JP7195776B2 - Inkjet recording method and inkjet recording apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、インクジェット記録方法、及びインクジェット記録装置に関する。 The present invention relates to an inkjet recording method and an inkjet recording apparatus.

近年、インクジェット記録方法により、銀塩写真やオフセット印刷で実現されているような高精細で高発色性の画像を記録することが可能となっており、インクへの信頼性の要求も厳しくなってきている。 In recent years, inkjet recording methods have made it possible to record high-definition, high-color images similar to those achieved by silver halide photography and offset printing, and the demand for ink reliability has become more stringent. ing.

インクジェット記録方法において、記録ヘッドからインクを吐出させる方式としては、力学的エネルギーを利用する方法、及び熱エネルギーを利用する方法がある。熱エネルギーの作用により記録ヘッドからインクを吐出させるサーマル方式では、記録ヘッドのヒータ(電気熱変換素子)は高温にさらされる。これに加えて、ヒータは、インクの発泡及び気泡の収縮に伴うキャビテーションによる衝撃などの物理的作用や、インクによる化学的作用を複合的に受ける。これらの作用からヒータを保護するために、インク流路のヒータ部分には保護層が設けられる。インクの吐出が繰り返されると、インク中の成分が高温で加熱されることにより、難溶解性ないしは難分散性の物質に変化し、これが保護層の表面に付着する現象が生ずる。この物質がいわゆる「コゲ」と呼ばれるものである。保護層にコゲが付着し、堆積すると、ヒータに与えられた熱エネルギーがインクに十分に伝わらず、結果として、インクに付与される熱エネルギーが減少するため、吐出性に影響を及ぼす。このようにして生じた吐出性の低下は、画像ムラの原因となる。 In the inkjet recording method, methods for ejecting ink from a recording head include a method using mechanical energy and a method using thermal energy. In the thermal method in which ink is ejected from the printhead by the action of thermal energy, the heater (electrothermal conversion element) of the printhead is exposed to high temperatures. In addition to this, the heater is subjected to multiple physical effects such as impact due to cavitation due to foaming of the ink and contraction of the bubbles, and chemical effects due to the ink. In order to protect the heater from these effects, the heater portion of the ink flow path is provided with a protective layer. When the ink is repeatedly ejected, the components in the ink are heated to a high temperature, changing to a substance that is difficult to dissolve or disperse, and this causes a phenomenon that the substance adheres to the surface of the protective layer. This substance is the so-called "kogation". When kogation adheres and accumulates on the protective layer, the thermal energy applied to the heater is not sufficiently transmitted to the ink, and as a result, the thermal energy applied to the ink is reduced, which affects ejection performance. The decrease in ejection performance caused in this manner causes image unevenness.

このような課題に対して、コゲの対策がこれまでにも検討されてきた。先ず、付着したコゲを除去する手段を備えた記録ヘッドに関する提案がある(特許文献1参照)。特許文献1には、保護層の表層部分としての上部保護層をイリジウムなどの金属により形成し、この上部保護層を電極として電気化学反応を起こし、上部保護層を溶出させることによって、ヒータ部に堆積するコゲを除去することが開示されている。一方、コゲの付着を抑制する手段を備えた記録ヘッドに関する提案もある(特許文献2参照)。この記録ヘッドは、保護層を電極とする点で特許文献1に記載された記録ヘッドと類似するが、コゲに対する考え方は異なる。具体的には、特許文献2には、保護層をインク中のコゲとなりうる成分と同じ極性側に帯電させることによって、電気的な反発を生じさせる電圧制御を行い、コゲの原因となる物質の付着を抑制することが開示されている。 In response to such problems, countermeasures against kogation have been studied so far. First, there is a proposal regarding a recording head provided with means for removing adhered kogation (see Patent Document 1). In Patent Document 1, an upper protective layer as a surface layer portion of the protective layer is formed of a metal such as iridium, and the upper protective layer is used as an electrode to cause an electrochemical reaction to elute the upper protective layer, thereby dissolving the upper protective layer into the heater section. It is disclosed to remove the deposited kogation. On the other hand, there is also a proposal regarding a recording head provided with a means for suppressing the adhesion of kogation (see Patent Document 2). This recording head is similar to the recording head described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-200014 in that the protective layer is used as an electrode, but the concept of kogation is different. Specifically, in Patent Document 2, by charging the protective layer to the same polarity side as the component in the ink that can cause burnt deposits, voltage control is performed to cause electrical repulsion, thereby eliminating substances that cause burnt deposits. It is disclosed to inhibit adhesion.

特開2008-105364号公報JP 2008-105364 A 特開2009-051146号公報JP 2009-051146 A

本発明者らの検討の結果、特許文献2の記載を参考にして記録ヘッドの電圧制御を行い、コゲの付着を抑制すれば、ある程度の効果が得られることは確認できた。しかし、インクの吐出回数が増えると、吐出性が徐々に低下していき、画像に影響を及ぼすことがわかった。 As a result of studies by the present inventors, it has been confirmed that a certain degree of effect can be obtained by controlling the voltage of the recording head with reference to the description of Japanese Patent Laid-Open No. 2002-300021 and suppressing the adhesion of kogation. However, it has been found that as the number of times of ink ejection increases, the ejection performance gradually deteriorates, affecting the image.

したがって、本発明の目的は、記録ヘッドの電圧制御を行う場合に、吐出性の低下を抑制することができるインクジェット記録方法、及びインクジェット記録装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide an inkjet recording method and an inkjet recording apparatus capable of suppressing deterioration in ejection performance when voltage control of a recording head is performed.

上記の目的は、以下の本発明によって解決される。すなわち、本発明にかかるインクジェット記録方法は、吐出口に連通するインク流路内に配置された、インクを吐出するためのヒータ、前記ヒータに対応する位置に配置され、前記ヒータ及び前記インク流路内のインクの接触を遮断する第1保護層、並びに、前記ヒータに対応し、かつ、インクと接触する位置に配置されるとともに、金属材料で形成される第2保護層、を有する記録ヘッド;前記第2保護層を陰極とするとともに、前記インクを介して導通する部位を陽極とする電圧を印加する手段;を備えたインクジェット記録装置を使用し、インクを前記記録ヘッドから吐出して記録媒体に画像を記録するインクジェット記録方法であって、前記インクが、アニオン性基を有する成分、及び、標準電極電位が0V超である溶解性の金属イオンを含有するとともに、前記金属イオンの含有量(質量%)が、インク全質量を基準として、0.1ppm以上15.0ppm以下である水性インクであることを特徴とする。 The above object is solved by the present invention described below. That is, the ink jet recording method according to the present invention includes a heater for ejecting ink arranged in an ink channel communicating with an ejection port, a heater arranged at a position corresponding to the heater, and the heater and the ink channel. a recording head having a first protective layer that blocks contact with ink inside, and a second protective layer that corresponds to the heater and is arranged at a position that contacts the ink and is formed of a metal material; Using an ink jet recording apparatus equipped with means for applying a voltage with the second protective layer as a cathode and a portion conducting through the ink as an anode, ink is ejected from the recording head to form a recording medium wherein the ink contains a component having an anionic group and a soluble metal ion having a standard electrode potential exceeding 0 V, and the content of the metal ion ( % by mass) is 0.1 ppm or more and 15.0 ppm or less based on the total mass of the ink.

本発明によれば、記録ヘッドの電圧制御を行う場合に、吐出性の低下を抑制することができるインクジェット記録方法、及びインクジェット記録装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an inkjet recording method and an inkjet recording apparatus capable of suppressing deterioration in ejection performance when performing voltage control of the recording head.

本発明のインクジェット記録方法に用いられるインクジェット記録装置の一例を模式的に示す図であり、(a)はインクジェット記録装置の主要部の斜視図、(b)はヘッドカートリッジの斜視図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of an inkjet recording apparatus used in the inkjet recording method of the present invention, where (a) is a perspective view of main parts of the inkjet recording apparatus and (b) is a perspective view of a head cartridge; 記録素子基板のヒータ付近を模式的に示す平面図である。4 is a plan view schematically showing the vicinity of heaters of the printing element substrate; FIG. 記録素子基板を図2におけるX-Y線に沿って垂直に切断した状態で模式的に示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a state in which the recording element substrate is cut perpendicularly along line XY in FIG. 2; インクジェット記録装置の制御構成の一例を示すブロック図である。2 is a block diagram showing an example of the control configuration of the inkjet recording apparatus; FIG. 電圧制御の手順の一例を示す概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of a voltage control procedure;

以下に、好ましい実施の形態を挙げて、さらに本発明を詳細に説明する。本発明においては、化合物が塩である場合は、インク中では塩はイオンに解離して存在しているが、便宜上、「塩を含有する」と表現する。また、インクジェット用のインクのことを、単に「インク」と記載することがある。物性値は、特に断りのない限り、常温(25℃)における値である。 The present invention will be further described in detail below with reference to preferred embodiments. In the present invention, when the compound is a salt, the salt is dissociated into ions in the ink, but for convenience, it is expressed as "containing the salt." Ink jet ink is sometimes simply referred to as "ink". Physical properties are values at room temperature (25° C.) unless otherwise specified.

熱エネルギーの作用により記録ヘッドからインクを吐出させるサーマル方式の場合、記録ヘッドは、複数の吐出口、吐出口に連通するインク流路、及びインクを吐出するための熱エネルギーを発生させるヒータを有する。ヒータとしての電気熱変換素子は、発熱抵抗体、及びこれに電力を供給するための電極を有する。ヒータが電気的絶縁性を有する保護層により被覆されることで、複数の吐出口のそれぞれに対応するヒータ間での絶縁性が担保される。 In the case of a thermal method in which ink is ejected from a print head by the action of thermal energy, the print head has a plurality of ejection openings, an ink flow path communicating with the ejection openings, and a heater that generates thermal energy for ejecting ink. . An electrothermal conversion element as a heater has a heating resistor and electrodes for supplying power thereto. By covering the heaters with the protective layer having electrical insulation, the insulation between the heaters corresponding to the plurality of ejection ports is ensured.

特許文献2には、ヒータの保護層をインク中の成分と同じ極性側に帯電させるように電圧制御を行うことによって、コゲの原因となる物質の付着を抑制することが開示されている。しかし、電圧制御を行っても、吐出回数が増えると吐出性が徐々に低下していくことがわかった。この原因について本発明者らが検討した結果、電圧制御を行う際の「対向電極」に付着した物質が発端となって、吐出性が低下することを突き止めた。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-200000 discloses that the adhesion of substances that cause burnt deposits is suppressed by performing voltage control so that the protective layer of the heater is charged to the same polarity side as the components in the ink. However, it was found that even if voltage control was performed, the ejection performance gradually deteriorated as the number of ejections increased. As a result of examining the cause of this problem, the present inventors have found that the ejectability is deteriorated due to the substance adhering to the "counter electrode" during voltage control.

対向電極とは、「ヒータ側電極」の対となる電極であり、染料、樹脂分散剤、樹脂粒子などのアニオン性基を有する成分に対して逆(プラス)に帯電する。このため、アニオン性基を有する成分は、マイナスに帯電したヒータ側電極からは離れるものの、対向電極に引き寄せられ、徐々に対向電極に付着していく。この現象は特許文献2に記載の発明でも認識されており、その対策として、イオン性親水基と非イオン性親水基を分子内に共存した極性物質を用いることが有効であるとしている。但し、この極性物質を用いても、吐出回数が増えると、アニオン性基を有する成分の対向電極への付着を抑制することができなくなっていく。 The counter electrode is an electrode paired with the "heater-side electrode", and is charged oppositely (positively) to components having anionic groups such as dyes, resin dispersants, and resin particles. Therefore, although the component having an anionic group is separated from the negatively charged heater-side electrode, it is attracted to the counter electrode and gradually adheres to the counter electrode. This phenomenon is also recognized in the invention described in Patent Document 2, and as a countermeasure, it is said that it is effective to use a polar substance in which ionic hydrophilic groups and nonionic hydrophilic groups coexist in the molecule. However, even if this polar substance is used, it becomes impossible to prevent the component having an anionic group from adhering to the counter electrode as the number of ejections increases.

対向電極に物質が付着すると、対となるヒータ側電極との間での電圧制御が行われにくくなる。すると、ヒータ側電極にかかる電位も低くなり、ヒータ側電極とアニオン性基を有する成分との間での電気的な反発力が小さくなる。加えて、吐出のためのエネルギーによる影響も生ずる。記録ヘッドの流路内のインクに吐出のためのエネルギーが付与されていない状態では、電圧制御を行っていれば、ヒータ側電極とアニオン性基を有する成分とが電気的に反発しあう。これにより、アニオン性基を有する成分のヒータ側電極への付着が抑制されるとともに、アニオン性基を有する成分に対してエネルギー的に安定な位置に対イオンが存在するため、分散状態が安定に保たれる。その後、記録ヘッドの流路内のインクに吐出のためのエネルギーが付与されると、物理的ないしは化学的な作用の影響を受けて、アニオン性基を有する成分の近傍から対イオンが弾き飛ばされるような状態となる場合がある。これにより、アニオン性基を有する成分の一部は分散状態が不安定となり、やがてコゲとなってヒータに付着するため、電圧制御を行っていても、吐出性が低下したと考えられる。 If a substance adheres to the counter electrode, it becomes difficult to perform voltage control between the paired heater-side electrode. As a result, the potential applied to the heater-side electrode is also lowered, and the electrical repulsive force between the heater-side electrode and the component having an anionic group is reduced. In addition, there is also an effect due to energy for ejection. In a state in which energy for ejection is not applied to the ink in the flow path of the print head, if voltage control is performed, the heater-side electrode and the component having an anionic group electrically repel each other. As a result, the component having an anionic group is prevented from adhering to the heater-side electrode, and the counter ion exists at an energetically stable position with respect to the component having an anionic group, thereby stabilizing the dispersed state. be kept. After that, when energy for ejection is applied to the ink in the flow path of the recording head, the counter ions are repelled from the vicinity of the component having an anionic group under the influence of physical or chemical action. Such a situation may occur. As a result, part of the component having an anionic group became unstable in dispersion state, eventually becoming burnt deposits and adhering to the heater.

上述の現象を踏まえ、本発明者らは、各電極への物質の付着をより確実に抑制するための手法について検討を行った。その結果、アニオン性基を有する成分を含有するインクに、さらに、「標準電極電位が0V超である溶解性の金属イオン」を添加することで、記録ヘッドの電圧制御を行う場合に、吐出性の低下を抑制できることを見出した。以下、「標準電極電位が0V超である溶解性の金属イオン」を、「溶解性金属イオン」と記載することがある。 Based on the phenomenon described above, the present inventors have investigated a technique for more reliably suppressing the adhesion of substances to each electrode. As a result, by further adding "a soluble metal ion having a standard electrode potential exceeding 0 V" to the ink containing a component having an anionic group, when the voltage control of the recording head is performed, the ejection performance is improved. It was found that the decrease in the Hereinafter, "a soluble metal ion having a standard electrode potential exceeding 0 V" may be referred to as a "soluble metal ion".

溶解性金属イオンにより吐出性の低下を抑制できる理由を、本発明者らは以下のように推測している。以下、アニオン性基を有する成分として、アニオン性基を有する樹脂分散剤で分散された顔料(樹脂分散顔料)を例に挙げて説明する。勿論、このような樹脂分散顔料に限らず、インクジェット用の水性インクに使用され得る「アニオン性基を有する成分」であれば、樹脂分散顔料について述べる場合と同様の作用が生ずると言える。 The present inventors presume that the reason why the soluble metal ions can suppress the deterioration of the ejection property is as follows. Hereinafter, as the component having an anionic group, a pigment dispersed with a resin dispersant having an anionic group (resin-dispersed pigment) will be described as an example. Of course, not only resin-dispersed pigments, but also "components having an anionic group" that can be used in water-based inkjet inks can be said to have the same effect as resin-dispersed pigments.

先ず、対向電極における現象について説明する。電圧制御を行う場合に、溶解性金属イオンを含有するインクを用いると、対向電極への物質の付着が減少することが確認された。これは以下の理由によると考えられる。インク中に溶解性金属イオンが存在しない場合、対向電極へ付着した樹脂分散顔料は、対イオンが近傍に存在しない、すなわち、アニオン性基がイオン解離していない状態(酸型)であるため、親水性が低くなっている。一方、インク中に溶解性金属イオンが存在する場合、この金属イオンは標準電極電位が0V超であるため、標準電極電位が0Vである水素原子よりもイオン化傾向が低い。したがって、溶解性金属イオンは、イオンの状態で居続けることができず、酸型のアニオン性基を構成する水素原子を水素イオンに変換することによって、自身の存在状態を安定化させる。これにより、酸型であった樹脂分散剤のアニオン性基が再びイオン解離し、このイオンがヒータ側電極と電気的に反発して、対向電極に付着しづらくなったと考えられる。 First, the phenomenon in the counter electrode will be explained. It was confirmed that the use of ink containing soluble metal ions in voltage control reduces the adhesion of substances to the counter electrode. This is believed to be due to the following reasons. In the absence of soluble metal ions in the ink, the resin-dispersed pigment adhering to the counter electrode has no counter ions in the vicinity, that is, the anionic group is not ion-dissociated (acid form). Hydrophilicity is low. On the other hand, when soluble metal ions are present in the ink, the metal ions have a standard electrode potential of more than 0V, and thus have a lower ionization tendency than hydrogen atoms having a standard electrode potential of 0V. Therefore, soluble metal ions cannot remain in an ionic state, and stabilize their existence state by converting hydrogen atoms that constitute an acid-type anionic group into hydrogen ions. As a result, the anionic group of the acid-type resin dispersant is dissociated again, and the ions electrically repel the heater-side electrode, making it difficult to adhere to the counter electrode.

次に、ヒータ側電極における現象について説明する。上述のようにして、インク中に溶解性金属イオンが存在することにより、対向電極への樹脂分散顔料の付着が抑制されると、投入した電圧が効率よく電位に変換されるようになる。これに加えて、溶解性金属イオンは、ヒータ側電極を保護する作用を示す。記録ヘッドのヒータ近傍では、吐出の際にインクが発泡した後、泡の収縮に伴い、新たなインクがヒータ近傍に供給(リフィル)される。上述の通り、記録ヘッド内のインクに吐出のためのエネルギーが付与されると、物理的ないしは化学的な作用の影響を受けて、樹脂分散顔料の近傍から対イオンが弾き飛ばされるような状態となる場合がある。これにより、樹脂分散顔料の一部は分散状態が不安定となり、やがてコゲとなってヒータに付着する。ここで、溶解性金属イオンはヒータ側電極に対して逆の電荷を持つとともに、インク中の色材や樹脂などの、主要なアニオン性基を有する成分と比較しても分子量が十分に小さく、分子サイズがコンパクトである。インク中の溶解性金属イオンはこれらの特性から、リフィルの際にヒータ側電極の近傍に移動して、ヒータ側電極を保護するような作用を示す。したがって、分散状態が不安定となった樹脂分散顔料が存在しても、ヒータ側電極への付着を抑制することができたと考えられる。 Next, the phenomenon in the heater-side electrode will be explained. As described above, when the adhesion of the resin-dispersed pigment to the counter electrode is suppressed by the presence of soluble metal ions in the ink, the applied voltage is efficiently converted into potential. In addition to this, the soluble metal ions act to protect the heater-side electrode. In the vicinity of the heater of the print head, after the ink bubbles during ejection, new ink is supplied (refilled) to the vicinity of the heater as the bubbles shrink. As described above, when energy for ejection is applied to the ink in the print head, counter ions are ejected from the vicinity of the resin-dispersed pigment under the influence of physical or chemical action. may become. As a result, part of the resin-dispersed pigment becomes unstable in its dispersed state, and eventually becomes burnt deposits and adheres to the heater. Here, the soluble metal ions have a charge opposite to that of the heater-side electrode, and their molecular weight is sufficiently small compared to components having major anionic groups, such as coloring materials and resins in the ink. Molecular size is compact. Due to these characteristics, the soluble metal ions in the ink migrate to the vicinity of the heater-side electrode during refilling, and act to protect the heater-side electrode. Therefore, it is considered that even if the resin-dispersed pigment whose dispersed state was unstable existed, adhesion to the heater-side electrode could be suppressed.

標準電極電位が0V未満である溶解性の金属イオンは、水素原子に比してイオン化傾向が大きく、上記の作用が生じないので、吐出性の低下を抑制することはできない。また、標準電極電位が0V超である溶解性の金属イオンがインク中に存在しても、少なすぎると対向電極に付着したアニオン性基を有する成分を除去しきれず、吐出性の低下を抑制することはできない。一方、多すぎるとヒータ側電極にも付着して電気的な反発力を低下させてしまうので、吐出性の低下を抑制することはできない。このため、インク中の前記金属イオンの含有量(ppm)は、インク全質量を基準として、0.1ppm以上15.0ppm以下であることを要する。 A soluble metal ion having a standard electrode potential of less than 0 V has a higher ionization tendency than a hydrogen atom, and does not have the above-described effect, so it is not possible to suppress the deterioration of ejection properties. In addition, even if soluble metal ions having a standard electrode potential of more than 0 V are present in the ink, if the amount is too small, the component having an anionic group attached to the counter electrode cannot be completely removed, thereby suppressing deterioration in ejection performance. It is not possible. On the other hand, if it is too large, it will also adhere to the heater-side electrode and lower the electrical repulsive force, so it is not possible to suppress the deterioration of the ejection performance. Therefore, the content (ppm) of the metal ions in the ink should be 0.1 ppm or more and 15.0 ppm or less based on the total mass of the ink.

<インクジェット記録方法、インクジェット記録装置>
本発明のインクジェット記録方法は、水性インクをインクジェット方式の記録ヘッドから吐出して記録媒体に画像を記録する方法である。インクを吐出する方式としては、インクに熱エネルギーを付与する方式を利用する。
<Inkjet recording method, inkjet recording apparatus>
The inkjet recording method of the present invention is a method for recording an image on a recording medium by ejecting water-based ink from an inkjet recording head. As a method of ejecting ink, a method of applying thermal energy to the ink is used.

図1は、本発明のインクジェット記録方法に用いられるインクジェット記録装置の一例を模式的に示す図であり、(a)はインクジェット記録装置の主要部の斜視図、(b)はヘッドカートリッジの斜視図である。インクジェット記録装置には、記録媒体500を搬送する搬送手段(不図示)、及びキャリッジシャフト400が設けられている。キャリッジシャフト400にはヘッドカートリッジ200が搭載可能となっている。ヘッドカートリッジ200は記録ヘッド100(100a及び100b)を具備しており、インクカートリッジ300がセットされるように構成されている。ヘッドカートリッジ200がキャリッジシャフト400に沿って主走査方向に搬送される間に、記録ヘッド100(100a及び100b)から記録媒体500に向かってインク(不図示)が吐出される。そして、記録媒体500が搬送手段(不図示)により副走査方向に搬送されることによって、記録媒体500に画像が記録される。 FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of an inkjet recording apparatus used in the inkjet recording method of the present invention, (a) is a perspective view of the main part of the inkjet recording apparatus, and (b) is a perspective view of a head cartridge. is. The inkjet recording apparatus is provided with transport means (not shown) for transporting the recording medium 500 and a carriage shaft 400 . A head cartridge 200 can be mounted on the carriage shaft 400 . The head cartridge 200 has the recording head 100 (100a and 100b), and is configured so that the ink cartridge 300 is set therein. While the head cartridge 200 is conveyed along the carriage shaft 400 in the main scanning direction, ink (not shown) is ejected from the printheads 100 (100a and 100b) toward the print medium 500 . An image is recorded on the recording medium 500 by conveying the recording medium 500 in the sub-scanning direction by conveying means (not shown).

(記録ヘッド)
〔記録素子基板〕
図2は、記録素子基板のヒータ付近を模式的に示す平面図である。図3は、記録素子基板を図2におけるX-Y線に沿って垂直に切断した状態で模式的に示す断面図である。
(recording head)
[Recording element substrate]
FIG. 2 is a plan view schematically showing the vicinity of the heaters of the recording element substrate. FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a state in which the recording element substrate is cut perpendicularly along line XY in FIG.

記録ヘッド100の記録素子基板101の構成を説明する。記録素子基板101は、シリコン基体102、蓄熱層103、発熱抵抗体層104、電気配線層105で構成される。蓄熱層103は、シリコンの熱酸化膜、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜などの材料で形成される。電気配線層105は、アルミニウム、アルミニウム-シリコン、アルミニウム-銅などの金属材料で形成される配線である。ヒータ(電気熱変換素子)としての発熱部104aは、電気配線層105の一部を除去してギャップを形成し、その部分の発熱抵抗体層104を露出することで形成される。電気配線層105は駆動素子回路(不図示)又は外部電源端子(不図示)に接続されて、外部からの電力供給を受ける。図示した例では、発熱抵抗体層104に隣接する層として電気配線層105を配置している。但し、この構成に限られず、電気配線層105をシリコン基体102又は蓄熱層103に隣接する層として形成し、その一部をギャップとして部分的に除去し、発熱抵抗体層104を配置する構成としてもよい。 The configuration of the recording element substrate 101 of the recording head 100 will be described. The recording element substrate 101 is composed of a silicon substrate 102 , a heat storage layer 103 , a heating resistor layer 104 and an electric wiring layer 105 . The heat storage layer 103 is made of a material such as a silicon thermal oxide film, a silicon oxide film, or a silicon nitride film. The electric wiring layer 105 is a wiring made of a metal material such as aluminum, aluminum-silicon, aluminum-copper. The heat generating portion 104a as a heater (electrothermal conversion element) is formed by removing a portion of the electric wiring layer 105 to form a gap and exposing the heat generating resistor layer 104 in that portion. The electric wiring layer 105 is connected to a drive element circuit (not shown) or an external power supply terminal (not shown) to receive power supply from the outside. In the illustrated example, an electric wiring layer 105 is arranged as a layer adjacent to the heating resistor layer 104 . However, the configuration is not limited to this configuration, and a configuration in which the electric wiring layer 105 is formed as a layer adjacent to the silicon substrate 102 or the heat storage layer 103, a part thereof is partially removed as a gap, and the heating resistor layer 104 is arranged. good too.

第1保護層106は、酸化シリコン、窒化シリコンなどの材料で形成され、電気配線層105を部分的に介在させながら、発熱部104a及び発熱抵抗体層104に隣接して設けられる。また、第1保護層106は、発熱部104aとインク流路内のインクとの接触を遮断する絶縁層として機能する。 The first protective layer 106 is formed of a material such as silicon oxide or silicon nitride, and is provided adjacent to the heating portion 104a and the heating resistor layer 104 with the electrical wiring layer 105 partially interposed therebetween. In addition, the first protective layer 106 functions as an insulating layer that blocks contact between the heat generating portion 104a and the ink in the ink flow path.

第2保護層107はインク流路内のインクと接触する最表層である。発熱部104aのインク流路側に位置し、かつ、発熱部104aにより発生した熱をインクに作用させる第2保護層107の領域が、ヒータ108に当たる。第2保護層107は、発熱部104aの発熱に伴って生ずる化学的衝撃や物理的衝撃(キャビテーション)からヒータ108を保護するとともに、電極としての機能を持つ。これらの特性を両立させるために、金属材料で形成された第2保護層107を利用する。 The second protective layer 107 is the outermost layer that contacts the ink in the ink flow path. A region of the second protective layer 107 that is located on the ink flow path side of the heat generating portion 104 a and applies the heat generated by the heat generating portion 104 a to the ink hits the heater 108 . The second protective layer 107 protects the heater 108 from chemical impact and physical impact (cavitation) caused by heat generation of the heat generating portion 104a, and also functions as an electrode. In order to achieve both of these characteristics, the second protective layer 107 made of a metal material is used.

キャビテーションによる衝撃などの物理的作用や、インクによる化学的作用に対して強い保護層とすることが好ましい。このため、保護層を構成する材料としては、イリジウム、ルテニウム、タンタル、及びこれらの金属元素の少なくともいずれかを含む材料、からなる群より選ばれる少なくとも1種の金属材料を用いることが好ましい。なかでも、イリジウム、ルテニウム、並びに、イリジウム及びルテニウムの少なくともいずれかを含む材料、からなる群より選ばれる少なくとも1種の金属材料を用いることがさらに好ましい。上記金属元素の少なくともいずれかを含む材料としては、これらと他の金属との合金などが挙げられる。合金の場合、上記金属元素の割合が多いほど、物理的作用や化学的作用に対して強い保護層となりやすい。好適には、合金ではなく、イリジウム、ルテニウム、タンタルを用いる。加熱しても強固な酸化膜を形成しにくく、電位をより均一に生じさせることができるので、電極に付着したアニオン性基を有する成分を除去しやすい観点から、イリジウム、ルテニウムを用いることが特に好ましい。また、ヒータ108の発熱により第2保護層の表面はおよそ300~600℃に加熱されるが、インク中よりも酸素が豊富な条件である大気中であっても、イリジウムは800℃まで酸化膜を形成しないため、イリジウムを用いることがより好ましい。 A protective layer that is strong against physical effects such as impact due to cavitation and chemical effects due to ink is preferable. For this reason, it is preferable to use at least one metal material selected from the group consisting of iridium, ruthenium, tantalum, and materials containing at least one of these metal elements as the material forming the protective layer. Among them, it is more preferable to use at least one metal material selected from the group consisting of iridium, ruthenium, and materials containing at least one of iridium and ruthenium. Materials containing at least one of the above metal elements include alloys of these and other metals. In the case of an alloy, the higher the proportion of the metal element, the more likely the protective layer will be resistant to physical and chemical action. Preferably iridium, ruthenium and tantalum are used rather than alloys. It is difficult to form a strong oxide film even when heated, and the potential can be generated more uniformly. Therefore, from the viewpoint of facilitating removal of the component having an anionic group attached to the electrode, it is particularly preferable to use iridium and ruthenium. preferable. In addition, the surface of the second protective layer is heated to about 300 to 600° C. by the heat generated by the heater 108, but even in the air where oxygen is richer than in the ink, iridium can be heated up to 800° C. as an oxide film. It is more preferable to use iridium because it does not form

第2保護層107としては、イリジウム、ルテニウム、タンタル、及びこれらの金属元素の少なくともいずれかを含む材料、からなる群より選ばれる少なくとも1種の金属材料などを用いることができるが、これらの金属材料は密着性が乏しい。このため、第1保護層106及び第2保護層107の間に密着層109を配置して、第2保護層107の、第1保護層106への密着性を向上させる。密着層109は導電性を有する材料で形成する。 As the second protective layer 107, at least one metal material selected from the group consisting of iridium, ruthenium, tantalum, and materials containing at least one of these metal elements can be used. The material has poor adhesion. Therefore, the adhesion layer 109 is arranged between the first protective layer 106 and the second protective layer 107 to improve the adhesion of the second protective layer 107 to the first protective layer 106 . The adhesion layer 109 is formed using a conductive material.

第2保護層107は貫通孔110に挿通され、密着層109を介して電気配線層105に電気的に接続される。電気配線層105は記録素子基板101の端部にまで延在し、その先端が外部との電気的接続を行うための外部電極111となる。 The second protective layer 107 is inserted through the through hole 110 and electrically connected to the electrical wiring layer 105 via the adhesion layer 109 . The electric wiring layer 105 extends to the edge of the recording element substrate 101, and its tip serves as an external electrode 111 for electrical connection with the outside.

上記の構成を有する記録素子基板101には、流路形成部材112が接合される。流路形成部材112は、ヒータ108に対応する位置に吐出口113を有するとともに、記録素子基板101を貫通して設けたインク供給口(不図示)からヒータ108を経て吐出口113に連通するインク流路を形成する。 A flow path forming member 112 is bonded to the recording element substrate 101 having the above configuration. The flow path forming member 112 has an ejection port 113 at a position corresponding to the heater 108 , and ink flows from an ink supply port (not shown) provided penetrating the recording element substrate 101 to the ejection port 113 via the heater 108 . Form a flow path.

〔電圧制御〕
上記で説明した記録ヘッドにおいて、電圧制御を行う手法を説明する。第2保護層107は、発熱部104aに対応する位置に形成されるヒータ108を含む領域(ヒータ側領域)107a、及び、それ以外の領域(対向電極側領域)107bの2つの領域で構成され、それぞれの領域に電気的接続が施される。インク流路内にインクが存在しない場合、ヒータ側領域107a及び対向電極側領域107bの間での電気的な接続はなされない。但し、本発明で用いるインク中には、アニオン性基を有する成分、及び溶解性の金属イオンをはじめとした電解質が存在する。したがって、インク流路内にインクが充填されると、ヒータ側領域107a、及びインクを介して導通する部位としての対向電極側部位107bはインクを介して導通する。
[Voltage control]
A method of performing voltage control in the recording head described above will be described. The second protective layer 107 is composed of two regions: a region (heater-side region) 107a including the heater 108 formed at a position corresponding to the heat-generating portion 104a, and a region (counter-electrode-side region) 107b. , electrical connections are made to the respective regions. When there is no ink in the ink flow path, no electrical connection is made between the heater side region 107a and the counter electrode side region 107b. However, the ink used in the present invention contains components having anionic groups and electrolytes including soluble metal ions. Therefore, when the ink flow path is filled with ink, the heater-side region 107a and the counter-electrode-side portion 107b, which is a portion that conducts through the ink, become conductive through the ink.

この状態で、ヒータ側領域107aを陰極とするとともに、対向電極側領域107bを陽極として電圧を印加すると、これらの電極の間に電位差が生ずる。アニオン性基を有する成分はヒータ側領域107aに対して、また、溶解性の金属イオンは対向電極側領域107bに対して、それぞれ電気的な反発を生ずるので、各電極の帯電状態に対応して、各成分の分布状態が変化する。ヒータ側領域107aはマイナスに帯電するので、アニオン性基を有する成分は、電気的な反発によりヒータ108の近傍から離れて、ヒータに付着しづらくなり、吐出性の低下が抑制される。対向電極側領域107bはプラスに帯電するので、アニオン性基を有する成分はこれに近づく方向に移動し、その一部は対向電極側領域107bに一時的に付着する。但し、その近傍に存在する溶解性の金属イオンにより、アニオン性基を有する成分を除去できる。このように、ヒータ側領域107a及び対向電極側領域107bにおける挙動が相まって、記録ヘッドの電圧制御を行う場合の、吐出性の低下を抑制することができる。 In this state, when a voltage is applied with the heater side region 107a as a cathode and the counter electrode side region 107b as an anode, a potential difference is generated between these electrodes. Components having anionic groups generate electrical repulsion against the heater-side region 107a, and soluble metal ions generate electrical repulsion against the counter-electrode-side region 107b. , the distribution state of each component changes. Since the heater-side region 107a is negatively charged, the component having an anionic group moves away from the vicinity of the heater 108 due to electrical repulsion, making it difficult for the component to adhere to the heater, thereby suppressing deterioration in ejection performance. Since the counter-electrode-side region 107b is positively charged, the component having an anionic group moves toward it, and part of it temporarily adheres to the counter-electrode-side region 107b. However, soluble metal ions present in the vicinity thereof can remove components having anionic groups. In this way, the behaviors of the heater side region 107a and the counter electrode side region 107b are combined to suppress deterioration of ejection performance when voltage control of the print head is performed.

〔制御系の構成〕
図4は、図1に示したインクジェット記録装置の制御構成の一例を示すブロック図である。コントローラ1200は主制御部であり、図5に示す手順を実行し、CPU1201、ROM1202、EEPROM1203、及びRAM1205を有する。CPU1201は、マイクロコンピュータの形態などを取り、ROM1202に記憶された、後述する図5の手順に対応した制御プログラムや所定のデータにしたがって、記録装置の各部を制御する。前記データとしては、例えば、発熱部104aに印加する駆動パルスの形状や駆動時間のほか、第2保護層107に印加する電圧及びその継続時間などの、記録ヘッドの駆動条件が挙げられる。EEPROM1203は、装置の電源オフ時に所定のデータを保持する。RAM1205には、画像データを展開する領域や作業用の領域などが設けられる。ゲートアレイ1204は、記録ヘッド100への記録データの供給を制御するとともに、インタフェース1100、CPU1201、及びRAM1205間のデータ転送を制御する。ホスト装置1000は、画像データの供給源であり、記録に関わる画像データの生成や処理などを行うコンピュータであってもよいし、画像を読み取るリーダ部などであってもよい。画像データ、その他のコマンド、ステータス信号などは、インタフェース1100を介してコントローラ1200との間で送受信される。
[Configuration of control system]
FIG. 4 is a block diagram showing an example of the control configuration of the inkjet printing apparatus shown in FIG. A controller 1200 is a main control unit, executes the procedure shown in FIG. A CPU 1201 takes the form of a microcomputer or the like, and controls each part of the printing apparatus according to a control program and predetermined data stored in a ROM 1202 and corresponding to the procedure of FIG. 5, which will be described later. Examples of the data include the driving conditions of the recording head, such as the shape and driving time of the driving pulse applied to the heat generating portion 104a, as well as the voltage applied to the second protective layer 107 and its duration. The EEPROM 1203 holds predetermined data when the device is powered off. The RAM 1205 is provided with an area for developing image data, an area for work, and the like. A gate array 1204 controls the supply of print data to the print head 100 and controls data transfer between the interface 1100 , CPU 1201 and RAM 1205 . The host device 1000 is a supply source of image data, and may be a computer that generates and processes image data related to printing, or a reader unit that reads images. Image data, other commands, status signals, etc. are sent to and received from controller 1200 via interface 1100 .

キャリッジモータ1301は、記録ヘッド100を具備するヘッドカートリッジ200を搭載したキャリッジを主走査方向に搬送し、これを駆動するのがモータドライバ1304である。搬送モータ1302は、記録媒体500を搬送し、これを駆動するのがモータドライバ1305である。回復系モータ1303は、記録ヘッド100の吐出口を覆うキャップや、吸引回復のためのポンプなどの吸引回復手段を作動させ、これを駆動するのがモータドライバ1306である。ヘッドドライバ1307は、記録ヘッド100を駆動する。 A carriage motor 1301 conveys a carriage on which a head cartridge 200 having a print head 100 is mounted, in the main scanning direction, and a motor driver 1304 drives the carriage. A conveying motor 1302 conveys the recording medium 500, and a motor driver 1305 drives it. A recovery system motor 1303 operates suction recovery means such as a cap covering the ejection port of the print head 100 and a pump for suction recovery, and a motor driver 1306 drives this. A head driver 1307 drives the print head 100 .

〔電圧制御の手順〕
電圧制御を行う手順について説明する。図5は電圧制御の手順の一例を示す概略図である。ホスト装置1000などから記録指示が行われると、以下の手順が開始される。先ず、ホスト装置1000から記録にかかる画像データを受信し、画像データを記録装置に適合するデータとして展開する(ステップS1)。次に、記録ヘッド100における、第2保護層107のヒータ側領域107aと対向電極側領域107bとの間に電位差を生じさせる(ステップS2)。この際、記録装置の電圧印加手段から、記録ヘッド100の記録素子基板101を介して、第2保護層107のヒータ側領域107aを陰極とするとともに、対向電極側領域107bを陽極とする電圧が印加され始める。その後、インクの吐出により記録が開始される(ステップS3)。記録が終了した後(ステップS4)、第2保護層107のヒータ側領域107aと対向電極側領域107bとの間への電圧の印加が停止され、これらの間に生じていた電位差が解除される(ステップS5)。本実施形態における、インクの吐出による記録動作は、記録ヘッドがインクを吐出して記録を行っている間のみならず、記録開始命令を受けてからインクの吐出が終わるまでの間を含むものである。
[Voltage control procedure]
A procedure for voltage control will be described. FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of a voltage control procedure. When a recording instruction is issued from the host device 1000 or the like, the following procedure is started. First, image data to be printed is received from the host device 1000, and the image data is developed as data suitable for the printing device (step S1). Next, a potential difference is generated between the heater side region 107a and the counter electrode side region 107b of the second protective layer 107 in the recording head 100 (step S2). At this time, a voltage is applied from the voltage applying means of the recording apparatus through the recording element substrate 101 of the recording head 100, with the heater side region 107a of the second protective layer 107 as the cathode and the counter electrode side region 107b as the anode. start being applied. After that, recording is started by ejecting ink (step S3). After the recording is finished (step S4), the voltage application between the heater-side region 107a and the counter-electrode-side region 107b of the second protective layer 107 is stopped, and the potential difference between them is released. (Step S5). In the present embodiment, the printing operation by ejecting ink includes not only the period during which the printhead is performing printing by ejecting ink, but also the period from when the print start command is received until the ejection of ink is completed.

電圧制御は、ヒータへのコゲの原因となる物質の付着を抑制するために行う。したがって、記録データや予備吐出データなどに基づいたインクの吐出動作を行うタイミングを挟んで、その一定時間前から、一定時間後まで、継続的に電圧制御を実施することが好ましい。この際、電圧制御を継続する期間は、電力消費量などを考慮して適宜設定すればよい。印加する電圧は、電解質を含有する水性インクの存在下で電圧制御を行うことを踏まえ、水の電気分解が生じない0.1~4V程度の電圧を印加することが好ましく、なかでも、1~4V程度の電圧を印加することが好ましい。 Voltage control is performed to suppress adhesion of substances that cause burnt deposits to the heater. Therefore, it is preferable to continuously perform voltage control for a certain period of time before and after the timing of ink ejection based on print data, preliminary ejection data, and the like. At this time, the period during which the voltage control is continued may be appropriately set in consideration of power consumption and the like. Considering that voltage control is performed in the presence of aqueous ink containing an electrolyte, it is preferable to apply a voltage of about 0.1 to 4 V that does not cause electrolysis of water. It is preferable to apply a voltage of about 4V.

第2保護層107のヒータ側領域107aを陰極とするとともに、対向電極側領域107bを陽極とする電圧の印加は、これらの電極が、上記の陰極及び陽極の関係を持つものとなるように行えばよい。この際の制御としては、以下の手法が挙げられる。(1)ヒータ側領域107aをグランドとして、対向電極側領域107bにプラスの電位を付与する。(2)ヒータ側領域107aにマイナスの電位を付与して、対向電極側領域107bをグランドとする。(3)ヒータ側領域107a及び対向電極側領域107bの両方に電位を付与する。なかでも、本発明においては、(1)の手法が好ましい。 The application of the voltage with the heater-side region 107a of the second protective layer 107 as the cathode and the counter-electrode-side region 107b as the anode is performed so that these electrodes have the above-described relationship of cathode and anode. You can do it. The control at this time includes the following methods. (1) Using the heater-side region 107a as a ground, apply a positive potential to the counter-electrode-side region 107b. (2) A negative potential is applied to the heater side region 107a, and the opposing electrode side region 107b is grounded. (3) A potential is applied to both the heater side region 107a and the counter electrode side region 107b. Among them, the method (1) is preferable in the present invention.

<水性インク>
本発明のインクジェット記録方法、及びインクジェット記録装置で用いるインクは、アニオン性基を有する成分、及び、標準電極電位が0V超である溶解性の金属イオンを含有するインクジェット用の水性インクである。さらに、インク中の標準電極電位が0V超である溶解性の金属イオンの含有量(ppm)が、インク全質量を基準として、0.1ppm以上15.0ppm以下であることを要する。以下、インクを構成する各成分やインクの物性について詳細に説明する。
<Aqueous ink>
The ink used in the ink jet recording method and the ink jet recording apparatus of the present invention is a water-based ink for ink jet containing a component having an anionic group and a soluble metal ion having a standard electrode potential exceeding 0V. Furthermore, the content (ppm) of soluble metal ions having a standard electrode potential exceeding 0 V in the ink must be 0.1 ppm or more and 15.0 ppm or less based on the total mass of the ink. Each component constituting the ink and physical properties of the ink will be described in detail below.

(アニオン性基を有する成分)
アニオン性基を有する成分としては、この定義に包含されるものであれば特に限定されない。具体的には、染料、自己分散顔料などのアニオン性基を有する色材;水溶性樹脂、樹脂粒子などのアニオン性基を有する樹脂;界面活性剤、pH調整剤などのアニオン性基を有する添加剤などが挙げられる。これらの成分の少なくともいずれかは、インクジェット用の水性インクであれば、通常はインク中に存在するものである。なかでも、アニオン性基を有する自己分散顔料などの色材、アニオン性基を有する樹脂がさらに好ましく、アニオン性基を有する樹脂が特に好ましい。これらの成分は「固形分」であるため、コゲとなってヒータに付着しやすいが、本発明の構成を適用すれば、これらの成分を用いても優れた吐出性を得ることができる。
(Component having an anionic group)
The component having an anionic group is not particularly limited as long as it is included in this definition. Specifically, coloring materials having anionic groups such as dyes and self-dispersing pigments; resins having anionic groups such as water-soluble resins and resin particles; additives having anionic groups such as surfactants and pH adjusters agents and the like. At least one of these components is usually present in the ink if it is an aqueous ink for inkjet. Among them, coloring materials such as self-dispersing pigments having anionic groups and resins having anionic groups are more preferable, and resins having anionic groups are particularly preferable. Since these components are "solids", they tend to become burnt deposits and adhere to the heater.

インク中のアニオン性基を有する成分の含有量(質量%)は、当該成分の持つアニオン性基の数や用途によっても異なるが、インク全質量を基準として、20.00質量%以下であることが好ましい。含有量が20.0質量%超であると、インク中に存在するアニオン性基を有する成分が多くなり、対向電極に付着する頻度も高くなるので、吐出性の低下を十分に抑制できない場合がある。インク中のアニオン性基を有する成分の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として、0.10質量%以上であることが好ましい。上記の含有量は、複数種のアニオン性基を有する成分を用いるときは、その合計の含有量を意味する。 The content (% by mass) of the component having an anionic group in the ink varies depending on the number of anionic groups possessed by the component and the application, but should be 20.00% by mass or less based on the total mass of the ink. is preferred. If the content exceeds 20.0% by mass, the amount of the component having an anionic group present in the ink increases, and the frequency of adhesion to the counter electrode increases, so that it may not be possible to sufficiently suppress the deterioration of the ejection performance. be. The content (% by mass) of the component having an anionic group in the ink is preferably 0.10% by mass or more based on the total mass of the ink. The above content means the total content when a component having a plurality of anionic groups is used.

(色材)
色材としては、顔料や染料を用いることができる。インク中の色材の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として、0.50質量%以上15.00質量%以下であることが好ましく、1.00質量%以上10.00質量%以下であることがより好ましい。
(colorant)
A pigment or a dye can be used as the coloring material. The content (% by mass) of the coloring material in the ink is preferably 0.50% by mass or more and 15.00% by mass or less, and 1.00% by mass or more and 10.00% by mass, based on the total mass of the ink. The following are more preferable.

顔料の具体例としては、カーボンブラック、酸化チタンなどの無機顔料;アゾ、フタロシアニン、キナクリドン、イソインドリノン、イミダゾロン、ジケトピロロピロール、ジオキサジンなどの有機顔料が挙げられる。 Specific examples of pigments include inorganic pigments such as carbon black and titanium oxide; and organic pigments such as azo, phthalocyanine, quinacridone, isoindolinone, imidazolone, diketopyrrolopyrrole and dioxazine.

顔料の分散方式としては、分散剤として樹脂を用いた樹脂分散顔料や、顔料の粒子表面に親水性基が結合している自己分散顔料などを用いることができる。また、顔料の粒子表面に樹脂を含む有機基を化学的に結合させた樹脂結合型顔料や、顔料の粒子の表面を樹脂などで被覆したマイクロカプセル顔料などを用いることができる。「アニオン性基を有する成分」としては、アニオン性基を有する樹脂を分散剤として利用する樹脂分散顔料や、親水性基がアニオン性基である自己分散顔料を使用することができる。 As a method of dispersing the pigment, a resin-dispersed pigment using a resin as a dispersing agent, or a self-dispersing pigment having a hydrophilic group bonded to the particle surface of the pigment can be used. Further, a resin-bonded pigment in which an organic group containing a resin is chemically bonded to the surface of a pigment particle, or a microcapsule pigment in which the surface of a pigment particle is coated with a resin or the like can be used. As the "component having an anionic group", a resin-dispersed pigment using a resin having an anionic group as a dispersant, or a self-dispersing pigment having an anionic hydrophilic group can be used.

樹脂分散剤としては、アニオン性基の作用によって顔料を水性媒体中に分散させる、アニオン性基を有する樹脂を用いることが好ましい。樹脂分散剤としては、好適には、後述するような樹脂、さらに好適には水溶性樹脂を用いることができる。顔料の含有量(質量%)は、樹脂分散剤の含有量(質量%)に対する質量比率で(顔料/樹脂分散剤)、0.3倍以上10.0倍以下であることが好ましい。 As the resin dispersant, it is preferable to use a resin having an anionic group that disperses the pigment in an aqueous medium by the action of the anionic group. As the resin dispersant, it is preferable to use a resin as described later, more preferably a water-soluble resin. The content (% by mass) of the pigment is preferably 0.3 times or more and 10.0 times or less in mass ratio (pigment/resin dispersant ) to the content (% by mass) of the resin dispersant.

自己分散顔料としては、カルボン酸基、スルホン酸基、ホスホン酸基などのアニオン性基が、直接又は他の原子団(-R-)を介して顔料の粒子表面に結合しているものを用いることができる。アニオン性基は、酸型及び塩型のいずれであってもよい。塩型である場合は、その一部が解離した状態及び全てが解離した状態のいずれであってもよい。アニオン性基が塩型である場合のカウンターイオンとなるカチオンとしては、アルカリ金属カチオン;アンモニウム;有機アンモニウム;などが挙げられる。また、他の原子団(-R-)の具体例としては、炭素原子数1乃至12の直鎖又は分岐のアルキレン基;フェニレン基やナフチレン基などのアリーレン基;カルボニル基;イミノ基;アミド基;スルホニル基;エステル基;エーテル基などが挙げられる。また、これらの基を組み合わせた基としてもよい。 As the self-dispersing pigment, those in which an anionic group such as a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, or a phosphonic acid group is bonded directly or via another atomic group (-R-) to the particle surface of the pigment is used. be able to. Anionic groups may be in either acid or salt form. When it is in a salt form, it may be in a partially dissociated state or in a completely dissociated state. When the anionic group is in the salt form, cations that serve as counter ions include alkali metal cations; ammonium; organic ammonium; and the like. Further, specific examples of other atomic groups (-R-) include linear or branched alkylene groups having 1 to 12 carbon atoms; arylene groups such as phenylene groups and naphthylene groups; carbonyl groups; imino groups; a sulfonyl group; an ester group; and an ether group. Moreover, it is good also as a group which combined these groups.

染料としては、アニオン性基を有するものを用いることが好ましい。染料の具体例としては、アゾ、トリフェニルメタン、(アザ)フタロシアニン、キサンテン、アントラピリドンなどの染料が挙げられる。 As the dye, it is preferable to use one having an anionic group. Specific examples of dyes include dyes such as azo, triphenylmethane, (aza)phthalocyanine, xanthene, and anthrapyridone.

上記の色材のなかでも、銅フタロシアニン骨格を有する化合物を用いることが好ましい。銅フタロシアニン骨格を有する化合物としては、C.I.ピグメントブルー15:3、C.I.ピグメントブルー15:4などの顔料;C.I.ダイレクトブルー199などの染料が挙げられる。 Among the coloring materials described above, it is preferable to use a compound having a copper phthalocyanine skeleton. As a compound having a copper phthalocyanine skeleton, C.I. I. Pigment Blue 15:3, C.I. I. Pigment Blue 15:4; C.I. I. Dyes such as Direct Blue 199 are included.

(樹脂)
インクには、樹脂を含有させることができる。インク中の樹脂の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として、0.10質量%以上20.00質量%以下であることが好ましく、0.50質量%以上15.00質量%以下であることがさらに好ましい。
(resin)
The ink can contain a resin. The resin content (% by mass) in the ink is preferably 0.10% by mass or more and 20.00% by mass or less, and 0.50% by mass or more and 15.00% by mass or less, based on the total mass of the ink. is more preferable.

樹脂は、(i)顔料の分散状態を安定にする、すなわち上述の樹脂分散剤やその補助として、(ii)記録される画像の各種特性を向上させる、などの理由でインクに含有させることができる。この際、上記(i)や(ii)などの理由によりインクに含有させる樹脂として、「アニオン性基を有する成分」であるアニオン性基を有する樹脂を使用することができる。樹脂の形態としては、ブロック共重合体、ランダム共重合体、グラフト共重合体、及びこれらの組み合わせなどが挙げられる。また、樹脂は、水性媒体に水溶性樹脂として溶解した状態であってもよく、水性媒体中に樹脂粒子として分散した状態であってもよい。樹脂粒子は色材を内包するものである必要はない。 The resin can be contained in the ink for the following reasons: (i) it stabilizes the dispersed state of the pigment, that is, it serves as the above-mentioned resin dispersant or its auxiliary, and (ii) it improves various characteristics of the recorded image. can. At this time, as the resin to be contained in the ink for reasons such as (i) and (ii) above, a resin having an anionic group, which is a "component having an anionic group", can be used. Forms of the resin include block copolymers, random copolymers, graft copolymers, combinations thereof, and the like. Moreover, the resin may be dissolved in the aqueous medium as a water-soluble resin, or may be dispersed as resin particles in the aqueous medium. The resin particles do not need to contain a coloring material.

本発明において樹脂が水溶性であることとは、その樹脂を酸価と等モル量のアルカリで中和した場合に、動的光散乱法により粒子径を測定しうる粒子を形成しないものであることとする。樹脂が水溶性であるか否かについては、以下に示す方法にしたがって判断することができる。まず、酸価相当のアルカリ(水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなど)により中和された樹脂を含む液体(樹脂固形分:10質量%)を用意する。次いで、用意した液体を純水で10倍(体積基準)に希釈して試料溶液を調製する。そして、試料溶液中の樹脂の粒子径を動的光散乱法により測定した場合に、粒子径を有する粒子が測定されない場合に、その樹脂は水溶性であると判断することができる。この際の測定条件は、例えば、SetZero:30秒、測定回数:3回、測定時間:180秒、のように設定することができる。粒度分布測定装置としては、動的光散乱法による粒度分析計(例えば、商品名「UPA-EX150」、日機装製)などを用いることができる。勿論、粒度分布測定装置や測定条件などは上記に限られるものではない。 In the present invention, the resin being water-soluble means that the resin does not form particles whose particle size can be measured by a dynamic light scattering method when the resin is neutralized with an acid value and an equimolar amount of alkali. It is assumed that Whether or not the resin is water-soluble can be determined according to the method described below. First, a liquid (resin solid content: 10% by mass) containing a resin neutralized with an acid value equivalent alkali (sodium hydroxide, potassium hydroxide, etc.) is prepared. Next, the prepared liquid is diluted 10-fold (by volume) with pure water to prepare a sample solution. Then, when the particle size of the resin in the sample solution is measured by the dynamic light scattering method, if particles having the particle size are not measured, it can be determined that the resin is water-soluble. The measurement conditions at this time can be set to, for example, SetZero: 30 seconds, the number of measurements: 3, and the measurement time: 180 seconds. As the particle size distribution analyzer, a particle size analyzer using dynamic light scattering (for example, trade name “UPA-EX150” manufactured by Nikkiso Co., Ltd.) can be used. Of course, the particle size distribution measuring device and measurement conditions are not limited to those described above.

樹脂の酸価は、水溶性樹脂の場合、250mgKOH/g以下であることが好ましく、100mgKOH/g以上250mgKOH/g以下であることがさらに好ましい。また、樹脂の酸価は、樹脂粒子の場合、5mgKOH/g以上100mgKOH/g以下であることが好ましい。樹脂粒子の場合、酸基の導入量としては250μmol/g以下であることが好ましく、120μmol/g以上250μmol/g以下であることがさらに好ましい。樹脂粒子は、酸基の導入量が一般的に少ないので、より精度よく樹脂粒子の特性を把握するため、酸価(mgKOH/g)に代えて、「酸基の導入量(μmol/g)」を利用することが好ましい。水溶性樹脂の酸価が250mgKOH/g超である場合や、樹脂粒子の酸基の導入量が250μmol/g超である場合、吐出性の低下を十分に抑制できない場合がある。これは、対向電極に樹脂が付着した際に、樹脂のアニオン性基が多すぎるため、溶解性金属イオンによりイオン解離させる作用が効率よく生じにくくなるためである。 In the case of a water-soluble resin, the acid value of the resin is preferably 250 mgKOH/g or less, more preferably 100 mgKOH/g or more and 250 mgKOH/g or less. Moreover, in the case of resin particles, the acid value of the resin is preferably 5 mgKOH/g or more and 100 mgKOH/g or less. In the case of resin particles, the amount of acid groups introduced is preferably 250 μmol/g or less, more preferably 120 μmol/g or more and 250 μmol/g or less. Resin particles generally have a small amount of acid groups introduced. ' is preferred. When the acid value of the water-soluble resin is more than 250 mgKOH/g, or when the amount of acid groups introduced into the resin particles is more than 250 μmol/g, it may not be possible to sufficiently suppress the decrease in dischargeability. This is because when the resin adheres to the counter electrode, there are too many anionic groups in the resin, making it difficult for the dissociation of ions by the soluble metal ions to occur efficiently.

樹脂の重量平均分子量は、水溶性樹脂の場合3,000以上15,000以下であることが好ましく、樹脂粒子の場合1,000以上2,000,000以下であることが好ましい。樹脂粒子の動的光散乱法(測定条件は上記と同様)により測定される体積平均粒子径は、50nm以上500nm以下であることが好ましい。 The weight average molecular weight of the resin is preferably from 3,000 to 15,000 in the case of the water-soluble resin, and from 1,000 to 2,000,000 in the case of the resin particles. The volume average particle diameter of the resin particles measured by the dynamic light scattering method (measurement conditions are the same as above) is preferably 50 nm or more and 500 nm or less.

樹脂としては、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、オレフィン系樹脂などが挙げられる。なかでも、アクリル系樹脂やウレタン樹脂が好ましい。 Examples of resins include acrylic resins, urethane resins, and olefin resins. Among them, acrylic resins and urethane resins are preferable.

アクリル系樹脂としては、親水性ユニット及び疎水性ユニットを構成ユニットとして有するものが好ましい。なかでも、(メタ)アクリル酸に由来する親水性ユニットと、芳香環を有するモノマー及び(メタ)アクリル酸エステル系モノマーの少なくとも一方に由来する疎水性ユニットと、を有する樹脂が好ましい。特に、(メタ)アクリル酸に由来する親水性ユニットと、スチレン及びα-メチルスチレンの少なくとも一方のモノマーに由来する疎水性ユニットとを有する樹脂が好ましい。これらの樹脂は、顔料との相互作用が生じやすいため、顔料を分散させるための樹脂分散剤として好適に用いることができる。 As the acrylic resin, one having a hydrophilic unit and a hydrophobic unit as structural units is preferable. Among them, a resin having a hydrophilic unit derived from (meth)acrylic acid and a hydrophobic unit derived from at least one of a monomer having an aromatic ring and a (meth)acrylic acid ester-based monomer is preferable. In particular, a resin having a hydrophilic unit derived from (meth)acrylic acid and a hydrophobic unit derived from at least one monomer of styrene and α-methylstyrene is preferred. Since these resins easily interact with pigments, they can be suitably used as resin dispersants for dispersing pigments.

親水性ユニットは、アニオン性基などの親水性基を有するユニットである。親水性ユニットは、例えば、親水性基を有する親水性モノマーを重合することで形成することができる。親水性基を有する親水性モノマーの具体例としては、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸などのカルボン酸基を有する酸性モノマー、これらの酸性モノマーの無水物や塩などのアニオン性モノマーなどが挙げられる。酸性モノマーの塩を構成するカチオンとしては、リチウム、ナトリウム、カリウム、アンモニウム、有機アンモニウムなどのイオンが挙げられる。疎水性ユニットは、アニオン性基などの親水性基を有しないユニットである。疎水性ユニットは、例えば、アニオン性基などの親水性基を有しない、疎水性モノマーを重合することで形成することができる。疎水性モノマーの具体例としては、スチレン、α-メチルスチレン、(メタ)アクリル酸ベンジルなどの芳香環を有するモノマー;(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシルなどの(メタ)アクリル酸エステル系モノマーなどが挙げられる。 A hydrophilic unit is a unit having a hydrophilic group such as an anionic group. A hydrophilic unit can be formed, for example, by polymerizing a hydrophilic monomer having a hydrophilic group. Specific examples of hydrophilic monomers having hydrophilic groups include acidic monomers having carboxylic acid groups such as (meth)acrylic acid, itaconic acid, maleic acid and fumaric acid, and anions such as anhydrides and salts of these acidic monomers. organic monomers, and the like. Examples of cations constituting salts of acidic monomers include ions such as lithium, sodium, potassium, ammonium and organic ammonium. A hydrophobic unit is a unit that does not have a hydrophilic group such as an anionic group. A hydrophobic unit can be formed, for example, by polymerizing a hydrophobic monomer that does not have a hydrophilic group such as an anionic group. Specific examples of hydrophobic monomers include monomers having an aromatic ring such as styrene, α-methylstyrene, and benzyl (meth)acrylate; methyl (meth)acrylate, butyl (meth)acrylate, (meth)acrylic acid 2 - (meth)acrylic acid ester monomers such as ethylhexyl.

ウレタン系樹脂は、例えば、ポリイソシアネートとポリオールとを反応させて得られたものを用いることができる。また、鎖延長剤をさらに反応させたものであってもよい。オレフィン系樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどが挙げられる。 As the urethane-based resin, for example, one obtained by reacting polyisocyanate and polyol can be used. Moreover, what made the chain extension agent further react may be used. Examples of olefinic resins include polyethylene and polypropylene.

(標準電極電位が0V超である溶解性の金属イオン)
インクには、標準電極電位が0V超である溶解性の金属イオンを含有させる。標準電極電位とは、金属などの単極電位であり、標準水素電極の電位を基準(0ボルト)として、V(ボルト)の単位で表される値であり、いわゆる「イオン化傾向」を定量化したものである。金属の標準電極電位は、原則として、金属そのものの値として定義され、例えば、「化学便覧 基礎編 改定5版」(編集:日本化学会、丸善株式会社)に記載がある。
(Soluble metal ions whose standard electrode potential is greater than 0 V)
The ink contains soluble metal ions with a standard electrode potential greater than 0V. The standard electrode potential is a single electrode potential of a metal or the like, and is a value expressed in units of V (volt) with the potential of the standard hydrogen electrode as a reference (0 volt), quantifying the so-called "ionization tendency". It is what I did. The standard electrode potential of a metal is in principle defined as the value of the metal itself, and is described, for example, in "Chemical Handbook, Basic Edition, Revised 5th Edition" (edited by The Chemical Society of Japan, Maruzen Co., Ltd.).

25℃において、標準電極電位が0V超である金属としては、例えば、金、白金、イリジウム、銀、水銀、銅、ルテニウムなどが挙げられる。標準電極電位が0V未満である金属(例えば、鉛、スズ、ニッケル、コバルト、鉄、亜鉛、アルミニウムなど)の場合、その溶解性の金属イオンがインク中に存在していたとしても、対向電極への付着を抑制する作用が生じず、吐出性の低下を抑制できない。標準電極電位が0V超である金属のなかでも、記録ヘッドの第2保護層を構成する主成分(イリジウム、ルテニウムなど)とは異なる金属が好ましく、銅、銀が特に好ましい。これらの溶解性の金属イオンは、他の金属と比較して、水性インク中に安定に存在しやすいので、吐出性の低下をより効果的に抑制できる。 Examples of metals having a standard electrode potential of over 0 V at 25° C. include gold, platinum, iridium, silver, mercury, copper, and ruthenium. For metals whose standard electrode potential is less than 0 V (e.g., lead, tin, nickel, cobalt, iron, zinc, aluminum, etc.), even if the soluble metal ions are present in the ink, There is no effect of suppressing the adhesion of , and the deterioration of ejection properties cannot be suppressed. Among metals having a standard electrode potential exceeding 0 V, metals different from the main components (iridium, ruthenium, etc.) constituting the second protective layer of the recording head are preferred, and copper and silver are particularly preferred. These soluble metal ions are more likely to stably exist in the water-based ink than other metals, so that the deterioration of the ejection performance can be more effectively suppressed.

また、標準電極電位が0V超の金属は、溶解性のイオンの状態でインク中に存在する必要がある。「溶解性」とは、インクに溶解した状態で存在しうることを意味する。インク中の、標準電極電位が0V超の金属イオンが「溶解性」であるかは、例えば、以下のようにして確認することができる。インクに過剰の酸を添加して成分を沈殿させ、遠心分離などによって沈殿分と上澄みの液体を分離する。この上澄みの液体について、誘導結合プラズマ発光分光分析法などにより分析を行い、金属の存在とその種類や含有量を把握することができる。金属とそのイオンの質量は実質的に同等であると言えるので、金属イオンの含有量は、便宜上、「金属」の含有量として算出した値を利用する。 Also, metals with a standard electrode potential exceeding 0 V must exist in the ink in the form of soluble ions. "Soluble" means that it can exist in a dissolved state in ink. Whether or not metal ions having a standard electrode potential exceeding 0 V in the ink are “soluble” can be confirmed, for example, as follows. Excess acid is added to the ink to precipitate the components, and the precipitate and supernatant liquid are separated by centrifugation or the like. This supernatant liquid can be analyzed by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry or the like to determine the presence, type, and content of metals. Since it can be said that the masses of metal and its ions are substantially equivalent, the content of metal ions is a value calculated as the content of "metal" for convenience.

顔料や樹脂粒子などの粒子状の物質を含有するインクの場合は、過剰の酸の添加を省き、遠心分離して得た上澄みの液体について分析を行ってもよい。いずれにしても、金属イオンが「溶解性」であれば、酸の添加や遠心分離を行っても液体成分中に存在するので、これにより「金属イオン」が「溶解性」であるか否かを確認することができる。上記の確認は、顔料分散液、染料水溶液、樹脂を含む液体などの、インクを調製する際に使用する中間材料を利用して行ってもよい。 In the case of inks containing particulate matter such as pigments and resin particles, the addition of excess acid may be omitted and the supernatant liquid obtained by centrifugation may be analyzed. In any case, if the metal ion is "soluble", it will be present in the liquid component even if acid is added or centrifugation is performed. can be confirmed. The above confirmation may be performed using an intermediate material used when preparing the ink, such as a pigment dispersion, an aqueous dye solution, or a liquid containing a resin.

インク中の、標準電極電位が0V超である溶解性の金属イオンの含有量(ppm)は、インク全質量を基準として、0.1ppm以上15.0ppm以下であることを要する。含有量が0.1ppm未満、又は、15.0ppm超であると、上述の通り、吐出性の低下を抑制することができない。また、標準電極電位が0V超である金属は、通常、多価の金属イオンとなる。このため、インク中でアニオン性基を有する成分と共存すると、イオン反応を生じて、インクの保存安定性が低下しやすい場合があるので、その含有量はあまり大きくしないことが好ましい。具体的には、インク中の標準電極電位が0V超である溶解性の金属イオンの含有量(ppm)は、インク全質量を基準として、0.1ppm以上10.0ppm以下であることが好ましい。 The content (ppm) of soluble metal ions with a standard electrode potential exceeding 0 V in the ink should be 0.1 ppm or more and 15.0 ppm or less based on the total mass of the ink. If the content is less than 0.1 ppm or more than 15.0 ppm, as described above, it is not possible to suppress the deterioration of ejection properties. Also, a metal having a standard electrode potential of more than 0 V usually becomes a multivalent metal ion. For this reason, when it coexists with a component having an anionic group in the ink, an ionic reaction may occur and the storage stability of the ink tends to decrease. Specifically, the content (ppm) of soluble metal ions having a standard electrode potential exceeding 0 V in the ink is preferably 0.1 ppm or more and 10.0 ppm or less based on the total mass of the ink.

特に、インク中の標準電極電位が0V超である溶解性の金属イオンが、銅、銀であるとともに、その含有量(ppm)が、インク全質量を基準として、1.0ppm以上10.0ppm以下であることが好ましい。これらの条件を満たす場合、吐出性の低下をより効果的に抑制できる。この含有量は、銅及び銀を併用する場合は、その合計の含有量を意味する。 In particular, the soluble metal ions having a standard electrode potential exceeding 0 V in the ink are copper and silver, and their content (ppm) is 1.0 ppm or more and 10.0 ppm or less based on the total mass of the ink. is preferably When these conditions are satisfied, it is possible to more effectively suppress deterioration of ejection properties. This content means the total content when copper and silver are used together.

溶解性の金属イオンとしては、遊離の金属イオン、錯イオンなどが挙げられ、水和物であってもよい。銅、銀、白金についての具体例としては、以下のものが挙げられる。溶解性の銅イオンとしては、例えば、遊離銅イオン、テトラアンミン銅(II)イオン、ビス(エチレンジアミン)銅(II)イオン、エチレンジアミン四酢酸-銅(II)イオン、テトラシアノ銅(I)イオンなどが挙げられる。溶解性の銀イオンとしては、例えば、遊離銀イオン、ジアンミン銀(I)イオンなどが挙げられる。溶解性の白金イオンとしては、例えば、遊離白金イオン、テトラアンミン白金(II)水酸化物、[PtCl][Pt(NH](テトラクロロ白金(II)酸テトラアンミン白金(II))などが挙げられる。 The soluble metal ions include free metal ions, complex ions, etc., and may be hydrates. Specific examples of copper, silver, and platinum include the following. Examples of soluble copper ions include free copper ions, tetraamminecopper(II) ions, bis(ethylenediamine)copper(II) ions, ethylenediaminetetraacetic acid-copper(II) ions, and tetracyanocopper(I) ions. be done. Examples of soluble silver ions include free silver ions and diammine silver (I) ions. Examples of soluble platinum ions include free platinum ions, tetraammineplatinum (II) hydroxide, [PtCl 4 ][Pt(NH 3 ) 4 ] (tetraammineplatinum (II) tetrachloroplatinic acid (II)), and the like. is mentioned.

(キレート剤)
インクは、キレート剤を含有することが好ましい。なかでも、ヒドロキシ基を2個以上有するアルカノールアミンを用いることが好ましい。ヒドロキシ基を2個以上有するアルカノールアミンは、標準電極電位が0V超である溶解性の金属イオンと錯体を形成することにより、ヒータ側電極への当該金属イオンの付着が抑制されるので、吐出性の低下をより効果的に抑制できる。
(chelating agent)
The ink preferably contains a chelating agent. Among them, it is preferable to use an alkanolamine having two or more hydroxy groups. Alkanolamine having two or more hydroxy groups forms a complex with a soluble metal ion having a standard electrode potential of more than 0 V, thereby suppressing adhesion of the metal ion to the heater-side electrode. can be more effectively suppressed.

ヒドロキシ基を2個以上有するアルカノールアミンとしては、N(H)(R-OH)で表される化合物が挙げられる。式中、Rはアルキレン基を表し、xは0又は1であり、yは2又は3であり、x+yは3である。Rのアルキレン基の炭素数は1乃至5であることが好ましく、1乃至3であることがさらに好ましい。 Examples of alkanolamines having two or more hydroxy groups include compounds represented by N(H) x (R—OH) y . In the formula, R represents an alkylene group, x is 0 or 1, y is 2 or 3, and x+y is 3. The alkylene group of R preferably has 1 to 5 carbon atoms, more preferably 1 to 3 carbon atoms.

ヒドロキシ基を2個以上有するアルカノールアミンとしては、例えば、ジエタノールアミンなどのジアルカノールアミン;トリエタノールアミン、トリプロパノールアミンなどのトリアルカノールアミン、などが挙げられる。 Alkanolamines having two or more hydroxy groups include, for example, dialkanolamines such as diethanolamine; trialkanolamines such as triethanolamine and tripropanolamine.

インク中の、ヒドロキシ基を2個以上有するアルカノールアミンの含有量(質量%)は、インク全質量を基準として、0.30質量%以上1.00質量%以下であることが好ましい。含有量が0.30%未満であると、溶解性の金属イオンとのバランスの観点で、アルカノールアミンが少なすぎるため、吐出性の低下を十分に抑制できない場合がある。含有量が1.00質量%超であると、分子間に生ずる相互作用が強くなりやすく、溶解性の金属イオンと錯体を形成しにくくなるため、吐出性の低下を十分に抑制できない場合がある。 The content (% by mass) of the alkanolamine having two or more hydroxy groups in the ink is preferably 0.30% by mass or more and 1.00% by mass or less based on the total mass of the ink. If the content is less than 0.30%, the amount of alkanolamine is too small from the viewpoint of the balance with the soluble metal ions, and the decrease in ejection properties may not be sufficiently suppressed. If the content is more than 1.00% by mass, the intermolecular interaction tends to be strong, making it difficult to form a complex with soluble metal ions. .

インクジェット用の水性インクに汎用のキレート剤としては、多価カルボン酸やリン酸塩などの酸性化合物も挙げられる。これらの化合物は、上記アルカノールアミンとは異なりアニオン性基を有するため、電圧制御を行うと対向電極に引き寄せられやすい場合がある。したがって、キレート剤としては、酸性化合物を用いるよりも、ヒドロキシ基を2個以上有するアルカノールアミンを用いることが好ましい。 Chelating agents commonly used in water-based inkjet inks include acidic compounds such as polyvalent carboxylic acids and phosphates. Since these compounds have an anionic group unlike the alkanolamine, they may be easily attracted to the counter electrode when voltage control is performed. Therefore, as the chelating agent, it is preferable to use an alkanolamine having two or more hydroxy groups rather than using an acidic compound.

(水性媒体)
インクには、水、又は水及び水溶性有機溶剤の混合溶媒である水性媒体を含有させることができる。水としては、脱イオン水やイオン交換水を用いることが好ましい。インク中の水の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として、50.00質量%以上95.00質量%以下であることが好ましい。また、インク中の水溶性有機溶剤の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として、3.00質量%以上50.00質量%以下であることが好ましい。水溶性有機溶剤としては、アルコール類、(ポリ)アルキレングリコール類、グリコールエーテル類、含窒素化合物類、含硫黄化合物類などのインクジェット用のインクに使用可能なものをいずれも用いることができる。
(aqueous medium)
The ink can contain water or an aqueous medium that is a mixed solvent of water and a water-soluble organic solvent. As water, it is preferable to use deionized water or ion-exchanged water. The water content (% by mass) in the ink is preferably 50.00% by mass or more and 95.00% by mass or less based on the total mass of the ink. Also, the content (% by mass) of the water-soluble organic solvent in the ink is preferably 3.00% by mass or more and 50.00% by mass or less based on the total mass of the ink. As the water-soluble organic solvent, alcohols, (poly)alkylene glycols, glycol ethers, nitrogen-containing compounds, sulfur-containing compounds, and the like, which can be used for inkjet inks, can be used.

(その他添加剤)
インクには、上記成分以外にも必要に応じて、消泡剤、界面活性剤、pH調整剤、粘度調整剤、防錆剤、防腐剤、防黴剤、酸化防止剤、還元防止剤など種々の添加剤を含有させてもよい。
(Other additives)
In addition to the above ingredients, various other agents such as antifoaming agents, surfactants, pH adjusters, viscosity adjusters, rust inhibitors, antiseptics, anti-mold agents, antioxidants, and anti-reduction agents may be added to the ink. may contain additives.

(インクの物性)
上記で説明したインクは、インクジェット方式に適用する水性インクである。したがって、信頼性の観点から、その物性値を適切に制御することが好ましい。具体的には、25℃におけるインクの表面張力は、20mN/m以上60mN/m以下であることが好ましい。また、25℃におけるインクの粘度は、1.0mPa・s以上10.0mPa・s以下であることが好ましい。25℃におけるインクのpHは、7.0以上9.5以下であることが好ましく、8.0以上9.5以下であることがさらに好ましい。
(Physical properties of ink)
The inks described above are water-based inks applicable to the inkjet system. Therefore, from the viewpoint of reliability, it is preferable to appropriately control the physical property values. Specifically, the surface tension of the ink at 25° C. is preferably 20 mN/m or more and 60 mN/m or less. Also, the viscosity of the ink at 25° C. is preferably 1.0 mPa·s or more and 10.0 mPa·s or less. The pH of the ink at 25° C. is preferably 7.0 or more and 9.5 or less, more preferably 8.0 or more and 9.5 or less.

以下、実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、下記の実施例によって何ら限定されるものではない。成分量に関して「部」及び「%」と記載しているものは特に断らない限り質量基準である。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited by the following examples as long as the gist thereof is not exceeded. "Parts" and "%" regarding component amounts are based on mass unless otherwise specified.

<樹脂の水溶液の調製>
(樹脂1)
常法により合成した、酸価120mgKOH/g、重量平均分子量8,000のスチレン-アクリル酸エチル-アクリル酸共重合体(樹脂1)を用意した。樹脂1 40.0部を、その酸価と等モルの水酸化カリウムで中和するとともに、適量の純水を加え、樹脂(固形分)の含有量が40.0%である樹脂1の水溶液を調製した。
<Preparation of resin aqueous solution>
(Resin 1)
A styrene-ethyl acrylate-acrylic acid copolymer (resin 1) having an acid value of 120 mgKOH/g and a weight average molecular weight of 8,000 was prepared by a conventional method. 40.0 parts of resin 1 is neutralized with potassium hydroxide having an equimolar acid value, and an appropriate amount of pure water is added to prepare an aqueous solution of resin 1 having a resin (solid content) content of 40.0%. was prepared.

(樹脂2)
樹脂1を、常法により合成した、酸価150mgKOH/g、重量平均分子量8,000のスチレン-アクリル酸エチル-アクリル酸共重合体(樹脂2)に変更した。これ以外は、前述の樹脂1の水溶液と同様の手順で、樹脂(固形分)の含有量が40.0%である樹脂2の水溶液を調製した。
(Resin 2)
Resin 1 was changed to a styrene-ethyl acrylate-acrylic acid copolymer (resin 2) synthesized by a conventional method and having an acid value of 150 mgKOH/g and a weight average molecular weight of 8,000. Except for this, an aqueous solution of resin 2 having a resin (solid content) content of 40.0% was prepared in the same manner as the aqueous solution of resin 1 described above.

(樹脂3)
樹脂1を、常法により合成した、酸価250mgKOH/g、重量平均分子量8,000のスチレン-アクリル酸エチル-アクリル酸共重合体(樹脂3)に変更した。これ以外は、前述の樹脂1の水溶液と同様の手順で、樹脂(固形分)の含有量が40.0%である樹脂3の水溶液を調製した。
(Resin 3)
Resin 1 was changed to a styrene-ethyl acrylate-acrylic acid copolymer (resin 3) synthesized by a conventional method and having an acid value of 250 mgKOH/g and a weight average molecular weight of 8,000. Except for this, an aqueous solution of resin 3 having a resin (solid content) content of 40.0% was prepared in the same manner as the aqueous solution of resin 1 described above.

(樹脂4)
樹脂1を、常法により合成した、酸価260mgKOH/g、重量平均分子量8,000のスチレン-アクリル酸エチル-アクリル酸共重合体(樹脂4)に変更した。これ以外は、前述の樹脂1の水溶液と同様の手順で、樹脂(固形分)の含有量が40.0%である樹脂4の水溶液を調製した。
(Resin 4)
Resin 1 was changed to a styrene-ethyl acrylate-acrylic acid copolymer (resin 4) synthesized by a conventional method and having an acid value of 260 mgKOH/g and a weight average molecular weight of 8,000. Except for this, an aqueous solution of resin 4 having a resin (solid content) content of 40.0% was prepared in the same manner as the aqueous solution of resin 1 described above.

(樹脂5)
樹脂1を、常法により合成した、酸価150mgKOH/g、重量平均分子量8,000のベンジルメタクリレート-メタクリル酸共重合体(樹脂5)に変更した。これ以外は、前述の樹脂1の水溶液と同様の手順で、樹脂(固形分)の含有量が40.0%である樹脂5の水溶液を調製した。
(Resin 5)
Resin 1 was changed to a benzyl methacrylate-methacrylic acid copolymer (resin 5) synthesized by a conventional method and having an acid value of 150 mgKOH/g and a weight average molecular weight of 8,000. Except for this, an aqueous solution of resin 5 having a resin (solid content) content of 40.0% was prepared in the same manner as the aqueous solution of resin 1 described above.

(樹脂6)
温度計、撹拌機、窒素導入管、及び冷却管を備えた四つ口フラスコに、数平均分子量1,000のポリテトラメチレングリコール240.0部、イソホロンジイソシアネート282.0部、及びジブチル錫ジラウレート0.007部を入れた。窒素ガス雰囲気下、温度100℃で5時間反応させた後、温度65℃以下に冷却した。ジメチロールプロピオン酸118.0部、ネオペンチルグリコール447.8部、及びメチルエチルケトン150.0部を添加し、温度80℃で反応させた。その後、温度40℃に冷却し、メタノール20.0部を加えて反応を停止させた。次いで、適量の純水を添加し、ホモミキサーで撹拌しながら、樹脂を中和するために必要な量の10.0%水酸化カリウム水溶液を添加した。その後、加熱減圧下でメチルエチルケトン及び未反応のメタノールを留去して、酸価55mgKOH/g、重量平均分子量15,000の樹脂6を含有し、樹脂(固形分)の含有量が40.0%である樹脂6の水溶液を調製した。
(Resin 6)
240.0 parts of polytetramethylene glycol having a number average molecular weight of 1,000, 282.0 parts of isophorone diisocyanate, and 0 parts of dibutyltin dilaurate were added to a four-necked flask equipped with a thermometer, stirrer, nitrogen inlet, and condenser. .007 parts were added. After reacting at a temperature of 100° C. for 5 hours in a nitrogen gas atmosphere, the temperature was cooled to 65° C. or lower. 118.0 parts of dimethylolpropionic acid, 447.8 parts of neopentyl glycol and 150.0 parts of methyl ethyl ketone were added and reacted at a temperature of 80°C. After that, the temperature was cooled to 40° C., and 20.0 parts of methanol was added to terminate the reaction. Next, an appropriate amount of pure water was added, and a necessary amount of 10.0% potassium hydroxide aqueous solution was added to neutralize the resin while stirring with a homomixer. Thereafter, methyl ethyl ketone and unreacted methanol are distilled off under heating and reduced pressure to contain resin 6 having an acid value of 55 mgKOH/g and a weight average molecular weight of 15,000, and the resin (solid content) content is 40.0%. An aqueous solution of resin 6 was prepared.

<樹脂粒子の水分散液の調製>
(樹脂粒子1)
撹拌機、還流冷却装置、及び窒素ガス導入管を備えた四つ口フラスコに、ブチルメタクリレート18.0部、メタクリル酸0.18部、重合開始剤(2,2’-アゾビス(2-メチルブチロニトリル))2.0部、及びn-ヘキサデカン2.0部を入れた。反応系に窒素ガスを導入し、0.5時間撹拌した。乳化剤(商品名「NIKKOL BC15」、日光ケミカルズ製)の6.0%水溶液78.0部を反応系に滴下し、0.5時間撹拌して混合物を得た。超音波照射機で超音波を3時間照射して混合物を乳化させた後、窒素雰囲気下、80℃で4時間重合反応を行った。反応系を25℃まで冷却した後、ろ過し、適量の純水を添加して、樹脂粒子(固形分)の含有量が40.0%である樹脂粒子1の水分散液を調製した。樹脂粒子1の酸基の導入量は120μmol/gであった。
<Preparation of aqueous dispersion of resin particles>
(Resin particle 1)
18.0 parts of butyl methacrylate, 0.18 parts of methacrylic acid, a polymerization initiator (2,2′-azobis(2-methylbutyl 2.0 parts of lonitrile)) and 2.0 parts of n-hexadecane were added. Nitrogen gas was introduced into the reaction system and stirred for 0.5 hours. 78.0 parts of a 6.0% aqueous solution of an emulsifier (trade name “NIKKOL BC15”, manufactured by Nikko Chemicals) was added dropwise to the reaction system and stirred for 0.5 hour to obtain a mixture. After emulsifying the mixture by irradiating it with ultrasonic waves for 3 hours using an ultrasonic irradiator, a polymerization reaction was carried out at 80° C. for 4 hours in a nitrogen atmosphere. After cooling the reaction system to 25° C., it was filtered, and an appropriate amount of pure water was added to prepare an aqueous dispersion of resin particles 1 having a resin particle (solid content) content of 40.0%. The amount of acid groups introduced into Resin Particle 1 was 120 μmol/g.

(樹脂粒子2)
メタクリル酸の使用量を0.35部に変更したこと以外は、前述の樹脂粒子1の水分散液と同様の手順で、樹脂粒子(固形分)の含有量が40.0%である樹脂粒子2の水分散液を調製した。樹脂粒子2の酸基の導入量は150μmol/gであった。
(Resin particles 2)
Resin particles having a resin particle (solid content) content of 40.0% were prepared in the same manner as for the aqueous dispersion of resin particles 1 described above, except that the amount of methacrylic acid used was changed to 0.35 parts. An aqueous dispersion of 2 was prepared. The amount of acid groups introduced into resin particles 2 was 150 μmol/g.

(樹脂粒子3)
メタクリル酸の使用量を0.54部に変更したこと以外は、前述の樹脂粒子1の水分散液と同様の手順で、樹脂粒子(固形分)の含有量が40.0%である樹脂粒子3の水分散液を調製した。樹脂粒子3の酸基の導入量は250μmol/gであった。
(Resin particles 3)
Resin particles having a resin particle (solid content) content of 40.0% were prepared in the same manner as for the aqueous dispersion of resin particles 1 described above, except that the amount of methacrylic acid used was changed to 0.54 parts. An aqueous dispersion of 3 was prepared. The amount of acid groups introduced into resin particles 3 was 250 μmol/g.

(樹脂粒子4)
メタクリル酸の使用量を0.60部に変更したこと以外は、前述の樹脂粒子1の水分散液と同様の手順で、樹脂粒子(固形分)の含有量が40.0%である樹脂粒子4の水分散液を調製した。樹脂粒子4の酸基の導入量は270μmol/gであった。
(Resin particle 4)
Resin particles having a resin particle (solid content) content of 40.0% were prepared in the same manner as the aqueous dispersion of resin particles 1 described above, except that the amount of methacrylic acid used was changed to 0.60 parts. An aqueous dispersion of 4 was prepared. The amount of acid groups introduced into resin particles 4 was 270 μmol/g.

<樹脂の分析条件>
樹脂の酸価及び酸基の導入量は、電位差自動滴定装置を使用し、水酸化カリウム/エタノール滴定液で電位差滴定することにより測定及び算出した。樹脂の重量平均分子量(ポリスチレン換算)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定した。また、樹脂が水溶性であるか否かについては、以下に示す方法にしたがって確認した。まず、樹脂を含む液体を純水で希釈して、樹脂(固形分)の含有量が1.0%である試料を調製した。次いで、調製した試料中の樹脂の粒子径を動的光散乱法により測定した場合に、粒子径を有する粒子が測定されない場合に、その樹脂は水溶性であると判断した。この際の測定条件を以下に示す。粒度分布測定装置としては、動的光散乱法による粒度分析計(商品名「UPA-EX150」、日機装製)を使用した。
<Resin analysis conditions>
The acid value of the resin and the amount of acid group introduced were measured and calculated by potentiometric titration with a potassium hydroxide/ethanol titrant using an automatic potentiometric titrator. The weight average molecular weight (converted to polystyrene) of the resin was measured by gel permeation chromatography. Further, whether or not the resin was water-soluble was confirmed according to the method shown below. First, a liquid containing resin was diluted with pure water to prepare a sample having a resin (solid content) content of 1.0%. Next, when the particle size of the resin in the prepared sample was measured by the dynamic light scattering method, the resin was judged to be water-soluble when no particles having the particle size were measured. The measurement conditions at this time are shown below. As a particle size distribution analyzer, a particle size analyzer (trade name “UPA-EX150” manufactured by Nikkiso Co., Ltd.) using dynamic light scattering method was used.

[測定条件]
・SetZero:30秒
・測定回数:3回
・測定時間:180秒。
[Measurement condition]
- SetZero: 30 seconds - Number of measurements: 3 - Measurement time: 180 seconds.

合成した樹脂粒子1~4については、上記の方法によって粒子径を測定することができた。一方、樹脂粒子1~4以外の樹脂については粒子径を測定することができず、水溶性樹脂であることが確認された。 The particle diameters of the synthesized resin particles 1 to 4 could be measured by the method described above. On the other hand, the particle diameters of the resins other than the resin particles 1 to 4 could not be measured, confirming that they were water-soluble resins.

<色材を含む液体の調製>
以下のようにして調製した液体は、いずれも、キレート交換樹脂を充填したカラムに5回通液することによって、多価金属イオンを除去した後に、インクの調製に利用した。カラムへの通液後の色材を含む液体について、後述する方法で多価金属イオンの含有量を測定したところ、標準電極電位が0V超である溶解性の金属イオンは検出されなかった。
<Preparation of liquid containing coloring material>
Each of the liquids prepared as follows was passed through a column filled with a chelate exchange resin five times to remove polyvalent metal ions, and then used for ink preparation. When the content of polyvalent metal ions in the liquid containing the coloring material passed through the column was measured by the method described later, no soluble metal ions with a standard electrode potential exceeding 0 V were detected.

金属イオンの含有量の測定方法は以下の通りである。先ず、顔料分散液の場合は、顔料分散液を回転数12,000rpmで1時間遠心分離した後、沈殿分以外の上澄みの液体を分取した。この液体について、誘導結合プラズマ発光分光分析法(商品名「ICP-OES720」、アジレント・テクノロジー製)で金属イオンの含有量を分析した。また、染料水溶液の場合は、染料水溶液に過剰の酸を添加して染料を析出させた後、回転数12,000rpmで1時間遠心分離し、沈殿分以外の上澄みの液体を分取した。以降は顔料分散液と同様の手順で金属イオンの含有量を分析した。 The method for measuring the content of metal ions is as follows. First, in the case of the pigment dispersion, the pigment dispersion was centrifuged at 12,000 rpm for 1 hour, and then the supernatant liquid other than the precipitate was collected. This liquid was analyzed for the content of metal ions by inductively coupled plasma emission spectrometry (trade name: "ICP-OES720", manufactured by Agilent Technologies). In the case of an aqueous dye solution, an excess of acid was added to the aqueous dye solution to precipitate the dye, followed by centrifugation at 12,000 rpm for 1 hour to collect the supernatant liquid other than the precipitate. Thereafter, the content of metal ions was analyzed in the same manner as for the pigment dispersion.

(顔料分散液1~4、及び6~9)
0.3mm径のジルコニアビーズ200部を充填したバッチ式縦型サンドミル(アイメックス製)に、表1の上段に示す成分(単位:%)の混合物を入れて、水冷しながら5時間分散させた。その後、遠心分離して粗大粒子を除去した。さらに、ポアサイズ3.0μmのセルロースアセテートフィルター(アドバンテック製)にて加圧ろ過して、各顔料分散液を得た。表1の下段に顔料分散液中の顔料及び樹脂の含有量を示す。
(Pigment dispersion liquids 1 to 4 and 6 to 9)
A mixture of components (unit: %) shown in the upper part of Table 1 was placed in a batch-type vertical sand mill (manufactured by Imex) filled with 200 parts of zirconia beads with a diameter of 0.3 mm, and dispersed for 5 hours while cooling with water. After that, centrifugation was performed to remove coarse particles. Further, pressure filtration was performed with a cellulose acetate filter (manufactured by Advantec) having a pore size of 3.0 μm to obtain each pigment dispersion. The lower part of Table 1 shows the pigment and resin contents in the pigment dispersion.

Figure 0007195776000001
Figure 0007195776000001

(顔料分散液5)
自己分散顔料を含有する市販の顔料分散液(商品名「Cab-o-jet 300」、キャボット製)に適量の純水を添加して、顔料の含有量が10.0%である顔料分散液5を得た。顔料分散液5中の顔料はC.I.ピグメントブルー15:4である。
(Pigment dispersion liquid 5)
A pigment dispersion having a pigment content of 10.0% by adding an appropriate amount of pure water to a commercially available pigment dispersion containing a self-dispersing pigment (trade name “Cab-o-jet 300” manufactured by Cabot). Got 5. The pigment in pigment dispersion 5 is C.I. I. Pigment Blue 15:4.

(染料水溶液)
染料(C.I.ダイレクトブルー199)を純水に溶解させた後、過剰の酸を添加して染料を析出させた。析出した染料をろ過により分取し、アニオン性基を酸型とした染料をウェットケーキとして得た。得られたウェットケーキを純水に加え、染料のアニオン性基と等モル量となる水酸化ナトリウムの水溶液を添加し、アニオン性基を中和して、染料を溶解させた。さらに適量の純水を加えて、染料の含有量が10.0%である染料水溶液1を得た。
(Aqueous dye solution)
After dissolving a dye (CI Direct Blue 199) in pure water, excess acid was added to precipitate the dye. The precipitated dye was separated by filtration to obtain a wet cake of the dye whose anionic group was an acid form. The resulting wet cake was added to pure water, and an aqueous solution of sodium hydroxide in an amount equimolar to the anionic groups of the dye was added to neutralize the anionic groups and dissolve the dye. Further, an appropriate amount of pure water was added to obtain a dye aqueous solution 1 having a dye content of 10.0%.

<金属イオン水溶液の調製>
硝酸銅、硝酸銀、テトラアンミン白金(II)水酸化物、及び硝酸鉄を、それぞれ適量の純水に溶解させて、溶解性の金属イオンの含有量が100ppmである各金属イオンの水溶液を調製した。
<Preparation of metal ion aqueous solution>
Copper nitrate, silver nitrate, tetraammineplatinum (II) hydroxide, and iron nitrate were each dissolved in an appropriate amount of pure water to prepare an aqueous solution of each metal ion having a soluble metal ion content of 100 ppm.

<インクの調製>
表2~4の上段に示す各成分(単位:%)を混合し、十分撹拌した後、ポアサイズ3.0μmのセルロースアセテートフィルター(アドバンテック製)にて加圧ろ過して、各インクを調製した。アセチレノールE100は川研ファインケミカル製のノニオン性界面活性剤であり、プロキセルGXL(S)はロンザ製の防腐剤である。インク53の調製に用いた「極性物質」は、特許文献2に記載されたポリオキシエチレン(n=10)リン酸エステルコリン塩である。表2~4の下段には、インク中の、標準電極電位が0V超である溶解性の金属イオンの含有量(特定の溶解性金属イオン(ppm))、色材の含有量(色材(%))、水溶性樹脂の含有量(水溶性樹脂(%))、及び樹脂粒子の含有量(樹脂粒子(%))を示した。
<Ink preparation>
Each component (unit: %) shown in the upper part of Tables 2 to 4 was mixed, thoroughly stirred, and filtered under pressure through a cellulose acetate filter (manufactured by Advantec) having a pore size of 3.0 μm to prepare each ink. Acetylenol E100 is a nonionic surfactant manufactured by Kawaken Fine Chemicals, and Proxel GXL(S) is a preservative manufactured by Lonza. The “polar substance” used in the preparation of ink 53 is polyoxyethylene (n=10) phosphate ester choline salt described in Patent Document 2. In the lower part of Tables 2 to 4, the content of soluble metal ions with a standard electrode potential exceeding 0 V (specific soluble metal ions (ppm)) and the content of coloring materials (coloring materials ( %)), the content of water-soluble resin (water-soluble resin (%)), and the content of resin particles (resin particles (%)).

Figure 0007195776000002
Figure 0007195776000002

Figure 0007195776000003
Figure 0007195776000003

Figure 0007195776000004
Figure 0007195776000004

<記録ヘッドの作製>
図2に示す構成の記録ヘッドを作製した。第2保護層107の構成材料としては、記録ヘッド1:イリジウム、記録ヘッド2:ルテニウム、記録ヘッド3:タンタル、を用いた。記録ヘッドの作製に当たっては、特許文献1に記載された製法を参考にした。
<Fabrication of recording head>
A recording head having the configuration shown in FIG. 2 was manufactured. As the constituent materials of the second protective layer 107, recording head 1: iridium, recording head 2: ruthenium, and recording head 3: tantalum were used. The manufacturing method described in Patent Document 1 was referred to in manufacturing the recording head.

<評価>
上記で得られたインク、及び記録ヘッドを表5に示す組み合わせで用い、図1に示す構成のインクジェット記録装置を利用して、以下の評価を行った。本実施例では、1/600インチ×1/600インチの単位領域に4ngのインクを8滴付与する条件で記録したベタ画像の記録デューティを100%であると定義する。本発明においては、下記の各項目の評価基準で、「AA」、「A」、及び「B」を許容できるレベル、「C」を許容できないレベルとした。評価結果を表5に示す。
<Evaluation>
The inks and recording heads obtained above were used in the combinations shown in Table 5, and the following evaluations were performed using an inkjet recording apparatus having the configuration shown in FIG. In this embodiment, the print duty of a solid image printed under the condition of applying 8 droplets of 4 ng ink to a unit area of 1/600 inch×1/600 inch is defined as 100%. In the present invention, in the following evaluation criteria for each item, "AA", "A", and "B" were defined as acceptable levels, and "C" was defined as an unacceptable level. Table 5 shows the evaluation results.

記録ヘッドのインク流路にインクを充填した。これにより、陰極とする第2保護層のヒータ側領域107a、及び、陽極とする第2保護層の対向電極側領域107bを導通させた。この状態で、第2保護層のヒータ側領域107aをマイナス、また、対向電極側領域107bをプラスに帯電させる電圧制御として、第2保護層の対向電極側領域107bに接続している外部電極111側に+2VのDC電圧を印加し始めた(ステップS2)。 Ink was filled into the ink flow path of the recording head. As a result, the heater-side region 107a of the second protective layer serving as a cathode and the counter-electrode-side region 107b of the second protective layer serving as an anode were electrically connected. In this state, the external electrode 111 connected to the counter-electrode-side region 107b of the second protective layer is controlled by voltage control to negatively charge the heater-side region 107a of the second protective layer and to positively charge the counter-electrode-side region 107b. A DC voltage of +2 V was applied to the side (step S2).

電圧制御を行っている状態を維持しながら、インクを吐出させるための電圧を発熱部104aに印加した(ステップS3)。具体的には、発熱部104aに、電圧20V、及びパルス幅1.5μ秒の駆動パルスを、周波数0.5kHzの条件で1.5×10回印加してインクを吐出させた。この吐出は、標準電極電位が0V超の溶解性の金属イオンを含有しないインクを用い、電圧制御を行わなかった場合には、ヒータにコゲが生じるレベルの吐出回数を想定したものである。 A voltage for ejecting ink was applied to the heating portion 104a while maintaining the voltage control state (step S3). Specifically, a driving pulse having a voltage of 20 V and a pulse width of 1.5 μsec was applied to the heat generating portion 104a 1.5×10 8 times at a frequency of 0.5 kHz to eject ink. This ejection assumes the number of ejections at a level at which burnt deposits would occur on the heater if ink containing no soluble metal ions with a standard electrode potential exceeding 0 V was used and voltage control was not performed.

その後、記録媒体(商品名「キヤノン写真用紙・光沢ゴールド」、キヤノン製)に、記録デューティが100%である5cm×5cmのベタ画像を記録し、これを「ベタ画像1」とした。さらに、上記と同じ条件で2.5×10回、の駆動パルスを発熱部に印加してインクを吐出させた後、記録デューティが100%である5cm×5cmのベタ画像を記録する、というサイクルを繰り返し、ベタ画像2、及びベタ画像3を得た。ベタ画像3の記録が終了した(ステップS4)後に、電圧制御を停止した(ステップS5)。但し、参考例1~4は、上記すべての手順において電圧制御を行わなかった。 After that, a solid image of 5 cm×5 cm with a recording duty of 100% was recorded on a recording medium (trade name “Canon Photo Paper Glossy Gold”, manufactured by Canon), and this was designated as “solid image 1”. Further, under the same conditions as above, a driving pulse was applied to the heating portion 2.5×10 7 times to eject ink, and then a solid image of 5 cm×5 cm with a print duty of 100% was printed. The cycle was repeated to obtain a solid image 2 and a solid image 3. After the solid image 3 was completely recorded (step S4), the voltage control was stopped (step S5). However, in Reference Examples 1 to 4, voltage control was not performed in any of the above procedures.

このようにして得られたベタ画像1~3におけるムラの状態を目視で確認し、以下に示す評価基準にしたがって吐出性を評価した。
AA:ベタ画像1~3のいずれにおいてもムラが生じていなかった
A:ベタ画像1及び2にはムラが生じていなかったが、ベタ画像3にはムラが生じていた
B:ベタ画像1にはムラが生じていなかったが、ベタ画像2及び3にはムラが生じていた
C:ベタ画像1~3のいずれにおいてもムラが生じていた。
The solid images 1 to 3 thus obtained were visually checked for unevenness, and the ejection property was evaluated according to the evaluation criteria shown below.
AA: No unevenness occurred in any of solid images 1 to 3 A: No unevenness occurred in solid images 1 and 2, but unevenness occurred in solid image 3 B: Solid image 1 There was no unevenness in solid images 2 and 3, but unevenness occurred in solid images 2 and 3. C: All of solid images 1 to 3 had unevenness.

Figure 0007195776000005
Figure 0007195776000005

Claims (20)

吐出口に連通するインク流路内に配置された、インクを吐出するためのヒータ、
前記ヒータに対応する位置に配置され、前記ヒータ及び前記インク流路内のインクの接触を遮断する第1保護層、並びに、
前記ヒータに対応し、かつ、インクと接触する位置に配置されるとともに、金属材料で形成される第2保護層、を有する記録ヘッド;
前記第2保護層を陰極とするとともに、前記インクを介して導通する部位を陽極とする電圧を印加する手段;
を備えたインクジェット記録装置を使用し、インクを前記記録ヘッドから吐出して記録媒体に画像を記録するインクジェット記録方法であって、
前記インクが、アニオン性基を有する成分、及び、標準電極電位が0V超である溶解性の金属イオンを含有するとともに、前記金属イオンの含有量(ppm)が、インク全質量を基準として、0.1ppm以上15.0ppm以下である水性インクであることを特徴とするインクジェット記録方法。
a heater for ejecting ink, disposed in an ink flow path communicating with the ejection port;
a first protective layer disposed at a position corresponding to the heater and blocking contact between the heater and the ink in the ink flow path;
a recording head having a second protective layer that corresponds to the heater and is arranged at a position in contact with the ink and made of a metal material;
Means for applying a voltage with the second protective layer as a cathode and a portion conducting through the ink as an anode;
An inkjet recording method for recording an image on a recording medium by ejecting ink from the recording head using an inkjet recording apparatus comprising
The ink contains a component having an anionic group and a soluble metal ion having a standard electrode potential of more than 0 V, and the content (ppm) of the metal ion is 0 based on the total mass of the ink. An ink jet recording method characterized in that the water-based ink is 1 ppm or more and 15.0 ppm or less.
前記金属イオンが、銅イオン及び銀イオンの少なくとも一方である請求項1に記載のインクジェット記録方法。 2. The inkjet recording method according to claim 1, wherein the metal ions are at least one of copper ions and silver ions. 前記金属イオンが、銅イオンである請求項1に記載のインクジェット記録方法。 2. The ink jet recording method according to claim 1, wherein the metal ions are copper ions. 前記銅イオン及び前記銀イオンの少なくとも一方の含有量(ppm)が、インク全質量を基準として、1.0ppm以上10.0ppm以下である請求項2に記載のインクジェット記録方法。 3. The inkjet recording method according to claim 2, wherein the content (ppm) of at least one of the copper ions and the silver ions is 1.0 ppm or more and 10.0 ppm or less based on the total mass of the ink. 前記インク中の前記アニオン性基を有する成分の含有量(質量%)が、インク全質量を基準として、0.10質量%以上20.00質量%以下である請求項1乃至4のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。 5. Any one of claims 1 to 4, wherein the content (% by mass) of the component having an anionic group in the ink is 0.10% by mass or more and 20.00% by mass or less based on the total mass of the ink. The ink jet recording method according to the item. 前記アニオン性基を有する成分が、アニオン性基を有する樹脂である請求項1乃至5のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。 The ink jet recording method according to any one of claims 1 to 5, wherein the component having an anionic group is a resin having an anionic group. 前記アニオン性基を有する樹脂が、アクリル系樹脂及びウレタン系樹脂の少なくとも一方である請求項6に記載のインクジェット記録方法。 7. The inkjet recording method according to claim 6, wherein the resin having an anionic group is at least one of an acrylic resin and a urethane resin. 前記アニオン性基を有する成分が、(i)酸価が250mgKOH/g以下の水溶性樹脂、及び、(ii)酸基の導入量が250μmol/g以下の樹脂粒子、の少なくとも一方である請求項1乃至7のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。 The component having an anionic group is at least one of (i) a water-soluble resin having an acid value of 250 mgKOH/g or less and (ii) resin particles having an acid group introduction amount of 250 μmol/g or less. 8. The inkjet recording method according to any one of 1 to 7. 前記アニオン性基を有する成分が、前記(i)酸価が250mgKOH/g以下の水溶性樹脂を含む請求項に記載のインクジェット記録方法。 9. The inkjet recording method according to claim 8 , wherein the component having an anionic group contains (i) a water-soluble resin having an acid value of 250 mgKOH/g or less. 前記アニオン性基を有する成分が、前記(ii)酸基の導入量が250μmol/g以下の樹脂粒子を含む請求項に記載のインクジェット記録方法。 9. The inkjet recording method according to claim 8 , wherein the component having an anionic group contains (ii) resin particles in which the amount of acid groups introduced is 250 μmol/g or less. 前記インクが、ヒドロキシ基を2個以上有するアルカノールアミンを含有する請求項1乃至10のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。 The inkjet recording method according to any one of claims 1 to 10, wherein the ink contains an alkanolamine having two or more hydroxy groups. 前記インク中の、前記ヒドロキシ基を2個以上有するアルカノールアミンの含有量(質量%)が、インク全質量を基準として、0.30質量%以上1.00質量%以下である請求項11に記載のインクジェット記録方法。 12. The method according to claim 11, wherein the content (% by mass) of the alkanolamine having two or more hydroxy groups in the ink is 0.30% by mass or more and 1.00% by mass or less based on the total mass of the ink. Inkjet recording method. 前記インクが、銅フタロシアニン骨格を有する化合物を含有する請求項1乃至12のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。 13. The inkjet recording method according to any one of claims 1 to 12, wherein the ink contains a compound having a copper phthalocyanine skeleton. 前記第2保護層が、イリジウム、ルテニウム、並びに、イリジウム及びルテニウムの少なくともいずれかを含む材料からなる群より選ばれる少なくとも1種の金属材料で形成される請求項1乃至13のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。 14. The method according to any one of claims 1 to 13, wherein the second protective layer is made of at least one metal material selected from the group consisting of iridium, ruthenium, and materials containing at least one of iridium and ruthenium. The ink jet recording method described. 前記第2保護層を形成する前記金属材料が、前記イリジウムを含む請求項14に記載のインクジェット記録方法。 15. The inkjet recording method according to claim 14, wherein the metal material forming the second protective layer contains the iridium. 前記インクが、銅フタロシアニン骨格を有する化合物を含有するとともに、前記金属イオンが、銅イオンであり、かつ、前記第2保護層を形成する前記金属材料が、イリジウムを含む請求項1乃至15のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。 16. Any one of claims 1 to 15, wherein the ink contains a compound having a copper phthalocyanine skeleton, the metal ions are copper ions, and the metal material forming the second protective layer contains iridium. 2. The inkjet recording method according to item 1 or 2. 前記電圧の印加量が、0.1V以上4V以下である請求項1乃至16のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。 17. The inkjet recording method according to any one of claims 1 to 16, wherein the amount of voltage applied is 0.1 V or more and 4 V or less. 前記電圧の印加量が、1V以上4V以下である請求項1乃至17のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。 18. The inkjet recording method according to any one of claims 1 to 17, wherein the amount of voltage applied is 1 V or more and 4 V or less. 前記電圧を印加した状態を維持しながら、前記インクを前記記録ヘッドから吐出する請求項1乃至18のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。 19. The inkjet recording method according to any one of claims 1 to 18, wherein the ink is ejected from the recording head while the voltage is maintained. 吐出口に連通するインク流路内に配置された、インクを吐出するためのヒータ、
前記ヒータに対応する位置に配置され、前記ヒータ及び前記インク流路内のインクの接触を遮断する第1保護層、並びに、
前記ヒータに対応し、かつ、インクと接触する位置に配置されるとともに、金属材料で形成される第2保護層、を有する記録ヘッド;
を備えたインクジェット記録装置であって、
前記インクが、アニオン性基を有する成分、及び、標準電極電位が0V超である溶解性の金属イオンを含有するとともに、前記金属イオンの含有量(ppm)が、インク全質量を基準として、0.1ppm以上15.0ppm以下である水性インクであり、
前記第2保護層を陰極とするとともに、前記インクを介して導通する部位を陽極とする電圧を印加する手段を備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
a heater for ejecting ink, disposed in an ink flow path communicating with the ejection port;
a first protective layer disposed at a position corresponding to the heater and blocking contact between the heater and the ink in the ink flow path;
a recording head having a second protective layer that corresponds to the heater and is arranged at a position in contact with the ink and made of a metal material;
An inkjet recording device comprising
The ink contains a component having an anionic group and a soluble metal ion having a standard electrode potential of more than 0 V, and the content (ppm) of the metal ion is 0 based on the total mass of the ink. .1 ppm or more and 15.0 ppm or less water-based ink,
An ink jet recording apparatus, comprising means for applying a voltage having the second protective layer as a cathode and a portion conducting through the ink as an anode.
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002294125A (en) 2001-02-27 2002-10-09 Eastman Kodak Co Ink jet ink composition
JP2003171589A (en) 2001-12-07 2003-06-20 Konica Corp Pigment ink for ink-jet, and ink-jet cartridge, ink-jet image recording method and ink-jet recorded image using the same
JP2009051146A (en) 2007-08-28 2009-03-12 Ricoh Co Ltd Inkjet head, inkjet device and ink for inkjet head
JP2012030580A (en) 2010-07-02 2012-02-16 Canon Inc Inkjet recording apparatus and control method of the same
JP2013253230A (en) 2012-05-09 2013-12-19 Canon Inc Aqueous ink, ink cartridge and inkjet recording method
JP2015063574A (en) 2013-09-24 2015-04-09 キヤノン株式会社 Ink and inkjet recording method
JP2015221498A (en) 2014-05-22 2015-12-10 キヤノン株式会社 Liquid ejection head, method for cleaning the head, and recording apparatus provided with the head
JP2016016537A (en) 2014-07-04 2016-02-01 キヤノン株式会社 Method for cleaning liquid discharge head

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002294125A (en) 2001-02-27 2002-10-09 Eastman Kodak Co Ink jet ink composition
JP2003171589A (en) 2001-12-07 2003-06-20 Konica Corp Pigment ink for ink-jet, and ink-jet cartridge, ink-jet image recording method and ink-jet recorded image using the same
JP2009051146A (en) 2007-08-28 2009-03-12 Ricoh Co Ltd Inkjet head, inkjet device and ink for inkjet head
JP2012030580A (en) 2010-07-02 2012-02-16 Canon Inc Inkjet recording apparatus and control method of the same
JP2013253230A (en) 2012-05-09 2013-12-19 Canon Inc Aqueous ink, ink cartridge and inkjet recording method
JP2015063574A (en) 2013-09-24 2015-04-09 キヤノン株式会社 Ink and inkjet recording method
JP2015221498A (en) 2014-05-22 2015-12-10 キヤノン株式会社 Liquid ejection head, method for cleaning the head, and recording apparatus provided with the head
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