JP2005350612A - 顔料インク、これを用いたインクセット、インクカートリッジ、記録ユニット、画像記録装置及びインクジェット記録方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 優れた耐擦過性、及び耐マーカー性を維持した状態で、画像濃度の低下が少ない画像を得ことができる顔料インク、これを用いたインクセット、インクカートリッジ、記録ユニット、記録装置及び記録方法を提供すること。
【解決手段】 顔料を含有する顔料インクにおいて、該顔料が、構造式（Ｉ）のいずれかで表される原子団の１種若しくは数種と、構造式（II）のいずれかで表される原子団の１種若しくは数種の、２種類以上の原子団を表面に有しており、且つ、該構造式（Ｉ）で表される原子団の総量が、実質的に顔料をインク中に安定に分散させるのに十分な量であり、更に、該構造式（II）で表される原子団の総量が、上記該構造式（Ｉ）で表される原子団の総量と実質的に同数かそれよりも多い量であるインク、これを用いたインクセット、インクカートリッジ、記録ユニット、記録装置及び記録方法。
【選択図】 なし

Description

本発明は、水性ボールペン、万年筆、水性サインペン等の筆記具や、サーマルジェット方式やピエゾ方式等のオンデマンドタイプのインクジェットプリンタ用に好適に使用できるインク（記録液）、インクセット、インクカートリッジ、記録ユニット、画像記録装置及びインクジェット記録方法に関する。

従来より、優れた発色性や安定性を求められるインクの色材として染料が利用されてきている。しかし、染料は上記長所を有しているものの、形成される画像が、耐水性や耐光性等の堅牢性に劣るという問題を有しており、改善が要求されている。近年、これらの問題点を改良するために、染料の代わりに有機顔料やカーボンブラックを用いた顔料インク（以下、単に「インク」という）が数多く提案されている。

しかしながら、インクの色材として染料の代わりに有機顔料やカーボンブラックを用いた場合には、形成される画像の耐擦過性や耐マーカー性（例えば、画像を指で擦る、或いは画像に対してマーカーペンを使用する等した場合に擦れや滲みを起こさない性質）が十分でないという問題がある。この問題を解決するために、樹脂結合タイプの自己分散性顔料等を使用することについての提案がある（例えば、特許文献１参照）。これは、インクジェット記録法において用いられる液媒体と着色剤成分（色材）とを含有する記録媒体液（インク）において、顔料表面の官能基と反応し得る反応性基を有するセグメント（Ａ）と、前記反応性基を実質的に有さず且つセグメント（Ａ）よりも液媒体に対し高い親和性を示すセグメント（Ｂ）とを有する重合体を、顔料と加熱して得られる顔料複合ポリマーを、着色剤成分としてインクに含有させる技術である。しかし、この発明で使用されている顔料複合ポリマーにおいては、顔料表面に反応する重合体として特定の官能基を有するものが必要となるため、使用できる重合体が限定される。又、顔料表面にも重合体と反応可能な官能基が必須であり、使用できる顔料の種類も限定されてしまう。又、製造上の問題として、顔料表面と反応性基を有さないセグメントにイオン性を持たせることは難しく、イオン性を有する水分散体を得ることは難しいという問題がある。

又、複数の分子を用いた樹脂結合タイプの自己分散性顔料を使用することについての開示がある（例えば、特許文献２参照）。この樹脂結合タイプの自己分散性顔料は、イオン性を有する水性顔料分散が可能である。これらの樹脂結合タイプの自己分散性顔料を用いることにより、インクの記録ヘッドに対する信頼性は確保できたものの、印字物の耐擦過性については更に改善する余地があった。

又、耐水性を向上させるためのエステル官能基と分散性を付与する官能基を顔料表面に結合させて、耐水性と分散安定性を両立させる顔料インクについて提案されている（例えば、特許文献３参照）。しかし、このインクを用いて印字された印字物は、耐マーカー性について更に改善する余地があった。
インクジェット記録によって印字された画像の耐擦過性を向上させることを目的として、インクの浸透性を高くして記録媒体へ色材を浸透させる方法は、業界における公知技術である。
特開平９−２７２８３１号公報 国際公開第０１／５１５６６号パンフレット 特開２００１−５５５３２公報

しかしながら浸透性の高いインクとした場合には、印字物の画像濃度が低下し易いという弊害があった。

従って、本発明の目的は、優れた耐擦過性、及び耐マーカー性を維持した状態で、画像濃度の低下が少ない画像を得ことができる顔料インク（以下、インクという）を提供することにある。又、本発明の他の目的は、高画像濃度及び高発色性の画像を安定して形成できる画像記録装置、インクジェット記録方法及びそれらに用いられるインクカートリッジ及び記録ユニットを提供することにある。

上記の目的は以下の本発明によって達成される。即ち、本発明は、顔料を含有する顔料インクにおいて、該顔料が、下記の構造式（Ｉ）のいずれかで表される原子団の１種若しくは数種と、下記の構造式（II）で表される原子団の１種若しくは数種の、２種類以上の原子団を表面に有しており、且つ、該構造式（Ｉ）で表される原子団の総量が、実質的に顔料をインク中に安定に分散させるのに十分な量であり、更に、該構造式（II）で表される原子団の総量が、該構造式（Ｉ）で表される原子団の総量と実質的に同数かそれよりも多い量であることを特徴とするインク、及び該インクを用いたインクセット、インクカートリッジ、記録ユニット、画像記録装置及びインクジェット記録方法である。

（但し、式中にあるＭは、水素原子、アルカリ金属、アンモニウム又は有機アンモニウムを表わし、Ｒ₁は、炭素原子数１〜１２のアルキル基、置換基を有してもよいフェニル基又は置換基を有してもよいナフチル基を表わす。）

（但し、上記式中のＲ₂は、疎水性である炭素数が１３以上の、アルキル基を含む置換基を有するフェニル基を表す。）

特定の構成を有する自己分散型の顔料を有する本発明にかかるインクを用いることで、優れた耐擦過性、耐マーカー性が維持され、しかも画像濃度の低下のない記録物（印字物）を得ることが可能となる。

次に、好ましい実施の形態を挙げて本発明を更に詳細に説明する。本発明にかかるインクは、インク中に含有させる顔料が、その表面に、特定構造を有する少なくとも２種類の原子団を特定量及び特定比率で有する結合したものであることを特徴とする。本発明においては、これらの原子団は、顔料の表面に化学的に結合している。

先ず、顔料表面に結合した特定構造を有する少なくとも２種類の原子団について説明する。顔料表面に結合させる１つ目の原子団は、下記に列挙した構造式（Ｉ）で表される原子団から選ばれる少なくとも１種である。

ここで、上記式中にあるＭは、水素原子、アルカリ金属、アンモニウム又は有機アンモニウムを表わし、Ｒ₁は、炭素原子数１〜１２のアルキル基、置換基を有してもよいフェニル基又は置換基を有してもよいナフチル基を表わす。上記アルカリ金属としては、例えば、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、及びＣｓ等が挙げられる。上記有機アンモニウムとしては、例えば、メチルアンモニウム、ジメチルアンモニウム、トリメチルアンモニウム、エチルアンモニウム、ジエチルアンモニウム、トリエチルアンモニウム、モノヒドロキシメチルアミン、ジヒドロキシメチルアミン、トリヒドロキシメチルアミン、エタノールアンモニウム、ジエタノールアンモニウム、及びトリエタノールアンモニウム等が挙げられる。上記原子団の顔料表面への結合量は、結合している構造式（Ｉ）で表される原子団の総量が、実質的に顔料をインク中に安定に分散させるのに十分な量であればよく、特に限定されない。

２つめの原子団は、顔料表面に結合させる下記構造式（II）で表される原子団から選ばれる少なくとも１種である。

ここで、Ｒ₂は、疎水性である炭素数が１３以上の、アルキル基を含む置換基を有するフェニル基であり、例えば、ｐ−安息香酸オクチル等が挙げられる。

本発明にかかるインクは、上記で説明した少なくとも２種類の原子団が、特定量及び特定比率で顔料表面に化学的に結合していることを特徴とする。即ち、顔料表面に結合している前記構造式（Ｉ）で表される原子団の総量が、実質的に顔料をインク中に安定に分散させるのに十分な量であり、更に、結合している前記構造式（II）で表される原子団の総量が、上記結合している構造式（Ｉ）で表される原子団の総量と実質的に同数かそれよりも多い量である。特定量及び特定比率で顔料表面に結合していることを特徴とするが、該インクによって、特に記録媒体の種類によって画像濃度及び発色性が大きく悪化することがなく、画像品質が大きく変化することのない、安定的に高品位の画像の形成が可能となる。更に、本発明にかかるインクによって、上記に加えて、優れた耐擦過性、耐マーカー性が維持された画像の形成が可能となる。

本発明にかかる、上記したような構成の顔料を含むインクによって得られる画像が、上記したような優れたものとなる詳細なメカニズムは現時点においては明らかでないが、下記のように考えている。即ち、インク中では前記構造式（Ｉ）の原子団が存在することによって安定に存在している顔料粒子が、記録媒体上に印字されると、上記構造式（Ｉ）の原子団が、前記構造式（II）の原子団に包み込まれることにより、顔料粒子同士の結着力が強まるという、インク特性が発揮され、前記した優れた画像が得られるものと考えている。

本発明で使用する顔料の表面改質状態を分析する方法としては特に限定されず、通常考えられうる方法を用いて分析を行うことができる。例えば、ＥＳＣＡやＴＯＦ−ＳＩＭＳ等で表面改質された顔料表面の化学結合状態を分析する方法が挙げられる。又、顔料表面に上記２種以上の原子団を化学的に結合させる方法としては、通常用いられる方法によって行えばよく、特に限定されるものではない。

次に、本発明で使用することのできる顔料について説明する。本発明で使用する顔料としては、カーボンブラックが好ましく用いられる。例えば、ファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック等のカーボンブラック顔料を使用することができる。より具体的には、例えば、レイヴァン（Ｒａｖｅｎ）７０００、レイヴァン５７５０、レイヴァン５２５０、レイヴァン５０００、レイヴァン３５００、レイヴァン２０００、レイヴァン１５００、レイヴァン１２５０、レイヴァン１２００、レイヴァン１１９０ＵＬＴＲＡ−II、レイヴァン１１７０、レイヴァン１２５５（以上、コロンビア製）、ブラックパールズ（Ｂｌａｃｋ Ｐｅａｒｌｓ）Ｌ、リーガル（Ｒｅｇａｌ）４００Ｒ、リーガル３３０Ｒ、リーガル６６０Ｒ、モウグル（Ｍｏｇｕｌ）Ｌ、モナク（Ｍｏｎａｒｃｈ）７００、モナク８００、モナク８８０、モナク９００、モナク１０００、モナク１１００、モナク１３００、モナク１４００、ヴァルカン（Ｖａｌｃａｎ）ＸＣ−７２Ｒ（以上、キャボット製）、カラーブラック（Ｃｏｌｏｒ Ｂｌａｃｋ）ＦＷ１、カラーブラックＦＷ２、カラーブラックＦＷ２Ｖ、カラーブラックＦＷ１８、カラーブラックＦＷ２００、カラーブラックＳ１５０、カラーブラックＳ１６０、カラーブラックＳ１７０、プリンテックス（Ｐｒｉｎｔｅｘ）３５、プリンテックスＵ、プリンテックスＶ、プリンテックス１４０Ｕ、プリンテックス１４０Ｖ、スペシャルブラック（Ｓｐｅｃｉａｌ Ｂｌａｃｋ）６、スペシャルブラック５、スペシャルブラック４Ａ、スペシャルブラック４（以上、デグッサ製）、Ｎｏ．２５、Ｎｏ．３３、Ｎｏ．４０、Ｎｏ．４７、Ｎｏ．５２、Ｎｏ．９００、Ｎｏ．２３００、ＭＣＦ−８８、ＭＡ６００、ＭＡ７、ＭＡ８、ＭＡ１００（以上、三菱化学製）等を挙げることができるが、これらに限定されるものではなく、従来公知のカーボンブラックを使用することが可能である。

又、本発明では、有機顔料を用いることもできる。具体的には、例えば、トルイジンレッド、トルイジンマルーン、ハンザイエロー、ベンジジンイエロー、ピラゾロンレッド等の不溶性アゾ顔料；リトールレッド、ヘリオボルドー、ピグメントスカーレット、パーマネントレッド２Ｂ等の溶性アゾ顔料；アリザリン、インダントロン、チオインジゴマルーン等の建染染料からの誘導体；フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン等のフタロシアニン系顔料；キナクリドンレッド、キナクリドンマゼンタ等のキナクリドン系顔料；ペリレンレッド、ペリレンスカーレット等のペリレン系顔料；イソインドリノンイエロー、イソインドリノンオレンジ等のイソインドリノン系顔料；ベンズイミダゾロンイエロー、ベンズイミダゾロンオレンジ、ベンズイミダゾロンレッド等のイミダゾロン系顔料；ピランスロンレッド、ピランスロンオレンジ等のピランスロン系顔料；インジゴ系顔料；縮合アゾ系顔料；チオインジゴ系顔料；フラバンスロンイエロー、アシルアミドイエロー、キノフタロンイエロー、ニッケルアゾイエロー、銅アゾメチンイエロー、ペリノンオレンジ、アンスロンオレンジ、ジアンスラキノニルレッド、ジオキサジンバイオレット等のその他の顔料が挙げられる。

又、本発明で使用することのできる有機顔料をカラーインデックス（Ｃ．Ｉ．）ナンバーにて示すと、例えば、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１２、１３、１４、１７、２０、２４、７４、８３、８６、９３、１０９、１１０、１１７、１２０、１２５、１３７、１３８、１４７、１４８、１５１、１５３、１５４、１６６、１６８；Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ１６、３６、４３、５１、５５、５９、６１；Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド９、４８、４９、５２、５３、５７、９７、１２２、１２３、１４９、１６８、１７５、１７６、１７７、１８０、１９２、２１５、２１６、２１７、２２０、２２３、２２４、２２６、２２７、２２８、２３８、２４０；Ｃ．Ｉ．ピグメントバイオレット１９、２３、２９、３０、３７、４０、５０；Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５、１５：１、１５：４、１５：６、２２、６０、６４；Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン７、３６；Ｃ．Ｉ．ピグメントブラウン２３、２５、２６等が挙げられる。勿論、上記以外でも従来公知の有機顔料が使用可能である。

本発明にかかるインクは、上記したように、その表面が、２種類以上の特定の原子団によって特定の状態で改質されている顔料を用いることを特徴とするが、その他の成分としては、水性媒体や、種々の添加剤等、通常の水系のインク成分と同様である。本発明にかかるインクに用いることのできる水性媒体について説明する。水性媒体としては、例えば、水、或いは水と水溶性有機溶剤との混合溶媒が挙げられる。水としては脱イオン水を使用することが望ましい。水溶性有機溶剤としては、インクの乾燥防止効果を有するものが特に好ましい。具体的には、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、ｓｅｃ−ブチルアルコール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール等の炭素数１〜４のアルキルアルコール類；ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類；アセトン、ジアセトンアルコール等のケトン又はケトアルコール類；テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類；ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のポリアルキレングリコール類；エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、トリエチレングリコール、１，２，６−ヘキサントリオール、チオジグリコール、ヘキシレングリコール、ジエチレングリコール等のアルキレン基が２〜６個の炭素原子を含むポリオール類；ポリエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート等の低級アルキルエーテルアセテート；グリセリン；エチレングリコールモノメチル（又はエチル）エーテル、ジエチレングリコールメチル（又はエチル）エーテル、トリエチレングリコールモノメチル（又はエチル）エーテル等の多価アルコールの低級アルキルエーテル類；トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン等の多価アルコール；Ｎ−メチル−２−ピロリドン、２−ピロリドン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン等が挙げられる。上記のごとき水溶性有機溶剤は、単独でも或いは混合物としても使用することができる。

本発明にかかるインク中に含有される水溶性有機溶剤の量は特に限定されないが、インク全質量に対して、３〜５０質量％の範囲が好適である。又、インクに含有される水の量は、インク全質量に対して好ましくは５０〜９５質量％の範囲である。

又、インクの保湿性維持のために、尿素、尿素誘導体、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン等の保湿性固形分もインク成分として用いてもよい。尿素、尿素誘導体、トリメチロールプロパン等、保湿性固形分のインク中の含有量は一般にはインクに対して０．１〜２０．０質量％の範囲が好ましく、より好ましくは３．０〜１０．０質量％の範囲である。

この他更に、本発明のインクには上記成分以外にも必要に応じて界面活性剤、ｐＨ調整剤、防錆剤、防腐剤、防カビ剤、酸化防止剤、還元防止剤、蒸発促進剤、キレート化剤等、種々の添加剤を含有させてもよい。

上記界面活性剤としては、下記構造式（１）〜（４）で表される界面活性剤のいずれかを含有することが好ましい。

（但し、上記構造式（１）中、Ｒはアルキルを表し、ｎは整数を表す。）

（但し、上記構造式（２）中、Ｒはアルキル基を表し、ｎは整数を表す。）

（但し、上記構造式（３）中、Ｒは水素原子又はアルキル基を表し、ｍ及びｎは、夫々整数を表す。）

（但し、上記構造式（４）中、ｍ及びｎは、夫々整数を表す。）

本発明にかかるインクは、筆記具用インクやインクジェット記録用インクとすることができる。インクジェット記録方式には、インクに力学的エネルギーを作用させ、インク液滴を吐出する記録方式、及びインクに熱エネルギーを加えてインクの発泡によりインク液滴を吐出する記録方式があり、それらの記録方式のいずれにも、本発明にかかるインクは特に好適である。

本発明にかかるインクをインクジェット記録用に用いる場合には、該インクは、インクジェットヘッドから吐出可能である特性を有することが好ましい。インクジェットヘッドからの吐出性という観点からは、該インクの特性としては、例えば、粘度が１〜１５ｃｐｓ（ｍＰａ・ｓ）、表面張力が２５ｄｙｎ／ｃｍ（ｍＮ／ｍ）以上、特には粘度が１〜５ｃｐｓ（ｍＰａ・ｓ）、表面張力が２５〜５０ｄｙｎ／ｃｍ（ｍＮ／ｍ）とすることが好ましい。

次に、上記で説明したような構成の、本発明にかかるインクを好適に用いることができるインクジェット記録技術について説明する。本発明にかかるインクを好ましく適用できる画像記録装置について説明する。該装置としては、下記に説明するようなインクジェット記録装置が挙げられる。先ず、インクの吐出手段として熱エネルギーを利用したインクジェット記録装置について説明する。当該装置の主要部であるヘッド構成例を、図１及び図２に示した。

図１は、インク流路に沿ったヘッド１３の断面図であり、図２は図１のＡ−Ｂ線での切断面図である。ヘッド１３は、インクを通す流路（ノズル）１４を有するガラス、セラミック、シリコン又はプラスチック板等と、発熱素子基板１５とを接着して得られる。発熱素子基板１５は、酸化シリコン、窒化シリコン、炭化シリコン等で形成される保護層１６、アルミニウム、金、アルミニウム−銅合金等で形成される電極１７−１、１７−２、ＨｆＢ₂、ＴａＮ、ＴａＡｌ等の高融点材料から形成される発熱抵抗体層１８、熱酸化シリコン、酸化アルミニウム等で形成される蓄熱層１９、シリコン、アルミニウム、窒化アルミニウム等の放熱性のよい材料で形成される基板２０、より成り立っている。

上記ヘッド１３の電極１７−１及び１７−２にパルス状の電気信号が印加されると、発熱素子基板１５のｎで示される領域が急速に発熱し、この表面に接しているインク２１に気泡が発生し、その発生する圧力でメニスカス２３が突出し、インクがヘッド１３のノズル１４を通して吐出し、吐出オリフィス２２よりインク小滴２４となり、記録媒体２５に向かって飛翔する。

図３には、図１に示したようなヘッドを多数並べたマルチヘッドの外観図を示す。このマルチヘッドは、マルチノズル２６を有するガラス板２７と、図１に説明したものと同じような発熱ヘッド２８を接着して作られている。

図４に、このようなヘッドを組み込んだインクジェット記録装置の一例を示す。図４において、６１は、ワイピング部材としてのブレードであり、その一端はブレード保持部材によって保持固定されており、カンチレバーの形態をなす。ブレード６１は、記録ヘッド６５による記録領域に隣接した位置に配置され、又、図示した例の装置の場合、記録ヘッド６５の移動経路中に突出した形態で保持される。

６２は、記録ヘッド６５の突出口面のキャップであり、ブレード６１に隣接するホームポジションに配置され、記録ヘッド６５の移動方向と垂直な方向に移動して、インク吐出口面と当接し、キャッピングを行う構成を備える。更に、６３は、ブレード６１に隣接して設けられるインク吸収体であり、ブレード６１と同様、記録ヘッド６５の移動経路中に突出した形態で保持される。上記ブレード６１、キャップ６２及びインク吸収体６３によって吐出回復部６４が構成され、ブレード６１及びインク吸収体６３によって吐出口面に水分、塵埃等の除去が行われる。

６５は、吐出エネルギー発生手段を有し、吐出口を配した吐出口面に対向する記録媒体にインクを吐出して記録を行う記録ヘッドであり、６６は、記録ヘッド６５を搭載して記録ヘッド６５の移動を行うためのキャリッジである。キャリッジ６６は、ガイド軸６７と摺動可能に係合し、キャリッジ６６の一部は、モーター６８によって駆動されるベルト６９と接続（不図示）している。これにより、キャリッジ６６はガイド軸６７に沿った移動が可能となり、記録ヘッド６５による記録領域及びその隣接した領域の移動が可能となる。５１は、記録媒体を挿入するための給紙部、５２は、不図示のモーターにより駆動される紙送りローラーである。

これらの構成により、記録ヘッドの６５の吐出口面と対向する位置へ記録媒体が給紙され、記録が進行につれて排紙ローラー５３を配した排紙部へ排紙される。以上の構成において、記録ヘッド６５が記録終了してホームポジションへ戻る際、吐出回復部６４のキャップ６２は、記録ヘッド６５の移動経路から退避しているが、ブレード６１は移動経路中に突出している。その結果、記録ヘッド６５の吐出口がワイピングされる。

尚、キャップ６２が記録ヘッド６５の吐出面に当接してキャッピングを行う場合、キャップ６２は記録ヘッド６５の移動経路中に突出するように移動する。記録ヘッド６５がホームポジションから記録開始位置へ移動する場合、キャップ６２及びブレード６１は、上記したワイピングの時の位置と同一の位置にある。この結果、この移動においても記録ヘッド６５の吐出口面はワイピングされる。

上述の記録ヘッド６５のホームポジションへの移動は、記録終了時や吐出回復時ばかりでなく、記録ヘッド６５が記録のために記録領域を移動する間に所定の間隔で記録領域に隣接したホームポジションへ移動し、この移動に伴って上記ワイピングが行われる。

図５は、記録ヘッドにインク供給部材、例えば、チューブ等を介して供給されるインクを収容したインクカートリッジ４５の一例を示す図である。ここで４０は、供給用インクを収納したインク収容部、例えば、インク袋であり、その先端にはゴム製の栓４２が設けられている。この栓４２に針（不図示）を挿入することにより、インク袋４０中のインクをヘッドに供給可能にする。４４は、廃インクを受容するインク吸収体である。インク収容部としては、インクとの接液面がポリオレフィン、特にポリエチレンで形成されているものが好ましい。

インクジェット記録装置としては、上述のようにヘッドとインクカートリッジとが別体となったものに限らず、図６に示すようなそれらが一体になったものも好適に用いられる。図６において、７０は記録ユニットであり、この中にはインクを収容したインク収容部、例えば、インク吸収体が収納されており、かかるインク吸収体中のインクが、複数オリフィスを有するヘッド部７１からインク液滴として吐出される構成になっている。インク吸収体の材料としては、ポリウレタンを用いることが好ましい。

又、インク吸収体を用いず、インク収容部が内部にバネ等を仕込んだインク袋であるような構造でもよい。７２は、カートリッジ内部を大気に連通させるための大気連通口である。この記録ユニット７０は、図４に示す記録ヘッド６５に換えて用いられるものであって、キャリッジ６６に対して着脱自在になっている。

次に、インクの吐出手段として力学的エネルギーを利用したインクジェット記録装置について説明する。かかる形態の装置としては、複数のノズルを有するノズル形成基板と、ノズルに対向して配置される圧電材料と導電材料からなる圧力発生素子と、この圧力発生素子の周囲を満たすインクを備え、印加電圧により圧力発生素子を変位させ、インクの小液滴をノズルから吐出させるオンデマンドインクジェット記録ヘッドを挙げることができる。図７に、その記録装置の主要部である記録ヘッドの構成例を示す。

ヘッドは、インク室（不図示）に連通したインク流路８０と、所望の体積のインク液滴を吐出するためのオリフィスプレート８１と、インクに直接圧力を作用させる振動板８２と、この振動板８２に接合され、電気信号により変位する圧電素子８３と、オリフィスプレート８１、振動板８２等を支持固定するための基板８４とから構成されている。

図７において、インク流路８０は、感光性樹脂等で形成され、オリフィスプレート８１は、ステンレス、ニッケル等の金属を電鋳やプレス加工による穴あけ等により吐出口８５が形成されており、振動板８２は、ステンレス、ニッケル、チタン等の金属フィルム及び高弾性樹脂フィルム等で形成され、圧電素子８３は、チタン酸バリウム、ＰＺＴ等の誘電体材料で形成される。

以上のような構成の記録ヘッドは、圧電素子８３にパルス状の電圧を与え、ひずみ応力を発生させ、そのエネルギーが圧電素子８３に接合された振動板８２を変形させ、インク流路８０内のインクを垂直に加圧しインク液滴（不図示）をオリフィスプレート８１の吐出口８５より吐出して記録を行うように動作する。このような記録ヘッドは、図４に示したものと同様な記録装置に組み込んで使用される。記録装置の細部の動作は先述と同様に行うもので差し支えない。

次に、本発明にかかるインクを、ブラック用、シアン用、マゼンタ用、イエロー用のインクのいずれかに用いたカラー記録用のインクセットを用いて、カラー画像を記録する装置について説明する。この場合には、例えば、前記図３に示したマルチ記録ヘッドを４つキャリッジ上に並べた記録ヘッド９０を用いることができる。図９はその一例であり、９１、９２、９３及び９４は、各々イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックのインクを吐出するための記録ユニットである。該記録ユニット９１、９２、９３及び９４は、前記した記録装置のキャリッジ上に配置され、記録信号に応じて各色のインクを吐出する。

又、図９では記録ユニットを４つ使用した例を示したが、これに限定されず、例えば図８に示したように１つの記録ヘッドで上記の４色のインクを各々含むインクカートリッジ８６、８７、８８及び８９から供給される各色のインクを各々個別に吐出させることができるようにインク流路を分けて構成した記録ヘッド９５に取り付けて記録を行う態様も挙げられる。

以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。尚、以下の記載で、「部」、「％」とあるものは特に断らない限り質量基準である。
［顔料分散液Ａ］
以下の例は、カーボンブラックの表面に、カーボンブラック１ｇ当たり、下記構造を有する原子団（Ｉ−１）と、下記構造を有する原子団（II−１）が、それぞれ０．３ｍｍｏｌ／ｇの量で化学的に結合してなる表面改質カーボンブラック顔料が分散されてなる分散液の調製を開示するものである。

先ず、２００ｍ²／ｇの表面積及び１２２ｍｌ／１００ｇのＤＢＰ吸油量を有するカーボンブラック３００ｇを、７０℃まで加熱されたバッチピンミキサー（ｂａｔｃｈ ｐｉｎ ｍｉｘｅｒ）に入れる。そこへ、４−アミノ安息香酸（１３．０ｇ）を加える。混合を開始し、亜硝酸ナトリウムの水溶液（亜硝酸ナトリウム６．２１ｇを１０７．３ｇの水に溶解）を混合しながら添加する。全混合時間は、おおよそ５分である。その後、４−アミノ安息香酸オクチル（２２．７ｇ）を添加する。混合を再開し、且つ混合しながら硝酸溶液（８．１ｇの７０％硝酸を１０７．３ｇの水に溶解）を添加する。混合時間は４分である。最後に、亜硝酸ナトリウムの水溶液（亜硝酸ナトリウム６．２１ｇを１０７．３ｇの水に溶解）を混合しながら５分間添加する。混合を停止し、材料をバッチピンミキサーから取り出して、室温まで冷却する。次いで、これを水中に１５％固形物となるように再分散し、水酸化ナトリウムを使用してｐＨを約８．５に調整し、その後、０．５μｍ（０．５ミクロン）に微細ろ過して、上記原子団（Ｉ−１）と上記原子団（II−１）とが表面に化学的に結合してなるカーボンブラックが分散してなる顔料分散液Ａを得た。

［顔料分散液Ｂ］
処理剤の量を変更した以外は、顔料分散液Ａを作製した方法と同様の処理法を利用して、カーボンブラックの表面に、カーボンブラック１ｇ当たり、上記構造を有する原子団（Ｉ−１）が０．３ｍｍｏｌ／ｇと、上記構造を有する原子団（II−１）が０．５ｍｍｏｌ／ｇの量で結合してなる表面改質カーボンブラックが分散されてなる顔料分散液Ｂを調製した。

［顔料分散液Ｃ］
処理剤の量を変更した以外は、顔料分散液Ａを作製した方法と同様の処理法を利用して、カーボンブラックの表面に、カーボンブラック１ｇ当たり、上記構造を有する原子団（Ｉ−１）が０．３ｍｍｏｌ／ｇと、上記構造を有する原子団（II−１）が０．２ｍｍｏｌ／ｇの量で化学的に結合してなる表面改質カーボンブラックが分散されてなる顔料分散液Ｃを調製した。

［顔料分散液Ｄ］
顔料分散液Ａを作製した方法において、４−アミノ安息香酸オクチルを４−アミノ安息香酸ブチルに変更したことと、該処理剤の量を変更した以外は、顔料分散液Ａを作製した方法と同様の処理法を利用して顔料分散液Ｄを得た。顔料分散液Ｄは、カーボンブラックの表面に、カーボンブラック１ｇ当たり、下記構造を有する原子団（Ｉ−１）が０．３ｍｍｏｌ／ｇと、下記構造を有する原子団（II−２）が０．３ｍｍｏｌ／ｇの量で化学的に結合してなる表面改質カーボンブラックが分散されてなる。

表１に、顔料分散液Ａ〜Ｄのそれぞれの特徴をまとめる。

＜インクの調製＞
上記で得た顔料分散液Ａを含む下記の組成を混合し、よく撹拌した後に、ポアサイズ１．０μｍのメンブランフィルターで濾過して本実施例のインクを調製した。
［実施例１］
・顔料分散液Ａ ４０部
・グリセリン ７部
・１，５ペンタンジオール ５部
・トリメチロールプロパン ７部
・アセチレングリコールＥＯ付加物 ０．２部
（商品名アセチレノールＥＨ、川研ファインケミカル（株）製）
・超純水 ４０．８部

［実施例２］
実施例１において、顔料分散液Ａを顔料分散液Ｂに変更した以外は全く同様にしてインクを作製し、実施例２のインクとした。

［比較例１］
実施例１において、顔料分散液Ａを顔料分散液Ｃに変更した以外は全く同様の方法でインクを作製し、比較例１のインクとした。

［比較例２］
実施例１において、顔料分散液Ａを顔料分散液Ｄに変更した以外は全く同様の方法でインクを作製し、比較例２のインクとした。

＜評価＞
上記で得た実施例及び比較例の各インクについて、以下に述べる試験を実施し、下記の基準で評価した。

［印字汚れ耐擦過性］
インクジェット記録装置（ＢＪ−Ｓ６００：キヤノン製）に各インクを搭載して、下記の５種類のコピー用普通紙Ａ〜Ｅにそれぞれ印字を行った。そして、得られた各画像を１日放置した後、印字部分を、シルボン紙に４０ｇ／ｃｍ²の加重で５回擦り、擦り部分付近の汚れを目視にて観察して、以下の基準で評価した。
（評価基準）
○：全ての紙で汚れが目立たない。
△：一部の紙で汚れが目立つ。
×：全ての紙で汚れが目立つ。

（使用した紙の種類）
Ａ：キヤノン製ＰＰＣ用紙 ＮＳＫ
Ｂ：キヤノン製ＰＰＣ用紙 ＮＤＫ
Ｃ：ゼロックス製ＰＰＣ用紙 ４０２４
Ｄ：フォックスリバー製ＰＰＣ用紙 プローバーボンド
Ｅ：ノイジドラ製 キヤノン用ＰＰＣ用紙

［印字汚れ耐マーカー性］
先に使用したと同様のインクジェット記録装置（ＢＪ−Ｓ６００：キヤノン製）に各インクを搭載して、先に使用したと同様の５種類のコピー用普通紙Ａ〜Ｅにそれぞれ印字を行った。そして、得られた各画像を１日放置した後、市販の水性蛍光マーカーペン（例えば、ゼブラ製蛍光ペン ＯＰＴＥＸ ＯＰ−１００−Ｙ）を用いて印字部分をマーキングして、マーキング部分の汚れを目視にて観察して、以下の基準で評価した。
（評価基準）
○：全ての紙で汚れが目立たない。
△：一部の紙で汚れが目立つ。
×：全ての紙で汚れが目立つ。

インクジェット記録装置ヘッドの縦断面図である。 図１のＡ−Ｂ線での切断面図である。 図１に示したヘッドをマルチ化したヘッドの外観斜視図である。 インクジェット記録装置の一例を示す斜視図である。 インクカートリッジの縦断面図である。 記録ユニットの一例を示す斜視図である。 記録ヘッドの構成の別の一例を示す図である。 ４つのインクカートリッジが取り付けられた記録ヘッドの概略説明図。 ４つの記録ヘッドがキャリッジ上に並べられている構成を示す概略斜視図。

符号の説明

１３：ヘッド
１４：ノズル
１５：発熱素子基板
１６：保護層
１７−１、１７−２：電極
１８：発熱抵抗体層
１９：蓄熱層
２０：基板
２１：インク
２２：吐出オリフィス（微細孔）
２３：メニスカス
２４：インク滴
２５：記録媒体
２６：マルチノズル
２７：ガラス板
２８：発熱ヘッド
４０：インク袋
４２：栓
４４：インク吸収体
４５：インクカートリッジ
５１：給紙部
５２：紙送りローラー
５３：排紙ローラー
６１：ブレード
６２：キャップ
６３：インク吸収体
６４：吐出回復部
６５：記録ヘッド
６６：キャリッジ
６７：ガイド軸
６８：モーター
６９：ベルト
７０：記録ユニット
７１：ヘッド部
７２：大気連通口
８０：インク流路
８１：オリフィスプレート
８２：振動板
８３：圧電素子
８４：基板
８５：吐出口
８６、８７、８８、８９：インクカートリッジ
９０：記録ヘッド
９１、９２、９３、９４：記録ユニット

Claims (10)

1. 顔料を含有する顔料インクにおいて、該顔料が、下記の構造式（Ｉ）のいずれかで表される原子団の１種若しくは数種と、下記の構造式（II）で表される原子団の１種若しくは数種の、２種類以上の原子団を表面に有しており、且つ、該構造式（Ｉ）で表される原子団の総量が、実質的に顔料をインク中に安定に分散させるのに十分な量であり、更に、該構造式（II）で表される原子団の総量が、該構造式（Ｉ）で表される原子団の総量と実質的に同数かそれよりも多い量であることを特徴とする顔料インク。
   

   

   （但し、式中にあるＭは、水素原子、アルカリ金属、アンモニウム又は有機アンモニウムを表わし、Ｒ₁は、炭素原子数１〜１２のアルキル基、置換基を有してもよいフェニル基又は置換基を有してもよいナフチル基を表わす。）
   

   

   （但し、上記式中のＲ₂は、疎水性である炭素数が１３以上の、アルキル基を含む置換基を有するフェニル基を表す。）
2. 前記顔料が、カーボンブラックである請求項１に記載の顔料インク。
3. ブラック用、イエロー用、マゼンタ用及びシアン用の各インクを組み合わせてなるカラー記録用インクセットにおいて、各インクの中の少なくとも１種が、請求項１又は２に記載の顔料インクであることを特徴とするインクセット。
4. 請求項１又は２に記載の顔料インクを収容しているインクタンクを備えていることを特徴とするインクカートリッジ。
5. 請求項１又は２に記載のインクを収容したインク収容部及び該インクを吐出させるためのヘッド部を備えたことを特徴とする記録ユニット。
6. 請求項４に記載のインクカートリッジ、インクを吐出させるための記録ヘッド及び該記録ヘッドに該インクカートリッジからインクを供給する手段を備えていることを特徴とする画像記録装置。
7. 請求項５に記載の記録ユニットを備えていることを特徴とする画像記録装置。
8. 請求項１又は２に記載の顔料インクを収容したインク収容部及び各々のインク収容部に収容されているインクを各々吐出させるためのヘッド部を備えていることを特徴とする画像記録装置。
9. 請求項１又は２に記載の顔料インクを収容したインク収容部を備えたインクカートリッジ、各々のインク収容部に収容されているインクを各々吐出させるためのヘッド部及び各々のインクを各々のインクカートリッジから各々のヘッド部に供給するための手段を備えていることを特徴とする画像記録装置。
10. 請求項１又は２に記載の顔料インクを記録媒体表面に向けて飛翔させて記録媒体表面に付着させることにより画像を記録することを特徴とするインクジェット記録方法。

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