JPH0912948A

JPH0912948A - バブルジェット用水系磁性インク、その製造方法、該インクを用いるインクジェット記録方法及びこれを用いたインクジェット記録装置

Info

Publication number: JPH0912948A
Application number: JP7186661A
Authority: JP
Inventors: Hiromichi Noguchi; 弘道野口; Yuko Suga; 祐子菅; Katsuhiro Shirota; 勝浩城田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-06-30
Filing date: 1995-06-30
Publication date: 1997-01-14

Abstract

(57)【要約】【目的】従来水性染料用に設計されたバブルジェット
記録装置をそのまま使用しても安定駆動することが出
来、長期の保存安定性を持ったバブルジェット用水系磁
性インク、その製造方法、該インクを用いるインクジェ
ット記録方法及びこれを用いたインクジェット記録装置
を提供すること。【構成】少なくとも水、水溶性有機溶剤、磁性分散
体、界面活性剤（及び塩基）を含有するバブルジェット
用水系磁性インク、その製造方法、該インクを用いるイ
ンクジェット記録方法及びこれを用いたインクジェット
記録装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バブルジェット記録装
置における吐出特性を具備する水系磁性インク、その製
造方法、該インクを用いるインクジェット記録方法及び
これを用いたインクジェット記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、磁性材料の液体分散体は、磁性流
体として知られており、水系磁性流体の作製方法も種々
研究開発されている。従来から磁性材料の水系分散体の
製造方法として、磁性金属の無機酸の塩の水溶液から酸
化物を析出させつつ界面活性剤処理を行い、微粒子分散
体を得る技術が知られている。インクジェット記録への
応用を含むそれらの代表的な例としては、”MagneticIn
k for Magnetic Ink Jet Printing”ZLATA KOVAC and C
ARLOS J.SAMBUCETTIIBM, T.J.Watson Research Center,
Reprographic Technology 543(1982) American Chemic
al Society, U.S.Patent 4,107,063 、U.S.Patent 3,99
0,981、特開昭５１−３７７０５号公報、特開昭５２−
５０５号公報及び特開平５−１４０４９２号公報等を挙
げることが出来る。

【０００３】これらに記載される製造方法は共沈法とし
て知られ、特に粒子径の小さい水系磁性流体の製造方法
として用いられている。又、特開昭５６−４９７６９号
公報及び特開昭５６−６１４５６号公報には、粉末の強
磁性材料を水系に分散する為の表面処理方法として、特
定の界面活性剤の適用が挙げられている。これらの磁性
流体に用いられる材料としては、Fe₂O₃-FeO系、Mn-Zn系
複合フェライト、Co-Cr系複合フェライト等、Ｆｅ、Ｃ
ｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｂａ、Ｍｎ及びＺｎから選ばれる１
種、或いは２種以上の金属酸化物の特定組成の複合体で
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この方法によって、平
均粒径１００〜２００Å、飽和磁化２０〜１００ｅｍｕ
／ｇの超微粒子分散体、及び複合フェライト系磁性分散
体の製造が可能とされている。そしてこの様にして製造
された磁性分散体を用いて連続式のインクジェット装置
で磁気記録が行われている。しかしながら、バブルジェ
ット記録装置を用いて、磁性分散体を吐出させる試みは
殆ど為されていない。

【０００５】事実、連続式インクジェット装置用に製造
された磁性インク、或いはその他の用途向けに製造され
た水系磁性流体を転用するだけでは、バブルジェット記
録装置では、たとえ粘度が低く、適性な表面張力を持っ
た分散体であっても、殆ど吐出させることが出来なかっ
た。このことは、薄膜ヒーターのジュール熱からインク
それ自体を発泡させるバブルジェット方式の場合、分散
体に持続的な発泡の安定性を付与するには、特別な配慮
が必要であることを意味している。

【０００６】バブルジェット方式の場合は、インクに瞬
間的に高い熱を直接与え、インク自身を沸騰させるの
で、記録ヘッドの加熱素子上で、分散体の凝集、熱分解
及びコゲーションと呼ばれるヒーター上でのインク成分
の固着とヒーター自身の破壊等が起こるものと考えられ
た。従ってこれらの不具合を回避する材料的手段或いは
デバイス装置が必要であった。従って本発明の目的は、
従来水性染料用に設計されたバブルジェット記録装置を
そのまま使用しても安定駆動することが出来、長期の保
存安定性を持ったバブルジェット用水系磁性インク、そ
の製造方法、該インクを用いるインクジェット記録方法
及びこれを用いたインクジェット記録装置を提供するこ
とである。

【０００７】

【課題を解決する為の手段】上記目的は以下の本発明に
よって達成される。即ち、本発明は、少なくとも水、水
溶性有機溶剤、磁性分散体、ノニオン−アニオン系界面
活性剤及び塩基を含有することを特徴とするバブルジェ
ット用水系磁性インク、及び少なくとも水、水溶性有機
溶剤、磁性分散体及びポリオキシエチレンアミノエーテ
ル系界面活性剤、ＨＬＢが１４以上の高級脂肪族アミン
或いは脂肪族酸アミドのエチレンオキシド付加化合物を
含有することを特徴とするバブルジェット用水系磁性イ
ンク、その製造方法、該インクを用いるインクジェット
記録方法及びこれを用いたインクジェット記録装置であ
る。

【０００８】

【作用】少なくとも水、水溶性有機溶剤、磁性分散体、
界面活性剤（及び塩基）を含有するバブルジェット用水
系磁性インクを用いることによって、従来水性染料用に
設計されたバブルジェット記録装置をそのまま使用して
も安定駆動することが出来る。

【０００９】

【好ましい実施態様】次に好ましい実施態様を挙げて本
発明を更に詳細に説明する。本発明のインクは、少なく
とも水、水溶性有機溶剤、磁性分散体及び界面活性剤
（及び塩基）を含有することを特徴としており、該イン
クは、以下に説明する材料が特定された３つの基本工程
を経ることによって製造される。３つの基本工程とは、
Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｂａ、Ｍｎ及びＺｎから選ば
れた１種以上の金属元素の無機酸の塩の水溶液から、無
機塩基と長鎖アルキルカルボン酸系表面処理剤の存在
下、微粒子複合酸化物を析出生成させる第１の工程、上
記で得られた微粒子複合酸化物を重合体分散剤水溶液の
アンモニウム塩或いはアルコールミン塩にて分散処理
し、水系分散体を作製する第２の工程、及び上記で得ら
れた水系分散体に、水溶性有機溶剤、界面活性剤を添加
してインクを作製する第３の工程からなる。

【００１０】上記の界面活性剤としては、ノニオン−ア
ニオン系界面活性剤と塩基とのセット、ポリオキシエチ
レンアミノエーテル系界面活性剤、ＨＬＢ（疎水基と親
水基のバランス指標値：Hydrophobic-Liophobic Balanc
e）が１４以上の高級脂肪族アミン或いは脂肪族酸アミ
ドのエチレンオキシド付加化合物が有効に使用され、特
に上記ノニオン−アニオン系界面活性剤は、燐酸及びカ
ルボン酸から選ばれたアニオン性解離基をエチレンオキ
シド末端に有し、且つＨＬＢが１０以上のポリオキシエ
チレンアルキルエーテル、或いはポリオキシエチレンア
ルキルフェニルエーテルであることが好ましい。

【００１１】更に上記方法で界面活性剤としてノニオン
−アニオン系界面活性剤を使用する場合、塩基を併用す
るが、併用する塩基としては、アルコールアミン類であ
ることがインクジェット記録装置上での信頼性が向上す
るのでより好ましく用いられる。

【００１２】以下に本発明の製造方法を更に詳しく説明
する。＜第１の工程＞本発明の第１の工程はＦｅＳＯ₄、Ｆｅ
Ｃｌ₂、ＦｅＣｌ₃、Ｃｒ₂(ＳＯ₄)、ＮｉＳＯ₄、ＢａＣ
ｌ₂、ＭｎＳＯ₄、ＺｎＳＯ₄等の金属の硫酸塩、塩酸塩
から対応する酸化物、即ち、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＣｒＯ₂、Ｍｎ
Ｏ、ＺｎＯ、ＮｉＯ等の酸化物微粒子、或いは複合酸化
物微粒子を析出させる工程である。上記酸化物微粒子を
析出させるには、水酸化ナトリウム、アンモニア等の塩
基性水溶液を析出媒体とし、これを撹拌しながら酸素ガ
スを吹き込み、そこに前記無機金属塩の水溶液を滴下す
ることによって行う。複合酸化物（フェライト）微粒子
を作製する場合の前記無機金属塩の配合は、従来から知
られている強磁性を与える為の組成に従い、例えば、Ｍｎ−Ｚｎ系：１４ＭｎＯ−１６ＺｎＯ−７０Ｆｅ
₂Ｏ₃、２１ＭｎＯ−９ＺｎＯ−７０Ｆｅ₂Ｏ₃、Ｎｉ−Ｚｎ系：１８．９ＮｉＯ−１３．６ＺｎＯ−６
７．５Ｆｅ₂Ｏ₃ の比率から計算される配合で所定の塩濃度とする。

【００１３】このとき、析出してくる酸化物微粒子の結
晶の成長を抑制する為に、析出媒体である塩基性水溶液
中には、長鎖アルキルカルボン酸系表面処理剤、好まし
くは炭素数８から２４個の飽和又は不飽和カルボン酸系
表面処理剤を溶解し共存させる。これらのカルボン酸と
しては、オレイン酸、リノール酸、ミリストオレイン
酸、バルミトレイン酸等が挙げられる。これらの酸の存
在で、析出する酸化物微粒子は水溶液中で１００ｎｍ以
下のサイズのコロイド状態となって懸濁し、それ以上大
きな粒子にはならずに安定化するとともに、結晶成長を
抑制しつつ粒子の表面を親水化する。

【００１４】＜第２の工程＞本発明の第２の工程は、第
一工程で得られた微粒子酸化物のコロイドを重合体分散
剤水溶液のアンモニウム塩、或いはアルコールアミン塩
にて分散処理し、水系分散体を作製する工程である。こ
こで用いられる重合体分散剤としては、アルカリ可溶型
の水溶性樹脂であり、重量平均分子量は１，０００から
３０，０００であり、好ましくは３，０００から１５，
０００の範囲である。

【００１５】具体的には、スチレン、スチレン誘導体、
ビニルナフタレン、ビニルナフタレン誘導体、アクリル
酸のアルキルエステル、メタクリル酸のアルキルエステ
ル等の疎水性モノマーと、α，β−エチレン性不飽和カ
ルボン酸及びその脂肪族アルコールエステル、アクリル
酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、フマール
酸、及びそれらの誘導体等の親水性モノマーからなる共
重合体及びそれらの塩である。

【００１６】塩を形成する塩基としては、アルカリ金属
イオン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、
トリエタノールアミン等のアルコールアミン類である。
共重合体はランダム、ブロック、グラフト等のいずれの
構造を有していてもよく、酸価は１００から４５０、好
ましくは１３０から４００の範囲である。

【００１７】本発明において使用される分散剤として
は、更にポリビニルアルコール、カルボキシメチルセル
ロース等の水溶性ポリマー、ナフタレンスルホン酸ホル
ムアルデヒド縮合物、ポリスチレンスルホン酸等の水溶
性樹脂も使用することが可能である。又天然物から得ら
れる水溶性高分子、即ち、アラビアゴム、ゼラチン、デ
キストラン、シェラック、リグニンスルホン酸等を併用
してもよい。

【００１８】前記コロイドをこれらの分散剤で分散する
には、（１）分散剤溶液を撹拌しつつ、前記磁性流体コ
ロイドを滴下し、分散のメディア（ガラスビーズ、セラ
ミックスビーズ等）を加えて分散を行う、（２）ビーズ
等を用いず、高いずり応力を発生させる撹拌機で磁性コ
ロイドと分散剤高分子溶液を高速撹拌する、（３）磁性
コロイドと分散剤高分子溶液を高圧ジェットで接触させ
て大きなずり応力を発生させて分散させる等の方法を適
用することが出来る。この中で、上記（１）の方法が最
も効率良く、狭い粒度分布の分散体を得るのに有効であ
る。

【００１９】＜第３の工程＞本発明の第３の工程は、第
２の工程で得られた分散体に、水溶液有機溶剤、前記の
如き界面活性剤を添加してインクを作製する工程であ
る。ここで用いられる界面活性剤は基本的にインクに溶
解している。溶解する為の条件としては、ＨＬＢが一定
値以上である。これらの界面活性剤は、第１及び第２の
工程を経て作製された分散体に対して添加された場合、
バブルジェット方式のインクジェット記録装置における
安定した吐出特性を有する水系磁性インクを与える。

【００２０】好ましい界面活性剤としての第１群は、燐
酸及びカルボン酸から選ばれたアニオン性解離基をエチ
レンオキシド末端に有し、且つＨＬＢが１０以上のポリ
オキシエチレンアルキルエーテル、或いはポリオキシエ
チレンアルキルフェニルエーテルである。これらの化合
物はノニオン性とアニオン性を合わせ持った界面活性剤
の一群として知られている。本発明において有効な化合
物は、ＨＬＢが１０以上であることが必須である。ＨＬ
Ｂが１０未満であると、得られるインクの初期の吐出性
能及び長期の吐出持続性のいずれも得ることが出来な
い。ＨＬＢは、１０以上であれば有効である。この様な
化合物の一般構造は以下の様に表すことが出来る。

【００２１】

【００２２】疎水性原子団としての長鎖アルキル基の炭
素数は７以上が好ましく、芳香族原子団があってもよ
い。この様な界面活性剤は、アニオン性の解離基を有す
る為にそれ自身の水溶液の表面張力は比較的高く（０．
１重量％〜０．５重量％で、４５ｄｙｎｅ／ｃｍ以
上）、水への溶解度も高いという特徴を有する物質であ
る。

【００２３】これらの物質がなぜ水系磁性インクのバブ
ルジェット方式において安定吐出性能を高めるのかは明
らかでないが、上記した特徴が、ヒーター上で熱的に生
起した分散破壊、即ち、粒子凝集とその沈着をヒーター
表面から取り去り易くする作用が大きく、結果として発
泡への熱の利用効率が良く、凝集破壊が最低限度に抑制
される等の効果があると推測される。本発明に用いる界
面活性剤の好ましい具体的な構造を以下に６種類を例示
する。

【００２４】

【００２５】これらの構造式は一例であり、市販されて
いる化合物としては、例えば、ポリオキシエチレンアル
キルエーテル燐酸ＤＬＰ−１０（ＨＬＢ１７．０）、
ＴＬＰ−４（ＨＬＢ１３．０）、ＤＯＰ−８Ｎ（ＨＬＢ
１２．５）、ＤＤＰ−８（ＨＬＢ１１．５）、ＤＤＰ−
１０（ＨＬＢ１３．５）、ＴＤＰ−８（ＨＬＢ１１．
５）、ＴＤＰ−１０（ＨＬＢ１４．０）、（以上は日光
ケミカルス製）、フォスファノールＲＥ−５１０（ＨＬ
Ｂ１０．５）、フォスファノールＲＥ−６１０（ＨＬＢ
１２．６）、フォスファノールＲＥ−９６０（ＨＬＢ１
１．２）、フォスファノールＲＳ−６１０（ＨＬＢ１
０．５）、フォスファノールＲＳ−７１０（ＨＬＢ１
３．３）、フォスファノールＭＬ−２２０（ＨＬＢ１
２．５）、フォスファノールＬＯ−５２９（ＨＬＢ１
３．６）、フォスファノールＲＤ−７２０（ＨＬＢ１
４．４）（以上は東邦化学製）、これらのアンモニウム
塩、アルカノールアミン塩等である。

【００２６】上記界面活性剤と磁性分散体との重量比率
は、もしも磁性分散体のインク中での固形分が５〜１０
重量％であるならば、界面活性剤は概ね、０．１〜３．
０重量％の範囲である。この比率は吐出特性を調べなが
ら個々の材料に従って実験的に決定される。これらの界
面活性剤を使用する場合には、中和剤として塩基が必要
であり、それは高分子分散剤の中和剤と同じ様な物質群
から選択すればよい。即ち、アルコールアミン類、アン
モニア、水酸化ナトリウム等である。それ自体としてｐ
Ｈは９〜１０．５に調節する。好ましい界面活性剤とし
ての第２群は、ポリオキシエチレンアミノエーテルのエ
チレンオキシド付加化合物である。それらの代表例とし
ては下記物質が挙げられる。

【００２７】

【００２８】これらは、高級脂肪族アミン或いは脂肪族
酸アミドのエチレンオキシド付加化合物であり、それ自
体水溶液では弱塩基性を示す。これらの化合物はノニオ
ン界面活性剤の一群として知られている。本発明におい
て有効な化合物は、ＨＬＢが１４以上であることが必須
である。ＨＬＢが１４未満であると、インクの初期の吐
出性能及び長期の吐出持続性のいずれも得ることが出来
ない。ＨＬＢは、１４以上であれば有効である。ＨＬＢ
が１４以上であるということは、とりもなおさずエチレ
ンオキシドの付加モル数がかなり大きいことを意味す
る。しかしながら、疎水性の原子団は必要であり、例え
ば、ポリオキシエチレン、或いはトリエチレングリコー
ル等のグリコール類ではその性能は全く示さない。疎水
性原子団としての長鎖アルキル基の炭素数は１６以上が
好ましく、芳香族原子団があってもよい。

【００２９】この様な界面活性剤は、乳化／可溶化作用
は大きいが、湿潤性や浸透性等の界面活性性能は高い方
ではなく、むしろ水溶液への溶解度が高いという特徴を
有する物質である。又、これらのアミノエーテル型の界
面活性剤は、それ単独の水溶液は塩基性なので、アルカ
リ可溶性の高分子分散剤の安定性に悪影響を与えること
もなく、磁性分散体インクの保存安定性は良好である。
これらの物質がなぜバブルジェット方式においてインク
の吐出性能を高めるのかは明らかではないが、第１群の
界面活性剤と同様に、上記した特徴がヒーター上で熱的
に生起した分散破壊、即ち、粒子凝集とその沈着をヒー
ター表面から取り去り易く作用していると考えられる。
又、その他の界面活性剤と比較してなぜ、アミノエーテ
ル型の界面活性剤がとりわけ明瞭な効果を有するのか、
化学的な理由は明らかではない。

【００３０】本発明の水系磁性インクに用いられる溶剤
としては、水と混和性がある有機溶剤類である。それら
は、発明者等の分類として、３群に分けることが出来
る。即ち、保湿性が高く、蒸発しにくく、親水性に優れ
る第１群の溶剤、疎水性原子団を末端に有し疎水性の表
面へのぬれ性も良く、蒸発乾燥性もある第２群の溶剤、
適度のぬれ性を有し低粘度の第３群の溶剤（一価アルコ
ール類）である。

【００３１】第１群に属する溶媒としては、エチレグリ
コール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコー
ル、トリプロピレングリコール、グリセリン、１，２，
４−ブタントリオール、１，２，６−ヘキサントリオー
ル、１，２，５−ペンタントリオール、１，２−ブタン
ジオール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジ
オール、ジメチルスルホキシド、ダイアセトンアルコー
ル、グリセリンモノアリルエーテル、プロピレングリコ
ール、ブチレングリコール、ポリエチレングリコール３
００、チオジグリコール、Ｎ−メチル−２−ピロリド
ン、２−ピロリドン、γ−ブチロラクトン、１，３−ジ
メチル−２−イミダゾリジノン、スルフォラン、トリメ
チロールプロパン、トリメチロールエタン、ネオペンチ
ルグリコール、エチレングリコールモノメチルエーテ
ル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレン
グリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコ
ールモノアリルエーテル、ジエチレングリコールモノメ
チルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテ
ル、トリエチレングリコールメチルエーテル、トリエチ
レングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコ
ールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノ
メチルエーテル、β−ジヒドロキシエチルウレア、ウレ
ア、アセトニルアセトン、ペンタエリスリトール、１，
４−シクロヘキサンジオール等である。

【００３２】第２群に属する溶媒としては、ヘキシレン
グリコール、エチレングリコールモノプロピルエーテ
ル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレン
グリコールモノイソブチルエーテル、エチレングリコー
ルモノフェニルエーテル、ジエチレングリコールジエチ
ルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテ
ル、ジエチレングリコールモノイソブチルエーテル、ト
リエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレ
ングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコー
ルジエチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチ
ルエーテル、テトラエチレングリコールジエチルエーテ
ル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロ
ピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレング
リコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコー
ルモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノ
メチルエーテル、グリセリンモノアセテート、グリセリ
ンジアセテート、グリセリンアセテート、エチレングリ
コールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリ
コールモノメチルエーテルアセテート、シクロヘキサノ
ール、１，２−シクロヘキサンジオール、１−ブタノー
ル、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、３−ヘキ
セン−２，５−ジオール、２，３−ブタンジオール、
１，５−ペンタンジオール、２，４−ペンタンジオー
ル、２，５−ヘキサンジオール等である。

【００３３】第３群に属する溶媒としては、エタノー
ル、ｎ−プロパノール、２−プロパノール、１−メトキ
シ−２−プロパノール、フルフリルアルコール、テトラ
ヒドロフルフリルアルコール等である。以上の如き水溶
性溶媒の総量は、おおむねインク全体に対して５〜４０
重量％である。尚、本発明の磁性分散体インクには、そ
の他、ｐＨ調整剤、防腐剤等の任意の添加剤を添加する
ことが可能である。

【００３４】以上の様な材料から構成される本発明のイ
ンクの各材料の構成を纏めると以下の通りである。磁性
コロイド１００重量部に対して、高分子分散剤は５〜５
０重量部であり、その様にして作製された磁性分散体は
インク中で３〜１５重量％、水溶性有機溶剤は１０〜４
０重量％、粘度の点で好ましくは１５〜３０重量％であ
る。インク中の界面活性剤は前記した様に、概ね０．１
〜３．０重量％の範囲である。

【００３５】本発明のインクの基礎物性を纏めると、粘度：２〜６ｃｐｓ表面張力：３５〜５５ｄｙｎｅ／ｃｍｐＨ：７．０〜１０．５平均粒径：５０〜２００ｎｍ、好ましくは８０〜１５０
ｎｍ、より好ましくは８０〜１２０ｎｍの範囲である。

【００３６】インク中の磁性分散体は、２０重量％まで
含有させることが可能であるが、その含有量は使用目的
に従って選ぶ。固形分量は、既ね４〜１２重量％であ
る。以上の様にして磁性分散体が作製される。飽和磁化
５，０００〜２０，０００Ｇを有する磁性粒子が静磁気
相互作用で凝集しない為の最低粒子径は１００Å前後と
計算されている。この粒径に比べて、本発明の分散方法
によるものは、動的光散乱法で測定される粒径は、それ
の１０倍位大きな値を持っている。

【００３７】それにもかかわらず安定性が得られている
のは、おそらく１次粒子径は理論的な値に近く、それら
の２次粒子の状態で安定化しているものと考えられる。
そして安定化の力は、高分子分散剤の界面張力の低下能
力、及び磁気引力にさからって粒子凝集を妨げる立体的
な斥力が大きいことによると考えられる。

【００３８】以上の様に本発明のインクは、インクに熱
エネルギーを加えてインクの発泡により液滴を吐出する
記録方法（バブルジェット方式）に本発明のインクは特
に好適である。インクジェット記録装置として、熱エネ
ルギーを利用した装置の主要部であるヘッド構成例を図
１及び図２に示す。

【００３９】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及び１７−
２、ＨｆＢ₂、ＴａＮ、ＴａＡｌ等の高融点材料から形
成される発熱抵抗体層１８、熱酸化シリコン、酸化アル
ミニウム等で形成される蓄熱層１９、シリコン、アルミ
ニウム、窒化アルミニウム等の放熱性の良い材料で形成
される基板２０より成り立っている。

【００４０】上記ヘッドの電極１７−１及び１７−２に
パルス状の電気信号が印加されると、発熱素子基板１５
のｎで示される領域が急速に発熱し、この表面に接して
いるインクに気泡が発生し、その発生する圧力でメニス
カス２３が突出し、インクがヘッドのノズル１４を通し
て吐出し、吐出オリフィス２２より記録小液滴２４とな
り、被記録材２５に向かって飛翔する。図３には図１に
示したヘッドを多数並べたマルチヘッドの外観図を示
す。このマルチヘッドはマルチノズル２６を有するガラ
ス板２７と、図１に説明したものと同じ様な発熱ヘッド
２８を接着して作られている。

【００４１】図４に、このヘッドを組み込んだインクジ
ェット記録装置の一例を示す。図４において、６１はワ
イピング部材としてのブレードであり、その一端はブレ
ード保持部材によって保持固定されており、カンチレバ
ーの形態をなす。ブレード６１は、記録ヘッド６５によ
る記録領域に隣接した位置に配置され、又、本例の場
合、記録ヘッド６５の移動経路中に突出した形態で保持
される。６２は記録ヘッド６５の吐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設
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。

【００４２】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の移動を行う為のキャリッジ
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は被記録材を挿入する
為の給紙部、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。

【００４３】これらの構成により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、ヘッド回復部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は記録ヘッドの移動経路中に
突出する様に移動する。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。

【００４４】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が記録の為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６５にインク供給部材、例えば、チュー
ブを介して供給されるインクを収容したインクカートリ
ッジ４５の一例を示す図である。ここで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とする。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。

【００４５】本発明で使用されるインクジェット記録装
置としては、上述の様にヘッドとインクカートリッジと
が別体となったものに限らず、図６に示す様なそれらが
一体になったものにも好適に用いられる。図６におい
て、７０は記録ユニットであり、この中にはインクを収
容したインク収容部、例えば、インク吸収体が収納され
ており、かかるインク吸収体中のインクが複数オリフィ
スを有するヘッド部７１からインク滴として吐出される
構成になっている。インク吸収体の材料としてはポリウ
レタンを用いることが本発明にとって好ましい。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様な構造でもよい。７２はカート
リッジ内部を大気に連通させる為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。

【００４６】

【実施例】次に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説
明する。尚、以下の説明で部は重量基準である。実施例１（磁性コロイドの作製）・Ｍｎ−Ｚｎ−Ｆｅ系フェライト分散体Ｍｎ²⁺：Ｚｎ²⁺：Ｆｅ³⁺＝１９．４：１９．７：４３．
８３（イオンモル比）となる様に、３種の金属の硫酸塩
を含む水溶液を調製した。一方、水酸化リチウムでｐＨ
１０．５に調整した水溶液を準備し、そこにオレイン酸
のモノエタノールアミン塩を５重量％溶解した。この溶
液を１５℃に保ち、溶液には酸素ガスを少しずつ吹き込
みながら、且つ強く撹拌しながら、上部から３種金属の
硫酸塩水溶液を滴下した。生成した沈澱は純水で洗浄
し、余分な塩基、及びオレイン酸を除去し、金属酸化物
コロイドのウェットケーキを得た。

【００４７】このウェットケーキを高分子分散剤Ｐ−１
（スチレンーメタクリル酸−エチルアクリレート共重合
体、酸価４００、重量平均分子量６，０００、固形分２
０重量％の水溶液、中和剤：モノエタノールアミン）中
に撹拌しながらゆっくり投入した。滴下を終えた溶液は
撹拌を５分程度続けた後、ウルトラホモジナイザーを用
いて、１０，０００ｒｐｍにて１時間分散処理を行っ
た。分散処理後遠心分離機にて、８，０００ｒｐｍの条
件で２０分間処理し、粗大粒子を除去した。この様にし
て、高分子分散剤で被覆された磁性コロイド溶液（実施
例１−分散体）が得られた。この実施例１−分散体を用
いて、下記処方のインクを調製する。

【００４８】・実施例１−分散体（固形分２０重量％）５０部・グリセリン１５部・エチレングリコール１５部・フォスファノールＲＥ−６１０のモノエタノールアミン塩０．５部（ＨＬＢ１２．６東邦化学の製品）・水１９．５部これらの材料をよく撹拌し、再度遠心分離機にかけ粗大
粒子を除去し、平均粒径８５ｍμの磁性流体インク−１
を得た。

【００４９】このインクの物性は、・飽和磁気モーメント：２３ｅｍｕ／ｇ・粘度：４．５ｃｐｓ・ｐＨ：１０．２・表面張力：３８ｄｙｎｅ／ｃｍであった。

【００５０】実施例２（磁性コロイドの作製）・Ｎｉ−Ｚｎ−Ｆｅ系フェライト分散体Ｍｎ²⁺：Ｎｉ²⁺：Ｆｅ³⁺＝２６．６：１６．７：４２．
３（イオンモル比）となる様に、３種の金属の硫酸塩を
含む水溶液を調製した。一方、水酸化アンモニウムでｐ
Ｈ＝９．５に調整した水溶液を準備し、そこにリノール
酸のモノエタノールアミン塩を５重量％溶解した。

【００５１】この溶液を、実施例１と同様にして操作
し、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｆｅ系金属酸化物コロイドのウェット
ケーキを得た。このウェットケーキを高分子分散剤Ｐ−
２（スチレンーマレイン酸−ブチルアクリレート共重合
体、酸価３５０、重量平均分子量４５００、固形分２０
重量％の水溶液、中和剤：モノエタノールアミン）中に
撹拌しながらゆっくり投入した。滴下を終えた溶液は撹
拌を５分程度続けた後、ウルトラホモジナイザーを用い
て、１０，０００ｒｐｍにて３０分間分散処理した。分
散処理後遠心分離機にて、８，０００ｒｐｍの条件で２
０分間処理し、粗大粒子を除去した。

【００５２】この様にして、高分子分散剤Ｐ−２で被覆
された磁性コロイド溶液（実施例２−分散体）が得られ
た。この実施例２−分散体を用いて、下記処方のインク
を調製する。・実施例２−分散体（固形分２０重量％）４５部・グリセリン１５部・チオジグリコール１５部・イソプロピルアルコール５部・前記化合物化合物１１．０部・水１６部これらの材料をよく撹拌し、遠心分離機にかけ再度粗大
粒子を除去し、平均粒径７０ｍμの磁性流体インク−２
を得た。

【００５３】このインクの物性は、・飽和磁気モーメント：２６ｅｍｕ／ｇ・粘度：４．８ｃｐｓ・ｐＨ：９．６・表面張力：４５ｄｙｎｅ／ｃｍであった。

【００５４】実施例３（磁性コロイドの作製）・Ｆｅ₂Ｏ₃−ＦｅＯ系フェライト分散体Ｆｅ³⁺：Ｆｅ²⁺＝１．９５（イオンモル比）となる様
に、Ｆｅ₂(ＳＯ₄)₃とＦｅＳＯ₄を含む水溶液を調製し
た。一方、水酸化アンモニウムでｐＨ＝１０．０に調整
した水溶液を準備し、そこにオレイン酸のモノエタノー
ルアミン塩を５重量％溶解した。

【００５５】この溶液を、実施例１と同様にして操作
し、Ｆｅ₂Ｏ₃−ＦｅＯ系金属酸化物コロイドのウェット
ケーキを得た。このウェットケーキを高分子分散剤Ｐ−
３（スチレンーアクリル酸−ｎ−ブチルアクリレート共
重合体、酸価３００、重量平均分子量５，６００、固形
分２０重量％の水溶液、中和剤：モノエタノールアミ
ン）中に撹拌しながらゆっくり投入する。撹拌を５分程
度続けた後、径１ｍｍのジルコニウムビーズを用いたサ
ンドミルを用いて、５，０００ｒｐｍにて３時間処理を
行った。分散処理後遠心分離機にて粗大粒子を除去し
た。

【００５６】この様にして、高分子分散剤Ｐ−３で被覆
された酸化鉄系磁性コロイド溶液（実施例３−分散体）
が得られた。この実施例３−分散体を用いて、下記処方
のインクを調製する。・実施例３−分散体（固形分２０重量％）４５部・トリエチレングリコール１５部・ジエチレングリコールモノメチルエーテル１５部・フォスファノールＲＳ−６１０（ＨＬＢ１０．５）１．０部・水２４部これらの材料をよく撹拌し、遠心分離機にかけ粗大粒子
を除去し、平均粒径８５ｍμの磁性流体インク−３を得
た。

【００５７】このインクの物性は、・飽和磁気モーメント：３４ｅｍｕ／ｇ・粘度：３．８ｃｐｓ・ｐＨ：９．３・表面張力：５２ｄｙｎｅ／ｃｍであった。

【００５８】比較例１実施例１において、フォスファノールＲＥ−６１０のモ
ノエタノールアミン塩を添加しないインクを作製し、こ
れを比較例１のインクとした。

【００５９】比較例２実施例２で分散体を作製する際に、分散剤としてポリオ
キシエチレンオクチルフェニルエーテル（ＨＬＢ＝１
０）を用いた。そしてインク作製の際には、界面活性剤
を添加しない処方のインクを作製し、これを比較例２の
インクとした。

【００６０】比較例３実施例３において、フォスファノールＲＳ−６１０（Ｈ
ＬＢ１０．５）を添加する代わりに、ポリオキシエチレ
ンオクチルフェニルエーテル（ＨＬＢ＝１０）を添加
し、これを比較例３のインクとした。

【００６１】評価１．保存安定性試験実施例及び比較例の各インクを、２５０ｍｌのショット
耐熱瓶に１００ｍｌ注入し、密栓して６０℃のオーブン
中で１ケ月間保存した。保存前後のインクの物性を測定
した。結果を以下の基準で評価した。評価結果を表１に
示す。 ◎：平均粒径の増加が１５％以下 ○：平均粒径の増加が１６％以上５０％未満 △：平均粒径の増加が５０％以上

【００６２】２．印刷試験実施例及び比較例の各インクを用いて、キヤノン製バブ
ルジェットプリンタＢＪ−１０ＥＸ用カートリッジＢＣ
−０１を作製した。記録紙として、インクジェット専用
コート紙を用い、上記プリンタにて印刷試験を行った。
印字の状態から結果を以下の基準で評価した。評価結果
を表１に示す。 ◎：１カートリッジのインクの全量の印字が問題なく終
了することが出来る。 ○：１カートリッジのインクの吐出は可能であるが、偶
発的な不吐出、よれ等が発生する。 △：印字途中で回復不能状態になる。

【００６３】３．磁気読取試験実施例１〜３の印字物を用いて、バーコードパターンの
読取り試験を行った。読取試験は、２０ｃｍ／ｓｅｃ定
速で行い、バーコードからデジタル信号にノイズ無く交
換することが出来るＳ／Ｎ比が得られるかどうかで判定
した。その結果、文字、バーコードパターン、べたを含
むテストチャートが問題なく、連続して印刷することが
可能であった。尚、上記プリンタのべた印刷時の吐出量
は、８５ｎｇ／ｄｏｔ(=１４ｇ／ｍ²)である。

【００６４】表１評価結果

【００６５】

【発明の効果】本発明のバブルジェット用水系磁性イン
クは、バブルジェット方式を用いて、磁性流体を記録に
用いるあらゆる用途に向けた設計に利用することが出来
る。具体的には、カードやバーコード記録用の磁気記録
層形成、堅牢性の高い黒インキとして文房具、カラープ
リンタ、カラープロッター、ポスター印刷、看板印刷、
軽印刷であり、隠蔽性を生かした液晶ディスプレイ用カ
ラーフィルタのブラックマトリックス等である。又、本
発明によって、水系磁性流体をインクとして使用するバ
ブルジェット記録システムをつくることが可能になり、
磁性流体を磁気記録媒体層或いは隠蔽性の高い光遮蔽層
として、それを小型で、精密な装置で行うことが可能に
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のインクジェット記録装置の
ヘッド部の横断面図である。

【図２】本発明の一実施例のインクジェット記録装置の
ヘッド部の縦断面図である。

【図３】図１及び図２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。

【図４】本発明の一実施例のインクジェット記録装置の
１例を示す斜視図である。

【図５】本発明の一実施例のインクカートリッジの縦断
面図である。

【図６】本発明の一実施例のインクカートリッジ（記録
ユニットに同じ）の斜視図である。

【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２３：メニスカス２４：記録小液滴２５：被記録材２６：マルチノズル２７：ガラス板２８：発熱ヘッド４０：インク収容部（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：駆動用ベルト部７０：記録ユニット７１：ヘッド部７２：大気連通口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも水、水溶性有機溶剤、磁性分
散体、ノニオン−アニオン系界面活性剤及び塩基を含有
することを特徴とするバブルジェット用水系磁性イン
ク。
【請求項２】ノニオン−アニオン系界面活性剤が、燐
酸及びカルボン酸から選ばれたアニオン性解離基をエチ
レンオキシド末端に有し、且つＨＬＢが１０以上のポリ
オキシエチレンアルキルエーテル、或いはポリオキシエ
チレンアルキルフェニルエーテルである請求項１に記載
のバブルジェット用水系磁性インク。
【請求項３】塩基がアルコールアミン類である請求項
１〜３に記載のバブルジェット用水系磁性インク。
【請求項４】少なくとも水、水溶性有機溶剤、磁性分
散体及びポリオキシエチレンアミノエーテル系界面活性
剤、ＨＬＢが１４以上の高級脂肪族アミン或いは脂肪族
酸アミドのエチレンオキシド付加化合物を含有すること
を特徴とするバブルジェット用水系磁性インク。
【請求項５】Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｂａ、Ｍｎ及
びＺｎから選ばれた１種以上の金属元素の無機酸の塩の
水溶液から、無機塩基と長鎖アルキルカルボン酸系表面
処理剤の存在下、微粒子複合酸化物を析出生成させる第
１の工程、生成した微粒子複合酸化物を重合体分散剤水
溶液のアンモニウム塩或いはアルコールアミン塩にて分
散処理し、水系分散体を作製する第２の工程、及び該水
系分散体に、水溶性有機溶剤、界面活性剤を添加してイ
ンクを作製する第３の工程からなることを特徴とするバ
ブルジェット用水系分散インクの製造方法。
【請求項６】界面活性剤が、ノニオン−アニオン系界
面活性剤、ポリオキシエチレンアミノエーテル系界面活
性剤、ＨＬＢが１４以上の高級脂肪族アミン或いは脂肪
族酸アミドのエチレンオキシド付加化合物である請求項
５に記載のバブルジェット用水系磁性インクの製造方
法。
【請求項７】インクにエネルギーを与えて、インクを
インク滴として飛翔させて記録を行うインクジェット記
録方法において、上記インクが請求項１〜５のいずれか
１項に記載のインクであることを特徴とするインクジェ
ット記録方法。
【請求項８】エネルギーが、熱エネルギーである請求
項７に記載のインクジェット記録方法。
【請求項９】エネルギーが、力学的エネルギーである
請求項７に記載のインクジェット記録方法。
【請求項１０】インクを収容したインク収容部、該イ
ンクをインク滴として吐出させる為のヘッド部を備えた
記録ユニットにおいて、上記インクが請求項１〜５のい
ずれか１項に記載のインクであることを特徴とする記録
ユニット。
【請求項１１】インクを収容したタンク収容部を備え
たインクカートリッジにおいて、上記インクが請求項１
〜５のいずれか１項に記載のインクであることを特徴と
するインクカートリッジ。
【請求項１２】インクを収容したインク収容部と、該
インクを熱エネルギーの作用によりインク滴として吐出
させる為のヘッド部を有する記録ユニットを備えたイン
クジェット記録装置において、上記インクが請求項１〜
５のいずれか１項に記載のインクであることを特徴とす
るインクジェット記録装置。
【請求項１３】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と、インクを熱エネルギーの作用
によりインク滴として吐出させる為の記録ヘッドを備え
たインクジェット記録装置において、上記インクが請求
項１〜５のいずれか１項に記載のインクであることを特
徴とするインクジェット記録装置。
【請求項１４】インクカートリッジに収容したインク
を、前記記録ヘッドに対して供給するインク供給部を有
する請求項１３に記載のインクジェット記録装置。