WO2006068018A1 - 記録液を収納した液体カートリッジ、液体吐出装置及び吐出方法 - Google Patents

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WO2006068018A1
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recording
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Hideki Sekiguchi
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Sony Corporation
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    • C09D11/00—Inks
    • C09D11/30—Inkjet printing inks

Definitions

  • the present invention relates to a liquid cartridge containing a recording liquid, a liquid discharge apparatus, and a discharge method.
  • the present invention relates to a recording liquid for printing and recording information on a printing object such as a recording paper, a liquid cartridge containing the recording liquid, and a recording liquid contained in the liquid cartridge from a discharge port.
  • the present application relates to a liquid ejection apparatus and a liquid ejection method for ejecting a droplet in an object.
  • a liquid ejecting apparatus for example, there is an ink jet printer apparatus that records information such as images and characters by ejecting ink that is a recording liquid onto a recording paper that is a recording target.
  • This ink jet printer device has the advantages of low running cost, small device size, and easy colorization of printed images.
  • Examples of the ink jet method for discharging liquid ink include a deflection method, a cavity method, a thermo jet method, a bubble jet (registered trademark) method, a thermal ink jet method, a slit jet method, and a spark jet method.
  • These ink jet systems record images, characters, and the like by ejecting them from a discharge port of an ink ejection head that ejects ink in the form of minute droplets, so-called nozzles, and landing on recording paper.
  • Inkjet recording printer devices may print not only on inkjet recording paper but also on plain paper such as copy paper and report paper.
  • the ink used in the ink jet recording method is not only for ink jet recording paper, but also when printing on plain paper, especially when the image density is high and image blurring, specifically between different colors.
  • the following inks have been proposed for use in the inkjet recording system. One of them is described in Japanese Patent Publication No. 60-23793 (Reference 1).
  • the ink described in this document 1 has improved drying properties by using dialkylsulfosuccinic acid as a surfactant.
  • the ink described in this document 1 has a narrow pH range where improvement in drying properties can be expected, and the improvement effect over time and the print density are lowered.
  • JP-A-56-57862 proposes an ink that suppresses bleeding of an image by adding a strongly basic substance.
  • the inks described in this document 2 are effective only when used on acidic paper, and are not effective on neutral paper.
  • JP-A-6-157959 reference 3
  • JP-A-2003-3100 reference 4
  • wetting agents, surfactants, and 2-ethyl-1,3-hexanediol are contained in specific amounts, respectively. Therefore, an ink has been proposed which improves image bleeding, particularly heavy color image bleeding. Even if the inks described in this document 3 and document 4 can improve image bleeding, a sufficiently high-quality image can be obtained that is sufficiently satisfied that the back-through of the image is large and the image density is low. It is difficult.
  • JP 2003-253167 A reference 5
  • JP 2003-253167 A reference 5
  • JP 2003-253167 A reference 5
  • JP 2003-253167 A reference 5
  • JP 2003-253167 A reference 5
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-170041 (Document 6) describes an ink which is improved in drying property and image bleeding by containing propylene glycol monopropyl ether. With the ink described in this document 6, it is difficult to obtain a high-quality image that is sufficiently satisfactory because of its low drying effect and image bleeding effect.
  • an ink jet recording type printer device for example, a printer device capable of printing on recording paper at a high speed, that is, a line type printer having an ink ejection range substantially the same as the width of the recording paper.
  • a printer device capable of printing on recording paper at a high speed that is, a line type printer having an ink ejection range substantially the same as the width of the recording paper.
  • the nozzles for ejecting ink are arranged in the same range as the width of the recording paper, and the ink ejection cycle for each nozzle line is extremely short. Therefore, it is necessary to use an ink having excellent permeability.
  • the present invention has been proposed in view of the above-described problems, and can prevent border bleeding, mixed color solid spots, and ink back-through, which have high printing density, and can print high-quality images. It is an object to provide a recording liquid capable of enabling printing, a liquid cartridge containing the recording liquid, a liquid ejection apparatus and a liquid ejection method for performing high-quality printing using the recording liquid contained in the liquid cartridge And
  • the recording liquid according to the present invention is attached to an object in the form of liquid droplets in order to perform recording on the object to be printed such as recording paper, and includes a dye, a solvent for dissolving or dispersing the dye, Measured with an ultrasonic transmission type dynamic liquid permeability measurement device ⁇ When the peak of the penetration characteristic curve for plain paper with Cobb value of 22 ⁇ 2gZm 2 specified in JIS P8140: 1998 appears
  • a water-soluble organic solvent having a gap of 0.1 second or more and 0.5 second or less.
  • the liquid cartridge according to the present invention is mounted on a liquid discharge head provided in a liquid discharge apparatus that performs recording by discharging a recording liquid in the form of droplets and attaching it to an object to be printed such as recording paper.
  • the recording liquid is supplied to the liquid discharge head, and the recording liquid is measured with a dye, a solvent for dissolving or dispersing the dye, and an ultrasonic transmission type dynamic liquid permeability measuring device.
  • Cobb value specified in 1998 is 22 ⁇ 2gZm 2
  • the liquid ejection apparatus contains water-soluble organic solvents that have a peak appearance time of 0.1 seconds or more and 0.5 seconds or less in the penetration characteristic curve for plain paper.
  • the liquid ejection apparatus is provided in the apparatus main body, the apparatus main body, a liquid chamber that stores the recording liquid, a supply unit that supplies the recording liquid to the liquid chamber, and at least one liquid chamber.
  • a pressure generating element that presses the recording liquid stored in the liquid chamber, and a discharge port that discharges the recording liquid pressed by the pressure generating element from each liquid chamber in a droplet state toward the main surface of the object.
  • a liquid cartridge that is connected to the liquid discharge head and serves as a supply source of the recording liquid to the supply unit.
  • the recording liquid includes a dye, a solvent that dissolves or disperses the dye, Measured with an acoustic wave transmission type dynamic liquid permeability measuring device ⁇ The peak of the penetration characteristic curve for plain paper with Cobb value of 22 ⁇ 2gZm 2 specified in JIS P8140: 1998
  • the liquid ejection method according to the present invention is provided in the apparatus main body, the apparatus main body, a liquid chamber for storing the recording liquid, a supply unit for supplying the recording liquid to the liquid chamber, and one or more in the liquid chamber.
  • a pressure generating element that presses the recording liquid stored in the liquid chamber, and a discharge port that discharges the recording liquid pressed by the pressure generating element from each liquid chamber in a droplet state toward the main surface of the object.
  • a liquid ejection device that is connected to the liquid ejection head and includes a liquid cartridge that serves as a supply source of the recording liquid to the supply unit, and a dye and a solvent that dissolves or disperses the dye, Penetration characteristics for plain paper with Cobb value of 22 ⁇ 2gZm 2 as defined in J IS P8140: 1998 measured with an ultrasonic transmission type dynamic liquid permeability measurement device
  • Water-soluble organic solvent having a peak appearance time of 0.1 seconds or more and 0.5 seconds or less.
  • measurement is performed with an ultrasonic transmission type dynamic liquid permeability measuring apparatus in a recording liquid, and the immersion is performed on plain paper having a Cobb value of 22 ⁇ 2 gZm 2 defined in ⁇ JIS P8140: 1998.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a printer apparatus to which the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a head cartridge provided in the printer apparatus.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a head cartridge.
  • FIG. 4 is a side view showing an ultrasonic transmission type dynamic liquid permeability measuring apparatus.
  • FIG. 5 is a characteristic diagram showing the relationship between the immersion time and the received signal intensity when measuring the penetration of the test liquid into the test paper using the printer device.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing the relationship between the ink tank and the ink discharge head in the head cartridge.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the structure of the ink discharge head.
  • FIG. 8A is a cross-sectional view of the ink discharge head showing a state where bubbles are generated in the heating resistor
  • FIG. 8B is a cross-sectional view of the ink discharge head showing a state where ink droplets are discharged from the nozzles.
  • FIG. 9 is a side view showing a part of the printer device as seen through.
  • FIG. 10 is a side view showing a part of the printer device with the head cap opened.
  • FIG. 1 shows an example in which the present invention is applied to an ink jet printer apparatus (hereinafter simply referred to as a printer apparatus).
  • the printer apparatus 1 records ink or the like on a recording paper P traveling in a predetermined direction.
  • the liquid is ejected to record and print images and characters.
  • This printer device 1 is a line type printer device in which ink discharge ports (nozzles) are formed in a line shape in the width direction of the recording paper P, that is, the arrow W direction in FIG. is there.
  • plain paper such as copy paper and report paper is used for the recording paper P.
  • the printer apparatus 1 is an ink jet printer head cartridge (hereinafter simply referred to as a head cartridge) that ejects ink 2 that is a recording liquid for recording images, characters, and the like on a recording paper P. ) 3 and the device book to which this head cartridge 3 is mounted With 4 bodies.
  • the head cartridge 3 is detachable from the apparatus main body 4, and further, an ink tank 5y which is an ink supply source for the head cartridge 3 and is a liquid cartridge for storing the ink 2 of each color. , 5m, 5c, 5k are detachably attached.
  • a head cartridge 3 that can be attached to and detached from the apparatus body 4 and ink tanks 5y, 5m, 5c, and 5k that contain inks of various colors that can be attached to and detached from the head cartridge 3 are consumables. It can be exchanged.
  • the tray 55 a for storing the recording paper P in a stacked manner is mounted in the tray mounting portion 6 provided on the bottom surface portion on the front side of the device body 4, thereby being stored in the tray 55 a.
  • the recording paper P is fed into the device main body 4 from the paper feed port 55 of the tray mounting portion 6 and travels inside the device main body 4.
  • the printer device 1 prints on the recording paper P running in the device main body 4 as characters and images corresponding to the character data and image data input from an information processing device such as a personal computer. Send it to the paper outlet 56 on the front side.
  • Ink 2 serving as a recording liquid used for recording information such as characters and images includes a dye, a solvent that dissolves or disperses the dye, and a water-soluble organic solvent that improves penetration into the recording paper P. Contained.
  • the coloring matter conventionally used dyes, pigments, colored polymer fine particles and the like can be used alone or in combination, but it is particularly preferable to use a water-soluble dye.
  • a water-soluble dye any of acid dyes, direct dyes, basic dyes, reactive dyes, and food dyes may be used, but they are appropriately selected from the viewpoints of solubility in water, color developability, fastness, etc. It is preferable.
  • yellow water-soluble dyes include CI Acid Yellow 17, CI Acid Yellow 23, CI Acid Yellow 42, CI Acid Yellow 44, CI Acid Yellow 79, CI Acid Yellow 142, CI Food Yellow 3, CI Food Yellow 4, CI Direct Yellow 1, CI Direct Yellow 12, CI Direct Yellow 24, CI Direct Yellow 26, CI Direct Yellow 33, CI Direct Yellow 44, CI Direct Yellow 50, CI Direct Yellow 86, CI Direct TATOYELO 120, CI Direct Yellow 132, CI Direct Yellow 142, CI Direct Yellow 144, CI Direct Orange 26, CI Direct Orange 29, C. I.
  • Direct Orange 62 CI Direct Orange 102, CI Basic Yellow 1, CI Basic Yellow 2, CI Basic Yellow 11, CI Basic Yellow 1 3, CI Basic Yellow 14, CI Basic Yellow 15, CI Basic Yellow 19, CI Basic Yellow 21, CI Basic Yellow 23, CI Basic Yellow 24, CI Basic Yellow 25, CI Basic Yellow 28, CI Basic Yellow 29, CI Basic Yellow 32, CI Basic Yellow 36, CI Basic Yellow 40, CI Basic Yellow 41 CI Basic Yellow 45, CI Basic Yellow 49, CI Basic Yellow 51, CI Basic Yellow One 53, CI Basic Yellow 63, CI Basic Yellow 64, CI Basic Yellow 65, CI Basic Yellow 67, CI Basic Yellow Low 70, CI Basic Yellow 73, CI Basic Yellow 77, CI Basic Yellow 87, CI Basic Yellow 91, CI Reactive Yellow 1, CI Reactive Yellow 5, C.I.Reactive Yellow 11, CI Reactive Yellow 13 CI Reactive Yellow 1 14, CI Reactive Yellow 20, CI Reactive Yellow 21, CI Reactive Yellow 22, CI Reactive Yellow 25, CI Reactive Yellow 40, CI Reactive
  • magenta water-soluble dyes examples include CI Acid Red 1, CI Acid Red 8, CI Acid Red 13, CI Acid Red 14, CI Acid Red 18, CI Acid Red 26, CI Acid Red 27, and CI Acid Red 35 CI Acid Red 3 7, CI Acid Red 42, CI Acid Red 52, CI Acid Red 82, CI Acid Red 87, CI Acid Red 89, CI Acid Red 92, CI Acid Red 9 7, CI Acid Red 106, CI Acid Red 111, CI Acid Red 114, C.I.
  • cyan-based water-soluble dyes examples include CI Acid Blue 9, CI Acid Blue 29, CI Acid Blue 45, CI Acid Blue 92, CI Acid Blue 249, CI Direct Blue 1, CI Direct Blue 2, CI Direct Blue 6 CI Direct Blue 15, CI Direct Blue 22, CI Direct Blue 25, CI Direct Blue 71, CI Direct Blue 76, CI Direct Blue 79, CI Direct Blue 86, CI Direct Blue 87, CI Direct Blue 90, CI Direct Blue 98, CI Direct Blue 163, CI Direct Blue 165, CI Direct Tate Blue 199, CI Direct Blue 202, CI Basic Blue 1, CI Basic Benore 1, CI Basic Benore 5, CI Basic Benore 7, CI Basic Benore 9, CI Basic Benolet 21, CI Basic Bunore 22, CI Basic Blue 26, CI Basic Blue 35, CI Basic Blue 41, CI Basic Blue 45, CI Basic Blue 47, CI Basic Blue 54, CI Basic Blue 62, CI Basic Blue 65, CI Basic Blue 66, CI Basic Blue
  • black water-soluble dyes examples include CI Acid Black 1, CI Acid Black 2, CI Acid Black 7, CI Acid Black 24, CI Acid Black 26, CI Acid Black 94, CI Food Black 1, CI Food Black 2, CI Direct Black 19, CI Direct Black 22, CI Direct Black 32, CI Direct Black 38, CI Direct Black 51, CI Direct Black 56, CI Direct Black 71, CI Direct Black 74, CI Direct Black 75, CI Die Rec Black 77, CI Direct Black 154, CI Direct Black 168, CI Direct Black 171, CI Basic Black 2, CI Basic Black 8, CI Reactive Black 3, CI Reactive Bra Click 4, C. I. Reactive Black 7, C. I. Reactive Black 11, C. I. Reactive Black 12, C. I. can be used Reactive Black 17, and the like.
  • the content of the pigment is in the range of 1% by mass to 10% by mass, more preferably in the range of 3% by mass to 5% by mass with respect to the total mass of the ink 2.
  • the content of the coloring matter is determined in consideration of the viscosity of ink 2, the drying property, the ejection stability, the coloring property, and the storage physical properties of the printed matter.
  • Solvents that dissolve or disperse the above-mentioned dyes are for the purpose of imparting desired physical properties to the ink in addition to water, improving the solubility and dispersibility of the dye in water, and preventing the ink from drying.
  • a conventionally known organic solvent can be used in combination.
  • organic solvents that can be used as the solvent include, for example, diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, 1,5 pentanediol, glycerol, 1, 2, 6 hexanetriol, 1, 2, 4 Polyhydric alcohols such as butanol and petriol, polyhydric alcohol aryl ethers such as ethylene glycol monophenyl ether and ethylene glycol monobenzyl ether, N-methyl-2-pyrrolidone, N hydroxyethyl Nitrogen-containing heterocyclic compounds such as pyrrolidone, 1,3 dimethylimidazolidinone, epsilon prolatatam, ⁇ -petitoratatona, amides such as formamide, ⁇ ⁇ ⁇ -methylformamide, ⁇ , ⁇ ⁇ ⁇ dimethylformamide, monoethanolamine, Diethanolamine, G Examples thereof include amines such as reethanolamine, monoethylamine, dimethylamine, and
  • the amount of the organic solvent added is in the range of 5% by mass to 50% by mass, more preferably in the range of 10% by mass to 35% by mass with respect to the total mass of the ink 2.
  • the viscosity is determined in consideration of the viscosity, drying property and ejection stability.
  • Ink 2 contains a water-soluble organic solvent that improves the penetration into the recording paper sheet in addition to the solvent for dissolving or dispersing the above-described dye.
  • the specific water-soluble organic solvent is the range in which the peak appearance time of the permeation characteristic curve for a recording paper sheet measured with an ultrasonic transmission type dynamic liquid permeability measurement device is 0.1 seconds or more and 0.5 seconds or less. It is a water-soluble organic solvent inside.
  • the ultrasonic transmission type dynamic liquid permeability measurement device is described in, for example, the document “Paper Wettability Measurements—An evaluation of Emtec PDA”: Examensaebetel998, Processingenjor Michael Sjogren and Patent Document DP195 35 954.2. Is.
  • the ultrasonic transmission type dynamic liquid permeability measuring device 90 fixes the test paper 93 between the ultrasonic transmitter 91 and the ultrasonic receiver 92 in a container filled with the test solution.
  • a sample holder 94 is provided.
  • the ultrasonic transmission type dynamic liquid permeability measuring device 90 is, for example, Examples thereof include a dynamic liquid permeability measuring device PDA. C2 (manufactured by Emtec Germany) and DPM (manufactured by Emco Germany).
  • the ultrasonic transmission type dynamic liquid permeability measuring apparatus 90 an ultrasonic signal is transmitted from an ultrasonic transmitter 91, and this ultrasonic signal is transmitted through a test paper 93 immersed in a test solution to an ultrasonic receiver 92. Received. As a result, the ultrasonic transmission type dynamic liquid permeability measuring apparatus 90 calculates the ultrasonic transmission intensity in the process in which the test liquid penetrates the test paper 93, that is, the received signal intensity (%) received by the ultrasonic receiver 92. It can be measured over time. The ultrasonic transmission type dynamic liquid permeability measuring device 90 measures the received signal strength (%) of the ultrasonic receiver 92 over time in the process of the test liquid penetrating into the test paper 93, which is shown in FIG. A penetration characteristic curve showing the relationship between the immersion time of the test paper 93 in the test solution and the received signal strength (%) of the ultrasonic receiver 92 was obtained. Permeability characteristics can be seen.
  • the peak appearance time when the peak) appears is the time required from immediately after the test paper 93 is immersed in the test solution until the ultrasonic reception intensity becomes maximum.
  • the state when the received signal intensity (%) of the ultrasonic receiver 92 is maximized is that the effect of the sizing agent added to the test paper 93 is reduced, and the test liquid is cellulose fiber. It is in a state where penetration has started. Therefore, the peak appearance time of the penetration characteristic curve is the time when the test solution starts to penetrate into the cellulose fiber.
  • the water-soluble organic solvent contained in ink 2 is used as a test solution, and the time for starting the penetration of plain paper as test paper 93 into cellulose fibers is measured under the following measurement conditions.
  • the specific measurement conditions are as follows: a standard module of PDA. C2 (manufactured by Emtec) is used in the ultrasonic transmission type dynamic liquid permeability measurement apparatus 90, and the temperature is 25 ° C and the humidity is 60% RH.
  • Use plain paper that is fully conditioned in an environmental condition of a temperature of 25 ° C and a humidity of 60% RH, and has a Cobb value of 22 ⁇ 2 g / m 2 specified in JIS P8 140: 1998. As this paper
  • Ink 2 uses a water-soluble organic solvent having a peak appearance time of 0.1 second or more and 0.5 second or less as a result of measurement under the measurement conditions described above.
  • a water-soluble organic solvent having a peak appearance time of 0.1 second or more and 0.5 second or less as a result of measurement under the measurement conditions described above.
  • Examples of such a water-soluble organic solvent include compounds represented by the following chemical formula 1.
  • the water-soluble organic solvents include compounds shown in Table 1 below.
  • the water-soluble organic solvents are not limited to those shown in Table 1.
  • the peak output for plain paper with a Cobb value of 22 ⁇ 2 gZm 2 specified in JIS P8140: 1998 is shown.
  • the current time may be in the range of 0.1 second or more and 0.5 second or less.
  • the boundary bleeding and mixed color solid spots observed when printing on plain paper are caused by the fact that the ink 2 diffuses and penetrates only along the cellulose fibers while avoiding the sizing agent.
  • Ink 2 has a large penetration of the recording paper P in the depth direction if it is excessively wetted and penetrates the surface of the sizing agent in order to prevent this boundary bleeding and mixed color solids from occurring. After that, the print density is lowered, and the back-through of the image occurs.
  • the surface of the fiber is sufficiently wetted and penetrates into the cellulose fiber evenly.
  • Ink 2 it is possible to prevent boundary bleeding, mixed color solid spots, and back-through that do not diffuse and penetrate only along the cellulose fibers while avoiding the sizing agent.
  • Ink 2 also penetrates uniformly into plain paper, resulting in high print density.
  • water-soluble organic solvent having a peak appearance time of 0.1 seconds that is higher than the penetration characteristic curve
  • the penetration of ink 2 into plain paper becomes too high, and it is easy to cause the show-through.
  • water-soluble organic solvents whose peak appearance time is earlier than 0.1 second include 2,4-jetyl-1,5-penta Skill level of N. SO. 036 is low, 2 ethinore 1,3 Hexane level is S. SO. 036, and isopropyl alcohol is 0.03 seconds.
  • the peak appearance time of the penetration characteristic curve is slower than 0.5 seconds, the penetration of ink 2 into ordinary paper will worsen and blur.
  • water-soluble organic solvents whose peak appearance time is slower than 0.5 seconds include 2-methyl-2,4-pentanediol of 0.54 seconds, 1,3-butanediol of 0.56 seconds, ethylene Glycol is 0.59 seconds, Glycerinka SO. 69 is low, 2 P P-Ridon force SO. 62 is low.
  • water-soluble organic solvents whose peak appearance time in the penetrating characteristic curve is slower than 0.5 seconds increase the ink penetration into plain paper as described in Japanese Patent No. 2894568 and improve the printing quality.
  • alkylene glycols having 7 carbon atoms such as 1,7 heptanediol and 3,3 dimethyl-1,5 pentanediol. 1,7 heptanediol has a peak appearance time of 0.53 seconds and 3,3 dimethyl-1,5 pentanediol has a time of 0.52 seconds.
  • ink 2 contains a water-soluble organic solvent with a peak appearance time of 0.1 seconds or more and 0.5 seconds or less in the penetrability characteristic curve, so that boundary blotting, mixed color solid spots, It is possible to prevent strikethrough.
  • the content of the water-soluble organic solvent in the ink 2 is 0.1 to 10% by mass, more preferably 0.5 to 7% by mass. If the content is less than 0.1% by mass, the effect of addition cannot be obtained. On the other hand, if the content is more than 10% by mass, it may cause an increase in viscosity and undissolved content, which may affect intermittent ejection properties.
  • the content of the water-soluble organic solvent is most preferably set so that the 0-second dynamic surface tension of the ink 2 is in the range of 35 mN / m to 40 mN / m.
  • Ink 2 has a 0 second dynamic surface tension in the range of 35 mNZm or more and 40 mNZm or less. Omission can be further prevented. Specifically, it is determined depending on the combination with other solvents used together.
  • 2-ethyl-2-propyl-1,3-propanediol and 2-propyl-1,4-butanediol are 0.1 to 1%, 2-methyl-2-butyl 1% to 3% for chilly 1,3 propanediol, 2% to 10% for 2-methyl-2-propyl 1,3 propanediol, 2,2 jetyl 1,3 propanediol and 2-methyl-2-ethyl-1,3 propanediol It is.
  • t * is the time between t force 0 and 7 * m ,
  • n is a constant.
  • y is the surface tension of the solvent
  • t * is the time when ⁇ is halfway between ⁇ and ⁇
  • ⁇ is a constant.
  • the 0 second dynamic surface tension excludes components having surface active ability from ink 2, such as pigments, preservatives, fungicides, dispersants, penetrants, and surfactants described later. It can be determined by measuring the static surface tension of water and organic solvents.
  • the dynamic surface tension of the solvent of ink 2 is continuously measured by changing the so-called bubble speed, for example, by the maximum bubble pressure method, specifically, the bubble speed is 20 bubbles Z seconds to 0.1.
  • the dynamic surface tension curve is almost horizontal, and the dynamic surface tension curve does not drop significantly even if the bubble velocity decreases.
  • the ink 2 that has landed on the recording paper P is soaked in the depth direction of the recording paper P, that is, the thickness direction of the recording paper P, and the print density decreases. Ink 2 may ooze out to the back side of recording paper P.
  • the 0-second dynamic surface tension of ink 2 exceeds 40 mNZm, the recording paper P may penetrate slowly in the thickness direction and may cause fusing. In particular, when the dynamic surface tension force is 0 sec.
  • the ink 2 further includes an ethylene oxide adduct of 2-ethyl-2-butyl-1,3-propanediol represented by the following chemical formula 2 as a surfactant (hereinafter referred to as “ EBPD—EO ”)) and a static surface tension of 34 m NZm or more and 39 mNZm or less, it is possible to print even higher quality.
  • EBPD—EO ethylene oxide adduct of 2-ethyl-2-butyl-1,3-propanediol represented by the following chemical formula 2 as a surfactant
  • Each is an integer from 0 to 10,
  • the additive amount of EBPD-EO is in the range of 0.05% to 5% by mass, more preferably in the range of 0.1% to 2% by mass, with respect to the total mass of ink 2. If the addition amount is less than 0.05% by mass, the addition effect cannot be obtained. On the other hand, when the amount exceeds 5% by mass, the viscosity of the ink 2 may be excessively increased. On the contrary, the ejection stability may be impaired and the permeability to the recording paper P may be delayed.
  • ink 2 For ink 2, if the static surface tension is less than 34 mNZm, landing on the recording paper P will soak in the depth direction of the recording paper P, that is, the thickness direction of the recording paper P, and the print density will decrease. Ink 2 may ooze out to the back side of recording paper P. If the static surface tension exceeds 45 mNZm, the recording paper P will penetrate slowly in the thickness direction and feathering may occur. The surface tension is measured by the Wilhelmi (plate) method.
  • a conventionally known surfactant can be added to the ink 2 as long as the above-described effects of the water-soluble organic solvent and the surfactant are not impaired.
  • conventionally known surfactants include, for example, special phenol-type nonionic surfactants such as polycyclic phenol ethoxylates, ethylene oxide adducts of glycerite, polyethylene glycolololeate, polyoxyalkylene tarolate, Ester-type nonionic surfactants such as sorbitan laurinole ester, sorbitan oleyl ester, polyoxyethylene sorbitan oleyl ester, coconut oil fatty acid diethanol amide, polyoxyethylene ester Amide-type nonionic surfactants such as coconut oil fatty acid monoethanol amide, acetylene glycol and its ethylene oxide adducts, alcohol sulfate sodium salt, higher alcohol sulfate sodium salt, polyoxyethylene alkylphenol ether sulfate
  • the ink 2 is, for example viscosity modifiers, P H adjusting agents, preservatives, anti ⁇ , it is also possible to add a fungicide.
  • viscosity modifiers and pH adjusters include proteins such as gelatin and casein, natural rubbers such as gum arabic, cellulose derivatives such as methylcellulose, carboxymethylcellulose, and hydroxymethylcellulose, lignin sulfonate, shellac, and the like.
  • antiseptics examples include benzoic acid, dichlorophene, hexaclonal phene, sorbic acid, p-hydroxybenzoic acid ester, ethylenediammine tetraacetic acid (EDTA), and the like. These can be used alone or in combination.
  • the ink 2 as described above includes the yellow ink stored in the ink tank 5y, the magenta ink stored in the ink tank 5m, the cyan ink stored in the ink tank 5c, and the black ink. Housed in power ink tank 5k.
  • the head cartridge 3 for printing on the recording paper P is mounted from the upper surface side of the apparatus body 4, that is, from the direction of arrow A in FIG. Print.
  • the head cartridge 3 discharges the ink 2 described above into fine particles by the pressure generated by the pressure generating means using, for example, an electrothermal conversion type or an electromechanical conversion type, and the liquid is applied to the main surface of the recording paper P. Spray ink 2 that has been dropped.
  • the head cartridge 3 has a cartridge main body 21, and ink tanks 5y, 5m, 5c, 5k which are containers filled with the ink 2 in the cartridge main body 21. Is installed.
  • the ink tanks 5y, 5m, 5c, and 5k are also simply referred to as the ink tank 5.
  • the ink tank 5 that can be attached to and detached from the head cartridge 3 has a tank body 11 that is molded by injection molding a resin material such as polypropylene having strength and ink resistance.
  • the tank body 11 is formed in a substantially rectangular shape having substantially the same dimensions as the width direction of the recording paper P that uses the longitudinal direction.
  • the tank body 11 constituting the ink tank 5 includes an ink storage unit 12 that stores the ink 2, and an ink supply unit 13 that sends the ink 2 from the ink storage unit 12 to the cartridge body 21 of the head cartridge 3. And are provided.
  • the ink storage unit 12 is provided with an external communication hole 14 that serves as a hole for taking in external air at the center of the upper surface.
  • the ink storage unit 12 can take air into the inside through an air introduction tube 15 provided to extend inward from the external communication hole 14.
  • the air corresponding to the decrease in the ink 2 in the ink containing portion 12 is The ink is taken into the ink containing portion 12 from the external communication hole 14 through the air introduction tube 15.
  • the ink tank 5 The ink reservoir 16 temporarily stores the ink 2 that has flowed back from the ink reservoir 12 through the air introduction pipe 15, so that the ink 2 can be discharged again without the ink 2 leaking outside from the external communication hole 14. Can be returned to the side.
  • the ink supply unit 13 is provided at a substantially lower central portion of the ink storage unit 12.
  • the ink supply unit 13 is a substantially protruding nozzle that communicates with the ink storage unit 12, and the tip of the nozzle is fitted into a connection unit 27 of the head cartridge 3 described later, whereby the tank of the ink tank 5 is filled. Connect the main body 11 and the cartridge main body 21 of the head cartridge 3.
  • the ink supply unit 13 is provided with a supply port for supplying the ink 2 to the cartridge body 21 side on the bottom surface side of the ink tank 5.
  • a valve mechanism that opens and closes the supply port is provided on the bottom surface of the ink tank 5. The supply port prevents the ink 2 from leaking out of the ink tank 5 by the valve closing the supply port before the ink tank 5 is attached to the cartridge body 21.
  • the valve is separated from the supply port, the supply port is opened, and the ink 2 can be supplied to the head cartridge 3 side.
  • the ink tank main body 11 has a locking projection 17 and an engaging step 18 which are fixing means for fixing to a mounting portion 22 of the cartridge main body 21 described later.
  • the locking protrusion 17 is a protrusion having a side surface force on the other side in the long side direction of the ink tank 5 formed so as to protrude, and is engaged with a latch lever 25 of the mounting portion 22 described later.
  • the engagement step portion 18 is a step portion formed on one end side in the long side direction of the ink tank 5 and is engaged with an engaged portion 26 formed on a side surface of the mounting portion 22 described later.
  • the ink tank 5 is fixed and attached to the cartridge body 21 by the locking protrusion 17 and the engagement step portion 18.
  • the ink tank 5 configured as described above includes, for example, a remaining amount detection unit for detecting the remaining amount of the ink 2 in the ink storage unit 12, and ink tanks 5y, 5m, 5c, 5k. It has an identification part to identify
  • the head cartridge 3 in which the ink tanks 5y, 5m, 5c, and 5k containing the yellow, magenta, cyan, and black inks 2 configured as described above are mounted will be described.
  • the ink tank 5 and cartridge The cartridge body 21 is provided with mounting portions 22y, 22m, 22c, and 22k (hereinafter also simply referred to as the mounting portion 22) and the ink 2 to which the ink tank 5 is mounted.
  • An ink discharge head 23 for discharging and a head cap 24 for protecting the ink discharge head 23 are provided.
  • the mounting portion 22 to which the ink tank 5 is mounted is formed in a substantially concave shape, and the four ink tanks 5 are stored side by side in a direction substantially perpendicular to the width direction of the recording paper P, that is, in the running direction of the recording paper P. .
  • a partition wall 22a for partitioning each color ink tank 5y, 5m, 5c, 5k is provided between the ink tanks 5y, 5m, 5c, 5k for each color, as shown in FIG. Yes.
  • a latch lever 25 is provided on the side surface of the ink tank 5 that faces the locking protrusion 17, and a locking hole formed in the latch lever 25 is provided. The locking projection 17 is locked to 25a.
  • the mounting portion 22 is provided with an engaged portion 26 on a side surface facing the engaging step portion 18 of the ink tank 5, and the engaged portion 26 is engaged with the engaging step portion 18.
  • the mounting portion 22 is configured such that the engagement protrusion 17 of the ink tank 5 and the engagement hole 25a of the latch lever 25 are engaged, and the engagement step portion 18 and the engaged portion 26 are engaged with each other. 2 is fixed and attached.
  • the connecting portion 27 includes an ink supply path that supplies the ink 2 to the ink discharge head 23 that discharges the ink 2 provided on the bottom surface of the cartridge body 21 from the ink supply portion 13 of the ink tank 5 attached to the attachment portion 22. Become.
  • the connecting portion 27 includes an ink reservoir portion 31 for storing the ink 2 supplied from the ink tank 5, a seal member 32 for sealing the ink supply portion 13 connected to the connecting portion 27, and the ink 2 A filter 33 for removing impurities therein, and a valve mechanism 34 for opening and closing the supply path to the ink discharge head 23 side.
  • the ink reservoir 31 is a space that is connected to the ink supply unit 13 and stores the ink 2 supplied from the ink tank 5.
  • the seal member 32 is a member provided at the upper end of the ink reservoir 31, and the ink supply part 13 of the ink tank 5 is connected to the ink reservoir 31 of the connection part 27.
  • the ink reservoir 31 and the ink supply unit 13 are sealed so that the ink 2 does not leak to the outside.
  • the filter 33 removes dust such as dust mixed in the ink 2 when the ink tank 5 is attached or detached, and is provided downstream of the ink reservoir 31.
  • valve mechanism 34 when ink 2 is discharged from a nozzle 42a of the ink discharge head 23 described later, a valve (not shown) is opened by the negative pressure generated on the ink discharge head 23 side, and the ink storage portion 12 of the ink tank 5 is opened. Ink 2 is supplied from the ink to the ink discharge head 23. Then, when the ink 2 is supplied from the ink container 12 of the ink tank 5 to the ink discharge head 23 and the pressure on the ink discharge head 23 side returns to the steady state, the valve mechanism 34 closes the valve and closes the ink tank.
  • the ink discharge head 23 is disposed along the bottom surface of the cartridge main body 21 and is a nozzle 42a described later, which is an ink discharge port for discharging the ink droplet i supplied from the connection portion 27.
  • a substantially line shape is formed in the width direction of the recording paper P, that is, the arrow W direction in FIG.
  • the head cap 24 is a cover provided to protect the ink discharge head 23, and is retracted from the ink discharge head 23 during a printing operation.
  • the head cap 24 includes a pair of engagement protrusions 24a provided in the opening and closing directions at both ends in the direction of arrow W in FIG. 2, and excess ink 2 attached to the discharge surface 23a of the ink discharge head 23 provided in the longitudinal direction.
  • a cleaning roller 24b In the head cap 24, the engaging protrusion 24a extends on the ejection surface 23a of the ink ejection head 23 in a direction substantially orthogonal to the arrow W direction in FIG.
  • the cleaning roller 24b rotates while contacting the discharge surface 23a of the ink discharge head 23, so that the excess ink 2 is sucked and the discharge surface 23a of the ink discharge head 23 is discharged.
  • a highly hygroscopic member specifically, a sponge, a nonwoven fabric, a woven fabric, or the like is used.
  • the head cap 24 closes the ejection surface 23a so that the ink 2 in the ink ejection head 23 is not dried when the printing operation is not performed.
  • the ink discharge head 23 includes a circuit board 41 serving as a base, a nozzle sheet 42 formed with a plurality of nozzles 42a, and a gap between the circuit board 41 and the nozzle sheet 42 for each nozzle 42a.
  • an ink flow path 46 for supplying the ink 2 thereto.
  • the circuit board 41 forms a control circuit having a logic IC (Integrated Circuit) and a driver transistor on a semiconductor wafer made of silicon or the like, and forms an upper surface portion of the ink liquid chamber 44.
  • a logic IC Integrated Circuit
  • the nozzle sheet 42 is a sheet-like member having a thickness of about 10 m to 15 m, a nozzle that is reduced in diameter toward the discharge surface 23 a and becomes a discharge port having a diameter of about 20 ⁇ m on the discharge surface 23 a side. 42a is formed, and the circuit board 41 and the film 43 are arranged opposite to each other to form the lower surface portion of the ink liquid chamber 44.
  • the film 43 is made of, for example, an exposure curing type dry film resist, and is formed so as to surround each nozzle 42a except for the portion communicating with the connection portion 27 described above. Further, the film 43 forms a side surface portion of the ink liquid chamber 44 by being interposed between the circuit board 41 and the nozzle sheet 42.
  • the ink liquid chamber 44 is surrounded by the circuit board 41, the nozzle sheet 42, and the film 43, thereby forming a pressurizing space for pressurizing the ink 2 supplied to each nozzle 42a.
  • the heating resistor 45 is disposed on the circuit board 41 facing the ink liquid chamber 44 and is electrically connected to a control circuit or the like provided on the circuit board 41. And this heating resistance The body 45 generates heat by being controlled by a control circuit or the like, and heats the ink 2 in the ink liquid chamber 44.
  • the ink flow path 46 is connected to the connection portion 27 and is a supply portion that supplies the ink 2 from the ink tank 5 connected to the connection portion 27 to the ink liquid chamber 44. That is, the ink flow path 46 and the connection portion 27 are communicated with each other. As a result, the ink 2 supplied from the ink tank 5 flows into the ink flow path 46 and fills the ink liquid chamber 44.
  • One ink discharge head 23 described above is provided with a heating resistor 45 for each ink liquid chamber 44, and the ink liquid chamber 44 provided with the heating resistor 45 is provided for each color ink tank 5 with 100 to 5 000. About one is provided.
  • the heating resistor 45 of each ink liquid chamber 44 is appropriately selected according to a command from the control unit, which will be described later, to generate heat, and the generated heating resistor 45 corresponds to the generated heating resistor 45.
  • the ink 2 in the ink liquid chamber 44 is ejected as ink droplets i from the nozzles 42a corresponding to the ink liquid chamber 44.
  • the control circuit of the circuit board 41 drives and controls the heating resistor 45, and a pulse current is applied to the selected heating resistor 45 for about 1 to 3 microseconds, for example. Supply.
  • the heating resistor 45 is rapidly heated.
  • bubbles b are generated in the ink 2 in the ink liquid chamber 44 in contact with the heating resistor 45.
  • the ink discharge head 23 as shown in FIG. 8B, the ink 2 is pressurized while the bubble b expands in the ink liquid chamber 44, and the pushed ink 2 becomes the ink droplet i. Discharged from nozzle 42a.
  • the ink discharge head 23 after the ink droplet i is discharged, the ink 2 is supplied to the ink liquid chamber 44 through the connection portion 27, thereby returning to the state before the discharge again.
  • the apparatus main body 4 constituting the printer apparatus 1 to which the head cartridge 3 configured as described above is mounted will be described with reference to the drawings.
  • the apparatus main body 4 holds the head force cartridge mounting portion 51 to which the head cartridge 3 is mounted, and the head cartridge 3 is held and fixed to the head cartridge mounting portion 51.
  • Head cartridge holding mechanism 52 for adjusting the position
  • head cap opening / closing mechanism 53 for opening / closing the head cap
  • feeding / discharging mechanism 54 for feeding / discharging recording paper P
  • feeding / discharging mechanism 54 It has a paper feed port 55 and a paper discharge port 56 through which recording paper P is output from the paper supply / discharge mechanism 54.
  • the head cartridge mounting portion 51 is a concave portion in which the head cartridge 3 is mounted, and prints on the running recording paper according to the data, so that the ejection surface 23a of the ink ejection head 23 and the paper surface of the running recording paper P are mutually connected.
  • the head cartridge 3 is mounted so as to be substantially parallel.
  • the head cartridge 3 may need to be replaced due to ink clogging or the like in the ink discharge head 23.
  • the head cartridge 3 is a consumable item that does not need to be replaced like the ink tank 5 but is a consumable part.
  • a head cartridge holding mechanism 52 is detachably attached to the head 51.
  • the head cartridge holding mechanism 52 is a mechanism for detachably holding the head cartridge 3 on the head cartridge mounting portion 51, and a knob 52a provided on the head cartridge 3 is provided in the locking hole 52b of the apparatus body 4.
  • the head cartridge 3 is positioned, held, and fixed so as to be crimped to a reference surface 4a provided in the apparatus main body 4 by being engaged with an urging member such as a panel not shown.
  • the head cap opening / closing mechanism 53 has a drive unit that opens and closes the head cap 24 of the head cartridge 3.
  • the head cap 24 is opened and the ink discharge head 23 is exposed to the recording paper P.
  • the head cap 24 is closed to protect the ink discharge head 23.
  • the paper feeding / discharging mechanism 54 has a drive unit that transports the recording paper P, transports the recording paper P supplied from the paper feeding port 55 to the ink discharge head 23 of the head cartridge 3, and is discharged from the nozzle 42a.
  • the ink droplet i has landed, and the printed recording paper P is conveyed to the paper outlet 56 and discharged outside the apparatus.
  • the paper supply / discharge mechanism 54 pulls out the recording paper P from the tray 55a by the paper supply roller 71, and the recording paper P of the recording paper P ejected by the pair of separation rollers 72a and 72b rotating in opposite directions.
  • the paper supply port 55 is an opening that supplies the recording paper P to the paper supply / discharge mechanism A plurality of recording sheets P can be stacked on the tray 55a or the like.
  • the paper discharge roller 56 is an opening through which ink droplets i land and discharge the printed recording paper P.
  • the printer apparatus 1 In the printer apparatus 1 having the above-described configuration, printing is controlled by a control circuit (not shown in detail) that controls printing based on print data input from an information processing apparatus provided outside.
  • the printer apparatus 1 includes a head cap opening / closing mechanism 53 of the above-described apparatus main body 4 provided in the control circuit, a paper feeding / discharging mechanism 54, a drive of a belt raising / lowering mechanism for raising and lowering the conveying belt 74, and an ink ejection head 23 It is controlled by a control unit that controls the supply of the current supplied to each.
  • the printer device 1 When printing is performed, the printer device 1 performs printing by the control unit as follows.
  • the user operates the operation button 3a provided on the apparatus main body 4 to instruct the controller to start printing.
  • the printer 1 when an instruction to start printing is given to the control unit, the head cap opening / closing mechanism 53, the paper feeding / discharging mechanism 54, the belt lifting / lowering mechanism, etc. are driven by the control signal of the control unit, as shown in FIG. The printer is ready for printing.
  • the head cap opening / closing mechanism 53 drives the drive unit to move the head cap 24 toward the tray 55a with respect to the head cartridge 3. Thereby, in the printer apparatus 1, the nozzle 42a of the ink ejection head 23 is exposed to the outside.
  • the paper supply / discharge mechanism 54 drives the drive unit to cause the recording paper P to travel. Specifically, the paper feeding / discharging mechanism 54 pulls out the recording paper P from the tray 55a by the paper feeding roller 71, and the recording paper P drawn by the pair of separation rollers 72a and 72b rotating in opposite directions to each other. Then, the recording paper P is transported to the transport belt 74, and the recording paper P transported to the transport belt 74 is transported to a position facing the ejection surface 23a.
  • the belt lifting mechanism raises the conveyor belt 74 so that the conveyor belt 74 is substantially parallel to the ejection surface 23a of the ink ejection head 23.
  • the current supplied to the heating resistor provided in the ink discharge head 23 is controlled by the control unit based on the print data input from the external information processing apparatus.
  • the heating resistor is heated based on the print data input from the information processing device, and the recording paper P conveyed to the printing position is not subjected to printing.
  • Ink droplets i are ejected and landed from the nozzle 42a to print images, characters, etc. made up of ink dots.
  • the printer device 1 when the ink droplet i is ejected from the nozzle 42a, the same amount of ink 2 as the amount of ejected ink droplet i is transferred from the ink tank 5 through the connecting portion 27 into the ink liquid chamber 44. To be replenished. In the ink discharge head 23, the ink 2 is replenished from the ink tank 5 into the ink liquid chamber 44 every time the ink droplet i is discharged.
  • the conveyance belt 74 of the paper supply / discharge mechanism 54 is driven by the control unit, and the recording paper P that has been printed is discharged from the paper discharge port 56.
  • the nozzles 42 a that discharge the ink 2 are arranged in parallel in the width direction of the recording paper P for each color, and the nozzles 42 a arranged in parallel with the width of the recording paper P when printing is performed. Since the ink 2 is ejected for each row, the head does not move in the width direction of the recording paper P unlike a serial type printer. As a result, in the printer apparatus 1, the ejection interval of the ink 2 in each row is shortened, and the printing time per P-sheets of recording paper is shorter than that of the serial type printer apparatus.
  • the peak appearance time of the permeation characteristic curve for plain paper having a Cobb value of 22 ⁇ 2 gZm 2 specified in JIS P8140: 1998 in the ink 2 used is 0.1.
  • An organic water-soluble solvent is contained for at least 2 seconds and at most 0.5 seconds.
  • the organic water-soluble solvent described above is contained in the ink 2, it is possible to prevent boundary bleeding, mixed color solid spots, and show-through through the print density. Therefore, in this printer device 1, even if it is paper for exclusive use of ink jet recording, the ink 2 can penetrate uniformly, and it is possible to prevent border blurring, mixed color solid spots, and back-through where the printing density is high, and a high-quality image can be obtained. Can be formed.
  • the printer apparatus 1 adjusts the addition amount of the organic water-soluble solvent described above, Since the second dynamic surface tension is in the range of 35 mNZm or more and 40 mNZm or less, it is possible to form an image in which border bleeding, mixed color solid spots, and back-through are prevented as the printing density is higher.
  • the ink 2 contains E BPD-EO as a surfactant in addition to the water-soluble organic solvent, and the static surface tension is 34 mNZm or more and 39 mNZm or less. High-quality printing can be performed.
  • the above is the force which explained the example which applied the present invention to the printer device
  • the present invention is not limited to the above example, but can be widely applied to other liquid ejecting apparatuses which eject liquid.
  • the present invention can also be applied to a liquid ejection device that includes an element and includes ejection means that can control the ejection direction by supplying energy to each pressure generating element at different energy or at different timings.
  • an electrothermal conversion method is employed in which the ink 2 is heated from one nozzle 42 2a while being heated by a single heating resistor 45.
  • the present invention is not limited to such a method.
  • Ink is electromechanically transferred from nozzles by electromechanical transducers such as piezoelectric elements such as piezo elements as described in Japanese Patent Application No. 65559, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-160243, and Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 2-270561.
  • An electromechanical conversion method for discharging may be used.
  • the force described by taking the line type printer device 1 as an example is not limited to this.
  • the serial type in which the ink head moves in a direction substantially perpendicular to the traveling direction of the recording paper P can also be applied to other liquid ejection devices.
  • a yellow ink was first prepared.
  • 3 parts by mass of Acid Yellow 142 as a pigment 3 parts by mass of water as a solvent, 10 parts by mass of glycerin as another solvent, 8 parts by mass of 2 pyrrolidone, P8140: Peak appearance time for plain paper with a Cobb value of 22 ⁇ 2gZm 2 specified in 1998
  • a black ink was prepared.
  • 4 parts by weight of food black 2 as a pigment 4 parts by weight of food black 2 as a pigment, 77 parts by weight of water as a solvent, 10 parts by weight of glycerin as another solvent, 8 parts by weight of 2 pyrrolidone, and penetrating
  • the characteristic curve peak appearance time is 0.11 sec.
  • 2 ethyl 2-propyl 1,3 propanediol (a in Table 1) is mixed with 1 part by mass, and then a main bran filter with a pore size of 0.0 (product name) manufactured by Millipore. : Millex
  • Sample 2 was the same as Sample 1 except that 2-methyl-2-butyl-1,3-propanediol (b in Table 1) with a peak appearance time of 0.13 seconds was used in a water-soluble organic solvent. A yellow ink and a black ink were respectively adjusted.
  • the water-soluble organic solvent is 3 parts by mass of 2-methyl-2-propyl-1,3 propanediol (c in Table 1) with a peak appearance time of 0.24 sec.
  • Yellow ink and black ink were prepared in the same manner as Sample 1, except that the total amount was 100 parts by mass.
  • the water-soluble organic solvent is 4 parts by mass of 2,2 jetyl-1,3 propanediol (d in Table 1) with a peak appearance time of 0.40 sec.
  • the yellow ink and ink are the same as in Sample 1 except that the parts are mass parts. Each rack ink was adjusted.
  • the water-soluble organic solvent is 4 parts by mass of 2-methyl-2-ethyl-1,3-propanediol (e in Table 1) with a peak appearance time of 0.50 seconds in the permeation characteristic curve, and water is reduced to a total of 100.
  • the yellow ink and the black ink were respectively adjusted in the same manner as in Sample 1 except that the mass was changed.
  • the water-soluble organic solvent is 3 parts by mass of 2-methyl-2-propyl-1,3-propanediol (table 1 in Table 1) with a peak appearance time of 0.24 seconds, and as a surfactant.
  • Yellow ink and black as in Sample 1 except that 0.5 parts by mass of EBPD—EO (m + n 2) shown in Chemical Formula 2 is added and the water is reduced to a total of 100 parts by mass. Each of the system inks was adjusted.
  • sample 10 a yellow ink was used in the same manner as in sample 1 except that the water-soluble organic solvent was changed to 1 part by weight of 2,4-jetyl-1,5-pentanediol with a peak appearance time of 0.036 seconds. And black ink were prepared.
  • Sample 13 is a sample except that the water-soluble organic solvent is 4 parts by mass of 1,7-heptanediol with a peak appearance time of 0.53 seconds and the total amount of water is reduced to 100 parts by mass. In the same manner as in 1, yellow ink and black ink were adjusted.
  • the water-soluble organic solvent is used as 4 parts by mass of 3,3-dimethyl-1,5-pentanediol with a peak appearance time of 0.52 seconds, and the amount of water is reduced to a total of 100 parts by mass. Except for this, yellow ink and black ink were prepared in the same manner as Sample 1.
  • the water-soluble organic solvent is 4 parts by mass of 1,7-heptanediol with a peak appearance time of 0.53 seconds in the permeation characteristic curve.
  • Add yellow ink and black ink as in sample 1 except that 0.5 parts by weight of BPD-EO (m + n 2) is added and the water is reduced to a total of 100 parts by weight. Each was adjusted.
  • the water-soluble organic solvent is 4 parts by mass of 1,7-heptanediol with a peak appearance time of 0.53 seconds, and Olfine E1010 (acetylene glycol nonionic surfactant) is used as the surfactant.
  • Yellow and black inks were prepared in the same manner as Sample 1, except that 0.5 parts by mass of Nissin Chemical Industry Co., Ltd.) was added and the total amount of water was reduced to 100 parts by mass.
  • the ink density of each sample was evaluated for print density, boundary bleeding, mixed color solid spots, and image see-through.
  • the evaluation results are shown in Table 2 below.
  • the print density was evaluated as follows. Fill the ink tank with the black ink of each sample, install it in the head cartridge, and use plain paper Mitsubishi paper copy paper (trade name: Mitsubishi PPC paper) as the recording paper in the line-type inkjet printer. A black solid was printed on the recording paper! /, And the obtained image! / was measured with a Macbeth optical densitometer (TR924).
  • the boundary bleeding was evaluated as follows. A line type ink cartridge filled with yellow ink and black ink of each sample and mounted in the head cartridge. Using a copy paper (trade name: Mitsubishi PPC paper) manufactured by Mitsubishi Paper Industries, which is a plain paper as the recording paper in the inkjet printer, a solid print is made with each color adjacent to the recording paper, and each color in the printed image is printed. The degree of bleeding at the boundary was visually observed.
  • a copy paper (trade name: Mitsubishi PPC paper) manufactured by Mitsubishi Paper Industries, which is a plain paper as the recording paper in the inkjet printer
  • the mixed color solid spots were evaluated as follows. Copy paper (trade name: Mitsubishi PPC paper) made of plain paper made of plain paper as a recording paper in a line-type inkjet printer device filled with a yellow ink and black ink of each sample and mounted in a head cartridge. ), 80% density solid printing was performed so that each color was superimposed on the recording paper, and the uniformity of the color density in the printed image, that is, the presence or absence of color unevenness was visually observed.
  • Copy paper trade name: Mitsubishi PPC paper
  • plain paper made of plain paper made of plain paper as a recording paper in a line-type inkjet printer device filled with a yellow ink and black ink of each sample and mounted in a head cartridge.
  • 80% density solid printing was performed so that each color was superimposed on the recording paper, and the uniformity of the color density in the printed image, that is, the presence or absence of color unevenness was visually observed.
  • the image show-through was evaluated as follows.
  • the printed image produced by the above-described evaluation of boundary bleeding was visually observed from the back side of the printing surface, and the degree of image omission and ink bleeding were evaluated.
  • a 0 second dynamic surface tension and a static surface tension at 25 ° C. were measured using a surface tension meter (CBVP-Z) manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.
  • CBVP-Z surface tension meter
  • the static surface tension values are measured values after black and yellow ink adjustment.
  • the boundary blur indicates that there is no blur of each color at the boundary, and there is no problem with the image quality.
  • a mark with a small amount of blurring of each color at the boundary is indicated by a circle
  • a mark with blurring of each color that degrades the image quality at the boundary is indicated by a triangle
  • the image show-through in Table 2 the image with few show-throughs is indicated by ⁇ , the image with show-through but no problem in quality is indicated by ⁇ , and partial show-through, for example, Ink spots that appear to bleed out and become spotted are marked with a triangle, and the entire image is Show what is marked with an X.
  • sample 1 to sample 9 contained in the ink !, the peak appearance time of the water-soluble organic solvent permeation characteristic curve was 0.1 second or more, 0.5 Since it is less than 2 seconds, it is possible to prevent the ink from uniformly penetrating the surface of the recording paper fiber and the sizing agent, and to diffuse and penetrate only along the fiber. In Sample 1 to Sample 9, it was possible to prevent border bleeding, mixed color solid spots, and show-through, where there was little show-through in the boundary portion and bleeding of each color and color unevenness. In Samples 1 to 9, the print density was good because the ink penetrated uniformly into the recording paper.
  • Sample 3 In Sample 3, Sample 4, Sample 7, and Sample 8, the 0 second dynamic surface tension is 35 mNZm or more and 40 mNZm or less, and Sample 3 has a static surface tension in the range of 34 mNZm or more and 39 mNZm or less.
  • Sample 7 and Sample 8 contain EBPD-EO as a surfactant and have a static surface tension in the range of 34 mN / m or more and 39 mN / m or less. Mixed color sticky spots and behind-the-scenes were prevented. As a result, Sample 3, Sample 7, and Sample 8 were good in all evaluations, including print density, border blur, mixed color solid spots, and image strike-through.

Abstract

　本発明は、記録紙等の印刷対象物に情報を印刷し記録するための記録液であり、この記録液は、色素と、色素を溶解又は分散させる溶媒と、超音波透過式動的液体浸透性測定装置にて測定したＪＩＳ　Ｐ８１４０：１９９８に規定されるＣｏｂｂ３０値が２２±２ｇ／ｍ２の普通紙に対する浸透特性曲線のピーク出現時間が０．１秒以上、０．５秒以下にある水溶性有機溶剤とを含有したものである。ここで、水溶性有機溶剤には、２－エチル－２－プロピル－１，３－プロパンジオール、２－メチル－２－ブチル－１，３－プロパンジオール、２－メチル－２－プロピル－１，３－プロパンジオール、２，２－ジエチル－１，３－プロパンジオール、２－メチル－２－エチル－１，３－プロパンジオール、２－プロピル－１，４－ブタンジオールのいずれかが用いられる。

Description

記録液を収納した液体カートリッジ、液体吐出装置及び吐出方法 技術分野
[0001] 本発明は、記録紙等の印刷対象物に情報を印刷し記録するための記録液、この記 録液を収容した液体カートリッジ、この液体カートリッジに収容された記録液を吐出口 より液滴の状態にして対象物に吐出する液体吐出装置及び液体吐出方法に関する 本出願は、 日本国において 2004年 12月 24日に出願された日本特許出願番号 20 04— 374465を基礎として優先権を主張するものであり、この出願は参照することに より、本出願に援用される。
背景技術
[0002] 従来、液体吐出装置としては、例えば、記録対象物となる記録紙に対して記録液で あるインクを吐出させて、画像や文字等の情報を記録するインクジェット方式のプリン タ装置がある。このインクジェット方式のプリンタ装置は、低ランニングコスト、装置の 小型化、印刷画像のカラー化が容易であるという利点がある。
液体のインクを吐出するインクジェット方式としては、例えばディフレクシヨン方式、 キヤビティ方式、サーモジェット方式、バブルジェット（登録商標）方式、サーマルイン クジェット方式、スリットジェット方式、スパークジェット方式等がある。これらのインクジ エツト方式は、インクを微小な液滴の状態で吐出させるインク吐出ヘッドの吐出口、い わゆるノズルより吐出させて記録紙に着弾させ、画像や文字等の記録を行う。
インクジェット記録方式のプリンタ装置では、インクジェット記録専用紙のみならず、 コピー用紙やレポート用紙などの普通紙に対しても印刷を行う場合がある。このため 、インクジェット記録方式に用いるインクには、インクジェット記録専用紙のみならず、 普通紙に対して印刷を行った場合でも、特に画像濃度が高ぐ画像や文字の滲み、 具体的に異色間の境界滲みや混色ベタ斑等がなぐインクの裏抜けの少な 、高品位 な画像の印刷を可能とすることが求められている。このような要求に応えるため、イン クジェット記録方式に用いられるインクとしては、次のようなものが提案されている。 その 1つとして特公昭 60— 23793号公報 (文献 1)に記載されたものがある。この文 献 1に記載されるインクは、界面活性剤としてジアルキルスルホコハク酸を用いること により乾燥性を改善するようにしたものである。この文献 1に記載されて 、るインクは、 乾燥性を改善することが期待できる pH領域が狭ぐかつ経時での改善効果の低下 や印画濃度が低くなつてしまう。
また、特開昭 56— 57862号公報 (文献 2)において、強塩基性物質を添加すること により画像の滲みを抑制するようにしたインクが提案されて 、る。この文献 2に記載さ れているインクは、酸性紙に対して用いる場合にのみ有効であり、中性紙タイプの普 通紙では効果を発揮しにく!/、。
更に、特開平 6— 157959号公報 (文献 3)、特開 2003— 3100号公報 (文献 4)に おいて、湿潤剤、界面活性剤及び 2 ェチルー 1, 3 へキサンジオールをそれぞれ 特定量含有させることにより、画像滲み、特に重色部の画像滲みを改善するようにし たインクが提案されている。この文献 3及び文献 4に記載されているインクは、画像滲 みを改善することができても、画像の裏抜けが大きぐ更に画像濃度が低ぐ十分満 足した高品位な画像を得ることは困難である。
更【こまた、特開 2003— 253167号公報（文献 5)【こお!ヽて、 2, 4ージェチノレー 1, 5 ペンタンジォールを含有させることにより、インクの裏抜けを抑制するようにしたイン クが記載されている。文献 5に記載されているインクは、画像滲みを改善することがで きても、文献 3及び 4に記載されたインクと同様に画像の裏抜けが大きぐ更に画像濃 度が低ぐ十分満足した高品位な画像を得ることが困難である。
更にまた、特開平 8— 170041号公報（文献 6)には、プロピレングリコールモノプロ ピルエーテルを含有させることにより乾燥性、画像滲みを改善するようにしたインクが 記載されている。この文献 6に記載されているインクは、乾燥性や画像滲みの効果が 低ぐやはり十分満足した高品位な画像を得ることは困難である。
また、インクジェット記録方式のプリンタ装置では、例えば記録紙に対して高速で印 刷を行うことが可能なプリンタ装置、即ち記録紙の幅と略同じ範囲をインクの吐出範 囲としたライン型のプリンタ装置にぉ 、て、画像や文字の滲みやインクの裏抜け等が 顕著に生じてしまう。 具体的に、ライン型のプリンタ装置では、インクを吐出するノズルが記録紙の幅と略 同じ範囲に並設されたノズルライン毎のインクの吐出周期が極めて短いものであるた め、記録紙への浸透性に優れたインクを用いる必要がある。しかし、浸透性の優れた インクを普通紙等に印刷した場合には、インクが普通紙の深さ方向、即ち厚み方向 に染み込み過ぎることから印画濃度が低下してしまう。また、ライン型のプリンタ装置 では、異なる色のインクを吐出して記録紙に印刷をする、いわゆるカラー印刷を行う 場合に浸透性の優れたインクを用いた場合でも、インクの吐出周期が極めて短 、た め、記録紙に着弾したインクが十分に紙の内部へ浸透しないうちに次の色のインクが 次々と着弾されるようになることから各色間に境界滲みや混色ベタ斑が発生する。 発明の開示
発明が解決しょうとする課題
本発明は、上述のような問題点に鑑みて提案されたものであり、印画濃度が高ぐ 境界滲みや混色ベタ斑、インクの裏抜けを防止することができ、高品位な画像の印 刷を可能とすることができる記録液、この記録液が収容された液体カートリッジ、この 液体カートリッジに収容された記録液を用いて高品位な印刷行う液体吐出装置及び 液体吐出方法を提供することを目的とする。
本発明に係る記録液は、記録紙等の印刷が行われる対象物に記録を行うために液 滴の状態で対象物に付着されるものであり、色素と、色素を溶解又は分散させる溶媒 と、超音波透過式動的液体浸透性測定装置にて測定し^ JIS P8140 : 1998に規 定される Cobb 値が 22±2gZm2の普通紙に対する浸透特性曲線のピーク出現時
30
間が 0. 1秒以上、 0. 5秒以下にある水溶性有機溶剤とを含有する。
また、本発明に係る液体カートリッジは、記録液を液滴の状態で吐出し、記録紙等 の印刷が行われる対象物に付着させることで記録を行う液体吐出装置に設けられる 液体吐出ヘッドに装着され、液体吐出ヘッドに対し、記録液の供給源となり、記録液 には、色素と、色素を溶解又は分散させる溶媒と、超音波透過式動的液体浸透性測 定装置にて測定し IS P8140 : 1998に規定される Cobb 値が 22±2gZm2の
30
普通紙に対する浸透特性曲線のピーク出現時間が 0. 1秒以上、 0. 5秒以下にある 水溶性有機溶剤とが含有されて ヽる。 また、本発明に係る液体吐出装置は、装置本体と、装置本体に設けられ、記録液を 貯留する液室と、液室に記録液を供給する供給部と、液室に 1つ以上設けられ、液 室に貯留された記録液を押圧する圧力発生素子と、圧力発生素子により押圧された 記録液を各液室から液滴の状態で対象物の主面に向かって吐出させる吐出口とを 有する液体吐出ヘッドと、液体吐出ヘッドに接続され、供給部に対して記録液の供 給源となる液体カートリッジとを備え、記録液には、色素と、色素を溶解又は分散させ る溶媒と、超音波透過式動的液体浸透性測定装置にて測定し^ JIS P8140 : 1998 に規定される Cobb 値が 22±2gZm2の普通紙に対する浸透特性曲線のピーク出
30
現時間が 0. 1秒以上、 0. 5秒以下にある水溶性有機溶剤とが含有されている。 また、本発明に係る液体吐出方法は、装置本体と、装置本体に設けられ、記録液を 貯留する液室と、液室に記録液を供給する供給部と、液室に 1つ以上設けられ、液 室に貯留された記録液を押圧する圧力発生素子と、圧力発生素子により押圧された 記録液を各液室から液滴の状態で対象物の主面に向かって吐出させる吐出口とを 有する液体吐出ヘッドと、液体吐出ヘッドに接続され、供給部に対して記録液の供 給源となる液体カートリッジとを備える液体吐出装置によるものであり、色素と、色素を 溶解又は分散させる溶媒と、超音波透過式動的液体浸透性測定装置にて測定した J IS P8140 : 1998に規定される Cobb 値が 22 ±2gZm2の普通紙に対する浸透特
30
性曲線のピーク出現時間が 0. 1秒以上、 0. 5秒以下にある水溶性有機溶剤とが含 有されている。
本発明によれば、記録液中に超音波透過式動的液体浸透性測定装置にて測定し ^JIS P8140 : 1998に規定される Cobb 値が 22±2gZm2の普通紙に対する浸
30
透特性曲線のピーク出現時間が 0. 1秒以上、 0. 5秒以下にある水溶性有機溶剤を 含有させることによって、対象物に対して記録液が均一に浸透するようになり、印画 濃度が高ぐ境界滲みや混色ベタ斑、裏抜けといった不具合を防止することができる 本発明の更に他の目的、本発明によって得られる具体的な利点は、以下において 図面を参照して説明される実施に形態力 一層明らかにされるであろう。
図面の簡単な説明 [0004] [図 1]図 1は、本発明が適用されたプリンタ装置を示す斜視図である。
[図 2]図 2は、プリンタ装置に設けられるヘッドカートリッジを示す斜視図である。
[図 3]図 3は、ヘッドカートリッジを示す断面図である。
[図 4]図 4は、超音波透過式動的液体浸透性測定装置を示す側面図である。
[図 5]図 5は、プリンタ装置を用いて試験紙に対する試験液の浸透を測定した際の浸 漬時間と受信信号強度との関係を示す特性図である。
[図 6]図 6は、ヘッドカートリッジにおけるインクタンクとインク吐出ヘッドとの関係を示 す断面図である。
[図 7]図 7は、インク吐出ヘッドの構造を示す断面図である。
[図 8]図 8Aは発熱抵抗体に気泡が発生した状態を示すインク吐出ヘッドの断面図で あり、図 8Bはノズルよりインク液滴を吐出した状態を示すインク吐出ヘッドの断面図 である。
[図 9]図 9は、プリンタ装置の一部を透視して示す側面図である。
[図 10]図 10は、プリンタ装置において、ヘッドキャップが開いている状態を一部透視 して示す側面図である。
発明を実施するための最良の形態
[0005] 以下、本発明が適用された記録液、液体カートリッジ、液体吐出装置及び液体吐出 方法の実施の形態を図面を参照して説明する。
図 1は、本発明をインクジェットプリンタ装置（以下、単にプリンタ装置という。）に適 用した例を示し、このプリンタ装置 1は、所定の方向に走行する記録紙 Pに対してイン ク等の記録液を吐出して画像や文字を記録し印刷するものである。このプリンタ装置 1は、記録紙 Pの印刷幅に合わせて、記録紙 Pの幅方向、即ち図 1中矢印 W方向にィ ンク吐出口（ノズル)をライン状に形成したライン型のプリンタ装置である。ここで、記 録紙 Pには、インクジェットプリンタ装置専用のインクジェット記録専用用紙、コピー用 紙やレポート用紙等の普通紙が用いられる。
このプリンタ装置 1は、図 2及び図 3に示すように、記録紙 Pに対して画像や文字等 を記録する記録液であるインク 2を吐出するインクジェットプリンタヘッドカートリッジ（ 以下、単にヘッドカートリッジという。） 3と、このヘッドカートリッジ 3を装着する装置本 体 4とを備える。プリンタ装置 1は、ヘッドカートリッジ 3が装置本体 4に対して着脱可能 であり、更に、ヘッドカートリッジ 3に対してインク供給源となり、各色のインク 2をそれ ぞれ収容する液体カートリッジであるインクタンク 5y, 5m, 5c, 5kが着脱可能に装着 される。このプリンタ装置 1では、装置本体 4に対して着脱可能なヘッドカートリッジ 3と 、ヘッドカートリッジ 3に対して着脱可能な各色のインクを収容したインクタンク 5y, 5 m, 5c, 5kとを消耗品として交換可能になっている。
このようなプリンタ装置 1では、記録紙 Pを積層して収納するトレイ 55aを装置本体 4 の前面側の底面部に設けたトレイ装着部 6に装着することにより、トレイ 55aに収納さ れている記録紙 Pがトレイ装着部 6の給紙口 55から装置本体 4内に送り込まれ、装置 本体 4内を走行する。プリンタ装置 1では、装置本体 4内を走行する記録紙 Pに対して 、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置より入力された文字データや画像デー タに応じた文字や画像として印刷し、装置本体 4の前面側の排紙口 56に送り出す。 文字や画像等の情報を記録するときに用いる記録液となるインク 2には、色素と、こ の色素を溶解又は分散させる溶媒と、記録紙 Pに対する浸透を向上させる水溶性有 機溶剤とが含有されている。
色素としては、従来用いられている染料、顔料、着色ポリマー微粒子等を単独で、 又は混合して用いることができるが、特に水溶性染料を用いることが好ましい。水溶 性染料としては、酸性染料、直接染料、塩基性染料、反応性染料、食用染料のいず れを用いてもよいが、水への溶解度、発色性や堅牢性などの観点力 適宜選択する ことが好ましい。
具体的に、イェロー系の水溶性染料としては、例えば C. I.アシッドイェロー 17、 C . I.アシッドイェロー 23、 C. I.アシッドイェロー 42、 C. I.アシッドイェロー 44、 C. I. アシッドイェロー 79、 C. I.アシッドイェロー 142、 C. I.フードイェロー 3、 C. I.フー ドイェロー 4、 C. I.ダイレクトイェロー 1、 C. I.ダイレクトイェロー 12、 C. I.ダイレクト イェロー 24、 C. I.ダイレクトイェロー 26、 C. I.ダイレクトイェロー 33、 C. I.ダイレク トイエロー 44、 C. I.ダイレクトイェロー 50、 C. I.ダイレクトイェロー 86、 C. I.ダイレ タトイェロー 120、 C. I.ダイレクトイェロー 132、 C. I.ダイレクトイェロー 142、 C. I. ダイレクトイェロー 144、 C. I.ダイレクトオレンジ 26、 C. I.ダイレクトオレンジ 29、 C. I.ダイレクトオレンジ 62、 C. I.ダイレクトオレンジ 102、 C. I.ベーシックイェロー 1、 C. I.ベーシックイェロー 2、 C. I.ベーシックイェロー 11、 C. I.ベーシックイェロー 1 3、 C. I.ベーシックイェロー 14、 C. I.ベーシックイェロー 15、 C. I.ベーシックイエ ロー 19、 C. I.ベーシックイェロー 21、 C. I.ベーシックイェロー 23、 C. I.ベーシッ クイエロー 24、 C. I.ベーシックイェロー 25、 C. I.ベーシックイェロー 28、 C. I.ベ 一シックイェロー 29、 C. I.ベーシックイェロー 32、 C. I.ベーシックイェロー 36、 C. I.ベーシックイェロー 40、 C. I.ベーシックイェロー 41、 C. I.ベーシックイェロー 45 、 C. I.ベーシックイェロー 49、 C. I.ベーシックイェロー 51、 C. I.ベーシックイエロ 一 53、 C. I.ベーシックイェロー 63、 C. I.ベーシックイェロー 64、 C. I.ベーシック イェロー 65、 C. I.ベーシックイェロー 67、 C. I.ベーシックイェロー 70、 C. I.ベー シックイェロー 73、 C. I.ベーシックイェロー 77、 C. I.ベーシックイェロー 87、 C. I. ベーシックイェロー 91、 C. I. リアクティブイェロー 1、 C. I. リアクティブイェロー 5、 C . I.リアクティブイェロー 11、 C. I.リアクティブイェロー 13、 C. I.リアクティブイエロ 一 14、 C. I.リアクティブイェロー 20、 C. I.リアクティブイェロー 21、 C. I.リアタティ ブイエロー 22、 C. I. リアクティブイェロー 25、 C. I.リアクティブイェロー 40、 C. I.リ アクティブイェロー 47、 C. I.リアクティブイェロー 51、 C. I.リアクティブイェロー 55、 C. I.リアクティブイェロー 65、 C. I.リアクティブイェロー 67等を用いることができる。 マゼンダ系の水溶性染料としては、例えば C. I.アシッドレッド 1、 C. I.アシッドレツ ド 8、 C. I. アシッドレッド 13、 C. I. アシッドレッド 14、 C. I. アシッドレッド 18、 C. I. ァ シッドレッド 26、 C. I. アシッドレッド 27、 C. I. アシッドレッド 35、 C. I. アシッドレッド 3 7、 C. I. アシッドレッド 42、 C. I. アシッドレッド 52、 C. I. アシッドレッド 82、 C. I. ァ シッドレッド 87、 C. I. アシッドレッド 89、 C. I.アシッドレッド 92、 C. I. アシッドレッド 9 7、 C. I.アシッドレッド 106、 C. I. アシッドレッド 111、 C. I. アシッドレッド 114、 C. I . アシッドレッド 115、 C. I. アシッドレッド 134、 C. I. アシッドレッド 186、 C. I. ァシッ ドレッド 249、 C. I. アシッドレッド 254、 C. I. アシッドレッド 289、 C. I. フードレッド 7 、 C. I.フードレッド 9、 C. I.フードレッド 14、 C. I.ダイレクトレッド 1、 C. I.ダイレクト レッド 4、 C. I.ダイレクトレッド 9、 C. I.ダイレクトレッド 13、 C. I.ダイレクトレッド 17、 C. I.ダイレクトレッド 20、 C. I.ダイレクトレッド 28、 C. I.ダイレクトレッド 31、 C. I.ダ ィレクトレッド 39、 C. I.ダイレクトレッド 80、 C. I.ダイレクトレッド 81、 C. I.ダイレクト レッド 83、 C. I.ダイレクトレッド 89、 C. I.ダイレクトレッド 225、 C. I.ダイレクトレッド 2 27、 C. I.ベーシックレッド 2、 C. I.ベーシックレッド 12、 C. I.ベーシックレッド 13、 C. I.ベーシックレッド 14、 C. I.ベーシックレッド 15、 C. I.ベーシックレッド 18、 C. I .ベーシックレッド 22、 C. I.ベーシックレッド 23、 C. I.ベーシックレッド 24、 C. I.ベ 一シックレッド 27、 C. I.ベーシックレッド 29、 C. I.ベーシックレッド 35、 C. I.ベーシ ックレッド 36、 C. I.ベーシックレッド 38、 C. I.ベーシックレッド 39、 C. I.ベーシック レッド 46、 C. I.ベーシックレッド 49、 C. I.ベーシックレッド 51、 C. I.ベーシックレツ ド 52、 C. I.ベーシックレッド 54、 C. I.ベーシックレッド 59、 C. I.ベーシックレッド 6 8、 C. I.ベーシックレッド 69、 C. I.ベーシックレッド 70、 C. I.ベーシックレッド 73、 C. I.ベーシックレッド 78、 C. I.ベーシックレッド 82、 C. I.ベーシックレッド 102、 C . I.ベーシックレッド 104、 C. I.ベーシックレッド 109、 C. I.ベーシックレッド 112、 C . I.リアクティブレッド 1、 C. I.リアクティブレッド 14、 C. I.リアクティブレッド 17、 C. I . リアクティブレッド 25、 C. I.リアクティブレッド 26、 C. I.リアクティブレッド 32、 C. I. リアクティブレッド 37、 C. I.リアクティブレッド 44、 C. I. リアクティブレッド 46、 C. I.リ アクティブレッド 55、 C. I. リアクティブレッド 60、 C. I.リアクティブレッド 66、 C. I. リ アクティブレッド 74、 C. I. リアクティブレッド 79、 C. I.リアクティブレッド 96、 C. I. リ アクティブレッド 97等を用いることができる。
シアン系の水溶性染料としては、例えば C. I.アシッドブルー 9、 C. I.アシッドブル 一 29、 C. I.アシッドブルー 45、 C. I.アシッドブルー 92、 C. I.アシッドブルー 249 、 C. I.ダイレクトブルー 1、 C. I.ダイレクトブルー 2、 C. I.ダイレクトブルー 6、 C. I. ダイレクトブルー 15、 C. I.ダイレクトブルー 22、 C. I.ダイレクトブルー 25、 C. I.ダ ィレクトブルー 71、 C. I.ダイレクトブルー 76、 C. I.ダイレクトブルー 79、 C. I.ダイ レクトブルー 86、 C. I.ダイレクトブルー 87、 C. I.ダイレクトブルー 90、 C. I.ダイレ タトブルー 98、 C. I.ダイレクトブルー 163、 C. I.ダイレクトブルー 165、 C. I.ダイレ タトブルー 199、 C. I.ダイレクトブルー 202、 C. I.ベーシックブルー 1、 C. I.ベーシ ックブノレ一 3、 C. I.ベーシックブノレー 5、 C. I.ベーシックブノレー 7、 C. I.ベーシック ブノレー 9、 C. I.ベーシックブノレー 21、 C. I.ベーシックブノレー 22、 C. I.ベーシック ブルー 26、 C. I.ベーシックブルー 35、 C. I.ベーシックブルー 41、 C. I.ベーシッ クブルー 45、 C. I.ベーシックブルー 47、 C. I.ベーシックブルー 54、 C. I.ベーシ ックブルー 62、 C. I.ベーシックブルー 65、 C. I.ベーシックブルー 66、 C. I.ベー シックブルー 67、 C. I.ベーシックブルー 69、 C. I.ベーシックブルー 75、 C. I.ベ 一シックブルー 77、 C. I.ベーシックブルー 78、 C. I.ベーシックブルー 89、 C. I. ベーシックブルー 92、 C. I.ベーシックブルー 93、 C. I.ベーシックブルー 105、 C. I .ベーシックブルー 117、 C. I.ベーシックブルー 120、 C. I.ベーシックブルー 122 、 C. I.ベーシックブルー 124、 C. I.ベーシックブルー 129、 C. I.ベーシックブル 一 137、 C. I.ベーシックブルー 141、 C. I.ベーシックブルー 147、 C. I.ベーシック ブルー 155、 C. I.リアクティブブルー 1、 C. I.ベーシックブルー 2、 C. I.ベーシック ブノレー 7、 C. I.ベーシックブノレー 14、 C. I.ベーシックブノレー 15、 C. I.ベーシック ブルー 23、 C. I.ベーシックブルー 32、 C. I.ベーシックブルー 35、 C. I.ベーシッ クブルー 38、 C. I.ベーシックブルー 41、 C. I.ベーシックブルー 63、 C. I.ベーシ ックブノレ一 80、 C. I.ベーシックブルー 95等を用いることができる。
ブラック系の水溶性染料としては、例えば C. I.アシッドブラック 1、 C. I.アシッドブ ラック 2、 C. I.アシッドブラック 7、 C. I.アシッドブラック 24、 C. I.アシッドブラック 26 、 C. I.アシッドブラック 94、 C. I.フードブラック 1、 C. I.フードブラック 2、 C. I.ダイ レクトブラック 19、 C. I.ダイレクトブラック 22、 C. I.ダイレクトブラック 32、 C. I.ダイ レクトブラック 38、 C. I.ダイレクトブラック 51、 C. I.ダイレクトブラック 56、 C. I.ダイ レクトブラック 71、 C. I.ダイレクトブラック 74、 C. I.ダイレクトブラック 75、 C. I.ダイ レクトブラック 77、 C. I.ダイレクトブラック 154、 C. I.ダイレクトブラック 168、 C. I.ダ ィレクトブラック 171、 C. I.ベーシックブラック 2、 C. I.ベーシックブラック 8、 C. I.リ アクティブブラック 3、 C. I.リアクティブブラック 4、 C. I.リアクティブブラック 7、 C. I. リアクティブブラック 11、 C. I.リアクティブブラック 12、 C. I.リアクティブブラック 17等 を用いることができる。
色素の含有量は、インク 2全質量に対して 1質量％〜 10質量％の範囲であり、より 好ましくは 3質量％〜5質量％の範囲である。この色素の含有量は、インク 2の粘度、 乾燥性、吐出安定性、発色性や印画物の保存物性などを考慮して決定する。 上述した色素を溶解又は分散させる溶媒としては、水の他にインクに所望の物性を 与え、色素の水への溶解性や分散性を改良し、かつインクの乾燥を防止する等の目 的で、従来公知の有機溶媒を併用することができる。
具体的に、溶媒として使用可能な有機溶剤としては、例えばジエチレングリコール、 トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、 1, 5 ぺ ンタンジオール、グリセロール、 1, 2, 6 へキサントリオール、 1, 2, 4 ブタントリオ ール、ペトリオール等の多価アルコール類や、エチレングリコールモノフエ-ルエーテ ル、エチレングリコールモノべンジルエーテル等の多価アルコールァリルエーテル類 や、 N—メチル 2 ピロリドン、 N ヒドロキシェチル一ピロリドン、 1, 3 ジメチルイ ミダゾイリジノン、 ε一力プロラタタム、 γ—プチ口ラタトン等の含窒素複素環化合物や 、ホルムアミド、 Ν—メチルホルムアミド、 Ν, Ν ジメチルホルムアミド等のアミド類や、 モノエタノールァミン、ジエタノールァミン、トリエタノールァミン、モノェチルァミン、ジ ェチルァミン、トリェチルァミン等のアミン類や、ジメチルスルホキシド、スルホラン、チ オジェタノール等の含硫黄ィ匕合物類等を挙げることができる。
上記有機溶剤の添加量は、インク 2全質量に対して 5質量％〜50質量％の範囲で あり、より好ましくは 10質量％〜35質量％の範囲であり、色素の場合と同様にインク 2の粘度、乾燥性や吐出安定性などを考慮して決定される。
インク 2には、上述した色素を溶解又は分散させる溶媒の他に、記録紙 Ρに対する 浸透を向上させる水溶性有機溶剤が含有されて 、る。
特定の水溶性有機溶剤とは、超音波透過式動的液体浸透性測定装置にて測定し た記録紙 Ρに対する浸透特性曲線のピーク出現時間が 0. 1秒以上、 0. 5秒以下の 範囲内にある水溶性有機溶剤である。ここで、超音波透過式動的液体浸透性測定 装置とは、例えば文献" Paper Wettability Measurements— An evaluation of Emtec PDA" : Examensaebetel998、 Processingenjor Michael Sjogr enや特許文献 DP195 35 954. 2に記載されているものである。図 4に示すように 、超音波透過式動的液体浸透性測定装置 90は、超音波発信器 91と超音波受信器 92の間に試験液を満たした容器内に試験紙 93を固定.浸漬させる試料ホルダー 94 が設けてなる。具体的に、超音波透過式動的液体浸透性測定装置 90としては、例え ば動的液体浸透性測定装置 PDA. C2 (ドイツ Emtec社製)や DPM (ドイツ Emco社 製)等を挙げることができる。
超音波透過式動的液体浸透性測定装置 90では、超音波発信器 91から超音波信 号を発信し、この超音波信号が試験液に浸漬された試験紙 93を介して超音波受信 器 92に受信される。これにより、超音波透過式動的液体浸透性測定装置 90では、 試験紙 93に試験液が浸透する過程における超音波の透過強度、即ち超音波受信 器 92が受信した受信信号強度 (％)を経時的に測定することができる。超音波透過 式動的液体浸透性測定装置 90では、試験紙 93に試験液が浸透する過程における 超音波受信機 92の受信信号強度 (％)を経時的に測定することによって、図 5に示 すような、試験紙 93の試験液に対する浸漬時間と、超音波受信器 92の受信信号強 度（％)との関係を示す浸透特性曲線が得られ、この曲線力 試験液の試験紙 93に 対する浸透性の特性をみることができる。
具体的に、この浸透特性曲線において、ピーク ）が出現したピーク出現時間は、 試験紙 93を試験液に浸漬した直後から超音波受信強度が最大になるまでに要した 時間である。ここで、超音波受信器 92の受信信号強度（％)が最大になったときの状 態とは、試験紙 93中に添加されているサイズ剤の効果が低減し、試験液がセルロー ス繊維中へ浸透を開始している状態である。したがって、浸透特性曲線のピーク出 現時間は、試験液がセルロース繊維中へ浸透を開始する時間である。
ここでは、試験液にインク 2に含有させる水溶性有機溶剤を用い、次のような測定条 件で試験紙 93となる普通紙のセルロース繊維中への浸透を開始する時間を測定す る。具体的な測定条件は、超音波透過式動的液体浸透性測定装置 90に PDA. C2 (Emtec社製)標準モジュールを用い、温度 25°C、湿度 60%RHの環境下で行う。 普通紙は、温度 25°C、湿度 60%RHの環境状態において十分に調湿され、 JIS P8 140 : 1998に規定される Cobb 値が 22± 2g/m2のものを用いる。この用紙として
30
は、具体的には、例えば、三菱 PPC用紙:三菱製紙製、 Cobb = 21. 6gZm2 (表
30
裏の平均値)などがある。本発明者らが調査した結果、市販されている普通紙の Cob b 値は高いもので 60gZm2を超えるものから 15gZm2程度を示すものまで幅広い
30
力 概ね 20〜24gZm2の Cobbサイズを示すものが多ぐかつ境界滲みや混色ベタ 斑を生じやすいことが判明した。水溶性有機溶剤としては、 2重量％濃度の水溶液と し 25°Cに調整したものを用いる。ここで、 2重量％とする理由は、各水溶性有機溶剤 が示す、異なる粘度の影響を除く目的で水希釈するものであり、概ね粘度は 1. 8cP 程度となる。このような測定条件で測定することによって、測定結果力 水溶性有機 溶剤の普通紙に対する浸透性の特性をみることができる。
インク 2では、上述した測定条件により測定した結果、ピーク出現時間が 0. 1秒以 上、 0. 5秒以下の範囲内の水溶性有機溶剤を用いる。このような水溶性有機溶剤と しては、例えば下記の化学式 1に示す化合物がある。
[化 1]
I
HO-CH2-CH-CH2-OH ■■■■化学式 (1)
I
R2
(但し、式中における R,及び R2は,
各々脂肪族飽和炭化水素基を表し、
3≤ + ≤4且つ 1≤ 、R2である。）
具体的に、水溶性有機溶剤としては、以下の表 1に示すィ匕合物がある。なお、水溶 性有機溶剤としては、表 1に示すものに限定されず、上記の測定条件において、 JIS P8140 : 1998に規定される Cobb 値が 22±2gZm2の普通紙に対するピーク出
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現時間が 0. 1秒以上、 0. 5秒以下の範囲に入るものであればよい。
[表 1] ピ一ク時間
水溶性有機溶媒
(秒）
a 2—ェチルー 2—プロピル一 1 , 3—プ Qパンジオール 0.11 b 2—メチルー 2—ブチルー 1 , 3—プロパンジオール 0.13 c 2—メチル一2—プロピル一 1， 3—プロパンジオール 0.24 d 2. 2—ジェチルー 1 . 3—プロパンジオール 0.4 e 2—メチルー 2—1チル一 1 , 3—プロパンジオール 0.5 f 2—プロピル一 1 , 4一ブタンジォ一ル 0.44
ここで、普通紙に印刷した際に見られる境界滲みや混色ベタ斑は、インク 2がサイズ 剤を避けながらセルロース繊維に沿ってのみ拡散浸透することに起因するものである 。インク 2では、この境界滲みや混色ベタ班が生じることを防止するため、サイズ剤表 面に対して過度に濡れて浸透するようにすると、記録紙 Pへの深さ方向への染込み が大き過ぎて印画濃度が低下し、かつ画像の裏抜けが生じてしまう。
そこで、インク 2では、表 1に示すような JIS P8140 : 1998に規定される Cobb 値
30 が 22± 2gZm2の普通紙に対するピーク出現時間が 0. 1秒以上、 0. 5秒以下の有 機水溶性溶媒を含有することにより、普通紙に添加され、耐水性を付与するサイズ剤 の表面にも十分に濡れ、セルロース繊維中にも併せて均一に浸透するようになる。こ れにより、このインク 2では、サイズ剤を避けながらセルロース繊維に沿ってのみ拡散 浸透することなぐ境界滲みや混色ベタ斑、裏抜けを防止することができる。また、ィ ンク 2では、普通紙に対して均一に浸透することから、高い印画濃度が得られる。 浸透特性曲線のピーク出現時間が 0. 1秒よりも早い水溶性有機溶剤では、インク 2 の普通紙に対する浸透が高くなり過ぎ、裏抜けが生じやすくなる。ピーク出現時間が 0. 1秒よりも早い水溶性有機溶剤としては、例えば 2, 4—ジェチルー 1， 5—ペンタ ンジ才一ノレ力 SO. 036禾少であり、 2 ェチノレー 1, 3 へキサンジ才一ノレ力 SO. 036禾少で あり、イソプロピルアルコールが 0. 03秒である。
一方、浸透特性曲線のピーク出現時間が 0. 5秒よりも遅い場合には、インク 2の普 通紙への浸透が悪くなり、滲んでしまう。ピーク出現時間が 0. 5秒よりも遅い水溶性 有機溶剤としては、例えば、 2—メチルー 2, 4 ペンタンジオールが 0. 54秒であり、 1, 3 ブタンジオールが 0. 56秒であり、エチレングリコールが 0. 59秒であり、グリセ リンカ SO. 69禾少であり、 2 ピ Pリドン力 SO. 62禾少である。
また、浸透特性曲線のピーク出現時間が 0. 5秒よりも遅い水溶性有機溶剤には、 日本特許第 2894568号公報に記載されているような普通紙へのインクの浸透を高 め印字品位を改善するために炭素数 7のアルキレングリコール、例えば、 1, 7 ヘプ タンジオールや 3, 3 ジメチルー 1, 5 ペンタンジオールがある。 1, 7 ヘプタンジ オールは、ピーク出現時間が 0. 53秒であり、 3, 3 ジメチルー 1, 5 ペンタンジォ ールは 0. 52秒である。このような水溶性有機溶剤もピーク出現時間が 0. 5秒より遅 いため、境界滲みや混色ベタ斑、印画濃度、画像裏抜け等の全ての問題を十分に 満足するように改善することはできない。したがって、インク 2は、浸透特性曲線のピ ーク出現時間が 0. 1秒以上、 0. 5秒以下の水溶性有機溶剤を含有することにより、 印画濃度が高ぐ境界滲みや混色ベタ斑、裏抜けを防止することができる。
インク 2中における水溶性有機溶剤の含有量は、 0. 1〜10質量％、より好ましくは 0. 5〜7質量％である。含有量が 0. 1質量％よりも少ない場合には、添加効果が得 られなくなってしまう。一方、含有量が 10質量％よりも多い場合には、粘度上昇や未 溶解分を生じて間欠吐出性等に影響を及ぼす場合ある。
また、水溶性有機溶剤の含有量は、インク 2の 0秒動的表面張力を 35mN/m以上 、 40mN/m以下の範囲にさせるような含有量とすることが最も好ましい。インク 2で は、 0秒動的表面張力を 35mNZm以上、 40mNZm以下の範囲の範囲にすること によって、記録紙 Pに対する浸透が更に良好となり、印画濃度が高ぐ境界滲みや混 色ベタ斑、裏抜けをより防止することができる。具体的には、併用する他の溶媒などと の組み合わせにより決まり、例えば、 2 ェチルー 2 プロピル 1, 3 プロパンジ オール及び 2 プロピル 1, 4 ブタンジオールは 0. 1〜1%、 2—メチルー 2 ブ チルー 1, 3 プロパンジオールは 1〜3%、 2—メチルー 2 プロピル 1, 3 プロ パンジオール、 2, 2 ジェチルー 1, 3 プロパンジオール及び 2—メチルー 2 ェ チルー 1, 3 プロパンジオールは 2〜10%である。
ここで、 0秒動的表面張力について説明する。下記の式 1で示される界面活性剤を 含有する液体の動的表面張力 時間変化の緩和関数式につ!、ては、例えば Hua X. Y, Rosen M. J :J. Colloidlnterface Sci. 124, 652 (1988)や、田村隆光： 表面 Vol. 38 No. 10 22〜44 (2000)【こ記載されて!ヽる。
[0008] [数 1] t = ym +( o - ffi) |i+(t/t*)n}
(但し、 7 ^は 30秒間の表面張力変化が
1 mN/m以下になったときの表面張力であリ、
r0は溶媒の表面張力であり、
t*は t力 0と 7* mとの中間になつた時間であリ、
nは定数である。 ) ここで、 γ は 30秒間の表面張力変化が lmNZm以下になったときの表面張力、
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y は溶媒の表面張力、 t *は γが γ と γ の中間になった時間、 ηは定数を示す。
0 t 0 m
この Rosenにより提唱された上記式 1に示す界面活性剤を含有する液体の動的表 面張力一時間変化の緩和関数式を t=0として展開した場合について下記の式 2示 す。
[0009] [数 2] 数 1を t = 0として展開すると 。マ mVfl + (0/t*)'
= + 。— )/1 0
上記式 2に示すように、 0秒動的表面張力は、インク 2から色素や、後述する防腐剤 、防カビ剤、分散剤、浸透剤、界面活性剤等といった界面活性能を有する成分を除 いた、水及び有機溶剤力もなる溶媒の静的表面張力を測定することで求めることが できる。なお、インク 2の溶媒の動的表面張力を、例えば最大泡圧力法により泡の発 生する速度、いわゆる泡速度を変化させて連続測定した場合、具体的には泡速度を 20泡 Z秒〜 0. 1泡 Z秒の範囲にして連続測定した場合、動的表面張力曲線はほ ぼ横一直線となり、泡速度が低下しても動的表面張力曲線が大きく下がることはない ここで、インク 2の 0秒動的表面張力が 35mNZm未満である場合には、記録紙 Pに 着弾したインク 2が記録紙 Pの深さ方向、即ち記録紙 Pの厚み方向に染み込み過ぎて 印画濃度が低下したり、記録紙 Pの裏側にまでインク 2が染み出したりする虞がある。 一方、インク 2の 0秒動的表面張力が 40mNZmを超えた場合には、記録紙 Pの厚み 方向への染込みが遅くフ ザリング等が発生する虞がある。特に、 0秒動的表面張力 力 S45mNZm以上の場合には、フエザリングや裏抜けが著しくなる。
また、インク 2には、色素、溶媒、水溶性有機溶剤の他に、更に界面活性剤として下 記の化学式 2に示す 2 ェチル 2 ブチル—1, 3 プロパンジオールのエチレン オキサイド付加体 (以下、「EBPD— EO」とする。）を含有させ、静的表面張力が 34m NZm以上、 39mNZm以下とすることにより、より一層高品位な印画を行うことがで きる。
[化 2] CH20(CH2CH20)mH
CH3CH2CH2CH2-C-CH2CH3 ■■ '■化学式 (2)
CH20(CH2CH20) nH
(但し、式中における m及び nは，
各々 0~ 10の整数であり、
且つ 1≤m+n≤ 10を満足する。）
EBPD— EOの添カ卩量は、インク 2全質量に対して各々 0. 05質量％〜5質量％の 範囲、より好ましくは 0. 1質量％〜2質量％の範囲である。ここで添加量が 0. 05質 量％未満では添加効果が得られなくなってしまう。一方、 5質量％を超えるような場合 では、インク 2の粘度を高め過ぎることがあり、逆に吐出安定性が損なわれ、記録紙 P への浸透性を遅くすることがある。
また、インク 2では、静的表面張力が 34mNZm未満の場合、記録紙 Pに着弾する と記録紙 Pの深さ方向、即ち記録紙 Pの厚み方向に染み込み過ぎて印画濃度が低 下したり、記録紙 Pの裏側にまでインク 2が染み出したりする虞がある。静的表面張力 が 45mNZmよりを越えた場合では、記録紙 Pの厚み方向への染込みが遅くフエザリ ング等が発生する虞がある。表面張力の測定方法は、ウィルヘルミ (プレート）法によ る。
また、インク 2には、上述した水溶性有機溶剤や界面活性剤等の作用効果を阻害し ない範囲で、従来公知の界面活性剤を添加することもできる。具体的に、従来公知 の界面活性剤としては、例えば多環フエノールエトキシレート等の特殊フエノール型 非イオン界面活性剤や、グリセライトのエチレンオキサイド付加物、ポリエチレングリコ ーノレオレート、ポリオキシァノレキレンタロエート、ソルビタンラウリノレエステル、ソルビタ ンォレイルエステル、ポリオキシエチレンソルビタンォレイルエステル等のエステル型 非イオン界面活性剤や、ヤシ油脂肪酸ジエタノールアマイド、ポリオキシエチレンャ シ油脂肪酸モノエタノールアマイド等のアマイド型非イオン界面活性剤や、ァセチレ ングリコール及びそのエチレンオキサイド付カ卩物や、アルコールサルフェートナトリウ ム塩、高級アルコールサルフェートナトリウム塩、ポリオキシエチレンアルキルフエ- ルエーテル硫酸エステルアンモ-ゥム塩、アルキルベンゼンスルフォン酸ナトリウム塩 等の陰イオン界面活性剤や、モノ長鎖アルキルカチオン、ジ長鎖アルキルカチオン、 アルキルアミンオキサイド等の陽イオン界面活性剤や、ラウリルアミドプロピル酢酸べ タイン、ラウリルアミノ酢酸べタイン等の両性界面活性剤等を挙げることができ、これら 従来公知の界面活性剤を単独或 、は混合して用いることができる。
なお、インク 2には、例えば粘度調整剤、 PH調整剤、防腐剤、防鲭剤、防かび剤等 を添加させることも可能である。具体的に、粘度調整剤、 pH調整剤等としては、例え ばゼラチン、カゼイン等のタンパク質、アラビアゴム等の天然ゴム、メチルセルロース、 カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース等のセルロース誘導体、リ グニンスルホン酸塩、セラック等の天然高分子、ポリアクリル酸塩、スチレン一アクリル 酸共重合塩、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン等が挙げられ、これらを単 独或いは混合して用いることができる。また、防腐剤、防鲭剤、防かび剤等としては、 例えば安息香酸、ジクロロフェン、へキサクロ口フェン、ソルビン酸、 p—ヒドロキシ安息 香酸エステル、エチレンジァミン四酢酸 (EDTA)等が挙げられ、これらを単独或いは 混合して用いることができる。
以上のような構成のインク 2を調製する際は、上述した色素と、溶媒と、 JIS P8140 ： 1998に規定される Cobb 値が 22± 2gZm2の普通紙に対するピーク出現時間が
30
0. 1秒以上、 0. 5秒以下である水溶性有機溶剤と、場合によっては更に界面活性剤 として上述の化学式 2で示される EBPD— EOとを所定の配合比で混合し、常温又は 40°C〜80°Cに加熱しながらスクリュ等で攪拌、分散させることで調製することができ る。
以上のようなインク 2は、図 2及び図 3に示すように、イェローインクがインクタンク 5y に収容され、マゼンタインクがインクタンク 5mに収容され、シアンインクがインクタンク 5cに収容され、ブラックインク力インクタンク 5kに収容される。
次に、上述したプリンタ装置 1を構成する装置本体 2に対して着脱可能なヘッドカー トリッジ 3と、このヘッドカートリッジ 3に着脱可能にされたインクタンク 5y, 5m, 5c, 5k とを図面を参照して更に説明する。
記録紙 Pに印刷を行うヘッドカートリッジ 3は、図 1に示すように、装置本体 4の上面 側から、即ち図 1中矢印 A方向から装着され、記録紙 Pに対してインク 2を吐出して印 刷を行う。
ヘッドカートリッジ 3は、上記したインク 2を、例えば電気熱変換式又は電気機械変 換式等を用いた圧力発生手段が発生した圧力により微細に粒子化して吐出し、記録 紙 Pの主面に液滴状態にしたインク 2を吹き付ける。具体的に、ヘッドカートリッジ 3は 、図 2及び図 3に示すように、カートリッジ本体 21を有し、このカートリッジ本体 21にィ ンク 2が充填された容器であるインクタンク 5y, 5m, 5c, 5kが装着される。なお、以下 では、インクタンク 5y, 5m, 5c, 5kを単にインクタンク 5ともいう。
ヘッドカートリッジ 3に着脱可能なインクタンク 5は、強度ゃ耐インク性を有するポリプ ロピレン等の榭脂材料等を射出成形することにより成形されるタンク本体 11を有して いる。このタンク本体 11は、長手方向を使用する記録紙 Pの幅方向の寸法と略同じ 寸法となす略矩形状に形成されて!ヽる。
具体的に、インクタンク 5を構成するタンク本体 11には、インク 2を収容するインク収 容部 12と、インク収容部 12からヘッドカートリッジ 3のカートリッジ本体 21にインク 2を 送出するインク供給部 13とが設けられて 、る。
インク収容部 12には、上面中央部に外部の空気を取り込む際の孔となる外部連通 孔 14が設けられている。インク収容部 12は、外部連通孔 14から内部に向力つて延 長して設けられた空気導入管 15を介して、内部に空気が取り込むことができる。イン クタンク本体 11では、インク収容部 12内のインク 2がインク供給部 13からカートリッジ 本体 21へと送り出された際に、このインク収容部 12内のインク 2が減少した分に相当 する空気が、外部連通孔 14から空気導入管 15を通してインク収容部 12内に取り込 まれることになる。
空気導入管 15の中途部には、インク収容部 12から逆流したインク 2が 、きなり外部 連通孔 14力も外部に流出することがないように、インク 2を一時的に貯留させる液体 貯留部であるインク貯留部 16が設けられている。これにより、インクタンク 5では、イン ク収容部 12から空気導入管 15を通して逆流したインク 2をインク貯留部 16が一時的 に貯留することによって、外部連通孔 14から外部にインク 2が漏れ出すことなぐ再度 インク 2をインク収容部 12側に戻すことができる。
インク供給部 13は、インク収容部 12の下側略中央部に設けられている。このインク 供給部 13は、インク収容部 12と連通した略突形状のノズルであり、このノズルの先端 が後述するヘッドカートリッジ 3の接続部 27に嵌合されることにより、インクタンク 5のタ ンク本体 11とヘッドカートリッジ 3のカートリッジ本体 21を接続する。
インク供給部 13には、インクタンク 5の底面側にインク 2をカートリッジ本体 21側に供 給する供給口が設けられている。インクタンク 5の底面には、供給口を開放、閉塞する 弁機構が設けられている。供給口は、インクタンク 5がカートリッジ本体 21に装着され る前の段階において、弁が供給口を閉塞し、インクタンク 5からインク 2が漏れ出ること が防止されている。そして、インクタンク 5がカートリッジ本体 21に装着されると、弁が 供給口から離れ、供給口を開放し、ヘッドカートリッジ 3側にインク 2を供給できる状態 となる。
また、このインクタンク本体 11には、後述するカートリッジ本体 21の装着部 22に固 定するための固定手段である係止突部 17及び係合段部 18を有して 、る。係止突部 17は、インクタンク 5の長辺方向の他端側の側面部力も突出形成された突起部であり 、後述する装着部 22のラッチレバー 25に係合される。係合段部 18は、インクタンク 5 の長辺方向の一端側に形成された段差部であり、後述する装着部 22の側面に形成 された被係合部 26に係合される。この係止突部 17及び係合段部 18により、インクタ ンク 5はカートリッジ本体 21に固定されて装着される。
以上のような構成のインクタンク 5は、上記した構成の他に、例えばインク収容部 12 内のインク 2の残量を検出するための残量検出部や、インクタンク 5y, 5m, 5c, 5kを 識別するための識別部等を備えている。
次に、以上のように構成されたイェロー、マゼンタ、シアン、ブラックのインク 2を収納 したインクタンク 5y, 5m, 5c, 5kが装着されるヘッドカートリッジ 3について説明する ヘッドカートリッジ 3は、図 2及び図 3に示すように、上記したインクタンク 5とカートリツ ジ本体 21とによって構成され、カートリッジ本体 21には、インクタンク 5が装着される 装着部 22y, 22m, 22c, 22k (以下、全体を示すときには単に装着部 22ともいう。 ) と、インク 2を吐出するインク吐出ヘッド 23と、インク吐出ヘッド 23を保護するヘッドキ ヤップ 24とを有している。
インクタンク 5が装着される装着部 22は、略凹形状に形成され、 4本のインクタンク 5 が記録紙 Pの幅方向と略直交方向、即ち記録紙 Pの走行方向に並んで収納される。 装着部 22の底面は、図 2に示すように、各色のインクタンク 5y、 5m、 5c、 5kを区画 するための隔壁 22aが各色のインクタンク 5y、 5m、 5c、 5kの間に設けられている。 装着部 22には、インクタンク 5が装着された際に、インクタンク 5の係止突部 17と対 向する側面にはラッチレバー 25が設けられ、このラッチレバー 25に形成された係止 孔 25aに係止突部 17が係止される。また、装着部 22には、インクタンク 5の係合段部 18と対向する側面には被係合部 26が設けられており、この被係合部 26が係合段部 18と係合される。装着部 22は、インクタンク 5の係止突部 17とラッチレバー 25の係止 孔 25aとが係止され、係合段部 18と被係合部 26とが係合されることにより、インクタン ク 2が固定され、装着される。
各装着部 22y, 22m, 22c, 22kの長手方向略中央には、インクタンク 5y, 5m, 5c , 5k力装着部 22y, 22m, 22c, 22kに装着されたとき、インクタンク 5y, 5m, 5c, 5k のインク供給部 13が接続される接続部 27が設けられている。この接続部 27は、装着 部 22に装着されたインクタンク 5のインク供給部 13からカートリッジ本体 21の底面に 設けられたインク 2を吐出するインク吐出ヘッド 23にインク 2を供給するインク供給路 となる。
接続部 27は、図 6に示すように、インクタンク 5から供給されるインク 2を溜めるインク 溜まり部 31と、接続部 27に連結されるインク供給部 13をシールするシール部材 32と 、インク 2内の不純物を除去するフィルタ 33と、インク吐出ヘッド 23側への供給路を 開閉する弁機構 34とを有して 、る。
インク溜まり部 31は、インク供給部 13と接続されインクタンク 5から供給されるインク 2を溜める空間部である。シール部材 32は、インク溜まり部 31の上端に設けられた部 材であり、インクタンク 5のインク供給部 13が接続部 27のインク溜まり部 31に接続さ れるとき、インク 2が外部に漏れないようインク溜まり部 31とインク供給部 13との間を 密閉する。フィルタ 33は、インクタンク 5の着脱時等にインク 2に混入してしまった塵や 埃等のごみを取り除くものであり、インク溜まり部 31よりも下流に設けられている。 弁機構 34は、後述するインク吐出ヘッド 23のノズル 42aからインク 2が吐出された 際に、インク吐出ヘッド 23側に発生する負圧によって図示しない弁が開放されてイン クタンク 5のインク収容部 12からインク吐出ヘッド 23へとインク 2を供給する。そして、 弁機構 34は、インクタンク 5のインク収容部 12からインク吐出ヘッド 23へインク 2が供 給されて、インク吐出ヘッド 23側の圧力が定常状態に戻ると、弁を閉塞してインクタン ク本体 11のインク収容部 12からインク吐出ヘッド 23へのインク 2の供給を停止させる 以上のような構成からなる接続部 27は、後述するインク吐出ヘッド 23のノズル 42a からインク 2を吐出する度に、弁機構 34によるインク 2の供給動作を繰り返す。一方、 インクタンク 5では、上述した弁機構 34によるインク 2の供給動作に連動して、インク 収容部 12内のインク 2が弁機構 34側に供給されると、インク収容部 12内のインク 2が 減少すると共に、この減少したインク 2に相当する空気が外部連通孔 14から空気導 入管 15を通してインク収容部 12内に導入される。これにより、インク収容部 12内の圧 力を平衡状態に保ちながら、インク吐出ヘッド 23側にインク 2を適切に供給すること ができる。
インク吐出ヘッド 23は、図 6に示すように、カートリッジ本体 21の底面に沿って配設 されており、接続部 27から供給されるインク液滴 iを吐出するインク吐出口である後述 するノズル 42aが各色毎、記録紙 Pの幅方向、即ち図 6中矢印 W方向に略ライン状を なすようにされている。
ヘッドキャップ 24は、図 2に示すように、インク吐出ヘッド 23を保護するために設け られたカバーであり、印刷動作するときにはインク吐出ヘッド 23より退避する。ヘッド キャップ 24は、図 2中矢印 W方向の両端に開閉方向に設けられた一対の係合突部 2 4aと、長手方向に設けられインク吐出ヘッド 23の吐出面 23aに付着した余分なインク 2を吸い取るクリーニングローラ 24bとを有している。ヘッドキャップ 24は、係合突部 2 4aがインク吐出ヘッド 23の吐出面 23aに図 2中矢印 W方向とは略直交方向に亘つて 設けられた一対の係合溝 23bに係合され、この一対の係合溝 23bに沿ってインクタン ク 5の短手方向、即ち図 2中矢印 W方向とは略直交方向に開閉するようにされている 。そして、ヘッドキャップ 24においては、開閉動作時に、クリーニングローラ 24bがィ ンク吐出ヘッド 23の吐出面 23aに当接しながら回転することで、余分なインク 2を吸い 取り、インク吐出ヘッド 23の吐出面 23aをクリーニングする。このクリーニングローラ 24 bには、例えば吸湿性の高い部材、具体的にはスポンジ、不織布、織布等が用いら れる。また、ヘッドキャップ 24は、印刷動作しないときにはインク吐出ヘッド 23内のィ ンク 2が乾燥しな 、ように吐出面 23aを閉塞する。
インク吐出ヘッド 23は、図 7に示すように、ベースとなる回路基板 41と、複数のノズ ル 42aが形成されたノズルシート 42と、回路基板 41とノズルシート 42との間をノズル 42a毎に区画するフィルム 43と、供給されたインク 2を加圧するインク液室 44と、イン ク液室 44に供給されたインク 2を加熱する圧力発生素子となる発熱抵抗体 45と、イン ク液室 44にインク 2を供給するインク流路 46とを有している。
回路基板 41は、シリコン等からなる半導体ウェハ上に、ロジック IC (Integrated Circu it)やドライバトランジスタ等力もなる制御回路を構成するとともに、インク液室 44の上 面部を形成している。
ノズルシート 42は、厚みが 10 m〜15 m程度のシート状部材であり、吐出面 23 aに向かって縮径され、かつ吐出面 23a側の口径が 20 μ m程度の吐出口となるノズ ル 42aが穿設されるとともに、回路基板 41とフィルム 43を挟んで対向配置されること で、インク液室 44の下面部を形成している。
フィルム 43は、例えば露光硬化型のドライフィルムレジストからなり、上記した接続 部 27と連通される部分を除 、て各ノズル 42aの周囲を囲むように形成されて!、る。ま た、このフィルム 43は、回路基板 41とノズルシート 42との間に介在されることによって 、インク液室 44の側面部を形成している。
インク液室 44は、上記した回路基板 41、ノズルシート 42及びフィルム 43により囲ま れることで、ノズル 42a毎に供給されたインク 2を加圧する加圧空間を形成して 、る。 発熱抵抗体 45は、インク液室 44に臨む回路基板 41に配置されると共に、この回路 基板 41に設けられた制御回路等と電気的に接続されている。そして、この発熱抵抗 体 45は、制御回路等により制御されることで発熱し、インク液室 44内のインク 2をカロ 熱する。
インク流路 46は、接続部 27と接続されており、接続部 27に接続されたインクタンク 5からインク 2をインク液室 44に供給する供給部である。即ち、インク流路 46と接続部 27とが連通されている。これにより、インクタンク 5から供給されるインク 2がインク流路 46に流れ込み、インク液室 44内に充填される。
上述した 1個のインク吐出ヘッド 23には、インク液室 44毎に発熱抵抗体 45が設け られ、発熱抵抗体 45が設けられたインク液室 44を各色インクタンク 5毎に 100個〜 5 000個程度備えている。そして、インク吐出ヘッド 23においては、プリンタ装置 1の後 述する制御部からの命令によって各インク液室 44の発熱抵抗体 45それぞれを適宜 選択して発熱させ、発熱した発熱抵抗体 45に対応するインク液室 44内のインク 2を、 インク液室 44に対応するノズル 42aからインク液滴 iにして吐出させる。インク吐出へ ッド 23がインク液滴 iを記録紙 Pに吐出することにより、記録紙 Pにインク液滴 iが着弾 し、画像が形成される。
具体的に、このインク吐出ヘッド 23では、回路基板 41の制御回路が発熱抵抗体 4 5を駆動制御し、選択された発熱抵抗体 45に対して、例えば 1〜3マイクロ秒程度の 間パルス電流を供給する。これにより、インク吐出ヘッド 23では、発熱抵抗体 45が急 速に加熱される。すると、インク吐出ヘッド 23では、図 8Aに示すように、発熱抵抗体 4 5と接するインク液室 44内のインク 2に気泡 bが発生する。そして、インク吐出ヘッド 2 3では、図 8Bに示すように、このインク液室 44内において、気泡 bが膨張しながらイン ク 2を加圧し、押し退けられたインク 2がインク液滴 iとなってノズル 42aより吐出される 。また、インク吐出ヘッド 23においては、インク液滴 iが吐出された後は、接続部 27を 通してインク 2がインク液室 44に供給されることによって、再び吐出前の状態へと戻る 次に、以上のように構成されたヘッドカートリッジ 3が装着されるプリンタ装置 1を構 成する装置本体 4について図面を参照して説明する。
装置本体 4は、図 1及び図 9に示すように、ヘッドカートリッジ 3が装着されるヘッド力 ートリッジ装着部 51と、ヘッドカートリッジ 3をヘッドカートリッジ装着部 51に保持、固 定するためのヘッドカートリッジ保持機構 52と、ヘッドキャップを開閉するヘッドキヤッ プ開閉機構 53と、記録紙 Pを給排紙する給排紙機構 54と、給排紙機構 54に記録紙 Pを供給する給紙口 55と、給排紙機構 54から記録紙 Pが出力される排紙口 56とを有 する。
ヘッドカートリッジ装着部 51は、ヘッドカートリッジ 3が装着される凹部であり、走行 する記録紙にデータ通り印刷を行うため、インク吐出ヘッド 23の吐出面 23aと走行す る記録紙 Pの紙面とが互いに略平行となるようにヘッドカートリッジ 3が装着される。そ して、ヘッドカートリッジ 3は、インク吐出ヘッド 23内のインク詰まり等で交換する必要 が生じる場合等があり、インクタンク 5のような交換頻度はないが消耗品であるため、 ヘッドカートリッジ装着部 51に対して着脱可能にヘッドカートリッジ保持機構 52によつ て保持される。
ヘッドカートリッジ保持機構 52は、ヘッドカートリッジ装着部 51にヘッドカートリッジ 3 を着脱可能に保持するための機構であり、ヘッドカートリッジ 3に設けられたつまみ 52 aを装置本体 4の係止孔 52b内に設けられた図示しないパネ等の付勢部材に係止す ることによって装置本体 4に設けられた基準面 4aに圧着するようにしてヘッドカートリ ッジ 3を位置決めして保持、固定できるようにする。
ヘッドキャップ開閉機構 53は、ヘッドカートリッジ 3のヘッドキャップ 24を開閉する駆 動部を有しており、印刷を行うときにヘッドキャップ 24を開放してインク吐出ヘッド 23 が記録紙 Pに対して露出するようにし、印刷が終了したときにヘッドキャップ 24を閉塞 してインク吐出ヘッド 23を保護する。
給排紙機構 54は、記録紙 Pを搬送する駆動部を有しており、給紙口 55から供給さ れる記録紙 Pをヘッドカートリッジ 3のインク吐出ヘッド 23まで搬送し、ノズル 42aより 吐出されたインク液滴 iが着弾し、印刷された記録紙 Pを排紙口 56に搬送して装置外 部へ排出する。具体的に、給排紙機構 54は、トレイ 55aから給紙ローラ 71によって記 録紙 Pを引き出し、互いに反対方向に回転する一対の分離ローラ 72a, 72bによって 弓 Iき出された記録紙 Pの一枚を反転ローラ 73に搬送して搬送方向を反転させた後に 搬送ベルト 74に記録紙 Pを搬送し、搬送ベルト 74で記録紙 Pをインク吐出ヘッド 23と 対向する位置まで搬送する。給紙口 55は、給排紙機構 54に記録紙 Pを供給する開 口部であり、トレイ 55a等に複数枚の記録紙 Pを積層しておくことができる。排紙ロ 56 は、インク液滴 iが着弾し、印刷された記録紙 Pを排出する開口部である。
以上のような構成力もなるプリンタ装置 1は、外部に設けられた情報処理装置から 入力された印刷データに基づき印刷を制御する詳細を図示しない制御回路により印 刷が制御される。具体的に、プリンタ装置 1は、制御回路に設けられた上述した装置 本体 4のヘッドキャップ開閉機構 53、給排紙機構 54、搬送ベルト 74を昇降させるベ ルト昇降機構の駆動、インク吐出ヘッド 23に供給する電流の供給をそれぞれ制御す る制御部により制御される。プリンタ装置 1は、印刷を行う際、制御部により以下のよう に動作し印刷を行う。
まず、ユーザが、印刷動作をプリンタ装置 1に実行させるため、装置本体 4に設けら れて 、る操作ボタン 3aを操作して制御部に印刷開始を命令する。プリンタ装置 1では 、制御部に印刷開始の命令がされると、制御部力 の制御信号によりヘッドキャップ 開閉機構 53、給排紙機構 54、ベルト昇降機構等が駆動して、図 10に示すように、印 刷が可能な状態となる。
ヘッドキャップ開閉機構 53は、駆動部を駆動し、ヘッドキャップ 24をヘッドカートリツ ジ 3に対してトレイ 55a側に移動させる。これにより、プリンタ装置 1では、インク吐出へ ッド 23のノズル 42aが外部に露出する。
給排紙機構 54は、駆動部を駆動し、記録紙 Pを走行させる。具体的に、給排紙機 構 54は、トレイ 55aから給紙ローラ 71によって記録紙 Pを引き出し、互いに反対方向 に回転する一対の分離ローラ 72a, 72bによって引き出された記録紙 Pを反転ローラ 73に搬送して搬送方向を反転させた後に搬送ベルト 74に記録紙 Pを搬送し、搬送 ベルト 74に搬送された記録紙 Pを吐出面 23aと対向する位置に搬送する。
ベルト昇降機構は、搬送ベルト 74をインク吐出ヘッド 23の吐出面 23aと略平行とな るように、搬送ベルト 74を上昇させる。
次に、プリンタ装置 1では、インク吐出ヘッド 23に設けられた発熱抵抗体に供給す る電流が制御部により外部の情報処理装置力 入力された印刷データに基づいて 制御される。これにより、プリンタ装置 1では、情報処理装置から入力された印刷デー タに基づいて、発熱抵抗体が加熱され、印刷位置に搬送された記録紙 Pに対してノ ズル 42aよりインク液滴 iを吐出、着弾させてインクドットからなる画像や文字等を印刷 する。
そして、プリンタ装置 1では、インク液滴 iがノズル 42aより吐出されると、インク液滴 i を吐出した量と同量のインク 2がインクタンク 5から接続部 27を介してインク液室 44内 に補充される。インク吐出ヘッド 23では、インク液滴 iを吐出する度にインク 2がインク タンク 5からインク液室 44内に補充される。
次に、プリンタ装置 1では、制御部により給排紙機構 54の搬送ベルト 74が駆動され 、印刷が終了した記録紙 Pを排紙口 56より排出する。
以上のようにプリンタ装置 1では、インク 2を吐出するノズル 42aが色毎に記録紙 Pの 幅方向に並設されており、印刷する際には記録紙 Pの幅に並設されたノズル 42aの 一列毎にインク 2を吐出するため、シリアル型のプリンタ装置のようにヘッドを記録紙 P の幅方向に移動させることがない。これにより、プリンタ装置 1では、各列のインク 2の 吐出間隔が短くなり、記録紙 P—枚あたりの印刷時間がシリアル型のプリンタ装置と 比べて短くなる。
このようなプリンタ装置 1では、用いるインク 2中に JIS P8140 : 1998に規定される Cobb 値が 22± 2gZm2の普通紙に対する浸透特性曲線のピーク出現時間が 0. 1
30
秒以上、 0. 5秒以下にある有機水溶性溶媒を含有させる。これにより、プリンタ装置 1 では、インク 2の吐出周期を極めて短くして次々にインク 2を吐出させても、記録紙 P に着弾したインク 2が記録紙 Pのセルロール等の繊維及び添加されているサイズ剤の 表面に均一に浸透するため、境界滲みや混色ベタ斑、裏抜けを防止することができ る。また、このプリンタ装置 1では、インク 2が記録紙 Pに均一に浸透することから、高 い印画濃度が得られる。
また、プリンタ装置 1では、インク 2中に上述した有機水溶性溶媒が含有されている ことにより、印画濃度が高ぐ境界滲みや混色ベタ斑、裏抜けを防止することができる 。したがって、このプリンタ装置 1では、インクジェット記録専用用紙であってもインク 2 が均一に浸透し、印画濃度が高ぐ境界滲みや混色ベタ斑、裏抜けを防止すること ができ、高品位な画像を形成することができる。
また、プリンタ装置 1では、上述した有機水溶性溶媒の添加量を調整し、インク 2の 0 秒動的表面張力を 35mNZm以上、 40mNZm以下の範囲となっていることから、 印画濃度が高ぐより境界滲みや混色ベタ斑、裏抜けが防止された画像を形成する ことができる。
更に、プリンタ装置 1では、インク 2に水溶性有機溶剤の他に、界面活性剤として E BPD— EOが含有され、静的表面張力が 34mNZm以上、 39mNZm以下となって いることから、より一層高品位な印画を行うことができる。
以上は、本発明をプリンタ装置に適用した例について説明した力 本発明は、以上 の例に限定されるものではなぐ液体を吐出する他の液体吐出装置に広く適用する ことが可能である。例えばファクシミリやコピー機、特開 2002— 253200号公報に記 載されるような液体中の DNAチップ用吐出装置、プリンタ配線基板の配線パターン を形成するための導電性粒子を含む液体を吐出したりする液体吐出装置等にも適 用可能である。
上述の説明では、 1つの発熱抵抗体 45がインク 2を加熱して吐出するインク吐出へ ッド 23を例に挙げて説明したが、このような構造に限定されることはなぐ複数の圧力 発生素子を備え、各圧力発生素子に異なるエネルギー又は異なるタイミングでエネ ルギーを供給することで吐出方向を制御することが可能な吐出手段を備える液体吐 出装置にも適用可能である。
また、上述の例では、 1つの発熱抵抗体 45によってインク 2を加熱しながらノズル 4 2aから吐出させる電気熱変換方式を採用しているが、このような方式に限定されず、 特開昭 55— 65559号公報、特開昭 62— 160243号公報、特開平 2— 270561号 公報に記載されるような、ピエゾ素子といった圧電素子等の電気機械変換素子等に よってインクを電気機械的にノズルより吐出させる電気機械変換方式を採用したもの であってもよい。
更に、上述の例では、ライン型のプリンタ装置 1を例に挙げて説明した力 このこと に限定されることはなぐ例えばインクヘッドが記録紙 Pの走行方向と略直交する方向 に移動するシリアル型の液体吐出装置にも適用可能である。
次に、本発明を適用したインクを実際に調製した実施例及び比較例について説明 する。 〈サンプル 1〉
サンプル 1では、まず、イェロー系のインクを調製した。イェロー系のインクを調製す る際は、色素となるアシッドイェロー 142を 3質量部と、溶媒として水 78質量部と、そ の他の溶媒としてグリセリン 10質量部と、 2 ピロリドン 8質量部と、 P8140 : 1998に 規定される Cobb 値が 22± 2gZm2の普通紙に対するピーク出現時間（以下、単に
30
「浸透特性曲線のピーク出現時間」という。）が 0. 11秒の水溶性有機溶剤の 2—ェチ ルー 2 プロピル—1, 3 プロパンジオール（表 1中 a)を 1質量部とを混合し、ミリポ ァ社製のポアサイズ 0. のメインブランフィルタ（商品名： Millex— 0. 22)にて 濾過し、イェロー系のインクを調製した。
次に、ブラック系のインクを調製した。ブラック系のインクを調製する際は、色素とな るフードブラック 2を 4質量部と、溶媒として水 77質量部と、その他の溶媒としてグリセ リン 10質量部と、 2 ピロリドン 8質量部と、浸透特性曲線のピーク出現時間が 0. 11 秒の 2 ェチル 2 プロピル 1 , 3 プロパンジオール（表 1中 a)を 1質量部とを 混合し、ミリポア社製のポアサイズ 0. のメインブランフィルタ（商品名： Millex
-0. 22)にて濾過し、ブラック系のインクを調製した。
〈サンプノレ 2〉
サンプル 2では、水溶性有機溶剤に浸透特性曲線のピーク出現時間が 0. 13秒の 2—メチルー 2 ブチルー 1, 3 プロパンジオール（表 1中 b)を用いたこと以外はサ ンプル 1と同様にイェロー系のインク及びブラック系のインクをそれぞれ調整した。
〈サンプノレ 3〉
サンプル 3では、水溶性有機溶剤を浸透特性曲線のピーク出現時間が 0. 24秒の 2—メチルー 2 プロピル—1, 3 プロパンジオール（表 1中 c) 3質量部とし、水を減 量して総計 100質量部となるようしたこと以外はサンプル 1と同様にイェロー系のイン ク及びブラック系のインクをそれぞれ調整した。
〈サンプル 4〉
サンプル 4では、水溶性有機溶剤を浸透特性曲線のピーク出現時間が 0. 40秒の 2, 2 ジェチルー 1, 3 プロパンジオール（表 1中 d) 4質量部とし、水を減量して総 計 100質量部となるようしたこと以外はサンプル 1と同様にイェロー系のインク及びブ ラック系のインクをそれぞれ調整した。
〈サンプル 5〉
サンプル 5では、水溶性有機溶剤を浸透特性曲線のピーク出現時間が 0. 50秒の 2—メチルー 2 ェチルー 1, 3 プロパンジオール（表 1中 e) 4質量部とし、水を減量 して総計 100質量部となるようしたこと以外はサンプル 1と同様にイェロー系のインク 及びブラック系のインクをそれぞれ調整した。
〈サンプル 6〉
サンプル 6では、更に、界面活性剤として化学式 2に示す 2 ェチルー 2 ブチル - 1, 3—プロパンジオールのエチレンオキサイド付カ卩体（以下、「EBPD—EO」とす る。 ) (m+n= 2)を 0. 5質量部加え、水を減量して総計 100質量部となるようしたこと 以外はサンプル 1と同様にイェロー系のインク及びブラック系のインクをそれぞれ調 整した。
〈サンプノレ 7〉
サンプル 7では、水溶性有機溶剤を浸透特性曲線のピーク出現時間が 0. 24秒の 2—メチルー 2 プロピル—1, 3 プロパンジオール（表 1中 c) 3質量部とし、更に、 界面活性剤として化学式 2に示す EBPD— EO (m+n= 2)を 0. 5質量部加え、水を 減量して総計 100質量部となるようしたこと以外はサンプル 1と同様にイェロー系のィ ンク及びブラック系のインクをそれぞれ調整した。
〈サンプノレ 8〉
サンプル 8では、水溶性有機溶剤を浸透特性曲線のピーク出現時間が 0. 40秒の 2, 2 ジェチルー 1, 3 プロパンジオール (表 1中 d) 4質量部とし、更に、界面活性 剤として化学式 2に示す EBPD— EO (m+n= 2)を 0. 5質量部加え、水を減量して 総計 100質量部となるようしたこと以外はサンプル 1と同様にイェロー系のインク及び ブラック系のインクをそれぞれ調整した。
〈サンプノレ 9〉
サンプル 9では、水溶性有機溶剤を浸透特性曲線のピーク出現時間が 0. 44秒の 2 プロピル 1, 4 ブタンジオール 4質量部とし、水を減量して総計 100質量部と なるようしたこと以外はサンプル 1と同様にイェロー系のインク及びブラック系のインク をそれぞれ調整した。
〈サンプル 10〉
サンプル 10では、水溶性有機溶剤を浸透特性曲線のピーク出現時間が 0. 036秒 の 2, 4—ジェチルー 1, 5—ペンタンジオール 1質量部としたこと以外はサンプル 1と 同様にイェロー系のインク及びブラック系のインクをそれぞれ調整した。
〈サンプル 11〉
サンプル 11では、水溶性有機溶剤を浸透特性曲線のピーク出現時間が 0. 047秒 の 2—ェチルー 1, 3—へキサンジオール 3質量部とし、水を減量して総計 100質量 部となるようしたこと以外はサンプル 1と同様にイェロー系のインク及びブラック系のィ ンクをそれぞれ調整した。
〈サンプル 12〉
サンプル 12では、水溶性有機溶剤を浸透特性曲線のピーク出現時間が 0. 54秒 の 2—メチルー 2, 4—ペンタンジオール 4質量部とし、水を減量して総計 100質量部 となるようしたこと以外はサンプル 1と同様にイェロー系のインク及びブラック系のイン クをそれぞれ調整した。
〈サンプル 13〉
サンプル 13では、水溶性有機溶剤を浸透特性曲線のピーク出現時間が 0. 53秒 の 1, 7—ヘプタンジオール 4質量部とし、水を減量して総計 100質量部となるようした こと以外はサンプル 1と同様にイェロー系のインク及びブラック系のインクをそれぞれ 調整した。
〈サンプル 14〉
サンプル 14では、水溶性有機溶剤を浸透特性曲線のピーク出現時間が 0. 52秒 の 3, 3—ジメチルー 1, 5—ペンタンジオール 4質量部とし、水を減量して総計 100質 量部となるようしたこと以外はサンプル 1と同様にイェロー系のインク及びブラック系の インクをそれぞれ調整した。
〈サンプル 15〉
サンプル 15では、水溶性有機溶剤を浸透特性曲線のピーク出現時間が 0. 53秒 の 1, 7—ヘプタンジォール 4質量部とし、更に、界面活性剤として化学式 2に示す E BPD— EO (m+n= 2)を 0. 5質量部加え、水を減量して総計 100質量部となるよう したこと以外はサンプル 1と同様にイェロー系のインク及びブラック系のインクをそれ ぞれ調整した。
〈サンプル 16〉
サンプル 16では、水溶性有機溶剤を浸透特性曲線のピーク出現時間が 0. 53秒 の 1, 7—ヘプタンジオール 4質量部とし、更に、界面活性剤としてオルフイン E1010 (アセチレングリコール系非イオン界面活性剤、 日信化学工業製)を 0. 5質量部加え 、水を減量して総計 100質量部とした以外は、サンプル 1と同様にしてイェロー系及 びブラック系のインクをそれぞれ調製した。
各サンプルのインクについて、印画濃度、境界滲み、混色ベタ斑、画像の裏抜けの 評価を行った。評価結果を下記の表 2に示す。
[表 2]
Figure imgf000034_0001
なお、印画濃度は、次のようにして評価した。各サンプルのブラックインクをインクタ ンクに充填してヘッドカートリッジに装着し、ライン型のインクジェットプリンタ装置にて 記録紙として普通紙の三菱製紙製のコピー用紙 (商品名：三菱 PPC用紙)を用い、こ の記録紙に黒ベタの印刷を行!/、、得られた画像につ!/、てマクベス社製の光学濃度 計 (TR924)により反射プリント濃度を測定した。
境界滲みについては、次のようにして評価した。各サンプルのイェローインク、ブラ ックインクをインクタンクにそれぞれ充填してヘッドカートリッジに装着したライン型のィ ンクジェットプリンタ装置にて記録紙として普通紙の三菱製紙社製のコピー用紙 (商 品名：三菱 PPC用紙)を用い、この記録紙に各色を隣接させたベタプリントを行い、 印刷した画像における各色の境界部の滲み具合を目視により観察した。
混色ベタ斑については、次のようにして評価した。各サンプルのイェローインク、ブ ラックインクをインクタンクにそれぞれ充填してヘッドカートリッジに装着したライン型の インクジェットプリンタ装置にて記録紙として普通紙の三菱製紙社製のコピー用紙 (商 品名：三菱 PPC用紙)を用い、この記録紙に各色を重ね合わせるようにして 80%濃 度のベタプリントを行い、印刷した画像における色濃度の均一性、即ち色むらの有無 を目視により観察した。
画像の裏抜けについては、次のようにして評価した。上述した境界滲みの評価で作 製した印刷画像を印刷面の裏側から目視観察し、画像の抜け具合やインクの滲み出 しを評価した。
また、各サンプルのインクについて、協和界面科学社製の表面張力計 (CBVP— Z )を用い、 25°Cにおける 0秒動的表面張力及び静的表面張力を測定した。全てのサ ンプルにおいて 0秒動的表面張力の値は、色素、界面活性剤を除いた溶媒の測定 値である。静的表面張力の値は、ブラック及びイェローインク調整後の測定値である 表 2において、境界滲みでは、境界部に各色の滲みが全くないものを◎印で示し、 画質には問題がないが境界部に各色の滲みが少量あるものを〇印で示し、境界部 に画質を劣化させる各色の滲みがあるものを△印で示し、境界部全体に各色の滲み があり、画質が著しく劣化して 、るものを X印で示して 、る。
また、表 2において、混色ベタ斑では、ベタ塗りされた画像に色むらが全くないもの を◎印で示し、画質には問題がないが画像に僅かな色むらがあるものを〇印で示し 、画質を劣化させる色むらがあるものを△印で示し、画像全体に色むらがあり、画質 が著しく劣化して 、るちのを X印で示して 、る。
また、表 2における画像の裏抜けでは、画像の裏抜けが少ないものを◎印で示し、 裏抜けは見られるものの品位に問題がないものを〇印で示し、部分的な裏抜け、例 えばスポット状にインクが抜けて滲んで ヽるようなものを△印で示し、画像全体が裏抜 けして 、るものを X印で示して 、る。
表 2に示す結果から、サンプル 1〜サンプル 9のイェロー及びブラックのインクでは、 サンプル 10〜サンプル 16のイェロー及びブラックのインクと比べて、印画濃度、境界 滲み、混色ベタ斑、画像の裏抜け、全ての評価において良好であった。
サンプル 10及びサンプル 11では、インク中に含有されて ヽる水溶性有機溶剤の浸 透特性曲線のピーク出現時間が 0. 036秒、 0. 047秒であり、 0. 1秒よりも早いため 、普通紙である記録紙に印刷を行うと、インクの記録紙に対する浸透が高くなり過ぎ、 画像全体が裏抜けした。また、サンプル 10及びサンプル 11では、インクの記録紙に 対する浸透が高いため、印画濃度が低下した。
また、サンプル 12〜サンプル 16では、インク中に含有されている水溶性有機溶剤 の浸透特性曲線のピーク出現時間が 0. 5秒よりも遅いため、インクの記録紙に対す る浸透が悪くなり、画質を劣化させるような境界滲みや色むらが生じた。また、サンプ ル 12〜サンプル 16では、インクの記録紙に対する浸透が悪くなり、スポット状にイン クが記録紙の裏面側に裏抜けした。
これらのサンプル 10〜サンプル 16に対して、サンプル 1〜サンプル 9では、インク 中に含有されて!、る水溶性有機溶剤の浸透特性曲線のピーク出現時間が 0. 1秒以 上、 0. 5秒以下であるため、記録紙の繊維及びサイズ剤の表面に均一にインクが浸 透し、繊維に沿ってのみ拡散浸透することを防止することができる。サンプル 1〜サン プル 9では、境界部における各色の滲みや色むらがなぐ裏抜けが少なぐ境界滲み 、混色ベタ斑、裏抜けを防止することができた。また、サンプル 1〜サンプル 9では、 記録紙にインクが均一に浸透することから、印画濃度が良好となった。
また、サンプル 3、サンプル 4、サンプル 7及びサンプル 8では、 0秒動的表面張力 が 35mNZm以上、 40mNZm以下であり、更にサンプル 3は、静的表面張力が 34 mNZm以上、 39mNZm以下の範囲であり、サンプル 7及びサンプル 8は、界面活 性剤として EBPD— EOが含有され、静的表面張力が 34mN/m以上、 39mN/m 以下の範囲であることから、印画濃度が高ぐより境界滲みや混色ベタ斑、裏抜けが 防止された。これにより、サンプル 3、サンプル 7及びサンプル 8では、印画濃度、境 界滲み、混色ベタ斑、画像の裏抜け、全ての評価において良好であった。 以上のことから、インクを調製する際に、浸透特性曲線のピーク出現時間が 0. 1秒 以上、 0. 5秒以下の水溶性有機溶剤を含有させ、 0秒動的表面張力を 35mNZm 以上、 40mN/m以下とし、更に界面活性剤として EBPD—EO含有させ、静的表面 張力を 34mNZm以上、 39mNZm以下とすることは、特に記録紙として普通紙を用 いる場合に高い印画濃度が得られ、境界滲みや混色ベタ斑、裏抜けを防止すること ができるインクを調製する上で大変重要であることがわかる。
なお、本発明は、図面を参照して説明した上述の実施例に限定されるものではなく
、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなぐ様々な変更、置換又はその 同等のものを行うことができることは当業者にとって明らかである。

Claims

請求の範囲
1.対象物に記録を行うために液滴の状態で当該対象物に付着される記録液にぉ ヽ て、
色素と、
上記色素を溶解又は分散させる溶媒と、
超音波透過式動的液体浸透性測定装置にて測定し^ JIS P8140: 1998に規定 される Cobb 値が 22± 2gZm2の普通紙に対する浸透特性曲線のピーク出現時間
30
が 0. 1秒以上、 0. 5秒以下にある水溶性有機溶剤とを有することを特徴とする記録 液。
2. 0秒動的表面張力が 35mN/m以上、 40mNZm以下にあることを特徴とする請 求の範囲第 1項記載の記録液。
3.上記水溶性有機溶剤は、下記の化学式 1に示す化合物であることを特徴とする請 求の範囲第 1項記載の記録液。
Figure imgf000038_0001
HO-CH2-CH-CH9-OH ■ ·■ '化学式 (1)
Figure imgf000038_0002
(但し、式中における 及び R2は，
各々脂肪族飽和炭化水素基を表し、
3≤R, +R2≤4且つ 1≤R,、R2である。）
4.上記水溶性有機溶剤は、 2 ェチルー 2 プロピル 1, 3 プロパンジオール、
2 メチルー 2 ブチルー 1, 3 プロパンジオール、 2—メチルー 2 プロピル 1,
3 プロパンジオール、 2, 2 ジェチルー 1, 3 プロパンジオール、 2—メチルー 2 ーェチルー 1, 3 プロパンジオール、 2 プロピル 1, 4 ブタンジオールのうち少 なくとも 1つであることを特徴とする請求の範囲第 3項記載の記録液。
[5] 5.更に界面活性剤を有し、かつ静的表面張力が 34mN/m以上、 39mNZm以下 であることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の記録液。
[6] 6.上記界面活性剤には、下記の化学式 2に示す化合物が含有されていることを特 徴とする請求の範囲第 5項記載の記録液。
CH20(CH2CH20)mH
CH3CH2CH2CH2-C-CH2CH, ■■ "化学式 (2)
I
CH20(CH2CH20)nH
(但し、式中における m及び nは,
各々 0~10の整数であり、
且つ 1 <m+n≤10を満足する。）
[7] 7.記録液を液滴の状態で吐出し、対象物に付着させることで記録を行う液体吐出装 置に設けられる液体吐出ヘッドに装着され、上記液体吐出ヘッドに対し、上記記録 液の供給源となる液体カートリッジにお 、て、
上記記録液には、色素と、上記色素を溶解又は分散させる溶媒と、超音波透過式 動的液体浸透性測定装置にて測定し^ JIS P8140: 1998に規定される Cobb 値
30 が 22± 2gZm2の普通紙に対する浸透特性曲線のピーク出現時間が 0. 1秒以上、 0. 5秒以下にある水溶性有機溶剤とが含有されていることを特徴とする液体カートリ ッジ。
[8] 8.上記記録液は、 0秒動的表面張力が 35mNZm以上、 40mNZm以下であること を特徴とする請求の範囲第 7項記載の液体カートリッジ。
[9] 9.上記水溶性有機溶剤は、下記の化学式 1に示す化合物であることを特徴とする請 求の範囲第 7項記載の液体カートリッジ。 HO-CH2-CH-CH2-OH ■ ·■ '化学式 (1)
Figure imgf000040_0001
(但し、式中における R,及び R2は，
各々脂肪族飽和炭化水素基を表し、
3≤R, +R2≤4且つ 1≤R,、 である。）
[10] 10.上記水溶性有機溶剤は、 2 ェチルー 2 プロピル 1, 3 プロパンジオール 、 2—メチルー 2 ブチルー 1, 3 プロパンジオール、 2—メチルー 2 プロピル 1 , 3 プロパンジオール、 2, 2 ジェチルー 1, 3 プロパンジオール、 2—メチルー 2 ーェチルー 1, 3 プロパンジオール、 2 プロピル 1, 4 ブタンジオールのうち少 なくとも 1つであることを特徴とする請求の範囲第 9項記載の液体カートリッジ。
[11] 11.上記記録液は、更に界面活性剤を有し、かつ静的表面張力が 34mN/m以上、 39mNZm以下であることを特徴とする請求項 7記載の液体カートリッジ。
[12] 12.上記界面活性剤には、下記の化学式 2に示す化合物が含有されていることを特 徴とする請求の範囲第 11項記載の液体カートリッジ。
CH20(CH2CH20)mH
CH3CH2CH2CH2-C-CH2CH3 ■■ "化学式 (
I
CH20(CH2CH20)nH
(但し、式中における m及び riは，
各々 0~10の整数でぁリ、
且つ 1 <m+n≤10を満足する。）
[13] 13.装置本体と、
上記装置本体に設けられ、記録液を貯留する液室と、上記液室に上記記録液を供 給する供給部と、上記液室に 1つ以上設けられ、上記液室に貯留された上記記録液 を押圧する圧力発生素子と、上記圧力発生素子により押圧された上記記録液を上記 各液室力 液滴の状態で対象物の主面に向かって吐出させる吐出口とを有する液 体吐出ヘッドと、
上記液体吐出ヘッドに接続され、上記供給部に対して上記記録液の供給源となる 液体カートリッジとを備える液体吐出装置において、
上記記録液には、色素と、上記色素を溶解又は分散させる溶媒と、超音波透過式 動的液体浸透性測定装置にて測定し^ JIS P8140: 1998に規定される Cobb 値
30 が 22± 2gZm2の普通紙に対する浸透特性曲線のピーク出現時間が 0. 1秒以上、 0. 5秒以下にある水溶性有機溶剤とが含有されていることを特徴とする液体吐出装 置。
[14] 14.上記記録液は、 0秒動的表面張力が 35mN/m以上、 40mNZm以下であるこ とを特徴とする請求の範囲第 13項記載の液体吐出装置。
[15] 15.上記水溶性有機溶剤は、下記の化学式 1に示す化合物であることを特徴とする 請求の範囲第 13項記載の液体吐出装置。 HO-CH2-CH-CH2-OH ■ ·■ '化学式 (1)
Figure imgf000042_0001
(但し、式中における R,及び R2は，
各々脂肪族飽和炭化水素基を表し、
3≤R, +R2≤4且つ 1≤R,、 である。）
[16] 16.上記水溶性有機溶剤は、 2 ェチルー 2 プロピル 1, 3 プロパンジオール 、 2—メチルー 2 ブチルー 1, 3 プロパンジオール、 2—メチルー 2 プロピル 1 , 3 プロパンジオール、 2, 2 ジェチルー 1, 3 プロパンジオール、 2—メチルー 2 ーェチルー 1, 3 プロパンジオール、 2 プロピル 1, 4 ブタンジオールのうち少 なくとも 1つであることを特徴とする請求の範囲第 15項記載の液体吐出装置。
[17] 17.上記記録液は、更に界面活性剤を有し、かつ静的表面張力が 34mN/m以上、 39mNZm以下であることを特徴とする請求の範囲第 13項記載の液体吐出装置。
[18] 18.上記界面活性剤には、下記の化学式 2に示す化合物が含有されていることを特 徴とする請求の範囲第 17項記載の液体吐出装置。
CH20(CH2CH20)mH
CH3CH2CH2CH2-C-CH2CH3 ■■ "化学式 (
I
CH20(CH2CH20)nH
(但し、式中における m及び riは，
各々 0~10の整数でぁリ、
且つ 1 <m+n≤10を満足する。）
[19] 19.上記液体吐出ヘッドは、上記吐出口が略ライン状に並設されていることを特徴と する請求の範囲第 13項記載の液体吐出装置。
[20] 20.装置本体と、上記装置本体に設けられ、記録液を貯留する液室と、上記液室に 上記記録液を供給する供給部と、上記液室に 1つ以上設けられ、上記液室に貯留さ れた上記記録液を押圧する圧力発生素子と、上記圧力発生素子により押圧された上 記記録液を上記各液室から液滴の状態で対象物の主面に向かって吐出させる吐出 口とを有する液体吐出ヘッドと、上記液体吐出ヘッドに接続され、上記供給部に対し て上記記録液の供給源となる液体カートリッジとを備える液体吐出装置による液体吐 出方法であって、
色素と、上記色素を溶解又は分散させる溶媒と、超音波透過式動的液体浸透性測 定装置にて測定し IS P8140: 1998に規定される Cobb 値が 22±2gZm2の
30
普通紙に対する浸透特性曲線のピーク出現時間が 0. 1秒以上、 0. 5秒以下にある 水溶性有機溶剤とが含有されている記録液を吐出することを特徴とする液体吐出方 法。
[21] 21.上記記録液は、 0秒動的表面張力が 35mN/m以上、 40mNZm以下であるこ とを特徴とする請求の範囲第 20項記載の液体吐出方法。
[22] 22.上記水溶性有機溶剤は、下記の化学式 1に示す化合物であることを特徴とする 請求の範囲第 20項記載の液体吐出方法。 HO-CH2-CH-CH2-OH ■ ·■ '化学式 (1)
Figure imgf000044_0001
(但し、式中における R,及び R2は，
各々脂肪族飽和炭化水素基を表し、
3≤R, +R2≤4且つ 1≤R,、 である。）
[23] 23.上記水溶性有機溶剤は、 2 ェチルー 2 プロピル 1, 3 プロパンジオール 、 2—メチルー 2 ブチルー 1, 3 プロパンジオール、 2—メチルー 2 プロピル 1 , 3 プロパンジオール、 2, 2 ジェチルー 1, 3 プロパンジオール、 2—メチルー 2 ーェチルー 1, 3 プロパンジオール、 2 プロピル 1, 4 ブタンジオールのうち少 なくとも 1つであることを特徴とする請求の範囲第 22項記載の液体吐出方法。
[24] 24.上記記録液は、更に界面活性剤を有し、かつ静的表面張力が 34mN/m以上、 39mNZm以下であることを特徴とする請求の範囲第 20項記載の液体吐出方法。
[25] 25.上記界面活性剤には、下記の化学式 2に示す化合物が含有されていることを特 徴とする請求の範囲第 24項記載の液体吐出方法。
CH20(CH2CH20)mH
CH3CH2CH2CH2-C-CH2CH3 ■ '■■化学式 (2)
CH20(CH2CH20)nH
(但し、式中における m及び nは,
各々 0~ 10の整数であり、
且つ〗≤m+n≤ 10を満足する。）
[26] 26.上記液体吐出ヘッドは、上記吐出口が略ライン状に並設されていることを特徴と する請求の範囲第 20項記載の液体吐出方法。
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