JP2015052054A - Inkjet recording ink, recording head, and inkjet recording device - Google Patents

Inkjet recording ink, recording head, and inkjet recording device Download PDF

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JP2015052054A JP2013185453A JP2013185453A JP2015052054A JP 2015052054 A JP2015052054 A JP 2015052054A JP 2013185453 A JP2013185453 A JP 2013185453A JP 2013185453 A JP2013185453 A JP 2013185453A JP 2015052054 A JP2015052054 A JP 2015052054A
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正人 川上
Masato Kawakami
正人 川上
竜太 青戸
Ryuta Aoto
竜太 青戸
喬紘 筒井
Takahiro Tsutsui
喬紘 筒井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inkjet recording ink exhibiting a favorable dispersion stability of pigment particles even at the time of ink discharge, unlikely to entail ink discharge failures or print ink character kinks, capable of maintaining a favorable printing performance over an extended period, and yielding an image having an excellent water resistance.SOLUTION: The provided inkjet recording ink includes water, carbon black, a resin dispersant, and a nonionic surfactant. The carbon black has primary particle diameters of 15 nm or above and 40 nm or below; the resin dispersant is a (meth)acrylic acid ester copolymer having an acid value of 100 mgKOH/g or above and 160 mgKOH/g or below; the nonionic surfactant is a POE alkyl ether having an HLB of 15 or below and 20 or below; the ratio of the mass of the nonionic surfactant with respect to the mass of the carbon black is 0.1 or above and 0.5 or below; the ratio of the mass of the (meth)acrylic acid ester copolymer with respect to the mass of the carbon black is 0.2 or above and 0.5 or below.

Description

本発明は、インクジェット記録用のインク、記録ヘッドおよびインクジェット記録装置に関する。   The present invention relates to an ink for ink jet recording, a recording head, and an ink jet recording apparatus.

インクジェット記録装置は、低騒音、低ランニングコストで、装置の小型化が容易であり、カラー化も容易であるため、現在ではプリンタ、複写機等へ広く利用されている。   Inkjet recording apparatuses are widely used in printers, copiers, and the like because they are low in noise, low in running cost, easy to downsize, and easy to color.

産業用プリンタにおいては、家庭用プリンタよりも高画像品位、高速印刷という仕様が強く要求されている。特に、産業用の印刷物においては、印刷物の堅牢性が特に重要な画像品位の一つとなってくる。例えば屋外で使用されることが多い印刷物においては耐候性、耐水性が重要である。このような用途に用いられるインクの色材としては、水に不溶な顔料が用いられる。従って、産業用プリンタにおいては、樹脂分散剤により水不溶性の顔料粒子を水に分散させた樹脂分散型の顔料インクが好適に用いられている。   In industrial printers, specifications such as high image quality and high-speed printing are strongly demanded than home printers. In particular, in industrial printed matter, the fastness of the printed matter is one of the particularly important image quality. For example, in printed materials often used outdoors, weather resistance and water resistance are important. As an ink coloring material used for such a purpose, a water-insoluble pigment is used. Therefore, in an industrial printer, a resin dispersion type pigment ink in which water-insoluble pigment particles are dispersed in water by a resin dispersant is preferably used.

例えば、親水性のポリマーブロックであるAブロックと、粒状固体に結合することができるポリマーブロックであるBブロックと、Aブロック、Bブロックとは異なる、疎水性または親水性のポリマーブロックであるCブロックと、を有し、かつ、Aブロック及びBブロックが末端ブロックとなっているABCのトリブロックポリマーを、樹脂分散剤として用いることにより、顔料粒子の分散安定性を改善したインクが提案されている(特許文献1)。前記インクは顔料粒子の分散安定性が高く、印刷物の画像品位、堅牢性などを改善することが期待できる。しかし、産業用の印刷物が使用される過酷な条件下において、また、低コスト化のためにインク受容層を薄くした記録媒体(メディア)を使用した場合には、印刷物の耐水性が満足できるレベルのものではなかった。   For example, an A block that is a hydrophilic polymer block, a B block that is a polymer block that can be bonded to a granular solid, and a C block that is a hydrophobic or hydrophilic polymer block different from the A block and the B block In addition, an ink having improved dispersion stability of pigment particles has been proposed by using an ABC triblock polymer having an A block and a B block as a terminal block as a resin dispersant. (Patent Document 1). The ink has high dispersion stability of pigment particles, and can be expected to improve the image quality and fastness of printed matter. However, under severe conditions in which industrial printed materials are used, and when a recording medium (media) with a thin ink receiving layer is used to reduce costs, the water resistance of the printed materials is satisfactory. It was not a thing.

印刷物の耐水性を改善するために、より低酸価のランダム共重合体を樹脂分散剤として用いた顔料分散体が提案されている。しかし、酸価が低いランダム共重合体は水溶性が低く、顔料粒子の分散性を低下させることになる。また、サーマル方式のインクジェット記録方法の場合、発泡部においてインクを室温から300℃以上に加熱し、発泡させるプロセス(液体から気体への相変化)を絶えず行う。従って、ヒーター部(発泡部)において樹脂がコゲーションを起こし、酷い場合には記録ヘッドから液滴が吐出されない(不吐出)という不具合を生ずるおそれがあった。   In order to improve the water resistance of printed matter, a pigment dispersion using a random copolymer having a lower acid value as a resin dispersant has been proposed. However, a random copolymer having a low acid value has low water solubility, and lowers the dispersibility of pigment particles. In the case of a thermal ink jet recording method, the process of foaming by heating the ink from room temperature to 300 ° C. or higher in the foaming part (phase change from liquid to gas) is continuously performed. Accordingly, the resin may cause kogation in the heater portion (foaming portion), and in a severe case, there is a possibility that a droplet may not be ejected from the recording head (non-ejection).

このような不具合を改善するために、特定のHLBを有する非イオン性界面活性剤と、特定の酸価を有する(メタ)アクリル酸エステル系共重合体を含有させたインクジェットプリンタ用の水性顔料分散体が提案されている(特許文献2)。   In order to improve such problems, an aqueous pigment dispersion for an ink jet printer containing a nonionic surfactant having a specific HLB and a (meth) acrylic acid ester copolymer having a specific acid value A body has been proposed (Patent Document 2).

特許第2675956号公報Japanese Patent No. 2675956 特許第4956917号公報Japanese Patent No. 4956517

特許文献2には、この水性顔料分散体を用いて調製された記録液(インク)が、前記共重合体として比較的低酸価のランダム共重合体を用いた場合でも、吐出安定性と印字物の耐擦過性、耐滲み性に優れる旨が記載されている。しかし、特許文献2に記載の記録液(インク)に用いられる非イオン界面活性剤は分子量が比較的高く、水に溶解し難い性質を有しているために以下に掲げるような問題があった。すなわち、前記非イオン性界面活性剤を含むインクは、水が蒸発しやすい記録ヘッドのインク吐出口近傍でインクが増粘して固着し、インクの不吐出や印字ヨレ等の不具合が発生する場合があり、吐出安定性が不十分であるという問題があった。また、記録ヘッドのキャッピング機構やこれに接続されるチューブの内部にインクが固着し、前記チューブを詰まらせるという問題もあった。これらの問題は、サーマル方式の記録ヘッドにおいて特に顕著に発生するおそれがある。   Patent Document 2 discloses that even when a recording liquid (ink) prepared using this aqueous pigment dispersion uses a random copolymer having a relatively low acid value as the copolymer, ejection stability and printing It describes that the product is excellent in scratch resistance and bleeding resistance. However, since the nonionic surfactant used in the recording liquid (ink) described in Patent Document 2 has a relatively high molecular weight and is difficult to dissolve in water, it has the following problems. . That is, when the ink containing the nonionic surfactant is thickened and fixed in the vicinity of the ink discharge port of the recording head where water easily evaporates, problems such as non-ejection of ink and printing misalignment occur. There is a problem that the ejection stability is insufficient. In addition, there is a problem that the ink is fixed inside the capping mechanism of the recording head and the tube connected thereto, and the tube is clogged. These problems may occur particularly remarkably in a thermal recording head.

ところで、近年、記録ヘッドを左右に往復させながら用紙を送って印刷を行うシリアル方式に代わり、用紙幅より幅広の記録ヘッド(ライン型ヘッド)を用い、前記ライン型ヘッドを動かすことなく、用紙のみを送って1パスで印刷を行うライン方式が採用されるようになってきた。ライン方式は、固定されたライン型ヘッドの下に用紙を送って一気に印刷を行うことができるため、高速印刷に適しており、高画質、高速印刷が要請される産業用プリンタの分野において採用されつつある。   By the way, in recent years, instead of the serial method in which printing is performed by feeding paper while reciprocating the recording head left and right, a recording head (line type head) wider than the paper width is used, and only the paper is moved without moving the line type head. A line method has been adopted in which printing is performed in one pass. The line method is suitable for high-speed printing because paper can be sent at a stroke under a fixed line-type head, and is used in the industrial printer field where high image quality and high-speed printing are required. It is going

このようなライン型ヘッドは、構造上、記録ヘッドの回復動作を頻繁に行うことができない。また、ライン型ヘッドは用紙の1つの箇所を1回しか通過せず、用紙の1つの箇所には1つのノズルしか通過しない。従って、ライン型ヘッドにおいては1つのノズルでもインクの吐出が不安定になり、或いはノズルからインクが吐出されない(ノズル不吐)と、ライン状に画像の欠陥が発生し、即時に画像品位を低下させる原因となる。従って、ライン型ヘッドにはシリアルヘッドよりもさらに高いレベルの吐出安定性が求められている。このような理由から、ライン型ヘッド用のインクには、顔料粒子を分散させる性能に劣る(即ち、難分散性である)低酸価のランダム共重合体を樹脂分散剤として使用することは困難であった。   Such a line-type head cannot frequently perform a recovery operation of the recording head because of its structure. In addition, the line-type head passes only once through one portion of the paper, and only one nozzle passes through one portion of the paper. Therefore, in a line-type head, even if one nozzle is used, ink ejection becomes unstable, or if ink is not ejected from the nozzle (nozzle non-ejection), a line-like image defect occurs, which immediately reduces image quality. Cause it. Therefore, the line type head is required to have a higher level of ejection stability than the serial head. For these reasons, it is difficult to use, as a resin dispersant, a low-acid-value random copolymer that is inferior in the ability to disperse pigment particles (that is, difficult to disperse) in the ink for a line-type head. Met.

本発明は、前記従来技術の課題を解決するためになされたものである。即ち、本発明は、樹脂分散剤として低酸価のランダム共重合体を用いた場合であっても、インク吐出時においても顔料粒子の分散安定性が良好で、インクの固着に起因する不吐出や印字ヨレが発生し難く、長期に渡って良好な印字性能を維持することができるインクジェット記録用のインクを提供するものである。そして、ヒーター部(発泡部)において樹脂がコゲーションを起こし易いサーマル方式の記録ヘッド、特に記録ヘッドの回復動作を頻繁に行うことができないライン型ヘッドに好適に用いることのできるインクジェット記録用のインクを提供するものである。   The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art. That is, the present invention has good dispersion stability of pigment particles even when ink is ejected even when a low acid value random copolymer is used as a resin dispersant, and non-ejection caused by ink sticking. It is an object of the present invention to provide an ink for ink-jet recording that is less likely to cause printing distortion and can maintain good printing performance over a long period of time. Ink for ink-jet recording that can be suitably used for a thermal recording head in which the resin is likely to cause kogation in the heater portion (foaming portion), particularly a line-type head that cannot frequently perform recovery operation of the recording head. Is to provide.

本発明者らは前記課題について鋭意検討を行った。その結果、樹脂分散剤として酸価が160mgKOH/g以下である低酸価の(メタ)アクリル酸エステル系共重合体を用い、さらに非イオン性界面活性剤としてHLB値が15以上である高HLB値のPOEアルキルエーテルを用いることによって、前記課題を解決し得ることに想到して、本発明を完成するに至った。即ち、本発明によれば、以下のインクジェット記録用のインク、記録ヘッド、インクジェット記録装置およびインクジェット記録方法が提供される。   The present inventors diligently studied the above problem. As a result, a low acid value (meth) acrylic acid ester copolymer having an acid value of 160 mgKOH / g or less is used as a resin dispersant, and a high HLB value is 15 or more as a nonionic surfactant. The inventors have conceived that the above problems can be solved by using a POE alkyl ether having a value, and have completed the present invention. That is, according to the present invention, the following ink for ink jet recording, a recording head, an ink jet recording apparatus, and an ink jet recording method are provided.

[1]インク:
本発明によれば、水、カーボンブラック、前記カーボンブラックを分散させる樹脂分散剤、及び非イオン性界面活性剤を含有するインクジェット記録用のインクであって、前記カーボンブラックが、一次粒径15nm以上40nm以下のものであり、前記樹脂分散剤が、酸価100mgKOH/g以上160mgKOH/g以下である(メタ)アクリル酸エステル系共重合体であり、前記非イオン性界面活性剤が、HLBが15以上20以下のPOEアルキルエーテルであり、前記カーボンブラックの質量に対する前記非イオン性界面活性剤の質量比が0.1以上0.5以下であり、前記カーボンブラックの質量に対する前記(メタ)アクリル酸エステル系共重合体の質量比が0.2以上0.5以下であることを特徴とするインクジェット記録用のインク;が提供される。
[1] Ink:
According to the present invention, an ink for inkjet recording containing water, carbon black, a resin dispersant for dispersing the carbon black, and a nonionic surfactant, the carbon black having a primary particle size of 15 nm or more. The resin dispersant is a (meth) acrylic acid ester copolymer having an acid value of 100 mgKOH / g or more and 160 mgKOH / g or less, and the nonionic surfactant has an HLB of 15 or less. The POE alkyl ether is 20 or less, the mass ratio of the nonionic surfactant to the mass of the carbon black is 0.1 or more and 0.5 or less, and the (meth) acrylic acid with respect to the mass of the carbon black. Ink jet recording, wherein the mass ratio of the ester copolymer is 0.2 or more and 0.5 or less Ink use; is provided.

本発明のインクは、前記共重合体がランダム共重合体であり、前記共重合体が酸析法によって前記顔料に吸着した後、中和されていること;前記カーボンブラックが、BET法による比表面積が100m2/g以上400m2/g以下、DBP給油量が40ml/100g以上200ml/100g以下のカーボンブラックであること;が好ましい。 In the ink of the present invention, the copolymer is a random copolymer, and the copolymer is neutralized after being adsorbed to the pigment by an acid precipitation method; the carbon black is a ratio by the BET method. It is preferably carbon black having a surface area of 100 m 2 / g or more and 400 m 2 / g or less and a DBP oil supply amount of 40 ml / 100 g or more and 200 ml / 100 g or less.

また、本発明のインクは、前記POEアルキルエーテルが、炭素数10以上20以下のアルキル基を有するものであること;前記インクが、さらに水溶性化合物を含有し、前記水溶性化合物が、水溶性有機溶媒および25℃で固体の水溶性化合物の群から選択される少なくとも1種であること;が好ましい。   In the ink of the present invention, the POE alkyl ether has an alkyl group having 10 to 20 carbon atoms; the ink further contains a water-soluble compound, and the water-soluble compound is water-soluble. It is preferably at least one selected from the group of organic solvents and water-soluble compounds that are solid at 25 ° C.

[2]記録ヘッド;
本発明によれば、ノズル壁によって仕切られた複数のノズル流路からなるノズル列が形成され、前記ノズル流路に連通する複数のインク吐出口が形成され、各々のノズル流路の内部にインク吐出用のヒーターが配置されており、前記インク吐出口の開口面積が100μm2以上350μm2以下であり、前記インク吐出口と連通する内部空間には、インクジェット記録用のインクが充填されており、前記インクが、前記[1]に記載のインクであることを特徴とするインクジェット記録用の記録ヘッド;が提供される。
[2] Recording head;
According to the present invention, a nozzle row composed of a plurality of nozzle flow paths partitioned by a nozzle wall is formed, a plurality of ink discharge ports communicating with the nozzle flow paths are formed, and ink is formed inside each nozzle flow path. A heater for discharge is disposed, the opening area of the ink discharge port is 100 μm 2 or more and 350 μm 2 or less, and the internal space communicating with the ink discharge port is filled with ink for ink jet recording; There is provided a recording head for ink jet recording, wherein the ink is the ink described in [1].

本発明の記録ヘッドは、前記ノズル列の総ノズル数が1200以上、前記ノズル列の長さが2インチ以上であるライン型ヘッドであること;が好ましい。   The recording head of the present invention is preferably a line-type head in which the total number of nozzles in the nozzle row is 1200 or more and the length of the nozzle row is 2 inches or more.

また、本発明の記録ヘッドは、前記ライン型ヘッドが、前記ノズル列を形成する前記複数のノズル流路と連通する共通液室と、前記共通液室と連通する液体供給口と、前記液体供給口と連通するメイン液体供給室と、前記メイン液体供給室と連通する液体供給路と、前記液体供給路と連通する液体供給室と、前記液体供給室を液体供給の際の流れに沿って上流側より第一液体供給室と第二液体供給室とに分離するように配設された供給フィルターと、前記メイン液体供給室の一部に設けられた気液分離部と、前記気液分離部と連通する空気室と、を備え、前記ノズル流路と、前記共通液室と、前記液体供給口と、前記メイン液体供給室と、前記液体供給路と、前記液体供給室と、前記供給フィルターと、前記気液分離部と、前記空気室とが、前記ノズル流路の配列方向と前記液体の吐出方向を含む平面に対して、平行平面上に配置され、前記メイン液体供給室と、前記液体供給路と、前記供給フィルターと、前記気液分離部と、前記空気室とが、各々積層されることなく配置されていること;が好ましい。   In the recording head of the present invention, the line-type head has a common liquid chamber that communicates with the plurality of nozzle flow paths that form the nozzle row, a liquid supply port that communicates with the common liquid chamber, and the liquid supply A main liquid supply chamber that communicates with the opening; a liquid supply passage that communicates with the main liquid supply chamber; a liquid supply chamber that communicates with the liquid supply passage; and the liquid supply chamber upstream along the flow during liquid supply. A supply filter disposed so as to be separated into a first liquid supply chamber and a second liquid supply chamber from the side, a gas-liquid separation unit provided in a part of the main liquid supply chamber, and the gas-liquid separation unit An air chamber in communication with the nozzle channel, the common liquid chamber, the liquid supply port, the main liquid supply chamber, the liquid supply path, the liquid supply chamber, and the supply filter. And the gas-liquid separator and the air chamber The main liquid supply chamber, the liquid supply path, the supply filter, and the gas-liquid separator are arranged on a parallel plane with respect to a plane including the arrangement direction of the nozzle flow paths and the liquid discharge direction. And the air chambers are preferably arranged without being laminated.

[3]インクジェット記録装置:
本発明によれば、インクジェット記録用の記録ヘッドと、前記記録ヘッドに供給するインクを収容するインク収容部とを備えたインクジェット記録装置であって、前記記録ヘッドが、前記[2]に記載の記録ヘッドであることを特徴とするインクジェット記録装置;が提供される。
[3] Inkjet recording apparatus:
According to the present invention, there is provided an ink jet recording apparatus including a recording head for ink jet recording and an ink storage unit that stores ink to be supplied to the recording head, wherein the recording head is described in [2]. An ink jet recording apparatus, which is a recording head, is provided.

本発明のインクは、インク吐出時においても顔料粒子の分散安定性が良好で、インクの固着に起因する不吐出や印字ヨレが発生し難く、長期に渡って良好な印字性能を維持することができる。   The ink of the present invention has good dispersion stability of pigment particles even during ink ejection, hardly causes non-ejection and printing deviation due to ink fixation, and can maintain good printing performance over a long period of time. it can.

記録ヘッドのノズルの内部構造を模式的に示す上面図である。FIG. 3 is a top view schematically showing an internal structure of a nozzle of a recording head. 図1Aに示すノズルの内部構造を模式的に示す側面図である。It is a side view which shows typically the internal structure of the nozzle shown to FIG. 1A. 図1Aに示すノズルのインク吐出口を模式的に示す正面図である。It is a front view which shows typically the ink discharge port of the nozzle shown to FIG. 1A. 本発明の記録ヘッドを模式的に示す正面図である。FIG. 3 is a front view schematically showing the recording head of the present invention. 図2Aに示す記録ヘッドのA−A断面図である。It is AA sectional drawing of the recording head shown to FIG. 2A. 図2Aに示す記録ヘッドのB−B断面図である。It is a BB sectional view of the recording head shown in FIG. 2A. インクタンクの拡大断面図である。It is an expanded sectional view of an ink tank. 記録ヘッドの拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a recording head. 図4に示すインク保持部材の拡大斜視図である。FIG. 5 is an enlarged perspective view of the ink holding member shown in FIG. 4. 図5Aに示すインク保持部材のVb−Vb断面図である。It is Vb-Vb sectional drawing of the ink holding member shown to FIG. 5A. インクジェット記録装置の全体構成を模式的に示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram schematically illustrating an overall configuration of an ink jet recording apparatus. 図6に示す記録装置の制御系のブロック構成図である。It is a block block diagram of the control system of the recording apparatus shown in FIG. 記録ヘッドの回復シーケンスの工程を示すフローチャートである。6 is a flowchart showing a recording head recovery sequence process.

本発明者らは、前記従来技術の課題を解決するにあたり、樹脂分散剤である低酸価の共重合体と、非イオン性界面活性剤を含むインクの吐出安定性が不十分である理由について検討した。その結果、以下のことが判明した。   In solving the problems of the prior art, the present inventors have a reason why the discharge stability of a low acid number copolymer that is a resin dispersant and an ink containing a nonionic surfactant is insufficient. investigated. As a result, the following was found.

インクを連続的に吐出すると、記録ヘッドの駆動熱によりインク吐出口近傍でインクが40℃以上に加熱される。この加熱によって、非イオン性界面活性剤分子の親水性基および低酸価の重合体の親水性基に水和している水分子が蒸発し、非イオン性界面活性剤分子の親水性基および低酸価の重合体の親水性基が露出される。露出された低酸価の重合体の親水性基に対し、同じく露出された非イオン性界面活性剤分子の親水性基が癒着する。低酸価の重合体の親水基は非イオン性界面活性剤分子の疎水性基に覆われた状態となり、低酸価の重合体(樹脂分散剤)は分散能を失う。このためインク吐出口近傍でインクが一旦乾燥し、固着されてしまうと、後から吐出されるインク(その媒体である水)に接触しても顔料粒子が容易に再分散されることはない。以上説明したような理由により、樹脂分散剤である低酸価の重合体と、非イオン性界面活性剤を含むインクの吐出安定性が不十分となると考えられる。   When ink is ejected continuously, the ink is heated to 40 ° C. or more in the vicinity of the ink ejection port by the driving heat of the recording head. This heating evaporates water molecules hydrated to the hydrophilic groups of the nonionic surfactant molecules and the hydrophilic groups of the low acid number polymer, and the hydrophilic groups of the nonionic surfactant molecules and The hydrophilic group of the low acid number polymer is exposed. The exposed hydrophilic groups of the nonionic surfactant molecules adhere to the exposed hydrophilic groups of the low acid number polymer. The hydrophilic group of the low acid value polymer is covered with the hydrophobic group of the nonionic surfactant molecule, and the low acid value polymer (resin dispersant) loses the dispersibility. For this reason, once the ink is once dried and fixed in the vicinity of the ink discharge port, the pigment particles are not easily redispersed even when coming into contact with ink (water that is the medium) discharged later. For the reasons described above, it is considered that the ejection stability of the ink containing the low acid value polymer as the resin dispersant and the nonionic surfactant is insufficient.

また、本発明者らは、前記の現象が、顔料粒子の表面状態の影響を受けており、前記インクに粒子表面の親水性が比較的高いカーボンブラックを含む場合に特に顕著であることも見出した。   The inventors have also found that the above phenomenon is influenced by the surface condition of the pigment particles, and is particularly remarkable when the ink contains carbon black having a relatively high hydrophilicity on the particle surface. It was.

本発明者らは前記事実に基づき更に検討を進めた結果、樹脂分散剤として酸価が160mgKOH/g以下である低酸価の(メタ)アクリル酸エステル系共重合体を用いた場合でも、非イオン性界面活性剤としてHLB値が15以上である高HLB値のPOEアルキルエーテルを用いることで、前記吐出安定性の問題を解決し得ることを見出した。   As a result of further investigations based on the above facts, the present inventors have found that even when a (meth) acrylic acid ester copolymer having a low acid value of 160 mgKOH / g or less is used as the resin dispersant, It has been found that the discharge stability problem can be solved by using a POE alkyl ether having a high HLB value of 15 or more as the ionic surfactant.

前記のような組成を有する本発明のインクは、分散安定性が高く、また、インクが一旦乾燥し、固着されてしまった場合でもその回復性に優れる。また、本発明のインクはこれまでに確立されている顔料に適した樹脂分散剤に関する技術や、各顔料に適した表面改質に関する技術を変更することなく、前記従来技術の有する課題を解決することが可能となる点において有用である。   The ink of the present invention having the composition as described above has high dispersion stability and is excellent in recoverability even when the ink is once dried and fixed. In addition, the ink of the present invention solves the problems of the prior art without changing the techniques relating to resin dispersants that have been established so far and the techniques relating to surface modification that are appropriate for each pigment. It is useful in that it becomes possible.

以下、本発明について詳細に説明する。但し、本発明は下記の実施形態に限定されず、その発明特定事項を有する全ての対象を含むものである。   Hereinafter, the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the following embodiment, and includes all objects having the invention-specific matters.

[1]インク:
本発明のインクは、水、カーボンブラック、前記カーボンブラックを分散させる樹脂分散剤、及び非イオン性界面活性剤を含有するインクジェット記録用のインクである。即ち、本発明のインクはブラックインクに関するものである。
[1] Ink:
The ink of the present invention is an ink for inkjet recording containing water, carbon black, a resin dispersant for dispersing the carbon black, and a nonionic surfactant. That is, the ink of the present invention relates to a black ink.

[1−1]カーボンブラック:
前記インクは、顔料として、カーボンブラックを含有する。カーボンブラックとしては、例えば、ファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック等を挙げることができる。
[1-1] Carbon black:
The ink contains carbon black as a pigment. Examples of carbon black include furnace black, lamp black, acetylene black, and channel black.

前記カーボンブラックは一次粒径15nm以上40nm以下のものである。一次粒径を15nm以上とすることにより、高い画像濃度が得られる。40nm以下とすることにより、インク中での分散安定性が高くなり、保存安定性が良好となる。一次粒径は、カーボンブラック粒子を電子顕微鏡で観察して求めた算術平均径を意味するものとする。   The carbon black has a primary particle size of 15 nm to 40 nm. By setting the primary particle size to 15 nm or more, a high image density can be obtained. By setting it to 40 nm or less, the dispersion stability in the ink is increased, and the storage stability is improved. The primary particle diameter means an arithmetic average diameter obtained by observing carbon black particles with an electron microscope.

また、前記カーボンブラックが、BET法による比表面積が100m2/g以上400m2/g以下であることが好ましい。比表面積を100m2/g以上とすることにより、高い画像濃度が得られる。400m2/g以下とすることにより、インク中での分散安定性が高くなり、保存安定性が良好となる。前記効果をより確実に得るためには、BET比表面積が200m2/g以上400m2/g以下であることが更に好ましい。 The carbon black preferably has a specific surface area of 100 m 2 / g or more and 400 m 2 / g or less by the BET method. By setting the specific surface area to 100 m 2 / g or more, a high image density can be obtained. By setting it to 400 m 2 / g or less, the dispersion stability in the ink becomes high and the storage stability becomes good. In order to obtain the effect more reliably, the BET specific surface area is more preferably 200 m 2 / g or more and 400 m 2 / g or less.

さらに、前記カーボンブラックは、DBP給油量が40ml/100g以上200ml/100g以下であることが好ましい。DBP給油量を40ml/100g以上とすることにより、高い画像濃度が得られる。200ml/100g以下とすることにより、インク中での分散安定性が高くなり、保存安定性が良好となる。DBP給油量は、JIS K6221 A法に準拠して測定した値を意味するものとする。   Further, the carbon black preferably has a DBP oil supply amount of 40 ml / 100 g or more and 200 ml / 100 g or less. By setting the DBP oil supply amount to 40 ml / 100 g or more, a high image density can be obtained. By setting it to 200 ml / 100 g or less, the dispersion stability in the ink becomes high and the storage stability becomes good. The DBP oil supply amount means a value measured according to JIS K6221 A method.

カーボンブラックは、例えば、コロンビアン・カーボン製の「RAVEN」シリーズ;
キャボット製の「REGAL」シリーズ、「MOGUL」シリーズ、「BLACK PEARLS」シリーズ、「MONARCH」シリーズ;
デグッサ製の「COLOR BLACK」シリーズ、「PRINTEX」シリーズ、「SPECIAL BLACK」シリーズ、「NIPEX」シリーズ;
三菱化学製の「No.」シリーズ、「MCF」シリーズ、「MA」シリーズ;
等の中から、前記特性を満たすものを適宜選択して用いればよい。
Carbon black is, for example, the “RAVEN” series made by Columbian Carbon;
Cabot “REGAL” series, “MOGUL” series, “BLACK PEARLS” series, “MONARCH” series;
Degussa's “COLOR BLACK” series, “PRINTEX” series, “SPECIAL BLACK” series, “NIPEX” series;
“No.” series, “MCF” series, “MA” series made by Mitsubishi Chemical;
And the like satisfying the above-mentioned characteristics may be appropriately selected and used.

より具体的には、キャボット製の「MONARCH880」は、一次粒子径が16nm、DBP給油量が112ml/100g、BET比表面積が220m2/gのカーボンブラックであり、本発明に好適に用いることができる。但し、カーボンブラックは、これらの商品に限定されるものではない。 More specifically, “MONARCH880” manufactured by Cabot is a carbon black having a primary particle diameter of 16 nm, a DBP oil supply amount of 112 ml / 100 g, and a BET specific surface area of 220 m 2 / g, and can be suitably used in the present invention. it can. However, carbon black is not limited to these products.

カーボンブラックの含有率(質量%)は、インク全質量を基準として、0.5質量%以上10.0質量%以下が好ましく、1.0質量%以上8.0質量%以下とするのが更に好ましく、1.5質量%以上6.0質量%とすることが特に好ましい。前記含有率を0.5質量%以上とすることにより、インクジェットプリンタ用インクとして必要な画像濃度が得られる。10.0質量%以下とすることにより、インクジェットプリンタ用インクとして吐出に必要な粘度、等の特性を満足する。   The content (% by mass) of carbon black is preferably 0.5% by mass or more and 10.0% by mass or less, more preferably 1.0% by mass or more and 8.0% by mass or less, based on the total mass of the ink. It is particularly preferably 1.5% by mass or more and 6.0% by mass. By setting the content to 0.5% by mass or more, an image density necessary as an ink for an ink jet printer can be obtained. By setting the content to 10.0% by mass or less, characteristics such as viscosity necessary for ejection as an ink for an ink jet printer are satisfied.

[1−2](メタ)アクリル酸エステル系共重合体:
本発明においては、顔料を分散させるための樹脂分散剤として、(メタ)アクリル酸エステル系共重合体を用いる。(メタ)アクリル酸エステル系共重合体は、例えば、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エステル、及びこれらと共重合可能なエチレン性不飽和単量体を共重合させることによって得ることができる。電気的中性状態とアニオン状態の共存範囲を広く制御可能な点、入手のしやすさ、及び価格等を考慮すると、(メタ)アクリル酸を用いることが好ましい。(メタ)アクリル酸の具体例としては、アクリル酸及びメタクリル酸を挙げることができる。
[1-2] (Meth) acrylic ester copolymer:
In the present invention, a (meth) acrylic acid ester copolymer is used as a resin dispersant for dispersing the pigment. The (meth) acrylic acid ester-based copolymer can be obtained, for example, by copolymerizing (meth) acrylic acid, (meth) acrylic acid ester, and an ethylenically unsaturated monomer copolymerizable therewith. it can. In view of the fact that the coexistence range of the electrical neutral state and the anion state can be widely controlled, availability, and price, it is preferable to use (meth) acrylic acid. Specific examples of (meth) acrylic acid include acrylic acid and methacrylic acid.

なお、(メタ)アクリル酸エステル系共重合体は、ランダム共重合体、ブロック共重合体、及びグラフト共重合体等のいずれの構造を有する共重合体であってもよい。なかでも、ランダム共重合体が好ましい。従来、サーマル方式のインクジェット記録方法では、インクの吐出性を向上させるために、親水性が高いインクが要望されており、樹脂分散剤としては親水性を向上させる効果が高いブロック共重合体が使用されることが多かった。しかし、使用するブロック共重合体によっては、インクの親水性が高くなり過ぎて、画像の耐水性が低下する場合があり、樹脂分散剤としてランダム共重合体を用いることも多くなってきている。本発明のインクは、樹脂分散剤としてブロック共重合体を含む場合は勿論、ランダム共重合体を含む場合にも極めて有効である。   The (meth) acrylic acid ester copolymer may be a copolymer having any structure such as a random copolymer, a block copolymer, and a graft copolymer. Among these, a random copolymer is preferable. Conventional thermal ink jet recording methods have demanded inks with high hydrophilicity in order to improve ink ejection properties, and block copolymers that have a high effect of improving hydrophilicity are used as resin dispersants. It was often done. However, depending on the block copolymer to be used, the hydrophilicity of the ink becomes too high and the water resistance of the image may be lowered, and a random copolymer is often used as a resin dispersant. The ink of the present invention is extremely effective not only when it contains a block copolymer as a resin dispersant, but also when it contains a random copolymer.

(メタ)アクリル酸エステルの具体例としては、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸n−オクチル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸オクタデシル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸イソボルニル等のアルキル(メタ)アクリレート;(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸3−ヒドロキシプロピル等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート;ジエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、テトラメチレンエーテルグルコールモノ(メタ)アクリレート、ポリエチレンオキシド−ポリプロピレンオキシドのランダムポリマーグリコールのモノ(メタ)アクリレート、ポリエチレンオキシド−ポリプロピレンオキシドのブロックポリマーグリコールのモノ(メタ)アクリレート、ポリエチレンオキシド−ポリテトラメチレンエーテルのランダムポリマーグリコールのモノ(メタ)アクリレート、ポリエチレンオキシド−ポリテトラメチレンエーテルのブロックポリマーグリコールのモノ(メタ)アクリレート等のアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート;(メタ)アクリル酸グリシジル;(メタ)アクリル酸ベンジル等を挙げることができる。   Specific examples of (meth) acrylic acid esters include methyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, n-octyl (meth) acrylate, and (meth) acrylic. Alkyl (meth) acrylates such as dodecyl acid, octadecyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, and isobornyl (meth) acrylate; 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate , Hydroxyalkyl (meth) acrylates such as 3-hydroxypropyl (meth) acrylate; diethylene glycol mono (meth) acrylate, triethylene glycol mono (meth) acrylate, polyethylene glycol mono (meth) acrylate, propylene glycol mono (meth) Acrylate, dipropylene glycol mono (meth) acrylate, tripropylene glycol mono (meth) acrylate, tetramethylene ether glycol mono (meth) acrylate, polyethylene oxide-polypropylene oxide random polymer glycol mono (meth) acrylate, polyethylene oxide- Polypropylene oxide block polymer glycol mono (meth) acrylate, polyethylene oxide-polytetramethylene ether random polymer glycol mono (meth) acrylate, polyethylene oxide-polytetramethylene ether block polymer glycol mono (meth) acrylate, etc. Alkylene glycol mono (meth) acrylate; glycidyl (meth) acrylate; (meth) And benzyl acrylic acid.

(メタ)アクリル酸エステル系共重合体を得るための単量体として、スチレン系単量体を用いることができる。スチレン系単量体の具体例としては、スチレン、α−メチルスチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−t−ブチルスチレン、4−メトキシスチレン、4−クロロスチレン等を挙げることができる。(メタ)アクリル酸エステル共重合体は、スチレン系単量体に由来する構成単位を含むことが好ましい。   As a monomer for obtaining a (meth) acrylic acid ester copolymer, a styrene monomer can be used. Specific examples of the styrene monomer include styrene, α-methylstyrene, o-methylstyrene, m-methylstyrene, p-methylstyrene, pt-butylstyrene, 4-methoxystyrene, 4-chlorostyrene, and the like. Can be mentioned. The (meth) acrylic acid ester copolymer preferably contains a structural unit derived from a styrene monomer.

(メタ)アクリル酸エステル系共重合体の酸価は100mgKOH/g以上160mgKOH/g以下であり、好ましくは110mgKOH/g以上150mgKOH/g以下である。(メタ)アクリル酸エステル系共重合体の酸価が160mgKOH/gを超えると、記録される画像(印字物)の耐滲み性が低下する傾向にある。一方、(メタ)アクリル酸エステル系共重合体の酸価が100mgKOH/g未満であると、サーマル方式でインクを吐出するインクジェット記録装置で用いた場合に吐出安定性が低下する傾向にある。   The acid value of the (meth) acrylic acid ester copolymer is 100 mgKOH / g or more and 160 mgKOH / g or less, preferably 110 mgKOH / g or more and 150 mgKOH / g or less. When the acid value of the (meth) acrylic acid ester copolymer exceeds 160 mgKOH / g, the bleeding resistance of the recorded image (printed matter) tends to be lowered. On the other hand, when the acid value of the (meth) acrylic acid ester copolymer is less than 100 mgKOH / g, the ejection stability tends to be lowered when used in an ink jet recording apparatus that ejects ink by a thermal method.

なお、酸価とは、1gの樹脂を中和するのに必要となるKOHの量(mg)であり、その親水性を示す指標となり得るものである。酸価は、電位差滴定により求めた値とする。電位差滴定は自動滴定装置(Metrohm製「Titrino」等)を使用して測定することができる。   The acid value is the amount (mg) of KOH required to neutralize 1 g of resin and can serve as an index indicating the hydrophilicity. The acid value is a value determined by potentiometric titration. Potentiometric titration can be measured using an automatic titrator (such as “Titrino” manufactured by Metrohm).

(メタ)アクリル酸エステル系共重合体のスチレン換算の重量平均分子量(Mw)は、6,000以上12,000以下であることが好ましく、7,000以上9,000以下であることがさらに好ましい。(メタ)アクリル酸エステル系共重合体の重量平均分子量が上記範囲内であると、インクの吐出安定性が向上するとともに、ヒーターでのコゲーションが抑制され、かつ、インクの粘度が低下して分散安定性が向上するので長期間安定して印字することができる。(メタ)アクリル酸エステル系共重合体の重量平均分子量が6,000未満であると、顔料の分散安定性が低下する傾向にある。一方、(メタ)アクリル酸エステル系共重合体の重量平均分子量が12,000を超えると、インクの粘度が高くなりすぎるとともに、顔料の分散安定性が低下する傾向にある。さらに、ヒーターでコゲーションが生じやすく、サーマル方式でインクを吐出するインクジェット記録装置で用いた場合にインクの不吐出が発生する傾向にある。   The weight average molecular weight (Mw) in terms of styrene of the (meth) acrylic acid ester copolymer is preferably 6,000 or more and 12,000 or less, and more preferably 7,000 or more and 9,000 or less. . When the weight average molecular weight of the (meth) acrylic acid ester copolymer is within the above range, ink ejection stability is improved, kogation in the heater is suppressed, and the viscosity of the ink is reduced. Since dispersion stability is improved, printing can be stably performed for a long period of time. When the weight average molecular weight of the (meth) acrylic acid ester copolymer is less than 6,000, the dispersion stability of the pigment tends to be lowered. On the other hand, when the weight average molecular weight of the (meth) acrylic acid ester copolymer exceeds 12,000, the viscosity of the ink becomes too high and the dispersion stability of the pigment tends to decrease. Further, kogation is likely to occur with a heater, and ink non-ejection tends to occur when used in an inkjet recording apparatus that ejects ink by a thermal method.

カ−ボンブラックの質量に対する(メタ)アクリル酸エステル系共重合体の質量比は0.2以上0.5以下とする(カーボンブラック1質量部に対して0.2質量部以上0.5質量部以下)。前記質量比を0.2以上とすることで顔料の分散安定性を維持することができる。一方、前記質量比を0.5以下とすることで、インクの粘度を低く保つことができ、吐出安定性を向上させることができる。   The mass ratio of the (meth) acrylic acid ester copolymer to the mass of carbon black is 0.2 or more and 0.5 or less (0.2 mass part or more and 0.5 mass part per 1 mass part of carbon black). Part or less). By making the mass ratio 0.2 or more, the dispersion stability of the pigment can be maintained. On the other hand, when the mass ratio is 0.5 or less, the viscosity of the ink can be kept low, and the ejection stability can be improved.

本発明のインクは、顔料と(メタ)アクリル酸エステル系共重合体とが強く相互作用し、顔料粒子が水性媒体中に分散していることが好ましい。より具体的には、(メタ)アクリル酸エステル系共重合体によって顔料粒子が被覆されて形成された樹脂分散顔料が水性媒体中に分散していることが好ましい。顔料粒子を(メタ)アクリル酸エステル系共重合物によって被覆し、樹脂分散顔料を形成するには、インクを調製する過程に酸析工程を組み込むことが好ましい。酸析工程においては、例えば、顔料と、塩基性物質の水溶液に溶解している(メタ)アクリル酸エステル系共重合体とを含有する水性分散体に塩酸、硫酸、又は酢酸等の酸を添加し、水性分散体を酸性にすることによって、溶解状態にある(メタ)アクリル酸エステル系共重合体を顔料の粒子表面に析出させる。   In the ink of the present invention, it is preferable that the pigment and the (meth) acrylic acid ester copolymer interact strongly, and the pigment particles are dispersed in the aqueous medium. More specifically, it is preferable that a resin-dispersed pigment formed by coating pigment particles with a (meth) acrylic acid ester copolymer is dispersed in an aqueous medium. In order to coat the pigment particles with a (meth) acrylic ester copolymer and form a resin-dispersed pigment, it is preferable to incorporate an acid precipitation step in the process of preparing the ink. In the acid precipitation step, for example, an acid such as hydrochloric acid, sulfuric acid, or acetic acid is added to an aqueous dispersion containing a pigment and a (meth) acrylic acid ester copolymer dissolved in an aqueous solution of a basic substance. Then, by making the aqueous dispersion acidic, the (meth) acrylic acid ester copolymer in a dissolved state is precipitated on the particle surface of the pigment.

この工程を実施することにより、顔料と(メタ)アクリル酸エステル系共重合体との相互作用をより高めた樹脂分散顔料を形成させることができる。なお、(メタ)アクリル酸エステル系共重合体を顔料の粒子表面に析出させた後は、析出物を濾別する濾過工程を実施すればよい。濾過工程終了後には、析出物を洗浄する洗浄工程、及び塩基性物質で中和して水性媒体中に顔料を分散させる再分散工程を実施することで、分散安定性により優れたインクを得ることができる。   By carrying out this step, it is possible to form a resin-dispersed pigment in which the interaction between the pigment and the (meth) acrylic ester copolymer is further enhanced. In addition, after depositing the (meth) acrylic acid ester copolymer on the particle surface of the pigment, a filtration step for separating the precipitate may be performed. After completion of the filtration process, a washing process for washing the precipitate, and a redispersion process for neutralizing with a basic substance and dispersing the pigment in an aqueous medium, thereby obtaining an ink with superior dispersion stability. Can do.

前記樹脂分散顔料の平均粒子径は、インク中での顔料の分散の安定性、画像濃度を考慮した場合、70nm以上であることが好ましく、80nm以上であることが更に好ましい。また、150nm以下であることが好ましく、120nm以下であることが更に好ましい。平均粒子径は動的光散乱法により測定された値を意味する。例えば、レーザ光の散乱を利用した測定装置である濃厚系粒径アナライザー(大塚電子製「FPAR−1000」、キュムラント法解析)を使用して測定できる。   The average particle diameter of the resin-dispersed pigment is preferably 70 nm or more, and more preferably 80 nm or more in consideration of the dispersion stability of the pigment in the ink and the image density. Moreover, it is preferable that it is 150 nm or less, and it is still more preferable that it is 120 nm or less. The average particle diameter means a value measured by a dynamic light scattering method. For example, the measurement can be performed using a concentrated particle size analyzer (Otsuka Electronics "FPAR-1000", cumulant method analysis), which is a measuring device that uses laser light scattering.

[1−3]非イオン性界面活性剤:
本発明においては、非イオン性界面活性剤として、HLBが15以上20以下のPOE(ポリオキシエチレン)アルキルエーテルを用いる。HLB(Hydrophile-Lipophile Balance)は界面活性剤の水または油(疎水性の有機化合物)に対する親和性の程度を示す値である。HLBを前記範囲内とすることで、低酸価の(メタ)アクリル酸エステル系共重合体を使用した場合でもインクの分散安定性を向上させることができる。また、インク全体の親水性のバランスをとることができ、インク吐出口近傍におけるインクの固着を防止し、インクの不吐出や印字ヨレ等を抑制することができる。前記効果をより確実に得るためには、HLBが15以上18以下のPOEアルキルエーテルを用いることが好ましい。
[1-3] Nonionic surfactant:
In the present invention, a POE (polyoxyethylene) alkyl ether having an HLB of 15 to 20 is used as the nonionic surfactant. HLB (Hydrophile-Lipophile Balance) is a value indicating the degree of affinity of a surfactant for water or oil (hydrophobic organic compound). By setting the HLB within the above range, it is possible to improve the dispersion stability of the ink even when a (meth) acrylic acid ester copolymer having a low acid value is used. Further, it is possible to balance the hydrophilicity of the entire ink, to prevent the ink from sticking in the vicinity of the ink discharge port, and to suppress the non-discharge of the ink, the printing deviation, and the like. In order to obtain the above effect more reliably, it is preferable to use a POE alkyl ether having an HLB of 15 or more and 18 or less.

前記POEアルキルエーテルは、炭素数10以上20以下のアルキル基を有するものであることが好ましい。炭素数10以上のアルキル基を有する場合には、吐出性を更に向上させることができる。一方、炭素数20以下のアルキル基を有する場合には、適度な水溶性を有し、インクの保存安定性を良好にする。また、インクの粘度を上昇させるという不具合を抑制することができる。   The POE alkyl ether preferably has an alkyl group having 10 to 20 carbon atoms. In the case of having an alkyl group having 10 or more carbon atoms, the ejection properties can be further improved. On the other hand, when it has an alkyl group having 20 or less carbon atoms, it has an appropriate water solubility and improves the storage stability of the ink. Further, it is possible to suppress the problem of increasing the viscosity of the ink.

POEアルキルエーテルは、例えば日光ケミカル製の「NIKKOL」シリーズの中から、前記条件を満たすものを適宜選択して用いればよい。   As the POE alkyl ether, for example, those satisfying the above-mentioned conditions may be appropriately selected from “NIKKOL” series manufactured by Nikko Chemical.

より具体的には、HLB15以上16以下の化合物として、POE(15)セチルエーテル(「NIKKOL BC−15」、HLB15.5)、HLB17以上18以下の化合物として、POE(20)セチルエーテル(「NIKKOL BC−20」、HLB17.0)などを挙げることができる。これらは炭素数16のアルキル基であるセチル基を有する。   More specifically, POE (15) cetyl ether ("NIKKOL BC-15", HLB 15.5) as HLB 15 or more and 16 or less compound, POE (20) cetyl ether ("NIKKOL" as HLB 17 or more and 18 or less compound. BC-20 ", HLB17.0) and the like. These have a cetyl group which is an alkyl group having 16 carbon atoms.

カ−ボンブラックの質量に対する前記非イオン性界面活性剤の質量比は0.1以上0.5以下とする(カーボンブラック1質量部に対して0.1質量部以上0.5質量部以下)。前記質量比を0.1以上とすることで、インクの吐出安定性を向上させることができる。一方、前記質量比を0.5以下とすることで、インク吐出口近傍におけるインクの固着を防止し、インクの不吐出や印字ヨレ等を抑制することができる。   The mass ratio of the nonionic surfactant to the mass of carbon black is 0.1 or more and 0.5 or less (0.1 to 0.5 parts by mass with respect to 1 part by mass of carbon black). . By setting the mass ratio to 0.1 or more, it is possible to improve ink ejection stability. On the other hand, by setting the mass ratio to 0.5 or less, it is possible to prevent sticking of ink in the vicinity of the ink discharge port, and to suppress non-discharge of ink, printing deviation, and the like.

[1−3]水:
水としては、脱イオン水(イオン交換水)を用いることが好ましい。水の含有率は特に限定されない。ただし、インクの全質量に対し、30質量%以上90質量%以下であることが好ましく、より好ましくは40質量%以上85質量%以下であることが好ましく、さらに好ましくは50質量%以上80質量%以下であることが特に好ましい。30質量%以上とすることにより、顔料および水溶性化合物を水和させることができ、顔料や水溶性化合物の凝集を防止することができる。一方、90質量%以下とすることにより、相対的に水溶性有機化合物の量が増え、水性媒体中の揮発成分(水等)が揮発してしまった場合でも、顔料の分散状態を維持することができ、顔料の析出や固化を防止することができる。
[1-3] Water:
As water, it is preferable to use deionized water (ion exchange water). The water content is not particularly limited. However, it is preferably 30% by mass or more and 90% by mass or less, more preferably 40% by mass or more and 85% by mass or less, and still more preferably 50% by mass or more and 80% by mass with respect to the total mass of the ink. It is particularly preferred that By setting the content to 30% by mass or more, the pigment and the water-soluble compound can be hydrated, and aggregation of the pigment and the water-soluble compound can be prevented. On the other hand, by setting the amount to 90% by mass or less, even when the amount of the water-soluble organic compound is relatively increased and the volatile component (water or the like) in the aqueous medium is volatilized, the pigment dispersion state is maintained. And the precipitation and solidification of the pigment can be prevented.

[1−4]水溶性化合物:
本発明のインクは、さらに水溶性化合物を含有し、前記水溶性化合物が、水溶性有機溶媒および25℃で固体の水溶性化合物の群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。
[1-4] Water-soluble compounds:
The ink of the present invention further contains a water-soluble compound, and the water-soluble compound is preferably at least one selected from the group of a water-soluble organic solvent and a water-soluble compound that is solid at 25 ° C.

ここにいう「水溶性化合物」とは、水と自由に混和するか、或いは水に対する溶解度(25℃)が20g/100g以上の化合物を意味する。水溶性有機溶媒および25℃で固体の水溶性化合物の群から選択される少なくとも1種である。前記水溶性化合物を含有させることで、水の蒸発を防止し、乾燥によるインクの固着を防止することができる。   The “water-soluble compound” as used herein means a compound that is freely miscible with water or has a solubility in water (25 ° C.) of 20 g / 100 g or more. It is at least one selected from the group of water-soluble organic solvents and water-soluble compounds that are solid at 25 ° C. By containing the water-soluble compound, water can be prevented from evaporating and ink sticking due to drying can be prevented.

水溶性化合物としては、例えば以下に掲げるようなアルコール類、多価アルコール類、グリコールエーテル類、カルボン酸アミド類、複素環類、ケトン類、アルカノールアミン類:等、各種水溶性有機溶媒を用いることができる。また、尿素、エチレン尿素、トリメチロールプロパン等のような25℃で固体の水溶性化合物を用いることもできる。   Examples of water-soluble compounds include various water-soluble organic solvents such as alcohols, polyhydric alcohols, glycol ethers, carboxylic acid amides, heterocycles, ketones, and alkanolamines as listed below. Can do. A water-soluble compound that is solid at 25 ° C., such as urea, ethylene urea, trimethylol propane, or the like can also be used.

(1)アルコール類:
メタノール、エタノール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、n−ペンチルアルコール等の炭素数1〜5の鎖式アルコール類;
(2)多価アルコール類:
エチレングリコール(エタンジオール)、プロパンジオール(1,2−、1,3−)、ブタンジオール(1,2−、1,3−、1,4−)、1,5−ペンタンジオール、1,2−ヘキサンジオール等のアルカンジオール類;
ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のアルカンジオールの縮合体;
グリセリン、トリメチロールプロパン、1,2,6−ヘキサントリオール、チオジグリコール等のアルカンジオール類以外の多価アルコール類;
(3)グリコールエーテル類:
エチレングリコールのモノメチルエーテル;
ジエチレングリコールのモノメチルエーテル、モノエチルエーテル;
トリエチレングリコールのモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノブチルエーテル、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル;
テトラエチレングリコールのジメチルエーテル、ジエチルエーテル;
(4)カルボン酸アミド類:
N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド;
(5)複素環類:
テトラヒドロフラン、ジオキサン等の環状エーテル類;
2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、N−メチルモルホリン等の含窒素複素環類;
スルホラン等の含硫黄複素環類;
(6)尿素類:
尿素、エチレン尿素、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン(N,N≡−ジメチルエチレン尿素)等の尿素類;
(7)ケトン類:
アセトン、メチルエチルケトン等のケトン;
4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン(ジアセトンアルコール)等のケトアルコール;
(8)アルカノールアミン類:
モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン;
(9)その他:
ジメチルスルホキシド、ビスヒドロキシエチルスルホン等の含硫黄化合物;
(1) Alcohols:
Chain alcohols having 1 to 5 carbon atoms such as methanol, ethanol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, sec-butyl alcohol, isobutyl alcohol, tert-butyl alcohol, n-pentyl alcohol;
(2) Polyhydric alcohols:
Ethylene glycol (ethanediol), propanediol (1,2-, 1,3-), butanediol (1,2-, 1,3-, 1,4-), 1,5-pentanediol, 1,2 -Alkanediols such as hexanediol;
Condensates of alkanediols such as diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol;
Polyhydric alcohols other than alkanediols such as glycerin, trimethylolpropane, 1,2,6-hexanetriol, thiodiglycol;
(3) Glycol ethers:
Monomethyl ether of ethylene glycol;
Monomethyl ether, monoethyl ether of diethylene glycol;
Monomethyl ether, monoethyl ether, monobutyl ether, dimethyl ether, diethyl ether of triethylene glycol;
Tetraethylene glycol dimethyl ether, diethyl ether;
(4) Carboxylic acid amides:
N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide;
(5) Heterocycles:
Cyclic ethers such as tetrahydrofuran and dioxane;
Nitrogen-containing heterocycles such as 2-pyrrolidone, N-methyl-2-pyrrolidone, N-methylmorpholine;
Sulfur-containing heterocycles such as sulfolane;
(6) Ureas:
Ureas such as urea, ethylene urea, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone (N, N≡-dimethylethylene urea);
(7) Ketones:
Ketones such as acetone and methyl ethyl ketone;
Keto alcohols such as 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone (diacetone alcohol);
(8) Alkanolamines:
Monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine;
(9) Other:
Sulfur-containing compounds such as dimethyl sulfoxide and bishydroxyethyl sulfone;

前記水溶性有機溶媒の中では、多価アルコール類が好ましく、グリセリンが更に好ましい。グリセリンは揮発し難く、インクの固着を防止する効果に優れる点において好ましい。また、前記水溶性有機溶媒は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。例えばグリセリンと、グリセリン以外の多価アルコールを併用することも好ましい。この際、グリセリン以外の多価アルコールとしてはトリエチレングリコール等を用いることができる。このような混合溶媒はインクの増粘を防止する効果が高い点において好ましい。   Among the water-soluble organic solvents, polyhydric alcohols are preferable, and glycerin is more preferable. Glycerin is preferable in that it hardly evaporates and is excellent in the effect of preventing ink sticking. Moreover, the said water-soluble organic solvent may be used individually by 1 type, and 2 or more types may be mixed and used for it. For example, it is also preferable to use glycerin and a polyhydric alcohol other than glycerin in combination. At this time, triethylene glycol or the like can be used as the polyhydric alcohol other than glycerin. Such a mixed solvent is preferable in that the effect of preventing the viscosity increase of the ink is high.

前記水溶性有機化合物の含有率は特に限定されない。但し、水性媒体の蒸発を防止し、乾燥によるインクの固着を防止する効果を得るために、インク全質量に対して5質量%以上とすることが好ましく、より好ましくは10質量%以上、さらに好ましくは15質量%以上とすることが好ましい。一方、高い駆動周波数にも対応可能とし、また、カビの発生を防止する観点から、インク全質量に対して50質量%以下とすることが好ましく、より好ましくは40質量%以下さらに好ましくは30質量%以下とすることが特に好ましい。   The content rate of the water-soluble organic compound is not particularly limited. However, in order to prevent the aqueous medium from evaporating and to obtain the effect of preventing ink sticking due to drying, the content is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, and still more preferably based on the total mass of the ink. Is preferably 15% by mass or more. On the other hand, from the viewpoint of being able to cope with a high drive frequency and preventing the occurrence of mold, it is preferably 50% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, and further preferably 30% by mass with respect to the total mass of the ink. % Or less is particularly preferable.

25℃で固体の水溶性化合物としては、尿素、エチレン尿素等を用いることが好ましく、エチレン尿素を用いることが特に好ましい。25℃で固体の水溶性化合物の含有率は特に限定されない。但し、水性媒体の蒸発を防止し、乾燥によるインクの固着を防止する効果を得るために、インク全質量に対して3質量%以上とすることが好ましく、5質量%以上とすることが更に好ましい。一方、過剰の添加による不具合を防止するため、インク全質量に対して30質量%以下とすることが好ましく、15質量%以下とすることが更に好ましい。   As the water-soluble compound that is solid at 25 ° C., urea, ethylene urea, or the like is preferably used, and ethylene urea is particularly preferably used. The content of the water-soluble compound that is solid at 25 ° C. is not particularly limited. However, in order to prevent the aqueous medium from evaporating and to obtain the effect of preventing ink sticking due to drying, the content is preferably 3% by mass or more, more preferably 5% by mass or more with respect to the total mass of the ink. . On the other hand, in order to prevent problems due to excessive addition, the content is preferably 30% by mass or less, more preferably 15% by mass or less, based on the total mass of the ink.

[1−6]他の添加剤:
本発明のインクは、目的に応じて、界面活性剤以外の添加剤を含有していてもよい。そのような添加剤としては、例えばpH調整剤、防錆剤、防腐剤、防黴剤、酸化防止剤、還元防止剤、塩等を挙げることができる。
[1-6] Other additives:
The ink of the present invention may contain an additive other than the surfactant depending on the purpose. Examples of such additives include pH adjusters, rust inhibitors, preservatives, antifungal agents, antioxidants, reduction inhibitors, salts, and the like.

本発明のインクは、POEアルキルエーテル以外の非イオン性界面活性剤を含有していてもよい。例えば、アセチレングリコール系界面活性剤を含有していてもよい。アセチレングリコール系界面活性剤としては、下記一般式(1)に示す化合物(1)(2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオール又はそのエチレンオキサイド付加物)を用いることが好ましい。前記化合物を用いることで、インクの濡れ性を改善することができ、インクの吐出安定性を向上させることができる。

Figure 2015052054
[式中、UおよびVは、エチレンオキサイドの付加モル数を示す。] The ink of the present invention may contain a nonionic surfactant other than POE alkyl ether. For example, it may contain an acetylene glycol surfactant. As an acetylene glycol surfactant, compound (1) (2,4,7,9-tetramethyl-5-decyne-4,7-diol or an ethylene oxide adduct thereof) represented by the following general formula (1) is used. It is preferable to use it. By using the compound, ink wettability can be improved, and ink ejection stability can be improved.
Figure 2015052054
[Wherein U and V represent the number of moles of ethylene oxide added. ]

「エチレンオキサイドの付加モル数」とは、アセチレングリコール1分子あたりに付加しているエチレンオキサイドの平均モル数である。前記化合物(1)の例で説明すれば、U+Vの平均値を意味する。U+Vは特に限定されない。但し、U+Vが0以上10以下であることが好ましく、U+Vが4以上10以下であることが更に好ましい。前記化合物(1)のエチレンオキサイド付加モル数が0以上の場合、その化合物はある程度の親水性を有するため、インクの表面張力を上昇させることができ、インクの吐出安定性を向上させることができる。前記化合物(1)のエチレンオキサイド付加モル数が10以下の場合、その化合物はある程度の疎水性が保たれるため、例えばエポキシ系感光性樹脂等により構成されたノズル壁に対するインクの濡れ性を向上させることができる。従って、ノズルにインクを供給する性能が向上し、インクの吐出安定性が向上する。   “The number of moles of ethylene oxide added” is the average number of moles of ethylene oxide added per molecule of acetylene glycol. In the example of the compound (1), it means an average value of U + V. U + V is not particularly limited. However, U + V is preferably 0 or more and 10 or less, and U + V is more preferably 4 or more and 10 or less. When the number of moles of ethylene oxide added to the compound (1) is 0 or more, the compound has a certain degree of hydrophilicity, so that the surface tension of the ink can be increased and the ejection stability of the ink can be improved. . When the number of moles of ethylene oxide added to the compound (1) is 10 or less, the compound maintains a certain degree of hydrophobicity, so that the wettability of the ink to the nozzle wall made of, for example, an epoxy photosensitive resin is improved. Can be made. Accordingly, the performance of supplying ink to the nozzles is improved, and the ink ejection stability is improved.

アセチレングリコール系界面活性剤は、インク全質量に対し1質量%以下の比率で含有されていることが好ましい。1質量%以下とすることにより、過剰添加による粘度上昇が抑制され、インクが適正な表面張力を有するようになり、インクの吐出安定性が向上する。アセチレングリコール系界面活性剤の含有率の下限は特に限定されない。但し、アセチレングリコール系界面活性剤の添加効果を得るために、インク全質量に対し0.1質量%以上の比率で含有されていることが好ましい。   The acetylene glycol surfactant is preferably contained at a ratio of 1% by mass or less with respect to the total mass of the ink. By setting the content to 1% by mass or less, an increase in viscosity due to excessive addition is suppressed, the ink has an appropriate surface tension, and ink ejection stability is improved. The lower limit of the content of the acetylene glycol surfactant is not particularly limited. However, in order to obtain the addition effect of the acetylene glycol surfactant, it is preferable that the acetylene glycol-based surfactant is contained at a ratio of 0.1% by mass or more with respect to the total mass of the ink.

[1−8]粘度:
本発明のインク粘度ηは、1.5mPa・s以上5.0mPa・s以下であることが好ましく、より好ましくは、1.6mPa・s以上3.5mPa・s以下、さらに好ましくは1.7mPa・s以上3.0mPa・s以下にすることが好ましい。粘度を1.5mPa・s以上とすることにより、良好なインク滴を形成することができる。一方、5.0mPa・s以下とすることにより、インクの流動性が向上し、ノズルへのインク供給性、ひいてはインクの吐出安定性が向上する。
[1-8] Viscosity:
The ink viscosity η of the present invention is preferably from 1.5 mPa · s to 5.0 mPa · s, more preferably from 1.6 mPa · s to 3.5 mPa · s, and even more preferably 1.7 mPa · s. It is preferable to set it to s or more and 3.0 mPa · s or less. By setting the viscosity to 1.5 mPa · s or more, good ink droplets can be formed. On the other hand, by setting the pressure to 5.0 mPa · s or less, the fluidity of the ink is improved, and the ink supply property to the nozzle, and thus the ejection stability of the ink is improved.

インクの粘度は、JIS Z 8803に準拠して、温度25℃の条件下、E型粘度計(例えば、東機産業製「RE−80L粘度計」等)を用い、測定した値を意味するものとする。インクの粘度は、界面活性剤の種類や量の他、水溶性有機溶媒の種類や量等により調整することができる。   The viscosity of the ink means a value measured using an E-type viscometer (for example, “RE-80L viscometer” manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.) under a temperature of 25 ° C. in accordance with JIS Z 8803. And The viscosity of the ink can be adjusted by the type and amount of the water-soluble organic solvent in addition to the type and amount of the surfactant.

[1−9]表面張力:
本発明のインクの表面張力γは、25mN/m以上45mN/m以下であることが好ましい。表面張力を25mN/m以上とすることにより、インク吐出口のメニスカスを維持することができ、インクがインク吐出口から流出してしまう不具合を防止することができる。また表面張力を45mN/m以下とすることにより、インクの記録媒体への吸収速度を最適にすることができ、インクの吸収不足による定着不良をという不具合を防止することができる。
[1-9] Surface tension:
The surface tension γ of the ink of the present invention is preferably 25 mN / m or more and 45 mN / m or less. By setting the surface tension to 25 mN / m or more, the meniscus of the ink discharge port can be maintained, and a problem that ink flows out from the ink discharge port can be prevented. In addition, by setting the surface tension to 45 mN / m or less, it is possible to optimize the absorption speed of the ink onto the recording medium, and it is possible to prevent the problem of fixing failure due to insufficient ink absorption.

インクの表面張力は、温度25℃、自動表面張力計(例えば、協和界面科学製「CBVP−Z型」等)を用い、白金プレートを用いたプレート法により測定した値を意味するものとする。インクの表面張力は、界面活性剤の添加量、水溶性有機溶剤の種類及び含有量等により調整することができる。   The surface tension of the ink means a value measured by a plate method using a platinum plate at a temperature of 25 ° C. and using an automatic surface tension meter (for example, “CBVP-Z type” manufactured by Kyowa Interface Science). The surface tension of the ink can be adjusted by the amount of the surfactant added, the type and content of the water-soluble organic solvent, and the like.

[1−10]pH:
本発明のインクのpHは、7.5以上10.0以下であることが好ましく、より好ましくは8.5以上9.5以下にすることが好ましい。pHを7.5未満では顔料粒子の分散安定性が悪くなり、顔料の粒子の凝集が起こりやすくなるため好ましくない。一方、pHは10.0を超えると、インクのpHが高すぎてしまい、使用する装置の部材によっては、インクと接することによってケミカルアタックを引き起こし、これにより有機物や無機物がインク中に溶出することによって、結果として吐出不良を引き起こすため好ましくない。
[1-10] pH:
The pH of the ink of the present invention is preferably 7.5 or more and 10.0 or less, more preferably 8.5 or more and 9.5 or less. When the pH is less than 7.5, the dispersion stability of the pigment particles is deteriorated, and the aggregation of the pigment particles tends to occur. On the other hand, if the pH exceeds 10.0, the pH of the ink is too high, and depending on the member of the device used, a chemical attack is caused by contact with the ink, thereby causing organic and inorganic substances to elute into the ink. As a result, defective discharge is caused, which is not preferable.

インクのpHは、温度25℃の条件下、pHメーター(例えば、HORIBA(製)D−51等)を用い、測定した値を意味するものとする。   The pH of the ink means a value measured using a pH meter (for example, HORIBA (manufactured) D-51, etc.) under the condition of a temperature of 25 ° C.

[2]記録ヘッド:
以下、本発明の記録ヘッドの一の実施形態について、図面を用いて説明する。但し、本発明の記録ヘッドは、以下に説明する構成に限定されるものではない。
[2] Recording head:
Hereinafter, an embodiment of a recording head of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the recording head of the present invention is not limited to the configuration described below.

[2−1]ノズル部分の構造:
まず、ノズル部分の構造について図1A〜図1Cを用いて説明する。図1Aは記録ヘッドのノズルの内部構造を模式的に示す上面図である。図1Bは図1Aに示すノズルの内部構造を模式的に示す側面図である。図1Cは図1Aに示すノズルのインク吐出口を模式的に示す正面図である。
[2-1] Nozzle part structure:
First, the structure of the nozzle portion will be described with reference to FIGS. 1A to 1C. FIG. 1A is a top view schematically showing the internal structure of the nozzles of the recording head. FIG. 1B is a side view schematically showing the internal structure of the nozzle shown in FIG. 1A. FIG. 1C is a front view schematically showing an ink discharge port of the nozzle shown in FIG. 1A.

サーマル方式の記録ヘッドは、図示のようにノズル壁153によって仕切られた複数のノズル流路159からなるノズル列が形成され、ノズル流路159に連通する複数のインク吐出口151が形成され、各々のノズル流路159の内部にインク吐出用のヒーター152が配置されている。このような構造のヘッドは、ノズル流路159内部に充填されたインクをヒーター152で加熱し、インクを発泡させることで、インク吐出口151からインクの液滴を飛翔させることができる。   As shown in the figure, the thermal recording head has a nozzle row composed of a plurality of nozzle flow paths 159 partitioned by a nozzle wall 153, and a plurality of ink discharge ports 151 communicating with the nozzle flow paths 159. An ink discharge heater 152 is disposed inside the nozzle flow path 159. The head having such a structure can cause ink droplets to fly from the ink discharge ports 151 by heating the ink filled in the nozzle flow path 159 with the heater 152 and causing the ink to foam.

図示の形態では、ノズル流路159と共通液室112との間に、ヘッド内のインク流路中に浮遊する異物をトラップするためのノズルフィルター155が設置されている。また、ノズル天板162が貼り付けられる天板部材113は異方性エッチング等で形成されたインク供給開口(不図示)を備え、外部からのインクを共通液室112からノズル流路159に導入可能に構成されている。   In the illustrated form, a nozzle filter 155 is provided between the nozzle channel 159 and the common liquid chamber 112 for trapping foreign matter floating in the ink channel in the head. The top plate member 113 to which the nozzle top plate 162 is attached has an ink supply opening (not shown) formed by anisotropic etching or the like, and introduces ink from the outside from the common liquid chamber 112 to the nozzle channel 159. It is configured to be possible.

ノズル流路159はノズル壁153によって左右の両側面側が仕切られることに加えて、ノズル天板162によって上面側が、ノズル底板164によって底面側が仕切られている。即ち、ノズル流路159は、ノズル壁153、ノズル天板162およびノズル底板164を隔壁として周囲の空間から区画された略四角柱状の内部空間である。ノズル天板162は、Si等で構成される天板部材113に貼り付けられており、ノズル底板164はヒーター基板111に貼り付けられている。   In addition to the right and left side surfaces of the nozzle channel 159 being partitioned by the nozzle wall 153, the upper surface side is partitioned by the nozzle top plate 162 and the bottom surface side is partitioned by the nozzle bottom plate 164. That is, the nozzle flow path 159 is a substantially rectangular columnar internal space partitioned from the surrounding space by using the nozzle wall 153, the nozzle top plate 162, and the nozzle bottom plate 164 as partitions. The nozzle top plate 162 is attached to a top plate member 113 made of Si or the like, and the nozzle bottom plate 164 is attached to the heater substrate 111.

インク吐出口151はノズル流路159の一端に形成されるインクを吐出させる開口部であり、ノズル流路159を経由して共通液室112に連通されている。インク吐出口151はフェイス面に形成される。図示の例では、フェイス面はノズル壁153と一体的に形成されているが、別途フェイスプレートを設置してフェイス面を形成してもよい。インク吐出口151の開口面積は100μm2以上350μm2以下に構成される。開口面積を100μm2以上とすることで不吐ノズルの発生を防止することができる。一方、350μm2以下とすることで1つのインク液滴の量が10pL以下の微小液滴を形成させることができ、解像度を600dpi以上とすることができる。なお、前記開口面積は吐出口幅171と吐出口高さ172の積で表される。 The ink discharge port 151 is an opening that discharges ink formed at one end of the nozzle flow path 159 and communicates with the common liquid chamber 112 via the nozzle flow path 159. The ink discharge port 151 is formed on the face surface. In the illustrated example, the face surface is formed integrally with the nozzle wall 153, but a face plate may be separately provided to form the face surface. The opening area of the ink ejection port 151 is configured to be 100 μm 2 or more and 350 μm 2 or less. By setting the opening area to 100 μm 2 or more, it is possible to prevent the occurrence of an undischarge nozzle. On the other hand, by setting it to 350 μm 2 or less, it is possible to form minute droplets in which the amount of one ink droplet is 10 pL or less, and the resolution can be 600 dpi or more. The opening area is represented by the product of the discharge port width 171 and the discharge port height 172.

前記記録ヘッドは複数のノズル流路によってノズル列が形成されたライン型ヘッドである。ノズル列を形成するノズル流路の数は特に限定されない。但し、本発明の効果を発現させるためには、ノズル列の総ノズル数が1200以上であることが必要であり、1200以上9600以下であることが好ましく、1200以上4800以下であることが更に好ましい。また、ノズル列の長さが2インチ以上であることが必要であり、2インチ以上4インチ以下であることが好ましい。   The recording head is a line type head in which nozzle rows are formed by a plurality of nozzle flow paths. The number of nozzle flow paths forming the nozzle row is not particularly limited. However, in order to achieve the effect of the present invention, the total number of nozzles in the nozzle row needs to be 1200 or more, preferably 1200 or more and 9600 or less, and more preferably 1200 or more and 4800 or less. . The length of the nozzle row needs to be 2 inches or more, and preferably 2 inches or more and 4 inches or less.

ヒーター152は、ノズル流路159に充填されたインクを加熱発泡させるための加熱手段である。ヒーター152はヒーター基板111に設置されている。ヒーター152としては抵抗体(例えばチッ化タンタル等からなる抵抗体)を用いることができる。ヒーター152には通電のためのアルミニウム等からなる電極(図示せず)が接続されており、その一方にはヒーター152への通電を制御するためのスイッチングトランジスタ(図示せず)が接続されている。スイッチトランジスタは制御用のゲート素子等の回路からなるICによって駆動を制御され、ヘッド外部からの信号によって、所定のパターンで駆動する。   The heater 152 is a heating unit for heating and foaming the ink filled in the nozzle channel 159. The heater 152 is installed on the heater substrate 111. As the heater 152, a resistor (for example, a resistor made of tantalum nitride) can be used. An electrode (not shown) made of aluminum or the like for energization is connected to the heater 152, and a switching transistor (not shown) for controlling energization to the heater 152 is connected to one of the heaters 152. . The drive of the switch transistor is controlled by an IC including a circuit such as a control gate element, and the switch transistor is driven in a predetermined pattern by a signal from the outside of the head.

前記記録ヘッドは、駆動周波数1kHz以上10kHz以下で駆動させることが可能なものである。駆動周波数1kHz以上で駆動させることにより、1滴あたりのインク量が極めて小さい場合でも、単位時間あたりのインク付与量を増加させ、画像データ量、記録ドット数を増やすことができる。すなわち高画質の画像を高速で印刷することが可能となる。駆動周波数10kHz以下で駆動させることにより、前記のような高速印刷時にインク吐出量に対してノズルへのインク供給量が不足して吐出安定性が低下する不具合が抑制される。前記効果をより確実に得るためには、駆動周波数3kHz以上8kHz以下で駆動させることが可能なものであることが好ましい。また、本発明の記録ヘッドは、高い駆動周波数の下でも吐出安定性が低下し難く、ノズル不吐が発生し難いため、駆動周波数6kHz以上10kHz以下で駆動させることが可能なものであることも好ましい。   The recording head can be driven at a driving frequency of 1 kHz to 10 kHz. By driving at a driving frequency of 1 kHz or more, even when the amount of ink per droplet is very small, the amount of ink applied per unit time can be increased, and the amount of image data and the number of recording dots can be increased. That is, a high-quality image can be printed at high speed. By driving at a driving frequency of 10 kHz or less, such a problem that the ink supply amount to the nozzle is insufficient with respect to the ink discharge amount at the time of high-speed printing as described above and the ejection stability is reduced is suppressed. In order to obtain the effect more reliably, it is preferable that the driving can be performed at a driving frequency of 3 kHz or more and 8 kHz or less. The recording head of the present invention can be driven at a driving frequency of 6 kHz or more and 10 kHz or less because the ejection stability is unlikely to deteriorate even under a high driving frequency and nozzle non-discharge is difficult to occur. preferable.

ノズルの全長は200μm以上300μm以下とすることが好ましい。この場合の「ノズルの全長」とは、ノズル流路159の長さを意味し、具体的にはノズル流路159を構成するノズル壁153のインク吐出口151側の端部から共通液室112側の端部までの長さを意味する。   The overall length of the nozzle is preferably 200 μm or more and 300 μm or less. In this case, the “total length of the nozzle” means the length of the nozzle flow path 159, specifically, the common liquid chamber 112 from the end of the nozzle wall 153 constituting the nozzle flow path 159 on the ink discharge port 151 side. It means the length to the end of the side.

ノズル流路159は、ヒーター中心157からインク吐出口151側の端部までの部分であるノズル前方部181と、ヒーター中心157から共通液室112側の端部までの部分であるノズル後方部182に区分される。吐出速度の観点から、ノズル前方部181の流抵抗(前方抵抗)と、ノズル後方部182の流抵抗(後方抵抗)は、前方抵抗/後方抵抗の値が0.3以上0.8以下であることが好ましい。なお、流抵抗は、流路断面積、流路長、吐出するインクの粘度等の値から、ハーゲン・ポアズイユの法則により計算で求めることができる。即ち、使用するインク(ひいてはその粘度)が定まれば、前方抵抗/後方抵抗の値は、ノズルの流路断面積、流路長等により調整することができる。   The nozzle flow path 159 includes a nozzle front portion 181 that is a portion from the heater center 157 to the end portion on the ink discharge port 151 side, and a nozzle rear portion 182 that is a portion from the heater center 157 to the end portion on the common liquid chamber 112 side. It is divided into. From the viewpoint of the discharge speed, the flow resistance (front resistance) of the nozzle front part 181 and the flow resistance (rear resistance) of the nozzle rear part 182 have a front resistance / rear resistance value of 0.3 to 0.8. It is preferable. The flow resistance can be calculated by the Hagen-Poiseuille law from values such as the cross-sectional area of the flow path, the flow path length, and the viscosity of the ejected ink. That is, if the ink to be used (and its viscosity) is determined, the value of the front resistance / rear resistance can be adjusted by the flow path cross-sectional area of the nozzle, the flow path length, and the like.

[2−2]ノズル材:
ノズル流路159を仕切るノズル壁153、ノズル天板162、ノズル底板164は、例えば感光性樹脂により形成することができる。感光性樹脂としては、ネガ型フォトレジスト等を用いることができる。具体的な市販品としては、例えば「SU−8シリーズ」、「KMPR−1000」(以上、化薬マイクロケム社製)、「TMMR」、「TMMR S2000」、「TMMF S2000」(以上、東京応化工業社製)等を挙げることができる。中でも、耐溶剤性、ノズル壁としての強度に優れたエポキシ系感光性樹脂を用いることが好ましい。具体的な市販品としては、東京応化工業社製の「TMMR S2000」が特に好ましい。
[2-2] Nozzle material:
The nozzle wall 153, the nozzle top plate 162, and the nozzle bottom plate 164 that partition the nozzle flow path 159 can be formed of, for example, a photosensitive resin. As the photosensitive resin, a negative photoresist or the like can be used. Specific commercial products include, for example, “SU-8 series”, “KMPR-1000” (above, manufactured by Kayaku Microchem Corp.), “TMMR”, “TMMR S2000”, “TMMF S2000” (above, Tokyo Ohka). (Manufactured by Kogyo Co., Ltd.). Among these, it is preferable to use an epoxy photosensitive resin excellent in solvent resistance and strength as a nozzle wall. As a specific commercial product, “TMMR S2000” manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. is particularly preferable.

[2−3]親水性領域、撥水性領域:
本発明の記録ヘッドはインク吐出口の周縁に親水性領域または撥水性領域が形成されたものが好ましい。親水性領域と撥水性領域のいずれを形成するかは、使用するインクの色材の種類や表面張力を考慮して決定すればよい。
[2-3] Hydrophilic region and water-repellent region:
The recording head of the present invention preferably has a hydrophilic region or a water-repellent region formed at the periphery of the ink discharge port. Which of the hydrophilic region and the water repellent region is formed may be determined in consideration of the type of the color material of the ink to be used and the surface tension.

例えば色材が顔料であるか、あるいは表面張力が34mN/m以下のインクを使用する場合には、インク吐出口の周縁に親水性領域が形成された記録ヘッド(親水性ヘッド)が好ましい。そして、インク吐出口の周縁に、使用するインクとの接触角が60°以下の親水性領域が形成されていることが好ましく、前記接触角が0°の(即ち、接触角を形成しない)親水性領域が形成されていることが更に好ましい。なお、親水性領域または撥水性領域の接触角はJIS R 3257に準拠して、接触角計(例えば、商品名「SImage−mini」、エキシマ社製等)を用い、ATAN1/2θ法により測定することができる。後述する実施例においても前記方法により接触角を測定している。   For example, when the color material is a pigment or when an ink having a surface tension of 34 mN / m or less is used, a recording head (hydrophilic head) in which a hydrophilic region is formed at the periphery of the ink discharge port is preferable. Further, it is preferable that a hydrophilic region having a contact angle of 60 ° or less with the ink to be used is formed at the periphery of the ink discharge port. The hydrophilic region having the contact angle of 0 ° (that is, forming no contact angle). It is more preferable that a sex region is formed. Note that the contact angle of the hydrophilic region or the water repellent region is measured by the ATAN1 / 2θ method using a contact angle meter (for example, trade name “SIMage-mini”, manufactured by Excimer Co., Ltd.) in accordance with JIS R 3257. be able to. Also in the examples described later, the contact angle is measured by the above method.

前記親水性領域は、インク吐出口が形成されている部材(フェイス材)を親水性材料により構成する方法、前記フェイス材の表面(フェイス面)を親水処理する方法、前記フェイス面に親水性膜を付与する方法等により形成することができる。   The hydrophilic region includes a method in which a member (face material) in which ink discharge ports are formed is made of a hydrophilic material, a method in which a surface of the face material (face surface) is subjected to a hydrophilic treatment, and a hydrophilic film on the face surface. It can form by the method of providing.

前記フェイス材としては、例えばエポキシ樹脂等の樹脂、特にエポキシ系感光性樹脂を用いることができる。   As the face material, for example, a resin such as an epoxy resin, particularly an epoxy-based photosensitive resin can be used.

フェイス面を親水処理する方法としては、フェイス面を粗面化する方法を挙げることができる。粗面化の方法としては、例えば、レーザー照射処理、UV/O3処理、プラズマ処理、加熱処理、酸化処理およびエンボス加工処理等を挙げることができる。レーザー照射処理には、エキシマレーザー、YAGレーザー、CO2レーザー等のレーザーを用いることができる。また、インク吐出口周縁部を親水性が高い液体に長時間浸漬する方法により処理してもよい。「親水性が高い液体」としては顔料インク等を挙げることができる。例えば、フェイス材を使用する顔料インク中に10分間以上、浸漬すればよい。 Examples of the method for hydrophilic treatment of the face surface include a method of roughening the face surface. Examples of the roughening method include laser irradiation treatment, UV / O 3 treatment, plasma treatment, heat treatment, oxidation treatment, and embossing treatment. Lasers such as excimer laser, YAG laser, and CO 2 laser can be used for the laser irradiation treatment. Alternatively, the peripheral portion of the ink discharge port may be treated by a method of immersing in a highly hydrophilic liquid for a long time. Examples of the “hydrophilic liquid” include pigment inks. For example, what is necessary is just to immerse in the pigment ink which uses a face material for 10 minutes or more.

フェイス面に親水性膜を付与する方法としては、フェイス面に金属膜や親水性の樹脂膜を形成する方法を挙げることができる。親水性膜は、親水性を有するのは勿論のこと、フェイス材に対する付着性が良好な材料により形成することが好ましい。そのような材料としては、水溶性樹脂および水不溶性低分子化合物を含む組成物等を挙げることができる。例えば、水溶性樹脂(ヒドロキシプロピルセルロース等)と水不溶性低分子化合物(ビスフェノールA等)を、適当な溶媒(ジメチルホルムアミド等)に溶解させ、その溶液をフェイス面に塗布し、乾燥させ、必要に応じてアルコール等で処理することにより、親水性膜を形成することができる。   Examples of a method for providing a hydrophilic film on the face surface include a method of forming a metal film or a hydrophilic resin film on the face surface. The hydrophilic film is preferably formed of a material having good adhesion to the face material as well as hydrophilicity. Examples of such a material include a composition containing a water-soluble resin and a water-insoluble low molecular weight compound. For example, a water-soluble resin (such as hydroxypropylcellulose) and a water-insoluble low molecular weight compound (such as bisphenol A) are dissolved in a suitable solvent (such as dimethylformamide), and the solution is applied to the face and dried. Accordingly, a hydrophilic film can be formed by treatment with alcohol or the like.

親水性領域の形成は、前記方法の中からフェイス材を構成する材質に応じて適宜選択すればよい。また、親水性領域の形成は、前記方法を2種以上組み合わせて行ってもよい。前記方法の中では、ノズル周辺部をエポキシ系感光性樹脂により構成するとともに、前記ノズル周辺部をUV/O3処理し、更に顔料インク中に浸漬することにより親水化処理する方法が好ましい。 The formation of the hydrophilic region may be appropriately selected from the above methods according to the material constituting the face material. In addition, the hydrophilic region may be formed by combining two or more of the above methods. Among the above methods, a method in which the peripheral portion of the nozzle is made of an epoxy-based photosensitive resin, and the peripheral portion of the nozzle is subjected to a UV / O 3 treatment and further immersed in pigment ink to perform a hydrophilic treatment.

また、例えば色材が染料であり、かつ、表面張力が34mN/m超のインクを使用する場合には、インク吐出口の周縁に撥水性領域が形成された記録ヘッド(撥水性ヘッド)が好ましい。そして、インク吐出口の周縁に、使用するインクとの接触角が90°以上の撥水性領域が形成されていることが更に好ましく、使用するインクとの接触角が100°以上の撥水性領域が形成されていることが特に好ましい。   For example, when the color material is a dye and an ink having a surface tension of more than 34 mN / m is used, a recording head (water-repellent head) in which a water-repellent region is formed at the periphery of the ink discharge port is preferable. . Further, it is more preferable that a water-repellent region having a contact angle of 90 ° or more with the ink to be used is formed at the periphery of the ink discharge port, and a water-repellent region having a contact angle with the ink to be used of 100 ° or more. It is particularly preferred that it is formed.

撥水性領域は、インク吐出口が形成されている部材(フェイス材)の表面(フェイス面)に撥水性膜を付与する方法等により形成することができる。   The water repellent region can be formed by a method of providing a water repellent film on the surface (face surface) of the member (face material) on which the ink discharge ports are formed.

フェイス面に撥水性膜を付与する方法としては、フェイス面に超撥水性の樹脂膜を形成する方法を挙げることができる。超撥水性の樹脂膜は、従来公知の方法により形成することができる。例えば、フェイス面にフッ素樹脂、シリコーン樹脂等を塗工して樹脂膜を形成する方法、フェイス面においてフッ素系モノマーをプラズマ重合させてフッ素樹脂膜を形成する方法等を挙げることができる。また、フェイス面に撥水撥油性の樹脂膜を形成する方法を採用してもよい。例えばフルオロ炭素化合物を重合させたフッ素樹脂からなる膜を形成する方法等を挙げることができる。中でも、フッ素系溶媒(旭硝子製「CXT−809A」、住友スリーエム製「<ノベック>HFE−7100」、「<ノベック>HFE−7200」、「<ノベック>HFE−71IPA」等)に、含フッ素シリコーンカップリング剤(例えば、信越化学製「KP−801M」等)を溶解させた溶液を調製し、この溶液をフェイス面に加熱蒸着させることにより、撥水性膜を形成する方法が好ましい。   Examples of the method for providing the water repellent film on the face surface include a method of forming a super water repellent resin film on the face surface. The super water-repellent resin film can be formed by a conventionally known method. For example, a method of forming a resin film by applying a fluororesin, a silicone resin or the like on the face surface, a method of forming a fluororesin film by plasma polymerizing a fluorine-based monomer on the face surface, and the like can be given. Further, a method of forming a water- and oil-repellent resin film on the face surface may be employed. Examples thereof include a method of forming a film made of a fluororesin obtained by polymerizing a fluorocarbon compound. Among them, fluorine-containing silicones are used in fluorine-based solvents (“CXT-809A” manufactured by Asahi Glass, “<Novec> HFE-7100”, “<Novec> HFE-7200”, “<Novec> HFE-71IPA”, etc., manufactured by Sumitomo 3M Ltd.). A method of forming a water-repellent film by preparing a solution in which a coupling agent (for example, “KP-801M” manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) is dissolved and vapor-depositing this solution on the face surface is preferable.

[2−4]記録ヘッドの全体構造:
次に、記録ヘッドの全体構造について図2A〜図2Cを用いて説明する。図2A〜図2Cに示すような構造の記録ヘッドは、特開2013−014111号公報に開示されている。従って、本願明細書においては前記公報の内容を引用することとし、その概略を説明するに留める。なお、図2Aは、本発明の記録ヘッドを模式的に示す正面図であり、図2Bは、図2AのA−A断面図であり、図2Cは、図2AのB−B断面図である。説明の便宜上、正面図において液体供給ケースカバーは省略している。
[2-4] Overall structure of recording head:
Next, the overall structure of the recording head will be described with reference to FIGS. 2A to 2C. A recording head having a structure as shown in FIGS. 2A to 2C is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2013-014111. Therefore, in the present specification, the contents of the above publication are cited, and only an outline thereof is described. 2A is a front view schematically showing the recording head of the present invention, FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2A, and FIG. 2C is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 2A. . For convenience of explanation, the liquid supply case cover is omitted from the front view.

本発明の記録ヘッドは、図示のように、ライン型ヘッドが、ノズル列を形成する複数のノズル流路と連通する共通液室112と、共通液室112と連通する液体供給口127と、液体供給口127と連通するメイン液体供給室126と、メイン液体供給室126と連通する液体供給路137と、液体供給路137と連通する液体供給室(第一液体供給室134、第二液体供給室135)と、液体供給室を液体供給の際の流れに沿って上流側より第一液体供給室134と第二液体供給室135とに分離するように配設された供給フィルター118と、メイン液体供給室126の一部に設けられた気液分離部120と、気液分離部120と連通する空気室141と、を備えていることが好ましい。   As shown in the drawing, the recording head of the present invention includes a common liquid chamber 112 that communicates with a plurality of nozzle channels forming a nozzle row, a liquid supply port 127 that communicates with the common liquid chamber 112, and a liquid type head. A main liquid supply chamber 126 that communicates with the supply port 127, a liquid supply path 137 that communicates with the main liquid supply chamber 126, and a liquid supply chamber that communicates with the liquid supply path 137 (the first liquid supply chamber 134 and the second liquid supply chamber). 135), a supply filter 118 disposed so as to separate the liquid supply chamber into the first liquid supply chamber 134 and the second liquid supply chamber 135 from the upstream side along the flow in supplying the liquid, and the main liquid It is preferable that a gas-liquid separator 120 provided in a part of the supply chamber 126 and an air chamber 141 communicating with the gas-liquid separator 120 are provided.

そして、ノズル流路と、共通液室112と、液体供給口127と、メイン液体供給室126と、液体供給路137と、液体供給室(第一液体供給室134、第二液体供給室135)と、供給フィルター118と、気液分離部120と、空気室141とが、ノズル流路の配列方向と液体の吐出方向を含む平面に対して、平行平面上に配置され、メイン液体供給室126と、液体供給路137と、供給フィルター118と、気液分離部120と、空気室141とが、各々積層されることなく配置されていることが好ましい。   The nozzle channel, the common liquid chamber 112, the liquid supply port 127, the main liquid supply chamber 126, the liquid supply path 137, and the liquid supply chamber (the first liquid supply chamber 134 and the second liquid supply chamber 135) The supply filter 118, the gas-liquid separator 120, and the air chamber 141 are arranged on a plane parallel to the plane including the nozzle channel arrangement direction and the liquid discharge direction, and the main liquid supply chamber 126. The liquid supply path 137, the supply filter 118, the gas-liquid separation unit 120, and the air chamber 141 are preferably arranged without being stacked.

図2A〜図2Cに示すような構造の記録ヘッドは、気液分離型の記録ヘッドと称される。気液分離型の記録ヘッドはインクの自重を利用してノズル内にインクを充填するため、従来構造の記録ヘッドと比較して吐出安定性を確保することが極めて困難である。従って、気液分離型の記録ヘッドは本発明の効果を最も享受することができる形態の一つであると言える。   The recording head having the structure shown in FIGS. 2A to 2C is referred to as a gas-liquid separation type recording head. Since the gas-liquid separation type recording head fills the nozzles with ink by utilizing its own weight, it is extremely difficult to ensure the ejection stability as compared with the recording head having a conventional structure. Therefore, it can be said that the gas-liquid separation type recording head is one of the forms in which the effects of the present invention can be most enjoyed.

セラミック製のベースプレート110はシリコンにより形成されるヒーター基板111を支持している。ヒーター基板111には、液体の吐出エネルギー発生素子としての複数の電気熱変換体(ヒーターまたはエネルギー発生部)とこれらの電気熱変換体に対応するノズルを構成するための複数の流路壁とが形成されている。また、ヒーター基板111には各ノズルに連通する共通液室112を囲む液室枠も形成されている。このように形成されたノズルの側壁および液室枠の上には、共通液室112を形成する天板部材113が接合されている。したがって、ヒーター基板111と天板部材113は互いに一体化した状態でベースプレート110に積層接着されている。このような積層接着は、銀ペーストなどの熱伝導率のよい接着剤によって行われる。ベースプレート110におけるヒーター基板111の後方には、実装済みの電気配線基板(PCB114)が両面テープ(図示せず)により支持されている。ヒーター基板111上の各吐出エネルギー発生素子とPCB114とは、各々の配線に対応するワイヤボンディングにより電気的に接続されている。   A ceramic base plate 110 supports a heater substrate 111 formed of silicon. The heater substrate 111 has a plurality of electrothermal transducers (heaters or energy generators) as liquid discharge energy generating elements and a plurality of flow path walls for constituting nozzles corresponding to these electrothermal transducers. Is formed. The heater substrate 111 is also formed with a liquid chamber frame surrounding the common liquid chamber 112 communicating with each nozzle. A top plate member 113 that forms the common liquid chamber 112 is joined on the side wall of the nozzle and the liquid chamber frame formed in this manner. Therefore, the heater substrate 111 and the top plate member 113 are laminated and bonded to the base plate 110 in an integrated state. Such lamination adhesion is performed with an adhesive having good thermal conductivity such as silver paste. A mounted electrical wiring board (PCB 114) is supported by a double-sided tape (not shown) behind the heater board 111 in the base plate 110. Each ejection energy generating element on the heater substrate 111 and the PCB 114 are electrically connected by wire bonding corresponding to each wiring.

天板部材113上面には、液体供給部材115が接合されている。液体供給部材115は液体供給ケース116と液体供給ケースカバー117より構成されており、液体供給ケースカバー117が液体供給ケース116の上面を塞ぐことにより、後述する液室や液体供給路が形成される。液体供給ケース116と液体供給ケースカバー117の接合は、例えば熱硬化型の接着剤などにより行われる。また、液体供給ケース116には供給フィルター118および排出フィルター119が配設されている。供給フィルター118は液体供給部材115に供給された液体中の異物の除去を目的とし、排出フィルター119は記録ヘッド外部からの異物の侵入を防止することを目的とする。各々のフィルターは熱溶着によって液体供給ケース116に固定されている。さらに液体供給ケース116の一部には気液分離部120が形成され、気液分離部120に突出する形で外部より液面検知センサ121が実装されており、上述したような液室内の液体量の制御を行う。   A liquid supply member 115 is joined to the top surface of the top plate member 113. The liquid supply member 115 includes a liquid supply case 116 and a liquid supply case cover 117. When the liquid supply case cover 117 closes the upper surface of the liquid supply case 116, a liquid chamber and a liquid supply path to be described later are formed. . The liquid supply case 116 and the liquid supply case cover 117 are joined by, for example, a thermosetting adhesive. The liquid supply case 116 is provided with a supply filter 118 and a discharge filter 119. The supply filter 118 is intended to remove foreign matters in the liquid supplied to the liquid supply member 115, and the discharge filter 119 is intended to prevent foreign matters from entering from the outside of the recording head. Each filter is fixed to the liquid supply case 116 by heat welding. Furthermore, a gas-liquid separation unit 120 is formed in a part of the liquid supply case 116, and a liquid level detection sensor 121 is mounted from the outside so as to protrude from the gas-liquid separation unit 120. Control the amount.

ここで、液体供給ケースと116液体供給ケースカバー117の2つの部品の嵌合により形成される液室および液体供給路等の構成について説明する。液体供給ケース116の天板部材113との接合面には、ノズルの配列方向と略平行かつノズル列の幅に渡って矩形状の開口部である液体供給口127が形成されており、液体供給口127の延長上には貯留室状のメイン液体供給室126が形成されている。すなわち、メイン液体供給室126はノズル列と略平行かつノズル列の幅に渡って形成されている。また、液体供給口127と対向側の天面は、ほぼ全域にわたって気液分離部120を最上部とした傾斜(メイン液体供給室傾斜129)を構成している。メイン液体供給室傾斜129には2つの開口部が形成されており、1つは液体連通部131、他方は気液分離部120である。   Here, the configuration of the liquid chamber, the liquid supply path, and the like formed by fitting the two parts of the liquid supply case and the 116 liquid supply case cover 117 will be described. A liquid supply port 127 that is a rectangular opening is formed on the joint surface of the liquid supply case 116 with the top plate member 113 and is substantially parallel to the nozzle arrangement direction and across the width of the nozzle row. A storage liquid main liquid supply chamber 126 is formed on the extension of the mouth 127. That is, the main liquid supply chamber 126 is formed substantially parallel to the nozzle row and across the width of the nozzle row. Further, the top surface on the side opposite to the liquid supply port 127 constitutes an inclination (main liquid supply chamber inclination 129) with the gas-liquid separation part 120 as the uppermost portion over almost the entire area. Two openings are formed in the main liquid supply chamber inclination 129, one being the liquid communication part 131 and the other being the gas-liquid separation part 120.

気液分離部120はメイン液体供給室126の一部として形成され、メイン液体供給室126の他の部分よりも深さが大きくなっている。これは、後述するように液室内の液体に混在する気泡を破泡する効果を高めるためである。図示の形態においては、気液分離部120の内部にステンレスの電極を3本実装しており、図中左側より上限検知電極123、グランド電極124、下限検知電極125である。グランド電極124と上限検知電極123間の通電、グランド電極124と下限検知電極125間の通電により、メイン液体供給室126内の液面を上限と下限の間に維持する構成となっている。図示の形態のインクジェットヘッドにおいては、気液分離がなされた液体の液面を検知することで、検知の信頼性を向上させることが可能である。   The gas-liquid separator 120 is formed as a part of the main liquid supply chamber 126 and has a depth larger than that of the other parts of the main liquid supply chamber 126. This is to enhance the effect of breaking bubbles that are mixed in the liquid in the liquid chamber, as will be described later. In the illustrated form, three stainless steel electrodes are mounted inside the gas-liquid separator 120, and are an upper limit detection electrode 123, a ground electrode 124, and a lower limit detection electrode 125 from the left side in the figure. The liquid level in the main liquid supply chamber 126 is maintained between the upper limit and the lower limit by energization between the ground electrode 124 and the upper limit detection electrode 123 and energization between the ground electrode 124 and the lower limit detection electrode 125. In the inkjet head of the illustrated form, the detection reliability can be improved by detecting the liquid level of the liquid that has undergone gas-liquid separation.

気液分離部120の延長上にはエア連通部130があり、その先はエア流路として機能する空気室141となる。さらに先には前述した排出フィルター119が配設されており、排出ジョイント133に連通する。排出フィルター119は撥水性を有する材質によって構成されており、万が一エア流路(空気室141)に液体が流入し、排出フィルター119にインクが付着することで、フィルター内部にインクのメニスカスが形成されても、その撥水性によってフィルター部の毛管力を低減することができ、インクを容易に除去することができる。   On the extension of the gas-liquid separation unit 120, there is an air communication unit 130, and the tip is an air chamber 141 that functions as an air flow path. Further, the above-described discharge filter 119 is disposed and communicates with the discharge joint 133. The discharge filter 119 is made of a material having water repellency. If a liquid flows into the air flow path (air chamber 141) and the ink adheres to the discharge filter 119, an ink meniscus is formed inside the filter. However, the capillary force of the filter portion can be reduced by the water repellency, and the ink can be easily removed.

一方、メイン液体供給室傾斜129に設けられた液体連通部131を介して液体供給路137が設けられている。液体供給路137は、液体連通部131から供給フィルター118近傍まで管状を成しており、メイン液体供給室126とほぼ同一平行平面上に形成される。供給フィルター118もまた、メイン液体供給室126と略同一平行平面上に配置されている。供給フィルター118は液体供給室を二室に分離するように配設され、供給ジョイント132に連通する側の室、すなわち記録ヘッド内の液体供給の流れに沿って上流側の室が第一液体供給室134、下流側の室が第二液体供給室135となっている。供給フィルター118はメイン液体供給室126と略同一平行平面上に配置されているため、供給フィルター118の両面に隣接する第一液体供給室134および第二液体供給室135もまた、メイン液体供給室126やインク吐出口配列面139とほぼ平行平面上に配置されることになる。   On the other hand, a liquid supply path 137 is provided via a liquid communication portion 131 provided in the main liquid supply chamber inclination 129. The liquid supply path 137 has a tubular shape from the liquid communication portion 131 to the vicinity of the supply filter 118 and is formed on substantially the same plane as the main liquid supply chamber 126. The supply filter 118 is also disposed on substantially the same plane as the main liquid supply chamber 126. The supply filter 118 is disposed so as to separate the liquid supply chamber into two chambers. The chamber on the side communicating with the supply joint 132, that is, the upstream chamber along the flow of liquid supply in the recording head is the first liquid supply. The chamber 134 and the downstream chamber are the second liquid supply chamber 135. Since the supply filter 118 is disposed on substantially the same plane as the main liquid supply chamber 126, the first liquid supply chamber 134 and the second liquid supply chamber 135 adjacent to both surfaces of the supply filter 118 are also the main liquid supply chamber. 126 and the ink discharge port array surface 139 are arranged on a plane substantially parallel to the surface.

第二液体供給室135は供給フィルター118上方に開口(以下、第二液体供給室開口136という)があり、これを介して液体供給路137に連通している。また、第二液体供給室135の天面はこの開口を最上部とする傾斜(以下、第二液体供給室傾斜138という)が形成されている。   The second liquid supply chamber 135 has an opening above the supply filter 118 (hereinafter referred to as a second liquid supply chamber opening 136), and communicates with the liquid supply path 137 through the opening. In addition, the top surface of the second liquid supply chamber 135 is formed with an inclination (hereinafter referred to as a second liquid supply chamber inclination 138) with this opening as the uppermost portion.

以上のように、メイン液体供給室126、気液分離部120、液体供給路137、供給フィルター118、第一液体供給室134、第二液体供給室135は、各々インク吐出口配列面139と略平行平面上に設定される。一方でA−A断面に示すように、メイン液体供給室126、液体供給路137、供給フィルター118、気液分離部120は互いに平面の鉛直方向に重ならないように配置することが重要である。   As described above, the main liquid supply chamber 126, the gas-liquid separator 120, the liquid supply path 137, the supply filter 118, the first liquid supply chamber 134, and the second liquid supply chamber 135 are each substantially the same as the ink discharge port arrangement surface 139. Set on a parallel plane. On the other hand, as shown in the AA cross section, it is important to arrange the main liquid supply chamber 126, the liquid supply path 137, the supply filter 118, and the gas-liquid separator 120 so as not to overlap each other in the vertical direction of the plane.

供給フィルター118は、フィルター孔径が1μm以上10μm以下、フィルター面積が10mm2以上500mm2以下のステンレス製メッシュであることが好ましい。フィルター孔径を1μm以上、フィルター面積を10mm2以上とすることで、流路抵抗(圧力損失)を低減させ、記録ヘッドの内の気泡を移動し易くすることができる。前記効果をより確実に得るためには、フィルター面積を200mm2以上とすることが更に好ましい。一方、フィルター孔径を10μm以下とすることでノズルへのゴミの流入を確実に防止することができ、フィルター面積を500mm2以下とすることで記録ヘッドを小型化することができる。前記効果をより確実に得るためには、フィルター孔径を3μm以上8μm以下とすることが更に好ましい。 The supply filter 118 is preferably a stainless steel mesh having a filter pore diameter of 1 μm to 10 μm and a filter area of 10 mm 2 to 500 mm 2 . By setting the filter hole diameter to 1 μm or more and the filter area to 10 mm 2 or more, the flow path resistance (pressure loss) can be reduced, and the bubbles in the recording head can be easily moved. In order to obtain the above effect more reliably, the filter area is more preferably 200 mm 2 or more. On the other hand, when the filter hole diameter is 10 μm or less, dust can be reliably prevented from flowing into the nozzle, and when the filter area is 500 mm 2 or less, the recording head can be downsized. In order to obtain the effect more reliably, it is more preferable that the filter pore diameter is 3 μm or more and 8 μm or less.

[2−5]インクの充填:
本発明の記録ヘッドにおいては、前記ライン型ヘッドの前記インク吐出口と連通する内部空間に、インクジェット記録用のインクが充填されている。インクは、前記内部空間のうち、少なくともインク吐出口から共通液室までの部分(即ち、ノズル流路および共通液室)に充填されていることが好ましい。
[2-5] Filling ink:
In the recording head of the present invention, the ink for ink jet recording is filled in the internal space communicating with the ink discharge port of the line type head. The ink is preferably filled in at least a portion from the ink discharge port to the common liquid chamber (that is, the nozzle flow path and the common liquid chamber) in the internal space.

[3]インクジェット記録装置:
本発明のインクジェット記録装置は、インクジェット記録用の記録ヘッドと、前記記録ヘッドに供給するインクを収容するインク収容部とを備えたインクジェット記録装置である。そして、前記記録ヘッドが、本発明の記録ヘッドであることを特徴とするものである。前記インク収容部の形態は特に限定されない。例えば図3に示すようなインクタンク等を挙げることができる。
[3] Inkjet recording apparatus:
The ink jet recording apparatus of the present invention is an ink jet recording apparatus provided with a recording head for ink jet recording and an ink containing portion for containing ink to be supplied to the recording head. The recording head is a recording head according to the present invention. The form of the ink container is not particularly limited. For example, an ink tank as shown in FIG.

[3−1]インクタンク:
図3はインクタンクの拡大断面図である。インクタンク230は液体収容容器であり、その内部にはインクを収容する液室(インク室231)が形成されている。インク室231は、ジョイント部232のみにおいて外部と連通可能な閉空間となっている。インクタンク230は、記録ヘッドに対して着脱可能に構成されている。また、インクタンク230は、記録ヘッドの上部に備えられている。インク室231は柔軟性のある部材により形成されており、その内部には負圧発生用のバネ233−1と、バネ233−1に接続された圧力板233−2が内蔵されている。バネ233−1は、圧力板233−2を介してインク室231を内部から外部に向かって付勢し、インク室231の内部空間を拡大させる。即ち、バネ233−1はインク室231の内部に所定の負圧を発生させており、バネ233−1、圧力板233−2及びインク室231は一体となって負圧発生部233を構成している。ジョイント部232には不織布製のフィルター234が備えられている。
[3-1] Ink tank:
FIG. 3 is an enlarged sectional view of the ink tank. The ink tank 230 is a liquid storage container, and a liquid chamber (ink chamber 231) for storing ink is formed therein. The ink chamber 231 is a closed space in which only the joint portion 232 can communicate with the outside. The ink tank 230 is configured to be detachable from the recording head. The ink tank 230 is provided in the upper part of the recording head. The ink chamber 231 is formed of a flexible member, and a negative pressure generating spring 233-1 and a pressure plate 233-2 connected to the spring 233-1 are incorporated therein. The spring 233-1 urges the ink chamber 231 from the inside to the outside via the pressure plate 233-2, and expands the internal space of the ink chamber 231. That is, the spring 233-1 generates a predetermined negative pressure inside the ink chamber 231, and the spring 233-1, the pressure plate 233-2, and the ink chamber 231 together constitute a negative pressure generating unit 233. ing. The joint portion 232 is provided with a non-woven filter 234.

図4は記録ヘッドの拡大断面図である。記録ヘッド220は、電気熱変換素子(インク吐出用のヒーター)などのエネルギー発生素子(不図示)を備えている。このエネルギー発生素子によって、インク室221内のインクI(液室内の液体)は吐出口220Aから吐出される。インク室221には、インクIと共に空気(気体)が存在する。したがって、インク室221内には、インクIが収容されたインク収容部(液体収容部)と、空気(気体)が収容された空気収容部(気体収容部)と、が形成されることになる。   FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the recording head. The recording head 220 includes an energy generation element (not shown) such as an electrothermal conversion element (ink ejection heater). By this energy generating element, the ink I in the ink chamber 221 (liquid in the liquid chamber) is discharged from the discharge port 220A. In the ink chamber 221, air (gas) is present together with the ink I. Therefore, in the ink chamber 221, an ink storage part (liquid storage part) in which the ink I is stored and an air storage part (gas storage part) in which air (gas) is stored are formed. .

インク室221の上部には、インク室221とインクタンクのインク室を連通させるためのインク供給部222が設けられている。インク供給部222の平均的な幅は10mm程度である。また、インク供給部222の開口部にはフィルター部材223が備えられている。図示のフィルター部材223は、SUS製のメッシュにより形成されている。そのメッシュは金属繊維を織り込んだ構造となっている。フィルター部材223が細かい目を持つことにより、外部から記録ヘッド内にゴミが侵入し難くなる。   An ink supply unit 222 for connecting the ink chamber 221 and the ink chamber of the ink tank is provided above the ink chamber 221. The average width of the ink supply unit 222 is about 10 mm. A filter member 223 is provided at the opening of the ink supply unit 222. The illustrated filter member 223 is formed of a SUS mesh. The mesh has a structure in which metal fibers are woven. Since the filter member 223 has fine eyes, it is difficult for dust to enter the recording head from the outside.

フィルター部材223の下面は、インクを保持可能なインク保持部材224に圧接されている。図5Aは図4に示すインク保持部材の拡大斜視図であり、図5Bは図5Aに示すインク保持部材のVb−Vb断面図である。図5Aおよび図5Bに示すように、インク保持部材224には断面円形の流路224Aが複数形成されている。それぞれの流路224Aの口径は1.0mm程度である。   The lower surface of the filter member 223 is pressed against an ink holding member 224 that can hold ink. 5A is an enlarged perspective view of the ink holding member shown in FIG. 4, and FIG. 5B is a Vb-Vb sectional view of the ink holding member shown in FIG. 5A. As shown in FIGS. 5A and 5B, the ink holding member 224 has a plurality of channels 224A having a circular cross section. The diameter of each flow path 224A is about 1.0 mm.

また、図4に示すように、インク室221の上部には、開口部225が設けられている。開口部225にはフィルター226が備えられている。開口部225は外部の流路である移送部(不図示)に接続することが可能に構成されている。この移送部は液体及び/又は気体を移送することが可能な流路である。開口部225は、インク室221内のインクI及び/又は気体を外部に流出させ、或いは記録ヘッド220の外部の液体(インクなど)及び/又は気体をインク室221内に流入させることが可能に構成されている。即ち、開口部225は、液体を単独で流出・流入させるのみならず、液体とともに気体を流出・流入させることが可能に形成されている。   As shown in FIG. 4, an opening 225 is provided in the upper part of the ink chamber 221. The opening 225 is provided with a filter 226. The opening 225 is configured to be connectable to a transfer unit (not shown) that is an external flow path. This transfer part is a flow path capable of transferring liquid and / or gas. The opening 225 allows the ink I and / or gas in the ink chamber 221 to flow out, or allows liquid (such as ink) and / or gas outside the recording head 220 to flow into the ink chamber 221. It is configured. That is, the opening 225 is formed so that not only the liquid can flow out and flow in alone, but also the gas can flow out and flow in with the liquid.

図3に示すインクタンク230のジョイント部232と、図4に示す記録ヘッド220のインク供給部222とを連結させることにより、図3に示すインクタンク230と、図4に示す記録ヘッド220が直接的に接続される。この際、図3に示すインクタンク230のフィルター234と、図4に示す記録ヘッド220のフィルター部材223とは、上下から相互に圧接された状態となっている。このように形成されたインクタンクと記録ヘッドとの連結部は、その周囲をゴム製の弾性キャップ部材で囲むことにより、密閉性が維持される。前記のように記録ヘッドとインクタンクが直接的に接続された構造は、それらの間のインク供給路(液体供給路)を極めて短くすることができる点において好ましい。   The ink tank 230 shown in FIG. 3 and the recording head 220 shown in FIG. 4 are directly connected by connecting the joint part 232 of the ink tank 230 shown in FIG. 3 and the ink supply part 222 of the recording head 220 shown in FIG. Connected. At this time, the filter 234 of the ink tank 230 shown in FIG. 3 and the filter member 223 of the recording head 220 shown in FIG. 4 are in pressure contact with each other from above and below. The connecting portion between the ink tank and the recording head formed in this manner is surrounded by a rubber elastic cap member to maintain hermeticity. The structure in which the recording head and the ink tank are directly connected as described above is preferable in that the ink supply path (liquid supply path) between them can be extremely shortened.

[3−2]記録装置の全体構成:
インクジェット記録装置のその他の構造等については特に限定されない。例えば図6に示すような記録装置300を好適に用いることができる。
[3-2] Overall configuration of recording apparatus:
Other structures of the ink jet recording apparatus are not particularly limited. For example, a recording apparatus 300 as shown in FIG. 6 can be suitably used.

図6は、インクジェット記録装置の全体構成を模式的に示す概略構成図である。記録装置300には、外部のホスト装置(コンピュータ装置308)が接続されている。記録装置300は、コンピュータ装置308から入力された記録データに基づいて記録ヘッド305からインクを吐出し、画像を記録することができるように構成されている。   FIG. 6 is a schematic configuration diagram schematically showing the overall configuration of the ink jet recording apparatus. An external host device (computer device 308) is connected to the recording device 300. The recording apparatus 300 is configured to record an image by ejecting ink from the recording head 305 based on the recording data input from the computer apparatus 308.

記録装置300においては、記録媒体301として複数のラベルが仮付けされたラベル用紙を用いている。記録媒体301はロール状に巻回された状態でセットされている。但し、本発明のインクジェット記録装置においては、記録媒体として、紙のみならず、布、プラスチックフィルム、金属板、ガラス、セラミックス、木材、皮革等のインクを受容可能な媒体であれば、材質を問わず使用することができる。   In the recording apparatus 300, a label sheet temporarily attached with a plurality of labels is used as the recording medium 301. The recording medium 301 is set in a state wound in a roll shape. However, in the ink jet recording apparatus of the present invention, any material can be used as long as it can accept not only paper, but also ink such as cloth, plastic film, metal plate, glass, ceramics, wood, and leather. Can be used.

記録装置300は、記録媒体301を搬送する搬送手段として、搬送モータ303、搬送ローラ302、ロータリーエンコーダ310およびロールモータ311を備える。搬送モータ303により搬送ローラ302を駆動させることで、矢印A方向に向かって一定の速度で記録媒体301を搬送することができる。ロータリーエンコーダ310によって記録媒体301の搬送速度や搬送量を検出することができる。ロールモータ311によって矢印A方向とは逆方向に記録媒体301を巻き戻すことができる。用紙検知センサ304は記録媒体301の特定部分を検出するセンサである。図示の例ではラベル用紙に仮付けされた個々のラベルの先端を検出している。前記検出に基づいて画像の記録タイミングを決定することができる。   The recording apparatus 300 includes a conveyance motor 303, a conveyance roller 302, a rotary encoder 310, and a roll motor 311 as conveyance means for conveying the recording medium 301. By driving the conveyance roller 302 by the conveyance motor 303, the recording medium 301 can be conveyed at a constant speed in the direction of arrow A. The rotary encoder 310 can detect the conveyance speed and conveyance amount of the recording medium 301. The roll motor 311 can rewind the recording medium 301 in the direction opposite to the arrow A direction. The paper detection sensor 304 is a sensor that detects a specific portion of the recording medium 301. In the illustrated example, the tip of each label temporarily attached to the label sheet is detected. The recording timing of the image can be determined based on the detection.

記録装置300は、その上部に4つの記録ヘッド305と、これらに対応するインクタンク306を備えている。前記4つの記録ヘッドは、それぞれブラック、シアン、マゼンタ、イエローのインクを吐出するための記録ヘッドである。   The recording apparatus 300 includes four recording heads 305 and ink tanks 306 corresponding to the four recording heads 305 at the top thereof. The four recording heads are recording heads for ejecting black, cyan, magenta, and yellow ink, respectively.

記録ヘッド305は、記録媒体301の最大幅記録幅よりも幅広に構成された、いわゆるライン型ヘッドであり、インクを吐出可能な複数のノズルを備えている。ノズルのインク吐出口は記録ヘッド305の下面側に開口している。記録ヘッド305は、その長手方向が記録媒体301の搬送方向と交差する方向(図中の矢印Aに直交する方向)に沿うように配置されており、前記長手方向に沿って複数のノズルが配列されてノズル列が形成されている。   The recording head 305 is a so-called line-type head configured to be wider than the maximum width recording width of the recording medium 301 and includes a plurality of nozzles that can eject ink. The ink discharge port of the nozzle is opened on the lower surface side of the recording head 305. The recording head 305 is disposed so that its longitudinal direction intersects with the conveyance direction of the recording medium 301 (direction orthogonal to the arrow A in the figure), and a plurality of nozzles are arranged along the longitudinal direction. As a result, a nozzle row is formed.

記録装置300においては、搬送モータ303によって搬送ローラ302が駆動され、搬送ローラ302によって記録媒体301が矢印A方向に定速度で搬送される。用紙検知センサ304によって記録媒体301の特定部分が検出されると、その検知位置を基準として4つの記録ヘッド305のインク吐出口から順次、インクが吐出される。この際、インクはインクタンク306から記録ヘッド305に供給される。このように、記録媒体301が記録ヘッド305の下部を通過するときに、それらの記録ヘッド305の複数のノズルからインクが吐出され、記録媒体301に画像が記録される。なお、記録ヘッド305はライン型ヘッドであるため定位置に固定された状態でインクを吐出する。即ち、シリアルヘッドのように左右に往復しながら、インクを吐出することはない。   In the recording apparatus 300, the conveyance roller 302 is driven by the conveyance motor 303, and the recording medium 301 is conveyed at a constant speed in the direction of arrow A by the conveyance roller 302. When a specific portion of the recording medium 301 is detected by the paper detection sensor 304, ink is sequentially discharged from the ink discharge ports of the four recording heads 305 based on the detection position. At this time, ink is supplied from the ink tank 306 to the recording head 305. Thus, when the recording medium 301 passes under the recording head 305, ink is ejected from the plurality of nozzles of the recording head 305, and an image is recorded on the recording medium 301. Note that since the recording head 305 is a line-type head, ink is ejected while being fixed at a fixed position. That is, ink is not ejected while reciprocating left and right like a serial head.

記録装置300は、記録ヘッド305の回復動作を行うための回復機構として、キャッピング機構307、ブレード309などを備えている。   The recording apparatus 300 includes a capping mechanism 307, a blade 309, and the like as a recovery mechanism for performing a recovery operation of the recording head 305.

回復動作とは、記録ヘッド305が初期状態と同様の適正な吐出性能を発揮するように回復させるための動作である。例えば吸引回復、加圧回復、予備吐出、ワイプ回復等の動作を挙げることができる。吸引回復とは、記録ヘッド305のノズル内の増粘インクをキャッピング機構307に吸引除去する動作であり、加圧回復とは、記録ヘッド305のノズル内の増粘インクをキャッピング機構307に加圧排出する動作であり、予備吐出とはノズル内の増粘インクを吐出によりキャッピング機構307に排出しインクのメニスカスを安定させる動作であり、ワイプ回復とは、記録ヘッドのフェイス面をブレード309により払拭し、フェイス面に付着したゴミやインクを除去する動作である。これらの回復動作は組み合わせて実施することもできる。   The recovery operation is an operation for recovering the recording head 305 so as to exhibit an appropriate ejection performance similar to the initial state. For example, operations such as suction recovery, pressure recovery, preliminary discharge, and wipe recovery can be given. The suction recovery is an operation of sucking and removing the thickened ink in the nozzles of the recording head 305 to the capping mechanism 307, and the pressure recovery is pressurizing the thickened ink in the nozzles of the recording head 305 to the capping mechanism 307. Preliminary ejection is an operation that discharges the thickened ink in the nozzles to the capping mechanism 307 by ejection, and stabilizes the ink meniscus. Wipe recovery means that the face surface of the recording head is wiped by the blade 309. In this operation, dust and ink attached to the face surface are removed. These recovery operations can also be implemented in combination.

キャッピング機構307は、各々の記録ヘッド305のインク吐出口をキャッピングする機構であり、記録ヘッド305の下部に配置されている。記録ヘッド305とキャッピング機構307は、図6の左右方向に相対移動させることが可能に構成されている。一方、ブレード309は、各々の記録ヘッド305のフェイス面を払拭する部材であり、記録ヘッド305の下部に配置されている。   The capping mechanism 307 is a mechanism for capping the ink discharge port of each recording head 305 and is disposed below the recording head 305. The recording head 305 and the capping mechanism 307 are configured to be relatively movable in the left-right direction in FIG. On the other hand, the blade 309 is a member that wipes the face surface of each recording head 305, and is disposed below the recording head 305.

吸引回復を行う場合には、記録ヘッド305をキャッピング機構307によりキャッピングした状態で、チューブポンプ(不図示)により、キャッピング機構307のバッファータンク(不図示)の内部を減圧する。これにより、記録ヘッド305のノズル内の増粘したインクをキャッピング機構307に吸引除去し、ノズル内をリフレッシュする。   When performing suction recovery, the inside of the buffer tank (not shown) of the capping mechanism 307 is decompressed by a tube pump (not shown) while the recording head 305 is capped by the capping mechanism 307. As a result, the thickened ink in the nozzles of the recording head 305 is removed by suction to the capping mechanism 307, and the nozzles are refreshed.

加圧回復を行う場合には、記録ヘッド305をキャッピング機構307によりキャッピングした状態で、記録ヘッド305のノズル内を加圧する。これにより、ノズル内の増粘したインクをキャッピング機構307のキャップ内に加圧排出し、ノズル内をリフレッシュする。   When pressure recovery is performed, the inside of the nozzles of the recording head 305 is pressurized while the recording head 305 is capped by the capping mechanism 307. As a result, the thickened ink in the nozzle is pressurized and discharged into the cap of the capping mechanism 307, and the inside of the nozzle is refreshed.

ワイプ回復を行う場合には、ブレードモータ(不図示)によりブレード309を駆動させ、記録ヘッド305のノズルのフェイス面を払拭し、さらに加圧回復(予備吐出)を行う。これにより、ノズルのフェイス面がクリーニングされ、インク吐出口におけるメニスカスが整えられる。   When performing wipe recovery, the blade 309 is driven by a blade motor (not shown), the face of the nozzle of the recording head 305 is wiped, and pressure recovery (preliminary ejection) is performed. Thereby, the face surface of the nozzle is cleaned, and the meniscus at the ink discharge port is adjusted.

なお、これらの回復動作によりキャッピング機構307に蓄積されたインクは、所定の量まで蓄積された段階で、チューブポンプ(不図示)により吸引され、廃インクタンク(不図示)に廃棄される。   The ink accumulated in the capping mechanism 307 by these recovery operations is sucked by a tube pump (not shown) and discarded in a waste ink tank (not shown) when it is accumulated to a predetermined amount.

[3−3]制御系:
次に、インクジェット記録装置の制御について説明する。図7は、図6に示す記録装置の制御系のブロック構成図である。前記記録装置は、記録ヘッドを含む記録機構に加えて、CPU(中央処理装置)、USBインターフェース部、ROMなどの制御系部品を備えている。CPU401は、プログラムROM402に記憶されているプログラムを実行して、前記記録装置の各部を制御する。プログラムROM402には、前記記録装置を制御するプログラムやデータが格納される。前記記録装置の処理は、CPU401がプログラムROM402内のプログラムを読み出して実行することにより実現される。
[3-3] Control system:
Next, control of the ink jet recording apparatus will be described. FIG. 7 is a block diagram of the control system of the recording apparatus shown in FIG. In addition to a recording mechanism including a recording head, the recording apparatus includes a control system component such as a CPU (Central Processing Unit), a USB interface unit, and a ROM. The CPU 401 executes a program stored in the program ROM 402 and controls each unit of the recording apparatus. A program ROM 402 stores programs and data for controlling the recording apparatus. The processing of the recording apparatus is realized by the CPU 401 reading and executing a program in the program ROM 402.

コンピュータ装置308から出力された記録データは、前記記録装置のインターフェース・コントローラ403に入力される。記録媒体(ラベル)の枚数、種類およびサイズ等を指示するコマンドも、インターフェース・コントローラ403に入力され、解析される。CPU401は、これらのコマンドの解析の他、記録データの入力、記録動作、記録媒体のハンドリング等、記録装置全般の制御を司るための演算処理を実行する。前記演算処理は、プログラムROM402に記憶された処理プログラムに基づいて実行される。前記プログラムは、後述する図8に示すフローチャートの手順に対応するプログラムを含む。また、CPU401の作業用のメモリとして、ワークRAM404が使用される。EEPROM405は書き換え可能な不揮発性メモリである。このEEPROM405には、前回の回復動作を実施した時刻、複数の記録ヘッドの相互の距離および搬送方向における記録位置を微調整(縦方向のレジストレーション)するための補正値等、前記記録装置に固有のパラメータが記憶される。   The recording data output from the computer device 308 is input to the interface controller 403 of the recording device. Commands that specify the number, type, size, and the like of the recording medium (label) are also input to the interface controller 403 and analyzed. In addition to analyzing these commands, the CPU 401 executes arithmetic processing for controlling the entire recording apparatus, such as recording data input, recording operation, and recording medium handling. The arithmetic processing is executed based on a processing program stored in the program ROM 402. The program includes a program corresponding to the procedure of the flowchart shown in FIG. A work RAM 404 is used as a working memory for the CPU 401. The EEPROM 405 is a rewritable nonvolatile memory. This EEPROM 405 is specific to the recording apparatus, such as the time when the previous recovery operation was performed, the mutual distance of a plurality of recording heads, and the correction value for finely adjusting the recording position in the transport direction (vertical registration). Parameters are stored.

より具体的には、CPU401は、入力されたコマンドを解析した後、記録データの各色成分のイメージデータをイメージメモリ406にビットマップ展開する。このデータに基づいて描画が行われる。また、CPU401は、入出力回路407およびモータ駆動部408を介して、搬送モータ303、ロールモータ311、キャッピングモータ409、ヘッドモータ410およびポンプモータ418を制御する。キャッピングモータ409はキャッピング機構307を駆動するためのモータであり、ヘッドモータ410は記録ヘッド305K、305Y、305M、305Cを移動させるためのモータであり、ポンプモータ418はチューブポンプを駆動するためのモータである。記録ヘッド305K、305Y、305M、305Cは、キャッピング位置、記録位置および回復位置の間で移動される。キャッピング位置はキャッピング機構307によってキャッピングされる位置、記録位置は画像を記録するための位置、回復位置は回復動作を行うための位置である。   More specifically, after analyzing the input command, the CPU 401 develops the image data of each color component of the recording data in the image memory 406 as a bitmap. Drawing is performed based on this data. Further, the CPU 401 controls the transport motor 303, the roll motor 311, the capping motor 409, the head motor 410, and the pump motor 418 via the input / output circuit 407 and the motor driving unit 408. The capping motor 409 is a motor for driving the capping mechanism 307, the head motor 410 is a motor for moving the recording heads 305K, 305Y, 305M, and 305C, and the pump motor 418 is a motor for driving the tube pump. It is. The recording heads 305K, 305Y, 305M, and 305C are moved between the capping position, the recording position, and the recovery position. The capping position is a position capped by the capping mechanism 307, the recording position is a position for recording an image, and the recovery position is a position for performing a recovery operation.

記録装置により画像を記録する際には、図6に示すように搬送モータ303により搬送ローラ302を駆動して、記録媒体301(図示の例ではラベル用紙)を一定の速度で搬送する。そして、ロータリーエンコーダ310によって記録媒体301の搬送速度や搬送量を検出する。図7に示す制御系においては、この一定速度で搬送される記録媒体に対する画像の記録タイミングを決定するために、用紙検知センサ304によってラベルの先端を検出する。用紙検知センサ304の検出信号は、入出力回路411を介してCPU401に入力される。搬送モータにより記録媒体が搬送されると、ロータリーエンコーダ(不図示)の信号に同期して、CPU401がイメージメモリ406から色毎のイメージデータを順次読み出す。前記イメージデータは、記録ヘッド制御回路412を介して、対応する記録ヘッド305K、305Y、305M、305Cのいずれかに転送される。これにより、記録ヘッド305K、305Y、305M、305Cが、前記イメージデータに基づいてインクを吐出する。   When an image is recorded by the recording apparatus, the conveyance roller 302 is driven by the conveyance motor 303 as shown in FIG. 6 to convey the recording medium 301 (label paper in the illustrated example) at a constant speed. The rotary encoder 310 detects the conveyance speed and conveyance amount of the recording medium 301. In the control system shown in FIG. 7, the leading edge of the label is detected by the paper detection sensor 304 in order to determine the recording timing of the image on the recording medium conveyed at this constant speed. A detection signal from the paper detection sensor 304 is input to the CPU 401 via the input / output circuit 411. When the recording medium is conveyed by the conveyance motor, the CPU 401 sequentially reads out image data for each color from the image memory 406 in synchronization with a signal from a rotary encoder (not shown). The image data is transferred to one of the corresponding recording heads 305K, 305Y, 305M, and 305C via the recording head control circuit 412. Accordingly, the recording heads 305K, 305Y, 305M, and 305C eject ink based on the image data.

ポンプを駆動するためのポンプモータ413は、入出力回路407およびモータ駆動部408を介してその駆動を制御される。操作パネル414は入出力回路415を介してCPU401に接続される。また、前記記録装置の環境温度と環境湿度は温湿度センサ416によって検出され、A/Dコンバーター417を介してCPU401に入力される。   The driving of the pump motor 413 for driving the pump is controlled via the input / output circuit 407 and the motor driving unit 408. The operation panel 414 is connected to the CPU 401 via the input / output circuit 415. Further, the environmental temperature and environmental humidity of the recording apparatus are detected by a temperature / humidity sensor 416 and input to the CPU 401 via the A / D converter 417.

[3−4]回復シーケンス:
環境温度が40℃以上となり、水が蒸発した場合には、記録ヘッドにインクの固着が発生しやすくなる。従って、記録ヘッドからヘッドキャップが外れたヘッドオープンの状態で、かつ、水分が蒸発した場合には記録ヘッドのフェイス面を回復する回復シーケンスを入れることが好ましい。
[3-4] Recovery sequence:
When the environmental temperature is 40 ° C. or higher and the water evaporates, the ink sticks easily to the recording head. Accordingly, it is preferable to insert a recovery sequence for recovering the face surface of the recording head when the head cap is removed from the recording head and the moisture evaporates.

図8は、記録ヘッドの回復シーケンスの工程を示すフローチャートである。図8に示す回復シーケンスは、記録ヘッドがキャップから開放されたキャップオープンの条件(条件501)となると発動する。回復シーケンスが発動すると、温湿度センサにより記録装置の環境温度および環境湿度が取得(検出)される(工程502)。前記検出の結果、環境温度が40℃以上、環境湿度が70%以下であり(条件503)、かつ、前回の吸引回復からの累計時間が1時間以上となった場合(条件504)、ノズル内のインクをリフレッシュするための加圧回復(予備吐出)と、フェイス面を払拭しクリーニングするためのワイプ回復が行われる(工程505)。なお、条件504は、吸引回復が行われた場合にはリセットされる。   FIG. 8 is a flowchart showing the steps of the printhead recovery sequence. The recovery sequence shown in FIG. 8 is activated when a cap opening condition (condition 501) in which the recording head is released from the cap is satisfied. When the recovery sequence is activated, the environmental temperature and the environmental humidity of the recording apparatus are acquired (detected) by the temperature / humidity sensor (step 502). As a result of the detection, when the environmental temperature is 40 ° C. or more, the environmental humidity is 70% or less (condition 503), and the cumulative time from the previous suction recovery is one hour or more (condition 504), the inside of the nozzle Pressure recovery (preliminary ejection) for refreshing the ink and wipe recovery for wiping and cleaning the face surface are performed (step 505). The condition 504 is reset when suction recovery is performed.

以下、実施例および比較例により、本発明を更に具体的に説明する。但し、本発明は、下記の実施例の構成のみに限定されるものではない。なお、以下の記載における「部」、「%」は特に断らない限り質量基準である。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples and Comparative Examples. However, the present invention is not limited to the configurations of the following examples. In the following description, “parts” and “%” are based on mass unless otherwise specified.

<(メタ)アクリル酸エステル系ランダム共重合体の合成>
(合成例1)
((メタ)アクリル酸エステル系ランダム共重合体の合成)
攪拌装置、滴下装置、温度センサー、及び上部に窒素導入装置を有する環流装置を取り付けた反応容器にメチルエチルケトン1000部を仕込み、攪拌しながら反応容器内を窒素置換した。反応容器内を窒素雰囲気に保ちながら80℃に昇温させた後、滴下装置よりメタクリル酸2−ヒドロキシエチル63部、メタクリル酸141部、スチレン417部、メタクリル酸ベンジル188部、メタクリル酸グリシジル25部、重合度調整剤(日本油脂社製、商品名:「ブレンマーTGL」)33部、及びペルオキシ2−エチルヘキサン酸t−ブチル 67部を混合し、得られた混合液を4時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに同温度で10時間反応を継続させて、酸価が110mgKOH/gガラス転移点(Tg)89℃、重量平均分子量8,000の(メタ)アクリル酸エステル系ランダム共重合体(A−1)の溶液(樹脂分:45.4%)を得た。
<Synthesis of (meth) acrylic ester random copolymer>
(Synthesis Example 1)
(Synthesis of (meth) acrylic ester random copolymer)
1000 parts of methyl ethyl ketone was charged into a reaction vessel equipped with a stirring device, a dropping device, a temperature sensor, and a reflux device having a nitrogen introducing device at the top, and the inside of the reaction vessel was purged with nitrogen while stirring. The temperature inside the reaction vessel was raised to 80 ° C. while maintaining a nitrogen atmosphere, and then from a dropping device, 63 parts of 2-hydroxyethyl methacrylate, 141 parts of methacrylic acid, 417 parts of styrene, 188 parts of benzyl methacrylate, and 25 parts of glycidyl methacrylate. , 33 parts of a polymerization degree modifier (manufactured by NOF Corporation, trade name: “Blenmer TGL”) and 67 parts of t-butyl peroxy-2-ethylhexanoate were mixed, and the resulting mixture was added dropwise over 4 hours. . After completion of the dropwise addition, the reaction was further continued at the same temperature for 10 hours, and a (meth) acrylic acid ester random copolymer having an acid value of 110 mg KOH / g glass transition point (Tg) 89 ° C. and a weight average molecular weight of 8,000 ( A solution of A-1) (resin content: 45.4%) was obtained.

Figure 2015052054
Figure 2015052054

<水性顔料分散体の調製>
(PK1)
冷却用ジャケットを備えた混合槽に(メタ)アクリル酸エステル系ランダム共重合体A−1(酸価110mgKOH/g)の溶液、25%水酸化カリウム水溶液、水、及び表2に記載のカーボンブラックB1を仕込み、撹拌及び混合して混合液を得た。なお、(メタ)アクリル酸エステル系ランダム共重合体A−1は、カーボンブラック1,000部に対して、不揮発分で40%の比率となる量を用いた。また、25%水酸化カリウム水溶液は、(メタ)アクリル酸エステル系ランダム共重合体A−1が100%中和される量を用いた。さらに、水は、得られる混合液の不揮発分を27%とする量を用いた。得られた混合液を直径0.3mmのジルコニアビーズを充填した分散装置(商品名「SCミルSC100/32型」、三井鉱山社製)に通し、循環方式により4時間分散させた。なお、分散装置の回転数は2,700回転/分とし、冷却用ジャケットに冷水を通して分散液の温度を40℃以下に保持した。
<Preparation of aqueous pigment dispersion>
(PK1)
In a mixing vessel equipped with a cooling jacket, a solution of (meth) acrylic ester random copolymer A-1 (acid value 110 mgKOH / g), 25% potassium hydroxide aqueous solution, water, and carbon black described in Table 2 B1 was charged and stirred and mixed to obtain a mixed solution. In addition, the (meth) acrylic acid ester random copolymer A-1 was used in such an amount that the nonvolatile content was 40% with respect to 1,000 parts of carbon black. Moreover, the 25% potassium hydroxide aqueous solution used the quantity by which (meth) acrylic acid ester system random copolymer A-1 is neutralized 100%. Furthermore, the water used the quantity which makes the non volatile matter of the obtained liquid mixture 27%. The obtained mixed solution was passed through a dispersing device (trade name “SC Mill SC100 / 32”, manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd.) filled with zirconia beads having a diameter of 0.3 mm, and dispersed for 4 hours by a circulation method. The number of revolutions of the dispersing device was 2,700 rpm, and the temperature of the dispersion was kept at 40 ° C. or lower by passing cold water through the cooling jacket.

Figure 2015052054
Figure 2015052054

混合槽から分散液を抜き取った後、水10,000部で混合槽と分散装置の流路を洗浄し、洗浄液と分散液を混合して希釈分散液を得た。得られた希釈分散液をガラス製の蒸留装置に入れ、メチルエチルケトンの全量と水の一部を留去して濃縮分散液を得た。室温まで放冷した濃縮分散液を撹拌しながら2%塩酸を滴下してpH4.5に調整した後、ヌッチェ式濾過装置を使用して固形分を濾過して水洗した。得られた固形分(ケーキ)を容器に入れ、水を加えた後、分散撹拌機を使用して再分散させ、25%水酸化カリウム水溶液にてpH9.5に調整した。その後、遠心分離器を使用し、6000Gで30分間かけて粗大粒子を除去した後、不揮発分を調整してブラック色の水性顔料分散体PK1(顔料分:14%)を得た。作製した顔料分散体の樹脂分散顔料の平均粒子径を大塚電子製「FPAR−1000」で測定したところ、82nmであった。   After the dispersion liquid was extracted from the mixing tank, the mixing tank and the flow path of the dispersion apparatus were washed with 10,000 parts of water, and the cleaning liquid and the dispersion liquid were mixed to obtain a diluted dispersion liquid. The obtained diluted dispersion was put into a glass distillation apparatus, and all of methyl ethyl ketone and a part of water were distilled off to obtain a concentrated dispersion. The concentrated dispersion which had been allowed to cool to room temperature was added dropwise with 2% hydrochloric acid while stirring to adjust the pH to 4.5, and then the solid content was filtered using a Nutsche filter and washed with water. The obtained solid (cake) was put in a container, water was added, and then redispersed using a dispersion stirrer, and the pH was adjusted to 9.5 with a 25% aqueous potassium hydroxide solution. Thereafter, using a centrifuge, coarse particles were removed at 6000 G for 30 minutes, and then the nonvolatile content was adjusted to obtain a black aqueous pigment dispersion PK1 (pigment content: 14%). It was 82 nm when the average particle diameter of the resin dispersion pigment of the produced pigment dispersion was measured by “FPAR-1000” manufactured by Otsuka Electronics.

(PK2)
カーボンブラックB1に代えて、表2に記載のカーボンブラックB2(一次粒径:24nm、DBP給油量:115ml/100g、比表面積110m2/g)を用いたこと以外は、前述の「PK1」と同様にして、ブラック色の水性顔料分散体PK2(顔料分:14%)を得た。PK1と同様に樹脂分散顔料の平均粒子径を測定したところ、91nmであった。
(PK2)
In place of carbon black B1, carbon black B2 shown in Table 2 (primary particle size: 24 nm, DBP oil supply amount: 115 ml / 100 g, specific surface area 110 m 2 / g) was used, and “PK1” described above was used. Similarly, a black aqueous pigment dispersion PK2 (pigment content: 14%) was obtained. It was 91 nm when the average particle diameter of the resin dispersion pigment was measured similarly to PK1.

(PK3)
(メタ)アクリル酸エステル系ランダム共重合体A−1の量をカーボンブラック1,000部に対して、不揮発分で10%の比率となる量としたこと以外は、前述の「PK1」と同様にして、ブラック色の水性顔料分散体PK3(不揮発分:20%)を得た。PK1と同様に樹脂分散顔料の平均粒子径を測定したところ、102nmであった。
(PK3)
The same as “PK1” described above, except that the amount of the (meth) acrylic acid ester random copolymer A-1 is 10% in terms of nonvolatile content with respect to 1,000 parts of carbon black. Thus, a black aqueous pigment dispersion PK3 (nonvolatile content: 20%) was obtained. It was 102 nm when the average particle diameter of the resin dispersion pigment was measured similarly to PK1.

(PK4)
(メタ)アクリル酸エステル系ランダム共重合体A−1の量をカーボンブラック1,000部に対して、不揮発分で60%の比率となる量としたこと以外は、前述の「PK1」と同様にして、ブラック色の水性顔料分散体PK4(不揮発分:20%)を得た。PK1と同様に樹脂分散顔料の平均粒子径を測定したところ、77nmであった。
(PK4)
The same as “PK1” described above, except that the amount of the (meth) acrylic acid ester random copolymer A-1 is an amount that gives a ratio of 60% in non-volatile content to 1,000 parts of carbon black. Thus, a black aqueous pigment dispersion PK4 (nonvolatile content: 20%) was obtained. It was 77 nm when the average particle diameter of the resin dispersion pigment was measured similarly to PK1.

<インク(実施例1〜6、比較例1〜5)の調製>
表4に示す組成(合計:100部)となるように、水性顔料分散体、表3に記載のPOEアルキルエーテル及び他の成分を容器に投入し、プロペラ撹拌機を使用して30分以上撹拌した。pHを測定し、8.5より低い場合は、水酸化カリウムの10%水溶液にて、pHを9.0とした。その後、孔径3μmのフィルターで濾過してインクを調製した。なお、水性顔料分散体は15部を添加し、カーボンブラックが3.0部となるように調整した。
<Preparation of ink (Examples 1 to 6, Comparative Examples 1 to 5)>
The aqueous pigment dispersion, the POE alkyl ether described in Table 3 and other components are put into a container so as to have the composition shown in Table 4 (total: 100 parts), and stirred for 30 minutes or more using a propeller stirrer. did. When the pH was measured and was lower than 8.5, the pH was adjusted to 9.0 with a 10% aqueous solution of potassium hydroxide. Thereafter, the ink was prepared by filtration through a filter having a pore diameter of 3 μm. In addition, 15 parts of the aqueous pigment dispersion was added, and the carbon black was adjusted to 3.0 parts.

Figure 2015052054
Figure 2015052054

Figure 2015052054
Figure 2015052054

インクジェット記録装置としては、サーマル方式のインクジェット記録装置(キヤノンファインテック社製「LX−P5500」)を用いた。記録ヘッドとしては、前記インクジェット記録装置用の記録ヘッドを用いた。この記録ヘッドはインク吐出口の周縁に親水性領域が形成されている。具体的には図1A〜図1Cおよび図2A〜図2Cに示す構造の記録ヘッドとした。記録ヘッドの具体的なスペックについては表5に示す。   As the ink jet recording apparatus, a thermal type ink jet recording apparatus (“LX-P5500” manufactured by Canon Finetech Co., Ltd.) was used. As the recording head, the recording head for the ink jet recording apparatus was used. In this recording head, a hydrophilic region is formed at the periphery of the ink discharge port. Specifically, the recording head has the structure shown in FIGS. 1A to 1C and FIGS. 2A to 2C. Specific specifications of the recording head are shown in Table 5.

Figure 2015052054
Figure 2015052054

実施例1〜6、比較例1〜5のインクは、各々インクタンクに注入し、前記インクタンクを、図6に示す記録装置300に接続し、吸引動作により記録ヘッドのノズル流路内に前記インクを充填した。   Inks of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 5 are respectively injected into ink tanks, and the ink tanks are connected to the recording apparatus 300 shown in FIG. Filled with ink.

[評価]
実施例および比較例のインクについて評価を行った。以下に評価方法と評価基準を示す。各評価項目とも5段階評価とした。評価が○以上の場合、実使用上問題のない合格レベルである。その結果を表6に示す。
[Evaluation]
The inks of Examples and Comparative Examples were evaluated. The evaluation method and evaluation criteria are shown below. Each evaluation item has a five-level evaluation. If the evaluation is ◯ or higher, it is a pass level with no problem in actual use. The results are shown in Table 6.

(目詰まり固着性)
記録ヘッドをキャップから開放し、温度40℃、湿度10%の環境で1日間、暴露させた後、前記記録装置により印刷を行った。記録媒体としては光沢ラベル4×5インチ(キヤノン製)を用いた。解像度は1200dpi×1200dpiとした。前記記録媒体に各ノズルに対応するノズルチェックパターン(「LX−P5500」の内蔵テストパターン:各ノズルに対応し、ノズルが不吐であるか、ヨレが発生しているかを確認するパターン)を印刷した。前記記録ヘッドから各インクが正常に吐出されるまでに要した吸引回復動作の回数と、吸引回復の後、印刷された画像においてヨレ印字、ライン状の画像欠陥(不吐ノズルの存在による)があるか否かによって評価を行った。
◎:吸引回復1回で正常な印刷(ヨレ印字、ライン状欠陥がない)ができる。
○:吸引回復1回後の印刷でヨレ印字なし、ライン状欠陥5本以下。
△:吸引回復1回後の印刷でヨレ印字あり、ライン状欠陥10本以下。
×:吸引回復2回後の印刷でヨレ印字なし、ライン状欠陥5本以下。
××:正常な印刷のために2回以上の吸引回復動作を必要とする。
(Clogging adhesion)
The recording head was released from the cap and exposed for 1 day in an environment of a temperature of 40 ° C. and a humidity of 10%, and then printing was performed by the recording apparatus. A glossy label 4 × 5 inches (manufactured by Canon) was used as a recording medium. The resolution was 1200 dpi × 1200 dpi. Nozzle check pattern corresponding to each nozzle is printed on the recording medium ("LX-P5500" built-in test pattern: a pattern corresponding to each nozzle and confirming whether the nozzle is undischarged or twisted) did. The number of suction recovery operations required until each ink is normally ejected from the recording head, and after the suction recovery, twist printing and line-like image defects (due to the presence of undischarge nozzles) in the printed image. Evaluation was performed depending on whether or not there was.
A: Normal printing (no twist printing, no line defects) can be achieved with one suction recovery.
○: No twist printing in printing after one suction recovery, 5 or less line defects.
(Triangle | delta): There is twist printing by printing after suction recovery once, and it is 10 or less line-like defects.
X: No twist printing in printing after 2 times of suction recovery, 5 or less line defects.
XX: Two or more suction recovery operations are required for normal printing.

(吐出性)
吐出特性測定器を用い、25℃、湿度50%の環境で、前記記録ヘッドについて各インクの吐出性を評価した。評価は、吐出速度、周波数応答性を基準に行った。前記記録ヘッドの設計値は吐出速度10m/s以上、周波数応答性6kHz以上である。
◎:吐出速度10m/s以上。周波数応答性6kHz以上。
○:吐出速度10m/s以上。周波数応答性5kHz以上6kHz未満。
△:吐出速度8m/s以上10m/s未満。周波数応答性4kHz以上5kHz未満。
×:吐出速度5m/s以上8m/s未満。周波数応答性4kHz未満。
××:吐出速度5m/s未満。周波数応答性4kHz未満。
(Dischargeability)
Using an ejection characteristic measuring device, the ejection performance of each ink was evaluated for the recording head in an environment of 25 ° C. and humidity of 50%. The evaluation was performed based on the discharge speed and frequency response. The design values of the recording head are a discharge speed of 10 m / s or more and a frequency response of 6 kHz or more.
A: Discharge speed of 10 m / s or more. Frequency response 6kHz or more.
○: Discharge speed of 10 m / s or more. Frequency response 5kHz or more and less than 6kHz.
(Triangle | delta): The discharge speed is 8 m / s or more and less than 10 m / s. Frequency response 4 kHz or more and less than 5 kHz.
X: The discharge speed is 5 m / s or more and less than 8 m / s. Frequency response less than 4kHz.
Xx: The discharge speed is less than 5 m / s. Frequency response less than 4kHz.

(間欠吐出性)
温度15℃、湿度10%の環境で、前記記録装置に搭載された前記記録ヘッドの4800個のインク吐出口から、1滴ずつインクを吐出させて、1本の線画像(基準線幅約50±5μm)を印刷した。記録媒体はマットラベル(キヤノンファインテック製)を使用した。予備吐出から印刷までのヘッド暴露時間を3〜10秒の間で変更して印刷した。印刷された線画像を目視で確認し、印字ヨレ、ライン状欠陥(ノズル不吐)、線のばらつきがなく、正常な印刷がされているかを確認した。暴露時間が長くなっても正常な印刷を行える場合は間欠吐出性(発一性)が良好であるものと判断し、下記基準によりその評価を行った。
◎:正常な印刷ができる暴露時間が10秒以上。
○:正常な印刷ができる暴露時間が8秒以上10秒未満。
△:正常な印刷ができる暴露時間が5秒以上8秒未満。
×:正常な印刷ができる暴露時間が3秒以上5秒未満。
××:正常な印刷ができる暴露時間が3秒未満。
(Intermittent discharge)
In an environment of a temperature of 15 ° C. and a humidity of 10%, ink is ejected drop by drop from 4800 ink ejection ports of the recording head mounted on the recording apparatus, and one line image (reference line width of about 50) is obtained. ± 5 μm) was printed. A mat label (manufactured by Canon Finetech) was used as the recording medium. Printing was performed by changing the head exposure time from preliminary ejection to printing between 3 and 10 seconds. The printed line image was visually confirmed, and it was confirmed that there was no printing twist, line-like defect (nozzle discharge failure), and line variation, and normal printing was performed. When normal printing could be performed even if the exposure time was long, it was judged that the intermittent ejection property (uniformity) was good, and the evaluation was performed according to the following criteria.
(Double-circle): The exposure time which can perform normal printing is 10 seconds or more.
○: Exposure time for normal printing is 8 seconds or more and less than 10 seconds.
(Triangle | delta): The exposure time which can perform normal printing is 5 second or more and less than 8 second.
X: The exposure time in which normal printing can be performed is 3 seconds or more and less than 5 seconds.
XX: The exposure time for normal printing is less than 3 seconds.

Figure 2015052054
Figure 2015052054

表6に示すように、実施例1〜6のインクは、目詰まり固着性、吐出性、間欠吐出性において良好な結果を示した。特に、実施例1および4のインクは、初期吐出性、吐出性、間欠吐出性の全ての項目において特に良好な結果を示した。   As shown in Table 6, the inks of Examples 1 to 6 showed good results in clogging adhesion, ejection performance, and intermittent ejection performance. In particular, the inks of Examples 1 and 4 showed particularly good results in all items of initial discharge property, discharge property, and intermittent discharge property.

比較例1、2のインクは(メタ)アクリル酸エステル系ランダム共重合体のカーボンブラックに対する質量比、比較例3、4はPOEアルキルエーテルのカーボンブラックに対する質量比、比較例5のインクはPOEアルキルエーテルのHLBが本発明の要件を満たしていない。このため、比較例1〜5のインクは、全て目詰まり固着性が不良であり、また、吐出性、間欠吐出性の少なくとも一方が不良であった。   Inks of Comparative Examples 1 and 2 are mass ratios of (meth) acrylate random copolymer to carbon black, Comparative Examples 3 and 4 are mass ratios of POE alkyl ether to carbon black, and Ink of Comparative Example 5 is POE alkyl. The ether HLB does not meet the requirements of the present invention. For this reason, all of the inks of Comparative Examples 1 to 5 were clogged and poor in fixing property, and at least one of the discharging property and the intermittent discharging property was defective.

本発明のインクはインクジェット記録用のインクとして用いることができる。特に、ヒーター部(発泡部)において樹脂がコゲーションを起こし易いサーマル方式の記録ヘッド、特に記録ヘッドの回復動作を頻繁に行うことができないライン型ヘッドから吐出させるインクとして好適に用いることができる。   The ink of the present invention can be used as an ink for inkjet recording. In particular, the ink can be suitably used as an ink ejected from a thermal recording head in which the resin is likely to cause kogation in the heater portion (foaming portion), in particular, from a line-type head in which the recovery operation of the recording head cannot be frequently performed.

110:ベースプレート、111:ヒーター基板、112:共通液室、113:天板部材、115:液体供給部材、116:液体供給ケース、117:液体供給ケースカバー、118:供給フィルター、119:排出フィルター、120:気液分離部、121:液面検知センサ、123:上限検知電極、124:グランド電極、125:下限検知電極、126:メイン液体供給室、127:液体供給口、129:メイン液体供給室傾斜、130:エア連通部、131:液体連通部、132:供給ジョイント、133:排出ジョイント、134:第一液体供給室、135:第二液体供給室、136:第二液体供給室開口、137:液体供給路、138:第二液体供給室傾斜、139:インク吐出口配列面、141:空気室、151:インク吐出口、152:ヒーター、153:ノズル壁、155:ノズルフィルター、157:ヒーター中心、159:ノズル流路、162:ノズル天板、164:ノズル底板、171:吐出口幅、172:吐出口高さ、181:ノズル前方部、182:ノズル後方部、220:記録ヘッド、220A:吐出口、221:インク室、222:インク供給部、223:フィルター部材、224:インク保持部材、224A:流路、225:開口部、226:フィルター、230:インクタンク、231:インク室、232:ジョイント部、233:負圧発生部、233−1:バネ、233−2:圧力板、234:フィルター、300:記録装置、301:記録媒体、302:搬送ローラ、303:搬送モータ、304:用紙検知センサ、305、305K、305Y、305M、305C:記録ヘッド、306:インクタンク、307:キャッピング機構、308:コンピュータ装置、309:ブレード、310:ロータリーエンコーダ、311:ロールモータ、401:CPU、402:プログラムROM、403:インターフェース・コントローラ、404:ワークRAM、405:EEPROM、406:イメージメモリ、407:入出力回路、408:モータ駆動部、409:キャッピングモータ、410:ヘッドモータ、411:入出力回路、412:記録ヘッド制御回路、413:ポンプモータ、414:操作パネル、415:入出力回路、416:温湿度センサ、417:A/Dコンバーター、418:ポンプモータ、501:条件、502:工程、503:条件、504:条件、505:工程、I:インク。 110: base plate, 111: heater substrate, 112: common liquid chamber, 113: top plate member, 115: liquid supply member, 116: liquid supply case, 117: liquid supply case cover, 118: supply filter, 119: discharge filter, 120: Gas-liquid separator, 121: Liquid level detection sensor, 123: Upper limit detection electrode, 124: Ground electrode, 125: Lower limit detection electrode, 126: Main liquid supply chamber, 127: Liquid supply port, 129: Main liquid supply chamber Inclination, 130: air communication part, 131: liquid communication part, 132: supply joint, 133: discharge joint, 134: first liquid supply chamber, 135: second liquid supply chamber, 136: second liquid supply chamber opening, 137 : Liquid supply path, 138: second liquid supply chamber inclination, 139: ink discharge port arrangement surface, 141: air chamber, 151: ink discharge 152: heater, 153: nozzle wall, 155: nozzle filter, 157: heater center, 159: nozzle flow path, 162: nozzle top plate, 164: nozzle bottom plate, 171: discharge port width, 172: discharge port height, 181: nozzle front part, 182: nozzle rear part, 220: recording head, 220A: ejection port, 221: ink chamber, 222: ink supply part, 223: filter member, 224: ink holding member, 224A: flow path, 225 : Opening, 226: Filter, 230: Ink tank, 231: Ink chamber, 232: Joint part, 233: Negative pressure generating part, 2333-1: Spring, 233-2: Pressure plate, 234: Filter, 300: Recording Device 301: recording medium 302: transport roller 303: transport motor 304: paper detection sensor 305 305K 05Y, 305M, 305C: recording head, 306: ink tank, 307: capping mechanism, 308: computer device, 309: blade, 310: rotary encoder, 311: roll motor, 401: CPU, 402: program ROM, 403: interface Controller, 404: Work RAM, 405: EEPROM, 406: Image memory, 407: Input / output circuit, 408: Motor drive unit, 409: Capping motor, 410: Head motor, 411: Input / output circuit, 412: Print head control Circuit, 413: Pump motor, 414: Operation panel, 415: Input / output circuit, 416: Temperature / humidity sensor, 417: A / D converter, 418: Pump motor, 501: Condition, 502: Process, 503: Condition, 504: Condition 5 05: Process, I: Ink.

Claims (9)

水、カーボンブラック、前記カーボンブラックを分散させる樹脂分散剤、及び非イオン性界面活性剤を含有するインクジェット記録用のインクであって、
前記カーボンブラックが、一次粒径15nm以上40nm以下のものであり、
前記樹脂分散剤が、酸価100mgKOH/g以上160mgKOH/g以下である(メタ)アクリル酸エステル系共重合体であり、
前記非イオン性界面活性剤が、HLBが15以上20以下のPOEアルキルエーテルであり、
前記カーボンブラックの質量に対する前記非イオン性界面活性剤の質量比が0.1以上0.5以下であり、
前記カーボンブラックの質量に対する前記(メタ)アクリル酸エステル系共重合体の質量比が0.2以上0.5以下であることを特徴とするインクジェット記録用のインク。
An ink for ink jet recording containing water, carbon black, a resin dispersant for dispersing the carbon black, and a nonionic surfactant,
The carbon black has a primary particle size of 15 nm to 40 nm,
The resin dispersant is a (meth) acrylic acid ester copolymer having an acid value of 100 mgKOH / g or more and 160 mgKOH / g or less,
The nonionic surfactant is a POE alkyl ether having an HLB of 15 to 20,
The mass ratio of the nonionic surfactant to the mass of the carbon black is 0.1 or more and 0.5 or less,
An ink for inkjet recording, wherein a mass ratio of the (meth) acrylic ester copolymer to a mass of the carbon black is 0.2 or more and 0.5 or less.
前記共重合体がランダム共重合体であり、
前記共重合体が酸析法によって前記顔料に吸着した後、中和されている請求項1に記載のインク。
The copolymer is a random copolymer;
The ink according to claim 1, wherein the copolymer is neutralized after adsorbing to the pigment by an acid precipitation method.
前記カーボンブラックが、BET法による比表面積が100m2/g以上400m2/g以下、DBP給油量が40ml/100g以上200ml/100g以下のカーボンブラックである請求項1または2に記載のインク。 3. The ink according to claim 1, wherein the carbon black is carbon black having a specific surface area of 100 m 2 / g to 400 m 2 / g and a DBP oil supply amount of 40 ml / 100 g to 200 ml / 100 g by the BET method. 前記POEアルキルエーテルが、炭素数10以上20以下のアルキル基を有するものである請求項1乃至3のいずれか一項に記載のインク。   The ink according to any one of claims 1 to 3, wherein the POE alkyl ether has an alkyl group having 10 to 20 carbon atoms. 前記インクが、さらに水溶性化合物を含有し、
前記水溶性化合物が、水溶性有機溶媒および25℃で固体の水溶性化合物の群から選択される少なくとも1種である請求項1乃至4のいずれか一項に記載のインク。
The ink further contains a water-soluble compound;
The ink according to any one of claims 1 to 4, wherein the water-soluble compound is at least one selected from the group of a water-soluble organic solvent and a water-soluble compound that is solid at 25 ° C.
ノズル壁によって仕切られた複数のノズル流路からなるノズル列が形成され、前記ノズル流路に連通する複数のインク吐出口が形成され、各々のノズル流路の内部にインク吐出用のヒーターが配置されており、前記インク吐出口の開口面積が100μm2以上350μm2以下であり、
前記インク吐出口と連通する内部空間には、インクジェット記録用のインクが充填されており、
前記インクが、請求項1乃至5のいずれか一項に記載のインクであることを特徴とするインクジェット記録用の記録ヘッド。
A nozzle row composed of a plurality of nozzle flow paths partitioned by a nozzle wall is formed, a plurality of ink discharge ports communicating with the nozzle flow paths are formed, and a heater for ink discharge is arranged inside each nozzle flow path The opening area of the ink discharge port is 100 μm 2 or more and 350 μm 2 or less,
The internal space communicating with the ink discharge port is filled with ink for ink jet recording,
A recording head for ink jet recording, wherein the ink is the ink according to any one of claims 1 to 5.
前記ノズル列の総ノズル数が1200以上、前記ノズル列の長さが2インチ以上であるライン型ヘッドである請求項6に記載の記録ヘッド。   The recording head according to claim 6, wherein the recording head is a line type head having a total number of nozzles of the nozzle row of 1200 or more and a length of the nozzle row of 2 inches or more. 前記ライン型ヘッドが、前記ノズル列を形成する前記複数のノズル流路と連通する共通液室と、前記共通液室と連通する液体供給口と、前記液体供給口と連通するメイン液体供給室と、前記メイン液体供給室と連通する液体供給路と、前記液体供給路と連通する液体供給室と、前記液体供給室を液体供給の際の流れに沿って上流側より第一液体供給室と第二液体供給室とに分離するように配設された供給フィルターと、前記メイン液体供給室の一部に設けられた気液分離部と、前記気液分離部と連通する空気室と、を備え、
前記ノズル流路と、前記共通液室と、前記液体供給口と、前記メイン液体供給室と、前記液体供給路と、前記液体供給室と、前記供給フィルターと、前記気液分離部と、前記空気室とが、前記ノズル流路の配列方向と前記液体の吐出方向を含む平面に対して、平行平面上に配置され、
前記メイン液体供給室と、前記液体供給路と、前記供給フィルターと、前記気液分離部と、前記空気室とが、各々積層されることなく配置されている請求項6または7に記載の記録ヘッド。
The line-type head includes a common liquid chamber that communicates with the plurality of nozzle channels forming the nozzle row, a liquid supply port that communicates with the common liquid chamber, and a main liquid supply chamber that communicates with the liquid supply port. A liquid supply path communicating with the main liquid supply chamber, a liquid supply chamber communicating with the liquid supply path, and a first liquid supply chamber and a first liquid supply chamber from the upstream side along the flow when the liquid is supplied to the liquid supply chamber. A supply filter disposed so as to be separated into a two-liquid supply chamber, a gas-liquid separator provided in a part of the main liquid supply chamber, and an air chamber communicating with the gas-liquid separator. ,
The nozzle flow path, the common liquid chamber, the liquid supply port, the main liquid supply chamber, the liquid supply path, the liquid supply chamber, the supply filter, the gas-liquid separator, An air chamber is disposed on a plane parallel to a plane including the arrangement direction of the nozzle flow paths and the liquid discharge direction;
The recording according to claim 6 or 7, wherein the main liquid supply chamber, the liquid supply path, the supply filter, the gas-liquid separator, and the air chamber are arranged without being stacked. head.
インクジェット記録用の記録ヘッドと、前記記録ヘッドに供給するインクを収容するインク収容部とを備えたインクジェット記録装置であって、
前記記録ヘッドが、請求項6乃至8に記載の記録ヘッドであることを特徴とするインクジェット記録装置。
An inkjet recording apparatus comprising: a recording head for inkjet recording; and an ink storage unit that stores ink to be supplied to the recording head,
An ink jet recording apparatus, wherein the recording head is the recording head according to claim 6.
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