JP2020059275A - Inkjet recording method, and inkjet recording device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インクジェット記録方法、及びインクジェット記録装置に関する。 The present invention relates to an inkjet recording method and an inkjet recording device.
近年、普通紙などの記録媒体に文字や図表などを含むビジネス文章を記録する方法として、インクジェット記録方法が利用されている。このようなビジネス用途においては、記録のさらなる高速化が要求されている。このような要求に応えるべく、複数の記録素子基板を配置することで、吐出口の配列幅を記録媒体の最大幅相当まで延ばした、いわゆるラインヘッドを採用した記録装置が提案されている。また、ビジネス用途などでの利用も想定したインクジェット記録装置では、発色性や堅牢性(光、オゾンガス、水などに対する耐性)に優れた画像を記録可能であることが要求される。このような要求に応えるべく、色材として顔料を用いたインク(顔料インク)が利用されることが多い。 2. Description of the Related Art In recent years, an ink jet recording method has been used as a method for recording a business sentence including characters, diagrams, etc. on a recording medium such as plain paper. In such business applications, higher speed recording is required. In order to meet such a demand, a printing apparatus has been proposed which employs a so-called line head in which a plurality of printing element substrates are arranged to extend the array width of the ejection openings to the maximum width of the printing medium. In addition, an inkjet recording apparatus which is supposed to be used for business purposes is required to be able to record an image excellent in color development and robustness (resistance to light, ozone gas, water, etc.). In order to meet such a demand, an ink using a pigment as a coloring material (pigment ink) is often used.
インクジェット記録方法により高品位な画像を記録するためには、インクを吐出する記録ヘッドの吐出口列が形成された面(吐出口面)をクリーニングする技術が重要である。記録ヘッドは、微細な吐出口からインクを吐出して、紙などの記録媒体にインクを直接付与するデバイスであるが、記録に関与するインク以外の微小なインク滴(ミストなど)が雰囲気中に漂うことがある。記録に関与しない微小なインク滴は、記録ヘッドの吐出口の周囲に付着することがある。このような不要なインクが吐出口の周囲に付着すると、吐出されるインク滴の吐出方向がよれる、すなわちインク滴の直進性が妨げられることがある。 In order to record a high-quality image by the inkjet recording method, it is important to clean the surface (ejection port surface) of the recording head that ejects ink, on which the ejection port array is formed. A recording head is a device that ejects ink from a minute ejection port and directly applies the ink to a recording medium such as paper, but minute ink droplets (mist, etc.) other than the ink involved in recording are exposed to the atmosphere. It may drift. Minute ink droplets that are not involved in recording may adhere around the ejection openings of the recording head. If such unnecessary ink adheres to the periphery of the ejection port, the ejection direction of the ejected ink droplet may change, that is, the straightness of the ink droplet may be hindered.
このような問題を解決すべく、ゴムなどの弾性材料で形成された払拭部材(ワイパ)で記録ヘッドの吐出口面をワイピングして付着物を除去する、いわゆるクリーニング手段を採用したインクジェット記録装置が提案されている。例えば、吐出口面を往路及び復路の双方向でワイピングしてインク溜まりの発生を抑制する記録ヘッドの回復方法が提案されている(特許文献1)。また、吐出口面を洗浄するためのヘッド用液体を供給してワイピングすることが提案されている(特許文献2)。 In order to solve such a problem, there is an inkjet recording apparatus that employs a so-called cleaning unit that wipes the ejection port surface of the recording head with a wiping member (wiper) formed of an elastic material such as rubber to remove foreign matter. Proposed. For example, a method of recovering a recording head has been proposed in which the ejection port surface is wiped in both forward and backward directions to suppress ink accumulation (Patent Document 1). Further, it has been proposed to supply a head liquid for cleaning the ejection port surface to perform wiping (Patent Document 2).
顔料インクは、固体状の色材である顔料を、必要に応じて分散剤を併用するなどして液媒体に分散させたものである。このため、顔料インクの固着物は、一旦吐出口面に付着すると、色材が分子レベルで溶解している染料インクの固着物と比べ、ワイピングによっても除去することが困難である。 The pigment ink is obtained by dispersing a pigment, which is a solid coloring material, in a liquid medium by optionally using a dispersant together. Therefore, once attached to the ejection port surface, the adhered matter of the pigment ink is more difficult to remove by wiping than the adhered matter of the dye ink in which the coloring material is dissolved at the molecular level.
本発明者らは、特許文献1で提案された回復方法により記録ヘッドの吐出口面をワイピングすることについて検討した。その結果、ワイピングすることによっても顔料インクの固着物を十分に除去することができず、吐出口面に部分的に固着する場合があることが判明した。さらに、ワイピングの繰り返しにより固着部分が拡大してしまい、最終的には吐出口付近にまで固着部分が達し、固着物に引っ張られるようにしてインクの吐出方向がよれやすくなることがわかった。そこで、特許文献1で提案された回復方法に、特許文献2で提案されたヘッド用液体を適用することについても検討した。しかし、ヘッド用液体を利用しても、顔料インクの固着物を十分に除去することはできなかった。
The present inventors have examined wiping the ejection port surface of the recording head by the recovery method proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 2004-242242. As a result, it was found that the adhered matter of the pigment ink could not be sufficiently removed even by wiping, and the pigment ink might be partially adhered to the ejection port surface. Further, it has been found that the fixed portion expands due to repeated wiping, and finally the fixed portion reaches the vicinity of the ejection port and is pulled by the fixed matter, so that the ejection direction of the ink tends to shift. Therefore, the application of the head liquid proposed in
複数の記録素子基板を配置したラインヘッドなどの記録ヘッドの場合、隣接する記録素子基板のつなぎ部の段差にインク滴の拭き残しが発生しやすく、このようにして取り残されたインク滴を起点として固着部分が拡大する。すなわち、複数の記録素子基板を配置した記録ヘッドを搭載したインクジェット記録装置を使用し、顔料インクを吐出して画像を記録する場合、従来のワイピングではインクの吐出よれの発生を十分に抑制することは困難であった。 In the case of a recording head such as a line head in which multiple recording element substrates are arranged, it is easy for ink droplets to be left unwound on the steps of the joints of adjacent recording element substrates. The fixed part expands. That is, when an ink jet recording apparatus equipped with a recording head having a plurality of recording element substrates mounted thereon is used to record an image by ejecting pigment ink, conventional wiping should sufficiently suppress ink ejection deviation. Was difficult.
したがって、本発明の目的は、複数の記録素子基板を配置した記録ヘッドから顔料を含有するインクを吐出する場合であっても、インクの吐出よれの発生を抑制しながら画像を記録することが可能なインクジェット記録方法を提供することにある。また、本発明の別の目的は、上記インクジェット記録方法に用いるインクジェット記録装置を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to print an image while suppressing ink ejection deviation even when ejecting ink containing a pigment from a recording head in which a plurality of recording element substrates are arranged. Another object of the present invention is to provide an inkjet recording method. Another object of the present invention is to provide an inkjet recording apparatus used in the inkjet recording method.
上記の目的は以下の本発明によって達成される。すなわち、本発明によれば、顔料を含有する水性インクを吐出する複数の吐出口が所定の方向に配列されて構成された吐出口列を有する複数の記録素子基板が配置された記録ヘッドと、前記記録素子基板の前記吐出口列が形成された面をワイピングするクリーニング手段と、を備えたインクジェット記録装置を使用して記録媒体に画像を記録するインクジェット記録方法であって、前記クリーニング手段により、前記吐出口列が形成された面を、ヘッド用液体が付与された第1ワイパでワイピングした後、第2ワイパで前記第1ワイパのワイピング方向と交差する方向にワイピングする工程を有することを特徴とするインクジェット記録方法が提供される。 The above object is achieved by the present invention described below. That is, according to the present invention, a recording head in which a plurality of recording element substrates having a plurality of ejection openings for ejecting an aqueous ink containing a pigment are arranged in a predetermined direction, An inkjet recording method for recording an image on a recording medium using an inkjet recording device comprising: a cleaning unit that wipes a surface of the recording element substrate on which the ejection port array is formed, the cleaning unit including: A step of wiping a surface on which the ejection port array is formed with a first wiper to which a head liquid is applied, and then wiping the surface with the second wiper in a direction intersecting a wiping direction of the first wiper. An inkjet recording method is provided.
本発明によれば、複数の記録素子基板を配置した記録ヘッドから顔料を含有するインクを吐出する場合であっても、インクの吐出よれの発生を抑制しながら画像を記録することが可能なインクジェット記録方法を提供することができる。また、本発明によれば、上記インクジェット記録方法に用いるインクジェット記録装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to record an image while suppressing the occurrence of ink ejection deviation even when ejecting ink containing a pigment from a recording head in which a plurality of recording element substrates are arranged. A recording method can be provided. Further, according to the present invention, it is possible to provide an inkjet recording apparatus used in the inkjet recording method.
以下に、好ましい実施の形態を挙げて、さらに本発明を詳細に説明する。本発明においては、化合物が塩である場合は、インク中では塩はイオンに解離して存在しているが、便宜上、「塩を含有する」と表現する。また、インクジェット用の水性インクのことを、単に「インク」と記載することがある。物性値は、特に断りのない限り、常温(25℃)における値である。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments. In the present invention, when the compound is a salt, the salt dissociates into ions and exists in the ink, but for convenience, it is expressed as “containing salt”. Further, a water-based ink for inkjet may be simply referred to as “ink”. The physical property values are values at room temperature (25 ° C.) unless otherwise specified.
<インクジェット記録方法>
図5は、本発明のインクジェット記録装置を構成する記録ヘッド及びクリーニング手段の一例を示す模式図である。本発明のインクジェット記録方法は、図5に示すような、記録ヘッド51と、クリーニング手段52と、を備えたインクジェット記録装置を使用して記録媒体に画像を記録する方法である。簡単のために、図5では記録素子基板を省略して示す。記録ヘッド51には、水性インクを吐出する複数の吐出口が所定の方向に配列されて構成された吐出口列を有する複数の記録素子基板が配置されている。クリーニング手段52は、記録素子基板の吐出口面をワイピングする手段である。
<Inkjet recording method>
FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of a recording head and a cleaning unit that constitute the inkjet recording apparatus of the present invention. The inkjet recording method of the present invention is a method of recording an image on a recording medium using an inkjet recording apparatus including a
本発明のインクジェット記録方法は、ワイピング工程を有する。ワイピング工程では、まず、クリーニング手段52により、ヘッド用液体が付与された第1ワイパ53で吐出口面をワイピングする。その後、第2ワイパ54で第1ワイパのワイピング方向55と交差する方向(第2ワイパのワイピング方向56)に吐出口面をワイピングする。このように、第2ワイパでワイピングすることで、第1ワイパによるワイピングで除去しきれなかったインク滴、なかでも、隣接する記録素子基板同士のつなぎ部(段差)に取り残されたインク滴を効果的に除去することができる。さらに、第2ワイパ54では、図5に示すように、第1ワイパのワイピング方向55と交差する方向にワイピングする。すなわち、第1ワイパのワイピング方向55と、第2ワイパのワイピング方向56とのなす角度D1が、0°超である。
The inkjet recording method of the present invention has a wiping step. In the wiping process, first, the cleaning means 52 wipes the ejection port surface with the
第1ワイパのみで吐出口面をワイピングすると、隣接する記録素子基板同士のつなぎ部の段差にインクが取り残されやすい。さらに、取り残されたインクを起点にして吐出口付近まで固着物が広がり、吐出よれが発生しやすくなる。また、第1ワイパのワイピング方向と交差しない方向に第2ワイパでワイピングすると、つなぎ部に取り残されたインクは同一又は逆方向に引き伸ばされるだけで、除去することができず、吐出よれが発生しやすくなる。 If the ejection port surface is wiped with only the first wiper, the ink is likely to be left behind on the step between the connecting portions of the adjacent recording element substrates. Further, the adhered matter spreads from the leftover ink to the vicinity of the ejection port, and ejection deviation easily occurs. Also, when wiping with the second wiper in a direction that does not intersect the wiping direction of the first wiper, the ink left behind in the joint is only stretched in the same or opposite direction and cannot be removed, causing ejection deviation. It will be easier.
本発明のインクジェット記録方法では、第1ワイパでワイピングした後、第1ワイパのワイピング方向と交差する方向に第2ワイパでワイピングする。これにより、つなぎ部に取り残されたインクを異なる方向へとすくい取るように除去することができる。第1ワイパのワイピング方向55と、第2ワイパのワイピング方向56とのなす角度D1は、30°以上とすることが好ましい(図5)。角度D1が30°以上となるように第2ワイパ54でワイピングすることで、つなぎ部に取り残されたインクをより効果的にすくい取って除去することができる。
In the inkjet recording method of the present invention, after wiping with the first wiper, wiping is performed with the second wiper in a direction intersecting the wiping direction of the first wiper. As a result, the ink left behind in the joint portion can be removed by scooping in different directions. The angle D 1 between the wiping
本発明者らは、ヘッド用液体を付与した第1ワイパでワイピングすることで、吐出口面に顔料が固着するのを抑制できることを見出した。顔料を含有しないヘッド用液体が付与された第1ワイパでワイピングすることで、吐出口面上のインク滴にヘッド用液体が供給される。これにより、インク滴中の顔料の分散状態が安定化され、顔料インクの固着が抑制されると考えられる。第1ワイパにヘッド用液体を付与するには、例えば、図6(記録ヘッドの短手方向から見た断面図)に示す構成とすることができる。すなわち、先行するワイピングが終了した際に、第1ワイパ63がヘッド用液体収容タンク67と接触するように、第1ワイパ63、記録ヘッド61、及びヘッド用液体収容タンク67を配置すればよい。先行するワイピングが終了した後に、第1ワイパ63がヘッド用液体収容タンク67に接触することで、第1ワイパ63の表側にヘッド用液体が付着する。図6に示す位置に第1ワイパ63が戻る際には、第1ワイパ63の裏側が記録ヘッド61に接触するため、その表側にヘッド用液体が付着した状態が保たれる。そして、所望のタイミングで、その表側にヘッド用液体が付与された第1ワイパ63により吐出口面をワイピングする。
The present inventors have found that by wiping with the first wiper to which the head liquid is applied, it is possible to prevent the pigment from sticking to the ejection port surface. The head liquid is supplied to the ink droplets on the ejection port surface by wiping with the first wiper to which the head liquid containing no pigment is applied. It is considered that this stabilizes the dispersed state of the pigment in the ink droplet and suppresses the fixation of the pigment ink. In order to apply the head liquid to the first wiper, for example, the configuration shown in FIG. 6 (a cross-sectional view of the recording head viewed from the lateral direction) can be adopted. That is, the
上述の通り、ワイピング工程では、ヘッド用液体が付与された第1ワイパで吐出口面をワイピングする。検討の結果、ヘッド用液体が付与されていない第1ワイパでワイピングした後、第2ワイパでワイピングしても、つなぎ部に取り残されたインクを少しは除去することは可能ではあった。しかし、ヘッド用液体を使用していないため、インクの一部は除去されなかった。そして、除去できなかった顔料インクが吐出口面に固着するとともに、固着物を起点としてさらに顔料インクが固着していくため、吐出よれが発生することが判明した。ヘッド用液体が付与されていない第1ワイパでワイピングすると、インク滴が薄く引き伸ばされてから水分が蒸発するため、顔料がより固着しやすい状態となる。そして、第1ワイパによるワイピングの終了から、第2ワイパによるワイピングの開始までの間に、吐出口面に顔料インクが固着しはじめてしまう。固着した顔料インクは流動性を失っているため、第2ワイパでワイピングしても除去することができず、固着物が広がっていくことになる。 As described above, in the wiping step, the ejection port surface is wiped with the first wiper to which the head liquid is applied. As a result of examination, it was possible to remove the ink left in the joint portion to some extent by wiping with the second wiper after wiping with the first wiper to which the head liquid is not applied. However, since the head liquid was not used, part of the ink was not removed. Then, it was found that the pigment ink that could not be removed adheres to the ejection port surface, and the pigment ink further adheres from the adhered material as a starting point, so that ejection deviation occurs. When wiping with the first wiper to which the head liquid is not applied, the ink droplets are thinly stretched and the water is evaporated, so that the pigment is more easily fixed. Then, from the end of the wiping by the first wiper to the start of the wiping by the second wiper, the pigment ink begins to adhere to the ejection port surface. Since the fixed pigment ink loses fluidity, it cannot be removed even by wiping with the second wiper, and the fixed matter spreads.
(記録ヘッド)
一般的に、記録速度を向上させるには、記録ヘッドにおける吐出口の配列幅を広くする(吐出口列を長くする)ことが有利である。しかし、一の記録素子基板に形成する吐出口列を延ばすことは技術的に困難である。そこで、本発明のインクジェット記録方法では、複数の記録素子基板を同一平面に配置して吐出口列を実質的に延伸した記録ヘッドを用いる。
(Recording head)
In general, in order to improve the printing speed, it is advantageous to widen the array width of the ejection openings in the print head (i.e. lengthen the ejection opening array). However, it is technically difficult to extend the ejection port array formed on one printing element substrate. Therefore, in the ink jet recording method of the present invention, a recording head in which a plurality of recording element substrates are arranged on the same plane and the ejection port array is substantially extended is used.
本発明のインクジェット記録方法で使用するインクジェット記録装置に搭載される記録ヘッドは、顔料を含有する水性インクを吐出する複数の吐出口が所定の方向に配列されて構成された吐出口列を有する複数の記録素子基板が配置されている。図2〜4は、記録素子基板の配置状態を示す模式図である。図2に示すように、複数の吐出口が所定方向に配列されて構成された吐出口列21を有する複数の記録素子基板22を、吐出口の配列方向と直交する方向(縦方向)に配置した記録ヘッド23することができる。また、図3に示すように、吐出口列31を有する複数の記録素子基板32を吐出口の配列方向と同一の方向(横方向)に、いわゆる千鳥状に配置した記録ヘッド33とすることができる。さらに、図4に示すように、吐出口列41を有する複数の記録素子基板42を吐出口の配列方向と同一の方向(横方向)に、いわゆるインライン状に配置した記録ヘッド43とすることができる。なかでも、図3及び4に示すような、複数の記録素子基板が千鳥状又はインライン状に配置され、吐出口の配列幅を記録媒体の最大幅相当まで延ばした、いわゆるラインヘッドが、記録速度を向上させる観点から好ましい。
A recording head mounted on an inkjet recording apparatus used in the inkjet recording method of the present invention has a plurality of ejection port arrays configured by arranging a plurality of ejection ports for ejecting a water-based ink containing a pigment in a predetermined direction. The recording element substrate of is arranged. 2 to 4 are schematic diagrams showing an arrangement state of the recording element substrate. As shown in FIG. 2, a plurality of
(第1ワイパによるワイピング)
第1ワイパのワイピング方向は特に限定されない。例えば、図5に示すように、第1ワイパ53のワイピング方向55を、記録ヘッド51の長手方向と交差する方向とすることができる。また、図7に示すように、第1ワイパ73のワイピング方向75を記録ヘッド71の短手方向と交差する方向とし、第2ワイパ74のワイピング方向76を記録ヘッド71の長手方向と交差する方向とすることもできる。簡単のために、図7では記録素子基板を省略して示す。
(Wiping with the first wiper)
The wiping direction of the first wiper is not particularly limited. For example, as shown in FIG. 5, the wiping
なかでも、図5に示すように、記録ヘッド51の長手方向と交差する方向に吐出口面を第1ワイパ53でワイピングすることが好ましい。図7に示すように、第1ワイパのワイピング方向75を、記録ヘッド71の短手方向と交差する方向とすると、第1ワイパ73の移動距離が長いため、ヘッド用液体の付与量が不均一になりやすい。これに対し、図5に示すように、第1ワイパのワイピング方向55を、記録ヘッド51の長手方向と交差する方向とすると、第1ワイパの移動距離が短いため、ヘッド用液体をより均一に付与しやすいため、好適である。さらに、第1ワイパのワイピング方向55と、記録ヘッド51の長手方向とのなす角度D2が45°以上であると、第1ワイパ53の移動距離がより短くなるために好ましい。
Among them, as shown in FIG. 5, it is preferable to wipe the ejection port surface with the
第1ワイパはブレード状のワイパであることが、ヘッド用液体を付与しやすいために好ましい。さらに、ブレード状の第1ワイパを吐出口面に摺接させてワイピングすることが好ましい。第1ワイパの材質としては、例えば、ウレタン樹脂で形成されるゴム材料(ウレタンゴム)などを挙げることができる。 It is preferable that the first wiper is a blade-shaped wiper because it is easy to apply the head liquid. Further, it is preferable that the blade-shaped first wiper is brought into sliding contact with the ejection port surface for wiping. Examples of the material of the first wiper include a rubber material (urethane rubber) formed of urethane resin.
(第2ワイパによるワイピング)
第2ワイパとしては、第1ワイパと同様に、ブレード状のワイパを用いることができるとともに、ブレード状の第2ワイパを吐出口面に摺接させてワイピングすることが好ましい。第2ワイパの材質としては、例えば、ウレタン樹脂で形成されるゴム材料(ウレタンゴム)などを挙げることができる。また、第2ワイパは、吐出口面を吸引してワイピングする吸引ワイパであることが好ましい。吸引ワイパによって、吐出口面を吸引してワイピングすることで、隣接する記録素子基板同士のつなぎ部に取り残されたインク滴をより効率的にすくい取って除去することができる。吐出口面を吸引してワイピングする吸引ワイパとしては、例えば、特開2012−166374号公報などで開示されている、吐出口面を吸引してクリーニングする吸引ノズルを有するワイプユニットなどを挙げることができる。この場合、吸引ノズルの形状を角柱状として、その側壁をブレード状のワイパとして利用することができる。
(Wiping with the second wiper)
Similar to the first wiper, a blade-shaped wiper can be used as the second wiper, and it is preferable that the blade-shaped second wiper is brought into sliding contact with the ejection port surface for wiping. Examples of the material of the second wiper include a rubber material (urethane rubber) formed of urethane resin. Further, the second wiper is preferably a suction wiper that sucks and wipes the ejection port surface. By sucking and wiping the ejection port surface with the suction wiper, it is possible to more efficiently scoop and remove the ink droplets left at the joint between the adjacent recording element substrates. Examples of the suction wiper for sucking and wiping the discharge port surface include, for example, a wipe unit having a suction nozzle for sucking and cleaning the discharge port surface, which is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2012-166374. it can. In this case, the suction nozzle can be shaped like a prism and its sidewall can be used as a blade-shaped wiper.
(インクジェット記録装置)
図1は、本発明のインクジェット記録装置の一実施形態を示す断面図である。図1中、xは水平方向、yは記録ヘッド8の吐出口の配列方向(奥行方向)、及びzは鉛直方向をそれぞれ示す。図1に示す実施形態のインクジェット記録装置1は、記録動作も読取動作も行っていない、いわゆる待機状態にある。
(Inkjet recording device)
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the inkjet recording apparatus of the present invention. In FIG. 1, x indicates the horizontal direction, y indicates the arrangement direction (depth direction) of the ejection openings of the
図1に示すインクジェット記録装置1は、記録部2とスキャナ部3を備える複合機であり、記録動作と読取動作に関する様々な処理を、記録部2とスキャナ部3で個別に又は連動して実行する。スキャナ部3は原稿の読み取り(スキャン)を行う。本発明のインクジェット記録装置は、スキャナ部を備えない形態であってもよい。
The inkjet recording apparatus 1 shown in FIG. 1 is a multi-function peripheral including a
記録部2において、筐体4の鉛直方向下方の底部には、カットシート状の記録媒体を収容するための第1カセット5A及び第2カセット5Bが着脱可能に設置されている。第1カセット5Aには、A4サイズまでの比較的小さな記録媒体が平積みで収容されている。第2カセット5Bには、A3サイズまでの比較的大きな記録媒体が平積みで収容されている。第1カセット5Aの近傍には、収容されている記録媒体を1枚ずつ分離して給送する第1給送ユニット6Aが設けられている。同様に、第2カセット5Bの近傍には第2給送ユニット6Bが設けられている。記録動作が行われる際には、いずれか一方のカセットから選択的に記録媒体が給送される。
In the
搬送ローラ7、排出ローラ12、ピンチローラ7a、拍車7b、ガイド18、インナーガイド19、及びフラッパ11は、記録媒体を所定の方向に導くための搬送機構である。搬送ローラ7は、記録ヘッド8の上流側及び下流側に配され、不図示の搬送モータによって駆動される駆動ローラである。ピンチローラ7aは、搬送ローラ7とともに記録媒体をニップして回転する従動ローラである。排出ローラ12は、搬送ローラ7の下流側に配され、不図示の搬送モータによって駆動される駆動ローラである。拍車7bは、記録ヘッド8の下流側に配される搬送ローラ7及び排出ローラ12とともに記録媒体を挟持して搬送する。
The
ガイド18は、記録媒体の搬送経路に設けられ、記録媒体を所定の方向に案内する。インナーガイド19は、y方向に延在する部材で湾曲した側面を有し、その側面に沿って記録媒体を案内する。フラッパ11は、両面記録動作の際に、記録媒体が搬送される方向を切り替えるための部材である。排出トレイ13は、記録動作が完了し排出ローラ12によって排出された記録媒体を積載保持するためのトレイである。
The
記録ヘッド8はフルラインタイプの記録ヘッドであり、記録データにしたがってインクを吐出する吐出口が、y方向に沿って記録媒体の幅をカバーする範囲で複数配列されている。記録ヘッド8が待機位置にあるとき、記録ヘッド8の吐出口面8aは、図1に示すようにキャップユニット10によってキャップされている。記録動作を行う際は、吐出口面8aがプラテン9と対向するように記録ヘッド8の向きが変更される。プラテン9は、y方向に延在する平板によって構成され、記録ヘッド8によって記録動作が行われる際に、記録媒体を背面から支持する。
The
インクタンクユニット14は、記録ヘッド8へ供給される4種のインクをそれぞれ収容する。インク供給ユニット15は、インクタンクユニット14と記録ヘッド8を接続する流路の途中に設けられ、記録ヘッド8へのインクの流量を適切な範囲に調整する。メンテナンスユニット16は、キャップユニット10とワイピングユニット17を備え、所定のタイミングでこれらを作動させて、記録ヘッド8のメンテナンス動作を行う。
The
図1に示すインクジェット記録装置を使用すると、まず、第1カセット5A又は第2カセット5Bに収容されている記録媒体が装置内を搬送され、記録部2の記録ヘッド8により画像が記録される。画像が記録された記録媒体は、後(排紙の直前)に記録された面を重力方向の下側にして、すなわち、裏返しとなった状態で排紙トレイ13に排紙される。
When the inkjet recording apparatus shown in FIG. 1 is used, first, the recording medium housed in the
(水性インク)
本発明のインクジェット記録方法で用いるインクは、色材として顔料を含有するインクジェット用の水性インクである。以下、インクに用いる各成分などについて詳細に説明する。
(Water-based ink)
The ink used in the inkjet recording method of the present invention is a water-based inkjet ink containing a pigment as a coloring material. Hereinafter, each component used in the ink will be described in detail.
[顔料]
インクに含有させる色材は、顔料である。インク中の顔料の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として、0.5質量%以上15.0質量%以下であることが好ましく、1.0質量%以上10.0質量%以下であることがさらに好ましい。
[Pigment]
The coloring material contained in the ink is a pigment. The content (% by mass) of the pigment in the ink is preferably 0.5% by mass or more and 15.0% by mass or less, and 1.0% by mass or more and 10.0% by mass or less, based on the total mass of the ink. Is more preferable.
顔料の具体例としては、カーボンブラック、酸化チタンなどの無機顔料;アゾ、フタロシアニン、キナクリドン、イソインドリノン、イミダゾロン、ジケトピロロピロール、ジオキサジン、ペリノンなどの有機顔料を挙げることができる。 Specific examples of the pigment include inorganic pigments such as carbon black and titanium oxide; organic pigments such as azo, phthalocyanine, quinacridone, isoindolinone, imidazolone, diketopyrrolopyrrole, dioxazine and perinone.
顔料の分散方式としては、分散剤として樹脂を用いた樹脂分散顔料や、顔料の粒子表面に親水性基が結合している自己分散顔料などを用いることができる。また、顔料の粒子表面に樹脂を含む有機基を化学的に結合させた樹脂結合型顔料や、顔料の粒子表面を樹脂などで被覆したマイクロカプセル顔料などを用いることができる。 As a method for dispersing the pigment, a resin dispersed pigment using a resin as a dispersant, a self-dispersed pigment having a hydrophilic group bonded to the particle surface of the pigment, or the like can be used. Further, a resin-bonded pigment in which an organic group containing a resin is chemically bonded to the particle surface of the pigment, a microcapsule pigment in which the particle surface of the pigment is coated with a resin, or the like can be used.
顔料を水性媒体中に分散させるための樹脂分散剤としては、アニオン性基の作用によって顔料を水性媒体中に分散させうるものを用いることが好ましい。樹脂分散剤としては、後述するような樹脂、なかでも水溶性樹脂を用いることができる。インク中の顔料の含有量(質量%)は、樹脂分散剤の含有量(質量%)に対する質量比率で、0.3倍以上10.0倍以下であることが好ましい。 As the resin dispersant for dispersing the pigment in the aqueous medium, it is preferable to use one that can disperse the pigment in the aqueous medium by the action of the anionic group. As the resin dispersant, it is possible to use the resins described below, especially water-soluble resins. The content (% by mass) of the pigment in the ink is preferably 0.3 times or more and 10.0 times or less in terms of a mass ratio with respect to the content (% by mass) of the resin dispersant.
自己分散顔料としては、カルボン酸基、スルホン酸基、ホスホン酸基などのアニオン性基が、顔料の粒子表面に直接又は他の原子団(−R−)を介して結合しているものを用いることができる。アニオン性基は、酸型及び塩型のいずれであってもよく、塩型である場合は、その一部が解離した状態及び全てが解離した状態のいずれであってもよい。アニオン性基が塩型である場合において、カウンターイオンとなるカチオンとしては、アルカリ金属カチオン、アンモニウム、有機アンモニウムなどを挙げることができる。他の原子団(−R−)の具体例としては、炭素原子数1乃至12の直鎖又は分岐のアルキレン基;フェニレン基やナフチレン基などのアリーレン基;カルボニル基;イミノ基;アミド基;スルホニル基;エステル基;エーテル基などを挙げることができる。また、これらの基を組み合わせた基であってもよい。 As the self-dispersion pigment, one in which an anionic group such as a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, or a phosphonic acid group is bonded directly to the particle surface of the pigment or through another atomic group (-R-) is used. be able to. The anionic group may be either an acid type or a salt type, and when it is a salt type, it may be in a partially dissociated state or in a completely dissociated state. When the anionic group is a salt type, examples of the cation serving as a counter ion include an alkali metal cation, ammonium, organic ammonium and the like. Specific examples of the other atomic group (-R-) include a linear or branched alkylene group having 1 to 12 carbon atoms; an arylene group such as a phenylene group and a naphthylene group; a carbonyl group; an imino group; an amide group; a sulfonyl group. Group; ester group; ether group and the like. Moreover, the group which combined these groups may be sufficient.
[樹脂]
インクには、樹脂を含有させることができる。インク中の樹脂の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として、0.1質量%以上20.0質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以上15.0質量%以下であることがさらに好ましい。
[resin]
The ink may contain a resin. The content (% by mass) of the resin in the ink is preferably 0.1% by mass or more and 20.0% by mass or less, and 0.5% by mass or more and 15.0% by mass or less, based on the total mass of the ink. Is more preferable.
樹脂は、(i)顔料の分散状態を安定化させるため、すなわち、樹脂分散剤やその補助としてインクに添加することができる。また、(ii)記録される画像の各種特性を向上させるためにインクに添加することができる。樹脂の形態としては、ブロック共重合体、ランダム共重合体、グラフト共重合体、及びこれらの組み合わせなどを挙げることができる。また、樹脂は、水性媒体に溶解しうる水溶性樹脂であってもよく、水性媒体中に分散する樹脂粒子であってもよい。樹脂粒子は、色材を内包する必要はない。 The resin can be added to the ink to stabilize the dispersed state of the pigment (i), that is, as a resin dispersant or an auxiliary agent thereof. Further, (ii) it can be added to the ink in order to improve various characteristics of the recorded image. Examples of the resin form include block copolymers, random copolymers, graft copolymers, and combinations thereof. The resin may be a water-soluble resin that can be dissolved in an aqueous medium or resin particles that are dispersed in the aqueous medium. The resin particles do not need to include the coloring material.
本明細書において「樹脂が水溶性である」とは、その樹脂を酸価と当量のアルカリで中和した場合に、動的光散乱法により粒子径を測定しうる粒子を形成しない状態で水性媒体中に存在することを意味する。樹脂が水溶性であるか否かについては、以下に示す方法にしたがって判断することができる。まず、酸価相当のアルカリ(水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなど)により中和された樹脂を含む液体(樹脂固形分:10質量%)を用意する。次いで、用意した液体を純水で10倍(体積基準)に希釈して試料溶液を調製する。そして、試料溶液中の樹脂の粒子径を動的光散乱法により測定した場合に、粒子径を有する粒子が測定されない場合に、その樹脂は水溶性であると判断することができる。この際の測定条件は、例えば、以下のようにすることができる。
[測定条件]
SetZero:30秒
測定回数:3回
測定時間:180秒
In the present specification, "the resin is water-soluble" means that when the resin is neutralized with an acid equivalent to an alkali, the resin is aqueous in a state in which particles whose particle size can be measured by a dynamic light scattering method are not formed. Means being present in the medium. Whether or not the resin is water-soluble can be determined according to the method described below. First, a liquid (resin solid content: 10% by mass) containing a resin neutralized with an alkali having an acid value (sodium hydroxide, potassium hydroxide, etc.) is prepared. Next, the prepared liquid is diluted 10 times (volume basis) with pure water to prepare a sample solution. Then, when the particle size of the resin in the sample solution is measured by the dynamic light scattering method and no particle having the particle size is measured, it can be determined that the resin is water-soluble. The measurement conditions at this time can be set as follows, for example.
[Measurement condition]
SetZero: 30 seconds Number of measurements: 3 times Measurement time: 180 seconds
粒度分布測定装置としては、動的光散乱法による粒度分析計(例えば、商品名「UPA−EX150」、日機装製)などを使用することができる。勿論、使用する粒度分布測定装置や測定条件などは上記に限られるものではない。 As the particle size distribution measuring device, a particle size analyzer by a dynamic light scattering method (for example, trade name "UPA-EX150", manufactured by Nikkiso) can be used. Of course, the particle size distribution measuring device and measuring conditions used are not limited to the above.
水溶性樹脂の酸価は、100mgKOH/g以上250mgKOH/g以下であることが好ましい。樹脂粒子を構成する樹脂の酸価は、5mgKOH/g以上100mgKOH/g以下であることが好ましい。水溶性樹脂の重量平均分子量は、3,000以上15,000以下であることが好ましい。樹脂粒子を構成する樹脂の重量平均分子量は、1,000以上2,000,000以下であることが好ましい。動的光散乱法により測定される樹脂粒子の体積平均粒子径は、50nm以上500nm以下であることが好ましい。 The acid value of the water-soluble resin is preferably 100 mgKOH / g or more and 250 mgKOH / g or less. The acid value of the resin forming the resin particles is preferably 5 mgKOH / g or more and 100 mgKOH / g or less. The weight average molecular weight of the water-soluble resin is preferably 3,000 or more and 15,000 or less. The weight average molecular weight of the resin forming the resin particles is preferably 1,000 or more and 2,000,000 or less. The volume average particle diameter of the resin particles measured by the dynamic light scattering method is preferably 50 nm or more and 500 nm or less.
樹脂としては、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、オレフィン系樹脂などを挙げることができる。なかでも、アクリル系樹脂やウレタン樹脂が好ましく、(メタ)アクリル酸や(メタ)アクリレートに由来するユニットで構成されるアクリル系樹脂がさらに好ましい。 Examples of the resin include acrylic resin, urethane resin, and olefin resin. Among them, acrylic resins and urethane resins are preferable, and acrylic resins composed of a unit derived from (meth) acrylic acid or (meth) acrylate are more preferable.
アクリル系樹脂としては、親水性ユニット及び疎水性ユニットを構成ユニットとして有するものが好ましい。 The acrylic resin preferably has a hydrophilic unit and a hydrophobic unit as constituent units.
親水性ユニットは、アニオン性基などの親水性基を有するユニットである。親水性ユニットは、例えば、親水性基を有する親水性モノマーを重合することで形成することができる。親水性基を有する親水性モノマーの具体例としては、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸などのカルボン酸基を有する酸性モノマー、これらの酸性モノマーの無水物や塩などのアニオン性モノマーなどを挙げることができる。酸性モノマーの塩を構成するカチオンとしては、リチウム、ナトリウム、カリウム、アンモニウム、有機アンモニウムなどのイオンを挙げることができる。疎水性ユニットは、アニオン性基などの親水性基を有しないユニットである。疎水性ユニットは、例えば、アニオン性基などの親水性基を有しない、疎水性モノマーを重合することで形成することができる。疎水性モノマーの具体例としては、スチレン、α−メチルスチレン、(メタ)アクリル酸ベンジルなどの芳香環を有するモノマー;(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシルなどの(メタ)アクリル酸エステル系モノマーなどを挙げることができる。
The hydrophilic unit is a unit having a hydrophilic group such as an anionic group. The hydrophilic unit can be formed, for example, by polymerizing a hydrophilic monomer having a hydrophilic group. Specific examples of the hydrophilic monomer having a hydrophilic group include (meth) acrylic acid, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, and other acidic monomers having a carboxylic acid group, and anions such as anhydrides and salts of these acidic monomers. And the like. Examples of the cation that constitutes the salt of the acidic monomer include ions such as lithium, sodium, potassium, ammonium and organic ammonium. The hydrophobic unit is a unit that does not have a hydrophilic group such as an anionic group. The hydrophobic unit can be formed, for example, by polymerizing a hydrophobic monomer having no hydrophilic group such as an anionic group. Specific examples of the hydrophobic monomer include monomers having an aromatic ring such as styrene, α-methylstyrene, and benzyl (meth) acrylate; methyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, and (meth)
なかでも、(メタ)アクリル酸に由来する親水性ユニットと、芳香環を有するモノマー及び(メタ)アクリル酸エステル系モノマーの少なくとも一方に由来する疎水性ユニットと、を有するアクリル系樹脂が好ましい。特に、(メタ)アクリル酸に由来する親水性ユニットと、スチレン及びα−メチルスチレンの少なくとも一方のモノマーに由来する疎水性ユニットとを有するアクリル系樹脂が好ましい。これらのアクリル系樹脂は、顔料との相互作用が生じやすいため、顔料を分散させるための樹脂分散剤として好適に利用することができる。 Above all, an acrylic resin having a hydrophilic unit derived from (meth) acrylic acid and a hydrophobic unit derived from at least one of a monomer having an aromatic ring and a (meth) acrylic acid ester-based monomer is preferable. In particular, an acrylic resin having a hydrophilic unit derived from (meth) acrylic acid and a hydrophobic unit derived from at least one of styrene and α-methylstyrene is preferable. Since these acrylic resins easily interact with the pigment, they can be suitably used as a resin dispersant for dispersing the pigment.
ウレタン系樹脂は、例えば、ポリイソシアネートとポリオールとを反応させて得ることができる。また、鎖延長剤をさらに反応させたものであってもよい。オレフィン系樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどを挙げることができる。 The urethane resin can be obtained, for example, by reacting polyisocyanate and polyol. In addition, a chain extender may be further reacted. Examples of the olefin resin include polyethylene and polypropylene.
[水性媒体]
本発明のインクジェット記録方法で用いるインクは、水性媒体として少なくとも水を含有する水性のインクである。インクには、水及び水溶性有機溶剤(後述する第1水溶性有機溶剤)の混合溶媒である水性媒体を含有させることができる。水としては、脱イオン水やイオン交換水を用いることが好ましい。水性インク中の水の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として、50.0質量%以上95.0質量%以下であることが好ましい。また、水性インク中の第1水溶性有機溶剤の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として、3.0質量%以上50.0質量%以下であることが好ましい。第1水溶性有機溶剤としては、アルコール類、(ポリ)アルキレングリコール類、グリコールエーテル類、含窒素化合物類、含硫黄化合物類などのインクジェット用のインクに使用可能なものをいずれも用いることができる。第1水溶性有機溶剤は、グリセリンよりも比誘電率の低い水溶性有機溶剤、及びグリセリンを含む混合物であることが好ましい。
[Aqueous medium]
The ink used in the inkjet recording method of the present invention is an aqueous ink containing at least water as an aqueous medium. The ink may contain an aqueous medium which is a mixed solvent of water and a water-soluble organic solvent (first water-soluble organic solvent described later). Deionized water or ion-exchanged water is preferably used as water. The content (% by mass) of water in the aqueous ink is preferably 50.0% by mass or more and 95.0% by mass or less based on the total mass of the ink. The content (mass%) of the first water-soluble organic solvent in the water-based ink is preferably 3.0 mass% or more and 50.0 mass% or less based on the total mass of the ink. As the first water-soluble organic solvent, any of those usable for ink jet inks such as alcohols, (poly) alkylene glycols, glycol ethers, nitrogen-containing compounds and sulfur-containing compounds can be used. . The first water-soluble organic solvent is preferably a mixture containing a water-soluble organic solvent having a lower dielectric constant than glycerin and glycerin.
[その他添加剤]
インクには、上記成分以外にも必要に応じて、消泡剤、界面活性剤、pH調整剤、粘度調整剤、防錆剤、防腐剤、防黴剤、酸化防止剤、還元防止剤など種々の添加剤を含有させてもよい。一般的に、これらの添加剤はインク中の含有量もかなり少なく、吐出口面における顔料インクの固着に直接的に与える影響も少ない。このため、本発明においては、これらの添加剤は「水溶性有機溶剤」には含めないものとし、比誘電率を算出する対象とはしない。
[Other additives]
In addition to the above-mentioned components, the ink may contain various agents such as a defoaming agent, a surfactant, a pH adjusting agent, a viscosity adjusting agent, an anticorrosive agent, an antiseptic agent, an antifungal agent, an antioxidant and a reduction inhibitor. The additive may be included. In general, these additives have a considerably low content in the ink and have little direct effect on the fixation of the pigment ink on the ejection port surface. Therefore, in the present invention, these additives are not included in the "water-soluble organic solvent", and are not included in the calculation of the relative dielectric constant.
(ヘッド用液体)
第1ワイパに付与するヘッド用液体は、水溶性有機溶剤(第2水溶性有機溶剤)を含有することが好ましい。第2水溶性有機溶剤を含有するヘッド用液体を用いることで、記録ヘッドの吐出口面上でインクの流動性が低下することをより有効に回避することができる。第2水溶性有機溶剤としては、第1水溶性有機溶剤と同様に、アルコール類、(ポリ)アルキレングリコール類、グリコールエーテル類、含窒素化合物類、含硫黄化合物類などのインクジェット用のインクに使用可能なものをいずれも用いることができる。なかでも、インクに用いる第1水溶性有機溶剤と同等以上の親水性を示す水溶性有機溶剤を用いることが好ましく、比誘電率が高いことから、グリセリンを用いることがさらに好ましい。第1水溶性有機溶剤と同等以上の親水性を示す水溶性有機溶剤を第2水溶性有機溶剤として用いることで、インク滴中の顔料の分散状態をより安定化させることができる。
(Head liquid)
The head liquid applied to the first wiper preferably contains a water-soluble organic solvent (second water-soluble organic solvent). By using the head liquid containing the second water-soluble organic solvent, it is possible to more effectively avoid the decrease in the fluidity of the ink on the ejection port surface of the recording head. As the second water-soluble organic solvent, similar to the first water-soluble organic solvent, used for inkjet inks such as alcohols, (poly) alkylene glycols, glycol ethers, nitrogen-containing compounds and sulfur-containing compounds Any possible one can be used. Above all, it is preferable to use a water-soluble organic solvent having hydrophilicity equal to or higher than that of the first water-soluble organic solvent used for the ink, and it is more preferable to use glycerin because of its high relative dielectric constant. By using, as the second water-soluble organic solvent, a water-soluble organic solvent having hydrophilicity equal to or higher than that of the first water-soluble organic solvent, it is possible to further stabilize the dispersion state of the pigment in the ink droplet.
比誘電率が高い水溶性有機溶剤ほど、親水性の高い水溶性有機溶剤であるということができる。このため、ヘッド用液体に含有される第2水溶性有機溶剤の比誘電率εhと、インクに含有される第1水溶性有機溶剤の比誘電率εiとが、εh≧εiの関係を満たすことが好ましい。εh及びεiは、それぞれ、25.0以上45.0以下であることが好ましい。 It can be said that a water-soluble organic solvent having a higher relative dielectric constant has a higher hydrophilicity. Therefore, the relative permittivity ε h of the second water-soluble organic solvent contained in the head liquid and the relative permittivity ε i of the first water-soluble organic solvent contained in the ink are such that ε h ≧ ε i It is preferable to satisfy the relationship. Each of ε h and ε i is preferably 25.0 or more and 45.0 or less.
複数種の水溶性有機溶剤がヘッド用液体やインクに含まれている場合には、それらの全体を「(第1又は第2)水溶性有機溶剤」として捉え、ヘッド用液体やインク中の水溶性有機溶剤の比誘電率は、いわゆる加重平均法で算出する。例えば、比誘電率が40.0の水溶性有機溶剤30.0質量部と、比誘電率20.0の水溶性有機溶剤20.0部と、を含有する液体の場合、水溶性有機溶剤の比誘電率は、下記式で算出することができる。
(40.0×30.0+20.0×20.0)/(30.0+20.0)=32.0
When a plurality of types of water-soluble organic solvents are contained in the head liquid or ink, the whole of them is regarded as “(first or second) water-soluble organic solvent”, and the water in the head liquid or ink is treated. The relative dielectric constant of the organic solvent is calculated by a so-called weighted average method. For example, in the case of a liquid containing 30.0 parts by mass of a water-soluble organic solvent having a relative dielectric constant of 40.0 and 20.0 parts of a water-soluble organic solvent having a relative dielectric constant of 20.0, The relative permittivity can be calculated by the following formula.
(40.0 × 30.0 + 20.0 × 20.0) / (30.0 + 20.0) = 32.0
インクジェット用の水性インクに含有させる水溶性有機溶剤としては、吐出口の目詰まりなどの信頼性を考慮して、通常は水よりも蒸気圧の低いものを用いる。このため、吐出口面上ではインク滴からの水の蒸発が進んでおり、ほとんどの液媒体が水溶性有機溶剤となっている。したがって、本発明において、比誘電率を算出する際に水の比誘電率を考慮する必要はない。インクと同様に、ヘッド用液体についても水の比誘電率は考慮しないこととする。 As the water-soluble organic solvent contained in the water-based inkjet ink, one having a vapor pressure lower than that of water is usually used in consideration of reliability such as clogging of the ejection port. Therefore, evaporation of water from the ink droplets is progressing on the ejection port surface, and most of the liquid medium is a water-soluble organic solvent. Therefore, in the present invention, it is not necessary to consider the relative permittivity of water when calculating the relative permittivity. Similar to the ink, the relative permittivity of water is not considered for the head liquid.
水溶性有機溶剤の比誘電率は、誘電率計(例えば、商品名「BI−870」、BROOKHAVEN INSTRUMENTS CORPORATION製など)を使用し、周波数10kHzの条件で測定することができる。25℃で固体の水溶性有機溶剤の比誘電率は、50質量%水溶液の比誘電率を測定し、下記式(1)から算出した値とする。通常「水溶性有機溶剤」とは液体を指すものであるが、本発明においては、25℃(常温)で固体であるものも水溶性有機溶剤に含めることとする。
εsol=2ε50%−εwater ・・・(1)
εsol:25℃で固体の水溶性有機溶剤の比誘電率
ε50%:25℃で固体の水溶性有機溶剤の50質量%水溶液の比誘電率
εwater:水の比誘電率
The relative permittivity of the water-soluble organic solvent can be measured using a permittivity meter (for example, trade name “BI-870”, manufactured by BROOKHAVEN INSTRUMENTS CORPORATION, etc.) under the condition of a frequency of 10 kHz. The relative dielectric constant of the water-soluble organic solvent that is solid at 25 ° C. is a value calculated from the following formula (1) by measuring the relative dielectric constant of a 50 mass% aqueous solution. Usually, the "water-soluble organic solvent" refers to a liquid, but in the present invention, those which are solid at 25 ° C (normal temperature) are also included in the water-soluble organic solvent.
ε sol = 2ε 50% −ε water ... (1)
ε sol : relative permittivity of water-soluble organic solvent solid at 25 ° C. ε 50% : relative permittivity of 50% by mass aqueous solution of water-soluble organic solvent solid at 25 ° C. ε water : relative permittivity of water
水性インクに汎用であり、25℃で固体である水溶性有機溶剤としては、例えば、1,6−ヘキサンジオール、トリメチロールプロパン、エチレン尿素、尿素、数平均分子量1,000のポリエチレングリコールなどを挙げることができる。ここで、25℃で固体の水溶性有機溶剤の比誘電率を、50質量%水溶液の比誘電率から求める理由は次の通りである。25℃で固体の水溶性有機溶剤のうち、水性インクの構成成分となり得るもののなかには、50質量%を超えるような高濃度の水溶液を調製することが困難なものがある。一方、10質量%以下であるような低濃度の水溶液では、水の比誘電率が支配的となり、当該水溶性有機溶剤の確からしい(実効的な)比誘電率の値を得ることができない。そこで、本発明者らが検討を行った結果、25℃で固体の水溶性有機溶剤のうち、インクに用いることが可能なほとんどのもので測定対象の水溶液を調製することができ、かつ、求められる比誘電率も本発明の効果と整合することが判明した。このような理由から、50質量%水溶液を利用することとした。25℃で固体の水溶性有機溶剤であって、水への溶解度が低いために50質量%水溶液を調製できないものについては、飽和濃度の水溶液を利用し、上記εsolを求める場合に準じて算出した比誘電率の値を便宜的に用いることとする。 Examples of the water-soluble organic solvent that is commonly used for water-based inks and is solid at 25 ° C. include 1,6-hexanediol, trimethylolpropane, ethylene urea, urea, and polyethylene glycol having a number average molecular weight of 1,000. be able to. Here, the reason for obtaining the relative permittivity of the water-soluble organic solvent that is solid at 25 ° C. from the relative permittivity of the 50 mass% aqueous solution is as follows. Among the water-soluble organic solvents that are solid at 25 ° C., it is difficult to prepare a high-concentration aqueous solution having a concentration of more than 50% by mass, which may be a constituent component of the aqueous ink. On the other hand, in a low-concentration aqueous solution such as 10% by mass or less, the relative permittivity of water is dominant, and a reliable (effective) value of the relative permittivity of the water-soluble organic solvent cannot be obtained. Therefore, as a result of the investigations by the present inventors, it was possible to prepare an aqueous solution to be measured with most of the water-soluble organic solvents that are solid at 25 ° C. It has been found that the relative permittivity obtained also matches the effect of the present invention. For this reason, it was decided to use a 50 mass% aqueous solution. For a water-soluble organic solvent that is solid at 25 ° C and cannot be prepared as a 50% by mass aqueous solution due to its low solubility in water, use a saturated aqueous solution to calculate ε sol and calculate according to the above The value of the relative dielectric constant is used for convenience.
インク及びヘッド用液体に使用することができる水溶性有機溶剤としては、メチルアルコール(33.1)、エチルアルコール(23.8)、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール(18.3)、n−ブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコールなどの炭素数1乃至4の1価アルコール類;1,2−プロパンジオール(28.8)、1,3−ブタンジオール(30.0)、1,4−ブタンジオール(31.1)、1,5−ペンタンジオール(27.0)、1,2−ヘキサンジオール(14.8)、1,6−ヘキサンジオール(7.1)、2−メチル−1,3−プロパンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール(23.9)などの2価アルコール類;1,2,6−ヘキサントリオール(28.5)、グリセリン(42.3)、トリメチロールプロパン(33.7)、トリメチロールエタンなどの多価アルコール類;エチレングリコール(40.4)、ジエチレングリコール(31.7)、トリエチレングリコール(22.7)、テトラエチレングリコール、ブチレングリコール、ヘキシレングリコール、チオジグリコールなどのアルキレングリコール類;ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル(9.8)などのグリコールエーテル類;数平均分子量600のポリエチレングリコール(11.5)、数平均分子量1,000のポリエチレングリコール(4.6)、ポリプロピレングリコールなどの数平均分子量200乃至1,000のポリアルキレングリコール類;2−ピロリドン(28.8)、N−メチル−2−ピロリドン(32.0)、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、N−メチルモルホリン、尿素(110.3)、エチレン尿素(49.7)、トリエタノールアミン(31.9)などの含窒素化合物類;ジメチルスルホキシド(48.9)、ビス(2−ヒドロキシエチルスルホン)などの含硫黄化合物類;などを挙げることができる。上記の水溶性有機溶剤に付したカッコ内の数値は、それぞれの水溶性有機溶剤の25℃における比誘電率である。水溶性有機溶剤としては、25℃における蒸気圧が水よりも低いものを用いることが好ましい。 Water-soluble organic solvents that can be used in the ink and the head liquid include methyl alcohol (33.1), ethyl alcohol (23.8), n-propyl alcohol, isopropyl alcohol (18.3), n-butyl. Monohydric alcohols having 1 to 4 carbon atoms such as alcohol, sec-butyl alcohol and tert-butyl alcohol; 1,2-propanediol (28.8), 1,3-butanediol (30.0), 1, 4-butanediol (31.1), 1,5-pentanediol (27.0), 1,2-hexanediol (14.8), 1,6-hexanediol (7.1), 2-methyl- Dihydric alcohols such as 1,3-propanediol and 3-methyl-1,5-pentanediol (23.9); 1,2,6-hexanetriol ( 8.5), glycerin (42.3), trimethylolpropane (33.7), trimethylolethane and other polyhydric alcohols; ethylene glycol (40.4), diethylene glycol (31.7), triethylene glycol ( 22.7), alkylene glycols such as tetraethylene glycol, butylene glycol, hexylene glycol and thiodiglycol; diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, triethylene glycol monoethyl ether, triethylene glycol monobutyl ether (9.8). ) And other glycol ethers; polyethylene glycol having a number average molecular weight of 600 (11.5), polyethylene glycol having a number average molecular weight of 1,000 (4.6), polypropylene glycol Polyalkylene glycols having a number average molecular weight of 200 to 1,000 such as; 2-pyrrolidone (28.8), N-methyl-2-pyrrolidone (32.0), 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone , N-methylmorpholine, urea (110.3), ethyleneurea (49.7), triethanolamine (31.9) and other nitrogen-containing compounds; dimethyl sulfoxide (48.9), bis (2-hydroxyethyl) Sulfur-containing compounds such as sulfone); and the like. The numerical value in parentheses attached to the above water-soluble organic solvent is the relative dielectric constant of each water-soluble organic solvent at 25 ° C. As the water-soluble organic solvent, one having a vapor pressure at 25 ° C. lower than that of water is preferably used.
[水性媒体]
本発明のインクジェット記録方法で用いるヘッド用液体は、水性媒体として水を含有する水性の液体であることが好ましい。好適には、ヘッド用液体は、水及び水溶性有機溶剤(第2水溶性有機溶剤)の混合溶媒である水性媒体を含有する。水としては、脱イオン水やイオン交換水を用いることが好ましい。ヘッド用液体中の水の含有量(質量%)は、ヘッド用液体全質量を基準として、1.0質量%以上30.0質量%以下であることが好ましい。また、ヘッド用液体中の第2水溶性有機溶剤の含有量(質量%)は、ヘッド用液体全質量を基準として、70.0質量%以上99.0質量%以下であることが好ましい。
[Aqueous medium]
The head liquid used in the inkjet recording method of the present invention is preferably an aqueous liquid containing water as an aqueous medium. Suitably, the head liquid contains an aqueous medium which is a mixed solvent of water and a water-soluble organic solvent (second water-soluble organic solvent). Deionized water or ion-exchanged water is preferably used as water. The content (% by mass) of water in the head liquid is preferably 1.0% by mass or more and 30.0% by mass or less based on the total mass of the head liquid. The content (mass%) of the second water-soluble organic solvent in the head liquid is preferably 70.0 mass% or more and 99.0 mass% or less based on the total mass of the head liquid.
[その他添加剤]
ヘッド用液体にも、上記成分以外にも必要に応じて、消泡剤、界面活性剤、pH調整剤、粘度調整剤、防錆剤、防腐剤、防黴剤、酸化防止剤、還元防止剤など種々の添加剤を含有させてもよい。一般的に、これらの添加剤はヘッド用液体中の含有量もかなり少なく、吐出口面における顔料の分散状態に直接的に与える影響も少ない。このため、本発明においては、これらの添加剤は「水溶性有機溶剤」には含めないものとし、比誘電率を算出する対象とはしない。ヘッド用液体は無色透明であることが好ましいので、ヘッド用液体は色材を含有しないことが好ましい。
[Other additives]
In addition to the above components, if necessary, in addition to the above components for the head liquid, a defoaming agent, a surfactant, a pH adjusting agent, a viscosity adjusting agent, an anticorrosive agent, an antiseptic agent, an antifungal agent, an antioxidant, a reduction inhibitor. Various additives may be contained. Generally, these additives have a considerably small content in the head liquid, and have little direct influence on the dispersed state of the pigment on the ejection port surface. Therefore, in the present invention, these additives are not included in the "water-soluble organic solvent", and are not included in the calculation of the relative dielectric constant. Since the head liquid is preferably colorless and transparent, it is preferable that the head liquid does not contain a coloring material.
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、下記の実施例によって何ら限定されるものではない。成分量に関して「部」及び「%」と記載しているものは特に断らない限り質量基準である。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the following Examples unless it exceeds the gist. Regarding the component amounts, those described as “part” and “%” are based on mass unless otherwise specified.
<顔料分散液の調製>
(顔料分散液1)
水溶性樹脂であるスチレン/アクリル酸共重合体(組成(モル)比=33:67)を酸価と等モルの水酸化カリウムで中和するとともに、イオン交換水に溶解させ、樹脂(固形分)の含有量が20.0%である樹脂分散剤の水溶液を調製した。この水溶性樹脂の重量平均分子量は10,000であり、酸価は200mgKOH/gである。顔料(C.I.ピグメントレッド122)15.0部、樹脂分散剤の水溶液30.0部、及び水55.0部の混合物をサンドグラインダーに入れ、1時間分散処理した後、遠心分離処理して粗大粒子を除去した。ポアサイズ3.0μmのミクロフィルター(富士フイルム製)にて加圧ろ過した後、適量のイオン交換水を加えて顔料分散液1を得た。得られた顔料分散液1の顔料の含有量は10.0%、樹脂分散剤の含有量は3.0%であった。
<Preparation of pigment dispersion>
(Pigment dispersion 1)
A styrene / acrylic acid copolymer (composition (molar) ratio = 33: 67), which is a water-soluble resin, is neutralized with potassium hydroxide having an equimolar acid value and dissolved in ion-exchanged water to obtain a resin (solid content). An aqueous solution of a resin dispersant having a content of 2) of 20.0% was prepared. This water-soluble resin has a weight average molecular weight of 10,000 and an acid value of 200 mgKOH / g. A mixture of 15.0 parts of pigment (CI Pigment Red 122), 30.0 parts of an aqueous solution of a resin dispersant, and 55.0 parts of water was placed in a sand grinder and dispersed for 1 hour, followed by centrifugation. To remove coarse particles. After pressure filtration with a micro filter (manufactured by FUJIFILM) having a pore size of 3.0 μm, an appropriate amount of ion-exchanged water was added to obtain a pigment dispersion liquid 1. The pigment dispersion liquid 1 thus obtained had a pigment content of 10.0% and a resin dispersant content of 3.0%.
(顔料分散液2)
顔料をC.I.ピグメントイエロー74に変更したこと以外は、前述の顔料分散液1と同様の手順で、顔料の含有量が10.0%、樹脂分散剤の含有量が6.0%の顔料分散液2を得た。
(Pigment dispersion 2)
The pigment is C.I. I.
(顔料分散液3)
顔料をC.I.ピグメントブルー15:3に変更したこと以外は、前述の顔料分散液1と同様の手順で、顔料の含有量が10.0%、樹脂分散剤の含有量が6.0%の顔料分散液3を得た。
(Pigment dispersion 3)
The pigment is C.I. I. Pigment Blue 15: 3, except that the procedure is the same as that for Pigment Dispersion Liquid 1 described above, and Pigment Dispersion Liquid 3 has a pigment content of 10.0% and a resin dispersant content of 6.0%. Got
(顔料分散液4)
カーボンブラック20.0g、4−アミノフタル酸10mmol、及び純水200mLをシルヴァーソン混合機に入れ、室温、6,000rpmの条件で30分混合して混合物を得た。得られた混合物に、少量の水に溶解させた亜硝酸カリウム(4−アミノフタル酸と等モル)をゆっくり添加して混合した。この混合によって混合物の温度は60℃に達した。この状態で1時間反応させた後、水酸化カリウム水溶液を添加して混合物のpHを10に調整した。30分後、純水20mLを加え、スペクトラムメンブランを用いてダイアフィルトレーションし、自己分散顔料を得た。得られた自己分散顔料に水を加え、顔料の含有量が10.0%である顔料分散液4を得た。
(Pigment dispersion 4)
20.0 g of carbon black, 10 mmol of 4-aminophthalic acid, and 200 mL of pure water were placed in a Silverson mixer and mixed for 30 minutes at room temperature and 6,000 rpm to obtain a mixture. To the obtained mixture, potassium nitrite (equimolar with 4-aminophthalic acid) dissolved in a small amount of water was slowly added and mixed. By this mixing, the temperature of the mixture reached 60 ° C. After reacting for 1 hour in this state, an aqueous potassium hydroxide solution was added to adjust the pH of the mixture to 10. After 30 minutes, 20 mL of pure water was added, and diafiltration was performed using a spectrum membrane to obtain a self-dispersion pigment. Water was added to the obtained self-dispersion pigment to obtain
(染料水溶液1)
C.I.アシッドレッド249の10.0%水溶液を染料水溶液1とした。
(Dye aqueous solution 1)
C. I. A 10.0% aqueous solution of Acid Red 249 was used as a dye aqueous solution 1.
<インクの調製>
表1に示す各成分(単位:%)を混合し、十分に撹拌した後、ポアサイズ3.0μmのミクロフィルター(富士フイルム製)にて加圧ろ過して、各インクを調製した。表1中、「アセチレノールE100」は、川研ファインケミカル製のノニオン性界面活性剤の商品名である。ポリエチレングリコールの数平均分子量は1,000であった。表1中の水溶性有機溶剤に付した括弧内の数値は、水溶性有機溶剤の比誘電率である。表1の下段にインク中の水溶性有機溶剤の比誘電率εiを示す。インクのpHは、1mol/L水酸化カリウム水溶液(表1にはイオン交換水の使用量に含めて表記)を用いて調整した。
<Preparation of ink>
The respective components (unit:%) shown in Table 1 were mixed, sufficiently stirred, and then pressure-filtered with a micro filter (manufactured by Fuji Film) having a pore size of 3.0 μm to prepare each ink. In Table 1, "acetylenol E100" is a trade name of a nonionic surfactant manufactured by Kawaken Fine Chemicals. The number average molecular weight of polyethylene glycol was 1,000. The numerical value in parentheses attached to the water-soluble organic solvent in Table 1 is the relative dielectric constant of the water-soluble organic solvent. The lower part of Table 1 shows the relative dielectric constant ε i of the water-soluble organic solvent in the ink. The pH of the ink was adjusted using a 1 mol / L potassium hydroxide aqueous solution (indicated in Table 1 by including the amount of ion-exchanged water used).
<ヘッド用液体の調製>
表2に示す各成分(単位:%)を混合し、十分に撹拌して、各ヘッド用液体を調製した。ポリエチレングリコールの数平均分子量は1,000であった。表2の下段に、ヘッド用液体中の水溶性有機溶剤の比誘電率εhを示す。
<Preparation of head liquid>
The components shown in Table 2 (unit:%) were mixed and sufficiently stirred to prepare each head liquid. The number average molecular weight of polyethylene glycol was 1,000. The lower part of Table 2 shows the relative dielectric constant ε h of the water-soluble organic solvent in the head liquid.
<記録ヘッドの構成>
熱エネルギーを付与してインクを吐出させる方式の記録ヘッドを用意した。記録ヘッドを構成する記録素子基板は、600dpiの配列密度で512個の吐出口が配列されて構成された吐出口列が配置されたものである。1つの吐出口から吐出されるインク滴の質量は4ngである。記録ヘッドは、図8に示すように、隣接する記録素子基板92の端部同士が吐出口の配列方向において重複してつなぎ部を構成するように、複数の記録素子基板92がインライン状に配列されたラインヘッド93である。記録素子基板92には単色の吐出口列91が形成されている。
<Structure of recording head>
A recording head of the type that applies thermal energy to eject ink was prepared. The recording element substrate that constitutes the recording head has an ejection port array formed by arranging 512 ejection ports at an array density of 600 dpi. The mass of the ink droplet ejected from one ejection port is 4 ng. In the print head, as shown in FIG. 8, a plurality of
<クリーニング条件>
クリーニング条件(条件1〜8)を表3に示す。第1ワイパはヘッド用液体が付与された状態で吐出口面のワイピングを行うことができるものである。表3中の「ブレードワイパ」の材質はウレタン樹脂であり、厚さは0.5mmである。表3中の「吸引ワイパ」としては、特開2012−166374号公報の図9に示す構成の吸引ノズル(側壁がブレード状となっている)を有する、吐出口面を吸引してクリーニングするワイプユニットを用いた。
<Cleaning conditions>
Table 3 shows the cleaning conditions (conditions 1 to 8). The first wiper is capable of wiping the ejection port surface with the head liquid applied. The material of the “blade wiper” in Table 3 is urethane resin, and the thickness is 0.5 mm. The “suction wiper” in Table 3 is a wipe having a suction nozzle (side wall is blade-shaped) having the configuration shown in FIG. 9 of JP 2012-166374 A for suctioning and cleaning the discharge port surface. A unit was used.
<評価>
(吐出よれ)
表4に示す評価条件に沿って用意したインクジェット記録装置(図1)を使用した。このインクジェット記録装置は、記録ヘッドが装置に固定されており、記録ヘッドと記録媒体の1回の相対走査により画像を記録する装置である。調製した各インクをそれぞれインク収容部に充填した後、ポンプを使用して記録ヘッドに送液した。本実施例では、1/600インチ×1/600インチの単位領域に4ngのインク滴を4滴付与する条件で記録した画像の記録デューティを100%と定義する。8インチ/秒の速度で記録媒体を搬送し、記録ヘッドの長手方向18cm×紙送り方向2cmのベタ画像、及び、各吐出口からの吐出状態を確認するためのパターン(ノズルチェックパターン)を記録した。
<Evaluation>
(Discharged)
The inkjet recording device (FIG. 1) prepared according to the evaluation conditions shown in Table 4 was used. This inkjet recording apparatus is an apparatus in which a recording head is fixed to the apparatus and an image is recorded by one relative scanning of the recording head and the recording medium. After filling each of the prepared inks into the ink containing portion, the inks were sent to the recording head using a pump. In this embodiment, the print duty of an image printed under the condition that four 4 ng ink droplets are applied to a unit area of 1/600 inch × 1/600 inch is defined as 100%. The recording medium is conveyed at a speed of 8 inches / second, and a solid image measuring 18 cm in the longitudinal direction of the recording head × 2 cm in the paper feed direction and a pattern (nozzle check pattern) for confirming the ejection state from each ejection port are recorded. did.
また、画像を1枚記録するごとに1回クリーニングする条件で、30,000枚の画像を記録した。すなわち、30,000回クリーニングした。記録媒体としては、光沢紙(商品名「光沢ゴールド GL−101」、キヤノン製)を用いた。記録条件は、温度15℃、相対湿度10%とした。 In addition, 30,000 images were recorded under the condition that cleaning is performed once for each image recorded. That is, cleaning was performed 30,000 times. As the recording medium, glossy paper (trade name "Glossy Gold GL-101", manufactured by Canon Inc.) was used. The recording conditions were a temperature of 15 ° C. and a relative humidity of 10%.
30,000枚の画像を記録(30,000回クリーニング)した後に記録したノズルチェックパターンを目視で確認し、以下に示す評価基準にしたがって吐出よれを評価した。以下に示す評価基準で、「AA」、「A」、及び「B」を許容できるレベル、「C」を許与できないレベルとした。評価結果を表4に示す。
AA:すべての吐出口から正常にインクが吐出されていた。
A:0%を超えて5%未満の吐出口でよれが生じていた。
B:5%以上10%未満の吐出口でよれが生じていた。
C:10%以上の吐出口でよれが生じていた。
After recording 30,000 images (cleaning 30,000 times), the recorded nozzle check pattern was visually confirmed, and the discharge deviation was evaluated according to the following evaluation criteria. In the evaluation criteria shown below, "AA", "A", and "B" were set to acceptable levels, and "C" was set to an unacceptable level. Table 4 shows the evaluation results.
AA: Ink was normally ejected from all ejection ports.
A: Distortion occurred at the ejection openings of more than 0% and less than 5%.
B: Distortion occurred at 5% or more and less than 10% of the discharge ports.
C: Distortion occurred at 10% or more of the discharge ports.
1:インクジェット記録装置
2:記録部
5A:第1カセット
5B:第2カセット
7:搬送ローラ
8:記録ヘッド
13:排出トレイ
18:ガイド
51:記録ヘッド
52:クリーニング手段
53:第1ワイパ
54:第2ワイパ
55:第1ワイパのワイピング方向
56:第2ワイパのワイピング方向
1: Inkjet recording device 2:
Claims (8)
前記クリーニング手段により、前記吐出口列が形成された面を、ヘッド用液体が付与された第1ワイパでワイピングした後、第2ワイパで前記第1ワイパのワイピング方向と交差する方向にワイピングする工程を有することを特徴とするインクジェット記録方法。 A recording head in which a plurality of recording element substrates each having a plurality of ejection openings for ejecting an aqueous ink containing a pigment are arranged in a predetermined direction, and the ejection openings of the recording element board. An inkjet recording method for recording an image on a recording medium using an inkjet recording device comprising: a cleaning unit that wipes a surface on which a row is formed,
A step of wiping the surface on which the ejection port array is formed by the cleaning means with a first wiper to which the head liquid is applied, and then wiping with a second wiper in a direction intersecting the wiping direction of the first wiper. An ink jet recording method comprising:
前記第2水溶性有機溶剤の比誘電率εhと、前記第1水溶性有機溶剤の比誘電率εiとが、εh≧εiの関係を満たす請求項1又は2に記載のインクジェット記録方法。 The water-based ink contains a first water-soluble organic solvent, the head liquid contains a second water-soluble organic solvent,
The inkjet recording according to claim 1 or 2, wherein a relative dielectric constant ε h of the second water-soluble organic solvent and a relative dielectric constant ε i of the first water-soluble organic solvent satisfy a relation of ε h ≧ ε i. Method.
顔料を含有する水性インクを吐出する複数の吐出口が所定の方向に配列されて構成された吐出口列を有する複数の記録素子基板が配置された記録ヘッドと、前記記録素子基板の前記吐出口列が形成された面をワイピングするクリーニング手段と、を備え、
前記クリーニング手段は、前記吐出口列が形成された面を、ヘッド用液体が付与された第1ワイパでワイピングした後、第2ワイパで前記第1ワイパのワイピング方向と交差する方向にワイピングする手段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 used in the inkjet recording method according to claim 1,
A recording head in which a plurality of recording element substrates each having a plurality of ejection openings for ejecting an aqueous ink containing a pigment are arranged in a predetermined direction, and the ejection openings of the recording element board. Cleaning means for wiping the surface on which the rows are formed,
The cleaning means wipes the surface on which the ejection port array is formed with a first wiper to which the head liquid is applied, and then wipes the surface with the second wiper in a direction intersecting the wiping direction of the first wiper. An inkjet recording apparatus characterized by the following.
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