JP6228634B2 - Ink jet recording ink and ink jet recording method - Google Patents

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Description

本発明は、インクジェット記録用インク、該インクを用いる、インクジェット記録方法、インクジェット記録用記録ヘッド及びインクジェット記録装置に関し、特に、サーマル方式のインクジェット記録に好適で、中でもライン型の記録ヘッドに適用した場合に有用な技術に関するものである。   The present invention relates to an ink for ink jet recording, an ink jet recording method, an ink jet recording head and an ink jet recording apparatus using the ink, and is particularly suitable for thermal ink jet recording, particularly when applied to a line type recording head. It is related to useful technology.

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、少量のフルカラー印刷が容易である等の利点を有しており、現在では、プリンタのみならず複写機や印刷機等にも広く応用されており、その利用は、家庭用、事務用、産業用と多岐にわたっている。   Inkjet recording devices have advantages such as low noise, low running cost, easy miniaturization of the device, and easy printing of small amounts of full-color. It is widely applied to machines and the like, and its use is wide-ranging for home use, office use, and industrial use.

インクジェット記録装置の記録方式としては、サーマル方式とピエゾ方式があるが、中でも加熱によりノズル内のインクに気泡を発生させてインクを吐出させるサーマル方式は、ヘッド構造が比較的簡単で、印刷速度の高速化や印字画素の高密度化に優れるという利点がある。インクジェット記録用ヘッド(記録用ヘッド或いは単にヘッドとも呼ぶ)の構造も進化しており、従来からの、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以外に、用紙幅に対応した長尺ヘッドを用い、ヘッドを動かすことなく、用紙のみを送って印刷を行うライン方式が採用されるようになってきている。ライン方式は、固定された長尺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、大判の印刷用や、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。   There are two types of recording methods for inkjet recording devices: the thermal method and the piezo method. Among them, the thermal method that generates bubbles in the ink in the nozzles by heating and ejects the ink has a relatively simple head structure and has a high printing speed. There is an advantage that it is excellent in high speed and high density of printing pixels. The structure of inkjet recording heads (also referred to as recording heads or simply heads) has evolved and is compatible with paper widths in addition to the conventional serial method in which paper is sent while reciprocating the head left and right. A line system that uses a long head and performs printing by feeding only paper without moving the head has been adopted. The line method is suitable for high-speed printing because paper can be sent under a fixed long head, making it suitable for high-speed printing and industrial applications that require high-quality printing and high-speed printing. It is being adopted in the field of printers.

サーマル方式のインクジェット記録方法では、加熱された際にノズル内のインクから水分が蒸発し、インクの粘度が上昇するが、このことに起因してノズルの目詰まりが生じたり、ヘッドにインクが固着する場合があり、インクの不吐やヨレなどの画像不良が発生し易いという課題がある。これに対し、前記シリアル方式では、1走査終了するごとにキャップにノズル内の蒸発したインクを吐き出す動作(予備吐出)を行うことで、ノズル内を常にフレッシュな状態に保っている。しかし、ライン方式の場合はヘッドが固定されているため、シリアル方式で行っている予備吐出などの回復動作ができない。ライン方式のヘッドでノズルの目詰まりや固着が生じた場合は、印刷を停止して、ノズル列からインクが正常に吐出されるようにヘッドの状態を回復させることが必要になる。このため、ライン方式のヘッドの場合にヘッドの回復操作を頻繁に行うと、そのたびに印刷を停止しなければならないので、生産性が低下する。また、インクが強固に固着すると、シリアル方式のヘッドでも予備吐出のようなクリーニング操作では容易に回復することできなくなるため、ヘッドにインクの固着が生じたとしても、簡単なクリーニング操作でヘッドを正常な状態に回復できることが要望されている。   In the thermal ink jet recording method, moisture is evaporated from the ink in the nozzles when heated, and the viscosity of the ink increases. This causes clogging of the nozzles and the ink sticks to the head. There is a problem that image defects such as ink ejection failure and twisting are likely to occur. On the other hand, in the serial method, the inside of the nozzle is always kept fresh by performing an operation (preliminary ejection) for discharging the ink evaporated in the nozzle to the cap every time one scan is completed. However, in the case of the line method, since the head is fixed, the recovery operation such as preliminary discharge performed by the serial method cannot be performed. When nozzle clogging or sticking occurs in the line-type head, it is necessary to stop printing and restore the head state so that ink is normally ejected from the nozzle row. For this reason, if the head recovery operation is frequently performed in the case of a line-type head, printing must be stopped each time, so that productivity is lowered. In addition, if the ink is firmly fixed, even a serial-type head cannot be easily recovered by a cleaning operation such as preliminary ejection, so even if the ink adheres to the head, the head can be properly operated by a simple cleaning operation. There is a need to be able to recover to a new state.

上記した事情から、特に、ライン方式のヘッド(以下、ライン型ヘッドとも呼ぶ)を用いたインクジェット記録では、その生産性を低下させることなく、安定して不吐やヨレなどの画像不良のない良好な画像を印刷するために、使用するインクジェット記録用インクに対しては、空気中に暴露してもノズルの目詰まりによる画像不良が起こらないようにすることが求められる。   Due to the above circumstances, in particular, ink jet recording using a line-type head (hereinafter also referred to as a line-type head) is stable without image defects such as discharge failure and twisting without reducing its productivity. In order to print a simple image, it is required for the ink for ink jet recording to be used that an image defect due to nozzle clogging does not occur even when exposed to air.

これに対し、インクジェット記録用インクのノズルの目詰まりを抑制する方法として、油性インクや固形インクなどの水分を含まないインクを使用することが挙げられるが、安全性、環境への影響、省エネルギーの観点から、水性インクに対する要望が強い。このため、インクジェット記録用の水性インクにおいて、ノズルの目詰り発生の抑制については、これまでにも下記に挙げるような種々の提案がされている。   On the other hand, as a method for suppressing clogging of the nozzles of the ink for ink jet recording, it is possible to use ink that does not contain moisture such as oil-based ink or solid ink. However, safety, environmental impact, energy saving From the viewpoint, there is a strong demand for water-based ink. For this reason, in the water-based ink for ink jet recording, various proposals have been made so far to suppress the occurrence of nozzle clogging.

例えば、ノズルの吐出口が目詰まりしにくい水性のインクジェット記録用インクとして、その表面を改質したホスホン酸基を官能基としてもつ自己分散型顔料と、エチレン尿素とを含むことを特徴とするインクが提案されている(特許文献1)。そして、この特許文献1には、上記の構成のインクジェット記録用インクによって、記録ヘッドを覆うためのキャップにおけるインクの滞留が抑制され、記録ヘッドにおけるインクの固着回復性に優れるという信頼性と、画像濃度及び耐ブリーディング性に優れる画像を記録できるという画像特性とを両立していることが記載されている。   For example, an ink comprising a self-dispersing pigment having a phosphonic acid group whose surface is modified as a functional group, and ethylene urea as a water-based inkjet recording ink in which nozzle discharge ports are not easily clogged Has been proposed (Patent Document 1). In Patent Document 1, the ink for ink jet recording having the above-described configuration suppresses the retention of ink in the cap for covering the recording head, and the reliability that the fixing and recovering property of the ink in the recording head is excellent. It is described that both the image characteristics of being able to record an image excellent in density and bleeding resistance are compatible.

また、吐出口が目詰まりしにくい水性のインクジェット記録用インクとしては、水分活性(Aw)が0.70乃至0.90であることを特徴とする記録液(インク)が提案されている(特許文献2)。前記特許文献2には、上記の構成とすることで、インクが保存中に固形分の析出或いは物性変化を起こしにくく、また、ノズルの目詰まりが起こりにくいことが記載されている。   In addition, a recording liquid (ink) having a water activity (Aw) of 0.70 to 0.90 has been proposed as a water-based inkjet recording ink that is less likely to clog the discharge port (patent) Reference 2). Patent Document 2 describes that, by using the above-described configuration, the ink hardly causes precipitation of solid content or changes in physical properties during storage, and nozzle clogging hardly occurs.

また、水分活性値から求められる親疎水度係数が0.26以上の水溶性化合物を含有し、自己分散顔料のアニオン性官能基の総量とインク中に含まれるセシウムイオン量を規定した水性のインクジェット記録用インクが提案されている(特許文献3)。前記特許文献3には、上記の構成とすることで、インクが、普通紙に速やかに浸透しながらも得られる画像の光学濃度が高く、さらにノズルでの目詰まりを抑制していることが記載されている。   In addition, a water-based inkjet ink containing a water-soluble compound having a hydrophilicity / hydrophobicity coefficient of 0.26 or more determined from a water activity value and defining the total amount of anionic functional groups of the self-dispersing pigment and the amount of cesium ions contained in the ink A recording ink has been proposed (Patent Document 3). Patent Document 3 describes that, by adopting the above-described configuration, the optical density of an image obtained while ink penetrates quickly into plain paper is high, and further, clogging at a nozzle is suppressed. Has been.

特開2012−31350号公報JP 2012-31350 A 特開昭61−157566号公報JP-A 61-157666 特開2011−195826号公報JP 2011-195826 A

しかしながら、本発明者らの詳細な検討によれば、上記特許文献1〜3に記載の技術では、特にサーマル方式のインクジェット記録で、ライン型ヘッドで高速印刷を行う場合においては、ノズル付近のインクが、蒸発が進行しすぎてしまい、ノズルにインクの目詰まりが起こる場合がある。先に述べたように、インクの目詰まりに起因してインクの不吐やヨレなどの画像不良が生じた場合、ライン型ヘッドでは、印刷を停止し、ノズル列からインクが正常に吐出されるようにヘッドの状態を回復させなければならず、特にインクの目詰まりの抑制は重要な問題となっている。また、近年のインクジェット記録に対する高画質化の要請から、吐出させるインク滴が微小化しており、ノズルの開口面積は小さくなる傾向にあり、この点からも、ノズルの目詰り発生の抑制は、解決すべき重要な課題である。さらに、ヘッドの構造を問わず、ヘッドへのインクの固着の発生を抑制できると同時に、ヘッドにインクの固着が生じた場合でも、簡単な回復操作によって速やかにヘッドが正常な状態に戻る、再溶解性、固着回復性に優れるインクの開発が望まれている。   However, according to detailed studies by the present inventors, in the techniques described in the above-mentioned Patent Documents 1 to 3, the ink in the vicinity of the nozzles is particularly used when performing high-speed printing with a line-type head in thermal ink jet recording. However, evaporation may progress too much, and ink clogging may occur in the nozzles. As described above, in the case of an image failure such as ink ejection failure or twist due to ink clogging, the line head stops printing and ink is normally ejected from the nozzle array. Thus, it is necessary to recover the state of the head. In particular, suppression of ink clogging is an important problem. In addition, due to the recent demand for higher image quality for inkjet recording, ejected ink droplets are becoming smaller and the nozzle opening area tends to be smaller. From this point as well, suppression of nozzle clogging is a solution. It is an important issue to be done. Furthermore, it is possible to suppress the occurrence of ink sticking to the head regardless of the structure of the head, and at the same time, even if ink sticking occurs on the head, the head quickly returns to a normal state by a simple recovery operation. Development of an ink excellent in solubility and fixing recovery is desired.

上記したインクの目詰まりの問題は、色材に染料を用いたインクに比べて、色材に顔料を用いた顔料インクを使用した場合の方が著しいが、その中でも、高分子分散剤によって顔料を水性インク中に分散させる樹脂分散顔料を色材とする場合にインクの目詰りが生じやすい。ここで、特にサーマル方式のインクジェット記録用インクでは、従来より、顔料の分散に用いる高分子分散剤として、疎水性ブロックと親水性ブロックとを有するブロック共重合体が用いられており、ブロック共重合体を顔料分散に使用することで、インクの安定した吐出性や保存安定性等を達成してきている。これに対し、産業用への進展もあって、主にその経済性の観点から、顔料の分散に用いる高分子分散剤についての検討が行われ、その設計や合成が難しいブロック共重合体に代えてランダム共重合体を使用することができるようになってきている。しかし、これまで利用されていなかったこともあり、高分子分散剤にランダム共重合体を用いた樹脂分散顔料を色材としたインクを、サーマル方式のインクジェット記録に用いた場合に生じるインクの目詰りの抑制、特に、ライン型ヘッドで記録を行う場合に生じるインクの目詰りの抑制については十分に検討されておらず、本発明者らは、特にこのような場合にも、インクの目詰りを有効に安定して抑制できるインクジェット記録用インクの開発が急務であるとの認識を持つに至った。   The problem of ink clogging described above is more marked when pigment inks using pigments are used as coloring materials than inks using dyes as coloring materials. Ink clogging tends to occur when a resin-dispersed pigment is used as a color material. Here, in particular, in a thermal ink jet recording ink, a block copolymer having a hydrophobic block and a hydrophilic block has been conventionally used as a polymer dispersant used for dispersing a pigment. By using the coalescence for pigment dispersion, stable ink ejection and storage stability have been achieved. On the other hand, with the progress toward industrial use, mainly from the economical point of view, studies have been made on polymer dispersants used for pigment dispersion, replacing block copolymers that are difficult to design and synthesize. Thus, random copolymers can be used. However, since it has not been used so far, the ink eye generated when an ink using a resin dispersed pigment using a random copolymer as a polymer dispersant as a coloring material is used for thermal ink jet recording. Suppression of clogging, in particular, suppression of ink clogging that occurs when recording with a line-type head has not been sufficiently studied, and the present inventors have also considered clogging of ink, particularly in such a case. As a result, it has been recognized that there is an urgent need to develop an ink for ink jet recording that can effectively and stably suppress ink.

従って、本発明は、特にサーマル方式のインクジェット記録を行う場合に生じ易かった、インクの蒸発が進行しても、目詰まりの発生が有効に抑制される、再溶解性、固着回復性が良好なインクを提供することを目的とする。より具体的には、本発明の目的は、その高い再溶解性によって記録ヘッドのノズルの目詰りや固着の発生を効果的に抑制でき、同時に、ヘッドにインクが固着したとしても、その高い固着回復性によって、簡単なクリーニング操作で速やかにヘッドを正常な状態に回復することができる、特に高速印刷に対応したライン型ヘッドで記録を行う場合にも好適なインクジェット記録用の水性インクを提供することにある。   Therefore, the present invention, which is likely to occur particularly when performing thermal ink jet recording, can effectively prevent clogging even when ink evaporation proceeds, and has good remeltability and fixing recovery. The object is to provide ink. More specifically, the object of the present invention is to effectively suppress the occurrence of clogging and sticking of the nozzles of the recording head due to its high re-dissolvability, and at the same time, even if the ink sticks to the head, the high sticking Provided is a water-based ink for ink jet recording suitable for recording with a line-type head compatible with high-speed printing, in which the head can be quickly recovered to a normal state by a simple cleaning operation due to the recoverability. There is.

上記の目的は、以下の各構成を有する本発明のインクジェット記録用インク、インクジェット記録方法、インクジェット記録用ヘッド及びインクジェット記録装置によって達成される。   The above object is achieved by the ink jet recording ink, ink jet recording method, ink jet recording head, and ink jet recording apparatus of the present invention having the following configurations.

[1]インクジェット記録用インク:
本発明は、顔料と、水と、水溶性化合物とを含有するインクジェット記録用インクであって、前記顔料が、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のランダム共重合体によって分散した樹脂分散顔料であり、前記水溶性化合物が、エチレン尿素と、下記式(A)で定義される親疎水度係数が0.37以下である水溶性化合物とを少なくとも含み、該水溶性化合物の合計の含有量が、インク全量に対して22質量%以上、50質量%以下であり、前記エチレン尿素の含有量が、インク全量に対して11.0質量%以上であり、かつ、前記水溶性化合物の合計量中におけるエチレン尿素の占める比率が質量基準で50%以下である、ことを特徴とするインクジェット記録用インクを提供する。
[1] Ink jet recording ink:
The present invention relates to an ink jet recording ink containing a pigment, water, and a water-soluble compound, wherein the pigment has an acid value of 100 mgKOH / g or more and 160 mgKOH / g or less. A resin-dispersed pigment dispersed by a random copolymer of the above, wherein the water-soluble compound comprises at least ethylene urea and a water-soluble compound having a hydrophilicity / hydrophobicity coefficient defined by the following formula (A) of 0.37 or less. And the total content of the water-soluble compounds is 22% by mass or more and 50% by mass or less with respect to the total amount of the ink, and the content of the ethylene urea is 11.0% by mass or more with respect to the total amount of the ink. And an ink for inkjet recording, characterized in that the proportion of ethylene urea in the total amount of the water-soluble compound is 50% or less on a mass basis That.

[2]インクジェット記録方法:
本発明は、ノズル列よりインクをサーマル方式により吐出させて記録を行うインクジェット記録方法であって、各ノズルの開口面積が100〜350μm2であり、前記インクが、上記のインクであるインクジェット記録方法を提供する。
[2] Inkjet recording method:
The present invention is an ink jet recording method for performing recording by ejecting ink from a nozzle row by a thermal method, wherein each nozzle has an opening area of 100 to 350 μm 2 , and the ink is the above ink. I will provide a.

本発明は、ノズル列よりインクをサーマル方式により吐出させて記録を行うインクジェット記録方法であって、ノズル列当たりの総ノズル数が1200以上、ノズル列の長さが2インチ以上であり、前記インクが、上記のインクであるインクジェット記録方法を提供する。   The present invention is an ink jet recording method for performing recording by ejecting ink from a nozzle array by a thermal method, wherein the total number of nozzles per nozzle array is 1200 or more, and the length of the nozzle array is 2 inches or more. Provides an ink jet recording method which is the above ink.

[3]インクジェットヘッド:
本発明は、インクが収容されており、ノズル列より該インクをサーマル方式により吐出させるインクジェット記録用ヘッドであって、各ノズルの開口面積が100〜350μm2、ノズル列当たりの総ノズル数が1200以上、ノズル列の長さが2インチ以上であり、前記収容されているインクが、上記のインクであるインクジェット記録用ヘッドを提供する。
[3] Inkjet head:
The present invention is an ink jet recording head that contains ink and ejects the ink from a nozzle array by a thermal method. The opening area of each nozzle is 100 to 350 μm 2 , and the total number of nozzles per nozzle array is 1200. As described above, there is provided an ink jet recording head in which a nozzle row has a length of 2 inches or more and the stored ink is the above ink.

本発明は、インクが収容されており、ノズル列より該インクをサーマル方式により吐出させるインクジェット記録用ヘッドであって、ノズル列として複数のノズル流路が連通した共通液室と、該共通液室と連通した開口部と、該開口部と連通したメイン液体供給室と、該メイン液体供給室と連通する液体供給路と、該液体供給路と連通する液体供給室と、該液体供給室を、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、該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、前記開口部と、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、各々積層することなく配置されており、前記収容されているインクが、上記のインクであるインクジェット記録用ヘッドを提供する。   The present invention relates to an inkjet recording head that contains ink and ejects the ink from a nozzle row by a thermal method, and includes a common liquid chamber in which a plurality of nozzle passages communicate with each other as the nozzle row, and the common liquid chamber An opening in communication with the main liquid supply chamber in communication with the opening, a liquid supply path in communication with the main liquid supply chamber, a liquid supply chamber in communication with the liquid supply path, and the liquid supply chamber. Provided in a part of the main liquid supply chamber, a supply filter disposed so as to be separated into a first liquid supply chamber and a second liquid supply chamber from the upstream side along the flow at the time of liquid supply A gas-liquid separator, and an air chamber communicating with the gas-liquid separator, the nozzle channel, the common liquid chamber, the opening, the main liquid supply chamber, and the liquid supply path The liquid supply chamber and the supply filter The gas-liquid separation part and the air chamber are arranged on a plane parallel to a plane including the arrangement direction of the nozzle flow paths and the liquid discharge direction, and the main liquid supply chamber and the liquid The supply path, the supply filter, the gas-liquid separator, and the air chamber are arranged without being stacked, and the ink stored therein is the above-described ink. provide.

[4]インクジェット記録装置:
本発明は、インク収容部と、インクを吐出するための記録ヘッドとを備えたインクジェット記録装置にあって、前記インク収容部に搭載されているインクが、上記のインクであり、前記記録ヘッドが、上記いずれかのインクジェット記録用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を提供する。
[4] Inkjet recording apparatus:
The present invention relates to an ink jet recording apparatus including an ink storage portion and a recording head for ejecting ink, wherein the ink mounted on the ink storage portion is the ink described above, and the recording head is An ink jet recording apparatus characterized by being one of the above-described ink jet recording heads is provided.

本発明によれば、特にサーマル方式のインクジェット記録を行う場合に生じ易かった、インクの蒸発後においても、目詰まりの発生が有効に抑制することができる、再溶解性、固着回復性が良好なインクが提供される。より具体的には、本発明によれば、その高い再溶解性によって記録ヘッドのノズルの目詰りや固着の発生を効果的に抑制でき、同時に、ヘッドにインクが固着したとしても、その高い固着回復性によって、簡単なクリーニング操作で速やかにヘッドを正常な状態に回復することができる、特に高速印刷に対応した、高解像度のライン方式のヘッドに適用した場合にも顕著な効果が得られるインクジェット記録用の水性インクが提供される。   According to the present invention, the occurrence of clogging can be effectively suppressed even after evaporation of the ink, which is likely to occur particularly when performing thermal ink jet recording, and the re-dissolution property and the fixing recovery property are good. Ink is provided. More specifically, according to the present invention, the high remeltability can effectively suppress the clogging and fixing of the nozzles of the recording head, and at the same time, even if the ink is fixed to the head, the high fixing Inkjet that can recover the head to a normal state promptly with a simple cleaning operation due to its resilience, especially when applied to high-resolution line-type heads that support high-speed printing A water-based ink for recording is provided.

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.

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。尚、本明細書において、「記録」というときは、記録媒体上に文字、図形、記号等の有意の情報を形成するもののみならず、特段の意味を有しない画像、模様、パターン等を形成するものも含まれる。   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. In this specification, “recording” refers not only to forming significant information such as characters, figures and symbols on a recording medium, but also to forming images, patterns, patterns, etc. that have no special meaning. Something to do is included.

本発明者らは、先述した従来技術の課題を解決すべく鋭意検討した結果、樹脂分散顔料を色材に用いるインク、特にサーマル方式のインクジェット記録用のインクに有用なインク組成の設計、中でも含有させる水溶性化合物の組成を改善することで、特に、印刷を停止する必要があるため、回復操作を頻繁に行うことができないライン型ヘッドを用いて記録を行った場合に効果的なインクジェット記録用インクが提供できることを見出して、本発明に至った。即ち、本発明では、インク中に含有させる水溶性化合物の組成を改善することで、インクの目詰りの抑制を格段に向上させることができ、同時に、記録ヘッドにインクの固着が生じたとしても簡便なクリーニング操作によってヘッドを正常な状態に速やかに回復させることができる、再溶解性、固着回復性が良好なインクジェット記録用インク(以下、単にインクとも呼ぶ)を提供する。   As a result of intensive studies to solve the above-described problems of the prior art, the present inventors have designed ink compositions useful for inks using resin-dispersed pigments as coloring materials, particularly inks for thermal ink jet recording, among others. By improving the composition of the water-soluble compound to be used, it is particularly effective for inkjet recording when recording is performed using a line-type head that cannot perform recovery operations frequently because printing needs to be stopped. The inventors have found that an ink can be provided and have arrived at the present invention. In other words, in the present invention, by improving the composition of the water-soluble compound contained in the ink, it is possible to remarkably improve the suppression of ink clogging, and at the same time, even if the ink sticks to the recording head. Provided is an ink for ink jet recording (hereinafter, also simply referred to as ink) having good re-dissolvability and fixing recovery, which can quickly restore the head to a normal state by a simple cleaning operation.

下記に本発明に至った経緯について説明する。先に述べたように、例えば、引用文献1に記載されている技術は、色材として、顔料自体を改質することで、その分散性を高めた自己分散型顔料を用いた技術であり、これをそのまま、樹脂分散型顔料、特に分散剤として、ブロック共重合体よりも安定した分散性を得ることが難しいランダム共重合体を用いたインクに適用することはできない。また、引用文献2に記載されている水分活性(Aw)が0.70乃至0.90であるインクは、ノズルの目詰りが起こりにくいとされているが、本発明者らの検討によれば、このようなインクであってもノズルの目詰りの問題が改善されない場合があり、特にライン型ヘッドを用いたサーマル方式のインクジェット記録においてノズルの目詰りを安定して抑制することは難しい。さらに、上記の場合も、色材として使用する樹脂分散顔料の分散剤がランダム共重合体である場合におけるインクの目詰りの発生を抑制する手段について詳細な検討はされていない。このような状況に対し、先にも述べたように、特にライン型ヘッドを用いたインクジェット記録では、ノズルの回復操作のために印刷の中断をする必要があることから、本発明者らは、上記したような場合にあっても、インクの目詰りを確実に安定して抑制でき、インクの目詰りに起因した画像のヨレなどの画像不良を生じることのない、安定して良好な画像形成が可能な水性の顔料インクの開発が急務である認識するに至り、詳細な検討を行い、本発明を達成した。   The background to the present invention will be described below. As described above, for example, the technique described in the cited document 1 is a technique using a self-dispersing pigment whose dispersibility is improved by modifying the pigment itself as a coloring material, This cannot be applied as it is to an ink using a random copolymer, which is difficult to obtain more stable dispersibility than a block copolymer as a resin-dispersed pigment, particularly a dispersant. Further, the ink having a water activity (Aw) described in the cited document 2 of 0.70 to 0.90 is considered not to cause nozzle clogging, but according to the study by the present inventors. Even with such an ink, the problem of nozzle clogging may not be improved, and it is difficult to stably suppress nozzle clogging particularly in thermal ink jet recording using a line-type head. Further, in the above case as well, no detailed study has been made on means for suppressing the occurrence of ink clogging when the dispersant for the resin-dispersed pigment used as the colorant is a random copolymer. For such a situation, as described above, particularly in inkjet recording using a line-type head, it is necessary to interrupt printing for the nozzle recovery operation. Even in the above-described cases, ink clogging can be reliably and stably suppressed, and image formation such as image distortion caused by ink clogging does not occur. In view of the urgent need to develop a water-based pigment ink capable of achieving this, the present invention has been achieved through detailed studies.

本発明者らは、特に、ブロック共重合体よりも分散安定性に劣る、ランダム共重合体を分散剤とする樹脂分散型顔料を色材とした水性顔料インクにおいて、インクの目詰りの発生やヘッドへの固着を抑制するためには、インク中における顔料の分散安定性をより高めることが重要であると考え、その分散安定性に影響が大きい水溶性化合物について、詳細な検討を行った。本発明者らは、検討していく過程で、特にサーマル方式のインクジェット記録においては、インクの吐出の際に、ヘッドでインク中の水分が蒸発し、インクが濃縮された状態となっており、このことがノズルにおけるインクの目詰りや固着が生じる原因となっていることから、このような状態となった濃縮されたインクが、ノズルに新たに運ばれてくるインクによって速やかに再溶解できれば、先述した課題を一挙に解決できると考えた。その結果、本発明者らは、水とともに使用する水溶性化合物として、親疎水度係数が0.37以下である水溶性化合物が有用であるが、その場合に、これらの水溶性化合物の量を多くするとソルベントショックが起こるという問題があるのに対し、本発明で規定する構成とすることで、良好な安定したインク吐出を実現できる、インクの目詰りの発生が効果的に抑制された、再溶解性、固着回復性に優れるバランスのよいインクとなることを見出して本発明に至った。   In particular, in the aqueous pigment ink using a resin-dispersed pigment having a random copolymer as a dispersant, which is inferior in dispersion stability to a block copolymer, the occurrence of ink clogging or In order to suppress the sticking to the head, it is important to further improve the dispersion stability of the pigment in the ink, and a detailed study was conducted on a water-soluble compound having a large influence on the dispersion stability. In the process of studying the present invention, particularly in thermal ink jet recording, when ink is ejected, water in the ink is evaporated by the head, and the ink is in a concentrated state. This causes clogging and sticking of the ink in the nozzle, so if the concentrated ink in such a state can be quickly re-dissolved by the newly transported ink to the nozzle, We thought that the above-mentioned problems could be solved all at once. As a result, the present inventors use a water-soluble compound having a hydrophilicity / hydrophobicity coefficient of 0.37 or less as a water-soluble compound to be used with water. In that case, the amount of these water-soluble compounds is reduced. While there is a problem that a solvent shock occurs when the number is increased, the configuration specified in the present invention can realize good and stable ink ejection, effectively preventing the occurrence of ink clogging. The present invention has been found by finding that the ink has a good balance with excellent solubility and fixing recovery.

本発明のインクは、水性の顔料インク中における水溶性化合物の含有量を、インク全量に対して22質量%以上、50質量%以下とし、使用する水溶性化合物を、親疎水度係数が0.37以下である水溶性化合物と、固体のエチレン尿素を併用する構成とし、かつ、エチレン尿素をインク全量に対して11.0質量%以上となるようにして使用し、さらに、水溶性化合物の合計量中におけるエチレン尿素の占める比率が質量基準で50%以下であるものとした。具体的に説明すると、本発明で規定する、親疎水度係数が0.37以下である水溶性化合物としては、例えば、グリセリン等が挙げられるが、グリセリンの含有量が多くなると、インクが増粘してしまい、インクの吐出性が損なわれるといった問題があった。これに対し、エチレン尿素を併用することで、インク中における水溶性化合物の含有量を高めることができることを確認した。即ち、親疎水度係数が0.37以下である水溶性化合物とエチレン尿素とを併用することで、ソルベントショックを生じることなく、水溶性化合物をインク全量に対して22質量%以上、50質量%以下の範囲で含有させることができるようになる。   In the ink of the present invention, the content of the water-soluble compound in the aqueous pigment ink is 22% by mass or more and 50% by mass or less with respect to the total amount of the ink, and the water-soluble compound used has a hydrophilicity / hydrophobicity coefficient of 0. The water-soluble compound of 37 or less and solid ethylene urea are used in combination, and ethylene urea is used in an amount of 11.0% by mass or more based on the total amount of the ink. The proportion of ethylene urea in the amount was 50% or less on a mass basis. Specifically, examples of the water-soluble compound having a hydrophilicity / hydrophobicity coefficient of 0.37 or less as defined in the present invention include glycerin and the like. When the content of glycerin increases, the viscosity of the ink increases. As a result, there is a problem that the ink discharge performance is impaired. On the other hand, it was confirmed that the content of the water-soluble compound in the ink can be increased by using ethylene urea together. That is, when a water-soluble compound having a hydrophilicity / hydrophobicity coefficient of 0.37 or less and ethylene urea are used in combination, the water-soluble compound is 22% by mass or more and 50% by mass with respect to the total amount of the ink without causing a solvent shock. It can be contained in the following range.

さらに、エチレン尿素の量を、上記したように、本発明で規定する要件を満足する範囲でインクを含有させることで、インクは蒸発しにくく、かつ、インクの水分が蒸発した後の乾燥インクは粘性を有するものとなり、該乾燥インクが新たなインクと混合されると速やかに析出物のない良好な状態に再溶解し、また、ヘッドにインクが固着したとしても、簡便なクリーニング操作で速やかにヘッドの吐出状態を良好なものに回復されることを見出して本発明に至った。具体的には、本発明のインクは、併用する親疎水度係数が0.37以下である水溶性化合物との兼ね合いで、固体のエチレン尿素をインク全量に対して11.0質量%以上の量で含有させる必要がある一方で、水溶性化合物の合計量中におけるエチレン尿素の占める比率が質量基準で50%以下となるように設計したことを特徴とする。水溶性化合物の合計量中におけるエチレン尿素の占める比率が50%を超えると、乾燥インクが新たなインクと混合された場合に、乾燥インクは溶解するものの、エチレン尿素が析出した状態となるので、その吐出安定性が損なわれることになる。以下、本発明を特徴づけるインクの構成について説明する。   Furthermore, as described above, when the amount of ethylene urea is included in the range that satisfies the requirements defined in the present invention, the ink is difficult to evaporate, and the dried ink after the moisture of the ink has evaporated When the dried ink is mixed with new ink, it quickly redissolves in a good state without deposits. Even if the ink adheres to the head, it can be quickly cleaned with a simple cleaning operation. The present invention was found by finding that the ejection state of the head can be recovered to a good one. Specifically, the ink of the present invention is used in combination with a water-soluble compound having a hydrophilicity / hydrophobicity coefficient of 0.37 or less, and the amount of solid ethylene urea is 11.0% by mass or more based on the total amount of the ink. However, the ratio of ethylene urea in the total amount of the water-soluble compound is designed to be 50% or less on a mass basis. If the proportion of ethylene urea in the total amount of the water-soluble compound exceeds 50%, when the dry ink is mixed with new ink, the dry ink dissolves, but ethylene urea is deposited, The discharge stability is impaired. Hereinafter, the structure of the ink characterizing the present invention will be described.

[1]インクジェット記録用インク:
本発明のインクジェット記録用インク(以下、単にインクと呼ぶ)は、必須成分として、顔料と、水と、水溶性化合物とを含有し、顔料が、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のランダム共重合体によって分散した樹脂分散顔料であり、製法は、常法によるものであり、例えば、特許4956917に開示されている方法で得ることができる。また、水溶性化合物が、エチレン尿素と、下記式(A)で定義される親疎水度係数が0.37以下である水溶性化合物とを少なくとも含む。本発明のインクは、必要に応じて、親疎水度係数0.37以上の水溶性化合物、界面活性剤、その他の溶剤や添加剤を含有するものであってもよい。以下、成分毎に説明する。
[1] Ink jet recording ink:
The ink for ink jet recording of the present invention (hereinafter simply referred to as ink) contains, as essential components, a pigment, water, and a water-soluble compound, and the pigment has an acid value of 100 mgKOH / g or more and 160 mgKOH / g or less. It is a resin-dispersed pigment dispersed by a certain (meth) acrylic acid ester-based random copolymer, and the production method is a conventional method, and can be obtained by, for example, the method disclosed in Japanese Patent No. 49596917. The water-soluble compound includes at least ethylene urea and a water-soluble compound having a hydrophilicity / hydrophobicity coefficient defined by the following formula (A) of 0.37 or less. The ink of the present invention may contain a water-soluble compound having a hydrophilicity / hydrophobicity coefficient of 0.37 or more, a surfactant, and other solvents and additives as necessary. Hereinafter, it demonstrates for every component.

[1−1]水溶性化合物:
本発明のインクは、エチレン尿素と、下記式(A)で定義される親疎水度係数が0.37以下の水溶性化合物とを必須成分とする。
[1-1] Water-soluble compound:
The ink of the present invention contains ethylene urea and a water-soluble compound having a hydrophilicity / hydrophobicity coefficient defined by the following formula (A) of 0.37 or less as essential components.

式(A)中の水分活性値とは、水分活性値=(水溶液の水蒸気圧)/(純水の水蒸気圧)で示されるものである。水分活性値の測定方法は、様々な方法があり、いずれの方法にも特定されないが、中でもチルドミラー露点測定法は、本発明で使用する材料測定に好適である。本明細書での値は、この測定法によるアクアラブCX−3TE(DECAGON社製)を用いて、各水溶性化合物の20%水溶液を25℃で測定したものである。   The water activity value in the formula (A) is expressed by water activity value = (water vapor pressure of aqueous solution) / (water vapor pressure of pure water). There are various methods for measuring the water activity value, and none of the methods is specified, but the chilled mirror dew point measurement method is particularly suitable for the material measurement used in the present invention. The values in this specification are obtained by measuring a 20% aqueous solution of each water-soluble compound at 25 ° C. using Aqua Arab CX-3TE (manufactured by DECAGON) according to this measurement method.

ラウールの法則に従えば、希薄溶液の蒸気圧の降下率は溶質のモル分率に等しく、溶媒及び溶質の種類に無関係であるので、水溶液中の水のモル分率と水分活性値は等しくなる。しかし、各種水溶性化合物の水溶液の水分活性値を測定すると、水分活性値は、水のモル分率と一致しないものも多い。   According to Raoul's law, the vapor pressure drop rate of dilute solutions is equal to the solute mole fraction and is independent of the solvent and solute type, so the water mole fraction and water activity value in the aqueous solution are equal. . However, when the water activity value of aqueous solutions of various water-soluble compounds is measured, the water activity value often does not coincide with the molar fraction of water.

水溶液の水分活性値が水のモル分率より低い場合は、水溶液の水蒸気圧が理論計算値より小さいこととなり、水の蒸発が溶質の存在によって抑制されている。このことから、溶質は水和力の大きい物質であることがわかる。逆に、水溶液の水分活性値が水のモル分率より高い場合は、溶質が水和力の小さい物質と考えられる。   When the water activity value of the aqueous solution is lower than the molar fraction of water, the water vapor pressure of the aqueous solution is smaller than the theoretical calculation value, and the evaporation of water is suppressed by the presence of the solute. From this, it is understood that the solute is a substance having a high hydration power. Conversely, when the water activity value of the aqueous solution is higher than the molar fraction of water, the solute is considered to be a substance having a low hydration power.

水分活性値は、20質量%の一律の濃度で、各種水溶性化合物の水溶液を測定しているが、式(A)に換算することによって、溶質の分子量が異なって水のモル分率が違っても、各種溶質の親水性、或いは疎水性の程度の相対比較が可能である。また、水溶液の水分活性値が1を越えることはないので、親疎水度係数の最大値は1である。各種の水溶性化合物の、式(A)によって得られた親疎水度係数を表1に示した。本発明で使用する水溶性化合物は、インクジェット記録用インクとしての適性を有する各種の水溶性化合物の中から、目的とする親疎水度係数を有する水溶性化合物を選択して用いることができる。例えば、表1に挙げたものの中の親疎水度係数が0.37以下である水溶性化合物であれば、本発明のインクに使用することができるが、本発明は、表1中の化合物に限定されるものではない。本発明のインクに特に好ましい水溶性化合物としては、例えば、グリセリン、トリエチレングリコール、及びビスヒドロキシエチルスルフォンなどが挙げられる。   The water activity value is measured at a uniform concentration of 20% by weight for various water-soluble compounds, but by converting to the formula (A), the molecular weight of the solute is different and the molar fraction of water is different. However, a relative comparison of the hydrophilicity or hydrophobicity of various solutes is possible. Moreover, since the water activity value of the aqueous solution does not exceed 1, the maximum value of the hydrophilicity / hydrophobicity coefficient is 1. Table 1 shows the hydrophilicity / hydrophobicity coefficients of various water-soluble compounds obtained by the formula (A). As the water-soluble compound used in the present invention, a water-soluble compound having a desired hydrophilicity / hydrophobicity coefficient can be selected from various water-soluble compounds having suitability as inks for inkjet recording. For example, any water-soluble compound having a hydrophilicity / hydrophobicity coefficient of 0.37 or less among those listed in Table 1 can be used for the ink of the present invention. It is not limited. Examples of particularly preferred water-soluble compounds for the ink of the present invention include glycerin, triethylene glycol, and bishydroxyethyl sulfone.

先に述べたように、本発明者らは、上記に挙げたような親疎水度係数が0.37以下の水溶性化合物と、エチレン尿素とを併用し、これらの含有量を本発明で規定する範囲内としたときに、インクは蒸発しにくく、乾燥後においても保湿性が良好となり、乾燥インクの再溶解性、固着回復性が良好なインクとなることを発見し、本発明を達成した。   As described above, the present inventors use a water-soluble compound having a hydrophilicity / hydrophobicity coefficient of 0.37 or less as mentioned above in combination with ethylene urea, and the content thereof is defined in the present invention. When the ink content is within the range, the ink is difficult to evaporate, the moisture retention is good even after drying, and the ink is found to have good re-dissolvability and fixing recovery property of the dried ink, thereby achieving the present invention. .

[1−2]色材:
本発明のインクの色材は、水溶性媒体に顔料を分散させたものである。また、顔料−樹脂分散(樹脂分散顔料)と呼ばれるタイプであり、中でも、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のランダム共重合体を吸着させて水性媒体中に分散させたものである。製法は、常法によるものであり、例えば、特許4956917号公報に開示されている方法で得ることができる。
[1-2] Color material:
The color material of the ink of the present invention is obtained by dispersing a pigment in a water-soluble medium. Also, it is a type called pigment-resin dispersion (resin dispersion pigment), and among them, a (meth) acrylic ester random copolymer having an acid value of 100 mgKOH / g or more and 160 mgKOH / g or less is adsorbed to form an aqueous solution. It is dispersed in a medium. The production method is based on a conventional method, and can be obtained by, for example, the method disclosed in Japanese Patent No. 4956917.

[1−2A]顔料:
本発明に関する顔料としては、例えば、カーボンブラックや有機顔料等が挙げられる。これらの顔料は、1種で、或いは2種以上を組み合わせて用いることができる。
[1-2A] Pigment:
Examples of the pigment relating to the present invention include carbon black and organic pigments. These pigments can be used alone or in combination of two or more.

カーボンブラックの具体例は、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のカーボンブラック顔料で、例えば、商品名としてレイヴァン(ロンビア社製)、ブラックパールズ(Black Pearls)L、リーガル(Regal)、モウグル(Mogul)L、モナク(Monarch)、ヴァルカン(Valcan)(以上キャボット社製)、カラーブラック(Color Black)、プリンテックス(Printex)、スペシャルブラック(Special Black)(以上デグッサ社製)、三菱カーボンブラック(三菱化学社製)等の冠称を有するものを使用することができる。勿論、これらに限定されるものではなく、従来公知のカーボンブラックを使用することも可能である。物性的には、本発明に用いられるカーボンブラックとしては、一次粒子径が10nm以上40nm以下、BET法による比表面積が50〜400m2/g以下、給油量40〜200ml/100g以下、揮発分が0.5〜10%、pHが2〜9であるカーボンブラックであることが好ましく、特に、このような特性のものである場合に本発明の効果に有効に作用する。尚、DBP吸収量は、JIS K6221 A法によって測定される。 Specific examples of carbon black are carbon black pigments such as furnace black, lamp black, acetylene black, and channel black. For example, as a trade name, Ray Van (manufactured by Lombia), Black Pearls L, Legal, Mogul L, Monarch, Vulcan (Cabot), Color Black, Printex, Special Black (Degussa), Mitsubishi Carbon Those having a title such as black (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) can be used. Of course, it is not limited to these, and conventionally known carbon black can also be used. Physically, the carbon black used in the present invention has a primary particle size of 10 nm to 40 nm, a specific surface area by the BET method of 50 to 400 m 2 / g or less, an oil supply amount of 40 to 200 ml / 100 g or less, and a volatile content. The carbon black is preferably 0.5 to 10% and the pH is 2 to 9. Particularly, when it has such characteristics, it effectively acts on the effects of the present invention. The DBP absorption is measured by the JIS K6221 A method.

有機顔料の具体例としては、トルイジンレッド、トルイジンマルーン、ハンザエロー、ベンジジンエロー、ピラゾロンレッド等の不溶性アゾ顔料、リトールレッド、ヘリオボルドー、ピグメントスカーレット、パーマネントレッド2B等の溶性アゾ顔料、アリザリン、インダントロン、チオインジゴマルーン等の建染染料からの誘導体、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン等のフタロシアニン系顔料、キナクリドンレッド、キナクリドンマゼンタ等のキナクリドン系顔料、ペリレンレッド、ペリレンスカーレット等のペリレン系顔料、イソインドリノンエロー、イソインドリノンオレンジ等のイソインドリノン系顔料、ベンズイミダゾロンエロー、ベンズイミダゾロンオレンジ、ベンズイミダゾロンレッド等のイミダゾロン系顔料、ピランスロンレッド、ピランスロンオレンジ等のピランスロン系顔料、チオインジゴ系顔料、縮合アゾ系顔料、チオインジゴ系顔料、フラバンスロンエロー、アシルアミドエロー、キノフタロンエロー、ニッケルアゾエロー、銅アゾメチンエロー、ペリノンオレンジ、アンスロンオレンジ、ジアンスラキノニルレッド、ジオキサジンバイオレット等のその他の顔料が例示できる。   Specific examples of organic pigments include insoluble azo pigments such as toluidine red, toluidine maroon, Hansa Yellow, Benzidine Yellow, and pyrazolone red, soluble azo pigments such as Ritolol Red, Helio Bordeaux, Pigment Scarlet, and Permanent Red 2B, Alizarin, Indantron , Derivatives from vat dyes such as thioindigo maroon, phthalocyanine pigments such as phthalocyanine blue and phthalocyanine green, quinacridone pigments such as quinacridone red and quinacridone magenta, perylene pigments such as perylene red and perylene scarlet, isoindolinone yellow Isoindolinone pigments such as isoindolinone orange, imidazolone face such as benzimidazolone yellow, benzimidazolone orange, and benzimidazolone red , Pyranthrone pigments such as pyranthrone red, pyranthrone orange, thioindigo pigment, condensed azo pigment, thioindigo pigment, flavanthrone yellow, acylamide yellow, quinophthalone yellow, nickel azo yellow, copper azomethine yellow, perinone orange, Other pigments such as anthrone orange, dianthraquinonyl red, dioxazine violet can be exemplified.

また、有機顔料をカラーインデックス(C.I.)ナンバーにて示すと、以下のものが例示できる。勿論、下記以外でも従来公知の有機顔料が使用可能である。
C.I.ピグメントイエロー:12、13、14、17、20、24、74、83、86、93、109、110、117、120、125、128、137、138、147、148、151、153、154、166、168
C.I.ピグメントオレンジ:16、36、43、51、55、59、61
C.I.ピグメントレッド:9、48、49、52、53、57、97、122、123、149、168、175、176、177、180、192、215、216、217、220、223、224、226、227、228、238、240
C.I.ピグメントバイオレット:19、23、29、30、37、40、50
C.I.ピグメントブルー:15、15:1、15:3、15:4、15:6、22、60、64
C.I.ピグメントグリーン:7、36
C.I.ピグメントブラウン:23、25、26
Moreover, when an organic pigment is shown by a color index (CI) number, the following can be illustrated. Of course, conventionally known organic pigments can be used other than the following.
C. I. Pigment Yellow: 12, 13, 14, 17, 20, 24, 74, 83, 86, 93, 109, 110, 117, 120, 125, 128, 137, 138, 147, 148, 151, 153, 154, 166 168
C. I. Pigment Orange: 16, 36, 43, 51, 55, 59, 61
C. I. Pigment Red: 9, 48, 49, 52, 53, 57, 97, 122, 123, 149, 168, 175, 176, 177, 180, 192, 215, 216, 217, 220, 223, 224, 226, 227 228, 238, 240
C. I. Pigment Violet: 19, 23, 29, 30, 37, 40, 50
C. I. Pigment Blue: 15, 15: 1, 15: 3, 15: 4, 15: 6, 22, 60, 64
C. I. Pigment Green: 7, 36
C. I. Pigment Brown: 23, 25, 26

[1−2B]分散剤として機能する樹脂:
本発明のインクでは、色材として、(メタ)アクリル酸エステル系のランダム共重合体によって分散した樹脂分散顔料を使用する。本発明では、吐出性の観点からより好ましい(メタ)アクリル酸エステル系共重合物を分散剤として用いる。本発明で使用する(メタ)アクリル酸エステル系共重合物は、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エステル及びそれらと共重合可能なモノエチレン性不飽和単量体を共重合させることにより得ることができる。(メタ)アクリル酸としては、アクリル酸又はメタクリル酸が挙げられ、中でも、電気的中性状態とアニオン状態の共存範囲を広く制御できることを考慮すると(メタ)アクリル酸が好ましく用いられる。尚、(メタ)アクリル酸エステル系共重合体には、ランダム構造、ブロック構造、及びグラフト構造等のものがあるが、本発明では、これらの中でもランダム共重合体を使用することとした。ランダム共重合体以外の、例えば、ブロック共重合体等では、顔料の親水性が高くなるものが多く、形成した印字画像の耐水性が劣るものが多いとった別の課題があるからである。
[1-2B] Resin that functions as a dispersant:
In the ink of the present invention, a resin-dispersed pigment dispersed with a (meth) acrylic acid ester-based random copolymer is used as a color material. In the present invention, a (meth) acrylic ester copolymer more preferable from the viewpoint of dischargeability is used as a dispersant. The (meth) acrylic acid ester copolymer used in the present invention is obtained by copolymerizing (meth) acrylic acid, (meth) acrylic acid ester and a monoethylenically unsaturated monomer copolymerizable therewith. Can be obtained. Examples of (meth) acrylic acid include acrylic acid or methacrylic acid, and (meth) acrylic acid is preferably used considering that the coexistence range of the electrical neutral state and the anion state can be controlled widely. The (meth) acrylic acid ester-based copolymers include those having a random structure, a block structure, and a graft structure. Among them, the random copolymer is used in the present invention. This is because, other than random copolymers, for example, block copolymers and the like have many other problems in which the hydrophilicity of the pigment is high and the printed image formed is often inferior in water resistance.

[1−2B−1]樹脂を製造するための単量体成分:
(メタ)アクリル酸としては、アクリル酸又はメタクリル酸が挙げられ、中でも、電気的中性状態とアニオン状態の共存範囲を広く制御できること、入手のしやすさ、価格等を考慮して(メタ)アクリル酸が好ましい。(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば、(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又は同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又は同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が挙げられる。
[1-2B-1] Monomer component for producing resin:
Examples of (meth) acrylic acid include acrylic acid or methacrylic acid. Among them, considering that the coexistence range of the electrical neutral state and the anion state can be widely controlled, availability, price, etc. Acrylic acid is preferred. Examples of the (meth) acrylic acid ester include methyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, n-octyl (meth) acrylate, and (meth) acrylic acid. Alkyl (meth) acrylates such as dodecyl, octadecyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, 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 (meta) Acrylate, dipropylene glycol mono (meth) acrylate, tripropylene glycol mono (meth) acrylate, tetramethylene ether glycol mono (meth) acrylate, random polymer glycol of polyethylene oxide-polypropylene oxide or mono (meth) of the block polymer glycol Examples include acrylate, alkylene oxide mono (meth) acrylate such as polyethylene oxide-polytetramethylene ether random polymer glycol or mono (meth) acrylate of the same block polymer glycol, glycidyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, and the like. It is done.

本発明のインクにおいて使用する(メタ)アクリル酸エステル系共重合物は、前記した(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エステル、モノエチレン性不飽和単量体の他に、スチレン系単量体も含めることができる。ここでスチレン系単量体としては、例えば、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−クロロスチレン等が挙げられる。即ち、上記した(メタ)アクリル酸エステル共重合物は、スチレン系単量体を有するスチレン−(メタ)アクリル酸系共重合体であることが好ましい。   The (meth) acrylic acid ester-based copolymer used in the ink of the present invention is a styrene-based monomer in addition to the above-mentioned (meth) acrylic acid, (meth) acrylic acid ester, monoethylenically unsaturated monomer. The body can also be included. Here, examples of the styrene monomer include styrene, α-methylstyrene, o-methylstyrene, m-methylstyrene, p-methylstyrene, pt-butylstyrene, 4-methoxystyrene, and 4-chlorostyrene. Etc. That is, the above (meth) acrylic acid ester copolymer is preferably a styrene- (meth) acrylic acid copolymer having a styrene monomer.

[1−2B−2]樹脂の特性:
本発明のインクでは、上記したようなモノマーから合成した(メタ)アクリル酸エステル系共重合体を用いるが、その酸価が100mgKOH/g以上、160mgKOH/g以下であるものを使用する。より好ましくは110mgKOH/g以上、150mgKOH/g以下であるものを使用する。酸価が160mgKOH/gを超えると、顔料の親水性が高くなるため、水等の付着により顔料が溶け出して印字物のにじみが発生しやすくなる。また、その酸価が100mgKOH/gより小さくなると、インクジェットプリンターのサーマル方式における水性顔料インクの吐出安定性が低下する傾向にある。ここで酸価とは、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。尚、この場合の酸価は、樹脂分散剤を構成する各モノマーの組成比から計算により求めることもできるが、具体的な樹脂分散顔料の酸価の測定方法としては、電位差滴定により酸価を求める、Titrino(Metrohm製)等を使用して測定することができる。
[1-2B-2] Characteristics of resin:
In the ink of the present invention, a (meth) acrylic acid ester copolymer synthesized from the above-described monomer is used, and an acid having an acid value of 100 mgKOH / g or more and 160 mgKOH / g or less is used. More preferably, it is 110 mgKOH / g or more and 150 mgKOH / g or less. When the acid value exceeds 160 mgKOH / g, the hydrophilicity of the pigment is increased, so that the pigment is dissolved due to adhesion of water or the like, and bleeding of the printed matter is likely to occur. On the other hand, when the acid value is less than 100 mgKOH / g, the discharge stability of the aqueous pigment ink in the thermal method of the ink jet printer tends to be lowered. Here, 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 in this case can also be obtained by calculation from the composition ratio of each monomer constituting the resin dispersant. As a specific method for measuring the acid value of the resin dispersed pigment, the acid value is determined by potentiometric titration. It can be measured using Titrino (manufactured by Metrohm) or the like.

本発明のインクに使用する(メタ)アクリル酸エステル系共重合物の重量平均分子量は、スチレン換算で重量平均分子量(Mw)が6,000〜12,000の範囲にあることが好ましく、7,000〜9,000の範囲にあることがより好ましい。上記の範囲にすることで、樹脂分散顔料の分散安定性を高め、粘度が低く設定でき、ヒーター部分でのコゲーションを抑え、長期間安定した印字を行わせることができる。その重量平均分子量が6,000未満であると水性の樹脂分散顔料自体の分散安定性が低下するため好ましくない。また、12,000を超えると、水性の樹脂分散顔料の粘度が高くなるだけでなく、分散性が低下する傾向が認められるので好ましくない。さらに、ヒーター部分に対するコゲーションがひどくなり、サーマル方式インクジェットプリンターのノズル先端からインク液滴の不吐出を引き起こす原因となるので好ましくない。   The weight average molecular weight of the (meth) acrylic acid ester copolymer used in the ink of the present invention is preferably in the range of 6,000 to 12,000 in terms of weight average molecular weight (Mw) in terms of styrene. More preferably, it is in the range of 000 to 9,000. By setting it in the above range, the dispersion stability of the resin-dispersed pigment can be increased, the viscosity can be set low, the kogation in the heater portion can be suppressed, and stable printing can be performed for a long time. If the weight average molecular weight is less than 6,000, the dispersion stability of the aqueous resin-dispersed pigment itself is lowered, which is not preferable. On the other hand, if it exceeds 12,000, not only is the viscosity of the aqueous resin-dispersed pigment increased, but also a tendency for the dispersibility to decrease is observed, which is not preferable. Furthermore, since the kogation for the heater portion becomes severe and causes a non-ejection of ink droplets from the nozzle tip of the thermal ink jet printer, it is not preferable.

[1−2B−3]顔料に対する樹脂量:
本発明のインクでは、色材に上記した樹脂分散顔料を適用するが、その場合、顔料と(メタ)アクリル酸エステル系共重合物との割合が、分散体の分散性を保ち、さらに、顔料インクの粘度を低く保つ観点から、本質量換算で顔料1質量部に対して、(メタ)アクリル酸エステル系共重合物が0.2〜1.0質量部の範囲内になるように調整することが好ましい。
[1-2B-3] Amount of resin relative to pigment:
In the ink of the present invention, the resin-dispersed pigment described above is applied to the coloring material. In this case, the ratio of the pigment and the (meth) acrylic acid ester-based copolymer maintains the dispersibility of the dispersion. From the viewpoint of keeping the viscosity of the ink low, it is adjusted so that the (meth) acrylic acid ester copolymer is in the range of 0.2 to 1.0 part by mass with respect to 1 part by mass of the pigment in terms of this mass. It is preferable.

[1−2C−1]樹脂分散顔料
本発明のインクに使用する樹脂分散顔料は、例えば、先に挙げた顔料を、上記したような(メタ)アクリル酸エステル系重合物で被覆することで調製できる。本発明で用いる樹脂分散顔料の平均粒子径は、液中での動的光散乱法により求められる値が、70nm以上150nm以下であることが好ましく、より好ましくは80nm以上120nm以下であることが好ましい。粒子径が150nmを超えるとインクの沈降が促進されるため、長期間での分散安定性が損なわれるため好ましくない。一方、粒子径が70nmより小さくなると、画像を形成するのに十分な発色性や、得られた画像に対して十分な耐候性を得ることができなくなるため好ましくない。具体的な平均粒子径の測定方法としては、例えば、レーザ光の散乱を利用した、FPAR−1000(大塚電子製、キュムラント法解析)、ナノトラックUPA 150EX(日機装製、50%の積算値の値とする)等を使用して測定できる。
[1-2C-1] Resin-dispersed pigment The resin-dispersed pigment used in the ink of the present invention is prepared, for example, by coating the above-mentioned pigment with a (meth) acrylic ester polymer as described above. it can. The average particle diameter of the resin-dispersed pigment used in the present invention is preferably 70 nm or more and 150 nm or less, more preferably 80 nm or more and 120 nm or less, as determined by a dynamic light scattering method in liquid. . When the particle diameter exceeds 150 nm, the ink sedimentation is promoted, and dispersion stability over a long period of time is impaired, which is not preferable. On the other hand, when the particle diameter is smaller than 70 nm, it is not preferable because sufficient color forming property for forming an image and sufficient weather resistance for the obtained image cannot be obtained. As a specific method for measuring the average particle size, for example, FPAR-1000 (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd., cumulant method analysis), Nanotrac UPA 150EX (manufactured by Nikkiso, 50% integrated value) using laser light scattering And the like.

上述した樹脂分散顔料のインク中への添加量は、インク全量に対して0.5質量%以上、10質量%以下、より好ましくは1.0質量%以上、8.0質量%以下、さらに好ましくは1.5質量%以上、6.0質量%以下であることが好ましい。顔料濃度が0.5質量%より小さくなると画像を形成するのに十分な発色性を得ることができず、また、10.0%質量を超えると、水性顔料インクの粘度が上昇してしまい、吐出が困難になるため好ましくない。   The amount of the above-described resin dispersed pigment added to the ink is 0.5% by mass or more and 10% by mass or less, more preferably 1.0% by mass or more and 8.0% by mass or less, and still more preferably based on the total amount of the ink. Is preferably 1.5% by mass or more and 6.0% by mass or less. When the pigment concentration is less than 0.5% by mass, it is not possible to obtain sufficient color developability to form an image, and when it exceeds 10.0% by mass, the viscosity of the aqueous pigment ink increases. Since discharge becomes difficult, it is not preferable.

[1−2C−2]製造方法
本発明のインクでは、色材に上記したような樹脂分散顔料を使用するが、該樹脂分散顔料は、下記の製造方法で得ることができる。例えば、顔料を(メタ)アクリル酸エステル系重合物で被覆する方法として、その製造工程中に酸析工程を組み込むことが好ましい。この際に行なう酸析工程とは、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物とを含有する液媒体に酸性物質を加えて酸性化することにより、(メタ)アクリル酸エステル系共重合物中のアニオン性基を中和される前の官能基に戻して、該重合物を析出させることである。
[1-2C-2] Manufacturing Method In the ink of the present invention, the resin-dispersed pigment as described above is used for the color material, and the resin-dispersed pigment can be obtained by the following manufacturing method. For example, as a method of coating a pigment with a (meth) acrylic acid ester-based polymer, it is preferable to incorporate an acid precipitation step in the production process. In this case, the acid precipitation step is performed by adding an acidic substance to a liquid medium containing a pigment and a (meth) acrylic acid ester copolymer dissolved in an aqueous solution of a basic substance to acidify it. The anionic group in the (meth) acrylic acid ester copolymer is returned to the functional group before being neutralized to precipitate the polymer.

この際に行なう具体的な酸析工程としては、分散工程と必要に応じて実施される蒸留工程を経て得られた水性分散体に、塩酸、硫酸、酢酸等の酸を加えて酸性化し、塩基と塩を形成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物を顔料粒子表面に析出させる工程が挙げられる。このような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物との相互作用をより高めることができる。その結果、顔料粒子が水性分媒中に分散している形態を取らせることができ、水性の樹脂分散顔料として、分散到達レベル、分散所要時間及び分散安定性等の物性面や耐溶剤性等の使用適性面で、より優れた効果を存分に発揮させることができる。こうして相互作用を高めて得られた析出物を濾別する濾過工程を実施し、より好ましくはその析出物を該濾過工程終了後、洗浄する洗浄工程を実施して、樹脂分散顔料中に吸着せずに存在するフリーポリマーを除去して、再度塩基性物質と共に水性媒体中に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水性の樹脂分散顔料を得ることができる。   As a specific acid precipitation step performed at this time, an acid such as hydrochloric acid, sulfuric acid or acetic acid is added to an aqueous dispersion obtained through a dispersion step and a distillation step carried out as necessary, and then acidified, And a step of depositing a (meth) acrylic ester copolymer in a dissolved state by forming a salt with the pigment particle surface. By carrying out such a step, the interaction between the pigment and the (meth) acrylic ester copolymer can be further enhanced. As a result, the pigment particles can be dispersed in the aqueous medium, and as an aqueous resin dispersed pigment, the physical properties such as the dispersion arrival level, the time required for dispersion and the dispersion stability, the solvent resistance, etc. In terms of suitability for use, a more excellent effect can be fully exhibited. A filtration step is carried out to separate the precipitate obtained by enhancing the interaction in this way, and more preferably, the precipitate is washed after the filtration step and washed to be adsorbed in the resin-dispersed pigment. An aqueous resin-dispersed pigment that is more excellent in dispersion stability can be obtained by removing the existing free polymer and performing a redispersion step in which the free polymer is dispersed again in the aqueous medium together with the basic substance.

[1−3]界面活性剤:
本発明においては、後述するインクの表面張力をコントロールして、記録媒体におけるインクのにじみ度合いや浸透性を任意にコントロールやヘッド内でのインクの濡れ性の向上、インクのヒーター面上でのコゲーションを防止し、吐出を向上さたりする目的で必要に応じて、前述した成分からなるインクに、さらに界面活性剤を含有してもよい。このような界面活性剤としては、特に限定はされないが、以下のものを挙げることができる。尚、これらの界面活性剤は、単独で使用しても複数を併用してもよい
[1-3] Surfactant:
In the present invention, the surface tension of the ink, which will be described later, is controlled to arbitrarily control the degree of ink bleed and penetrability in the recording medium, to improve the wettability of the ink in the head, and to control the ink on the heater surface. For the purpose of preventing gating and improving ejection, if necessary, the ink comprising the above-described components may further contain a surfactant. Such a surfactant is not particularly limited, and examples thereof include the following. These surfactants may be used alone or in combination.

[ノニオン性界面活性剤]
ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロック共重合体等。脂肪酸ジエタノールアミド、アセチレングリコールエチレンオキサイド付加物、アセチレングリコール系界面活性剤等。
[Nonionic surfactant]
Polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene fatty acid ester, polyoxyethylene alkylphenyl ether, polyoxyethylene / polyoxypropylene block copolymer, and the like. Fatty acid diethanolamide, acetylene glycol ethylene oxide adduct, acetylene glycol surfactant, and the like.

[アニオン性界面活性剤]
ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルスルフォン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルスルフォン酸塩等。アルファスルホ脂肪酸エステル塩、アルキルベンゼンスルフン酸塩、アルキルフェノールスルフォン酸塩、アルキルナフタリンスルフォン酸塩、アルキルテトラリンスルフォン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩等。
[Anionic surfactant]
Polyoxyethylene alkyl ether sulfate, polyoxyethylene alkyl ether sulfonate, polyoxyethylene alkyl phenyl ether sulfate, polyoxyethylene alkyl phenyl ether sulfonate, and the like. Alpha sulfo fatty acid ester salts, alkylbenzene sulfonates, alkylphenol sulfonates, alkylnaphthalene sulfonates, alkyltetralin sulfonates, dialkylsulfosuccinates and the like.

[カチオン性界面活性剤]
アルキルトリメチルアンモニウム塩、ジアルキルジメチルアンモニウムクロリド等。
[Cationic surfactant]
Alkyltrimethylammonium salt, dialkyldimethylammonium chloride and the like.

[両性界面活性剤]
アルキルカルボキシベタイン等。
その中でも、アセチレングリコール系界面活性剤や、ポリオキシエチレンアルキルエーテル等は、インクの吐出安定性を向上させることができるため、特に好ましく使用される。
[Amphoteric surfactant]
Alkyl carboxybetaines and the like.
Among these, acetylene glycol surfactants, polyoxyethylene alkyl ethers, and the like are particularly preferably used because they can improve ink ejection stability.

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。   As the acetylene glycol surfactant, the compound (1) represented by the following general formula (1) (2,4,7,9-tetramethyl-5-decyne-4,7-diol, or an ethylene oxide adduct thereof) ) Is used.

(一般式(1)中、U+Vは0乃至20の整数である) (In General Formula (1), U + V is an integer of 0 to 20)

[1−4]他の溶剤:
本発明のインクは、必要に応じて、さらに他の水溶性有機溶剤を含有していてもよい。水溶性有機溶媒の種類は特に限定されないが、例えば、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、尿素類:等、各種水溶性有機溶媒を用いることができる。
[1-4] Other solvents:
The ink of the present invention may further contain another water-soluble organic solvent as necessary. The type of the water-soluble organic solvent is not particularly limited, but various water-soluble substances such as alcohols, polyhydric alcohols, glycol ethers, carboxylic acid amides, heterocyclic rings, ketones, alkanolamines, ureas, etc. Organic solvents can be used.

[1−5]他の添加剤:
本発明のインクは、必要に応じて、その他添加剤を含有していてもよい。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。
[1-5] Other additives:
The ink of the present invention may contain other additives as required. Examples of the additive include a pH adjuster, a rust preventive, a preservative, a fungicide, an antioxidant, a reduction inhibitor, and a salt.

[1−6]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。但し、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%以下であり、さらに好ましくは50質量%以上80質量%以下である。30質量%以上とすることにより、顔料及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。
[1-6] 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 with respect to the total mass of the ink, more preferably 40% by mass or more and 85% by mass or less, and further preferably 50% by mass or more and 80% by mass or less. is there. By setting it as 30 mass% or more, a pigment and a water-soluble compound can be hydrated, and aggregation of a pigment or a 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.

[1−7]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。
[1-7] 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.

本発明のインクの表面張力は、温度25℃、湿度50%の条件下、自動表面張力計(例えば、協和界面科学社製「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。物流用充填液の表面張力は、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 of the present invention is a plate method using a platinum plate using an automatic surface tension meter (for example, “CBVP-Z type” manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.) under the conditions of a temperature of 25 ° C. and a humidity of 50%. Means the value measured by. The surface tension of the packing liquid for logistics can be adjusted by the addition amount of the surfactant, the kind and content of the water-soluble organic solvent, and the like.

[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以下にするとよい。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 good to set it as 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]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。インクのpHは、温度25℃の条件下、pHメーター(例えば、HRIBA(製)D−51等)を用い、測定した値を意味するものとする。
[1-9] 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. The pH of the ink means a value measured using a pH meter (for example, HRIBA (manufactured) D-51) 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及びノズル底板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 that is partitioned from the surrounding space with the nozzle wall 153, the nozzle top plate 162, and the nozzle bottom plate 164 as partition walls. 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。即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、或いは表面張力が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 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、酸化処理及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、水溶性樹脂及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及び液室枠の上には、共通液室112を形成する天板部材113が接合されている。従って、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 to the side wall of the nozzle and the liquid chamber frame formed in this manner. Accordingly, 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及び排出フィルター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及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。即ち、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、即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及び第二液体供給室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, and 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、ノズル流路及び共通液室)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 of the internal space from the ink discharge port to the common liquid chamber (that is, the nozzle flow path and the common liquid chamber).

[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。従って、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. Accordingly, in the ink chamber 221, an ink storage part (liquid storage part) in which 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及び図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及びロールモータ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、種類及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及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. The 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 correction values 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及びモータ駆動部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及びポンプモータ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、記録位置及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及びモータ駆動部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及び環境湿度が取得(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 ambient temperature and ambient humidity of the recording apparatus are acquired (detected) by the temperature and 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、実施例及び比較例により、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。尚、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, “part” and “%” are based on mass unless otherwise specified.

[合成例:(メタ)アクリル酸エステル系ランダム共重合体の合成]
撹拌装置、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、撹拌しながら反応容器内を窒素置換した。この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 Example: 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. After raising the temperature in the reaction vessel to 80 ° C. while maintaining a nitrogen atmosphere, 63 parts of 2-hydroxyethyl methacrylate, 141 parts of methacrylic acid, 417 parts of styrene, 188 parts of benzyl methacrylate, glycidyl methacrylate, were added from a dropping device. 25 parts, 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 taken over 4 hours. And dripped. After completion of the dropping, 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 mgKOH / g, a glass transition point (Tg) of 89 ° C., and a weight average molecular weight of 8,000. A solution (A-1) (resin content: 45.4%) was obtained.

[インクの色材に用いるブラック顔料分散体の調製]
冷却用ジャケットを備えた混合槽に、ポリマー溶液の調製で得た(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%)、25%水酸化カリウム水溶液、水及びカーボンブラック顔料を仕込み、撹拌、混合して混合液を得た。ここで、それぞれの仕込量は、カーボンブラック顔料1000部、(メタ)アクリル酸エステル系ランダム共重合体は、カーボンブラックに対し不揮発分で40%の比率となる量、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の酸価が100%中和される量、水は、混合液の不揮発分を27%とするのに必要な量である。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に通し、循環方式により4時間分散させた。尚、分散液の温度を40℃以下に保持した。
[Preparation of Black Pigment Dispersion Used for Ink Color Material]
In a mixing tank equipped with a cooling jacket, a solution (resin content: 45.4%) of (meth) acrylate random copolymer (A-1) obtained by preparing a polymer solution, 25% potassium hydroxide An aqueous solution, water and a carbon black pigment were charged, stirred and mixed to obtain a mixed solution. Here, each charge amount is 1000 parts of carbon black pigment, (meth) acrylic acid ester type random copolymer is in an amount of 40% in terms of non-volatile content with respect to carbon black, and 25% potassium hydroxide aqueous solution is The amount by which the acid value of the (meth) acrylic acid ester random copolymer is neutralized by 100% and the amount of water are the amount necessary to make the nonvolatile content of the mixed solution 27%. The obtained mixed solution was passed through a dispersing device filled with zirconia beads having a diameter of 0.3 mm and dispersed by a circulation method for 4 hours. The temperature of the dispersion was kept at 40 ° C. or lower.

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に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カーボンブラック顔料分散体(不揮発分:20%)を得た。さらに、得られた水性のブラック顔料分散体の顔料濃度が約14%になるように純水を加えて調整し、これを、後述するインク調製に使用するブラック顔料分散体とした。   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 distillation apparatus, and the whole amount 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 with 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 carbon black pigment dispersion (nonvolatile content: 20%). Furthermore, pure water was added and adjusted so that the pigment concentration of the obtained aqueous black pigment dispersion was about 14%, and this was used as a black pigment dispersion used for ink preparation described later.

[インクの色材に用いるシアン顔料分散体の調製]
シアン顔料分散体は、色材として、Pigment Blue 15:3を使用する以外はブラック顔料分散体と同様の方法で調製した。
[Preparation of Cyan Pigment Dispersion Used for Ink Color Material]
The cyan pigment dispersion was prepared in the same manner as the black pigment dispersion except that Pigment Blue 15: 3 was used as the colorant.

[インクの色材に用いるマゼンタ顔料分散体の調製]
マゼンタ顔料分散体は、色材として、Pigment Red 122を使用し、顔料に対する樹脂の比率を40%から30%に変更した以外はブラック顔料分散体と同様の方法で調製した。
[Preparation of Magenta Pigment Dispersion Used for Ink Color Material]
The magenta pigment dispersion was prepared in the same manner as the black pigment dispersion except that Pigment Red 122 was used as a colorant and the resin to pigment ratio was changed from 40% to 30%.

[インクの色材に用いるイエロー顔料分散体の調製]
イエロー顔料分散体は、色材として、Pigment Yellow 74を使用し、顔料に対する樹脂の比率を40%から35%に変更した以外はブラック顔料分散体と同様の方法で調製した。
[Preparation of Yellow Pigment Dispersion Used for Ink Color Material]
The yellow pigment dispersion was prepared in the same manner as the black pigment dispersion except that Pigment Yellow 74 was used as a colorant and the ratio of the resin to the pigment was changed from 40% to 35%.

[インクの調製]
(実施例1)
以下の方法で、実施例1のインク1を調製した。容器に、色材としてブラック顔料分散体(顔料濃度約14%)21.4部を加え、水溶性化合物として、固体のエチレン尿素の40%水溶液27.5部(エチレン尿素固形分:11部)、グリセリン7部、トリエチレングリコール2部、固体のビスヒドロキシエチルスルフォンの65%水溶液3.1部(ビスヒドロキシルエチルスルフォン固形分:2部)を加えた。さらに、これにノニオン性界面活性剤であるアセチレノールE100(川研ファインケミカル製)0.5部及びBC−20(日光ケミカルズ製)1.0部を加え、残り純水(イオン交換水)を投入して全体を100部とした。これらをプロペラ撹拌機にて30分以上撹拌した後、孔径3.0μmのフィルターで濾過することにより、実施例1の黒色のインクジェット記録用インク1を得た。
[Preparation of ink]
Example 1
Ink 1 of Example 1 was prepared by the following method. Add 21.4 parts of a black pigment dispersion (pigment concentration of about 14%) as a coloring material to the container, and 27.5 parts of a 40% aqueous solution of solid ethylene urea as a water-soluble compound (solid content of ethylene urea: 11 parts) 7 parts of glycerin, 2 parts of triethylene glycol, and 3.1 parts of a 65% aqueous solution of solid bishydroxyethyl sulfone (bishydroxylethyl sulfone solid content: 2 parts) were added. Furthermore, 0.5 parts of nonionic surfactant acetylenol E100 (manufactured by Kawaken Fine Chemicals) and 1.0 part of BC-20 (manufactured by Nikko Chemicals) were added, and the remaining pure water (ion exchange water) was added. The total was 100 parts. These were stirred for 30 minutes or more with a propeller stirrer, and then filtered with a filter having a pore size of 3.0 μm to obtain black ink jet recording ink 1 of Example 1.

(実施例2〜6、比較例1〜3)
先に調製したブラック顔料分散体を用い、水溶性化合物などの組成を変えて、実施例2〜6のインク2〜6、及び比較例1〜3のインク7〜9を調製した。具体的には、表2に記載の成分を、表2に記載の量で使用したこと以外は実施例1と同様にして、実施例及び比較例の各インクを得た。
(Examples 2-6, Comparative Examples 1-3)
Inks 2 to 6 of Examples 2 to 6 and Inks 7 to 9 of Comparative Examples 1 to 3 were prepared using the previously prepared black pigment dispersion and changing the composition of the water-soluble compound and the like. Specifically, inks of Examples and Comparative Examples were obtained in the same manner as in Example 1 except that the components shown in Table 2 were used in the amounts shown in Table 2.

[評価]
上記で得た実施例及び比較例の各インクを用い、インクジェット記録装置で画像を形成して、後述する方法で、それぞれのインクを評価した。評価結果を表2中に示した。具体的には、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「LXD5500」)を用いた。そして、インクジェット記録ヘッドとして、図1A〜図1C及び図2A〜図2Cに示す構造のインクジェットヘッドを備えた上記装置を使用した。具体的なスペックは表3に示すものとした。
[Evaluation]
Using the inks of Examples and Comparative Examples obtained above, images were formed by an inkjet recording apparatus, and each ink was evaluated by the method described later. The evaluation results are shown in Table 2. Specifically, a thermal ink jet recording apparatus (“LXD5500” manufactured by Canon Finetech Co., Ltd.) was used as the ink jet recording apparatus. And the said apparatus provided with the inkjet head of the structure shown to FIG. 1A-FIG. 1C and FIG. 2A-FIG. 2C was used as an inkjet recording head. Specific specifications are shown in Table 3.

<再溶解性、固着性試験>
インクジェット記録装置として、LXP5500(キヤノンファインテック製)を用い、温度15℃、湿度10%の環境下で、下記のようにして印字を行った。該インクジェット記録装置のインクタンクに、表2に示した各インクをそれぞれ収納し、上記のスペックの記録ヘッド上に1200dpiの密度で1列に並んだ4800個の吐出口から、1滴ずつインクを吐出させて、各インクでそれぞれノズルチェックパターン印字を行った。その際、メディア(被記録媒体)には、キヤノンファインテック社製マットラベルを使用した。
上記試験後、密閉キャップし、60℃環境下において、2週間放置し、回復操作を行った際のノズルチェックパターン印字の状況を下記の基準で評価した。
○:クリーニング操作一回で正常印字ができる。
×:クリーニング操作二回以上で正常印字ができる。
<Re-solubility and adhesion test>
As an ink jet recording apparatus, LXP5500 (manufactured by Canon Finetech) was used, and printing was performed as follows under an environment of a temperature of 15 ° C. and a humidity of 10%. Each ink shown in Table 2 is stored in the ink tank of the ink jet recording apparatus, and ink is dropped one by one from 4800 ejection ports arranged in a row at a density of 1200 dpi on the recording head of the above specifications. The nozzle check pattern was printed with each ink. At that time, a mat label manufactured by Canon Finetech Co., Ltd. was used as the medium (recording medium).
After the above test, the cap was sealed, left in a 60 ° C. environment for 2 weeks, and the status of nozzle check pattern printing when a recovery operation was performed was evaluated according to the following criteria.
○: Normal printing can be performed with one cleaning operation.
X: Normal printing can be performed by two or more cleaning operations.

<固形物の析出>
上記のスペックの記録ヘッドに各インクを充填後、密閉キャップをせずに2週間室温で放置し、ノズル先端部を観察し、下記の基準で評価した。
(評価基準)
○:ノズル先端部に固形物の析出がない。
×:ノズル先端部に固形物の析出が認められる。
<Precipitation of solid matter>
Each ink was filled in the recording head having the above specifications, then left at room temperature for 2 weeks without a sealing cap, the tip of the nozzle was observed, and evaluated according to the following criteria.
(Evaluation criteria)
○: No solid matter is deposited at the nozzle tip.
X: Precipitation of solid matter is observed at the nozzle tip.

表2に示したように、実施例1〜6のインクは、クリーニング操作一回でノズルが回復して性状な印字ができることを確認した。その理由は、後述するように、比較例のインクを用いた場合との比較から、インク中のエチレン尿素、及び、水溶性化合物の含有量が本発明で規定の範囲内である結果、十分な再溶解性、固着性が得られたと考えられる。   As shown in Table 2, it was confirmed that the inks of Examples 1 to 6 were able to print with the properties by recovering the nozzles with a single cleaning operation. The reason for this is that, as will be described later, from the comparison with the case of using the ink of the comparative example, the content of ethylene urea and the water-soluble compound in the ink is within the range specified in the present invention. It is considered that re-solubility and adhesion were obtained.

上記した実施例のインクに対し、表2に示したように、比較例1のインクは、インク中のエチレン尿素の量が11質量%未満であり、インクの水分が蒸発した後の乾燥インクがクリーニング操作により、新たなインクと混合される際に、再溶解性が劣るものとなり、クリーニング操作が二回以上必要となった。比較例2のインクでは、水溶性化合物の合計量中におけるエチレン尿素の占める比率が50%を超える結果、保湿性が十分でなく、固着性に劣るものとなった。また、比較例3のインクでは乾燥インクは溶解するものの、固形物が析出した状態となり、固着性に劣るものとなった。   As shown in Table 2, the ink of Comparative Example 1 is less than 11% by mass of ethylene urea in the ink of the above-described example, and the dried ink after the ink moisture is evaporated When mixed with new ink by the cleaning operation, the re-solubility becomes inferior, and the cleaning operation is required twice or more. In the ink of Comparative Example 2, the ratio of ethylene urea in the total amount of the water-soluble compound exceeded 50%. As a result, the moisture retention was not sufficient and the fixing property was poor. Further, in the ink of Comparative Example 3, although the dry ink was dissolved, the solid matter was deposited, and the fixing property was inferior.

表2のブラック顔料分散体の顔料を、シアン、マゼンタ、イエローの分散体の調整で得た各色の顔料に変え、同様にインクを調製し、黒色のインクの場合と同様の評価を行った。その結果、各色の顔料分散液の顔料を用いて調製したインクは、いずれも、実施例の黒色のインクの場合と同様に好適な結果を示した。また比較例については、再溶解性、固形物の析出の点で黒色のインクと同様に劣った結果となった。このことから、シアン、マゼンタ、イエローのいずれの顔料分散体を使用しても、本発明で規定するインク組成、特に水溶性化合物を満足するように設計することで、固形物の析出がない、再溶解性と固着性の良好なインクが得られることが確認された。   The pigment of the black pigment dispersion in Table 2 was changed to the pigment of each color obtained by adjusting the cyan, magenta, and yellow dispersions, and inks were prepared in the same manner, and the same evaluation as in the case of the black ink was performed. As a result, all the inks prepared using the pigments of the pigment dispersion liquids of each color showed preferable results as in the case of the black ink of the example. The comparative example was inferior to the black ink in terms of re-dissolvability and solid precipitation. From this, even if any pigment dispersion of cyan, magenta, and yellow is used, the ink composition specified in the present invention, particularly by designing to satisfy the water-soluble compound, there is no precipitation of solid matter. It was confirmed that an ink having good re-solubility and fixing property can be obtained.

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、1
37: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 portion, 131: liquid communication portion, 132: supply joint, 133: discharge joint, 134: first liquid supply chamber, 135: second liquid supply chamber, 136: second liquid supply chamber opening, 1
37: liquid supply path, 138: second liquid supply chamber inclination, 139: ink discharge port arrangement surface, 141: air chamber, 151: ink discharge port, 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: discharge port, 221: ink chamber, 222: ink supply unit, 223: filter 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: notation Device 301: Recording medium 302: Conveying roller 303: Conveying motor 304: Paper detection sensor 305, 305K, 305Y, 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: recording 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: Conditions, 502: Step 503: Condition 504: Condition 505: step I: Ink.

Claims (6)

サーマル方式のライン型記録ヘッドで吐出するインクジェット記録用インクであって、
前記インクが、顔料と、水と、水溶性化合物とを含有し、
前記顔料が、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のランダム共重合体によって分散した樹脂分散顔料であり、
前記水溶性化合物が、エチレン尿素と、下記式(A)で定義される親疎水度係数が0.37以下である水溶性化合物とを少なくとも含み、かつ、該親疎水度係数が0.37以下である水溶性化合物が、グリセリン、トリエチレングリコール、ビスヒドロキシエチルスルホン、トリメチロールプロパン、1,2,6−ヘキサントリオール、1,2,3−ブタントリオール、ソルビトール、尿素、ジエチレングリコール、1,2,4−ブタントリオール及びジグリセリンからなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物であり、
前記水溶性化合物の合計の含有量が、インク全量に対して22質量%以上、50質量%以下であり、
前記エチレン尿素の含有量が、インク全量に対して11.0質量%以上であり、かつ、
前記エチレン尿素と前記親疎水度係数が0.37以下である水溶性化合物の合計量中におけるエチレン尿素の占める比率が質量基準で50%以下である、
ことを特徴とするインクジェット記録用インク。
Ink jet recording ink discharged by a thermal type line type recording head,
The ink contains a pigment, water, and a water-soluble compound;
The pigment is a resin-dispersed pigment dispersed by a (meth) acrylic acid ester-based random copolymer having an acid value of 100 mgKOH / g or more and 160 mgKOH / g or less,
The water-soluble compound includes at least ethylene urea and a water-soluble compound having a hydrophilicity / hydrophobicity coefficient defined by the following formula (A) of 0.37 or less, and the hydrophilicity / hydrophobicity coefficient is 0.37 or less. Is a glycerin, triethylene glycol, bishydroxyethylsulfone, trimethylolpropane, 1,2,6-hexanetriol, 1,2,3-butanetriol, sorbitol, urea, diethylene glycol, 1,2, At least one compound selected from the group consisting of 4-butanetriol and diglycerin,
The total content of the water-soluble compounds is 22% by mass or more and 50% by mass or less based on the total amount of the ink,
The ethylene urea content is 11.0% by mass or more based on the total amount of ink, and
The proportion of ethylene urea in the total amount of the water-soluble compound having the ethylene urea and the hydrophilicity / hydrophobicity coefficient of 0.37 or less is 50% or less on a mass basis,
An ink for ink jet recording characterized by the above.
前記水溶性化合物の合計の含有量が、インク全量に対して22質量%以上、24質量%以下である請求項1に記載のインクジェット記録用インク。   The ink for inkjet recording according to claim 1, wherein the total content of the water-soluble compound is 22% by mass or more and 24% by mass or less based on the total amount of the ink. 前記親疎水度係数が0.37以下である水溶性化合物が、グリセリン、トリエチレングリコール、ビスヒドロキシエチルスルホン及びトリメチロールプロパンからなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物である請求項1又は2に記載のインクジェット記録用インク。   The water-soluble compound having a hydrophilicity / hydrophobicity coefficient of 0.37 or less is at least one compound selected from the group consisting of glycerin, triethylene glycol, bishydroxyethylsulfone and trimethylolpropane. The ink for inkjet recording as described. 前記記録ヘッドが、インクを吐出するノズル列を有し、各ノズルの開口面積が100〜350μm2、ノズル列当たりの総ノズル数が1200以上、ノズル列の長さが2インチ以上である、請求項1乃至3のいずれか1項に記載のインクジェット記録用インク。 The recording head has a nozzle row for ejecting ink, the opening area of each nozzle is 100 to 350 μm 2 , the total number of nozzles per nozzle row is 1200 or more, and the length of the nozzle row is 2 inches or more. Item 4. The ink for inkjet recording according to any one of Items 1 to 3. 前記記録ヘッドが、ノズル列として複数のノズル流路が連通した共通液室と、該共通液室と連通した開口部と、該開口部と連通したメイン液体供給室と、該メイン液体供給室と連通する液体供給路と、該液体供給路と連通する液体供給室と、該液体供給室を、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、該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、前記開口部と、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、各々積層することなく配置されている、
請求項1乃至3のいずれか1項に記載のインクジェット記録用インク。
The recording head has a common liquid chamber in which a plurality of nozzle flow paths communicate with each other as a nozzle row, an opening in communication with the common liquid chamber, a main liquid supply chamber in communication with the opening, and the main liquid supply chamber. A liquid supply path communicating with the liquid supply chamber; a liquid supply chamber communicating with the liquid supply path; and a first liquid supply chamber and a second liquid supply chamber from the upstream side along the flow in the liquid supply A supply filter disposed so as to be separated, a gas-liquid separation unit provided in a part of the main liquid supply chamber, and an air chamber communicating with the gas-liquid separation unit,
The nozzle flow path, the common liquid chamber, the opening, the main liquid supply chamber, the liquid supply path, the liquid supply chamber, the supply filter, the gas-liquid separator, and the air Chambers are arranged on a parallel plane with respect to a plane including the arrangement direction of the nozzle channels and the discharge direction of the liquid,
The main liquid supply chamber, the liquid supply path, the supply filter, the gas-liquid separation unit, and the air chamber are arranged without being stacked,
The ink for ink-jet recording according to any one of claims 1 to 3.
請求項1乃至5に記載のインクを、サーマル方式のライン型記録ヘッドで吐出して記録を行なうインクジェット記録方法。   An ink jet recording method for performing recording by discharging the ink according to claim 1 with a thermal type line type recording head.
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