JPH03210373A - インクジェット用インク、かかるインクを用いたインクジェット記録方法及び記録機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は印字物の濃度及び高温下の吐出安定性を改善し
た顔料インクに関し、更に記録ヘッドのオリフィスから
熱エネルギーの作用によってインクを吐出、飛翔させて
記録を行なうインクジェット記録方法、かかるインクを
収納したインクジェットカートリッジ及びかかるインク
ジェットカートリッジを備えたインクジェット記録装置
に関する。

〔従来の技術〕

インクジェット記録方式は、記録時の騒音の発生が少な
（、高集積のヘッドを使用することにより、高解像の記
録画像が高速で得られるという利点を有している。

このようなインクジェット記録方式では、インクとして
各種の水溶性染料を水または、水と有機溶剤との混合液
に溶解させたものが使用されているが、水溶性染料を用
いた場合には、これらの水溶性染料は本来耐光性が劣る
ため、記録画像の耐光性が問題になる場合が多く、また
インクが水溶性であるため、記録画像の耐水性が問題と
なる場合が多い。すなわち記録画像に雨、汗、あるいは
飲食用の水がかかったりした場合、記録画像かにじんだ
り、消失したりすることがある。

一方、ボールペンなどの染料を用いた文房具においても
同様の問題があり、耐光性、耐水性の問題を解決するた
めに種々の文房具用水性顔料インクの提案がなされてい
る。

水性顔料インク実用化のため、分散安定性、ペン先での
インクの固化防止、ボールペンのボールの摩耗防止を検
討している例として特開昭５８−８０３６８号公報、特
開昭６１〜２０’０１８２号公報、特開昭６１〜２４７
７７４号公報、特開昭６１〜２７２２７８号公報、特開
昭６２−５６８号公報、特開昭６２−１０１６７１号公
報、特開昭６２〜１０１６７２号公報があげられ、最近
では水性顔料インクを用いたボールペンや、マーカーが
商品として市場にでるようになってきた。

又、特開昭６１〜６０７４号公報及び特開昭６４−３１
８８１号公報には、ｐＨ５，０以下のカーボンブラック
を用いた水性顔料インクが開示されている。

〔発明が解決しようとしている問題点〕しかしながら、
従来の文房具用水性顔料インクを記録ヘッドのオリフィ
スから記録液を飛翔させて記録を行う方式のインクジェ
ット記録装置に使用した場合、吐出安定性に著しい障害
を起こし、印字不良を発生するという欠点があった。

特に、熱エネルギーを付与して液滴を吐出させて記録を
行うインクジェット方式においては、従来の顔料インク
を使用する場合、インクにパルスを印加するとその熱に
より薄膜抵抗体上に堆積物ができ、インクの発泡が不完
全になるために吐出の乱れや不吐出が発生したり、薄膜
抵抗体上に堆積物が発生していなくても発泡が不完全で
液滴の吐出が印加パルスに応答できないで不吐出が発生
する場合がある。

つまり、インクをノズル先端から安定に吐出させるため
には、インクが薄膜抵抗体上で所望の体積で発泡し、さ
らに所望の時間で発泡と消泡を繰り返すことができる性
能をも有していなければならないが、従来の文房具用イ
ンクではそれらの性能を満足していないため、インクジ
ェット記録装置に充填し記録を行わせると上記のような
種々の不都合なことが起こる。

また、従来提案されているようなカーボンブラックを使
用した顔料インクをインクジェット記録に使用した場合
、普通紙へ印字したときの印字物の堅牢性は染料インク
を用いたものに比べて格段に改良されることは前述した
通りだが、その後の研究によりインクジェット記録の特
徴の一つである印字物の濃度が染料インクを用いて印字
したものより劣るという不都合が生じ、印字濃度をあげ
るために顔料濃度を高くすると吐出安定性に著しい障害
を起こすという欠点があった。

一般に印刷インクは本発明で使用するインクジェット記
録装置に比べ、非常に高濃度のインクでも使用できるた
め印字濃度は、比較的容易に上げることができる。また
、塗布するインク層の厚みを厚くすることによっても濃
い濃度が得られるが、インクジェット記録、特に高密度
記録を行う場合にはノズルの大きさは非常に小さいもの
となり、吐出されるインク量も限定される。さらに前述
したようにインク中の顔料濃度を増すと、長期保存中に
沈殿物が発生したり、ノズル先端で乾燥によりインクが
固化し不吐出が発生するという好ましからざる事態が発
生してしまう。さらに従来の水性顔料インクの中には、
比較的短時間での吐出性に優れるものの、記録ヘッドの
駆動条件を変えたり、長時間にわたって連続吐出を行っ
た場合に吐出が不安定になり、ついには吐出しな（なる
という問題を生じている。

そこで本発明の目的は、前述した従来技術の問題点を解
消し、印字物の堅牢性に優れることはもちろんのこと、
印字物の濃度が高いインクを提供することにある。

又本発明の目的は印字物の濃度が高（、高温下での駆動
条件の変動や長時間の連続使用でも安定した吐出を行な
うことが可能で、長期保存性に優れたインク及びこれを
用いたインクジェット記録方法、かかるインクを収納し
たインクジェットカートリッジ、かかるカートリッジを
備えたインクシェツト記録装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的は、以下の本発明によって達成される。

即ち本発明は第１に水性溶媒体中に、揮発分が３．５〜
８重量％の範囲にある酸性カーボンブラックと、重量平
均分子量が３０００〜３００００の範囲にある水溶性樹
脂とを含み、前記酸性カーボンブラックと前記水溶性樹
脂の含有比率が重量比で３：１〜１０：１の範囲にある
ことを特徴とするインクであり、第２にかかるインクに
、記録信号に応じた熱エネルギーを付与して、オリフィ
スからインク滴として吐出させ、かかるインク滴を被記
録材に付与して記録を行なうことを特徴とするインクジ
ェット記録方法であり、第３にかかるインクを含浸させ
たインク吸収体を収納し、かかるインクをインク滴とし
て吐出する複数のオリフィスを有するヘットを備えたこ
とを特徴とするインクジェットカートリッジであり、第
４にかかるインクを含浸させたインク吸収体を収納し、
かかるインクをインク滴として吐出する複数のオリフィ
スを有するヘッドを備えたインクジェットカートリッジ
を具備したことを特徴とするインクジェット記録装置で
ある。

〔好ましい態様〕

本発明者らは、カーボンブラックを使用した水性顔料イ
ンクにおいて、インクジェット記録による普通紙への印
字物の濃度をあげ且つインクの分散安定性を高める方法
を鋭意検討したところ、とりわけ、 １）カーボンブラックとして揮発分が３．５〜８重量％
の範囲にある酸性カーボンブラックを用いること、 ２）カーボンブラックの分散剤として含有される水溶性
樹脂の重量平均分子量を３０００〜３００００の範囲と
すること によって、印字物濃度が高（、しかも分散安定性が良好
なインクを作成できることを見い出し本発明に至った。

まず本発明において、酸性カーボンブラックとは、その
表面に酸性基を有するカーボンブラックを意味し、その
中でもとりわけｐＨが５以下のカーボンブラックで揮発
分が３．５重量％〜８重量％のカーボンブラックを用い
ることが好ましい。

すなわち、とりわけｐＨが５以下のカーボンブラックを
用いて本発明の記録液を調整し、印字物を作成すると、
染料インクを用いた場合に比べて同等あるいはそれ以上
の高い印字濃度が得られる。

カーボンブラックのｐＨが５以下であるとインクジェッ
ト記録物の印字濃度が高（なる理由は定かてないが、推
測するところではこのようなカーボが上がり、そのため
に微分散が可能になり、その結果印字濃度が上がると思
われる。

ここで、本発明で言うカーボンブラックのｐＨとは、以
下の測定法によって得られる値を意味する。

即ち、カーボンブラック試料１〜１０ｇをビーカーに量
り採り、試料１ｇにつき１０ｍＡの割合で水を加え、時
計皿で覆い、１５分間煮沸する（試料をぬれやす（する
ため、エタノール数滴を加えてもよい）。

煮沸後室温まで冷却し、傾斜法又は遠心分離法によって
上澄み液を除去して、泥状物を残す。この泥状物中にガ
ラス電極ｐＨ計の電極を入れ、ＪＩＳＺ８８０２（ｐＨ
測定法）によってｐＨを測定する。この場合、電極の挿
入位置により測定値が変化することがあるから、ビーカ
ーを動かして電極の位置を変えて電極面の泥状面が十分
に接触するように注意して量り、ｐＨ値が一定になった
ときの値を読む。

又、とりわけ揮発分が３．５重量％〜８重量％の範囲、
より好ましくは４．５〜６．０の範囲のカーボンブラッ
クを用いて本発明のインクを調整し、印字物を作成する
と染料インクを用いた場合に比べて同等、あるいはそれ
以上の高い印字濃度が得られる。

カーボンブラックの揮発分が３．５重量％以上であると
インクシェツト記録物の印字濃度が高くなる理由は定か
でないが、推測するところでは、このようなカーボンブ
ラックでは表面酸性基が多く存在するため、顔料粒子自
体のインク溶媒への親和性が上がり、そのために微分散
が可能になり、その結果、印字濃度が上がると思われる
。

更に、熱エネルギーを付与して液滴を吐出させるインク
ジェット方式にあっては、揮発分が８重量％を越えるカ
ーボンブラックでインクを作成し、インクジェット記録
装置で吐出させると印字不良発生率が高くなり易いので
、揮発分が３．５〜８．５重量％の範囲にあるカーボン
ブラックを用いることが特に望ましい。

これは、揮発成分が余り多いとヒーター上での堆積物の
原因となるためであると考えられる。

ここで、本発明で言うカーボンブラックの揮発分とは以
下の測定方法によって得られる値を意味する。

即ちカーボンブラックの乾燥試料を白金るつぼ又はそれ
と同形、同容量の落としふた付き磁器るつぼにふた下２
ｍｍを超えない程度まで打振して詰め、その質量を量る
。これにふたをして電気炉に入れ、９５０±２５°Ｃで
正確に７分間加熱した後取り出し、デシケータ−中で室
温になるまで放冷して加熱後の質量を量り、次の式によ
って揮発分を算出する。

ユニに、Ｖ：揮発分（％） ＷＤ：乾燥試料の質量（ｇ） ＷＲ：加熱後の試料の質量（ｇ） このような酸性カーボンブラックは例えばＭＡ７゜ＭＡ
８．　　＃２２０ＯＢ（以上三菱化成製）、ＲＡＶＥＮ
１２５５（コロンビア製）、ＲＥＧＡＬ４００Ｒ，ＭＯ
ＧＵＬ　　Ｌ（キャボット製）、Ｃｏ１ｏｒ　　Ｂｌａ
ｃｋ　　ＦＷＩ、　Ｃｏ１ｏｒＢｌａｃｋ　　ＦＷＩ８
．　Ｃｏ１ｏｒ　　Ｂｌａｃｋ　　５１７０．　Ｃｏ１
ｏｒＢｌａｃｋ　　５１５０．　Ｐｒ１ｎｔｅｘ　　Ｕ
　（デグサ社製）等の市販品が使用でき、さらには本目
的のために新たに製造されたものでも使用可能である。

酸性カーボンブラックの製造方法は、カーボンブラック
は一般にチャンネルブラック法、ファーネスブラック法
を用いて行われる。チャンネルブラック法は天然ガス、
タウンガスや炭化水素を原料として部分燃焼させて冷た
い面に衝突させる。ファーネスブラック法は天然ガスや
石油留分を原料として高温雰囲気に保たれ密閉式反応炉
中に原料を噴霧し、熱分解する。

さらに、これらのカーボンブラックを硝酸等で酸化処理
を行い所望の酸性度を得る。

本発明で使用するカーボンブラックの量は重量比で３−
２０重量％の範囲で用いる事が望ましい。

更に本発明では、カーボンブラックを分散するために使
用する水溶性樹脂（分散樹脂）の重量平均分子量は３０
００から３００００、さらに好ましくは５０００から１
５０００の範囲でなければならないことをも見い出した
。

即ち、インクジェット記録装置は５０μｍ以下の吐出口
からインクを吐出させるものであり、顔料インクのよう
な分散系を用いる場合、その粘性、分散体の粒子径は吐
出特性に大きな影響を与え、安定な吐出を行うためには
、粘性、分散体の粒子径はできるだけ小さ（することが
望ましい。

高分子分散樹脂は一般に、平均分子量が高くなると、同
一量を水溶液に溶解させたときの粘度が高くなる。また
、分散樹脂はカーボンブラックを分散させたときにカー
ボンブラックの周囲に吸着しカーボンブラックを立体障
害により安定に分散させる役割を有しているため、分散
樹脂の分子量が大きくなるということは吸着層が厚くな
り分散体の粒子径が太き（なる事を意味している。

特に、酸性を示すカーボンブラックは表面に多（の酸性
基を有しているために本発明に用いられる分散樹脂に付
加されているカルボキシル基とは反発する関係にあり、
その粒子径はさらに広がる傾向にある。

つまり、本発明のインクジェット用記録液の如（、酸性
カーボンブラックを使用する場合には、分散樹脂の平均
分子量を小さいものにしてインクの粘性、分散体の粒子
径を小さ（しなければ吐出安定性が得られず、しかも前
述のように分散樹脂はカーボンブラックの周囲に吸着し
立体障害の働きをしな（てはならないために平均分子量
が小さ過ぎては長期保存における分散安定性が悪くなっ
てしまう。

本発明の記録液にカーボンブラックの分散剤として含有
される水溶性樹脂は、アミンを溶解させた水溶液に可溶
で重量平均分子量が３０００から３００００であるもの
ならどんなものでも使用可能で、スチレン−アクリル酸
共重合体、スチレン−アクリル酸−アクリル酸アルキル
エステル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、ス
チレン−マレイン酸−アクリル酸アルキルエステル共重
合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、スチレン−メ
タクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体、ス
チレン−マレイン酸ハーフエステル共重合体、ビニルナ
フタレン−アクリル酸共重合体、ビニルナフタレン−マ
レイン酸共重合体、あるいはこれらの塩等が挙げられる
。分散樹脂の重量平均分子量の測定方法としては、種々
の方法が上げられるが、ＧＰＣ（ゲルパーミェーション
クロマトグラフィ）等で測定するのが一般的である。尚
、前記水溶性樹脂は、記録液全重量に対して、０．１〜
５重量％の範囲で含有される事が好ましい。

更に本発明の記録液は、好ましくは記録液全体が中性又
はアルカリ性に調整されていることが、前記水溶性樹脂
の溶解性を向上させ、−層の長期保存性に優れた記録液
とすることができるので望ましい。ただしこの場合、イ
ンクジェット記録装置に使われている種々の部材の腐食
の原因となる場合があるので好ましくは７〜１０のｐＨ
範囲とされるのが望ましい。

ｐＨ調整剤としては、例えば、ジェタノールアミン、ト
リエタノールアミン等の各種有機アミン、水酸化ナトリ
ウム、水酸化リチウム、水酸化カリウム等のアルカリ金
属の水酸物等の無機アルカリ剤等があげられる。

以上の如きカーボンブラック及び水溶性樹脂は水溶性液
媒体中に分散又は溶解される。

本発明の記録液に於いて好適な水性液媒体は水及び水溶
性有機溶剤の混合溶媒であり、水としては種々のイオン
を含有する一般の水ではなく、イオン交換水（脱イオン
水）を使用するのが好ましい。

水と混合して使用される水溶性有機溶剤としては、例え
ばモノエタノールアミン、ジェタノールアミン、トリエ
タノールアミン、アミノメチルプロパツール等の有機ア
ミン類、メチルアルコール、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、５ｅ
Ｃ−ブチルアルコール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、
イソブチルアルコール等の炭素数１〜４のアルキルアル
コール類；ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミ
ド等のアミド類；アセトン、ジアセトンアルコール等の
ケトンまたはケトアルコール類；テトラヒドロフラン、
ジオキサン等のエテール類；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、ｌ、　　
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アルキレングリコー
ル類；グリセリン；エチレングリコールモノメチル（ま
たはエチル）エーテル、ジエチレングリコールメチル（
またはエチル）エーテル、トリエチレングリコールモノ
メチル（またはエチル）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；Ｎ−メチル−２ピロリドン、
１．　３−ジメチル−２−イミダゾリジノン等があげら
れる。

これら多くの水溶性有機溶剤の中でも有機アミン類は必
須成分として本発明の記録液中に、好ましくは記録液全
体の０．００１〜１０重量％含有される。

又、有機アミン類以外の上記水溶性有機溶剤については
所望に応じて適宜選択され適量が含有されるが、中でも
ジエチレングリコール等の多価アルコール、トリエチレ
ングリコールモノメチル（またはエチル）エーテル等の
多価アルコールの低級アルキルエーテルが好ましい。

吐出の安定性をえるためにはエタノール、あるいは、イ
ソプロピルアルコールを３％以上添加することが効果的
であることを見いだした。これはエタノール、イソプロ
ピルアルコール溶剤を添加することによって記録液の薄
膜抵抗体上での発砲をより安定に行うことができるから
と考えられる。しかし、エタノール、イソプロピルアル
コール溶剤を過剰に加えると印字物の印字品位が損なわ
れるという欠点が生じるため、エタノール、イソプロピ
ルアルコール溶剤の適切な濃度は３〜１０％であること
がわかった。さらにエタノール、イソプロピルアルコー
ル溶剤の効果として、分散液にこれら溶剤を添加するこ
とにより、分散時における泡の発生を押え、効果的な分
散が行えることが挙げられる。

本発明の記録液中の上記水溶性有機溶剤の含有量は、一
般には記録液全重量の３〜５０重量％の範囲であり、使
用する水は記録液全重量の１０〜９０重量％の範囲であ
る。

又、本発明の記録液は上記の成分の他に必要に応じて所
望の物性値を持つ記録液とするために、界面活性剤、消
泡剤、防腐剤などを添加することができ、さらに市販の
水溶性染料などを添加するこル硫酸エステル塩類、液体
脂肪油硫酸エステル塩類、アルキルアリルスルホン酸塩
類等の陰イオン界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキ
ルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルエステル類
、ポリオキシエチレンソルビタンアルキルエステル類等
の非イオン性界面活性剤があり、これらの１種または２
種以上を適宜選択して使用できる。その使用量は分散剤
により異なるが、インク全量に対して０、Ｏｌから５重
量％が望ましい。

この際、記録液の表面張力は３０　ｄ　ｙ　ｎ　ｅ　／
　ｃ　ｍ以上になるように活性剤の添加する量を決定す
る事が好ましい。なぜなら記録液の表面張力がこれより
小さい値を示す事は、本発明のような記録方式において
はノズル先端のぬれにより印字よれ等好ましくない事態
を引き起こしてしまうからである。

一般にインクジェット用記録液に要求される性能として
は前記したインクの粘度、表面張力、ｐＨ等の物性が挙
げられるが、水性顔料インクのような分散系ではこれら
の物性を満足していても、とりわけ熱エネルギーを付与
して液滴を吐出させて記録を行うインクジェット方式に
おいては、インクの発砲が不安定となる場合がある。

そこで本発明者らは水性顔料インクで熱的に安定で、さ
らに最適な発泡が可能なインクの性能を鋭意研究した結
果、好ましくは記録液においてカーボンブラックと水溶
性樹脂の比率が３：ｌから１０＝１（重量比）、より好
ましくは１０；３〜１０：１の範囲であると抵抗体上に
おいてインクがどの様な駆動条件でも正確に発砲し、さ
らには長期にわたっても薄膜抵抗体上に堆積物を発生し
ないことを見いだした。

つまり、カーボンブラックに対して多量に余剰の水溶性
樹脂がインク中に存在すると、薄膜抵抗体上において所
定の熱エネルギーを与えてもインクが発砲しなかったり
、パルス印加時の熱によってこれらの余剰の水溶性樹脂
が不溶物となり薄膜抵抗体上に堆積してしまい、不吐出
や印字の乱れを引き起こす原因となっていた。

さらに、最適な発泡が可能なインクの性能を鋭意研究し
た結果、インク中に溶解している水溶性樹脂の量をイン
ク全重量の２％以下、好ましくは１％以下とすることで
ある。

溶解している水溶性樹脂とは、インク中において顔料に
吸着していないて液媒体中に溶解した状態の樹脂を指す
。

さらに、分散液中のカーボンブラックと水溶性樹脂の総
量は１０％以上であることが好ましい。その理由として
は、分散液中に一定濃度以上のカーホンブラックと水溶
性樹脂が存在しないと分散を効率的に行い最適な分散状
態を得ることができないからである。

以上述べた本発明の記録液の作成方法としては、前述の
カーボンブラックを分散剤を所定量のアミン類又は塩基
を加えてアルカリ性にした水溶液中に混合した後、後述
する手段を用いて分散処理したものを分散液とし、この
分散液に前述した水溶性溶剤や水等を添加し、前述のｐ
Ｈ調整剤を用いて記録液のｐＨを７以上の範囲になるよ
うに調整し記録液とする。また、この分散液中に必要に
応じて水溶性溶剤、消泡剤等を添加してもよく、分散液
そのものを記録液としてもよい。更に、必要に応じて遠
心分離処理を行ってもよい。

とりわけ未吸着樹脂量を２％以下にするためには、作成
方法において、樹脂、アミンあるいは塩基及び水を含む
水溶液を６０℃以上、３０分間以上撹拌して樹脂を予め
完全に溶解させることが必要である。

又、樹脂を溶解させるアミンあるいは塩基の量を、樹脂
の酸価から計算によって求めたアミンあるいは塩基量の
１．２倍以上添加することが必要である。このアミンあ
るいは塩基の量は以下の式によって求められる。

アミンあるいは塩基の量（ｇ）＝ ６０００ 更に顔料を含む水溶液を分散処理する前にプレミキシン
グを３０分間以上行うことも又必要である。

このプレミキシング操作は、顔料表面の濡れ性を改善し
、顔料表面への樹脂の吸着を促進するものである。

分散液に添加させるアミン類としては、モノエタノール
アミン、ジェタノールアミン、トリエタノールアミン、
アミノメチルプロパツール、アンモニア等の有機アミン
が好ましい。

又分散液に添加される塩基としては、水酸化ナトリウム
、水酸化カリウム、水酸化リチウム等のアルカリ金属塩
の水和物などの無機アルカリ剤が好ましい。

一方、本発明に使用する分散機は、一般に使用される分
散機なら如何なるものでも良いが、たとえばボールミル
、ロールミル、サンドミルなどが挙げられる。

その中でも高速型のサンドミルが好ましく、たとえばス
ーパーミル、サンドグラインダー　ビーズミル、アジテ
ータミル、グレンミル、ダイノーミル、パールミル、コ
ボルミル（いずれも商品名）等が挙げられる。

本発明において所望の粒度分布を有する顔料を得る方法
としては、分散機の粉砕メディアのサイズを小さくする
、粉砕メディアの充填率を大きくする、また処理時間を
長くする、吐出速度を遅くする、粉砕後フィルターや遠
心分離根分等で分級するなどの手法が用いられる。また
はそれらの手法の組合せが挙げられる。

尚、本発明に係る未吸着樹脂の量を測定する方法として
は、超遠心機等を用いて顔料針と顔料に吸着された樹脂
分を沈殿させ、この上澄み液に含有される残存樹脂量を
ＴＯＣ（Ｔｏｔａｌ　　ＯｒｇａｎｉｃＣａｒｂｏｎ、
全有機炭素計）や、重量法（上澄みを蒸発乾固させ、樹
脂量を測定する方法）などが好適に用いられる。

本発明のインクは、熱エネルギーの作用により液滴を吐
出させて記録を行うインクジェット記録方式にとりわけ
好適に用いられるが、一般の筆記具用としても使用でき
ることは言うまでもない。

本発明のインクを用いて記録を行うのに好適な記録装置
としては、記録ヘッドの室内のインクに記録信号に対応
した熱エネルギーを与え、該エネルギーにより液滴を発
生させる装置が挙げられる。

その主要部であるヘッド構成例を第１図（ａ）、第１図
（ｂ）、第２図に示す。

ヘッド１３はインクを通す溝１４を有するガラス、セラ
ミクス、又はプラスチック板等と感熱記録に用いられる
発熱ヘッド１５（図では薄膜ヘッドが示されているが、
これに限定されるものではない）とを接着して得られる
。発熱ヘッド１５は酸化シリコン等で形成される保護膜
１６、アルミニウム電極１７−１．１７−２、ニクロム
等で形成される発熱抵抗体層１８、蓄熱層１９、アルミ
ナ等の放熱性の良い基板２０より成っている。

インク２１は吐出オリフィス（微細孔）２２まで来てお
り、圧力Ｐによりメニスカス２３を形成している。

今、電極１７−１．　１７−２に電気信号が加わると、
発熱ヘッド１５のｎで示される領域が急激に発熱し、こ
こに接しているインク２１に気泡が発生し、その圧力で
メニスカス２３が突出し、インク２１が吐出し、オリフ
ィス２２より記録小滴２４となり、被記録体２５に向っ
て飛翔する。第２図には第１図（ａ）に示すヘッドを多
数並べたマルチヘッドの外観図を示す。該マルチヘッド
はマルチ溝２６を有するガラス板２７と、第１図（ａ）
に説明したものと同様な発熱ヘッド２８を接着してつく
られてる。

なお第１図（ａ）は、インク流路に沿ったヘッド１３の
断面図であり、第１図（ｂ）は第１図（ａ）のＡ−Ｂ線
での切断面である。

第３図にかかるヘッドを組込んだインクジェット記録装
置の一例を示す。

第３図において、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さ
れて固定端となりカンチレバーの形態をなす。ブレード
６１は記録ヘッドによる記録領域に隣接した位置に配設
され、また本例の場合、記録ヘッドの移動経路中に突出
した形態で保持される。６２はキャップであり、ブレー
ド６１に隣接するホームポジションに配設され、記録ヘ
ッドの移動方向と垂直な方向に移動して吐出口面と当接
しキャッピングを行う構成を具える。さらに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、
吸収体６３によって吐出回復部６４が構成され、ブレー
ド６１および吸収体６３によってインク吐出口面の水分
、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被記録材にインクを吐出して記録を
行う記録ヘッド、６６は記録ヘッド６５を搭載して記録
ヘッド６５の移動を行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による記録領域およびその隣接した領域の移
動が可能となる。

５１は被記録材を挿入するための給紙部、５２は不図示
のモーターにより駆動される紙送りローラである。これ
ら構成によって記録ヘッドの吐出口面と対向する位置へ
被記録材が給紙され、記録が進行するにつれて排紙ロー
ラ５３を配した排紙部へ排紙される。

上記構成において、記録ヘッド６５が記録終了等でホー
ムポジションに戻る際、ヘッド回復部６４のキャップ６
２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。この結果、
記録ヘッド６５の吐出口面がワイピングされる。なお、
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は記録ヘッドの移動
経路中へ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およびブレード６１は上述
したワイピング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。

上述した記録ヘッドのホームポジションへの移動は記録
終了時や吐出回復時ばかりでなく、記録ヘッドが記録の
ために記録領域を移動する間に所定の間隔で記録領域に
隣接したホ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。

第４図はヘッドにインクを供給チューブを介して供給さ
れるインクを収容したインクカートリッジ４５の一例を
示す図である。ここで４０は供給用インクを収納したイ
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ならし
める。４４は廃インクを受容するインク吸収体である。

本発明で使用されるインクジェット記録装置としては、
上記の如き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、第５図に示す如きそれらが一体となっ
たものも好適に用いられる。

第５図おいて、７０はインクジェットカートリッジであ
って、この中にはインクを含浸させたインク吸収体が収
納されており、かかるインク吸収体中のインクが複数の
オリフィスを有するヘッド部７１からインク滴として吐
出される構成になっている。

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。

このインクジェットカートリッジ７０は、第３図で示す
記録ヘッド６５に代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。

〔効果〕

以上説明したように本発明のインクは、普通紙とりわけ
上質紙へ印字したときの印字物の堅牢性に優れることは
もちろんのこと、印字物の濃度が高く、高温下の駆動条
件の変動や長時間の使用でも常に安定した吐出を行うこ
とが可能で、長期保存安定性にも優れるという効果を有
する。

次に実施例を挙げて本発明を説明する。

〔実施例１〕 （顔料分散液の作成） スチレン−アクリル酸−アクリル酸ブチル共重合体　　
３部（酸価６０、重量平均分子量１３０００）モノエタ
ノールアミン　　　　　　　　　　　　　　　　　２部
イオン交換水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
７１部ジエチレングリコール　　　　　　　　　　　　
　　　　５部ンブラック（Ｃｏｌｏｒ　　Ｂｌａｃｋ　
　５１７０デグサ製）１４部、イソプロピルアルコール
５部を加え、３０分間プレミキシングをおこなった後、
下記の条件で分散処理を行った。

分散機　サンドグラインター（五十嵐機械製）粉砕メデ
ィア　ジルコニウムビーズ　１　ｍ　ｍ径粉砕メディア
の充填率　５０％（体積）粉砕時間　３時間 さらに遠心分離処理（１２０００ｒｐｍ、２０分間）を
おこない、粗大粒子を除去して分散液とした。

（インクの作成） 上記分散液　　　　　　　　　　　　　３０部ジエチレ
ンアルコール　　　　　　　　２０部イソプロピルアル
コール　　　　　　　５部イオン交換水　　　　　　　
　　　　　４５部上記成分を混合し、ｐＨをモノエタノ
ールアミンで７以上になるように調整し、インク（Ａ）
とした。

このインク中の顔料と樹脂の比率は重量比で１４＝３で
あった。

〔実施例２〕 （顔料分散液の作成） スチレン−マレイン酸ハーフエステル−無水マレイン酸
共重合体　　　６部 （酸価１８８、重量平均分子１５０００）トリエタノー
ルアミン　　　　　　　　　　　　　　　　　　４部イ
オン交換水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　５
８部ジエチレングリコール　　　　　　　　　　　　　
　　　５部上記成分を混合し、ウォーターバスで７０℃
に加温し、樹脂分を完全に溶解させる。この溶液に新た
に試作されたカーボンブラックＡ　　２０部、エタノー
ル７部を加え、３０分間プレミキシングをおこなった後
、下記の条件で分散処理を行った。

分散機　　　　　パールミル（アシザラ類）粉砕メディ
ア　　　　ガラスピーズ　１ｍｍｍｍ径粉砕メデイア填
率　　　　５０％（体積）吐出速度　　　　　　　　　
１００ｍ１／ｍｉｎさらに遠心分離処理（１２００Ｏｒ
ｐｍ、　　２０分間）をおこない、粗大粒子を除去して
分散液とした。

（インクの作成） 上記分散液　　　　　　　　　　　　３０部ジエチレン
グリコール　　　　　　　　１５部エチレングリコール
　　　　　　　　　５部エタノール　　　　　　　　　
　　　　　５部イオン交換水　　　　　　　　　　　４
５部上記成分を混合し、ｐＨをトリエタノールアミン（
顔料分散液の作成） スチレン−アクリル酸−アクリル酸ブチル共重合体　　
５部（酸価８０、重量平均分子量６７００）アミノメチ
ルプロパツール　　　　　　　　　　　　　　２部イオ
ン交換水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　６１
部ジエチレングリコール　　　　　　　　　　　　　　
　　５部上記成分を混合し、ウォーターバスで７０℃に
加温し、樹脂分を完全に溶解させる。この溶液にカーボ
ンブラック（ＣＯＬＯＲＢＬＡＣＫ　　ＦＷＩ、　デグ
ツサ製）２０部、エタノール７部を加え、３０分間プレ
ミキシングをおこなった後、下記の条件で分散処理を行
った。

分散機　　　　　バールミル（アシザラ類）粉砕メディ
ア　　　　ガラスピーズ　ｌ　ｍｍ径粉砕メディアの充
填率　　　　５０％（体積）吐出速度　　　　　　　　
　１００ｍＡ’／ｍｉｎさらに遠心分離処理（１２００
０ｒｐｍ、２０分間）をおこない、粗大粒子を除去して
分散液とした。

（インクの作成） 上記分散液　　　　　　　　　　　　５０部グリセリン
　　　　　　　　　　　　１５部エチレングリコール　
　　　　　　　　　５部エタノール　　　　　　　　　
　　　　　５部イオン交換水　　　　　　　　　　　　
２５部上記成分を混合し、ｐＨが７以上になるように、
アミノメチルプロパツールで調整し、インク（Ｃ）を得
た。このインク中の顔料と樹脂の比率は重１比で４：１
であった。

〔実施例４〕 （顔料分散液の作成） スチレン−マレイン酸ハーフエステル−無水マレイン酸
共重合体　　　　　５部（酸価１８８、重量平均分子量
１５０００）トリエタノールアミン　　　　　　　　　
　　　　　　　　　３部イオン交換水　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　６７部エチレングリコール　　
　　　　　　　　　　　　　　　　５部上記成分を混合
し、ウォーターバスで７０°Ｃに加温し、樹脂分を完全
に溶解させる。この溶解にカーボンブラック（ＭＯＧＵ
Ｌ　　Ｌ、キャボット製）１５部、エタノール５部を加
え、３０分間プレミキシングをおこなった後、下記の条
件で分散処理を行った。

分散機　サンドグラインダー（五十嵐機械製）粉砕メデ
ィア　ジルコニムラビーズ　１ｍｍｍｍ径粉砕メデイア
填率　　　　５０％（体積）粉砕時間　　　　　　　　
　　　　　３時間さらに遠心分離処理（１２０００ＲＰ
Ｍ、２０分間）をおこない、粗大粒子を除去して分散液
とした。

（インクの作成） 上記分散液　　　　　　　　　　　　３５部チオジグリ
コール　　　　　　　　　１５部エチレングリコール　
　　　　　　　　５部エタノール　　　　　　　　　　
　　　　４部イオン交換水　　　　　　　　　　　４１
部上記成分を混合し、モノエタノールアミンを添加しｐ
Ｈが７以上になるように調整した後、１時間撹拌しイン
ク（Ｄ）を得た。このインク中の顔料と樹脂の比率は、
重量比で３：ｌであった。

〔実施例５〕 実施例１の分散液に含有されるカーボンブラックを新た
に作成したカーボンブラックＢに変えて同様の処方でイ
ンク（Ｅ）を得た。

このインク中の顔料と樹脂の比率は重量比で１４：３で
あった。

（比較例１） 実施例１の分散液に含有されるカーボンブラックをＲＥ
ＧＡＬ６６０Ｒ（キャボット製）に変えて同様の処方で
インク（Ｆ）を得た。このインク中の顔料と樹脂の比率
は重量比で１４・３てあった。

（比較例２） 実施例１の分散液において、スチレン−アクリε ル酸−アクリル酸ブチル共電合体浸４部、モノエタノー
ルアミンを９，３部、イオン交換水を５２．７部にした
以外は実施例１と同様の処方にてインク（Ｇ）を得た。

このインクにおける顔料と樹脂の比率は重量比で１：ｌ
であった。

（比較例３） 実施例３の分散液に含有される水溶性樹脂をスチレン−
アクリル酸−アクリル酸ブチル共重合体（重量平均分子
量２８００、酸価１１５）に変えて同様の処方でインク
（Ｈ）を得た。このインク中の顔料と樹脂の比率は重量
比で１０：３であった。

（比較例４） 実施例２の分散液に含有されるカーボンブラックをスペ
シャルブラック（ｓｐｅｃｉａｌ　　ｂｌａｃｋ）　６
　（デグサ製）に変えて同様の処方でインク（１）を得
た。

このインク中の顔料と樹脂の比率は重量比で１０３であ
った。

（比較例５） 実施例４の分散液に含有されるカーボンブラック△ をＲｇＶＥＮ　　１０４０　（コロンビア製）に変えて
同様の処方でインク（Ｊ）を得た。このインク中の顔料
と樹脂の比率は重量比で３：ｌであった。

（比較例６） 実施例１の分散液に含有されるカーボンブラックを＃２
４００Ｂ　（三菱化成製）に変えて同様の処方てインク
（Ｋ）を得た。このインク中の顔料と樹脂の比率は、重
量比で１４＝３であった。

（比較例７） 実施例１の分散液に含有される分散樹脂を１部に、モノ
エタノールアミンを１部に、イオン交換水を７４部に変
えて同様の処方でインク（Ｌ）を得た。

このインク中の顔料と樹脂の比率は重量比で１５１であ
った。

上記の記録液（Ａ）〜（Ｌ）をそれぞれ用いて、発熱素
子を備えたオンデマンド型マルチ記録ヘッドを有するイ
ンクジェット記録装置（ＢＪ−１３０゜キャノン製）を
用いて下記の試験を行った。

Ｔｌ；駆動条件と吐出安定性 駆動電圧２５Ｖ、３０Ｖに設定し、各々の電圧で周波数
２ＫＨｚ、４ＫＨｚの２種の条件により、室温で印字を
行い、印字の乱れ、欠け、不吐出など有無を観察し、吐
出安定性を評価した。

Ａ、１文字目からきれいに吐出し、連続印字中、不吐出
、欠け、印字の乱れかまった（ない。

Ｂ；文字部分はきれいに吐出するが、べた印字の部分で
数箇所の不吐出が発生した。

Ｃ；文字部分においても、数文字印字されると不吐出が
発生し、文字の判読が不可能なくらい印字の乱れを生じ
る。

Ｔ２；印字物の光学濃度 印字物（ＮＰ−ＤＫ紙（上質紙）にＢＪ１３０プリンタ
ー　キャノン製を用いて印字したもの）をマクベス濃度
計（ＲＤ９１８）を用いて測定。

Ｔ３；長期インク保存試験 各インクを４０°Ｃで４週間保存した後、保存瓶の底に
付着した沈殿物の量を目視にて観察する。

Ａ：沈殿物が見られない。

Ｂ：瓶の底にわずかに沈殿物が見られるが、実用的には
問題がない程度。

Ｃ：沈殿物がはげしく生じている。

Ｔ４；長期吐出安定性試験 ３５℃において、１００時間の連続印字試験を行い、印
字の乱れ、欠け、不吐出等の有無を観察し、長期の吐出
安定性を評価した。

○＋１００時間の試験中に印字の乱れ、欠け、不吐出が
まったくない。

×；１００時間の試験が完了する前に、印字の乱れが発
生し、さらに一部のノズルが不吐出となった。

ＴＯ；得られたインクを超高速冷却遠心機（ベックマン
製）で５５００Ｏｒｐｍ、５時間遠心処理し、顔料分と
顔料に吸着している樹脂分を沈降させた後、上澄み液を
一定量採取し、真空乾燥機にて（６０℃。

２４時間）乾燥固化する。この樹脂材の仕込インクに対
する百分率を算出し残存樹脂濃度とする。

尚、第１表には本実験に用いたカーボンブラックの性能
について記載した。さらに、評価結果を第２表に示した
。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）はインクジェット記録装置のヘッ
ド部の縦断面図及び横断面図である。 第２図は第１図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。 第３図はインクジェット記録装置の一例を示す斜第５図
はインクジェットカートリッジの斜視図である。

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. （１）水性液媒体中に、揮発分が３．５〜８重量％の範
   囲にある酸性カーボンブラックと、重量平均分子量が３
   ０００〜３００００の範囲にある水溶性樹脂とを含み、
   前記酸性カーボンブラックと前記水溶性樹脂の含有比率
   が重量比で３：１〜１０：１の範囲にあることを特徴と
   するインク。
2. （２）酸性カーボンブラックのｐＨが５以下である請求
   項（１）に記載のインク。
3. （３）水溶性樹脂の重量平均分子量が５０００〜１５０
   ００の範囲にある請求項（１）に記載のインク。
4. （４）酸性カーボンブラックと水溶性樹脂の含有比率が
   重量比で１０：３〜１０：１の範囲にある請求項（１）
   に記載のインク。
5. （５）カーボンブラックの揮発分が４．５〜６．０重量
   ％の範囲にある請求項（１）に記載のインク。
6. （６）液媒体中に溶解している水溶性樹脂の量がインク
   全重量の２％以下である請求項（１）に記載のインク。
7. （７）液媒体中に溶解している水溶性樹脂の量がインク
   全重量の１％以下である請求項（１）に記載のインク。
8. （８）液媒体として水と水溶性有機溶剤を含む請求項（
   １）に記載のインク。
9. （９）水溶性有機溶剤として、多価アルコール類と脂肪
   族一価アルコールを含む請求項（８）に記載のインク。
10. （１０）請求項（１）乃至（９）に記載のインクに記録
    信号に応じた熱エネルギーを付与してオリフィスからイ
    ンク滴として吐出させ、かかるインク滴を被記録材に付
    与して記録を行なうことを特徴とするインクジェット記
    録方法。
11. （１１）記録方法がオンデマンドタイプの記録方法であ
    る請求項（１０）に記載のインクジェット記録方法。
12. （１２）被記録材が普通紙である請求項（１０）に記載
    のインクジェット記録方法。
13. （１３）被記録材が上質紙である請求項（１０）に記載
    のインクジェット記録方法。
14. （１４）請求項（１）乃至（９）に記載のインクを含浸
    させたインク吸収体を収納し、かかるインクをインク滴
    として吐出する複数のオリフィスを有するヘッドを備え
    たことを特徴とするインクジェットカートリッジ。
15. （１５）請求項（１）乃至（９）に記載のインクを含浸
    させたインク吸収体を収納し、かかるインクをインク滴
    として吐出する複数のオリフィスを有するヘッドを備え
    たインクジェットカートリッジを具備したことを特徴と
    するインクジェット記録装置。