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JP2002201390A - Ink, ink-jet ink, image printing method, ink cartridge, ink tank, printing unit, ink set, sticking-mitigating method, image printer, printing head, and method for ameliorating intermittently issuing tendency - Google Patents

Ink, ink-jet ink, image printing method, ink cartridge, ink tank, printing unit, ink set, sticking-mitigating method, image printer, printing head, and method for ameliorating intermittently issuing tendency

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Publication number
JP2002201390A
JP2002201390A JP2001188207A JP2001188207A JP2002201390A JP 2002201390 A JP2002201390 A JP 2002201390A JP 2001188207 A JP2001188207 A JP 2001188207A JP 2001188207 A JP2001188207 A JP 2001188207A JP 2002201390 A JP2002201390 A JP 2002201390A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ink
recording
recording head
carbon black
head
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2001188207A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3969971B2 (en
Inventor
Tomonari Watanabe
智成 渡邉
Koichi Osumi
孝一 大角
Shinya Mishina
伸也 三品
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2001188207A priority Critical patent/JP3969971B2/en
Publication of JP2002201390A publication Critical patent/JP2002201390A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3969971B2 publication Critical patent/JP3969971B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ink containing a pigment as the coloring material, particularly self-dispersible carbon black, and excellent in ink-jet printing characteristics. SOLUTION: This ink comprises an aqueous medium and a coloring material essentially comprising self-dispersible carbon black with at least one kind of hydrophilic group either directly or via another kind of atomic group bound to the surface thereof, and also contains >=0.6 mass%, based on the carbon black, of potassium ion.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION 【発明の属する技術分野】TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

【0001】本発明は、インク、インクジェット用イン
ク、インクジェット記録方法、インクカートリッジ、イ
ンクタンク、記録ユニット、インクセット、固着緩和方
法、画像記録装置、記録ヘッド及び間欠吐出性の改善方
法に関する。
The present invention relates to an ink, an ink for ink jet, an ink jet recording method, an ink cartridge, an ink tank, a recording unit, an ink set, a method for alleviating sticking, an image recording apparatus, a recording head, and a method for improving intermittent ejection.

【従来の技術】[Prior art]

【0002】従来、印刷インキの黒色着色剤として印字
物の濃度が高く、堅牢性等に優れたカーボンブラックを
用いた筆記具(万年筆、サインペン、水性ボールペン等)
用インク及びインクジェット用インクが、実に様々な組
成で報告されている。中でも近年はオフィスで一般に使
用されているコピー用紙、レポート用紙、ノート、便
箋、ボンド紙及び連続伝票用紙等の普通紙に対しても良
好な記録を行なうことが出来る様に、カーボンブラック
自体の組成や物性、それを含むインクの組成及び物性等
について詳細な研究開発が為されている。
Conventionally, writing instruments (fountain pens, felt-tip pens, water-based ball-point pens, etc.) using carbon black, which has a high density of printed matter and is excellent in fastness, etc., as a black colorant for printing inks
Inks and ink-jet inks have been reported in a wide variety of compositions. Above all, the composition of carbon black itself so that good recording can be performed on plain paper such as copy paper, report paper, notebooks, stationery, bond paper, and continuous slip paper that are commonly used in offices in recent years. Detailed research and development have been carried out on the properties and properties of inks containing the same, and on the properties and the like.

【0003】例えば、特開平3-210373号公報には、酸
性カーボンブラックと、カーボンブラックの分散剤とし
てのアルカリ可溶性の重合体とを含んでいる水性インク
ジェット用インクが記載されている。又、特開平3-134
073号公報には、中性又は塩基性のカーボンブラックと
それの分散剤である水溶性樹脂とを含んでいる、保存安
定性、バブルジェット(登録商標)記録装置における吐
出性に優れた分散体が得られ易いインクジェット用イン
クが記載されている。
For example, JP-A-3-210373 discloses an aqueous ink jet ink containing acidic carbon black and an alkali-soluble polymer as a dispersant for carbon black. Also, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-134
No. 073 discloses a dispersion containing neutral or basic carbon black and a water-soluble resin as a dispersant thereof, which is excellent in storage stability and dischargeability in a bubble jet (registered trademark) recording device. Describes an ink-jet ink that can easily obtain the following.

【0004】また特開平8-3498号公報は、カーボンブ
ラックを分散剤と共に含むインクがインクジェット用イ
ンクとしては吐出が不安定となったり、十分な印字濃度
が得られない等の技術課題を提示し、それを解決し得る
インクとして、分散剤を用いることなしに溶剤に分散可
能な自己分散型のカーボンブラックを用いたインクを開
示している。国際公開番号 96/18695(特表平10-510862
号公報)やUSP 5746818号公報(特開平10-95941号公
報)も自己分散型のカーボンブラックを含むインクジェ
ット用インクを開示し、それによって高品質な画像が得
られることを記載している。
Japanese Patent Application Laid-Open No. H8-3498 presents technical problems such as that ink containing carbon black together with a dispersant becomes unstable as an ink jet ink, and that sufficient print density cannot be obtained. Discloses an ink using self-dispersible carbon black which can be dispersed in a solvent without using a dispersant as an ink that can solve the problem. International Publication Number 96/18695 (Tokuheihei 10-510862)
And US Pat. No. 5,746,818 (JP-A-10-95941) also disclose ink jet inks containing self-dispersed carbon black, and describe that high-quality images can be obtained.

【0005】更に本発明者らは、ヨーロッパ特許公開E
P 943666号において、前記自己分散型のカーボンブラ
ックをインクジェット用インクとして用いる際に、画像
濃度の紙種依存の改善、黒カラー間の境界にじみを低減
する等を目的として前記自己分散型カーボンブラックに
加えて塩を添加する技術手段を開示した。
[0005] Further, the present inventors have disclosed European Patent Publication E
In P 943666, when the self-dispersion type carbon black is used as an inkjet ink, the self-dispersion type carbon black is used for the purpose of improving the image density depending on the type of paper, reducing the blur between black colors, and the like. In addition, a technical means for adding salt has been disclosed.

【0006】ところで、インクジェット用インクの素性
を図る要素として、インクの間欠吐出性やインクの固着
性がある。インクの間欠吐出性とは、具体的には例えば
インクジェット記録ヘッドの所定のノズルからインクを
吐出させた後、そのノズルからのインクの吐出がある程
度長い時間(例えば 12時間程度)停止された後に再びそ
のノズルからインクを再吐出させたときに、インクの再
吐出が安定して行なわれず、印字が乱れてしまうことが
ある。この様に、所定のノズルからインクを吐出させ、
該ノズルからの吐出が所定の 時間停止された後にその
ノズルからインクを再吐出させる動作を「インクの間欠
吐出」と称し、インクの再吐出が安定しないことを「間
欠吐出性が悪い」と呼ぶ。
[0006] Incidentally, factors that determine the characteristics of ink-jet ink include intermittent ejection of ink and fixation of ink. Specifically, the intermittent ejection property of the ink is, for example, after the ink is ejected from a predetermined nozzle of the inkjet recording head, the ejection of the ink from the nozzle is stopped for a relatively long time (for example, about 12 hours), and then the ink is ejected again. When ink is re-discharged from the nozzle, re-discharge of ink may not be performed stably, and printing may be disturbed. In this way, the ink is ejected from the predetermined nozzle,
The operation of re-ejection of ink from the nozzle after the ejection from the nozzle is stopped for a predetermined time is called “intermittent ejection of ink”, and the instability of re-ejection of ink is called “poor intermittent ejection”. .

【0007】またインクの固着性とは、インクの吐出が
長期間(例えば数日間以上)停止された後に、再びそのノ
ズルからインクを再吐出させるとき、ノズル内で粘度上
昇もしくは固形化してしまったインクを排除するための
回復動作が必要な場合があり、ノズル内のインクの粘度
上昇もしくは固形化によって再吐出が安定しない状態を
「インクの固着」と称し、安定な再吐出を得るために回
復動作を多く必要とすることを「固着性が悪い」と呼
ぶ。
[0007] The ink sticking property means that after the ink is stopped for a long time (for example, several days or more), when the ink is again discharged from the nozzle, the viscosity increases or solidifies in the nozzle. In some cases, a recovery operation is required to remove the ink, and the state in which re-emission is not stable due to an increase in the viscosity of the ink in the nozzles or solidification is called "ink fixation", and recovery is performed to obtain stable re-ejection. The need for a large number of operations is called "poor sticking".

【0008】そしてインクジェット用インクに対して
は、近年のインクジェット記録画像の超高画質化に伴っ
て要求される特性も極めて高度化しつつある。
[0008] With respect to ink-jet inks, the characteristics required in recent years with ultra-high image quality of ink-jet recorded images are also becoming extremely sophisticated.

【発明が解決しようとする課題】しかし前記した自己分
散型カーボンブラックを色材として含む顔料インク、特
に黒色顔料インクに関しては、高いODやシャープなエ
ッジを与え、且つ間欠吐出性、固着性等のインクジェッ
ト吐出特性を達成するための技術的知見が十分に蓄積さ
れているとは言えず、インクジェット記録用インクとし
ての挙動に明確でない部分がある。
However, pigment inks containing the above-mentioned self-dispersion type carbon black as a coloring material, particularly black pigment inks, have high OD and sharp edges, and have poor intermittent ejection properties and sticking properties. It cannot be said that the technical knowledge for achieving the ink jet ejection characteristics is sufficiently accumulated, and there is a part where the behavior as the ink for ink jet recording is not clear.

【0009】例えば前記した本発明者らによる自己分散
型カーボンブラックと塩とを含むインクは、当初の目的
であるところの、画像濃度の紙種依存性の低減、黒カラ
ー画像の境界領域のにじみの低減には極めて有効である
ものの、本発明者らによる、より優れたインクジェット
記録技術の確立を目指した更なる検討の結果、用いる記
録ヘッドの構造によって、インクの間欠吐出性や固着性
に大きな変動が見受けられることがあった。
For example, the ink containing the self-dispersion type carbon black and the salt by the present inventors described above is intended to reduce the dependence of the image density on the paper type and to bleed the boundary region of the black color image. Although it is extremely effective in reducing the amount of ink, as a result of further studies aimed at establishing a better ink jet recording technique by the present inventors, the intermittent ejection property and fixing property of the ink are large depending on the structure of the recording head used. There were occasional fluctuations.

【0010】今後のインクジェットプリンタの幅広い製
品展開やインクジェット記録技術の応用分野の拡大に伴
って記録ヘッドの構造も多様化していくことが予想され
るところ、自己分散型カーボンブラックを含むインクの
優れた特性を生かしつつ、記録ヘッドの多様化に対して
も良好且つ安定なインクジェット特性を示すインクにつ
いての技術開発が必要であるとの認識を持つに至った。
It is expected that the structure of the recording head will be diversified with the widespread product development of the ink jet printer and the application field of the ink jet recording technology in the future. They have come to the perception that it is necessary to develop a technology for an ink that exhibits good and stable ink jet characteristics even with diversification of recording heads while making use of the characteristics.

【0011】そこで、本発明の目的は、色材として顔
料、特には自己分散型のカーボンブラックを含み、且つ
インクジェット記録特性に優れたインクを提供すること
にある。
Accordingly, an object of the present invention is to provide an ink which contains a pigment, particularly a self-dispersible carbon black, as a coloring material and has excellent ink jet recording characteristics.

【0012】また本発明は、高品位なインクジェット記
録画像を安定して形成することのできる画像記録方法を
提供することにある。
Another object of the present invention is to provide an image recording method capable of stably forming a high quality ink jet recorded image.

【0012】また本発明は、高品質な印刷物を安定して
得ることのできる画像記録装置及びそれに用いられるイ
ンクカートリッジ、記録ユニットを提供することを目的
とする。
Another object of the present invention is to provide an image recording apparatus capable of stably obtaining a high-quality printed matter, and an ink cartridge and a recording unit used therein.

【0013】また本発明は、インクジェット記録ヘッド
の固着性を緩和する方法を提供することを目的とする。
Another object of the present invention is to provide a method for reducing the stickiness of an ink jet recording head.

【0013】また本発明は、固着し難い記録ヘッドを提
供することを目的とする。
Another object of the present invention is to provide a recording head which is hardly fixed.

【0013】また本発明は、記録ヘッドの構成によって
も特性の変化し難いインクジェット用インクを提供する
ことを目的とする。
Another object of the present invention is to provide an ink-jet ink whose characteristics are hardly changed even by the structure of a recording head.

【0013】また本発明は、高品位な画像の形成に好適
に用いることのできるインクタンクを提供することを目
的とする。
Another object of the present invention is to provide an ink tank which can be suitably used for forming a high quality image.

【0014】また本発明は、インクジェット記録ヘッド
から所定の時間間隔で複数回インクを吐出させる工程を
含むインクジェット記録方法における間欠吐出性を改善
する方法を提供することにあり、特に、記録ヘッドとし
てインク吐出圧力発生素子に対向する方向に液体を吐出
させる、いわゆるサイドシュータタイプの記録ヘッドを
用いたときの間欠吐出性を改善する方法を提供すること
を目的とする。
Another object of the present invention is to provide a method for improving the intermittent ejection property in an ink jet recording method including a step of ejecting ink a plurality of times at a predetermined time interval from an ink jet recording head. It is an object of the present invention to provide a method for improving the intermittent discharge property when using a so-called side shooter type recording head that discharges liquid in a direction facing a discharge pressure generating element.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するこ
とのできるインクは、カーボンブラックの表面に、少な
くとも1つの親水性基が直接若しくは他の原子団を介し
て結合している自己分散型カーボンブラックを少なくと
も含む色材、及び水性媒体を含み、カーボンブラックに
対して質量比で 0.6%以上のカリウムイオンを有するこ
とを特徴とする。
An ink capable of achieving the above object is a self-dispersing ink in which at least one hydrophilic group is bonded directly or via another atomic group to the surface of carbon black. It contains a coloring material containing at least carbon black and an aqueous medium, and has a potassium ion content of at least 0.6% by mass relative to carbon black.

【0017】また上記の目的を達成することのできる画
像記録方法は、インクにエネルギーを与えて、インクを
記録ヘッドから吐出させ、記録媒体に付着させる工程を
有する画像記録記録方法において、該インクが例えばカ
ーボンブラックの表面に、少なくとも1つの親水性基が
直接若しくは他の原子団を介して結合している自己分散
型カーボンブラックを少なくとも含む色材、及び水性媒
体を含み、カーボンブラックに対して質量比で 0.6%以
上のカリウムイオンを有することを特徴とする。
An image recording method capable of achieving the above object is a method for recording an image comprising the steps of applying energy to ink, ejecting the ink from a recording head, and attaching the ink to a recording medium. For example, a color material containing at least one self-dispersible carbon black in which at least one hydrophilic group is bonded directly or via another atomic group to the surface of the carbon black, and an aqueous medium, It is characterized by having potassium ion of 0.6% or more in ratio.

【0018】また上記の目的を達成することのできるイ
ンクカートリッジは、インクを収容しているタンク収容
部を具備しているインクカートリッジにおいて、上記イ
ンクが例えばカーボンブラックの表面に、少なくとも1
つの親水性基が直接若しくは他の原子団を介して結合し
ている自己分散型カーボンブラックを少なくとも含む色
材、及び水性媒体を含み、カーボンブラックに対して質
量比で 0.6%以上のカリウムイオンを有することを特徴
とする。
An ink cartridge which can achieve the above object is an ink cartridge having a tank accommodating portion for accommodating ink, wherein the ink is provided on at least one surface of carbon black, for example.
A coloring material containing at least a self-dispersible carbon black in which two hydrophilic groups are bonded directly or via another atomic group; and an aqueous medium containing potassium ions in a mass ratio of 0.6% or more with respect to the carbon black. It is characterized by having.

【0019】また上記の目的を達成することのできる記
録ユニットは、インクを収容しているインク収容部と該
インクをインク滴として吐出させるための記録ヘッド部
とを具備している記録ユニットにおいて、該インクが例
えばカーボンブラックの表面に、少なくとも1つの親水
性基が直接若しくは他の原子団を介して結合している自
己分散型カーボンブラックを少なくとも含む色材、及び
水性媒体を含み、カーボンブラックに対して質量比で
0.6%以上のカリウムイオンを有することを特徴とす
る。
According to another aspect of the present invention, there is provided a recording unit including an ink storage unit for storing ink and a recording head unit for discharging the ink as ink droplets. The ink contains, for example, a colorant containing at least one self-dispersible carbon black in which at least one hydrophilic group is bonded directly or via another atomic group to the surface of carbon black, and an aqueous medium. By mass ratio
It is characterized by having 0.6% or more of potassium ions.

【0020】また上記の目的を達成することができる画
像記録装置は、インクを収容しているインク収容部と該
インクを熱エネルギーの作用によりインク滴として吐出
させるための記録ヘッド部とを有する記録ユニットを具
備しているインクジェット記録装置において、該インク
が例えばカーボンブラックの表面に、少なくとも1つの
親水性基が直接若しくは他の原子団を介して結合してい
る自己分散型カーボンブラックを少なくとも含む色材、
及び水性媒体を含み、カーボンブラックに対して質量比
で 0.6%以上のカリウムイオンを有することを特徴とす
る。
According to another aspect of the present invention, there is provided an image recording apparatus having a recording head having an ink storing section for storing ink and a recording head for discharging the ink as ink droplets by the action of thermal energy. In an ink jet recording apparatus comprising a unit, the ink contains at least one self-dispersible carbon black in which at least one hydrophilic group is bonded directly or via another atomic group to the surface of carbon black. Timber,
And an aqueous medium, and has a potassium ion content of at least 0.6% by mass with respect to carbon black.

【0021】また上記の目的を達成することができる画
像記録装置は、インクを収容しているタンク収容部を具
備しているインクカートリッジと、インクを熱エネルギ
ーの作用によりインク滴として吐出させるための記録ヘ
ッドを具備しているインクジェット記録装置において、
該インクが例えばカーボンブラックの表面に、少なくと
も1つの親水性基が直接若しくは他の原子団を介して結
合している自己分散型カーボンブラックを少なくとも含
む色材、及び水性媒体を含み、カーボンブラックに対し
て質量比で 0.6%以上のカリウムイオンを有することを
特徴とする。
According to another aspect of the present invention, there is provided an image recording apparatus comprising: an ink cartridge having a tank accommodating section for accommodating ink; and an ink cartridge for ejecting the ink as ink droplets by the action of thermal energy. In an ink jet recording apparatus having a recording head,
The ink contains, for example, a colorant containing at least one self-dispersible carbon black in which at least one hydrophilic group is bonded directly or via another atomic group to the surface of carbon black, and an aqueous medium. On the other hand, it has a potassium ion of 0.6% or more by mass ratio.

【0021】また本発明にかかる記録ヘッドの固着緩和
方法は、インクにエネルギーを与えて、インクを記録ヘ
ッドから吐出させる際に、カーボンブラックの表面に、
少なくとも1つの親水性基が直接若しくは他の原子団を
介して結合している自己分散型カーボンブラックを少な
くとも含む色材、及び水性媒体を含み、該カーボンブラ
ックに対して質量比で 0.6%以上のカリウムイオンを有
するインクジェット用インクを用いることを特徴とす
る。
Further, according to the method for alleviating sticking of a recording head according to the present invention, when the ink is ejected from the recording head by applying energy to the ink,
A colorant containing at least one self-dispersible carbon black having at least one hydrophilic group bonded thereto directly or via another atomic group; and an aqueous medium, wherein the mass ratio of the colorant to the carbon black is 0.6% or more. It is characterized by using an inkjet ink having potassium ions.

【0022】更に上記目的を達成することのできるイン
クセットは、シアン用、マゼンタ用、イエロー用、レッ
ド用、グリーン用及びブルー用の各色材から選ばれる少
なくとも1つの色材を含むインクと例えばカーボンブラ
ックの表面に、少なくとも1つの親水性基が直接若しく
は他の原子団を介して結合している自己分散型カーボン
ブラックを少なくとも含む色材、及び水性媒体を含み、
カーボンブラックに対して質量比で 0.6%以上のカリウ
ムイオンを有することを特徴とする。
Further, the ink set that can achieve the above object includes an ink containing at least one color material selected from cyan, magenta, yellow, red, green, and blue color materials, and carbon, for example. A colorant comprising at least one self-dispersible carbon black having at least one hydrophilic group bonded directly or via another atomic group to the surface of the black, and an aqueous medium,
It is characterized by having a potassium ion of 0.6% or more by mass ratio to carbon black.

【0023】加えて上記目的を達成することの出来るイ
ンクは親水性基を有する自己分散型顔料を色材として有
し該親水性基に対するカウンターイオンと該カウンター
イオン以外に該親水性基と逆極性にありながら該親水性
基の水和力よりも低い水和力のイオンを有することを特
徴とする。
In addition, the ink capable of achieving the above object has a self-dispersible pigment having a hydrophilic group as a coloring material, and has a counter ion to the hydrophilic group and, in addition to the counter ion, a polarity opposite to that of the hydrophilic group. , But having an ion having a lower hydration power than the hydration power of the hydrophilic group.

【0024】加えて上記目的を達成することの出来る記
録ヘッドは親水性基を有する自己分散型顔料を色材とし
て有し該親水性基に対するカウンターイオンと該カウン
ターイオン以外に該親水性基と逆極性にありながら該親
水性基の水和力よりも低い水和力のイオンを有するイン
クを備えたことを特徴とする。
In addition, a recording head capable of achieving the above object has a self-dispersible pigment having a hydrophilic group as a coloring material, and has a counter ion for the hydrophilic group and a counter ion for the hydrophilic group other than the counter ion. It is characterized by comprising an ink having ions having a hydration power lower than the hydration power of the hydrophilic group while being polar.

【0025】加えて上記目的を達成することの出来るイ
ンクタンクは親水性基を有する自己分散型顔料を色材と
して有し該親水性基に対するカウンターイオンと該カウ
ンターイオン以外に該親水性基と逆極性にありながら該
親水性基の水和力よりも低い水和力のイオンを有するイ
ンクを収容することを特徴とする。
In addition, the ink tank capable of achieving the above object has a self-dispersible pigment having a hydrophilic group as a coloring material, and has a counter ion for the hydrophilic group and a counter ion other than the counter ion for the hydrophilic group. It is characterized by containing an ink having ions having a hydration power lower than the hydration power of the hydrophilic group while being polar.

【0026】更に上記目的を達成することのできるイン
クジェット用インクの一実施態様は、カーボンブラック
の表面に少なくとも1つの親水性基が直接若しくは他の
原子団を介して結合している自己分散型カーボンブラッ
ク、塩及び水性媒体を含むインクジェット用インクであ
って、該インクは、記録ヘッド内における該インクの流
動状態が、乱流状態もしくはかく乱状態となったときに
おいても該自己分散型カーボンブラックの安定な分散状
態を維持していることを特徴とするものである。
Further, one embodiment of the ink-jet ink which can achieve the above object is a self-dispersible carbon in which at least one hydrophilic group is bonded directly or via another atomic group to the surface of carbon black. An ink-jet ink containing black, a salt and an aqueous medium, wherein the ink is capable of stabilizing the self-dispersion type carbon black even when the flow state of the ink in a recording head becomes turbulent or disturbed. The characteristic feature is that a stable dispersion state is maintained.

【0021】また本発明にかかる固着緩和方法の他の実
施態様は、インク吐出圧力発生素子に対向する位置にイ
ンク吐出口を供えているインクジェット記録ヘッドを用
いてインクを吐出させる工程を含むインクジェット記録
方法における該記録ヘッドの固着を緩和する方法であっ
て、該インクとして、カーボンブラックの表面に、少な
くとも1つの親水性基が直接若しくは他の原子団を介し
て結合している自己分散型カーボンブラックを少なくと
も含む色材、及び水性媒体を含み、該カーボンブラック
に対して質量比で 0.6%以上のカリウムイオンを有する
インクジェット用インクを用いることを特徴とする。
According to another embodiment of the present invention, there is provided an ink jet recording method including the step of discharging ink using an ink jet recording head having an ink discharge port at a position facing an ink discharge pressure generating element. Self-dispersible carbon black in which at least one hydrophilic group is bonded directly or via another atomic group to the surface of carbon black as the ink. And a water-based medium containing at least 0.6% by weight of potassium ions with respect to the carbon black.

【0021】また本発明にかかる固着緩和方法の他の実
施態様は、インク流路中に、液体の流路抵抗が大きく変
化する部位を有するインクジェット記録ヘッドを用いて
インクを吐出させる工程を含むインクジェット記録方法
における該記録ヘッドの固着を緩和する方法であって、
該インクとして、カーボンブラックの表面に、少なくと
も1つの親水性基が直接若しくは他の原子団を介して結
合している自己分散型カーボンブラックを少なくとも含
む色材、及び水性媒体を含み、該カーボンブラックに対
して質量比で 0.6%以上のカリウムイオンを有するイン
クジェット用インクを用いることを特徴とする。
Another embodiment of the method for alleviating sticking according to the present invention is an ink jet method including the step of ejecting ink using an ink jet recording head having a portion in the ink flow path where the flow resistance of the liquid greatly changes. A method for reducing sticking of the recording head in a recording method,
As the ink, the carbon black comprises a colorant containing at least one self-dispersible carbon black having at least one hydrophilic group bonded directly or through another atomic group to the surface of the carbon black, and an aqueous medium, Characterized by using an inkjet ink having a potassium ratio of 0.6% or more by mass.

【0021】また本発明にかかる間欠吐出性の改善方法
の一実施態様は、インクにエネルギーを与えて、インク
を記録ヘッドからインクジェット法で吐出させる工程を
所定の時間間隔で繰り返す工程を有するインクジェット
記録法における間欠吐出性を改善する方法であって、該
インクとして、カーボンブラックの表面に、少なくとも
1つの親水性基が直接若しくは他の原子団を介して結合
している自己分散型カーボンブラックを少なくとも含む
色材、及び水性媒体を含み、該カーボンブラックに対し
て質量比で 0.6%以上のカリウムイオンを有するインク
ジェット用インクを用いることを特徴とする。
One embodiment of the method of improving intermittent ejection according to the present invention is an ink jet recording method comprising the steps of applying energy to ink and ejecting the ink from a recording head by an ink jet method at predetermined time intervals. A method for improving the intermittent ejection property in the method, wherein as the ink, at least one self-dispersible carbon black in which at least one hydrophilic group is bonded directly or via another atomic group to the surface of the carbon black. An ink jet ink containing a coloring material and an aqueous medium, and having potassium ions in a mass ratio of 0.6% or more with respect to the carbon black is used.

【0021】また本発明にかかる間欠吐出性の改善方法
の他の実施態様は、インク吐出圧力発生素子に対向する
方向にインクを吐出させる記録ヘッドを用いてインク
を、所定の間隔で複数回吐出させる工程を含むインクジ
ェット記録方法における間欠吐出性の改善方法であっ
て、該インクとして、カーボンブラックの表面に、少な
くとも1つの親水性基が直接若しくは他の原子団を介し
て結合している自己分散型カーボンブラックを少なくと
も含む色材、及び水性媒体を含み、該カーボンブラック
に対して質量比で 0.6%以上のカリウムイオンを有する
インクジェット用インクを用いることを特徴とする。
In another embodiment of the method of improving intermittent ejection according to the present invention, ink is ejected a plurality of times at predetermined intervals using a recording head which ejects ink in a direction facing the ink ejection pressure generating element. A method for improving the intermittent ejection property in an ink jet recording method including a step of performing self-dispersion in which at least one hydrophilic group is bonded directly or via another atomic group to the surface of carbon black as the ink. An ink jet ink containing a coloring material containing at least a type carbon black and an aqueous medium and having a potassium ion content of 0.6% or more by mass relative to the carbon black is used.

【0021】また、本発明にかかる間欠吐出性の改善方
法の他の実施態様は、インク流路中に、液体の流路抵抗
が大きく変化する部位を有する記録ヘッドを用いてイン
クを、所定の時間間隔で複数回吐出させる工程を含むイ
ンクジェット記録方法における間欠吐出性の改善方法で
あって、該インクとして、カーボンブラックの表面に、
少なくとも1つの親水性基が直接若しくは他の原子団を
介して結合している自己分散型カーボンブラックを少な
くとも含む色材、及び水性媒体を含み、該カーボンブラ
ックに対して質量比で 0.6%以上のカリウムイオンを有
するインクジェット用インクを用いることを特徴とす
る。
In another embodiment of the method of improving intermittent ejection according to the present invention, ink is supplied to a predetermined position by using a recording head having a portion in the ink flow path where the flow resistance of the liquid greatly changes. A method of improving intermittent ejection in an ink jet recording method including a step of ejecting a plurality of times at time intervals, as the ink, on the surface of carbon black,
A colorant containing at least one self-dispersible carbon black having at least one hydrophilic group bonded thereto directly or via another atomic group; and an aqueous medium, wherein the mass ratio of the colorant to the carbon black is 0.6% or more. It is characterized by using an inkjet ink having potassium ions.

【0027】(作用)本発明者らは上記した課題に対し、
様々な実験を行なった結果、インクジェット特性に関し
て、インクに添加する塩の種類と記録ヘッドの構造との
間に相関があることを見出した。例えば図24 に示した
記録ヘッドにおいて、251 は吐出エネルギー発生素子、
252 は吐出口、253 は供給口、254 は基板、255 は吐出
口プレートを示す。
(Action) The present inventors have solved the above-mentioned problem.
As a result of various experiments, it has been found that there is a correlation between the type of salt added to the ink and the structure of the recording head regarding the ink jet characteristics. For example, in the recording head shown in FIG.
252 denotes a discharge port, 253 denotes a supply port, 254 denotes a substrate, and 255 denotes a discharge port plate.

【0028】図から明らかなように、インクは供給口の
部分で大きく屈曲し吐出エネルギー発生素子方向へと移
動する。この時のインクの屈曲の度合いを示す値が供給
口部の基板のなす角度θである。θが 90度以下である
とインクは実質的に 90度以上屈曲することとなる。そ
してこのような記録ヘッドにおいてインクの間欠吐出性
や固着性等がインク中に含まれる塩の違いによって大き
く異なる場合を見出したのである。
As is apparent from the drawing, the ink is largely bent at the supply port and moves toward the ejection energy generating element. The value indicating the degree of ink bending at this time is the angle θ formed by the substrate at the supply port. If θ is 90 degrees or less, the ink will bend substantially 90 degrees or more. Then, in such a recording head, it was found that the intermittent ejection property and the fixability of the ink greatly differed depending on the salt contained in the ink.

【0029】その一方で、インク流路中にインクの流動
を乱す部分が少ない構造の記録ヘッドにおいては塩の違
いによる間欠吐出性や固着性に目立った差異は認められ
なかった。そして記録ヘッドの構造によらず優れた結果
を与える塩がいずれもカリウムを含む塩であり、ナトリ
ウム塩やアンモニウム塩を含むインクは図24 に示した
記録ヘッドにおいては間欠吐出性および固着性において
カリウム塩を含むインクに劣っていた。
On the other hand, in the recording head having a structure in which the portion of the ink flow path that disturbs the flow of the ink is small, there is no noticeable difference in the intermittent ejection property and the fixing property due to the difference in salt. The salts that give excellent results irrespective of the structure of the recording head are all salts containing potassium, and the inks containing sodium salts and ammonium salts are not suitable for the recording head shown in FIG. It was inferior to the ink containing salt.

【0030】カリウム塩を含むインクが、図24 に示し
たような記録ヘッドにおいても間欠吐出性や固着性に優
れていることの理由は明らかでない。しかし、上記した
知見からインク中の塩が記録ヘッド内におけるインクの
流動性に大きな影響を与えているものと推測した。
It is not clear why the ink containing the potassium salt is excellent in the intermittent ejection property and the fixability even in the recording head as shown in FIG. However, from the above findings, it was presumed that the salt in the ink had a great effect on the fluidity of the ink in the recording head.

【0031】具体的には上記顔料インクの間欠吐出性、
固着性の差異が、塩として添加したカチオンイオンのイ
ンク中での挙動、特に記録ヘッド中における挙動が用い
る記録ヘッドにより大きく異なることに起因しているも
のと推察した。そしてこの原因としては、塩として添加
したカチオンイオンの挙動及びインク自身の挙動の2点
が考えられる。
Specifically, the intermittent ejection property of the above pigment ink,
It was presumed that the difference in the fixability was caused by the fact that the behavior of the cationic ion added as a salt in the ink, particularly the behavior in the recording head, was greatly different depending on the recording head used. The cause is considered to be two points: the behavior of the cation ion added as a salt and the behavior of the ink itself.

【0032】まず塩としてカリウム塩を用いたインクの
挙動について本発明者らの考察を図27 および図28 と共
に述べる。図27(1)は、自己分散型カーボンブラックを
含むインク中における該カーボンブラックの状態を示す
概略模式図である。同図において、2701 は自己分散型
カーボンブラック、2705 はカーボンブラックの親水性
基のカウンターイオンを示し、2703 は水分子を示す。
そして自己分散型カーボンブラック 2701 は周囲に存在
する水分子との親和性を保つことによって安定な分散状
態を維持している。
First, the behavior of an ink using a potassium salt as a salt will be discussed by the present inventors with reference to FIGS. 27 and 28. FIG. FIG. 27 (1) is a schematic diagram showing the state of carbon black in an ink containing self-dispersion type carbon black. In the figure, reference numeral 2701 denotes a self-dispersion type carbon black, reference numeral 2705 denotes a counter ion of a hydrophilic group of the carbon black, and reference numeral 2703 denotes a water molecule.
The self-dispersion type carbon black 2701 maintains a stable dispersion state by maintaining affinity with water molecules existing in the surroundings.

【0033】ここでインク中に塩としてカリウム塩を添
加した場合を図27(2)に、ナトリウム塩を添加した場合
を図27(3)に示す。そしてカリウムイオンは図28(2)に示
した様に負の水和性を示すのに対し、ナトリウムイオン
やリチウムイオンなどは図28(1)に示した様に正の水和
性を示すイオンである。
FIG. 27 (2) shows a case where a potassium salt is added as a salt to the ink, and FIG. 27 (3) shows a case where a sodium salt is added to the ink. Potassium ions have a negative hydration property as shown in FIG. 28 (2), while sodium ions and lithium ions have positive hydration properties as shown in FIG. 28 (1). It is.

【0034】そしてナトリウムイオンがインク中に所定
の濃度で存在している場合、図27(3)に示すように自己
分散型カーボンブラックの周囲に存在する水分子 2703
がナトリウムイオン側に局在化するようになる。一方カ
リウムイオンはカリウムイオンが存在しない場合と比較
しても自己分散型カーボンブラックと水分子との関係に
さほどの変化は認められない。
When sodium ions are present in the ink at a predetermined concentration, as shown in FIG. 27C, water molecules 2703 existing around the self-dispersion type carbon black
Becomes localized on the sodium ion side. On the other hand, the potassium ion does not show much change in the relationship between the self-dispersible carbon black and the water molecule as compared with the case where no potassium ion is present.

【0035】この状態はもちろん各々のインクのある一
瞬の状態を模式的に描写したものであり、常にこの状態
にあることを示している訳ではなく、確率的に見てこの
ような状態にある場合が多いものと推測している。従っ
てナトリウム塩を含むインクのカーボンブラックの分散
安定性が直ちに低下するというものではない。
This state is, of course, a schematic representation of a certain momentary state of each ink, and does not always indicate that it is in this state. I guess it is often the case. Therefore, this does not mean that the dispersion stability of the carbon black in the ink containing the sodium salt is immediately lowered.

【0036】しかし図24 に示したようにインクの主た
る流動方向が 90°変わるような屈曲部を有する記録ヘ
ッドは、インクの流動状態に乱流、もしくはかく乱を生
じさせるものと考えられ、このような流動状態は、イン
クの見かけ上の粘度を高める可能性がある。そしてこの
ようなインクの流動状態に乱れを生じさせるような記録
ヘッドにおいては、後述する、図27(2)及び(3)に示した
ようなカーボンブラックと水分子との状態の違いに起因
する自己分散型カーボンブラックの分散安定性の差が、
間欠吐出性や固着性の差として顕在化してきたものと考
えている。
However, as shown in FIG. 24, a recording head having a bent portion in which the main flow direction of the ink changes by 90 ° is considered to cause turbulence or disturbance in the flow state of the ink. Poor flow conditions can increase the apparent viscosity of the ink. And in such a recording head that causes disturbance in the flow state of the ink, it is caused by the difference in the state between carbon black and water molecules as shown in FIGS. 27 (2) and (3) described later. Difference in dispersion stability of self-dispersion type carbon black,
It is considered that the difference has become apparent as a difference between the intermittent ejection property and the fixability.

【0037】そして本発明者らはこのような技術的知見
ならびに考察に基づき本発明を為すに至ったものであ
る。
The present inventors have made the present invention based on such technical knowledge and consideration.

【0038】本発明者らはこのような技術的背景に鑑み
顔料、特に自己分散型カーボンブラックを用いたインク
について上記2点について単独の影響、複合の影響等詳
細な検討を重ねた結果、画像濃度の紙種依存を低減し、
黒カラー間の境界にじみを低減することを目的として塩
を添加したカーボンブラックに対してさえ、例えば質量
比で 0.6%以上のカリウムイオンを有することで、用い
る記録ヘッドの構造に大きく依存せず良好なインクの間
欠吐出性、固着性をもち、且つインクジェット用インク
としての使いこなしも従来より容易となり、また更にそ
のインクにより画像品質も満足し得るものであることを
見出し本発明を為すに至った。
In view of such a technical background, the present inventors have conducted detailed studies on the above two points, such as the effects of a single pigment and a composite pigment, on an ink using a pigment, especially a self-dispersible carbon black. Reduces paper density dependence on density,
Even for carbon black to which salt is added for the purpose of reducing the bleeding between black colors, for example, having a potassium ratio of 0.6% or more in mass ratio, it is excellent regardless of the structure of the recording head used. The present invention has been found to have excellent intermittent ejection properties and fixability, and to be more easily used as an ink jet ink than before, and to be able to satisfy image quality with the ink.

【0039】[0039]

【発明の実施の形態】次に、好ましい実施の形態を挙げ
て、本発明をより詳細に説明する。
Next, the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments.

【0040】本発明にかかるインクの一実施態様は、カ
ーボンブラックの表面に、少なくとも1つの親水性基が
直接若しくは他の原子団を介して結合している自己分散
型カーボンブラックを少なくとも含む色材、及び水性媒
体を含み、カーボンブラックに対して質量比で 0.6%以
上のカリウムイオンを有することを特徴とするインクで
ある。以下、このインクの構成材料について夫々説明す
る。
One embodiment of the ink according to the present invention is a coloring material comprising at least one self-dispersible carbon black having at least one hydrophilic group bonded directly or via another atomic group to the surface of the carbon black. And an aqueous medium, and has a potassium ion content of at least 0.6% by mass with respect to carbon black. Hereinafter, constituent materials of the ink will be described.

【0041】(カリウムイオン)本態様にかかるインク中
のカリウムイオン濃度は、カーボンブラックに対して質
量比で 0.6%以上のカリウムイオンを有することが好ま
しい。またカーボンブラックに対して質量比で 50%未
満とすることでインク自身の保存安定性等も極めて高い
レベルで維持することが可能である。
(Potassium ion) The concentration of potassium ion in the ink according to the present embodiment is preferably 0.6% or more by mass with respect to carbon black. When the mass ratio is less than 50% with respect to carbon black, the storage stability of the ink itself can be maintained at an extremely high level.

【0042】即ちカリウムイオン濃度をこの範囲とした
場合、間欠吐出性、固着性の顕著な改善を図ったインク
ジェット用インクとして成立するのである。上記間欠吐
出性、固着性の改善は、インクの pH値を適正な範囲に
調整して、自己分散型カーボンブラックの分散安定性を
向上させる効果よりむしろ、インク中のカリウムイオン
濃度を上記範囲に調整することによる効果の方が大きい
と本発明者らは考えている。
That is, when the potassium ion concentration is within this range, the ink jet ink is realized with remarkable improvement in the intermittent ejection property and the fixing property. The improvement of the intermittent ejection property and the fixing property is not to improve the dispersion stability of the self-dispersion type carbon black by adjusting the pH value of the ink to an appropriate range, but to adjust the potassium ion concentration in the ink to the above range. The present inventors believe that the effect of the adjustment is greater.

【0043】上記効果は、インク中のカリウム濃度が上
記範囲になるように、水酸化カリウムや安息香酸カリウ
ム等を添加した時のインクの pH値と、アンモニアやト
リエタノールアミン等のアミン類を添加したインクの p
H値を等しく調整し、それぞれのインクの間欠吐出性、
固着性を比較した時、カリウム濃度を上記範囲に調整し
たインクの方が同じ pH値のインクに比べて、間欠吐出
性、固着性の改善が顕著であることから説明される。ま
た同じアルカリ金属類に属するリチウム、ナトリウムを
添加したインクと比較しても、カリウムを添加したイン
クの間欠吐出性、固着性の向上には優位性がみられる。
The above effect is obtained by adding the pH value of the ink when potassium hydroxide, potassium benzoate or the like is added and the addition of amines such as ammonia or triethanolamine so that the potassium concentration in the ink is within the above range. Ink p
H value is adjusted equally, and the intermittent ejection property of each ink,
This is explained from the fact that the intermittent ejection property and the fixability are remarkably improved in the ink in which the potassium concentration is adjusted to the above range as compared with the ink having the same pH value when the fixability is compared. In comparison with inks to which lithium and sodium belonging to the same alkali metals are added, the ink to which potassium is added has an advantage in improving the intermittent ejection property and the fixability.

【0044】勿論、pH値がアルカリ側では本発明のイ
ンクの安定性は更に向上する。この点と本発明を組み合
わせれば更に、発明の効果を発揮しやすくなるものであ
る。本発明に用いるインクの好適な pH範囲としては以
下の通りである。本発明にかかるアニオン性の自己分散
型カーボンブラックは酸性水溶液中では分散安定性に欠
ける傾向があり、また記録用ヘッドとのインク接液性を
考慮すると7以上 10以下が好ましい。
Of course, when the pH value is on the alkaline side, the stability of the ink of the present invention is further improved. If this point is combined with the present invention, the effects of the present invention can be more easily exhibited. The preferred pH range of the ink used in the present invention is as follows. The anionic self-dispersible carbon black according to the present invention tends to lack dispersion stability in an acidic aqueous solution, and is preferably 7 or more and 10 or less in consideration of ink contact with a recording head.

【0045】本発明のインクが上記特性を発揮する詳細
な理由は不明であるが、インク中に所定量存在するカリ
ウムイオンと、カーボンブラックの表面に結合した親水
性基の相互作用により、自己分散型カーボンブラックの
分散安定性、再分散性の低下が改善されるためであると
考えられる。即ち、本発明は例えば分散剤を可溶化する
ための水酸化カリウム等の添加、つまり分散液をアルカ
リ性にするための添加とは根本的に思想が異なるもので
ある。
Although the detailed reason why the ink of the present invention exhibits the above properties is unknown, self-dispersion is caused by the interaction between potassium ions present in a predetermined amount in the ink and hydrophilic groups bonded to the surface of carbon black. It is considered that the reduction in dispersion stability and redispersibility of the carbon black is improved. That is, the present invention is fundamentally different from the addition of, for example, potassium hydroxide or the like for solubilizing a dispersant, that is, the addition for making the dispersion alkaline.

【0046】また、本発明に用いるインクは中性域より
もアルカリ側のほうがインク単体としての安定性は高
い。しかし本発明の本質はインク単体としての安定性の
みを追求するものではなく、むしろ吐出口近傍での安定
性を向上することに主眼をおくものである。この点でも
分散液をアルカリ性にするための水酸化カリウム等の添
加とは根本的に思想が異なるものである。
In the ink used in the present invention, the stability of the ink alone is higher on the alkali side than in the neutral region. However, the essence of the present invention is not to pursue only the stability of the ink alone, but rather to improve the stability near the ejection port. Also in this respect, the concept is fundamentally different from the addition of potassium hydroxide or the like for making the dispersion alkaline.

【0047】更に、カリウムイオンが存在することによ
り効果を発揮するメカニズムについて以下に図27 を用
いて更に詳述する。図27 はカリウムイオンの存在が本
発明の効果をもたらすメカニズムを説明するための模式
図である。図中 2703 は水分子、2709 はナトリウムイ
オン、2707 はカリウムイオン、2701 は自己分散型カー
ボンブラック、2705 はカーボンブラックの親水性基の
カウンターイオンをそれぞれ示す。
Further, the mechanism exerting the effect by the presence of potassium ions will be described in further detail below with reference to FIG. FIG. 27 is a schematic diagram for explaining the mechanism by which the presence of potassium ions brings about the effect of the present invention. In the figure, 2703 indicates a water molecule, 2709 indicates a sodium ion, 2707 indicates a potassium ion, 2701 indicates a self-dispersion type carbon black, and 2705 indicates a counter ion of a hydrophilic group of carbon black.

【0048】図27(1)に示すように通常自己分散型カー
ボンブラック 2701 はカウンターイオン 2705 を有し親
水性基とカウンターイオンの周囲に多数の水分子 2703
が存在し安定な状態で分散している。次にインク中に多
量の1価カチオンイオンが存在しカーボンのカウンター
以外にカチオンイオンが存在する場合のイメージは図27
(2)及び(3)に示すような状態にあると推察される。
As shown in FIG. 27 (1), the self-dispersion type carbon black 2701 usually has a counter ion 2705 and a number of water molecules 2703 around the hydrophilic group and the counter ion.
Exist and are dispersed in a stable state. Next, FIG. 27 shows an image in the case where a large amount of monovalent cation ions are present in the ink and cations are present in addition to the carbon counter.
It is assumed that the state is as shown in (2) and (3).

【0049】即ち、カリウムイオン 2707 が多量に自己
分散型カーボンブラックのカウンター以外のカチオンイ
オンとして周囲に存在している場合は図27(1)に示す状
態とさほど差異はなく分散安定性の悪化等はない。一
方、ナトリウムイオンが自己分散型カーボンブラックの
周囲にカウンター以外のカチオンとして存在する場合は
図27(3)に示すように水分子 2703 が自己分散型カーボ
ンブラック 2701 よりもむしろナトリウムイオン 2709
の周囲に存在しやすくなる。結果として自己分散型カー
ボンブラックの分散安定性が悪化することとなると推察
している。
That is, when a large amount of potassium ion 2707 is present around the self-dispersible carbon black as a cation other than the counter, there is not much difference from the state shown in FIG. There is no. On the other hand, when sodium ions are present as cations other than the counter around the self-dispersion type carbon black, as shown in FIG. 27 (3), the water molecules 2703 are converted to sodium ions 2709 rather than the self-dispersion type carbon black 2701.
Will be more likely to be around. It is speculated that as a result, the dispersion stability of the self-dispersion type carbon black is deteriorated.

【0050】このとき、カウンターイオンの種類により
図27 に示すような差異は生じにくいと考えられ、カウ
ンターイオンは特に、カリウムイオンに限定するもので
はなく、ナトリウムイオン等であっても構わない。当
然、インク中ではイオンは運動しており、常に同一のイ
オンがカーボンのカウンターイオンとして存在するもの
ではなく、常にインク中のイオン同士で交換が起こって
おり、図27 に示す概念図はある瞬間をとらえたもので
ある。
At this time, it is considered that the difference as shown in FIG. 27 hardly occurs depending on the type of counter ion, and the counter ion is not particularly limited to potassium ion, but may be sodium ion or the like. Naturally, ions move in the ink, and the same ion does not always exist as a carbon counter ion, but always exchanges with each other in the ink.The conceptual diagram shown in FIG. It is something that caught.

【0051】しかし、インク中に多量のカリウムイオン
が存在すると図27(2)の状態にある確率が高く、多量の
ナトリウムイオンが存在すると図27(3)の状態にある確
率が高いととらえている。これら両者の差異は、イオン
の水和性の違いに起因すると考えている。カリウムイオ
ンに比較して、リチウムイオン、ナトリウムイオン等は
非常に水和し易い。
However, if there is a large amount of potassium ions in the ink, the state of FIG. 27 (2) is likely to be high, and if there is a large amount of sodium ions, the state of FIG. 27 (3) is high. I have. It is believed that the difference between the two is due to the difference in hydration of the ions. Compared to potassium ions, lithium ions, sodium ions and the like are very easily hydrated.

【0052】本発明者らはこの点に関して図28 に示す
ように、ナトリウムイオンやリチウムイオンはいわゆる
正の水和性を示すのに対しカリウムイオンは負の水和性
を示すことに起因するものと考えている。つまりナトリ
ウムイオンやリチウムイオンがインク中に存在している
場合、本来自己分散型カーボンブラックの周囲に存在し
て自己分散型カーボンブラックの分散安定性を維持して
いる水分子が、これらイオンの水和性の強さが原因で自
己分散型カーボンブラックの周囲から離れ、カチオンイ
オンの周囲に存在してしまうためと思われる。
As shown in FIG. 28, the present inventors point out that sodium ions and lithium ions have a so-called positive hydration property, whereas potassium ions have a negative hydration property. I believe. In other words, when sodium ions and lithium ions are present in the ink, water molecules that originally exist around the self-dispersible carbon black and maintain the dispersion stability of the self-dispersible carbon black are converted into water molecules of these ions. It is considered that, due to the high compatibility, the carbon black is separated from the periphery of the self-dispersible carbon black and is present around the cation ions.

【0053】一方、カリウムイオンは自身のもつ水和性
が自己分散型カーボンブラックよりも弱く、自己分散型
カーボンブラックの周囲に存在している水分子を自身の
周囲へと存在させることは殆どないと考えている。尚、
図28 はナトリウムイオン等とカリウムイオンの水和性
が異なる点を説明するための概念図である。
On the other hand, the potassium ion has a weaker hydration property than the self-dispersion type carbon black, and hardly causes water molecules existing around the self-dispersion type carbon black to exist around itself. I believe. still,
FIG. 28 is a conceptual diagram for explaining that the hydration properties of sodium ions and the like and potassium ions are different.

【0054】勿論、インク中のすべての自己分散型カー
ボンブラックが図27(2)のような状態であることが理想
的ではあるが、本発明者らが更に鋭意検討した結果、本
発明の効果を発揮するためには、必ずしもすべての自己
分散型カーボンブラックが図27(2)のような状態である
必要はなく部分的には図27(3)のような状態であっても
構わない。つまり、図27(2)と図27(3)のような状態の混
合系であっても本発明の効果が発揮されることが判明し
た。即ち、本発明者らはカーボンブラックに対して質量
比で 0.6%以上のカリウムイオンを有していれば本発明
の効果を発揮するという結論に至ったのである。
Of course, it is ideal that all the self-dispersion type carbon black in the ink is in the state as shown in FIG. 27 (2). In order to exhibit the above, all the self-dispersion type carbon blacks do not necessarily need to be in the state as shown in FIG. 27 (2), and may be partially in the state as shown in FIG. 27 (3). That is, it has been found that the effects of the present invention can be exerted even in a mixed system in a state as shown in FIG. 27 (2) and FIG. 27 (3). That is, the present inventors have come to the conclusion that the effects of the present invention can be exhibited if potassium ions have a mass ratio of 0.6% or more with respect to carbon black.

【0055】以上、本発明者らが推察しているメカニズ
ムについて詳述したが、本発明の技術思想は、自己分散
型カーボンブラックの周囲に存在する1価のカチオンイ
オンの水和性が弱いことが重要であり、自己分散型カー
ボンブラックの水和性よりも弱いことが重要な意味をな
す。従って、カリウムイオン以外にもカリウムイオン同
様の特性(水に対する非親和性)を有するものであれば、
本発明の技術思想範囲内であると考えている。
Although the mechanism inferred by the present inventors has been described in detail above, the technical idea of the present invention is that the hydration of monovalent cation ions present around the self-dispersible carbon black is weak. Is important, and it is important that it is weaker than the hydration property of the self-dispersible carbon black. Therefore, other than potassium ion, if it has the same properties as potassium ion (non-affinity for water),
It is considered to be within the technical concept of the present invention.

【0056】また上記現象は、インク供給に伴うインク
の流動状態に乱れを与える部位を有する記録ヘッド、例
えばインク流路中に流路抵抗が大きく変化する部位を有
する記録ヘッドを用いた場合、その効果はより顕著なも
のとなる。その理由の詳細は定かではないが、本発明者
らは以下のように推察している。
The above phenomenon occurs when a recording head having a portion that disturbs the flow state of the ink accompanying the ink supply, for example, a recording head having a portion in the ink flow path where the flow resistance greatly changes is used. The effect will be more pronounced. The details of the reason are not clear, but the present inventors speculate as follows.

【0057】図27 を用いて説明したような現象は、密
閉形態のインク(言い換えると、時間と重力以外なんら
外的要因を受けない状態)では極めて起こりづらい。し
かし、前述の如く同様のインクであっても用いる記録ヘ
ッドによってその固着性等は大きく異なる。
The phenomenon described with reference to FIG. 27 is extremely unlikely to occur with ink in a closed form (in other words, a state where there is no external factor other than time and gravity). However, as described above, even if the same ink is used, the fixing property and the like greatly differ depending on the recording head used.

【0058】この点を鑑みて本発明者らは、記録ヘッド
中の何かが引き金となってインクの分散安定性を大きく
劣化させているものと考え、鋭意検討した結果、記録ヘ
ッド中の構成材料ではなく、その構造自身に起因するこ
とが明らかとなった。即ちインク流路中に流路抵抗が大
きく変化することこそが引き金となっているとの結論を
得るに至った。
In view of this point, the present inventors thought that something in the recording head was triggered and greatly degraded the dispersion stability of the ink. It became clear that it was not due to the material but to the structure itself. That is, it was concluded that a significant change in the flow path resistance during the ink flow path was triggered.

【0059】(自己分散型カーボンブラック)自己分散型
カーボンブラックは、少なくとも一つの親水性基がカー
ボンブラック表面に直接、若しくは他の原子団を介して
結合しているカーボンブラックである。この親水性基を
カーボンブラック表面に導入した結果、従来のインクの
ように、カーボンブラックを分散させるための分散剤が
不要となる。自己分散型カーボンブラックとしては、イ
オン性を有するものが好ましい。
(Self-dispersion type carbon black) Self-dispersion type carbon black is a carbon black in which at least one hydrophilic group is bonded to the carbon black surface directly or via another atomic group. As a result of introducing the hydrophilic group onto the surface of the carbon black, a dispersant for dispersing the carbon black, unlike the conventional ink, becomes unnecessary. As the self-dispersible carbon black, those having ionicity are preferable.

【0060】アニオン性に帯電したカーボンブラックと
しては、カーボンブラックの表面に例えば以下に示した
様な親水性基を結合させたものが挙げられる。 -COOM、-SO3M、-PO3HM、-PO32 上記式中、Mは水素原子、アルカリ金属、アンモニウム
又は有機アンモニウムを表わし、これらの中で特に-C
OOMや-SO3Mをカーボンブラック表面に結合してア
ニオン性に帯電せしめたカーボンブラックはインク中の
分散性が良好なため本実施態様に特に好適に用い得るも
のである。
Examples of the anionic charged carbon black include carbon black having the following hydrophilic groups bonded to the surface of the carbon black. -COOM, -SO 3 M, -PO 3 HM, -PO 3 M 2 In the above formula, M represents a hydrogen atom, an alkali metal, ammonium or an organic ammonium, and among these, especially -C
Carbon black obtained by bonding OOM or —SO 3 M to the surface of carbon black and anionically charged is particularly suitable for use in the present embodiment because of its good dispersibility in ink.

【0061】ところで上記親水性基中Mとして表したも
ののうち、アルカリ金属の具体例としては例えばLi、
Na、K、Rb 及びCs 等が挙げられ、また有機アンモ
ニウムの具体例としては例えばメチルアンモニウム、ジ
メチルアンモニウム、トリメチルアンモニウム、エチル
アンモニウム、ジエチルアンモニウム、トリエチルアン
モニウム、メタノールアンモニウム、ジメタノールアン
モニウム、トリメタノールアンモニウム等が挙げられ
る。
Among the hydrophilic groups represented by M, specific examples of the alkali metal include, for example, Li,
Na, K, Rb and Cs. Specific examples of the organic ammonium include, for example, methyl ammonium, dimethyl ammonium, trimethyl ammonium, ethyl ammonium, diethyl ammonium, triethyl ammonium, methanol ammonium, dimethanol ammonium, trimethanol ammonium and the like. Is mentioned.

【0062】そしてMをアンモニウム或いは有機アンモ
ニウムとした自己分散型カーボンブラックを含むインク
は、記録画像の耐水性をより向上させることができ、こ
の点において好適に用いることのできるものである。こ
れは当該インクが記録媒体上に付与されると、アンモニ
ウムが分解し、アンモニアが蒸発する影響によるものと
考えられる。
An ink containing self-dispersion type carbon black in which M is ammonium or organic ammonium can further improve the water resistance of a recorded image, and can be suitably used in this respect. This is considered to be due to the effect that when the ink is applied on the recording medium, ammonium is decomposed and ammonia is evaporated.

【0063】ここでMをアンモニウムとした自己分散型
カーボンブラックは、例えばMがアルカリ金属である自
己分散型カーボンブラックをイオン交換法を用いてMを
アンモニウムに置換する方法や酸を加えてH型とした後
に水酸化アンモニウムを添加してMをアンモニウムにす
る方法等が挙げられる。
The self-dispersible carbon black in which M is ammonium can be prepared by, for example, replacing the self-dispersible carbon black in which M is an alkali metal with M by ammonium using an ion exchange method, or adding an acid to form H-type carbon black. And then adding ammonium hydroxide to convert M to ammonium.

【0064】アニオン性に帯電している自己分散型カー
ボンブラックの製造方法としては、例えばカーボンブラ
ックを次亜塩素酸ソーダで酸化処理する方法が挙げら
れ、この方法によってカーボンブラック表面に -COO
Na 基を化学結合させることができる。
As a method for producing a self-dispersible carbon black charged anionic, for example, a method of oxidizing carbon black with sodium hypochlorite may be mentioned.
Na groups can be chemically bonded.

【0065】ところで上記した様な種々の親水性基は、
カーボンブラックの表面に直接結合させてもよい。或い
は他の原子団をカーボンブラック表面と該親水性基との
間に介在させ、該親水性基をカーボンブラック表面に間
接的に結合させても良い。
By the way, various hydrophilic groups as described above are
It may be directly bonded to the surface of carbon black. Alternatively, another atomic group may be interposed between the carbon black surface and the hydrophilic group, and the hydrophilic group may be indirectly bonded to the carbon black surface.

【0066】ここで他の原子団の具体例としては例えば
炭素原子数1〜12 の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキ
レン基、置換もしくは未置換のフェニレン基、置換もし
くは未置換のナフチレン基が挙げられる。ここでフェニ
レン基及びナフチレン基の置換基としては例えば炭素数
1〜6の直鎖状または分岐鎖状のアルキル基が挙げられ
る。また他の原子団と親水性基の組み合わせの具体例と
しては、例えば-C24-COOM、-Ph-SO3M、-Ph-
COOM 等(但し、Phはフェニレン基を表し、Mは上
記と同様に定義される)が挙げられる。
Here, specific examples of the other atomic groups include a linear or branched alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, a substituted or unsubstituted phenylene group, and a substituted or unsubstituted naphthylene group. Can be Here, examples of the substituent of the phenylene group and the naphthylene group include a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. Specific examples of the combination of another atomic group and a hydrophilic group include, for example, -C 2 H 4 -COOM, -Ph-SO 3 M, -Ph-
COOM and the like (where Ph represents a phenylene group and M is defined as above).

【0067】更に、本発明者らが鋭意検討した結果、上
記したようなアニオン性に帯電した自己分散型カーボン
ブラックの中でも、親水性基密度が 1.8μmol/m2以上
のカーボンブラックをカリウムと共に用いることによっ
て、特に優れた間欠吐出性、固着性を示すことが分かっ
た。この理由としてカリウムイオンが親水性基との相互
作用により、自己分散型カーボンブラックの分散安定
性、再分散性を改善していると考えられ、上記範囲の親
水性基密度のカーボンブラックを用いると、より敏感に
この効果が現れるということが考えられる。
Further, as a result of intensive studies by the present inventors, carbon black having a hydrophilic group density of 1.8 μmol / m 2 or more is used together with potassium among the above-mentioned anionic charged self-dispersion carbon blacks. As a result, it was found that particularly excellent intermittent ejection property and sticking property were exhibited. It is considered that the reason for this is that potassium ions interact with hydrophilic groups to improve the dispersion stability and redispersibility of the self-dispersible carbon black, and the use of carbon black having a hydrophilic group density in the above range is considered. It is conceivable that this effect appears more sensitively.

【0068】又、本発明において、インク中に含有させ
る自己分散型カーボンブラックは、1種類に限定される
ものではなく、2種以上を混合して使用して色調を調製
してもよい。又、本発明の顔料インク中の自己分散型カ
ーボンブラックの添加量としては、インク全質量に対し
て、好ましくは 0.1質量%以上 15質量%以下、より好
ましくは1質量%以上 10質量%以下の範囲とする。更
に、自己分散型カーボンブラックに加えて染料を使用し
てインクの色調を調製してもよい。
Further, in the present invention, the self-dispersion type carbon black to be contained in the ink is not limited to one type, and the color tone may be adjusted by using a mixture of two or more types. The amount of the self-dispersible carbon black in the pigment ink of the present invention is preferably from 0.1% by mass to 15% by mass, more preferably from 1% by mass to 10% by mass, based on the total mass of the ink. Range. Further, the color tone of the ink may be adjusted by using a dye in addition to the self-dispersible carbon black.

【0069】(親水性基密度)自己分散型カーボンブラッ
クの親水性基密度の測定方法としては、例えば、カーボ
ン分散液を精製し、カウンターイオンを全てナトリウム
イオンとし、このナトリウムイオンをプローブ式ナトリ
ウム電極で測定し、分散液全体に含まれるナトリウムイ
オン量を求める。このナトリウムイオン量と分散液中の
カーボンブラック濃度から固形分当たりの ppm換算す
るという方法がある。尚、カルボキシル基等の親水性基
をカウンターイオンであるナトリウムイオンと同モル数
だけ存在すると仮定して換算する。
(Hydrophilic Group Density) As a method for measuring the hydrophilic group density of the self-dispersible carbon black, for example, a carbon dispersion is purified, all the counter ions are converted to sodium ions, and the sodium ions are converted to a probe-type sodium electrode. To determine the amount of sodium ions contained in the entire dispersion. There is a method of converting the amount of sodium ions and the concentration of carbon black in the dispersion into parts per million (ppm) per solid content. The conversion is performed on the assumption that a hydrophilic group such as a carboxyl group is present in the same mole number as a sodium ion as a counter ion.

【0070】次に記録ヘッドについて説明する。本発明
の効果がより顕著に発揮されるヘッドつまり、本発明者
らが開示した塩を添加する自己分散型カーボンブラック
インクを用いた場合、使いこなしづらい記録ヘッドにつ
いて説明するならば、上記ヘッドとしてはインク流路中
に流路抵抗が大きく変化する部位を有する記録ヘッドが
挙げられる。具体例として示すと例えば以下のようなヘ
ッドが代表例として挙げられる。
Next, the recording head will be described. The head in which the effects of the present invention are more remarkably exhibited, that is, when a self-dispersion type carbon black ink to which the salt disclosed by the present inventors is added is used, if the recording head which is difficult to use is described, There is a recording head having a portion in the ink flow path where the flow resistance greatly changes. As a specific example, for example, the following heads are mentioned as typical examples.

【0071】1)ヘッドチップ内に流路方向が実質的に 9
0度以上屈曲する部位を有する 2)ヘッドチップ内に表面エネルギーが周囲と大きく異な
る部位を有する 3)ヘッドチップ内の流路幅が 20μm以下の部分を有す
る 以上の部位は、何らかの原因で部分的に分散が不安定に
なったインクの分散性を更に悪化させると考えられる。
以下図面を用いて更に詳述する。
1) The flow path direction is substantially 9 in the head chip.
There is a part that bends 0 degrees or more 2) There is a part in the head chip where the surface energy is significantly different from the surroundings 3) There is a part where the flow path width in the head chip is 20 μm or less The above part is partially It is considered that the dispersibility of the ink whose dispersion is unstable becomes worse.
The details will be described below with reference to the drawings.

【0072】まず 1)の場合について説明する。図24、
図25、は本発明の効果がより顕著に発揮される構成のヘ
ッドの断面概略図である。図中 251 は吐出エネルギー
発生素子、252 は吐出口、253 は供給口、254 は基板、
255 は吐出口プレートを示す。
First, the case 1) will be described. Figure 24,
FIG. 25 is a schematic sectional view of a head having a configuration in which the effects of the present invention are more remarkably exhibited. In the figure, 251 is an ejection energy generating element, 252 is an ejection port, 253 is a supply port, 254 is a substrate,
255 indicates a discharge port plate.

【0073】図から明らかなように、インクは供給口の
部分で大きく屈曲し吐出エネルギー発生素子方向へと移
動する。この時のインクの屈曲の度合いを示す値が供給
口部の基板のなす角度θである。θが 90度以下である
とインクは実質的に 90度以上屈曲することとなる。
As is apparent from the figure, the ink is largely bent at the supply port and moves toward the ejection energy generating element. The value indicating the degree of ink bending at this time is the angle θ formed by the substrate at the supply port. If θ is 90 degrees or less, the ink will bend substantially 90 degrees or more.

【0074】この場合、例えばチップ内でインク同士が
自己拡散で混合均一化しづらくなると考えられる。即ち
ある種のよどみのような部分を形成しやすい部位がある
ため分散が不安定となったインクが分散が安定なままの
インクと接触混合することで分散安定化することを妨げ
るのである。またインクの流動状態にかく乱が生じ、あ
るいは乱流状態となり、インクのみかけの粘度が上昇
し、このときに前記した様に分散不安定化した自己分散
型カーボンブラックの影響が顕在化するものと考えられ
る。
In this case, for example, it is considered that it is difficult to mix and uniform the inks in the chip by self-diffusion. In other words, it is difficult to stabilize the dispersion of the ink whose dispersion has become unstable due to the presence of a portion where a certain kind of stagnation is likely to be formed, by contact-mixing with the ink whose dispersion is stable. In addition, disturbance occurs in the flow state of the ink, or a turbulent state occurs, the apparent viscosity of the ink increases, and at this time, the influence of the self-dispersion type carbon black that has become unstable and dispersed as described above becomes apparent. Conceivable.

【0075】次に 2)について説明する。図26 は表面エ
ネルギーが周囲と大きく異なる部位を有するヘッドの概
略図を示す。この概略図では表面エネルギーが周囲と大
きく異なる部位を突起物として図示してある。図中 261
は被覆樹脂層、262 は吐出エネルギー発生素子、263
は突起物を示す。この場合は表面エネルギーの差異から
インクが突起物近傍にトラップされ移動しづらくなる点
が考えられる。またインクの流動状態にかく乱が生じ、
あるいは乱流状態となり、インクのみかけの粘度が上昇
し、このときに前記した様に分散不安定化した自己分散
型カーボンブラックの影響が顕在化するものと考えられ
る。
Next, 2) will be described. FIG. 26 shows a schematic view of a head having a portion where the surface energy is largely different from the surroundings. In this schematic diagram, a portion where the surface energy is significantly different from the surroundings is shown as a projection. In the figure 261
Is a coating resin layer, 262 is a discharge energy generating element, 263
Indicates a protrusion. In this case, it is conceivable that the ink is trapped in the vicinity of the protrusion and becomes difficult to move due to the difference in surface energy. In addition, the flow state of the ink is disturbed,
Alternatively, it is considered that a turbulent state occurs, the apparent viscosity of the ink increases, and at this time, the influence of the self-dispersion type carbon black which has become unstable as described above becomes apparent.

【0076】次に 3)について、2)と同様、図26 を用い
て説明する。図中Aで示す部分がインク流路中周辺より
も狭くなっている。具体的には、20μm以下の部分が存
在する。このようなヘッドにおいては、1)の場合同様チ
ップ内でインク同士が自己拡散で混合均一化しづらくな
るのである。即ちある種のよどみのような部分を形成し
やすい部位があるため分散が不安定となったインクが分
散が安定なままのインクと接触混合することで分散安定
化することを妨げるのである。またインクの流動状態に
かく乱が生じ、あるいは乱流状態となり、インクのみか
けの粘度が上昇し、このときに前記した様に分散不安定
化した自己分散型カーボンブラックの影響が顕在化する
ものと考えられる。
Next, 3) will be described with reference to FIG. 26 similarly to 2). The portion indicated by A in the figure is narrower than the periphery in the ink flow path. Specifically, there is a portion of 20 μm or less. In such a head, as in the case of 1), it is difficult for the inks to mix and uniform within the chip by self-diffusion. In other words, it is difficult to stabilize the dispersion of the ink whose dispersion has become unstable due to the presence of a portion where a certain kind of stagnation is likely to be formed, by contact-mixing with the ink whose dispersion is stable. In addition, disturbance occurs in the flow state of the ink, or a turbulent state occurs, the apparent viscosity of the ink increases, and at this time, the influence of the self-dispersion type carbon black that has become unstable and dispersed as described above becomes apparent. Conceivable.

【0077】勿論、上記 1)、2)、3)が複合すると更に
本発明の効果が顕著になることは言うまでもない。例え
ば屈曲部位近傍の流路幅が 20μm以下である等が挙げ
られる。更に、本発明の効果が顕著に発揮される例とし
て、1ドット当たりの吐出量が40ng 以下の記録ヘッド
に用いる例が挙げられる。何故ならば、吐出量が小さい
記録ヘッドの場合は流路抵抗が大きく変化する部位を有
する記録ヘッドの例中の3)に該当し易いためと考えられ
るからである。勿論、本発明は上記吐出量のみに限定さ
れるものではない。
Needless to say, when the above 1), 2) and 3) are combined, the effect of the present invention becomes more remarkable. For example, the flow path width in the vicinity of the bending portion is 20 μm or less. Further, as an example in which the effect of the present invention is remarkably exhibited, there is an example in which a recording head having a discharge amount per dot of 40 ng or less is used. This is because a print head with a small ejection amount is likely to fall under 3) in the example of a print head having a portion where the flow path resistance changes greatly. Of course, the present invention is not limited to the above-described ejection amount.

【0078】次にインク中のカリウム含有量の調整方法
について説明する。調整方法としては、塩の形態で添加
する方法が挙げられる。
Next, a method for adjusting the potassium content in the ink will be described. As an adjustment method, a method of adding in the form of a salt may be mentioned.

【0079】具体的には、例えば、水酸化カリウム、安
息香酸カリウム、フタル酸カリウム、酢酸カリウム、コ
ハク酸カリウム、クエン酸カリウム、グルコン酸カリウ
ム、硝酸カリウム、リン酸カリウム、硫酸カリウム、炭
酸カリウム、塩化カリウム、臭化カリウム等が挙げられ
る。上記のごときカリウム塩は、単独でもあるいは混合
物としても使用することができる。
Specifically, for example, potassium hydroxide, potassium benzoate, potassium phthalate, potassium acetate, potassium succinate, potassium citrate, potassium gluconate, potassium nitrate, potassium phosphate, potassium sulfate, potassium carbonate, chloride Potassium, potassium bromide and the like. The potassium salts as described above can be used alone or as a mixture.

【0080】また上記の塩の形態でカリウムイオンを添
加すると勿論添加量に依存するが、自己分散型カーボン
ブラックの表面官能基のカウンターイオンの一部若しく
は全部がカリウムイオンに置換される。
When potassium ions are added in the above salt form, part or all of the counter ions of the surface functional groups of the self-dispersible carbon black are replaced by potassium ions, depending on the amount of addition.

【0081】(1価のカチオンイオン)本態様にかかるイ
ンク中の1価のカチオンイオンの総量は、水性顔料イン
ク全量に対して、0.05mol/L以上1mol/L以下 、特に
は 0.1mol/L以上 0.5mol/Lの範囲が好ましい。即ち1
価のカチオンイオン総量をこの範囲内とした場合、高画
像濃度および高品位な画像が得られ、インクとしての特
性、例えば保存安定性等にも問題が生じることはない。
(Monovalent Cation Ion) The total amount of monovalent cation ions in the ink according to the present embodiment is from 0.05 mol / L to 1 mol / L, particularly 0.1 mol / L, based on the total amount of the aqueous pigment ink. The range of 0.5 mol / L is preferable. That is, 1
When the total amount of the cationic cations is within this range, a high image density and a high quality image can be obtained, and there is no problem in the characteristics of the ink, such as storage stability.

【0082】上記のような高画像濃度および高品位な画
像が得られる理由として、インク中の1価のカチオンイ
オンの総量が上記の所定量含まれることにより、ノズル
から吐出されたインクが紙面に付着後、速やかに固液分
離が起こるためであると考えられる。この現象はインク
中の1価のカチオンイオンの総量が重要である。
The reason for obtaining high image density and high quality image as described above is that the total amount of monovalent cation ions in the ink is included in the above-mentioned predetermined amount, so that the ink discharged from the nozzles This is probably because solid-liquid separation occurs immediately after the adhesion. In this phenomenon, the total amount of monovalent cation ions in the ink is important.

【0083】即ちある一定量以下、具体的には 0.05mo
l/L未満の場合は必要な速度での固液分離が発生しない
場合があり、また逆に1mol/Lを超えるとインク自身の
安定性の面で好ましくない場合がある。
That is, a certain amount or less, specifically 0.05 m
If it is less than 1 / L, solid-liquid separation may not occur at the required speed. On the contrary, if it exceeds 1 mol / L, the stability of the ink itself may not be preferable.

【0084】この固液分離を起こす要因としては毛管現
象、水分蒸発等が考えられるが、本発明者らは本発明の
インクの固液分離を引き起こす最大の要因は吐出後の水
分蒸発であると考えている。勿論着弾後の紙上の毛管現
象も固液分離を引き起こす要因の一つではあるが、本発
明者らは以下の事実に基づき、吐出後の水分蒸発を本発
明のインクの固液分離を引き起こす最大の要因と考えて
いる。
The causes of the solid-liquid separation are considered to be a capillary phenomenon, water evaporation, and the like. However, the present inventors believe that the largest factor causing the solid-liquid separation of the ink of the present invention is water evaporation after ejection. thinking. Of course, the capillary phenomenon on paper after impact is also one of the factors that cause solid-liquid separation.However, based on the following facts, the present inventors have determined that the evaporation of water after ejection can cause the solid-liquid separation of the ink of the present invention. Think of it as a factor.

【0085】本発明のインクは清浄なガラス面上でも、
インク中の1価のカチオンイオンの総量が上記の所定量
以下のインクと比較して固液分離が早く起こる。即ち、
前記事実は本発明のインクは毛管現象が起こらない場合
でも固液分離が起こることを如実に示すものである。従
って、本発明者らは、本発明のインクの固液分離を起こ
す最大の要因は吐出後の水分蒸発であると考えるに至っ
たのである。
The ink of the present invention can be used even on a clean glass surface.
Solid-liquid separation occurs earlier than in the case where the total amount of monovalent cation ions in the ink is equal to or less than the predetermined amount. That is,
The above facts clearly show that the ink of the present invention causes solid-liquid separation even when capillary action does not occur. Therefore, the present inventors have come to believe that the largest cause of the solid-liquid separation of the ink of the present invention is water evaporation after ejection.

【0086】ここで1価のカチオンイオンの総量とは、
インク中に含まれるすべての1価のカチオンイオンの量
を指す。即ち、例えば自己分散型カーボンブラックの表
面官能基のカウンターイオン、pH調整剤として添加し
たカチオンイオン、塩の形態で添加したカチオンイオン
等のインク中にカチオンイオンとして存在し、且つカチ
オンイオンとして検出することのできるすべてのカチオ
ンイオンの量を意味する。ここでインク中のカチオンイ
オンの定量方法としては、例えばイオンクロマトグラフ
とプラズマ発光分光分析との併用が挙げられる。
Here, the total amount of monovalent cation ions is
It refers to the amount of all monovalent cation ions contained in the ink. That is, for example, a counter ion of the surface functional group of the self-dispersible carbon black, a cation ion added as a pH adjuster, a cation ion added in the form of a salt, etc. are present as cations in the ink and detected as cations. It means the amount of all possible cationic ions. Here, as a method for quantifying cations in the ink, for example, a combination of ion chromatography and plasma emission spectroscopy is used.

【0087】そして、1価のカチオンイオンの例として
は、例えばアルカリ金属イオン、アンモニウムイオン及
び有機アンモニウムイオン等が挙げられる。より具体的
にはアルカリ金属イオンとしては、例えばリチウムイオ
ン、ナトリウムイオン、カリウムイオン等が挙げられ
る。有機アンモニウムイオンとしては例えばモノ乃至テ
トラメチルアンモニウムイオン、モノ乃至テトラエチル
アンモニウムイオン、モノ乃至テトラメタノールアンモ
ニウムイオン等が挙げられる。
Examples of the monovalent cation include, for example, alkali metal ions, ammonium ions, and organic ammonium ions. More specifically, examples of the alkali metal ion include a lithium ion, a sodium ion, and a potassium ion. Examples of the organic ammonium ion include a mono to tetramethyl ammonium ion, a mono to tetraethyl ammonium ion, and a mono to tetramethanol ammonium ion.

【0088】またインク中のカチオンイオン総量を調整
するには、例えば上記したようなカチオンを 塩の形態
で添加する方法が挙げられる。そして塩の形態でカチオ
ンイオンを添加する場合のカチオンイオン及びそのカウ
ンターになるアニオンイオンの組み合わせの例として下
記のものが包含される:カチオンイオンとしてアンモニ
ウムイオン、カリウムイオン、ナトリウムイオン、リチ
ウムイオン等から選ばれる1つ、特にはアンモニウムイ
オン、アニオンイオンとしてハロゲンイオン(塩素イオ
ン等)、酢酸イオン、安息香酸イオン等から選ばれる1
つ。
In order to adjust the total amount of cationic ions in the ink, for example, a method of adding the above-mentioned cations in the form of a salt can be used. Examples of combinations of the cation ion and the counter anion ion when the cation ion is added in the form of a salt include the following: As the cation ion, ammonium ion, potassium ion, sodium ion, lithium ion, etc. One selected from the group consisting of ammonium ion, halogen ion (chlorine ion, etc.), acetate ion, benzoate ion, etc.
One.

【0088】これらの塩は、自己分散型カーボンブラッ
クとの相性が優れている為か、画像濃度、画像品位にお
いて特に優れたインクを与えるものである。
These salts provide inks that are particularly excellent in image density and image quality, probably because of their excellent compatibility with self-dispersible carbon black.

【0089】(水性媒体)そして上記各実施態様に係るイ
ンクに上記したような特性を担持させられる好ましい水
性媒体は、水単独または水と水溶性有機溶剤との混合溶
媒からなるものであるが、水溶性有機溶媒としては、イ
ンクの乾燥防止効果を有するものが特に好ましく、又、
水は、種々のイオンを含有する一般の水ではなく、脱イ
オン水を使用することが望ましい。
(Aqueous Medium) A preferable aqueous medium capable of supporting the above-described properties in the ink according to each of the above embodiments is water alone or a mixed solvent of water and a water-soluble organic solvent. As the water-soluble organic solvent, those having an effect of preventing drying of the ink are particularly preferable, and
It is desirable to use deionized water instead of general water containing various ions.

【0090】(水溶性有機溶剤)本発明で使用する水溶性
有機溶剤としては、具体的には、例えば、メチルアルコ
ール、エチルアルコール、n-プロピルアルコール、イソ
プロピルアルコール、n-ブチルアルコール、sec-ブチル
アルコール、tert-ブチルアルコール等の炭素数1〜4
のアルキルアルコール類;ジメチルホルムアミド、ジメ
チルアセトアミド等のアミド類;アセトン、ジアセトン
アルコール等のケトンまたはケトアルコール類;テトラ
ヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類;ポリエチレ
ングリコール、ポリプロピレングリコール等のポリアル
キレングリコール類;エチレングリコール、プロピレン
グリコール、ブチレングリコール、トリエチレングリコ
ール、1,2,6-ヘキサントリオ-ル、チオジグリコー
ル、ヘキシレングリコール、ジエチレングリコール等の
アルキレン基が2〜6個の炭素原子を含むアルキレング
リコール類;ポリエチレングリコールモノメチルエーテ
ルアセテート等の低級アルキルエーテルアセテート;グ
リセリン;エチレングリコールモノメチル(又はエチル)
エーテル、ジエチレングリコールメチル(又はエチル)エ
ーテル、トリエチレングリコールモノメチル(又はエチ
ル)エーテル等の多価アルコールの低級アルキルエーテ
ル類;トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン
等の多価アルコール;N-メチル-2-ピロリドン、2-ピ
ロリドン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン及びア
セチレンアルコール等が挙げられる。上記のごとき水溶
性有機溶剤は、単独でもあるいは混合物としても使用す
ることができる。
(Water-soluble organic solvent) Examples of the water-soluble organic solvent used in the present invention include, for example, methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol and sec-butyl. 1-4 carbon atoms such as alcohol and tert-butyl alcohol
Amides such as dimethylformamide and dimethylacetamide; ketones or keto alcohols such as acetone and diacetone alcohol; ethers such as tetrahydrofuran and dioxane; polyalkylene glycols such as polyethylene glycol and polypropylene glycol; ethylene glycol Alkylene glycols whose alkylene group contains 2 to 6 carbon atoms, such as propylene glycol, butylene glycol, triethylene glycol, 1,2,6-hexanetriol, thiodiglycol, hexylene glycol, diethylene glycol; polyethylene Lower alkyl ether acetates such as glycol monomethyl ether acetate; glycerin; ethylene glycol monomethyl (or ethyl)
Lower alkyl ethers of polyhydric alcohols such as ether, diethylene glycol methyl (or ethyl) ether and triethylene glycol monomethyl (or ethyl) ether; polyhydric alcohols such as trimethylolpropane and trimethylolethane; N-methyl-2-pyrrolidone 2, 2-pyrrolidone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, acetylene alcohol and the like. The water-soluble organic solvents as described above can be used alone or as a mixture.

【0091】本発明の水性顔料インク中に含有される上
記したような水溶性有機溶剤の含有量は特に限定されな
いが、インク全質量に対して、好ましくは3質量%以上
50質量%以下の範囲である。 又、インクに含有される
水の含有量は、インク全質量に対して、好ましくは 50
質量%以上 95質量%以下の範囲である。
The content of the above water-soluble organic solvent contained in the aqueous pigment ink of the present invention is not particularly limited, but is preferably 3% by mass or more based on the total mass of the ink.
The range is 50% by mass or less. The content of water contained in the ink is preferably 50 to the total mass of the ink.
It is in a range of not less than 95% by mass and not more than 95% by mass.

【0092】また、インクの表面張力の調整が必要とさ
れる場合には、下記化学式で示されるアセチレンアルコ
ール等の界面活性剤や浸透性溶剤等を適宜所定量添加す
ることが有効である。
When it is necessary to adjust the surface tension of the ink, it is effective to appropriately add a predetermined amount of a surfactant such as acetylene alcohol or a permeable solvent represented by the following chemical formula.

【0093】[0093]

【化1】 Embedded image

【0094】又、本発明の水性顔料インキは、上記の成
分のほかに必要に応じて所望の物性値を持つインクとす
るために、界面活性剤、消泡剤、防腐剤、防黴剤等を添
加することができ、さらに、市販の水溶性染料などを添
加することもできる。
The aqueous pigment ink of the present invention may further comprise a surfactant, an antifoaming agent, a preservative, a fungicide, etc. in order to obtain an ink having desired physical properties, if necessary, in addition to the above components. And a commercially available water-soluble dye or the like can also be added.

【0095】以上のように本発明のインクは、インクジ
ェット記録で用いられる際に特に効果的である。インク
ジェット記録方法としては、インクに力学的エネルギ-
を作用させ、液滴を吐出する記録方法、及びインクに熱
エネルギ-を加えてインクの発砲により液滴を吐出する
記録方法があり、それらの記録方法に本発明のインクは
特に好適である。
As described above, the ink of the present invention is particularly effective when used in ink jet recording. Ink jet recording methods use mechanical energy
The ink of the present invention is particularly suitable for such a recording method in which a droplet is ejected by firing the ink by applying thermal energy to the ink.

【0096】(インクジェット記録装置、インクジェッ
ト記録方法)インクジェット記録装置として、第一に熱
エネルギーを利用した装置の主要部であるヘッド構成例
を図1及び図2に示す。
(Inkjet Recording Apparatus, Inkjet Recording Method) First, as an inkjet recording apparatus, an example of a head configuration which is a main part of an apparatus utilizing thermal energy is shown in FIGS.

【0097】図1は、インク流路に沿ったヘッド 13 の
断面図であり、図2は図1のA-B線での切断面図であ
る。ヘッド 13 はインクを通す流路(ノズル)14 を有す
るガラス、セラミック、シリコン又はプラスチック板等
と発熱素子基板 15 とを接着して得られる。発熱素子基
板 15 は酸化シリコン、窒化シリコン、炭化シリコン等
で形成される保護層 16、アルミニウム、金、アルミニ
ウム-銅合金等で形成される電極 17-1、17-2、HfB2
TaN、TaAl 等の高融点材料から形成される発熱抵抗
体層 18、熱酸化シリコン、酸化アルミニウム等で形成
される蓄熱層 19、シリコン、アルミニウム、窒化アル
ミニウム等の放熱性の良い材料で形成される基板 20 よ
り成り立っている。
FIG. 1 is a sectional view of the head 13 along the ink flow path, and FIG. 2 is a sectional view taken along the line AB in FIG. The head 13 is obtained by bonding a glass, ceramic, silicon or plastic plate or the like having a flow path (nozzle) 14 through which ink passes to a heating element substrate 15. The heating element substrate 15 has a protective layer 16 made of silicon oxide, silicon nitride, silicon carbide, etc., electrodes 17-1, 17-2, HfB 2 , made of aluminum, gold, aluminum-copper alloy, etc.
A heating resistor layer 18 formed of a high melting point material such as TaN or TaAl, a heat storage layer 19 formed of thermally oxidized silicon or aluminum oxide, or the like, formed of a material having good heat dissipation properties such as silicon, aluminum, or aluminum nitride. It consists of substrate 20.

【0098】上記ヘッドの電極 17-1 及び 17-2 にパル
ス状の電気信号が印加されると、発熱素子基板 15 のn
で示される領域が急速に発熱し、この表面に接している
インク 21 に気泡が発生し、その発生する圧力でメニス
カス 23 が突出し、インクがヘッドのノズル 14 を通し
て吐出し、吐出オリフィス 22 よりインク小滴 24 とな
り、被記録材 25 に向かって飛翔する。
When a pulse-like electric signal is applied to the electrodes 17-1 and 17-2 of the head, n of the heating element substrate 15
The area indicated by 発 熱 rapidly generates heat, bubbles are generated in the ink 21 in contact with the surface, the meniscus 23 protrudes due to the generated pressure, the ink is discharged through the nozzle 14 of the head, and the ink is smaller than the discharge orifice 22. The droplets 24 fly toward the recording material 25.

【0099】図3には図1に示したヘッドを多数並べた
マルチヘッドの外観図を示す。このマルチヘッドはマル
チノズル 26 を有するガラス板 27 と、図1に説明した
ものと同じ様な発熱ヘッド 28 を接着して作られてい
る。
FIG. 3 is an external view of a multi-head in which many heads shown in FIG. 1 are arranged. This multi-head is formed by bonding a glass plate 27 having a multi-nozzle 26 and a heating head 28 similar to that described in FIG.

【0100】図4に、このヘッドを組み込んだインクジ
ェット記録装置の一例を示す。図4において、61 はワ
イピング部材としてのブレードであり、その一端はブレ
ード保持部材によって保持固定されており、カンチレバ
ーの形態をなす。ブレード 61 は記録ヘッド 65 による
記録領域に隣接した位置に配置され、又、本例の場合、
記録ヘッド 65 の移動経路中に突出した形態で保持され
る。
FIG. 4 shows an example of an ink jet recording apparatus incorporating this head. In FIG. 4, reference numeral 61 denotes a blade serving as a wiping member, one end of which is held and fixed by a blade holding member to form a cantilever. The blade 61 is arranged at a position adjacent to the recording area of the recording head 65, and in this case,
The recording head 65 is held in a protruding form in the movement path.

【0101】62 は記録ヘッド 65 の突出口面のキャッ
プであり、ブレード 61 に隣接するホームポジションに
配置され、記録ヘッド 65 の移動方向と垂直な方向に移
動して、インク吐出口面と当接し、キャッピングを行な
う構成を備える。更に、63はブレード 61 に隣接して設
けられるインク吸収体であり、ブレード 61 と同様、記
録ヘッド 65 の移動経路中に突出した形態で保持され
る。上記ブレード 61、キャップ 62 及びインク吸収体
63 によって吐出回復部 64 が構成され、ブレード 61
及びインク吸収体 63 によって吐出口面の水分、塵埃等
の除去が行なわれる。
Reference numeral 62 denotes a cap on the protruding port surface of the recording head 65, which is disposed at a home position adjacent to the blade 61, moves in a direction perpendicular to the moving direction of the recording head 65, and comes into contact with the ink discharge port surface. And a configuration for performing capping. Further, reference numeral 63 denotes an ink absorber provided adjacent to the blade 61, and is held in a form protruding into the movement path of the recording head 65, similarly to the blade 61. The above blade 61, cap 62 and ink absorber
The discharge recovery section 64 is composed of 63 and the blade 61
In addition, the ink absorber 63 removes moisture, dust, and the like from the ejection port surface.

【0102】65 は、吐出エネルギー発生手段を有し、
吐出口を配した吐出口面に対向する被記録材にインクを
吐出して記録を行なう記録ヘッド、66 は記録ヘッド 65
を搭載して記録ヘッド 65 の移動を行なうためのキャ
リッジである。キャリッジ 66 はガイド軸 67 と摺動可
能に系合し、キャリッジ 66 の一部はモーター 68 によ
って駆動されるベルト 69 と接続(不図示)している。こ
れによりキャリッジ 66 はガイド軸 67 に沿った移動が
可能となり、記録ヘッド 65 による記録領域及びその隣
接した領域の移動が可能となる。51 は被記録材を挿入
するための紙給部、52 は不図示のモーターにより駆動
される紙送りローラーである。
Reference numeral 65 denotes a discharge energy generating means,
A recording head 66 that discharges ink to a recording material facing an ejection port surface provided with ejection ports to perform recording.
And a carriage for moving the recording head 65 with the. The carriage 66 is slidably connected to a guide shaft 67, and a part of the carriage 66 is connected to a belt 69 driven by a motor 68 (not shown). Thus, the carriage 66 can move along the guide shaft 67, and the recording head 65 can move the recording area and the area adjacent thereto. Reference numeral 51 denotes a paper feed unit for inserting a recording material, and reference numeral 52 denotes a paper feed roller driven by a motor (not shown).

【0103】これらの構成により記録ヘッドの 65 吐出
口面と対向する位置へ被記録材が給紙され、記録の進行
に伴って排紙ローラー 53 を配した排紙部へ排紙され
る。以上の構成において記録ヘッド 65 が記録終了して
ホームポジションへ戻る際、吐出回復部 64 のキャップ
62 は記録ヘッド 65 の移動経路から退避しているが、
ブレード 61 は移動経路中に突出している。その結果、
記録ヘッド 65 の吐出口がワイピングされる。
With these arrangements, the recording material is fed to a position facing the discharge port 65 of the recording head, and is discharged to a discharge section provided with a discharge roller 53 as recording proceeds. In the above configuration, when the print head 65 finishes printing and returns to the home position, the cap of the ejection recovery section 64
62 is retracted from the moving path of the recording head 65,
The blade 61 protrudes into the movement path. as a result,
The ejection port of the recording head 65 is wiped.

【0104】尚、キャップ 62 が記録ヘッド 65 の吐出
面に当接してキャッピングを行なう場合、キャップ 62
は記録ヘッドの移動経路中に突出するように移動する。
記録ヘッド 65 がホームポジションから記録開始位置へ
移動する場合、キャップ 62及びブレード 61 は上記し
たワイピングの時の位置と同一の位置にある。この結
果、この移動においても記録ヘッド 65 の吐出口面はワ
イピングされる。
When capping is performed by contacting the ejection surface of the recording head 65 with the cap 62, the cap 62
Moves so as to protrude into the movement path of the recording head.
When the recording head 65 moves from the home position to the recording start position, the cap 62 and the blade 61 are at the same position as the position at the time of the wiping described above. As a result, the ejection port surface of the recording head 65 is also wiped during this movement.

【0105】上述の記録ヘッドのホームポジションへの
移動は、記録終了時や吐出回復時ばかりでなく、記録ヘ
ッドが記録のために記録領域を移動する間に所定の間隔
で記録領域に隣接したホ-ムポジションへ移動し、この
移動に伴って上記ワイピングが行なわれる。
The above-described movement of the print head to the home position is performed not only at the end of printing or at the time of ejection recovery, but also at a predetermined interval while the printing head moves through the printing area for printing. -The wiping is performed in accordance with the movement.

【0106】図5は、記録ヘッドにインク供給部材、例
えば、チューブを介して供給されるインクを収容したイ
ンクカートリッジ 45 の一例を示す図である。ここで 4
0 は供給用インクを収納したインク収容部、例えば、イ
ンク袋であり、その先端にはゴム製の栓 42 が設けられ
ている。この栓 42 に針(不図示)を挿入することによ
り、インク袋 40 中のインクをヘッドに供給可能にす
る。44 は廃インクを受容するインク吸収体である。イ
ンク収容部としてはインクとの接液面がポリオレフィ
ン、特にポリエチレンで形成されているものが好まし
い。
FIG. 5 is a diagram showing an example of an ink cartridge 45 containing ink supplied to a recording head via an ink supply member, for example, a tube. Where 4
Reference numeral 0 denotes an ink storage unit that stores the supply ink, for example, an ink bag, and a rubber stopper 42 is provided at the tip of the ink storage unit. By inserting a needle (not shown) into the stopper 42, the ink in the ink bag 40 can be supplied to the head. 44 is an ink absorber for receiving waste ink. The ink container preferably has a liquid contact surface with ink formed of polyolefin, particularly polyethylene.

【0107】本発明で使用されるインクジェット記録装
置としては、上述の様にヘッドとインクカートリッジと
が別体となったものに限らず、図6に示すようなそれら
が一体になったものにも好適に用いられる。図6におい
て、70 は記録ユニットであり、この中にはインクを収
容したインク収容部、例えば、インク吸収体が収納され
ており、かかるインク吸収体中のインクが複数オリフィ
スを有するヘッド部 71 からインク滴として吐出される
構成になっている。インク吸収体の材料としてはポリウ
レタンを用いることが本発明にとって好ましい。
The ink jet recording apparatus used in the present invention is not limited to the one in which the head and the ink cartridge are separated as described above, but may be the one in which they are integrated as shown in FIG. It is preferably used. In FIG. 6, reference numeral 70 denotes a recording unit, in which an ink container containing ink, for example, an ink absorber is stored, and the ink in the ink absorber is transferred from a head unit 71 having a plurality of orifices. It is configured to be ejected as ink droplets. It is preferable for the present invention to use polyurethane as the material of the ink absorber.

【0108】又、インク吸収体を用いず、インク収容部
が内部にバネ等を仕込んだインク袋であるような構造で
もよい。72 はカートリッジ内部を大気に連通させるた
めの大気連通口である。この記録ユニット 70 は図4に
示す記録ヘッド 65 に換えて用いられるものであって、
キャリッジ 66 に対して着脱自在になっている。
Further, a structure may be used in which the ink container is an ink bag in which a spring or the like is provided inside without using an ink absorber. Reference numeral 72 denotes an atmosphere communication port for communicating the inside of the cartridge with the atmosphere. This recording unit 70 is used in place of the recording head 65 shown in FIG.
It is detachable from the carriage 66.

【0109】次に、力学的エネルギーを利用したインク
ジェット記録装置の形態として、複数のノズルを有する
ノズル形成基板と、ノズルに対向して配置される圧電材
料と導電材料からなる圧力発生素子と、この圧力発生素
子の周囲を満たすインクを備え、印加電圧により圧力発
生素子を変位させ、インクの小液滴をノズルから吐出さ
せるオンデマンドインクジェット記録ヘッドを挙げるこ
とができる。その記録装置の主要部である記録ヘッドの
構成例を図7に示す。
Next, as an embodiment of an ink jet recording apparatus utilizing mechanical energy, a nozzle forming substrate having a plurality of nozzles, a pressure generating element made of a piezoelectric material and a conductive material disposed to face the nozzles, An on-demand inkjet recording head that includes ink filling around the pressure generating element, displaces the pressure generating element by an applied voltage, and discharges small droplets of ink from a nozzle can be given. FIG. 7 shows a configuration example of a recording head which is a main part of the recording apparatus.

【0110】ヘッドは、インク室(不図示)に連通したイ
ンク流路 80 と、所望の体積のインク滴を吐出するため
のオリフィスプレート 81 と、インクに直接圧力を作用
させる振動板 82 と、この振動板 82 に接合され、電気
信号により変位する圧伝素子83 と、オリフィスプレー
ト 81、振動板等を指示固定するための基板 84 とから
構成されている。
The head includes an ink flow path 80 communicating with an ink chamber (not shown), an orifice plate 81 for discharging ink droplets of a desired volume, a vibration plate 82 for directly applying pressure to ink, and a It comprises a pressure transmitting element 83 which is joined to the diaphragm 82 and is displaced by an electric signal, and a substrate 84 for pointing and fixing the orifice plate 81, the diaphragm and the like.

【0111】図7において、インク流路 80 の壁は、感
光性樹脂等で形成され、オリフィスプレート 81 は、ス
テンレス、ニッケル等の金属を電鋳やプレス加工による
穴あけ等により吐出口 85 が形成され、振動板 82 はス
テンレス、ニッケル、チタン等の金属フィルム及び高弾
性樹脂フィルム等で形成され、圧電素子 83 は、チタン
酸バリウム、PZT等の誘電体材料で形成される。
In FIG. 7, the wall of the ink flow path 80 is formed of a photosensitive resin or the like, and the orifice plate 81 has a discharge port 85 formed by punching a metal such as stainless steel or nickel by electroforming or pressing. The vibration plate 82 is formed of a metal film such as stainless steel, nickel, titanium and the like and a high elastic resin film, and the piezoelectric element 83 is formed of a dielectric material such as barium titanate and PZT.

【0112】以上のような構成の記録ヘッドは、圧電素
子 83 にパルス状の電圧を与え、ひずみ応力を発生さ
せ、そのエネルギーが圧電素子 83 に接合された振動板
を変形させ、インク流路 80 内のインクを垂直に加圧し
インク滴(不図示)をオリフィスプレートの吐出口 85 よ
り吐出して記録を行なうように動作する。
In the recording head having the above-described configuration, a pulse-like voltage is applied to the piezoelectric element 83 to generate a strain stress, and the energy thereof deforms the diaphragm joined to the piezoelectric element 83, and the ink flow path 80 The ink in the inside of the orifice plate is pressurized vertically, and an ink droplet (not shown) is ejected from the ejection port 85 of the orifice plate to perform printing.

【0113】この様な記録ヘッドは図4に示したものと
同様な記録装置に組み込んで使用される。記録装置の細
部の動作は先述と同様に行なうもので差しつかえない。
Such a recording head is used by being incorporated in a recording apparatus similar to that shown in FIG. The detailed operation of the recording apparatus may be performed in the same manner as described above.

【0114】図8(a)〜図8(f)に、本発明の効果を顕著
に発揮する記録ヘッドの製造方法の一例を工程順に配列
した断面図で示す。勿論、本発明はこの製造方法に基づ
き製造された記録ヘッドに限定されるものではない。
FIGS. 8 (a) to 8 (f) are cross-sectional views showing an example of a method of manufacturing a recording head which remarkably exhibits the effects of the present invention, which is arranged in the order of steps. Of course, the present invention is not limited to the recording head manufactured based on this manufacturing method.

【0115】まず、例えば図8(a)に示されるような、
ガラス、セラミックス、プラスチックあるいは金属等か
らなる基板1を用意する。
First, for example, as shown in FIG.
A substrate 1 made of glass, ceramics, plastic, metal or the like is prepared.

【0116】このような基板1は、液流路構成部材の一
部として機能し、また、後述のインク流路およびインク
吐出口を形成する材料層の支持体として機能し得るもの
であれば、その形状、材質等に特に限定されることなく
使用できる。上記基板1上には、電気熱変換素子あるい
は圧電素子等のインク吐出エネルギー発生素子2が所望
の個数配置される。このような、インク吐出エネルギー
発生素子2によってインク小滴を吐出させるための吐出
エネルギーがインク液に与えられ、記録が行なわれる。
The substrate 1 can function as a part of a liquid flow path constituting member, and can function as a support for a material layer forming an ink flow path and an ink discharge port described later. It can be used without any particular limitation on its shape, material and the like. On the substrate 1, a desired number of ink ejection energy generating elements 2 such as electrothermal conversion elements or piezoelectric elements are arranged. The ejection energy for ejecting the ink droplets by the ink ejection energy generating element 2 is applied to the ink liquid, and recording is performed.

【0117】ちなみに、例えば、上記インク吐出エネル
ギー発生素子2として電気熱変換素子が用いられる場合
には、この素子が近傍の記録液を加熱することにより、
記録液に状態変化を生起させ吐出エネルギーを発生す
る。また、例えば、圧電素子が用いられる場合には、こ
の素子の機械的振動によって、吐出エネルギーを発生す
る。
Incidentally, for example, when an electrothermal conversion element is used as the ink discharge energy generating element 2, this element heats a recording liquid in the vicinity, thereby
A state change is caused in the recording liquid to generate ejection energy. Further, for example, when a piezoelectric element is used, ejection energy is generated by mechanical vibration of the element.

【0118】なお、これらの素子2には、これら素子を
動作させるための制御信号入力用電極(図示せず)が接続
されている。また、一般にはこれら吐出エネルギー発生
素子の耐用性の向上を目的として、保護層等の各種機能
層が設けられるが、もちろん本発明においてもこのよう
な機能層を設けることは一向に差しつかえない。
Note that these elements 2 are connected to control signal input electrodes (not shown) for operating these elements. Further, in general, various functional layers such as a protective layer are provided for the purpose of improving the durability of the ejection energy generating element. However, such a functional layer may be provided in the present invention.

【0119】図8(a)において、インク供給のための開
口部3を基板1上に予め設けておき、基板1の後方より
インクを供給する形態を例示した。開口部3の形成にお
いては、基板1に穴を形成できる手段であれば、いずれ
の方法も使用できる。例えば、ドリル等機械的手段で形
成しても構わないし、レーザ等の光エネルギーを使用し
ても構わない。また、基板1にレジストパターン等を形
成して化学的にエッチングしても構わない。
FIG. 8A illustrates an example in which an opening 3 for supplying ink is provided in advance on the substrate 1 and ink is supplied from behind the substrate 1. In forming the opening 3, any method can be used as long as it can form a hole in the substrate 1. For example, it may be formed by a mechanical means such as a drill, or light energy such as a laser may be used. Alternatively, a resist pattern or the like may be formed on the substrate 1 and chemically etched.

【0120】もちろん、インク供給のための開口部3を
基板1に形成せず、樹脂パターンに形成し、基板1に対
してインク吐出口8と同じ面に設けてもよい。
Of course, the opening 3 for supplying ink may not be formed in the substrate 1 but may be formed in a resin pattern and provided on the same surface as the ink discharge port 8 with respect to the substrate 1.

【0121】次いで、図8(a)に示すように、基板1上
に上記インク吐出エネルギー発生素子2を覆うように溶
解可能な樹脂でインク流路パターン4を形成する。最も
一般的な手段としては感光性材料で形成する手段が挙げ
られるが、スクリーン印刷法等の手段でも形成は可能で
ある。感光性材料を使用する場合においては、インク流
路パターンが溶解可能であるため、ポジ型レジストか、
あるいは溶解性変化型のネガ型レジストの使用が可能で
ある。
Next, as shown in FIG. 8A, an ink flow path pattern 4 is formed on the substrate 1 with a resin that can be dissolved so as to cover the ink discharge energy generating element 2. The most common means is a means made of a photosensitive material, but it can also be made by means such as a screen printing method. When a photosensitive material is used, since the ink flow path pattern can be dissolved, a positive resist or
Alternatively, it is possible to use a soluble type negative resist.

【0122】レジスト層の形成の方法としては、基板上
にインク供給口を設けた基板を使用する場合には、該感
光性材料を適当な溶剤に溶解し、PET(ポリエチレン
テレフタレート)などのフィルム上に塗布、乾燥してド
ライフィルムを作成し、ラミネートによって形成するこ
とが好ましい。上述のドライフィルムとしては、ポリメ
チルイソプロピルケトン、ポリビニルケトン等のビニル
ケトン系光崩壊性高分子化合物を好適に用いることがで
きる。これは、これら化合物が光照射前において高分子
化合物としての特性(被膜性)を維持しており、開口部3
上にも容易にラミネート可能であるためである。
As a method of forming a resist layer, when a substrate provided with an ink supply port on the substrate is used, the photosensitive material is dissolved in an appropriate solvent and the resist material is dissolved on a film such as PET (polyethylene terephthalate). It is preferable to form a dry film by coating and drying, and to form the film by lamination. As the above-mentioned dry film, a vinyl ketone-based photo-degradable polymer compound such as polymethyl isopropyl ketone and polyvinyl ketone can be suitably used. This is because these compounds maintain the properties (coating properties) as a polymer compound before light irradiation, and the opening 3
This is because it can be easily laminated on top.

【0123】また、開口部3に後工程で除去可能な充填
物を配置し通常のスピンコート法、ロールコート法等で
被膜を形成しても構わない。
Further, a filler which can be removed in a later step may be arranged in the opening 3 and a film may be formed by a usual spin coating method, roll coating method or the like.

【0124】このようにインク流路をパターニングした
溶解可能な樹脂材料層4上に、図8(b)に示すように、
さらに被覆樹脂層5を通常のスピンコート法、ロールコ
ート法等で形成する。ここで、被覆樹脂層5を形成する
工程において、溶解可能な樹脂パターンを変形せしめな
い等の特性が必要となる。すなわち、被覆樹脂層5を溶
剤に溶解し、これをスピンコート、ロールコート等で溶
解可能な樹脂パターン4上に形成する場合、溶解可能な
樹脂パターン4を溶解しないように溶剤を選択する必要
がある。
As shown in FIG. 8 (b), on the dissolvable resin material layer 4 in which the ink flow path was patterned,
Further, the coating resin layer 5 is formed by a usual spin coating method, roll coating method or the like. Here, in the step of forming the coating resin layer 5, characteristics such as not deforming the soluble resin pattern are required. That is, when the coating resin layer 5 is dissolved in a solvent and formed on the dissolvable resin pattern 4 by spin coating, roll coating or the like, it is necessary to select a solvent so as not to dissolve the dissolvable resin pattern 4. is there.

【0125】ここで、被覆樹脂層5について説明する。
被覆樹脂層5としては、後述のインク吐出口をフォトリ
ソグラフィで容易にかつ精度よく形成できることから、
感光性のものが好ましい。このような感光性被覆樹脂層
5は、構造材料としての高い機械的強度、基板1との密
着性、耐インク性と、同時にインク吐出口の微細なパタ
ーンをパターニングするための解像性が要求される。こ
こで、エポキシ樹脂のカチオン重合硬化物が構造材料と
して優れた強度、密着性、対インク性を有し、かつ前記
エポキシ樹脂が常温で固体状であれば、優れたパターニ
ング特性を有することが見いだされている。
Here, the coating resin layer 5 will be described.
As the coating resin layer 5, an ink ejection port described later can be easily and accurately formed by photolithography.
Photosensitive ones are preferred. Such a photosensitive coating resin layer 5 is required to have high mechanical strength as a structural material, adhesion to the substrate 1 and ink resistance, and at the same time, resolution for patterning a fine pattern of ink discharge ports. Is done. Here, it is found that the cationically polymerized cured product of the epoxy resin has excellent strength, adhesion, and ink resistance as a structural material, and has excellent patterning characteristics if the epoxy resin is solid at room temperature. Have been.

【0126】まず、エポキシ樹脂のカチオン重合硬化物
は、通常の酸無水物もしくはアミンによる硬化物に比較
して高い架橋密度(高Tg)を有するため、構造材として
優れた特性を示す。また、常温で固体状のエポキシ樹脂
を用いることで、光照射によりカチオン重合開始剤より
発生した重合開始種のエポキシ樹脂中への拡散が抑えら
れ、優れたパターニング精度、形状を得ることができ
る。
First, a cationically polymerized cured product of an epoxy resin has a higher crosslinking density (higher Tg) than a cured product of a usual acid anhydride or amine, and therefore exhibits excellent properties as a structural material. Further, by using a solid epoxy resin at normal temperature, diffusion of a polymerization initiation species generated from a cationic polymerization initiator by light irradiation into the epoxy resin can be suppressed, and excellent patterning accuracy and shape can be obtained.

【0127】溶解可能な樹脂層上に被覆樹脂層を形成す
る工程は、常温で固体状の被覆樹脂を溶剤に溶解し、ス
ピンコート法で形成することが望ましい。
In the step of forming the coating resin layer on the dissolvable resin layer, it is desirable to dissolve the solid coating resin in a solvent at room temperature and to form the coating resin layer by spin coating.

【0128】薄膜コーティング技術であるスピンコート
法を用いることで、被覆樹脂層5は均一にかつ精度良く
形成することができ、従来方法では困難であったインク
吐出エネルギー発生素子2とオリフィス間の距離(OH
距離)を短くすることができ、小液滴吐出を容易に達成
することができる。
By using the spin coating method, which is a thin film coating technique, the coating resin layer 5 can be formed uniformly and accurately, and the distance between the ink ejection energy generating element 2 and the orifice is difficult with the conventional method. (OH
Distance) can be shortened, and the ejection of small droplets can be easily achieved.

【0129】また、被覆樹脂として上述のいわゆるネガ
型の感光性材料を用いた場合、通常は基板面からの反
射、およびスカム(現像残渣)が発生する。しかしなが
ら、本発明の場合、溶解可能な樹脂で形成されたインク
流路上に吐出口パターンを形成するため、基板からの反
射の影響は無視でき、さらに現像時に発生するスカム
は、後述のインク流路を形成する溶解可能な樹脂を洗い
出す工程でリフトオフされるため、悪影響を及ぼさな
い。
When the above-mentioned negative photosensitive material is used as the coating resin, reflection from the substrate surface and scum (development residue) usually occur. However, in the case of the present invention, since the discharge port pattern is formed on the ink flow path formed of a dissolvable resin, the influence of reflection from the substrate can be neglected. Is lifted off in the step of washing out the soluble resin that forms

【0130】本発明に用いる固体状のエポキシ樹脂とし
ては、ビスフェノールAとエピクロヒドリンとの反応物
のうち分子量がおよそ 900 以上のもの、含ブロモスフ
ェノールAとエピクロヒドリンとの反応物、フェノール
ノボラックあるいは o-クレゾールノボラックとエピク
ロヒドリンとの反応物、特開昭60-161973号公報、特開
昭63-221121号公報、特開昭64-9216号公報、特開平2-1
40219号公報に記載のオキシシクロヘキサン骨格を有す
る多感応エポキシ樹脂等があげられるが、もちろん本発
明はこれら化合物に限定されるわけではない。
The solid epoxy resin used in the present invention includes a reaction product of bisphenol A and epichlorohydrin having a molecular weight of about 900 or more, a reaction product of bromosphenol A-containing epichlorohydrin, phenol novolak or o-phenol. Reaction product of cresol novolak with epichlorohydrin, JP-A-60-161973, JP-A-63-221121, JP-A-64-9216, JP-A-2-1
Examples thereof include a multi-sensitive epoxy resin having an oxycyclohexane skeleton described in Japanese Patent No. 40219, but the present invention is not limited to these compounds.

【0131】上記エポキシ樹脂を硬化させるための光カ
チオン重合開始剤としては、芳香族ヨードニウム塩、芳
香族スルホニウム塩[J.POLYMER SCI:Sympo
sium No.56 383-395(1976)参照]や旭電化工業株式
会社より上市されているSP-150、SP-170等が挙げら
れる。
Examples of the cationic photopolymerization initiator for curing the epoxy resin include aromatic iodonium salts and aromatic sulfonium salts [J. POLYMER SCI: Sympo.
Shim No. 56 383-395 (1976)] and SP-150 and SP-170 marketed by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.

【0132】また、上述の光カチオン重合開始剤は、還
元剤を併用し加熱することによって、カチオン重合を促
進(単独の光カチオン重合に比較して架橋密度が向上す
る。)させることができる。ただし、光カチオン重合開
始剤と還元剤を併用する場合、常温では反応せず一定温
度以上(好ましくは 60℃以上)で反応するいわゆるレド
ックス型の開始剤系になるように、還元剤を選択する必
要がある。
The cationic photopolymerization initiator described above can promote cationic polymerization (the crosslink density is improved as compared with single photocationic polymerization) by heating in combination with a reducing agent. However, when using a cationic photopolymerization initiator and a reducing agent in combination, the reducing agent is selected so as to be a so-called redox type initiator system which does not react at room temperature but reacts at a certain temperature or higher (preferably 60 ° C or higher). There is a need.

【0133】このような還元剤としては、銅化合物、特
に反応性とエポキシ樹脂への溶解性を考慮して銅トリフ
ラート(トリフルオロメタンスルフォン酸銅(II))が最適
である。また、アスコルビン酸等の還元剤も有用であ
る。また、ノズル数の増加(高速印刷性)、非中性インク
の使用(着色剤の耐水性の改良)等、より高い架橋密度
(高Tg)が必要な場合は、上述の還元剤を後述のように
前記被覆樹脂層の現像工程後に溶液の形で用いて被覆樹
脂層を浸漬および加熱する後工程によって、架橋密度を
上げることができる。
As such a reducing agent, a copper compound, particularly copper triflate (copper (II) trifluoromethanesulfonate) is most preferable in consideration of reactivity and solubility in an epoxy resin. Also, a reducing agent such as ascorbic acid is useful. In addition, higher crosslinking density, such as increasing the number of nozzles (high-speed printability) and using non-neutral ink (improving the water resistance of the colorant)
If (high Tg) is required, the crosslink density is increased by a post-process of immersing and heating the coating resin layer using the above-described reducing agent in the form of a solution after the step of developing the coating resin layer as described below. Can be.

【0134】さらに上記組成物に対して必要に応じて添
加剤など適宜添加することが可能である。例えば、エポ
キシ樹脂の弾性率を下げる目的で可撓性付与剤を添加し
たり、あるいは基板との更なる密着力を得るためにシラ
ンカップリング剤を添加することなどがあげられる。
Further, additives such as additives can be appropriately added to the above composition as needed. For example, addition of a flexibility-imparting agent for the purpose of lowering the elastic modulus of the epoxy resin, or addition of a silane coupling agent for obtaining further adhesion to the substrate may be mentioned.

【0135】次いで、上記化合物からなる感光性被覆樹
脂層5に対して、図8(c)に示すように、マスク6を介
してパターン露光を行なう。感光性被覆樹脂層5は、ネ
ガ型であり、インク吐出口を形成する部分をマスクで遮
蔽する(むろん、電気的な接続を行なう部分も遮蔽す
る。図示せず。)。
Next, the photosensitive coating resin layer 5 made of the above compound is subjected to pattern exposure through a mask 6 as shown in FIG. The photosensitive coating resin layer 5 is of a negative type, and shields a portion for forming an ink discharge port with a mask (of course, also shields a portion for performing an electrical connection; not shown).

【0136】パターン露光は、使用する光カチオン重合
開始剤の感光領域に合わせて紫外線、Deep-UV光、電
子線、X線などから適宜選択することができる。
The pattern exposure can be appropriately selected from ultraviolet rays, Deep-UV light, electron beams, X-rays and the like in accordance with the photosensitive region of the cationic photopolymerization initiator to be used.

【0137】ここで、これまでの工程は、すべて従来の
フォトリソグラフィ技術を用いて位置合わせが可能であ
り、オリフィスプレートを別途作成し基板と張り合わせ
る方法に比べて、格段に精度を上げることができる。こ
うしてパターン露光された感光性被覆樹脂層5は、必要
に応じて反応を促進するために、加熱処理を行なっても
よい。ここで、前述のごとく、感光性被覆樹脂層は常温
で固体状のエポキシ樹脂で構成されているため、パター
ン露光で生じるカチオン重合開始種の拡散は制約を受
け、優れたパターニング精度、形状を実現できる。
Here, in all of the steps so far, alignment can be performed by using the conventional photolithography technique, and it is possible to significantly improve the accuracy as compared with a method in which an orifice plate is separately formed and bonded to a substrate. it can. The photosensitive coating resin layer 5 thus pattern-exposed may be subjected to a heat treatment, if necessary, in order to accelerate the reaction. Here, as described above, since the photosensitive coating resin layer is composed of epoxy resin that is solid at room temperature, diffusion of the cationic polymerization initiation species generated by pattern exposure is restricted, and excellent patterning accuracy and shape are realized. it can.

【0138】次いで、パターン露光された感光性被覆樹
脂層5は、適当な溶剤を用いて現像され、図8(d)に示
すように、インク吐出口8を形成する。ここで、未露光
の感光性被覆樹脂層の現像時に同時にインク流路を形成
する溶解可能な樹脂パターン4を現像することも可能で
ある。
Next, the photosensitive coating resin layer 5 that has been subjected to the pattern exposure is developed using an appropriate solvent to form an ink discharge port 8 as shown in FIG. Here, it is also possible to develop the dissolvable resin pattern 4 which forms the ink flow path simultaneously with the development of the unexposed photosensitive coating resin layer.

【0139】ただし、一般的に、基板1上には複数の同
一または異なる形態のヘッドが配置され、切断工程を経
てインクジェット液体吐出ヘッドとして使用されるた
め、切断時のごみ対策として、図8(d)に示すように感
光性被覆樹脂層5のみを選択的に現像することにより、
インク流路9を形成する樹脂パターン4を残し(液室内
に樹脂パターン4が残存するため切断時に発生するゴミ
が入り込まない)、切断工程後に樹脂パターン4を現像
することも可能である(図8(e)参照)。また、この際、
感光性被覆樹脂層5を現像する時に発生するスカム(現
像残渣)は、溶解可能な樹脂層4と共に溶出されるため
ノズル内には残渣が残らない。
However, in general, a plurality of heads of the same or different forms are arranged on the substrate 1 and used as an ink jet liquid discharge head through a cutting step. Therefore, as a measure against dust during cutting, FIG. By selectively developing only the photosensitive coating resin layer 5 as shown in d),
It is also possible to leave the resin pattern 4 forming the ink flow path 9 (there is no dust generated during cutting because the resin pattern 4 remains in the liquid chamber) and develop the resin pattern 4 after the cutting step (FIG. 8). (e)). At this time,
The scum (development residue) generated when developing the photosensitive coating resin layer 5 is eluted together with the soluble resin layer 4, so that no residue remains in the nozzle.

【0140】前述したように架橋密度を上げる必要があ
る場合には、この後、インク流路9およびインク吐出口
8が形成された感光性被覆樹脂層5を還元剤を含有する
溶液に浸漬および加熱することにより後硬化を行なう。
これにより、感光性被覆樹脂層5の架橋密度はさらに高
まり、基板に対する密着性および耐インク性は非常に良
好となる。
If it is necessary to increase the crosslink density as described above, the photosensitive coating resin layer 5 in which the ink flow paths 9 and the ink discharge ports 8 are formed is then immersed in a solution containing a reducing agent. Post-curing is performed by heating.
Thereby, the crosslink density of the photosensitive coating resin layer 5 is further increased, and the adhesion to the substrate and the ink resistance become very good.

【0141】もちろん、この銅イオン含有溶液に浸漬加
熱する工程は、感光性被覆樹脂層5をパターン露光し、
現像してインク吐出口8を形成した直後に行なっても一
向にさしつかえなく、その後で溶解可能な樹脂パターン
4を溶出しても構わない。また浸漬、加熱工程は、浸漬
しつつ加熱しても構わないし、浸漬後に加熱処理を行な
っても構わない。
Of course, in the step of immersion and heating in the copper ion-containing solution, the photosensitive coating resin layer 5 is subjected to pattern exposure,
Even if the development is performed immediately after the formation of the ink discharge ports 8 by development, the dissolvable resin pattern 4 may be eluted afterwards. In the immersion and heating steps, heating may be performed while immersion may be performed, or heat treatment may be performed after immersion.

【0142】このような還元剤としては、還元作用を有
する物質であれば有用であるが、特に銅トリフラート、
酢酸銅、安息香酸銅など銅イオンを含有する化合物が有
効である。前記化合物の中でも、特に銅トリフラートは
非常に高い効果を示す。さらに前記以外にアスコルビン
酸も有用である。
As such a reducing agent, any substance having a reducing action is useful. In particular, copper triflate,
Compounds containing copper ions such as copper acetate and copper benzoate are effective. Among the above compounds, copper triflate in particular exhibits a very high effect. In addition to the above, ascorbic acid is also useful.

【0143】このようにして形成したインク流路および
インク吐出口を形成した基板に対して、インク供給のた
めの部材7およびインク吐出圧力発生素子2を駆動する
ための電気的接合(図示せず)を行なってインクジェット
液体吐出ヘッドが形成される(図8(f)参照)。
An electric connection (not shown) for driving the ink supply member 7 and the ink discharge pressure generating element 2 to the substrate on which the ink flow path and the ink discharge port thus formed are formed. ) To form an inkjet liquid ejection head (see FIG. 8 (f)).

【0144】尚、本製造例では、インク吐出口8の形成
をフォトリソグラフィによって行なったが、本発明はこ
れに限ることなく、マスクを変えることによって、酸素
プラズマによるドライエッチングやエキシマレーザによ
ってもインク吐出口8を形成することができる。エキシ
マレーザやドライエッチングによってインク吐出口8を
形成する場合には、基板が樹脂パターンで保護されてレ
ーザやプラズマによって傷つくことがないため、精度と
信頼性の高いヘッドを提供することも可能となる。さら
に、ドライエッチングやエキシマレーザ等でインク吐出
口8を形成する場合は、被覆樹脂層5は感光性のもの以
外にも熱硬化性のものも適用可能である。
In the present production example, the formation of the ink discharge port 8 was performed by photolithography. However, the present invention is not limited to this, and by changing the mask, the ink discharge port 8 can be formed by dry etching using oxygen plasma or excimer laser. The discharge port 8 can be formed. When the ink discharge ports 8 are formed by excimer laser or dry etching, the substrate is protected by the resin pattern and is not damaged by laser or plasma, so that a highly accurate and reliable head can be provided. . Further, when forming the ink discharge ports 8 by dry etching, excimer laser, or the like, the coating resin layer 5 may be a thermosetting one other than a photosensitive one.

【0145】次に本発明に好適に使用できる記録装置お
よび記録ヘッドの他の具体例を説明する。図9は、本発
明に係る吐出時に気泡を大気と連通する吐出方式の液体
吐出ヘッドとしての液体吐出ヘッドおよびこのヘッドを
用いる液体吐出装置としてのインクジェットプリンタの
一例の要部を示す概略斜視図である。
Next, another specific example of a recording apparatus and a recording head which can be suitably used in the present invention will be described. FIG. 9 is a schematic perspective view showing a main part of an example of a liquid discharge head as a liquid discharge head of a discharge method and a liquid discharge apparatus using this head, which communicates bubbles with the atmosphere at the time of discharge according to the present invention. is there.

【0146】図9においては、インクジェットプリンタ
は、ケーシング 1008 内に長手方向に沿って設けられる
記録媒体としての用紙 1028 を図9に示す矢印Pで示す
方向に間欠的に搬送する搬送装置 1030 と、搬送装置 1
030 による用紙 1028 の搬送方向Pに略直交する方向S
に略平行に往復運動せしめられる記録部 1010 と、記録
部 1010 を往復運動させる駆動手段としての移動駆動部
1006 とを含んで構成されている。
In FIG. 9, the ink jet printer includes a transport device 1030 that intermittently transports a sheet 1028 as a recording medium provided along a longitudinal direction in a casing 1008 in a direction indicated by an arrow P in FIG. Transfer device 1
The direction S that is substantially perpendicular to the transport direction P of the paper 1028 by 030
A recording unit 1010 reciprocating substantially in parallel with the camera, and a moving drive unit as driving means for reciprocating the recording unit 1010
And 1006.

【0147】移動駆動部 1006 は、所定の間隔をもって
対向配置される回転軸に配されるプーリ 1026a および
1026b に巻きかけられるベルト 1016 と、ローラユニッ
ト 1022a および 1022b に略平行に配置され記録部 101
0 のキャリッジ部材 1010aに連結されるベルト 1016 を
順方向および逆方向に駆動させるモータ 1018 とを含ん
で構成されている。
The movement driving unit 1006 is provided with pulleys 1026a and
A belt 1016 wound around 1026b and a recording unit 101 arranged substantially parallel to the roller units 1022a and 1022b.
And a motor 1018 for driving a belt 1016 connected to the carriage member 1010a in the forward and reverse directions.

【0148】モータ 1018 が作動状態とされてベルト 1
016 が図9の矢印R方向に回転したとき、記録部 1010
のキャリッジ部材 1010a は図9の矢印S方向に所定の
移動量だけ移動される。また、モータ 1018 が作動状態
とされてベルト 1016 が図9の矢印R方向とは逆方向に
回転したとき、記録部 1010 のキャリッジ部材 1010aは
図9の矢印S方向とは反対の方向に所定の移動量だけ移
動されることとなる。さらに、移動駆動部 1006 の一端
部には、キャリッジ部材 1010a のホームポジションと
なる位置に、記録部 1010 の吐出回復処理を行なうため
の回復ユニット 1026 が記録部 1010 のインク吐出口配
列に対向して設けられている。
The motor 1018 is activated and the belt 1
When 016 rotates in the direction of arrow R in FIG.
The carriage member 1010a is moved by a predetermined amount in the direction of arrow S in FIG. When the motor 1018 is activated and the belt 1016 rotates in the direction opposite to the direction of the arrow R in FIG. 9, the carriage member 1010a of the recording unit 1010 moves in the predetermined direction in the direction opposite to the direction of the arrow S in FIG. It will be moved by the moving amount. Further, at one end of the movement driving unit 1006, a recovery unit 1026 for performing an ejection recovery process of the recording unit 1010 is provided at a position serving as a home position of the carriage member 1010a so as to face the ink ejection port arrangement of the recording unit 1010. Is provided.

【0149】記録部 1010 は、インクジェットカートリ
ッジ(以下、単にカートリッジと記述する場合がある)10
12Y、1012M、1012Cおよび 1012Bが各色、例えばイ
エロー、マゼンタ、シアンおよびブラックごとにそれぞ
れ、キャリッジ部材 1010aに対して着脱自在に備えられ
る。
[0149] The recording unit 1010 includes an ink jet cartridge (hereinafter, may be simply referred to as a cartridge).
12Y, 1012M, 1012C, and 1012B are detachably provided for the carriage member 1010a for each color, for example, yellow, magenta, cyan, and black.

【0150】図10 は上述のインクジェット記録装置に
搭載可能なインクジェットカートリッジの一例を示す。
本例におけるカートリッジ 1012 は、シリアルタイプの
ものであり、インクジェット記録ヘッド 100 と、イン
クなどの液体を収容する液体タンク 1001 とで主要部が
構成されている。
FIG. 10 shows an example of an ink jet cartridge that can be mounted on the above-described ink jet recording apparatus.
The cartridge 1012 in this example is of a serial type, and its main part is composed of an ink jet recording head 100 and a liquid tank 1001 for storing a liquid such as ink.

【0151】インクジェット記録ヘッド 100 は液体を
吐出するための多数の吐出口 832 が形成されており、
インクなどの液体は、液体タンク 1001 から図示しない
液体供給通路を介して液体吐出ヘッド 100 の共通液室
(図11 参照)へと導かれるようになっている。カートリ
ッジ 1012 は、インクジェット記録ヘッド 100 と液体
タンク 1001 とを一体的に形成し、必要に応じて液体タ
ンク 1001 内に液体を補給できるようにしたものである
が、この液体吐出ヘッド 100 に対し、液体タンク1001
を交換可能に連結した構造を採用するようにしてもよ
い。
The ink jet recording head 100 has a large number of discharge ports 832 for discharging liquid.
Liquid such as ink is supplied from the liquid tank 1001 to a common liquid chamber of the liquid ejection head 100 through a liquid supply passage (not shown).
(See FIG. 11). The cartridge 1012 integrally forms the ink jet recording head 100 and the liquid tank 1001 so that liquid can be supplied to the liquid tank 1001 as needed. Tank 1001
May be employed in a replaceable manner.

【0152】このような構成のインクジェットプリンタ
に搭載され得る上述の液体吐出ヘッドの具体例を以下に
さらに詳しく説明する。
A specific example of the above-described liquid discharge head that can be mounted on the ink jet printer having such a configuration will be described in more detail below.

【0153】図11 は本発明の基本的な形態を示す液体
吐出ヘッドの要部を模式的に示す概略斜視図であり、図
12〜図15 は図11 に示した液体吐出ヘッドの吐出口形状
を示す正面図である。なお、電気熱変換素子を駆動する
ための電気的な配線などは省略している。
FIG. 11 is a schematic perspective view schematically showing a main part of a liquid discharge head showing a basic mode of the present invention.
12 to 15 are front views showing the shapes of the ejection ports of the liquid ejection head shown in FIG. Note that electrical wiring and the like for driving the electrothermal transducer are omitted.

【0154】本例の液体吐出ヘッドにおいては、例えば
図11 に示されるような、ガラス、セラミックス、プラ
スチックあるいは金属などからなる基板 934 が用いら
れる。このような基板の材質は、本発明の本質ではな
く、流路構成部材の一部として機能し、インク吐出エネ
ルギー発生素子、および後述する液流路、吐出口を形成
する材料層の支持体として、機能し得るものであれば、
特に限定されるものではない。そこで、本例では、Si
基板(ウエハ)を用いた場合で説明する。吐出口は、レー
ザー光による形成方法の他、例えば後述するオリフィス
プレート(吐出口プレート)935 を感光性樹脂として、M
PA(Mirror Projection Aliner)などの露光装置に
より形成することもできる。
In the liquid ejection head of this embodiment, a substrate 934 made of glass, ceramics, plastic, metal, or the like, for example, as shown in FIG. 11, is used. The material of such a substrate is not the essence of the present invention, and functions as a part of the flow path constituting member, and serves as a support for the ink discharge energy generating element, and a material layer forming a liquid flow path and a discharge port described later. , If it works
There is no particular limitation. Therefore, in this example, Si
The case where a substrate (wafer) is used will be described. In addition to the forming method using a laser beam, for example, an orifice plate (discharge port plate)
It can also be formed by an exposure apparatus such as PA (Mirror Projection Aligner).

【0155】図11 において 934 は電気熱変換素子(以
下、ヒータと記述する場合がある)931 および共通液室
部としての長溝状の貫通口からなるインク供給口 933
を備える基板であり、インク供給口 933 の長手方向の
両側に熱エネルギ発生手段であるヒータ 931 がそれぞ
れ1列ずつ千鳥状に電気熱変換素子の間隔が、例えば 3
00dpiで配列されている。この基板 934 上にはインク流
路を形成するためのインク流路壁 936 が設けられてい
る。このインク流路壁 936 には、さらに吐出口 832 を
備える吐出口プレート 935 が設けられている。
In FIG. 11, reference numeral 934 denotes an ink supply port 933 comprising an electrothermal conversion element (hereinafter sometimes referred to as a heater) 931 and a long groove-shaped through-hole serving as a common liquid chamber.
The heaters 931 serving as thermal energy generating means are provided on both sides of the ink supply port 933 in the longitudinal direction in such a manner that the heaters 931 are arranged in a row in a zigzag manner.
It is arranged at 00dpi. On this substrate 934, an ink flow path wall 936 for forming an ink flow path is provided. The ink flow path wall 936 is provided with a discharge port plate 935 further having a discharge port 832.

【0156】ここで、図11 においてはインク流路壁 93
6 と吐出口プレート 935 とは、別部材として示されて
いるが、このインク流路壁 936 を例えばスピンコート
などの手法によって基板 934 上に形成することにより
インク流路壁 936 と吐出口プレート 935 とを同一部材
として同時に形成することも可能である。本例では、さ
らに、吐出口面(上面) 935a 側は撥水処理が施されてい
る。
Here, in FIG. 11, the ink flow path wall 93 is shown.
6 and the discharge port plate 935 are shown as separate members, but the ink flow path wall 936 and the discharge port plate 935 are formed on the substrate 934 by, for example, a method such as spin coating. Can be formed simultaneously as the same member. In this example, the discharge port surface (upper surface) 935a side is further subjected to a water-repellent treatment.

【0157】本例では、図9の矢印S方向に走査しなが
ら記録を行なうシリアルタイプのヘッドを用い、例え
ば、1200dpiで記録を行なう。駆動周波数は 10kHzであ
り、一つの吐出口では最短時間間隔 100μs ごとに吐出
を行なうことになる。
In this example, a serial type head that performs recording while scanning in the direction of arrow S in FIG. 9 is used to perform recording at, for example, 1200 dpi. The driving frequency is 10 kHz, and one discharge port discharges at a minimum time interval of 100 μs.

【0158】また、ヘッドの実例寸法の一例としては、
例えば、図12 に示すように、隣接するノズルを流体的
に隔離する隔壁 936a は、幅w=14μmである。図15
に示すように、インク流路壁 936 により形成される発
泡室 1337 は、N1(発泡室の幅寸法)=33μm,N2(発泡
室の長さ寸法)=35μmである。ヒータ 931 のサイズは
30μm×30μmでヒータ抵抗値は 53Ωであり、駆動電
圧は 10.3Vである。また、インク流路壁 936 および隔
壁 936a の高さは 12μmで、吐出口プレート厚は 11μ
mのものが使用できる。
Further, as an example of the actual size of the head,
For example, as shown in FIG. 12, a partition 936a that fluidly isolates adjacent nozzles has a width w = 14 μm. Fig. 15
As shown in the figure, in the foaming chamber 1337 formed by the ink flow path wall 936, N 1 (width of the foaming chamber) = 33 μm and N 2 (length of the foaming chamber) = 35 μm. The size of the heater 931 is
The heater resistance is 53 Ω at 30 μm × 30 μm, and the driving voltage is 10.3 V. The height of the ink flow path wall 936 and the partition 936a is 12 μm, and the thickness of the discharge port plate is 11 μm.
m can be used.

【0159】吐出口 832 を含む吐出口プレートに設け
られた吐出口部 940 の断面のうち、インクの吐出方向
(オリフィスプレート 935 の厚み方向)に交差する方向
で切断してみた断面の形状は概略星形となっており、鈍
角の角を有する6つの起部 832a と、これら起部 832a
の間に交互に配されかつ鋭角の角を有する6つの伏部 8
32b とから概略構成されている。すなわち、吐出口の中
心Oから局所的に離れた領域としての伏部 832b をその
頂部、この領域に隣接する吐出口の中心Oから局所的に
近い領域としての起部 832a をその基部として、図11
に示すオリフィスプレートの厚み方向(液体の吐出方向)
に6つの溝が形成されている(溝部の位置については図1
6 の 1141a 参照)。
In the cross section of the discharge port portion 940 provided on the discharge port plate including the discharge port 832, the ink discharge direction
The cross section taken along a direction intersecting (thickness direction of the orifice plate 935) has a substantially star-shaped cross section, and has six raised portions 832a having obtuse angles and these raised portions 832a.
6 ridges alternating between and having sharp corners 8
32b. In other words, the bottom 832b as a region locally distant from the center O of the discharge port is its top, and the rising portion 832a as a region locally close to the center O of the discharge port adjacent to this region is its base. 11
Orifice plate thickness direction (liquid discharge direction)
6 grooves are formed (for the position of the grooves, see FIG. 1).
6 see 1141a).

【0160】本例においては、吐出口部 940 は、例え
ばその厚み方向に交差する方向で切断した断面が一辺 2
7μmの二つの正三角形を 60度回転させた状態で組み合
わせた形状となっており、図13 に示すT1は8μmであ
る。起部 832a の角度はすべて 120度であり、伏部 832
b の角度はすべて 60度である。
In the present example, the discharge port 940 has a cross section cut in a direction intersecting the thickness direction, for example, with two sides.
The shape is such that two equilateral triangles each having a diameter of 7 μm are combined in a state rotated by 60 degrees, and T 1 shown in FIG. 13 is 8 μm. The angle of the raised part 832a is all 120 degrees,
The angles of b are all 60 degrees.

【0161】従って、吐出口の中心Oと、互いに隣接す
る溝の中心部(溝の頂部と、この頂部に隣接する2つの
基部とを結んでできる図形の中心(重心))を結んで形成
される多角形の重心Gとが一致するようになっている。
本例の吐出口 832 の開口面積は 400μm2であり、溝部
の開口面積(溝の頂部と、この頂部に隣接する2つの基
部とを結んでできる図形の面積)は1つあたり約33μm2
となっている。
Therefore, it is formed by connecting the center O of the discharge port and the center of the groove adjacent to each other (the center (center of gravity) of the figure formed by connecting the top of the groove and the two bases adjacent to the top). And the center of gravity G of the polygon.
The opening area of the discharge port 832 in this example is 400 μm 2 , and the opening area of the groove (the area of a figure formed by connecting the top of the groove and two bases adjacent to the top) is about 33 μm 2 per one.
It has become.

【0162】図14 は図13 に示した吐出口の部分のイン
ク付着状態を示す模式図であり、Cはインク付着部を表
わしている。
FIG. 14 is a schematic diagram showing the state of ink adhesion at the discharge port shown in FIG. 13, and C represents an ink adhesion part.

【0163】次に、上述の構成のインクジェット記録ヘ
ッドによる液体の吐出動作について図16〜図23 を用い
て説明する。
Next, the operation of discharging the liquid by the ink jet recording head having the above-described configuration will be described with reference to FIGS.

【0164】図16〜図23 は、図11〜図15 に記載の液体
吐出ヘッドの液体吐出動作を説明するための断面図であ
り、図15 に示す発泡室 1337 のX-X断面図である。こ
の断面において吐出口部 940 のオリフィスプレート厚
み方向の端部は、溝 1141 の頂部 1141a となってい
る。
FIGS. 16 to 23 are cross-sectional views for explaining the liquid discharging operation of the liquid discharging head shown in FIGS. 11 to 15, and are XX cross-sectional views of the foaming chamber 1337 shown in FIG. . In this cross section, the end of the discharge port 940 in the thickness direction of the orifice plate is the top 1141a of the groove 1141.

【0165】図16 はヒータ上に膜状の気泡が生成した
状態を示し、図17 は図16 の約1μs後、図18 は図16
の約2μs後、図19 は図16 の約3μs後、図20 は図16
の約4μs後、図21 は図16 の約5μs後、図22 は図16
の約6μs後、図23 は図16 の約7μs後の状態をそれぞ
れ示している。なお、以下の説明において、「落下」ま
たは「落とし込み」、「落ち込み」とは、いわゆる重力
方向への落下という意味ではなく、ヘッドの取り付け方
向によらず、電気熱変換素子の方向への移動をいう。
FIG. 16 shows a state in which film-like air bubbles have been generated on the heater. FIG. 17 is about 1 μs after FIG. 16, and FIG.
After about 2 μs from FIG. 19, FIG. 19 shows about 3 μs after FIG.
After about 4 μs of FIG. 21, FIG. 21 shows about 5 μs of FIG. 16, and FIG.
FIG. 23 shows the state about 7 μs after FIG. 16 and FIG. 23 respectively. In the following description, "fall" or "drop" does not mean "drop in the direction of gravity", and does not mean movement in the direction of the electrothermal transducer regardless of the mounting direction of the head. Say.

【0166】まず、図16 に示すように、記録信号など
に基づいたヒータ 931 への通電に伴いヒータ 931 上の
液流路 1338 内に気泡 101 が生成されると、約2μs間
に図17 および図18 に示すように急激に体積膨張して成
長する。気泡 101 の最大体積時における高さは吐出口
面 935a 上回るが、このとき、気泡の圧力は大気圧の数
分の1から 10数分の1にまで減少している。
First, as shown in FIG. 16, when the air bubbles 101 are generated in the liquid flow path 1338 on the heater 931 due to energization to the heater 931 based on a recording signal or the like, the period shown in FIGS. As shown in FIG. 18, it grows by rapid volume expansion. The height of the bubble 101 at the maximum volume is higher than the discharge port surface 935a, but at this time, the pressure of the bubble is reduced from a fraction of atmospheric pressure to a fraction of atmospheric pressure.

【0167】次に、気泡 101 の生成から約2μs後の時
点で気泡 101 は上述のように最大体積から体積減少に
転じるが、これとほぼ同時にメニスカス 102 の形成も
始まる。このメニスカス 102 も図19 に示すようにヒー
タ 931 側への方向に後退、すなわち落下してゆく。
Next, at about 2 μs after the generation of the bubble 101, the bubble 101 changes from the maximum volume to the volume reduction as described above, but almost simultaneously, the formation of the meniscus 102 starts. The meniscus 102 also recedes in the direction toward the heater 931 as shown in FIG. 19, that is, falls.

【0168】ここで、本例においては、吐出口部に複数
の溝 1141 を分散させて有していることにより、メニス
カス 102 が後退する際に、溝 1141 の部分ではメニス
カス後退方向FMとは反対方向FCに毛管力が作用する。
その結果、仮に何らかの原因により気泡 101 の状態に
多少のバラツキが認められたとしても、メニスカスの後
退時のメニスカスおよび主液滴(以下、液体またはイン
クと記述する場合がある)Ia の形状が、吐出口中心に対
して略対称形状となるように補正される。
[0168] Here, in the present embodiment, by having dispersed a plurality of grooves 1141 in the discharge port portion, when the meniscus 102 is retracted, the meniscus retraction direction F M at a portion of the groove 1141 capillary force acts in an opposite direction F C.
As a result, even if some variation in the state of the bubble 101 is recognized for some reason, the shape of the meniscus and the main droplet (hereinafter, sometimes referred to as liquid or ink) Ia when the meniscus is retracted, The correction is made so as to be substantially symmetrical with respect to the center of the discharge port.

【0169】そして、本例では、このメニスカス 102
の落下速度が気泡 101 の収縮速度よりも速いために、
図20 に示すように気泡の生成から約4μs後の時点で気
泡 101が吐出口 832 の下面近傍で大気に連通する。こ
のとき、吐出口 832 の中心軸近傍の液体(インク)はヒ
ータ 931 に向かって落ち込んでゆく。これは、大気に
連通する前の気泡 101 の負圧によってヒータ 931 側に
引き戻された液体(インク)Iaが、気泡 101 の大気連通
後も慣性でヒータ 931 面方向の速度を保持しているか
らである。
In this example, the meniscus 102
Is faster than the shrinking speed of bubble 101,
As shown in FIG. 20, at about 4 μs after the generation of bubbles, the bubbles 101 communicate with the atmosphere near the lower surface of the discharge port 832. At this time, the liquid (ink) near the central axis of the discharge port 832 falls toward the heater 931. This is because the liquid (ink) Ia pulled back to the heater 931 side by the negative pressure of the bubble 101 before communicating with the atmosphere keeps the velocity in the plane of the heater 931 due to inertia even after the bubble 101 communicates with the atmosphere. It is.

【0170】ヒータ 931 側に向かって落ち込んでいっ
た液体(インク)は、図21 に示すように気泡 101 の生成
から約5μs後の時点でヒータ 931 の表面に到達し、図
22 に示すようにヒータ 931 の表面を覆うように拡がっ
てゆく。このようにヒータ 931 の表面を覆うように拡
がった液体はヒータ 931 の表面に沿った水平方向のベ
クトルを有するが、ヒータ 931 の表面に交差する、例
えば垂直方向のベクトルは消滅し、ヒータ 931 の表面
上に留まろうとし、それよりも上側の液体、すなわち吐
出方向の速度ベクトルを保つ液体を下方向に引っ張るこ
とになる。
The liquid (ink) that has dropped toward the heater 931 reaches the surface of the heater 931 at about 5 μs after the generation of the bubble 101 as shown in FIG.
As shown in FIG. 22, the heater 931 spreads so as to cover the surface of the heater 931. The liquid spread so as to cover the surface of the heater 931 has a horizontal vector along the surface of the heater 931, but the vector that intersects the surface of the heater 931, for example, the vector in the vertical direction disappears and the heater 931 Attempts to remain on the surface and pull downward the liquid above it, that is, the liquid that maintains the velocity vector in the ejection direction.

【0171】その後、ヒータ 931 の表面に拡がった液
体と上側の液体(主液滴)との間の液体部分 Ib が細くな
ってゆき、気泡 101 の生成から約7μs後の時点で図23
に示すようにヒータ1の表面の中央で液体部分 Ib が
切断され、吐出方向の速度ベクトルを保つ主液滴Iaとヒ
ータ 931 の表面上に拡がった液体 Ic とに分離され
る。このように分離の位置は液流路 1338 内部、より好
ましくは吐出口 832 よりも電気熱変換素子 931 側が望
ましい。
Thereafter, the liquid portion Ib between the liquid spread on the surface of the heater 931 and the liquid on the upper side (main droplet) becomes thinner, and about 7 μs after the generation of the bubble 101, FIG.
As shown in (1), the liquid portion Ib is cut at the center of the surface of the heater 1 and separated into a main droplet Ia maintaining a velocity vector in the ejection direction and a liquid Ic spread on the surface of the heater 931. Thus, the separation position is desirably inside the liquid flow path 1338, more preferably on the electrothermal conversion element 931 side than the discharge port 832.

【0172】主液滴 Ia は吐出方向に偏りがなく、吐出
ヨレすることなく、吐出口 832 の中央部分から吐出さ
れ、記録媒体の被記録面の所定位置に着弾される。ま
た、ヒータ 931 の表面上に拡がった液体 Ic は、従来
であれば主液滴の後続としてサテライト滴となって飛翔
するものであるが、ヒータ 931 の表面上に留まり、吐
出されない。
The main droplet Ia is ejected from the central portion of the ejection port 832 without deviation in the ejection direction and without being distorted, and lands at a predetermined position on the recording surface of the recording medium. Further, the liquid Ic spread on the surface of the heater 931 flies as a satellite droplet following the main droplet in the related art, but stays on the surface of the heater 931 and is not discharged.

【0173】このようにサテライト滴の吐出を抑制する
ことができるため、サテライト滴の吐出により発生し易
いスプラッシュを防止することができ、霧状に浮遊する
ミストにより記録媒体の被記録面が汚れるのを確実に防
止することができる。なお図20〜23 において、Id は溝
部に付着したインク(溝内のインク)を、また Ie は液流
路内に残存しているインクを表している。
As described above, since the ejection of the satellite droplets can be suppressed, the splash which is easily generated by the ejection of the satellite droplets can be prevented, and the recording surface of the recording medium becomes dirty by the mist floating in the mist. Can be reliably prevented. 20 to 23, Id represents ink attached to the groove (ink in the groove), and Ie represents ink remaining in the liquid flow path.

【0174】このように、本例の液体吐出ヘッドでは、
気泡が最大体積に成長した後の体積減少段階で液体を吐
出する際に、吐出口の中心に対して分散した複数の溝に
より、吐出時の主液滴の方向を安定化させることができ
る。その結果、吐出方向のヨレのない、着弾精度の高い
液体吐出ヘッドを提供することができる。また、高い駆
動周波数での発泡ばらつきに対しても吐出を安定して行
なうことができることによる、高速高精細印字を実現す
ることができる。
As described above, in the liquid ejection head of this example,
When the liquid is ejected at the volume reduction stage after the bubble has grown to the maximum volume, the direction of the main droplet at the time of ejection can be stabilized by the plurality of grooves dispersed with respect to the center of the ejection port. As a result, it is possible to provide a liquid ejection head with high landing accuracy, which has no deviation in the ejection direction. In addition, high-speed and high-definition printing can be realized because the ejection can be stably performed even with respect to foaming variation at a high driving frequency.

【0175】特に、気泡の体積減少段階でこの気泡を始
めて大気と連通させることで液体を吐出することによ
り、気泡を大気に連通させて液滴を吐出する際に発生す
るミストを防止できるので、所謂、突然不吐の要因とな
る、吐出口面に液滴が付着する状態を抑制することもで
きる。
In particular, by discharging the liquid by starting the bubble and communicating with the atmosphere at the stage of reducing the volume of the bubble, it is possible to prevent mist generated when the bubble is discharged by connecting the bubble to the atmosphere. It is also possible to suppress a state in which droplets adhere to the ejection port surface, which is a cause of so-called sudden ejection failure.

【0176】また本発明に好適に使用できる、吐出時に
気泡を大気と連通する吐出方式の記録ヘッドの他の実施
態様として、例えば日本特許登録第2783647号公報に記
載のように、いわゆるエッジシュータータイプが挙げら
れる。
As another embodiment of a recording head of a discharge system which can be suitably used in the present invention and which communicates bubbles with the atmosphere at the time of discharge, for example, as described in Japanese Patent No. 2783647, a so-called edge shooter type Is mentioned.

【0177】本発明は、特にインクジェット記録方式の
中でも熱エネルギーを利用して飛翔的液滴を形成し、記
録を行なうインクジェット方式の記録ヘッド、記録装置
において、優れた効果をもたらすものである。
The present invention particularly provides an excellent effect in an ink jet recording head and a recording apparatus in which a flying liquid droplet is formed by utilizing thermal energy and recording is performed.

【0178】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第4723129号明細書、同第4740796号明細書
に開示されている基本的な原理を用いて行なうものが好
ましい。この方式はいわゆるオンデマンド型、コンティ
ニュアス型のいずれにも適用可能であるが、特に、オン
デマンド型の場合には、液体(インク)が保持されている
シートや液路に対応して配置されている電気熱変換体
に、記録情報に対応していて核沸騰を越える急速な温度
上昇を与える少なくとも一つの駆動信号を印加すること
によって、電気熱変換体に熱エネルギーを発生せしめ、
記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせて、結果的に
この駆動信号に一対一で対応した液体(インク)内の気泡
を形成できるので有効である。この気泡の成長、収縮に
より吐出用開口を介して液体(インク)を吐出させて、少
なくとも一つの滴を形成する。この駆動信号をパルス形
状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が行なわれるの
で、特に応答性に優れた液体(インク)の吐出が達成で
き、より好ましい。
With respect to the typical structure and principle, it is preferable to use the basic principle disclosed in, for example, US Pat. Nos. 4,723,129 and 4,740,796. This method can be applied to both the so-called on-demand type and continuous type.In particular, in the case of the on-demand type, it is arranged corresponding to the sheet or liquid path holding the liquid (ink). By applying at least one drive signal corresponding to the recorded information and giving a rapid temperature rise exceeding the nucleate boiling to the electrothermal transducer, heat energy is generated in the electrothermal transducer,
This is effective because film boiling occurs on the heat-acting surface of the recording head, and as a result, bubbles in the liquid (ink) corresponding one-to-one with this drive signal can be formed. The liquid (ink) is ejected through the ejection opening by the growth and contraction of the bubble to form at least one droplet. When the drive signal is formed into a pulse shape, the growth and shrinkage of the bubble are performed immediately and appropriately, so that the ejection of the liquid (ink) having particularly excellent responsiveness can be achieved, which is more preferable.

【0179】このパルス形状の駆動信号としては、米国
特許第4463359号明細書、同第4345262号明細書に記載さ
れているようなものが適している。なお、上記熱作用面
の温度上昇率に関する発明の米国特許第4313124号明細
書に記載されている条件を採用すると、更に優れた記録
を行なうことができる。
As the pulse-shaped drive signal, those described in US Pat. Nos. 4,463,359 and 4,434,262 are suitable. If the conditions described in the specification of US Pat. No. 4,313,124 relating to the temperature rise rate of the heat acting surface are adopted, more excellent recording can be performed.

【0180】記録ヘッドの構成としては、上述の各明細
書に開示されているような吐出口、液路、電気熱変換体
の組み合わせ構成(直線状液流路または直角液流路)の他
に、熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成を開
示する米国特許第4558333号明細書、米国特許第4459600
号明細書を用いた構成も本発明に含まれるものである。
As the configuration of the recording head, in addition to the combination of the discharge port, the liquid path, and the electrothermal converter (linear liquid flow path or right-angle liquid flow path) as disclosed in the above-mentioned respective specifications, U.S. Pat.No.4,558,333, U.S. Pat.
A configuration using the specification is also included in the present invention.

【0181】加えて、複数の電気熱変換体に対して、共
通するスリットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開
示する特開昭59-123670号公報や熱エネルギーの圧力波
を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開示する特
開昭59-138461号公報に基づいた構成としても本発明は
有効である。
In addition, JP-A-59-123670 discloses a configuration in which a common slit is used as a discharge portion of an electrothermal converter for a plurality of electrothermal converters, and absorbs pressure waves of thermal energy. The present invention is also effective as a configuration based on JP-A-59-138461, which discloses a configuration in which the openings correspond to the discharge portions.

【0182】さらに、記録装置が記録できる最大記録媒
体の幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録
ヘッドとしては、上述した明細書に開示されているよう
な複数記録ヘッドの組み合わせによってその長さを満た
す構成や、一体的に形成された1個の記録ヘッドとして
の構成のいずれでもよいが、本発明は、上述した効果を
一層有効に発揮することができる。
Further, as a full-line type recording head having a length corresponding to the width of the maximum recording medium that can be recorded by the recording apparatus, the length is determined by combining a plurality of recording heads as disclosed in the above specification. The present invention can exhibit the above-mentioned effects more effectively, though it may be either a configuration that satisfies the above requirements or a configuration as a single recording head that is formed integrally.

【0183】加えて、装置本体に装着されることで、装
置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給
が可能になる交換自在のチップタイプの記録ヘッド、あ
るいは記録ヘッド自体に一体的にインクタンクが設けら
れたカートリッジタイプの記録ヘッドを用いた場合にも
本発明は有効である。
In addition, an exchangeable chip-type recording head that can be electrically connected to the apparatus main body and supplied with ink from the apparatus main body by being attached to the apparatus main body, or integrated with the recording head itself. The present invention is also effective when a cartridge type recording head provided with an ink tank is used.

【0184】また、本発明の記録装置の構成として設け
られる、記録ヘッドに対しての回復手段、予備的な補助
手段等を付加することは本発明の効果を一層安定できる
ので好ましいものである。これらを具体的に挙げれば、
記録ヘッドに対してのキャッピング手段、クリーニング
手段、加圧あるいは吸引手段、電気熱変換体あるいはこ
れとは別の加熱素子あるいはこれらの組み合わせによる
予備加熱手段、記録とは別の吐出を行なう予備吐出モー
ドを行なうことも安定した記録を行なうために有効であ
る。
It is preferable to add recovery means for the print head, preliminary auxiliary means, and the like provided as components of the printing apparatus of the present invention, since the effects of the present invention can be further stabilized. If you list these specifically,
Capping means, cleaning means, pressurizing or suction means for the recording head, preheating means using an electrothermal transducer or a heating element different from this or a combination thereof, and a preliminary ejection mode for performing ejection different from recording Is also effective for performing stable recording.

【0185】さらに、記録装置の記録モードとしては黒
色等の主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘッ
ドを一体的に構成するか複数個の組み合わせによってで
もよいが、異なる色の複色カラー、または混色によるフ
ルカラーの少なくとも一つを備えた装置にも本発明は極
めて有効である。
Further, the recording mode of the recording apparatus is not limited to the recording mode of only the mainstream color such as black, but may be a single recording head or a combination of plural recording heads. The present invention is also extremely effective for an apparatus provided with at least one of full colors by color mixture.

【0186】以上説明した本発明の実施例においては、
インクを液体として説明しているが、室温やそれ以下で
固化するインクであって、室温で軟化するもの、もしく
は液体であるもの、あるいは上述のインクジェット方式
ではインク自体を 30℃以上70℃以下の範囲内で温度調
整を行なってインクの粘性を安定吐出範囲にあるように
温度制御するものが一般的であるから、使用記録信号付
与時にインクが液状をなすものであれば良い。
In the embodiments of the present invention described above,
Although the ink is described as a liquid, it is an ink that solidifies at or below room temperature, softens at room temperature, or is a liquid, or in the inkjet method described above, the ink itself is kept at 30 ° C or more and 70 ° C or less. Generally, the temperature is adjusted within the range and the temperature is controlled so that the viscosity of the ink is in the stable ejection range. Therefore, it is sufficient that the ink is in a liquid state when the use recording signal is applied.

【0187】加えて、積極的に熱エネルギーによる昇温
をインクの固形状態から液体状態への状態変化のエネル
ギーとして使用せしめることで防止するか、またはイン
クの蒸発防止を目的として放置状態で固化するインクを
用いるかして、いずれにしても熱エネルギーの記録信号
に応じた付与によってインクが液化し、液状インクとし
て吐出するものや、記録媒体に到達する時点では既に固
化し始めるもの等のような、熱エネルギーによって初め
て液化する性質のインクの使用も本発明には適用可能で
ある。このような場合インクは、特開昭54-56847号公報
あるいは特開昭60-71260号公報に記載されるような、多
孔質シート凹部または貫通孔に液状または固形物として
保持された状態で、電気熱変換体に対して対向するよう
な形態としても良い。本発明においては、上述した各イ
ンクに対して最も有効なものは、上述した膜沸騰方式を
実行するものである。
In addition, the temperature rise due to thermal energy is positively prevented by using it as energy for changing the state of the ink from the solid state to the liquid state, or the ink is solidified in a standing state to prevent evaporation of the ink. Either ink may be used, or in any case, the ink may be liquefied by application of heat energy according to the recording signal and ejected as a liquid ink, or may already start to solidify when reaching the recording medium. The use of ink having a property of being liquefied for the first time by heat energy is also applicable to the present invention. In such a case, as described in JP-A-54-56847 or JP-A-60-71260, the ink is held as a liquid or solid in a porous sheet recess or through hole, It is good also as a form which opposes an electrothermal transducer. In the present invention, the most effective one for each of the above-mentioned inks is to execute the above-mentioned film boiling method.

【0188】さらに加えて、本発明に係る記録装置の形
態としては、ワードプロセッサやコンピュータ等の情報
処理機器の画像出力端末として一体または別体に設けら
れるものの他、リーダと組み合せた複写装置、さらには
送受信機能を有するファクシミリ装置の形態を採るもの
であってもよい。
In addition to the above, the recording device according to the present invention may be provided as an image output terminal of an information processing device such as a word processor or a computer as an integral or separate device, a copying device combined with a reader, and A facsimile apparatus having a transmission / reception function may be employed.

【0189】次に、上述した液体吐出ヘッドを搭載する
液体吐出装置の概略について説明する。
Next, an outline of a liquid ejection apparatus equipped with the above-described liquid ejection head will be described.

【0190】図29 は、本発明の液体吐出ヘッドを装着
して適用することのできる液体吐出装置の一例であるイ
ンクジェット記録装置 600 の概略斜視図である。
FIG. 29 is a schematic perspective view of an ink jet recording apparatus 600 which is an example of a liquid discharge apparatus to which the liquid discharge head of the present invention can be mounted.

【0191】図29 において、インクジェットヘッドカ
ートリッジ 601 は、上述した液体吐出ヘッドとこの液
体吐出ヘッドに供給するインクを保持するインクタンク
とが一体となったものである。このインクジェットヘッ
ドカートリッジ 601 は、駆動モータ 602 の正逆回転に
連動して駆動力伝達ギア 603、604 を介して回転するリ
ードスクリュ 605 の螺旋溝 606 に対して係合するキャ
リッジ 607 上に搭載されており、駆動モータ 602 の動
力によってキャリッジ 607 とともにガイド 608 に沿っ
て矢印 a,b 方向に往復移動される。被記録材P'は、図
示しない被記録材搬送手段によってプラテンローラ 609
上を搬送され、紙押え板 610 によりキャリッジ 607
の移動方向にわたってプラテンローラ 609 に対して押
圧される。
Referring to FIG. 29, an ink jet head cartridge 601 has the above-described liquid discharge head and an ink tank for holding ink to be supplied to the liquid discharge head integrated with each other. The inkjet head cartridge 601 is mounted on a carriage 607 that engages with a spiral groove 606 of a lead screw 605 that rotates via driving force transmission gears 603 and 604 in conjunction with forward and reverse rotation of a driving motor 602. Then, it is reciprocated in the directions of arrows a and b along the guide 608 together with the carriage 607 by the power of the drive motor 602. The recording material P ′ is transferred to a platen roller 609 by a recording material conveying unit (not shown).
Conveyed above, and the carriage 607
Is pressed against the platen roller 609 in the moving direction of the roller.

【0192】リードスクリュ 605 の一端の近傍には、
フォトカプラ 611、612 が配設されている。これらはキ
ャリッジ 607 のレバー 607a のこの域での存在を確認
して駆動モータ 602 の回転方向切り換え等を行なうた
めのホームポジション検知手段である。
In the vicinity of one end of the lead screw 605,
Photocouplers 611 and 612 are provided. These are home position detecting means for confirming the presence of the lever 607a of the carriage 607 in this area and switching the rotation direction of the drive motor 602 and the like.

【0193】支持部材 613 は、上述のインクジェット
ヘッドカートリッジ 601 の吐出口のある前面(吐出口
面)を覆うキャップ部材 614 を支持するものである。ま
た、インク吸引手段 615 は、キャップ部材 614 の内部
にインクジェットヘッドカートリッジ 601 から空吐出
等されて溜まったインクを吸引するものである。このイ
ンク吸引手段 615 によりキャップ内開口部(不図示)を
介してインクジェットヘッドカートリッジ 601 の吸引
回復が行なわれる。インクジェットヘッドカートリッジ
601 の吐出口面を払拭するためのクリーニングブレー
ド 617 は、移動部材 618 により前後方向(上記キャリ
ッジ 607 の移動方向に直交する方向)に移動可能に設け
られている。これらクリーニングブレード 617 及び移
動部材 618 は、本体支持体 619 に支持されている。ク
リーニングブレード 617 は、この形態に限らず、他の
周知のクリーニングブレードであってもよい。
The support member 613 supports a cap member 614 that covers the front surface (discharge port surface) of the above-described ink jet head cartridge 601 having the discharge port. Further, the ink suction means 615 is for sucking the ink that has been collected from the ink jet head cartridge 601 due to idle discharge or the like inside the cap member 614. The ink suction unit 615 performs suction recovery of the ink jet head cartridge 601 through an opening (not shown) in the cap. Inkjet head cartridge
The cleaning blade 617 for wiping the discharge port surface of the 601 is provided so as to be movable in the front-rear direction (the direction perpendicular to the moving direction of the carriage 607) by the moving member 618. The cleaning blade 617 and the moving member 618 are supported by the main body support 619. The cleaning blade 617 is not limited to this form, and may be another known cleaning blade.

【0194】液体吐出ヘッドの吸引回復操作にあたっ
て、吸引を開始させるためのレバー 620 は、キャリッ
ジ 607 と係合するカム 621 の移動に伴って移動し、駆
動モータ 602 からの駆動力がクラッチ切り換え等の公
知の伝達手段で移動制御される。インクジェットヘッド
カートリッジ 601 の液体吐出ヘッドに設けられた発熱
体に信号を付与したり、前述した各機構の駆動制御を司
ったりするインクジェット記録制御部は装置本体側に設
けられており、ここには図示しない。
In the suction recovery operation of the liquid discharge head, the lever 620 for starting suction moves with the movement of the cam 621 engaging with the carriage 607, and the driving force from the drive motor 602 changes the clutch or the like. The movement is controlled by a known transmission means. An ink jet recording control unit that gives a signal to a heating element provided in the liquid ejection head of the ink jet head cartridge 601 and controls the driving of each mechanism described above is provided on the apparatus main body side. Not shown.

【0195】上述の構成を有するインクジェット記録装
置 600 は、図示しない被記録材搬送手段によりプラテ
ンローラ 609 上を搬送される被記録材P'に対し、イン
クジェットヘッドカートリッジ 601 は被記録材P'の全
幅にわたって往復移動しながら記録を行なう。
In the ink jet recording apparatus 600 having the above structure, the recording material P 'conveyed on the platen roller 609 by the recording material conveying means (not shown), while the ink jet head cartridge 601 uses the full width of the recording material P' The recording is performed while reciprocating over.

【0196】[0196]

【実施例】以下、実施例および比較例を用いてさらに具
体的に説明するが、本発明は、その要旨を越えない限
り、下記実施例により限定されるものではない。尚以下
の記載で、「部」、「%」とあるものは特に断らない限
り質量基準である。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples and comparative examples. However, the present invention is not limited to the following examples unless it exceeds the gist of the present invention. In the following description, “parts” and “%” are based on mass unless otherwise specified.

【0197】(顔料分散液の調製) 〔顔料分散液A〕5.3gの水に5gの濃塩酸をとかした溶
液に5℃においてアントラニル酸 1.58gを加えた。これ
に、アイスバスで攪拌することにより常に 10℃以下に
保たれた状態で、5℃の 8.7gの水に 1.78gの亜硝酸ナ
トリウムを加えた溶液を加えた。
(Preparation of Pigment Dispersion) [Pigment Dispersion A] 1.58 g of anthranilic acid was added at 5 ° C. to a solution prepared by dissolving 5 g of concentrated hydrochloric acid in 5.3 g of water. To this, a solution obtained by adding 1.78 g of sodium nitrite to 8.7 g of water at 5 ° C. was added while constantly being kept at 10 ° C. or lower by stirring in an ice bath.

【0197】これに更に、15分攪拌後、表面積が 220m
2/gでDBP吸油量が 105mL/100gのカーボンブラック
7gを混合した状態のまま加えた。その後、さらに 15分
攪拌した。得られたスラリーを東洋濾紙No.2(アドバ
ンティス社製)で濾過し、顔料粒子を十分に水洗し、110
℃のオーブンで乾燥させ、さらに、この顔料に水を足し
て顔料濃度 10質量%の顔料水溶液を作製した。
After stirring for 15 minutes, the surface area was 220 m.
7 g of carbon black having a DBP oil absorption of 105 mL / 100 g at 2 / g was added in a mixed state. Thereafter, the mixture was further stirred for 15 minutes. The obtained slurry was filtered through Toyo Filter Paper No. 2 (manufactured by Advantis), and the pigment particles were sufficiently washed with water.
After drying in an oven at ℃, water was added to the pigment to prepare an aqueous pigment solution having a pigment concentration of 10% by mass.

【0198】尚、上記で作製した自己分散型カーボンブ
ラックの親水性基密度を下記のようにして測定したとこ
ろ、2.6μmol/m2であった。測定方法としては、イオ
ンメーター(DKK製)を用いナトリウムイオン濃度を測
定し、その値から親水性基密度を換算した。そしてイオ
ン交換法を用いてナトリウムイオンをアンモニウムイオ
ンに置換することによって、カーボンブラックの表面に
-Ph-COONH4基を導入した自己分散型カーボンブ
ラックが分散された顔料分散液Aを得た。
Incidentally, the hydrophilic group density of the self-dispersible carbon black produced as described above was measured as follows, and it was 2.6 μmol / m 2 . As a measuring method, a sodium ion concentration was measured using an ion meter (manufactured by DKK), and a hydrophilic group density was converted from the measured value. Then, by replacing sodium ions with ammonium ions using the ion exchange method,
Pigment dispersion A in which self-dispersion type carbon black into which -Ph-COONH 4 groups were introduced was dispersed.

【0199】〔顔料分散液B〕5.3gの水に5gの濃塩酸
をとかした溶液に5℃においてアントラニル酸 1.58gを
加えた。これに、アイスバスで攪拌することにより常に
10℃以下に保たれた状態で、5℃の 8.7gの水に 1.78g
の亜硝酸ナトリウムを加えた溶液を加えた。
[Pigment Dispersion B] To a solution of 5 g of concentrated hydrochloric acid in 5.3 g of water, 1.58 g of anthranilic acid was added at 5 ° C. To this, always stir in an ice bath
1.78g in 8.7g of water at 5 ℃ while keeping it below 10 ℃
Of sodium nitrite was added.

【0199】これに更に、15分攪拌後、表面積が 220m
2/gでDBP吸油量が 105mL/100gのカーボンブラック
8gを混合した状態のまま加えた。その後、さらに 15分
攪拌した。得られたスラリーを東洋濾紙No.2(アドバ
ンティス社製)で濾過し、顔料粒子を十分に水洗し、110
℃のオーブンで乾燥させ、さらに、この顔料に水を足し
て顔料濃度 10質量%の顔料水溶液を作製した。
After stirring for 15 minutes, the surface area was 220 m.
8 g of carbon black having a DBP oil absorption of 105 mL / 100 g at a rate of 2 / g was added in a mixed state. Thereafter, the mixture was further stirred for 15 minutes. The obtained slurry was filtered through Toyo Filter Paper No. 2 (manufactured by Advantis), and the pigment particles were sufficiently washed with water.
After drying in an oven at ℃, water was added to the pigment to prepare an aqueous pigment solution having a pigment concentration of 10% by mass.

【0200】尚、上記で作製した自己分散型カーボンブ
ラックの親水性基密度を上記と同様に測定したところ、
1.6μmol/m2であった。そしてイオン交換法を用いて
ナトリウムイオンをアンモニウムイオンに置換すること
によって、カーボンブラックの表面に -Ph-COONH
4基を導入した自己分散型カーボンブラックが分散され
た顔料分散液Bを得た。
When the density of the hydrophilic group of the self-dispersible carbon black prepared above was measured in the same manner as described above,
1.6 μmol / m 2 . Then, by replacing sodium ions with ammonium ions using an ion exchange method, -Ph-COONH
Pigment dispersion liquid B in which self-dispersible carbon black into which four groups were introduced was dispersed was obtained.

【0201】<実施例1>以下の成分を混合し、十分攪
拌して溶解後、ポアサイズ 3.0μmのミクロフィルター
(富士フィルム製)にて加圧濾過し、本発明のインクを調
製した。
Example 1 The following components were mixed, sufficiently stirred and dissolved, and then a microfilter having a pore size of 3.0 μm was obtained.
(Fuji Film Co., Ltd.), and filtered under pressure to prepare the ink of the present invention.

【0202】 上記の顔料分散液A 45部 トリメチロールプロパン 6部 グリセリン 6部 ジエチレングリコール 6部 アセチレングリコールエチレンオキサイド付加物 (商品名:アセチレノールEH) 0.2部 水酸化カリウム 0.06部 水 36.74部 <実施例2>以下の成分を混合し、十分攪拌して溶解
後、ポアサイズ 3.0μmのミクロフィルター(富士フィ
ルム製)にて加圧濾過し、本発明のインクを調製した。
Pigment Dispersion A 45 parts Trimethylolpropane 6 parts Glycerin 6 parts Diethylene glycol 6 parts Acetylene glycol ethylene oxide adduct (trade name: acetylenol EH) 0.2 parts Potassium hydroxide 0.06 parts Water 36.74 parts <Example 2> The following components were mixed, sufficiently stirred and dissolved, and filtered under pressure through a 3.0 μm pore size microfilter (manufactured by Fuji Film) to prepare an ink of the present invention.

【0203】 上記の顔料分散液A 45部 安息香酸カリウム 1.7部 トリメチロールプロパン 6部 グリセリン 6部 ジエチレングリコール 6部 アセチレングリコールエチレンオキサイド付加物 (商品名:アセチレノールEH) 0.2部 水 35.1部 <実施例3>以下の成分を混合し、十分攪拌して溶解
後、ポアサイズ 3.0μmのミクロフィルター(富士フィ
ルム製)にて加圧濾過し、本発明のインクを調製した。
Pigment Dispersion A 45 parts Potassium benzoate 1.7 parts Trimethylolpropane 6 parts Glycerin 6 parts Diethylene glycol 6 parts Acetylene glycol ethylene oxide adduct (trade name: acetylenol EH) 0.2 parts Water 35.1 parts <Example 3> The following components were mixed, sufficiently stirred and dissolved, and filtered under pressure through a 3.0 μm pore size microfilter (manufactured by Fuji Film) to prepare an ink of the present invention.

【0204】 上記の顔料分散液B 45部 安息香酸カリウム 1.7部 トリメチロールプロパン 6部 グリセリン 6部 ジエチレングリコール 6部 アセチレングリコールエチレンオキサイド付加物 (商品名:アセチレノールEH) 0.2部 水 35.1部 <実施例4>以下の成分を混合し、十分攪拌して溶解
後、ポアサイズ 3.0μmのミクロフィルター(富士フィ
ルム製)にて加圧濾過し、本発明のインクを調製した。
Pigment dispersion B 45 parts Potassium benzoate 1.7 parts Trimethylolpropane 6 parts Glycerin 6 parts Diethylene glycol 6 parts Acetylene glycol ethylene oxide adduct (trade name: acetylenol EH) 0.2 parts Water 35.1 parts <Example 4> The following components were mixed, sufficiently stirred and dissolved, and then pressure-filtered with a micro filter having a pore size of 3.0 μm (manufactured by Fuji Film) to prepare an ink of the present invention.

【0205】 上記の顔料分散液A 45部 安息香酸アンモニウム 0.7部 安息香酸カリウム 0.9部 トリメチロールプロパン 6部 グリセリン 6部 ジエチレングリコール 6部 アセチレングリコールエチレンオキサイド付加物 (商品名:アセチレノールEH) 0.2部 水 35.2部 <実施例5>以下の成分を混合し、十分攪拌して溶解
後、ポアサイズ 3.0μmのミクロフィルター(富士フィ
ルム製)にて加圧濾過し、本発明のインクを調製した。
The above-mentioned pigment dispersion A 45 parts Ammonium benzoate 0.7 parts Potassium benzoate 0.9 parts Trimethylolpropane 6 parts Glycerin 6 parts Diethylene glycol 6 parts Acetylene glycol ethylene oxide adduct (trade name: acetylenol EH) 0.2 parts Water 35.2 parts Example 5 The following components were mixed, sufficiently stirred and dissolved, and filtered under pressure through a micro filter (manufactured by Fuji Film) having a pore size of 3.0 μm to prepare an ink of the present invention.

【0206】 上記の顔料分散液A 45部 安息香酸アンモニウム 1.5部 トリメチロールプロパン 6部 グリセリン 6部 ジエチレングリコール 6部 アセチレングリコールエチレンオキサイド付加物 (商品名:アセチレノールEH) 0.2部 水酸化カリウム 0.06部 水 35.24部 <比較例1>以下の成分を混合し、十分攪拌して溶解
後、ポアサイズ 3.0μmのミクロフィルター(富士フィ
ルム製)にて加圧濾過し、本発明のインクを調製した。
Pigment Dispersion A 45 parts Ammonium benzoate 1.5 parts Trimethylolpropane 6 parts Glycerin 6 parts Diethylene glycol 6 parts Acetylene glycol ethylene oxide adduct (trade name: acetylenol EH) 0.2 parts Potassium hydroxide 0.06 parts Water 35.24 parts <Comparative Example 1> The following components were mixed, sufficiently stirred and dissolved, and then subjected to pressure filtration with a micro filter having a pore size of 3.0 µm (manufactured by Fuji Film) to prepare an ink of the present invention.

【0207】 上記の顔料分散液A 45部 トリメチロールプロパン 6部 グリセリン 6部 ジエチレングリコール 6部 アセチレングリコールエチレンオキサイド付加物 (商品名:アセチレノールEH) 0.2部 アンモニア水(28%) 0.06部 水 36.74部 <比較例2>以下の成分を混合し、十分攪拌して溶解
後、ポアサイズ 3.0μmのミクロフィルター(富士フィ
ルム製)にて加圧濾過し、本発明のインクを調製した。
Pigment Dispersion A 45 parts Trimethylolpropane 6 parts Glycerin 6 parts Diethylene glycol 6 parts Acetylene glycol ethylene oxide adduct (trade name: acetylenol EH) 0.2 parts Ammonia water (28%) 0.06 parts Water 36.74 parts <Comparison Example 2> The following components were mixed, sufficiently stirred and dissolved, and then subjected to pressure filtration with a micro filter having a pore size of 3.0 μm (manufactured by Fuji Film) to prepare an ink of the present invention.

【0208】 上記の顔料分散液A 45部 安息香酸リチウム 1.4部 トリメチロールプロパン 6部 グリセリン 6部 ジエチレングリコール 6部 アセチレングリコールエチレンオキサイド付加物 (商品名:アセチレノールEH) 0.2部 水 35.4部 <比較例3>以下の成分を混合し、十分攪拌して溶解
後、ポアサイズ 3.0μmのミクロフィルター(富士フィ
ルム製)にて加圧濾過し、本発明のインクを調製した。
Pigment Dispersion A 45 parts Lithium benzoate 1.4 parts Trimethylolpropane 6 parts Glycerin 6 parts Diethylene glycol 6 parts Acetylene glycol ethylene oxide adduct (trade name: acetylenol EH) 0.2 parts Water 35.4 parts <Comparative Example 3> The following components were mixed, sufficiently stirred and dissolved, and then pressure-filtered with a micro filter having a pore size of 3.0 μm (manufactured by Fuji Film) to prepare an ink of the present invention.

【0209】 上記の顔料分散液B 45部 安息香酸リチウム 1.4部 トリメチロールプロパン 6部 グリセリン 6部 ジエチレングリコール 6部 アセチレングリコールエチレンオキサイド付加物 (商品名:アセチレノールEH) 0.2部 水 35.4部 <比較例4>以下の成分を混合し、十分攪拌して溶解
後、ポアサイズ 3.0μmのミクロフィルター(富士フィ
ルム製)にて加圧濾過し、本発明のインクを調製した。
Pigment dispersion B 45 parts Lithium benzoate 1.4 parts Trimethylolpropane 6 parts Glycerin 6 parts Diethylene glycol 6 parts Acetylene glycol ethylene oxide adduct (trade name: acetylenol EH) 0.2 parts Water 35.4 parts <Comparative Example 4> The following components were mixed, sufficiently stirred and dissolved, and then pressure-filtered with a micro filter having a pore size of 3.0 μm (manufactured by Fuji Film) to prepare an ink of the present invention.

【0210】 上記の顔料分散液A 45部 安息香酸アンモニウム 1.5部 トリメチロールプロパン 6部 グリセリン 6部 ジエチレングリコール 6部 アセチレングリコールエチレンオキサイド付加物 (商品名:アセチレノールEH) 0.2部 水 35.3部 このようにして得た実施例1〜5及び比較例1〜4のブ
ラックインクの主な特徴を下記表1にまとめて示した。
Pigment Dispersion A 45 parts Ammonium benzoate 1.5 parts Trimethylolpropane 6 parts Glycerin 6 parts Diethylene glycol 6 parts Acetylene glycol ethylene oxide adduct (trade name: acetylenol EH) 0.2 parts Water 35.3 parts The main characteristics of the black inks of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 4 are shown in Table 1 below.

【0211】[0211]

【表1】 [Table 1]

【0212】上記の実施例1〜5及び比較例1〜4のイ
ンクを用いて、記録信号に応じた熱エネルギーをインク
に付与することによりインクを吐出させるオンデマンド
型マルチ記録ヘッドを有するインクジェット記録装置B
JF-850(キヤノン製)を何ら改造を施すことなく用いて
下記評価を行なった。
Ink-jet recording having an on-demand type multi-recording head for discharging ink by applying thermal energy according to a recording signal to the ink using the inks of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 4 described above. Device B
The following evaluation was performed using JF-850 (manufactured by Canon) without any modification.

【0213】1)間欠吐出性 上記各インクと上記インクジェット記録装置を用い、A
4用紙(210mm×297mm、JIS P0138-1961)1枚
分の印字を行なった後2時間吐出を行なわず、その後再
びA4用紙1枚分の印字を行なうサイクルを 50回繰り
返した。その時の印字の乱れ具合から上記各インクの間
欠吐出性を評価した。
1) Intermittent Ejectivity Using each of the above inks and the above ink jet recording apparatus, A
After printing one sheet of four sheets (210 mm x 297 mm, JIS P0138-1961), ejection was not performed for 2 hours, and then a cycle of printing one sheet of A4 paper was repeated 50 times. The intermittent ejection property of each of the above inks was evaluated from the degree of printing disorder at that time.

【0214】2)固着性 上記各インクと上記インクジェット記録装置を用い、初
期印字を行なった後 72時間吐出を行なわず、その後再
び印字を行なった。72時間吐出を行なわなかった後の印
字が、初期印字の状態まで回復するのに要する記録装置
の回復動作回数から上記各インクの固着性を評価した。
2) Stickiness Using the above-mentioned inks and the above-mentioned ink jet recording apparatus, after initial printing was performed, ejection was not performed for 72 hours, and thereafter printing was performed again. The sticking property of each of the above inks was evaluated from the number of recovery operations of the recording device required to recover the printing after the ejection for 72 hours to the initial printing state.

【0215】上記の評価を行なった結果、実施例1のイ
ンクの間欠吐出性、固着性は共に比較例1のインクに比
べて明らかに向上した。また実施例2のインクも比較例
2のインクに比べて間欠吐出性、固着性が明らかに向上
した。実施例3のインクについては、比較例3のインク
に比べて間欠吐出性、固着性の向上が見られた。そして
実施例4及び実施例5のインクは比較例4のインクに比
べて間欠吐出性、固着性が明らかに向上した。
As a result of the above evaluation, both the intermittent ejection property and the fixability of the ink of Example 1 were clearly improved as compared with the ink of Comparative Example 1. In addition, the ink of Example 2 also clearly improved the intermittent ejection property and the fixability as compared with the ink of Comparative Example 2. As for the ink of Example 3, the intermittent ejection property and the fixability were improved as compared with the ink of Comparative Example 3. The inks of Example 4 and Example 5 clearly improved the intermittent ejection property and the fixability as compared with the ink of Comparative Example 4.

【0216】[0216]

【発明の効果】インクジェット記録を行なう際にブラッ
クインクによる印字において、印字物の印字濃度が高
く、該インクが間欠吐出性および固着性に優れた水性顔
料インクであり、更に該インクを用いたインクジェット
記録方法及びインクジェット記録装置が提供された。
According to the present invention, when printing with black ink during ink jet recording, the print density of the printed matter is high, the ink is an aqueous pigment ink excellent in intermittent ejection properties and fixability, and the ink jet ink using the ink is used. A recording method and an ink jet recording apparatus have been provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】インクジェット記録装置のヘッドの一例を示す
縦断面図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view illustrating an example of a head of an inkjet recording apparatus.

【図2】インクジェット記録装置のヘッドの一例を示す
横断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an example of a head of the inkjet recording apparatus.

【図3】図1に示したヘッドをマルチ化したヘッドの外
観斜視図である。
FIG. 3 is an external perspective view of a head obtained by multiplying the head shown in FIG. 1;

【図4】インクジェット記録装置の一例を示す概略斜視
図である。
FIG. 4 is a schematic perspective view illustrating an example of an ink jet recording apparatus.

【図5】インクカートリッジの一例を示す縦断面図であ
る。
FIG. 5 is a longitudinal sectional view illustrating an example of an ink cartridge.

【図6】記録ユニットの一例を示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view illustrating an example of a recording unit.

【図7】インクジェット記録ヘッドの別の構成例を示す
概略断面図である。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view illustrating another configuration example of the inkjet recording head.

【図8】インクジェット記録ヘッドの製造方法の一例を
工程順に配列した断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view in which an example of a method for manufacturing an ink jet recording head is arranged in the order of steps.

【図9】液体吐出ヘッドを搭載可能なインクジェットプ
リンタの一例の要部を示す概略斜視図である。
FIG. 9 is a schematic perspective view illustrating a main part of an example of an inkjet printer on which a liquid discharge head can be mounted.

【図10】液体吐出ヘッドを備えたインクジェットカー
トリッジの一例を示す概略斜視図である。
FIG. 10 is a schematic perspective view showing an example of an ink jet cartridge provided with a liquid ejection head.

【図11】液体吐出ヘッドの一例の要部を模式的に示す
概略斜視図である。
FIG. 11 is a schematic perspective view schematically showing a main part of an example of a liquid ejection head.

【図12】液体吐出ヘッドの一例の一部を抽出した概念
図である。
FIG. 12 is a conceptual diagram in which a part of an example of a liquid ejection head is extracted.

【図13】図12に示した吐出口の部分の拡大図であ
る。
FIG. 13 is an enlarged view of a discharge port shown in FIG.

【図14】図13に示した吐出口の部分のインク付着状
態を示す模式図である。
FIG. 14 is a schematic view showing the state of ink adhesion at the ejection port shown in FIG.

【図15】図12における主要部の模式図である。FIG. 15 is a schematic diagram of a main part in FIG.

【図16】図15中のX−Y斜視断面形状に対応し図1
7〜図23と共に液体吐出ヘッドの液体吐出動作を経時
的に説明するための概略断面図である。
FIG. 16 corresponds to the XY perspective cross-sectional shape in FIG.
FIG. 24 is a schematic cross-sectional view for explaining the liquid discharging operation of the liquid discharging head with time along with FIGS.

【図17】図15中のX−Y斜視断面形状に対応し図1
6及び図18〜図23と共に液体吐出ヘッドの液体吐出
動作を経時的に説明するための概略断面図である。
17 corresponds to the XY perspective cross-sectional shape in FIG.
FIG. 26 is a schematic cross-sectional view for explaining the liquid discharging operation of the liquid discharging head with time along with FIG. 6 and FIGS.

【図18】図15中のX−Y斜視断面形状に対応し図1
6、図17及び図19〜図23と共に液体吐出ヘッドの
液体吐出動作を経時的に説明するための概略断面図であ
る。
18 corresponds to the XY perspective cross-sectional shape in FIG.
FIG. 26 is a schematic cross-sectional view for explaining the liquid discharging operation of the liquid discharging head with time, together with FIG. 6, FIG. 17 and FIGS.

【図19】図15中のX−Y斜視断面形状に対応し図1
6〜図18及び図20〜図23と共に液体吐出ヘッドの
液体吐出動作を経時的に説明するための概略断面図であ
る。
19 corresponds to the XY perspective cross-sectional shape in FIG.
FIG. 24 is a schematic cross-sectional view for explaining the liquid discharging operation of the liquid discharging head with time along with FIGS. 6 to 18 and FIGS.

【図20】図15中のX−Y斜視断面形状に対応し図1
6〜図19及び図21〜図23と共に液体吐出ヘッドの
液体吐出動作を経時的に説明するための概略断面図であ
る。
20 corresponds to the XY perspective cross-sectional shape in FIG.
FIG. 24 is a schematic cross-sectional view for explaining the liquid discharging operation of the liquid discharging head with time along with FIGS. 6 to 19 and FIGS.

【図21】図15中のX−Y斜視断面形状に対応し図1
6〜図20及び図22、図23と共に液体吐出ヘッドの
液体吐出動作を経時的に説明するための概略断面図であ
る。
21 corresponds to the XY perspective cross-sectional shape in FIG.
FIG. 26 is a schematic cross-sectional view for explaining the liquid discharging operation of the liquid discharging head with time along with FIGS. 6 to 20 and FIGS.

【図22】図15中のX−Y斜視断面形状に対応し図1
6〜図21及び図23と共に液体吐出ヘッドの液体吐出
動作を経時的に説明するための概略断面図である。
FIG. 22 corresponds to the XY perspective cross-sectional shape in FIG.
FIG. 24 is a schematic cross-sectional view for explaining the liquid discharging operation of the liquid discharging head with time, along with FIGS. 6 to 21 and 23.

【図23】図15中のX−Y斜視断面形状に対応し図1
6〜図22と共に液体吐出ヘッドの液体吐出動作を経時
的に説明するための概略断面図である。
FIG. 23 corresponds to the XY perspective cross-sectional shape in FIG.
FIG. 23 is a schematic cross-sectional view for explaining the liquid discharging operation of the liquid discharging head with time along with FIGS. 6 to 22.

【図24】本発明の効果を発揮しやすい構成のヘッドを
説明するための概略断面図の第一の例である。
FIG. 24 is a first example of a schematic cross-sectional view for explaining a head having a configuration that easily exerts the effects of the present invention.

【図25】本発明の効果を発揮しやすい構成のヘッドを
説明するための概略断面図の第二の例である。
FIG. 25 is a second example of a schematic cross-sectional view for explaining a head having a configuration that easily exerts the effects of the present invention.

【図26】本発明の効果を発揮しやすい構成のヘッドを
説明するための概略断面図の第三の例である。
FIG. 26 is a third example of a schematic cross-sectional view for explaining a head having a configuration easily exhibiting the effects of the present invention.

【図27】本発明の効果を発揮するメカニズムを説明す
るための概略模式図である。
FIG. 27 is a schematic diagram for explaining a mechanism exhibiting the effects of the present invention.

【図28】ナトリウムイオン等とカリウムイオンの水和
性が異なる点を説明するための概念図である。
FIG. 28 is a conceptual diagram for explaining the difference in the hydration of sodium ions and the like and potassium ions.

【図29】本発明の液体吐出ヘッドを装着して適用する
ことのできる液体吐出装置の一例であるインクジェット
記録装置600の概略斜視図である。
FIG. 29 is a schematic perspective view of an ink jet recording apparatus 600 as an example of a liquid ejection apparatus to which the liquid ejection head of the present invention can be mounted and applied.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 インク吐出エネルギー発生素子 3 開口部 4 溶解可能な樹脂層 5 被覆樹脂層 6 マスク 7 インク供給部材 8 インク吐出口 9 インク流路 13 ヘッド 14 インク溝 15 発熱素子基板 16 保護層 17-1、17-2 電極 18 発熱抵抗体層 19 蓄熱層 20 基板 21 インク 22 吐出オリフィス(微細孔) 23 メニスカス 24 インク小滴 25 被記録材 26 マルチノズル 27 ガラス板 28 発熱ヘッド 40 インク袋 42 栓 44 インク吸収体 45 インクカートリッジ 51 給紙部 52 紙送りローラー 53 排紙ローラー 61 ブレード 62 キャップ 63 インク吸収体 64 吐出回復部 65 記録ヘッド 66 キャリッジ 67 ガイド軸 68 モーター 69 ベルト 70 記録ユニット 71 ヘッド部 72 大気連通口 80 インク流路 81 オリフィスプレート 82 振動板 83 圧電素子 84 基板 85 吐出口 251 吐出エネルギー発生素子 252 吐出口 253 供給口 254 基板 255 吐出口プレート 261 被覆樹脂層 262 吐出エネルギー発生素子 263 突起物 600 インクジェット記録装置 601 インクジェットヘッドカートリッジ 602 駆動モータ 603、604 駆動力伝達ギア 605 リードスクリュ 606 螺旋溝 607 キャリッジ 607a レバー 608 ガイド 609 プラテンローラ 610 紙押え板 611、612 フォトカプラ 613 支持部材 614 キャップ部材 615 インク吸引手段 616 キャップ内開口部 617 クリーニングブレード 618 移動部材 619 本体支持体 620 (吸引開始)レバー 621 カム 832:吐出口 832a:起部 832b:伏部 931:電気熱変換素子(ヒータ,インク吐出エネルギ発生素
子) 933:インク供給口(開口部) 934:基板 935:オリフィスプレート(吐出口プレート) 935a:吐出口面 936:インク流路壁 936a :隔壁 940 :吐出口部 1337 :発泡室 1338 :液流路 1141 :溝 1141a :頂部 100 :インクジェット記録ヘッド 101 :気泡 102 :メニスカス 1001 :液体タンク 1006 :移動駆動部 1008 :ケーシング 1010 :記録部 1010a :キャリッジ部材 1012 :カートリッジ 1012Y,M,C,B:インクジェットカートリッジ 1016 :ベルト 1018 :モータ 1020 :駆動部 1022a、1022b:ローラユニット 1024a、1024b:ローラユニット 1026 :回復ユニット 1026a、1026b:プーリ 1028 :用紙 1030 :搬送装置 2701 :カーボンブラック 2703 :水分子 2705 :カウンターイオン 2707 :カリウムイオン 2709 :ナトリウムイオン C:濡れインク FM:メニスカス後退方向 FC:メニスカス後退方向と反対方向 G:重心 I:インク Ia:主液滴(液体,インク) Ib,Ic:液体(インク) Id:溝部に付着したインク(溝内のインク) Ie:液流路内に残存しているインク L:液室(インク供給口)から吐出口に向かう線 N1:発泡室の幅寸法 N2:発泡室の長さ寸法 O:吐出口の中心 P':被記録材 P:用紙の搬送方向 R:ベルトの回転方向 S:用紙の搬送方向と略直交する方向 T1:吐出口伏部寸法 w:隔壁の幅寸法
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Ink ejection energy generating element 3 Opening 4 Soluble resin layer 5 Coating resin layer 6 Mask 7 Ink supply member 8 Ink ejection port 9 Ink flow path 13 Head 14 Ink groove 15 Heat generating element substrate 16 Protection layer 17-1 , 17-2 Electrode 18 Heating resistor layer 19 Thermal storage layer 20 Substrate 21 Ink 22 Discharge orifice (micro hole) 23 Meniscus 24 Ink droplet 25 Recording material 26 Multi nozzle 27 Glass plate 28 Heating head 40 Ink bag 42 Plug 44 Ink Absorber 45 Ink cartridge 51 Paper feed unit 52 Paper feed roller 53 Discharge roller 61 Blade 62 Cap 63 Ink absorber 64 Discharge recovery unit 65 Recording head 66 Carriage 67 Guide shaft 68 Motor 69 Belt 70 Recording unit 71 Head 72 Air communication Port 80 Ink flow path 81 Orifice plate 82 Vibrating plate 83 Piezoelectric element 84 Substrate 85 Discharge port 251 Discharge energy generating element 252 Discharge port 253 Supply port 254 Substrate 255 Discharge port plate 261 Coating resin layer 262 Discharge energy generating element 263 Projection 600 Inkjet recording device 601 Inkjet head cartridge 602 Drive motor 603, 604 Driving force transmission gear 605 Lead screw 606 Spiral groove 607 Carriage 607a Lever 608 Guide 609 Platen roller 610 Paper press plate 611, 612 Photocoupler 613 Support member 614 Cap member 615 Ink suction means 616 Opening inside cap 617 Cleaning blade 618 Moving member 619 Main body support 620 (Suction start) lever 621 Cam 832: Discharge port 832a : Raised part 832b: Depressed part 931: Electrothermal conversion element (heater, ink discharge energy generating element) 933: Ink supply port (opening) 934: Substrate 935: Orifice plate (discharge port plate) 935a: Discharge port surface 936: Ink flow path wall 936a: Partition wall 940: Discharge port 1337: Bubble chamber 1338: Liquid flow path 1141: Groove 1141a: Top 100: Inkjet printing Recording head 101: Bubbles 102: Meniscus 1001: Liquid tank 1006: Movement drive unit 1008: Casing 1010: Recording unit 1010a: Carriage member 1012: Cartridge 1012Y, M, C, B: Inkjet cartridge 1016: Belt 1018: Motor 1020: Drive Unit 1022a, 1022b: Roller unit 1024a, 1024b: Roller unit 1026: Recovery unit 1026a, 1026b: Pulley 1028: Paper 1030: Transport device 2701: Carbon black 2703: Water molecule 2705: Counter ion 2707: Potassium ion 2709: Sodium ion C : Wet ink F M : Meniscus retreat direction F C : Opposite to meniscus retreat direction G: Center of gravity I: Ink Ia: Main droplet (liquid, ink) Ib, Ic: Liquid (ink) Id: Ink attached to groove ( ink) Ie in the grooves: ink remaining in the liquid flow path L: liquid chamber (lines N 1 toward the discharge port from the ink supply port): the width of the bubbling chamber dimensions N 2: bubbling chamber length O : Discharge port Center P ': the recording material P: sheet conveying direction R: rotation direction of the belt S: Direction T 1 substantially orthogonal to the conveying direction of the paper: the discharge port saphenous section dimensions w: width of the partition wall

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C09C 1/56 C09C 3/08 3/06 B41J 3/04 101Y 3/08 103B (72)発明者 三品 伸也 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 Fターム(参考) 2C056 FA03 FA10 FC01 HA05 HA17 KC14 2C057 AG05 AG14 AG44 AG46 AN01 AP22 AP38 AP47 AP60 AQ01 AQ02 AQ06 BA03 BA13 2H086 BA55 BA59 BA60 4J037 AA02 CA05 CA10 CB09 EE02 EE19 EE46 FF15 4J039 BA04 BE01 CA06 EA41 EA42 EA44 GA24 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) C09C 1/56 C09C 3/08 3/06 B41J 3/04 101Y 3/08 103B (72) Inventor Shinya Shinya 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo F-term (reference) in Canon Inc. CA10 CB09 EE02 EE19 EE46 FF15 4J039 BA04 BE01 CA06 EA41 EA42 EA44 GA24

Claims (49)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 カーボンブラックの表面に、少なくとも
1つの親水性基が直接若しくは他の原子団を介して結合
している自己分散型カーボンブラックを少なくとも含む
色材、及び水性媒体を含み、該カーボンブラックに対し
て質量比で0.6%以上のカリウムイオンを有すること
を特徴とするインク。
1. A color material comprising at least a self-dispersible carbon black having at least one hydrophilic group bonded directly or through another atomic group to the surface of the carbon black, and an aqueous medium, An ink comprising 0.6% or more of potassium ions in a mass ratio to black.
【請求項2】 該親水性基が、下記に列記した中から選
択される少なくとも1つである請求項1に記載のイン
ク。 -COOM、-SO3M、-PO3HM、-PO32 (但し、式中のMは水素原子、アルカリ金属、アンモニ
ウム又は有機アンモニウムを表わす。)
2. The ink according to claim 1, wherein the hydrophilic group is at least one selected from the following. -COOM, -SO 3 M, -PO 3 HM, -PO 3 M 2 ( representing where, M in the formula is a hydrogen atom, an alkali metal, ammonium or organic ammonium.)
【請求項3】 前記カリウムイオンが前記カーボンブラ
ックの親水性基のカウンターとして存在している請求項
1または2に記載のインク。
3. The ink according to claim 1, wherein the potassium ion is present as a counter for a hydrophilic group of the carbon black.
【請求項4】 前記カリウムイオンが、水酸化カリウム
由来である請求項1〜3のいずれかに記載のインク。
4. The ink according to claim 1, wherein the potassium ion is derived from potassium hydroxide.
【請求項5】 前記インクの pHが7以上10以下であ
る請求項1〜4のいずれかに記載のインク。
5. The ink according to claim 1, wherein the pH of the ink is 7 or more and 10 or less.
【請求項6】 該親水性基の密度が1.8μmol/m2
上である請求項1〜5のいずれかに記載のインク。
6. The ink according to claim 1, wherein the density of the hydrophilic group is 1.8 μmol / m 2 or more.
【請求項7】 該インク中の1価のカチオンイオンの総
量が0.05mol/L以上1mol/L以下である請求項1〜
6のいずれかに記載のインク。
7. The ink according to claim 1, wherein the total amount of monovalent cation ions in the ink is from 0.05 mol / L to 1 mol / L.
6. The ink according to any of 6.
【請求項8】 前記1価のカチオンイオンが、アルカリ
金属イオン、アンモニウムイオン及び有機アンモニウム
イオンから選ばれる少なくとも1つをカリウムイオンと
共に含む請求項7に記載のインク。
8. The ink according to claim 7, wherein the monovalent cation ion contains at least one selected from an alkali metal ion, an ammonium ion and an organic ammonium ion together with a potassium ion.
【請求項9】 前記1価のカチオンイオンの含有量が水
性顔料インク全量に対して0.1mol/L以上0.5mol/L
以下である請求項7または8に記載のインク。
9. The content of the monovalent cation ion is 0.1 mol / L or more and 0.5 mol / L based on the total amount of the aqueous pigment ink.
The ink according to claim 7, wherein:
【請求項10】 該インクがインクジェット用のインク
である請求項1〜9のいずれかに記載のインク。
10. The ink according to claim 1, wherein the ink is an ink jet ink.
【請求項11】 インクにエネルギーを与えて、インク
を記録ヘッドから吐出させ、記録媒体に付着させる工程
を有する画像記録方法において、該インクが請求項10
に記載のインクであることを特徴とする画像記録方法。
11. An image recording method comprising the steps of: applying energy to ink, discharging the ink from a recording head, and attaching the ink to a recording medium.
An image recording method, characterized by being the ink described in (1).
【請求項12】 1ドット当たりの吐出量が40ng 以
下である記録ヘッドを用いる請求項11に記載の画像記
録方法。
12. The image recording method according to claim 11, wherein a recording head having an ejection amount per dot of 40 ng or less is used.
【請求項13】 該記録ヘッドが、インク流路中に流路
抵抗が大きく変化する部位を有する記録ヘッドである請
求項11に記載の画像記録方法。
13. The image recording method according to claim 11, wherein the recording head is a recording head having a portion in the ink flow path where the flow path resistance changes greatly.
【請求項14】 該エネルギーが、熱エネルギーである
請求項11〜13のいずれかに記載の画像記録方法。
14. The image recording method according to claim 11, wherein said energy is heat energy.
【請求項15】 該熱エネルギーが、インク流路内に配
置されているヒータによって印加される請求項14に記
載の画像記録方法。
15. The image recording method according to claim 14, wherein the thermal energy is applied by a heater disposed in an ink flow path.
【請求項16】 該ヒータが、該インクの吐出口に正対
している請求項15に記載の画像記録方法。
16. The image recording method according to claim 15, wherein the heater is directly opposed to the ink ejection port.
【請求項17】 該記録ヘッドが、該インクが該ヒータ
に接する部位に至るまでにインクの主たる流動方向が少
なくとも90°変化する部位を有する請求項14〜16
のいずれかに記載の画像記録方法。
17. The recording head according to claim 14, wherein a main flow direction of the ink changes by at least 90 ° until the ink reaches a part in contact with the heater.
The image recording method according to any one of the above.
【請求項18】 該エネルギーが、力学的エネルギーで
ある請求項11〜13のいずれかに記載の画像記録方
法。
18. The image recording method according to claim 11, wherein said energy is mechanical energy.
【請求項19】 該記録媒体が普通紙である請求項11
〜18のいずれかに記載の画像記録方法。
19. The recording medium according to claim 11, wherein said recording medium is plain paper.
19. The image recording method according to any one of claims 18 to 18.
【請求項20】 インクを収容しているインク収容部と
該インクにエネルギーを与えて該インクをインク滴とし
て吐出させるための記録ヘッドとを具備している記録ユ
ニットにおいて、該インクが請求項10のいずれかに記
載のインクであることを特徴とする記録ユニット。
20. A recording unit, comprising: an ink containing section containing ink; and a recording head for applying energy to the ink to eject the ink as ink droplets. A recording unit, which is the ink described in any one of the above.
【請求項21】 該記録ヘッドが、1ドット当たりの吐
出量が40ng 以下である記録ヘッドである請求項20
に記載の記録ユニット。
21. The recording head according to claim 20, wherein the ejection amount per dot is 40 ng or less.
A recording unit according to item 1.
【請求項22】 該記録ヘッドが、インク流路中にイン
クの流路抵抗が大きく変化する部位を有する記録ヘッド
である請求項20または21に記載の記録ユニット。
22. The recording unit according to claim 20, wherein the recording head is a recording head having a portion in the ink flow path where the flow resistance of the ink greatly changes.
【請求項23】 該エネルギーが、熱エネルギーである
請求項20〜22のいずれかに記載の記録ユニット。
23. The recording unit according to claim 20, wherein the energy is heat energy.
【請求項24】 該熱エネルギーが、インク流路内に配
置されているヒータによって印加される請求項23に記
載の記録ユニット。
24. The recording unit according to claim 23, wherein said thermal energy is applied by a heater disposed in an ink flow path.
【請求項25】 該ヒータが、該インクの吐出口に正対
している請求項24に記載の記録ユニット。
25. The recording unit according to claim 24, wherein the heater faces the ink ejection port.
【請求項26】 該記録ヘッドが、該インクが該ヒータ
に接する部位に至るまでにインクの主たる流動方向が少
なくとも90°変化する部位を有する請求項23〜25
のいずれかに記載の記録ユニット。
26. The recording head according to claim 23, wherein a main flow direction of the ink changes by at least 90 ° until the ink reaches a part in contact with the heater.
The recording unit according to any one of the above.
【請求項27】 インクを収容しているインク収容部を
具備しているインクカートリッジにおいて、上記インク
が請求項1〜10のいずれかに記載のインクであること
を特徴とするインクカートリッジ。
27. An ink cartridge comprising an ink containing section containing ink, wherein the ink is the ink according to claim 1. Description:
【請求項28】 インクを収容しているインク収容部
と、該インクをエネルギーの作用によりインク滴として
吐出させるための記録ヘッドとを有する記録ユニットを
具備している画像記録装置において、該インクが請求項
10に記載のインクであることを特徴とする画像記録装
置。
28. An image recording apparatus comprising: a recording unit having an ink containing section containing ink and a recording head for ejecting the ink as ink droplets by the action of energy. An image recording apparatus comprising the ink according to claim 10.
【請求項29】 インクを収容しているタンク収容部を
備えたインクカートリッジと、該インクをエネルギーの
作用によりインク滴として吐出させるための記録ヘッド
を具備している画像記録装置において、該インクが請求
項10に記載のインクであることを特徴とする画像記録
装置。
29. An image recording apparatus comprising: an ink cartridge having a tank accommodating section for accommodating ink; and a recording head for ejecting the ink as ink droplets by the action of energy. An image recording apparatus comprising the ink according to claim 10.
【請求項30】 該インクカートリッジに収容している
インクを、前記記録ヘッドに対して供給するインク供給
部を有する請求項29に記載の画像記録装置。
30. The image recording apparatus according to claim 29, further comprising an ink supply unit that supplies the ink contained in the ink cartridge to the recording head.
【請求項31】 該記録ヘッドが、1ドット当たりの吐
出量が40ng 以下である記録ヘッドである請求項28
〜30のいずれかに記載の画像記録装置。
31. The recording head according to claim 28, wherein the ejection amount per dot is 40 ng or less.
30. The image recording apparatus according to any one of claims 30 to 30.
【請求項32】 該記録ヘッドが、インク流路中にイン
クの流路抵抗が大きく変化する部位を有する記録ヘッド
である請求項28〜31のいずれかに記載の画像記録装
置。
32. The image recording apparatus according to claim 28, wherein the recording head is a recording head having a portion in the ink flow path where the flow resistance of the ink greatly changes.
【請求項33】 該エネルギーが、熱エネルギーである
28〜32のいずれかに記載の画像記録装置。
33. The image recording apparatus according to claim 28, wherein said energy is heat energy.
【請求項34】 該熱エネルギーが、インク流路内に配
置されているヒータによって印加される請求項33に記
載の画像記録装置。
34. The image recording apparatus according to claim 33, wherein the thermal energy is applied by a heater disposed in an ink flow path.
【請求項35】 該ヒータが、該インクの吐出口に正対
している請求項34に記載の画像記録装置。
35. The image recording apparatus according to claim 34, wherein the heater is directly opposed to the ink ejection port.
【請求項36】 該記録ヘッドが、該インクが該ヒータ
に接する部位に至るまでにインクの主たる流動方向が少
なくとも90°変化する部位を有する請求項34または
35に記載の画像記録装置。
36. The image recording apparatus according to claim 34, wherein the recording head has a portion where the main flow direction of the ink changes by at least 90 ° until the ink reaches a portion in contact with the heater.
【請求項37】 インクにエネルギーを与えて、インク
を記録ヘッドから吐出させる際に、請求項10に記載の
インクを用いることを特徴とする記録ヘッドの固着緩和
方法。
37. A method for alleviating sticking of a print head, comprising using the ink according to claim 10 when applying energy to the ink to discharge the ink from the print head.
【請求項38】 シアン用、マゼンタ用、イエロー用、
レッド用、グリーン用及びブルー用の各色材から選ばれ
る少なくとも1つの色材を含むインクと請求項1〜10
のいずれかに記載のインクとの組み合わせからなること
を特徴とするインクセット。
38. Cyan, magenta, yellow,
An ink containing at least one color material selected from red, green and blue color materials, and an ink containing at least one color material.
An ink set comprising a combination with the ink described in any one of the above.
【請求項39】 親水性基を有する自己分散型顔料を色
材として有し該親水性基に対するカウンターイオンと該
カウンターイオン以外に該親水性基と逆極性にありなが
ら該親水性基の水和力よりも低い水和力のイオンを有す
ることを特徴とするインク。
39. Hydration of the hydrophilic group while having a self-dispersible pigment having a hydrophilic group as a coloring material and having a counter ion to the hydrophilic group and a counter ion other than the counter ion and having the opposite polarity to the hydrophilic group. An ink having ions having a hydration power lower than the power.
【請求項40】 親水性基を有する自己分散型顔料を色
材として有し該親水性基に対するカウンターイオンと該
カウンターイオン以外に該親水性基と逆極性にありなが
ら該親水性基の水和力よりも低い水和力のイオンを有す
るインクを具備していることを特徴とする記録ヘッド。
40. A hydration of the hydrophilic group while having a self-dispersible pigment having a hydrophilic group as a coloring material and having a counter ion to the hydrophilic group and a counter ion other than the counter ion while having the opposite polarity to the hydrophilic group. A recording head comprising an ink having ions having a hydration power lower than the power.
【請求項41】 親水性基を有する自己分散型顔料を色
材として有し該親水性基に対するカウンターイオンと該
カウンターイオン以外に該親水性基と逆極性にありなが
ら該親水性基の水和力よりも低い水和力のイオンを有す
るインクを収容していることを特徴とするインクタン
ク。
41. A self-dispersible pigment having a hydrophilic group as a coloring material, and a counter ion to the hydrophilic group and hydration of the hydrophilic group while being in a polarity opposite to that of the hydrophilic group other than the counter ion. An ink tank containing ink having ions having a hydration power lower than the power of the ink.
【請求項42】 カーボンブラックの表面に少なくとも
1つの親水性基が直接若しくは他の原子団を介して結合
している自己分散型カーボンブラック、塩及び水性媒体
を含むインクジェット用インクであって、該インクは、
記録ヘッド内における該インクの流動状態が、乱流状態
もしくはかく乱状態となったときにおいても該自己分散
型カーボンブラックの安定な分散状態を維持しているこ
とを特徴とするインクジェット用インク。
42. An ink-jet ink comprising a self-dispersible carbon black, a salt and an aqueous medium, wherein at least one hydrophilic group is bonded directly or via another atomic group to the surface of the carbon black, The ink is
An ink-jet ink characterized in that the self-dispersion type carbon black maintains a stable dispersion state even when the flow state of the ink in the recording head becomes a turbulent state or a disturbed state.
【請求項43】 インク吐出圧力発生素子に対向する位
置にインク吐出口を供えているインクジェット記録ヘッ
ドを用いてインクを吐出させる工程を含むインクジェッ
ト記録方法における該記録ヘッドの固着を緩和する方法
であって、該インクとして請求項10に記載のインクを
用いることを特徴とする固着緩和方法。
43. A method for alleviating sticking of a recording head in an ink jet recording method including a step of discharging ink using an ink jet recording head having an ink discharge port at a position facing an ink discharge pressure generating element. A method for alleviating sticking, wherein the ink according to claim 10 is used as the ink.
【請求項44】 インク流路中に、液体の流路抵抗が大
きく変化する部位を有するインクジェット記録ヘッドを
用いてインクを吐出させる工程を含むインクジェット記
録方法における該記録ヘッドの固着を緩和する方法であ
って、該インクとして請求項10に記載のインクを用い
ることを特徴とする固着緩和方法。
44. A method for alleviating sticking of a recording head in an ink jet recording method including a step of discharging ink using an ink jet recording head having a portion in which a flow path resistance of a liquid greatly changes in an ink flow path. A method for alleviating sticking, wherein the ink according to claim 10 is used as the ink.
【請求項45】 液体の流路抵抗が大きく変化する部位
が、液体の流動方向が、90°以上変化する部位である
請求項44記載の固着緩和方法。
45. The method according to claim 44, wherein the portion where the flow resistance of the liquid greatly changes is a portion where the flow direction of the liquid changes by 90 ° or more.
【請求項46】 インクにエネルギーを与えて、インク
を記録ヘッドからインクジェット法で吐出させる工程を
所定の時間間隔で繰り返す工程を有するインクジェット
記録法における間欠吐出性を改善する方法であって、該
インクとして請求項10に記載のインクを用いることを
特徴とする間欠吐出性の改善方法。
46. A method for improving the intermittent ejection property in an ink jet recording method, comprising a step of applying energy to the ink and discharging the ink from a recording head by an ink jet method at predetermined time intervals. A method for improving intermittent ejection, comprising using the ink according to claim 10.
【請求項47】 インク吐出圧力発生素子に対向する方
向にインクを吐出させる記録ヘッドを用いてインクを、
所定の間隔で複数回吐出させる工程を含むインクジェッ
ト記録方法における間欠吐出性の改善方法であって、該
インクとして請求項10に記載のインクを用いることを
特徴とする間欠吐出性の改善方法。
47. Using a recording head for discharging ink in a direction facing the ink discharge pressure generating element,
A method for improving intermittent ejection in an inkjet recording method including a step of ejecting a plurality of times at predetermined intervals, wherein the ink according to claim 10 is used as the ink.
【請求項48】 インク流路中に、液体の流路抵抗が大
きく変化する部位を有する記録ヘッドを用いてインク
を、所定の時間間隔で複数回吐出させる工程を含むイン
クジェット記録方法における間欠吐出性の改善方法であ
って、該インクとして請求項10に記載のインクを用い
ることを特徴とする間欠吐出性の改善方法。
48. An intermittent ejection property in an ink jet recording method including a step of ejecting ink a plurality of times at predetermined time intervals using a recording head having a portion in the ink flow path where the flow path resistance of the liquid greatly changes. A method for improving intermittent ejection characteristics, wherein the ink according to claim 10 is used as the ink.
【請求項49】 液体の流路抵抗が大きく変化する部位
が、液体の流動方向が、90°以上変化する部位である
請求項48記載の間欠吐出性の改善方法。
49. The method for improving intermittent ejection according to claim 48, wherein the portion where the flow resistance of the liquid greatly changes is a portion where the flow direction of the liquid changes by 90 ° or more.
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