリエチレンオキサイド付加物〔オルフィンE1010(日信化学工業製)〕1重量部およびイオン交換水73重量部を混合し、得られた混合液を平均孔径0.5μmのメンブランフィルターで濾過し、粗大粒子を除去し、実施例1のインクを作製した。
[Example 1]
It was obtained by mixing 6 parts by weight of glycerin, 1 part by weight of acetylene glycol / polyethylene oxide adduct [Orphine E1010 (manufactured by Nissin Chemical Industry)] and 73 parts by weight of ion-exchanged water with respect to 20 parts by weight of dispersion 4. The mixed liquid was filtered through a membrane filter having an average pore diameter of 0.5 μm to remove coarse particles, whereby the ink of Example 1 was produced.

[実施例2〜6、比較例1〜9]
表2に示した分散液を用いた以外は、実施例1のインクと同様にして、実施例2〜6、比較例1〜9のインクを作製した。
[Examples 2-6, Comparative Examples 1-9]
Inks of Examples 2 to 6 and Comparative Examples 1 to 9 were prepared in the same manner as the ink of Example 1, except that the dispersion shown in Table 2 was used.

(吸光度の測定)
インクの吸光度は、上記で得られたインクをイオン交換水で1500倍に希釈したときの波長610nmにおける吸光度を測定した。吸光度の測定装置は、日立製作所製U−3000 Spectrometerを用いた。
(Measurement of absorbance)
The absorbance of the ink was measured at a wavelength of 610 nm when the ink obtained above was diluted 1500 times with ion-exchanged water. A U-3000 Spectrometer manufactured by Hitachi, Ltd. was used as the absorbance measurement apparatus.

(記録ヘッドの作製)
図1および図2(a)、(b)に示す構造を有し、その各寸法は、加圧室2の面積が0.2mm2、幅が2200μm、深さが100μm、ノズル流路4の直径が200μm、長さが800μm、供給口5の直径が30μm、長さが40μm、ノズル3の長さが30μm、インク吐出側の開口30および加圧室2側の開口31の形状がそれぞれ半径10μmおよび20μmの円形であると共に、この各部位から構成されるドット形成部が1列あたり166個、全体(4列)で664個のドット形成部が基板1上に配列された記録ヘッドを用いた。
同一列内のドット形成部間のピッチは150dpiとし、また隣り合う各列を1/2ピッチずつずらすことで、全体として600dpiとした。
(Preparation of recording head)
1 and 2 (a) and 2 (b). The dimensions are as follows: the area of the pressurizing chamber 2 is 0.2 mm 2 , the width is 2200 μm, the depth is 100 μm, and the nozzle channel 4 The diameter is 200 μm, the length is 800 μm, the diameter of the supply port 5 is 30 μm, the length is 40 μm, the length of the nozzle 3 is 30 μm, and the shapes of the ink discharge side opening 30 and the pressure chamber 2 side opening 31 are radii. A recording head having a circular shape of 10 μm and 20 μm, and having 166 dot forming portions composed of these portions per row and 664 dot forming portions in total (4 rows) arranged on the substrate 1 is used. It was.
The pitch between the dot forming portions in the same row was 150 dpi, and the adjacent rows were shifted by ½ pitch to make 600 dpi as a whole.

(評価方法)
前記で得られたインクおよび記録ヘッド21を使用して、各インクをインクジェット記録ヘッドに充填し、充填時に1cm×1cmのベタ画像をコピー紙(Xerox社製CC90)にプリントし、得られた画像をGretag Machbeth社製RD−19Iにて測定し、反射濃度を評価した。また、目視によりブロンズ性の評価を行った。
評価結果を表2に示す。また、図5にa/bと反射濃度との関係をグラフで示した。

Figure 2008222977
(Evaluation methods)
Using the ink and the recording head 21 obtained above, each ink was filled in an ink jet recording head, and a solid image of 1 cm × 1 cm was printed on a copy paper (CC90 manufactured by Xerox) at the time of filling. Was measured with RD-19I manufactured by Gretag Machbeth, and the reflection density was evaluated. Moreover, bronze property evaluation was performed visually.
The evaluation results are shown in Table 2. FIG. 5 is a graph showing the relationship between a / b and reflection density.
Figure 2008222977

(評価結果)
表2に示すように、本発明の範囲内である実施例1〜6は着色力の低下はなく反射濃度が良好であった。また、ブロンズ現象も発生しなかった。
これに対して、a/bが1.05×cを下回ると、反射濃度が低下し、着色力が低下するのが分かる(比較例1,3,4,6,7,9)。一方、a/bが0.95を超えると、反射濃度は良好であるが、ブロンズ現象が発生した(比較例2,5,8)。
図5において、破線La,LbおよびLcはそれぞれ分散体A,B,Cに対する上記式(1)の左辺(1.05×c)の値であり、Luは上記式(1)の右辺の値を示している。図5から同じ分散体を用いても低着色ポリマー粒子40を減じたことで、反射濃度が高くなっているのがわかる。しかし、反射濃度は高ければ高いほどいいが、a/bが0.95を超えるとブロンズが発生する。これはポリマー量が減りすぎたためだと考えられる。また、各分散体に対応するそれぞれの左辺値(La,LbおよびLc)より右側の方が反射濃度の傾きが緩やかである。つまり低着色ポリマー粒子40を減じた効果が、安定して発現しやすい領域であり、インクの量産性を考えた場合この領域で用いるのが望ましい。
(Evaluation results)
As shown in Table 2, Examples 1 to 6, which are within the scope of the present invention, had a good reflection density without a reduction in coloring power. Moreover, no bronze phenomenon occurred.
On the other hand, when a / b is less than 1.05 × c, it can be seen that the reflection density decreases and the coloring power decreases (Comparative Examples 1, 3, 4, 6, 7, and 9). On the other hand, when a / b exceeded 0.95, the reflection density was good, but bronzing occurred (Comparative Examples 2, 5, and 8).
In FIG. 5, broken lines La, Lb, and Lc are values of the left side (1.05 × c) of the above formula (1) for the dispersions A, B, and C, respectively, and Lu is a value of the right side of the above formula (1). Is shown. FIG. 5 shows that the reflection density is increased by reducing the low-colored polymer particles 40 even when the same dispersion is used. However, the higher the reflection density, the better, but bronzing occurs when a / b exceeds 0.95. This is thought to be because the amount of polymer was reduced too much. In addition, the slope of the reflection density is gentler on the right side than the left side values (La, Lb, and Lc) corresponding to the respective dispersions. That is, the effect of reducing the low-colored polymer particles 40 is a region that is easily and stably expressed, and it is desirable to use in this region in consideration of the mass productivity of the ink.

本発明に係るインクジェット記録ヘッドの実施の形態を示す平面図である。1 is a plan view showing an embodiment of an ink jet recording head according to the present invention. (a)は本発明に係るインクジェット記録ヘッドの一部拡大縦断面図、(b)は(a)の底面図ある。(A) is a partially enlarged longitudinal sectional view of the ink jet recording head according to the present invention, and (b) is a bottom view of (a). 図2(a)のノズル部分の拡大図である。It is an enlarged view of the nozzle part of Fig.2 (a). 本発明に係る低着色ポリマー粒子の分離処理装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the separation processing apparatus of the low coloring polymer particle which concerns on this invention. 本発明に係るa/bと反射濃度の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a / b and reflection density which concern on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 基板
2 加圧室
3 ノズル
4 インク流路
5 供給口
6 共通流路
7 共通電極
8 圧電素子
9 個別電極
11 ジョイント部
12 撥水層
20 高着色ポリマー粒子
21 記録ヘッド
22 原液槽
23 分散液供給口
24 レーザー加熱装置
25 スリットガラス
26 低着色ポリマー粒子分散液回収槽
27 高着色ポリマー粒子分散液回収槽
28 分離流路
29 分離板
40 低着色ポリマー粒子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Board | substrate 2 Pressurization chamber 3 Nozzle 4 Ink flow path 5 Supply port 6 Common flow path 7 Common electrode 8 Piezoelectric element 9 Individual electrode 11 Joint part 12 Water repellent layer 20 Highly colored polymer particle 21 Recording head 22 Stock solution tank 23 Dispersion liquid supply Mouth 24 Laser heating device 25 Slit glass 26 Low colored polymer particle dispersion recovery tank 27 High colored polymer particle dispersion recovery tank 28 Separation flow path 29 Separation plate 40 Low colored polymer particles

Claims (6)

色材として、着色剤を含有するポリマー粒子を用いたインクであって、前記ポリマー粒子が下記式(1)を満足することを特徴とするインクジェット用インク。
Figure 2008222977
(式中、a:ポリマー粒子を含有した所定の着色剤濃度におけるインクの、前記着色剤の可視光域における最大吸収波長に対する吸光度、b:ポリマー粒子を含まないaと同じ着色剤濃度におけるインクの、前記着色剤の可視光域における最大吸収波長に対する吸光度、c:着色剤を含めたポリマー粒子に対する着色剤の重量比率である。)
An ink for ink jet using polymer particles containing a colorant as a colorant, wherein the polymer particles satisfy the following formula (1).
Figure 2008222977
(Wherein, a: the absorbance of the ink at a predetermined colorant concentration containing polymer particles with respect to the maximum absorption wavelength in the visible light region of the colorant, b: the ink at the same colorant concentration as a without polymer particles) The absorbance with respect to the maximum absorption wavelength in the visible light region of the colorant, and c: the weight ratio of the colorant to the polymer particles including the colorant.)
前記ポリマー粒子は、着色剤の含有量の少ないポリマー粒子を減少させることにより得られるポリマー粒子であることを特徴とする請求項1記載のインクジェット用インク。   2. The ink-jet ink according to claim 1, wherein the polymer particles are polymer particles obtained by reducing polymer particles having a small colorant content. 前記ポリマー粒子は、前記着色剤が特定波長に吸収領域をもち、前記ポリマー粒子を含有する分散液を流路上方から流下させて前記特定波長のレーザー光を照射することにより、前記特定波長に吸収領域をもつ着色剤を高濃度に含有する高着色ポリマー粒子を、光泳動によりレーザーの照射方向に移動させて、前記流路の下流に配設され、前記流路を流れ方向に2分するように配設された分離板により隔てられた一方の高着色ポリマー粒子分散液回収槽に回収し、前記着色剤を低濃度に含有する低着色ポリマー粒子分散液を他方の低着色ポリマー粒子分散液回収槽に回収して分離することにより得られるポリマー粒子であることを特徴とする請求項2記載のインクジェット用インク。   The polymer particles have an absorption region at a specific wavelength, and the polymer particles are absorbed at the specific wavelength by irradiating the dispersion liquid containing the polymer particles from above the flow path and irradiating the laser light with the specific wavelength. Highly colored polymer particles containing a colorant having a region in a high concentration are moved in the laser irradiation direction by photophoresis and arranged downstream of the flow path so that the flow path is divided into two in the flow direction. Is recovered in one highly colored polymer particle dispersion recovering tank separated by a separation plate disposed in the same, and the low colored polymer particle dispersion containing the colorant in a low concentration is recovered in the other low colored polymer particle dispersion. 3. The ink-jet ink according to claim 2, wherein the ink-jet ink is polymer particles obtained by collecting and separating in a tank. ノズルが設けられた加圧室の壁面の一部が圧電素子で形成され、前記圧電素子を作動・変形させて前記加圧室の中のインクに圧力波を作用させて、前記ノズルからインク滴を吐出させるインクジェット記録ヘッドを備えたインクジェット記録システムであって、前記インクは請求項1〜3のいずれかに記載のインクを用いたことを特徴とするインクジェット記録システム。   A part of the wall surface of the pressurizing chamber provided with the nozzle is formed of a piezoelectric element, and the piezoelectric element is operated and deformed to cause a pressure wave to act on the ink in the pressurizing chamber. An ink jet recording system comprising an ink jet recording head for discharging ink, wherein the ink according to claim 1 is used as the ink. 前記インクジェット記録ヘッドは、前記ノズル数を1インチ当り660個以上有し、駆動周波数が15kHz以上であることを特徴とする請求項4記載のインクジェット記録システム。   5. The ink jet recording system according to claim 4, wherein the ink jet recording head has 660 or more nozzles per inch and a driving frequency of 15 kHz or more. 前記インクジェット記録ヘッドを、記録媒体の搬送方向に対して直交する水平方向に2個以上配置してなることを特徴とする請求項4または5記載のインクジェット記録システム。   6. The ink jet recording system according to claim 4, wherein two or more ink jet recording heads are arranged in a horizontal direction perpendicular to the conveyance direction of the recording medium.
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