JPH10195360A

JPH10195360A - 水性顔料インク、これを用いたインクジェット記録方法及びインクジェット記録装置

Info

Publication number: JPH10195360A
Application number: JP30843997A
Authority: JP
Inventors: Koichi Osumi; 孝一大角; Takashi Katsuragi; 隆司葛城; Hisashi Teraoka; 恒寺岡; Yoshihisa Takizawa; 吉久滝沢; Yoshifumi Hattori; 能史服部
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-11-13
Filing date: 1997-11-11
Publication date: 1998-07-28
Anticipated expiration: 2017-11-11
Also published as: JP3787425B2

Abstract

(57)【要約】【課題】長期保存安定性に優れ、特にインクジェット
記録の場合にノズル目詰まり防止性、間欠吐出安定性、
吐出耐久等に優れた水性顔料インクの提供、優れた品位
の堅牢性が良好な画像を安定して記録し得る記録方法及
び装置の提供。【解決手段】カーボンブラックの表面に、少なくとも
１種の親水性基が直接若しくは他の原子団を介して結合
している自己分散型カーボンブラックを少なくとも含む
色材と、下記一般式で表わされる保湿剤と、水と水溶性
有機溶剤とからなる水性媒体とを含有する水性顔料イン
ク、これを用いたインクジェット記録方法及びインクジ
ェット記録装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水性顔料インク、
とりわけ、顔料として自己分散型カーボンブラックを含
む水性顔料インクに関し、更には、かかるインクを適用
して記録を行うインクジェット記録方法及びかかるイン
クを使用したインクジェット機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、印刷インクの黒色着色剤として、
耐水性や耐光性等の堅牢性に優れたカーボンブラックが
広く用いられているが、カーボンブラックを水性インク
の色材として用いるためには、水性媒体中にカーボンブ
ラックが安定して分散することが要求される。一般に、
カーボンブラックは分散性がよくないため、均一分散系
を得るためには、分散剤を添加してカーボンブラックを
水性媒体中に分散させる方法が採られている。しかしな
がら、この分散剤を使用する方法によっても充分に満足
し得る分散性が得られず、このため、カーボンブラック
を分散させたインクでは特に長期保存安定性に劣るとい
う問題があった。

【０００３】一方、一般に、インクをインクジェット記
録に用いる場合には、インクがインクジェット記録ヘッ
ドの微細な先端から安定な液滴となって吐出されるよう
にすることが要求されるため、インクジェット記録ヘッ
ドのオリフィスの乾燥によってインクの固化等が発生し
ないことが必要となる。しかしながら、上記した分散剤
が含有されたインクをインクジェット記録に用いた場合
には、分散剤を形成している樹脂がオリフィス等に付着
した後、再溶解されずに、目詰まりやインクの不吐出等
が生じる場合がある。又、分散剤を含む水性顔料インク
は粘稠であり、長時間にわたる連続吐出及び高速印字を
行う際にノズル先端までの経路で抵抗を起こし、吐出が
不安定になり、スムーズな記録が困難になるという問題
があった。

【０００４】これに対して、上記の問題を解決するため
に、特開平５−１８６７０４号公報や特開平８−３４９
８号公報で述べられているように、カーボンの表面に水
溶性基を導入することによって、分散剤を使用すること
なく安定に分散させることができる自己分散型カーボン
ブラックが開発されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、インク
ジェット記録用インクにおいて、上記したような自己分
散型カーボンブラックを色材として用いた場合、本発明
者らの知見によれば、空白のある文章や画像を記録して
いる途中に、空白に対応するノズルにインク吐出の休止
期間ができた場合には、インク吐出の再開時に、最初の
吐出に乱れが生じたり、不吐出になることがある。更に
は、同一ノズルから長時間にわたるインクの連続吐出を
行うとき、吐出インクの記録媒体上での着弾精度が悪化
することがある。

【０００６】そこで、本発明の目的は、これら従来技術
の課題を解決し、長期の保存安定性に優れ、特にインク
ジェット記録に適用した場合にノズル詰まりを起こさ
ず、更には、休止後に吐出させた場合のインク吐出安定
性（以下、「間欠吐出安定性」とも呼ぶ）や、同一ノズ
ルから長時間にわたるインクの連続吐出を行うとき、吐
出インクの記録媒体上での良好な着弾精度を維持すると
いう、長時間にわたる連続吐出における吐出安定性（以
下、「吐出耐久」とも呼ぶ）に優れた水性顔料インクを
提供することにある。更に、本発明の他の目的は、前記
水性顔料インクを適用して、高品位で堅牢性に優れた画
像を安定して記録し得るインクジェット記録方法及びイ
ンクジェット用機器を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】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、カーボンブラッ
クの表面に、少なくとも１種の親水性基が直接若しくは
他の原子団を介して結合している自己分散型カーボンブ
ラックを少なくとも含む色材と、下記一般式で表わされ
る保湿剤と、水と水溶性有機溶剤とからなる水性媒体と
を含有することを特徴とする水性顔料インク、

【化１１】（但し、上記式中、ｍ及びｎは、夫々１〜５の整数を表
わす。）又は、カーボンブラックの表面に、少なくとも１種の親
水性基が、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
チル基を介して結合している自己分散型カーボンブラッ
クを少なくとも含む色材と、トリメチロールプロパン
と、水と水溶性有機溶剤とを含有することを特徴とする
水性顔料インク、これらを用いたインクジェット記録方
法及びインクジェット記録装置である。

【０００８】本発明の水性顔料インクにおいて、より好
ましい態様は、上記の構成に更に、下記構造式（１）〜
（４）で表わされる界面活性剤のいずれかを含有する水
性顔料インクである。

【化１２】（但し、上記構造式（１）中、Ｒはアルキル基を表わ
し、ｎは整数を表わす。）

【化１３】（但し、上記構造式（２）中、Ｒはアルキル基を表わ
し、ｎは整数を表わす。）

【化１４】（但し、上記構造式（３）中、Ｒは水素原子又はアルキ
ル基を表わし、ｍ及びｎは整数を表わす。）

【化１５】（但し、上記構造式（４）中、ｍ及びｎは、夫々整数を
表わす。）

【０００９】

【発明の実施の形態】次に、好ましい実施の形態を挙げ
て、本発明をより詳細に説明する。本発明の水性顔料イ
ンクは、少なくとも特定のカーボンブラックを含んだ色
材と水性媒体と特定の保湿剤とからなり、更に好ましく
は、これに特定の界面活性剤を添加した、顔料を分散さ
せるための分散剤を含まない態様の水系インクである。
以下、本発明の顔料インクを構成する材料について夫々
説明する。本発明の水性顔料インクにおいては、先ず、
色材として、少なくとも一種の親水性基がカーボンブラ
ックの表面に直接若しくは他の原子団を介して結合して
いる自己分散型カーボンブラックを用いる。この結果、
従来のインクの様に、カーボンブラックを分散させるた
めの分散剤が不要となる。本発明で使用する自己分散型
カーボンブラックとしては、イオン性を有するものが好
ましく、アニオン性に帯電したものやカチオン性に帯電
したものが好適である。

【００１０】アニオン性に帯電したカーボンブラックの
場合、表面に結合されている親水性基が、例えば、−Ｃ
ＯＯＭ、−ＳＯ₃Ｍ、−ＰＯ₃ＨＭ、−ＰＯ₃Ｍ₂、−ＳＯ
₂ＮＨ₂、−ＳＯ₂ＮＨＣＯＲ等（但し、式中のＭは水素
原子、アルカリ金属、アンモニウム又は有機アンモニウ
ムを表わし、Ｒ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。）である場合が挙げられる。本
発明においては、これらの中で、特に、−ＣＯＯＭ、−
ＳＯ₃Ｍがカーボンブラック表面に結合してアニオン性
に帯電しているものを用いることが好ましい。

【００１１】又、上記親水性基中の「Ｍ」は、アルカリ
金属としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウ
ム等が挙げられ、有機アンモニウムとしては、モノ乃至
トリメチルアンモニウム、モノ乃至トリエチルアンモニ
ウム、モノ乃至トリメタノールアンモニウムが挙げられ
る。アニオン性に帯電したカーボンブラックを得る方法
としては、カーボンブラック表面に−ＣＯＯＮａを導入
する方法として、例えば、カーボンブラックを次亜塩素
酸ソーダで酸化処理する方法が挙げられるが、勿論、本
発明はこれらに限定されるわけではない。

【００１２】カチオン性に帯電したカーボンブラックの
場合、直接若しくは他の原子団を介して結合した親水性
基が、例えば、第４級アンモニウム基である場合が好ま
しく、より好ましくは、下記に挙げる第４級アンモニウ
ム基のいずれかがカーボンブラック表面に結合されたも
のが色材として好ましく使用される。

【００１３】

【化１６】

【００１４】上記した様な親水基が結合されたカチオン
性に帯電している自己分散型カーボンブラックを製造す
る方法としては、例えば、下記に示す構造のＮ−エチル
ピリジル基を結合させる方法を例に取って説明すると、
カーボンブラックを３−アミノ−Ｎ−エチルピリジウム
ブロマイドで処理する方法が挙げられる。勿論、本発明
はこれに限定されない。

【００１５】

【化１７】

【００１６】本発明においては、親水性基が他の原子団
を介してカーボンブラックの表面に結合したものを用い
ることが好ましい。他の原子団としては、例えば、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が挙げら
れる。他の原子団を介してカーボンブラックの表面に結
合した親水性基の具体例としては、上記に挙げたものの
他、例えば、−Ｃ₂Ｈ₄ＣＯＯＭ、−ＰｈＳＯ₃Ｍ、−Ｐ
ｈＣＯＯＭ等（但し、Ｐｈはフェニル基を表わす）が挙
げられるが、勿論、本発明はこれらに限定されない。

【００１７】本発明の水性顔料インクに用いる自己分散
型カーボンブラックは、カーボンブラック表面の親水性
基によってカチオン性もしくはアニオン性に帯電してお
り、そのイオンの反発によって水分散性を有し、又、そ
の親水性基により親水性も向上している。そのため、長
期間放置されても、顔料の粒径や粘度が増大したりする
ことなく水性媒体中に安定して分散された水性顔料イン
クが得られる。

【００１８】又、本発明において、上記した自己分散型
カーボンブラックは、１種類に限定されるものではな
く、２種以上を混合して使用して色調を調整してもよ
い。又、本発明の顔料インク中における自己分散型カー
ボンブラックの添加量としては、インク全重量に対し
て、好ましくは０．１〜１５重量％、より好ましくは１
〜１０重量％の範囲とする。更に、自己分散型カーボン
ブラックに加えて染料を使用してインクの色調を調整し
てもよい。

【００１９】本発明の水性顔料インクは、上記した色材
として用いる自己分散型カーボンブラックと共に、特定
の保湿剤が含有されていることを特徴とする。本発明者
らが、自己分散型カーボンブラックとの相性がよく、且
つ、自己分散型カーボンブラックを含有した水性顔料イ
ンクの間欠吐出安定性を向上し得る保湿剤について鋭意
研究した結果、下記の一般式で表わされる保湿剤を使用
すれば、ノズルの目詰まりの防止、吐出安定性の向上、
特に間欠吐出安定性及び吐出耐久を格段に向上させるこ
とができることがわかった。

【００２０】本発明の水性顔料インクに用いられる保湿
剤としては、下記一般式で表わされる化合物を用いる。

【化１８】（上記式中、ｍ及びｎは、夫々、１〜５の整数を表わ
す。）

【００２１】本発明においては、これらの中でも特にト
リメチロールプロパンが好適である。即ち、トリメチロ
ールプロパンと自己分散型カーボンブラックとは特に相
性が良く、トリメチロールプロパンをインク中に含有さ
せた場合に、インクを長期間保存した場合の安定性及び
間欠吐出を行った場合の吐出の安定性において、特に優
良な効果を示す。特に、カーボンブラックの表面に、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介し
て親水性基が結合された自己分散型カーボンブラック
と、トリメチロールプロパンとを組み合わせた場合に良
好な効果が得られる。又、上記の様な保湿剤の含有量と
しては、水性顔料インク全量に対して、好ましくは１〜
３０重量％、より好ましくは１〜１０重量％の範囲とす
る。

【００２２】本発明の水性顔料インクにおいては、上記
した保湿剤に加えて更に特定の界面活性剤を含有させる
と、より吐出安定性の向上、インクの被記録材への定着
性の向上が図られる。本発明の水性顔料インクに含有さ
せる界面活性剤としては、具体的には下記の構造式
（１）〜（４）で表されるものが挙げられる。

【化１９】（但し、上記構造式（１）中、Ｒはアルキル基を表わ
し、ｎは整数を表わす。）

【化２０】（但し、上記構造式（２）中、Ｒはアルキル基を表わ
し、ｎは整数を表わす。）

【化２１】（但し、上記構造式（３）中、Ｒは水素原子又はアルキ
ル基を表わし、ｍ及びｎは、夫々整数を表わす。）

【化２２】（但し、上記構造式（４）中、ｍ及びｎは、夫々整数を
表わす。）

【００２３】本発明の水性顔料インクにおいて、上記し
た界面活性剤を添加する場合の含有量としては、水性顔
料インク全量に対して、好ましくは０．０１〜５．０重
量％、より好ましくは０．１〜０．３重量％の範囲とす
ることが望ましい。０．０１重量％未満では、一般に被
記録材に対する浸透性が少な過ぎて、インクの被記録材
に対する定着性の向上、更には、インクの吐出安定性の
向上効果が得られにくい。一方、５重量％より多いと、
印字した際の印字品位が悪くなり、インクとして適さな
い場合がある。又、本発明の水性顔料インクをインクジ
ェット記録に用いる場合には、インクの表面張力が、３
０ｄｙｎ／ｃｍ以上になるように、界面活性剤の添加量
を決定することが望ましい。インクジェット記録方式に
おいて、インクの表面張力が３０ｄｙｎ／ｃｍよりも低
い場合には、ノズル先端の濡れによる印字ヨレ（インク
の着弾点のズレ）等が生じる恐れがある。

【００２４】本発明の水性顔料インクに含まれる水性媒
体は、水と水溶性有機溶剤との混合溶媒からなるが、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
ものが特に好ましく、又、水は、種々のイオンを含有す
る一般の水ではなく、脱イオン水を使用することが望ま
しい。

【００２５】本発明で使用する水溶性有機溶剤として
は、具体的には、例えば、メチルアルコール、エチルア
ルコール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアル
コール、ｎ−ブチルアルコール、ｓｅｃ−ブチルアルコ
ール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、イソブチルアルコ
ール、ｎ−ペンタノール等の炭素数１〜５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；ジエチレングリコール、ト
リエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ジ
プロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ポ
リエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等の
オキシエチレン又はオキシプロピレン共重合体；エチレ
ングリコール、プロピレングリコール、トリメチレング
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（又はエチル）エーテル、ジエチ
レングリコールモノメチル（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
ル等の低級アルキルエーテル類；トリエチレングリコー
ルジメチル（又はエチル）エーテル、テトラエチレング
リコールジメチル（又はエチル）エーテル等の多価アル
コールの低級ジアルキルエーテル類；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
アルカノールアミン類；スルホラン、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。

【００２６】本発明の水性顔料インク中に含有される上
記したような水溶性有機溶剤の含有量は、特に限定され
ないが、インク全重量に対して、好ましくは３〜５０重
量％の範囲である。又、インクに含有される水の含有量
は、インク全重量に対して、好ましくは５０〜９５重量
％の範囲である。特に、トリメチロールプロパンを使用
した時には、上記有機溶剤とトリメチロールプロパンと
の比が重量基準で５：１〜１：２の範囲となるようにす
ることが好ましい。又、本発明の水性顔料インクは、所
望の物性値を有するインクとするために、上記した成分
の他に必要に応じて、消泡剤、防腐剤、防カビ剤等を添
加することができ、更に、市販の水溶性染料等を添加す
ることもできる。

【００２７】以上のように本発明の水性顔料インクは、
インクジェット記録で用いられる際に、特に効果的であ
る。インクジェット記録方法としては、インクに力学的
エネルギーを作用させてインクを吐出する記録方法、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
ンクを吐出するインクジェット記録方法があり、それら
のインクジェット記録方法に本発明の水性顔料インクは
特に好適である。

【００２８】次に、上記した本発明の水性顔料インクを
用いて記録を行うのに好適な、本発明のインクジェット
記録装置の一例を以下に説明する。先ず、熱エネルギー
を利用したインクジェット記録装置の主要部であるヘッ
ド構成の一例を図１及び図２に示す。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、ＴａＡ
ｌ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よりなってい
る。

【００２９】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、その圧力でメニス
カス２３が突出し、インク２１がヘッドのノズル１４を
通して吐出し、吐出オリフィス２２よりインク小滴２４
となり、被記録材２５に向かって飛翔する。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一例の
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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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
系合し、キャリッジ６６の一部はモーター６８によって
駆動されるベルト６９と接続（不図示）している。これ
によりキャリッジ６６はガイド軸６７に沿った移動が可
能となり、記録ヘッド６５による記録領域及びその隣接
した領域の移動が可能となる。

【００３３】５１は被記録材を挿入するための紙給部、
５２は不図示のモーターにより駆動される紙送りローラ
ーである。これらの構成により記録ヘッドの６５吐出口
面と対向する位置へ被記録材が給紙され、記録が進行に
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。

【００３４】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。

【００３５】図５は、記録ヘッドにインク供給部材、例
えば、チューブを介して供給されるインクを収容したイ
ンクカートリッジ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。４
４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。

【００３６】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６
５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。

【００３７】次に、力学的エネルギーを利用したインク
ジェット記録装置の好ましい一例としては、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。その記録装置の主要部である記
録ヘッドの構成の一例を図７に示す。

【００３８】ヘッドは、インク室（不図示）に連通した
インク流路８０と、所望の体積のインク滴を吐出するた
めのオリフィスプレート８１と、インクに直接圧力を作
用させる振動板８２と、この振動板８２に接合され、電
気信号により変位する圧電素子８３と、オリフィスプレ
ート８１、振動板８２等を指示固定するための基板８４
とから構成されている。

【００３９】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、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、歪み応力を発生させ、そのエネルギーが圧電
素子８３に接合された振動板を変形させ、インク流路８
０内のインクを垂直に加圧しインク滴（不図示）をオリ
フィスプレート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
したものと同様なインクジェット記録装置に組み込んで
使用される。インクジェット記録装置の細部の動作は、
先述と同様に行うもので差しつかえない。

【００４０】

【実施例】次に、実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限
り、下記実施例により限定されるものではない。尚、文
中「部」及び「％」とあるのは、特に断りのない限り重
量基準である。

【００４１】顔料分散液１市販の酸性カーボンブラック
「ＭＡ−７７」（ｐＨ３．０、三菱化成社製）３００ｇを水１０００ｍｌによく混合した後、これに次亜
塩素酸ソーダ（有効塩素濃度１２％）４５０ｇを滴下し
て、１００〜１０５℃で１０時間撹拌した。得られたス
ラリーを東洋濾紙Ｎｏ．２（アドバンティス社製）で濾
過し、顔料粒子を充分に水洗した。この顔料ウエットケ
ーキを水３０００ｍｌに再分散し、電導度０．２μｓま
で逆浸透膜で脱塩した。更に、この顔料分散液（ｐＨ＝
８〜１０）を顔料濃度１０重量％に濃縮した。以上の方
法により、表面に、親水性の−ＣＯＯ⁻基が直接結合し
たアニオン性に帯電した自己分散型カーボンブラックが
分散された顔料分散液１を得た。

【００４２】顔料分散液２表面積が２３０ｍ²／ｇでＤＢＰ吸油量が７０ｍｌ／１
００ｇのカーボンブラック１０ｇと、ｐ−アミノ−Ｎ−
安息香酸３．４１ｇとを水７２ｇによく混合した後、こ
れに硝酸１．６２ｇを滴下して７０℃で撹拌した。数分
後、５ｇの水に１．０７ｇの亜硝酸ナトリウムを溶かし
た溶液を加え、更に１時間撹拌した。得られたスラリー
を東洋濾紙Ｎｏ．２（アドバンティス社製）で濾過し
て、顔料粒子を充分に水洗し、９０℃のオーブンで乾燥
させた後、この顔料に水を足して顔料濃度１０重量％の
顔料水溶液を作製した。以上の方法により、下記式で表
したように、表面に、フェニル基を介して親水性基が結
合したアニオン性に帯電した自己分散型カーボンブラッ
クが分散された顔料分散液２を得た。

【化２３】

【００４３】顔料分散液３水５．３ｇに濃塩酸５ｇを溶かした溶液に、５℃におい
てアントラニル酸１．５８ｇを加えた。この溶液を、ア
イスバスで撹拌することにより常に１０℃以下に保ち、
５℃の水８．７ｇに亜硝酸ナトリウム１．７８ｇを加え
た溶液を加えた。更に、１５分撹拌した後、表面積が３
２０ｍ²／ｇでＤＢＰ吸油量が１２０ｍｌ／１００ｇの
カーボンブラック２０ｇを混合した状態のまま加えた。
その後、更に１５分撹拌した。得られたスラリーを東洋
濾紙Ｎｏ．２（アドバンティス社製）で濾過し、顔料粒
子を充分に水洗し、１１０℃のオーブンで乾燥させた
後、この顔料に水を足して顔料濃度１０重量％の顔料水
溶液を作製した。以上の方法により、下記式で表したよ
うに、表面に、フェニル基を介して親水性基が結合した
アニオン性に帯電した自己分散型カーボンブラックが分
散した顔料分散液３を得た。

【化２４】

【００４４】顔料分散液４表面積が２３０ｍ²／ｇでＤＢＰ吸油量が７０ｍｌ／１
００ｇのカーボンブラック１０ｇと３−アミノ−Ｎ−エ
チルピリジニウムブロマイド３．０６ｇを水７２ｇによ
く混合した後、これに硝酸１．６２ｇを滴下して７０℃
で撹拌した。数分後、水５ｇに１．０７ｇの亜硝酸ナト
リウムを溶かした溶液を加え、更に１時間撹拌した。得
られたスラリーを東洋濾紙Ｎｏ．２（アドバンティス社
製）で濾過し、顔料粒子を充分に水洗し、１１０℃のオ
ーブンで乾燥させ、更に、この顔料に水を足して顔料濃
度１０重量％の顔料水溶液を作製した。以上の方法によ
り、下記式で表した親水性基が、表面に直接結合したカ
チオン性に帯電した自己分散型カーボンブラックが分散
された顔料分散液４を得た。

【化２５】

【００４５】実施例１以下の成分を混合し、充分撹拌して溶解した後、ポアサ
イズ３．０μｍのミクロフィルター（富士フイルム製）
にて加圧濾過し、本発明のインクを調製した。・顔料分散液１３０部・トリメチロールプロパン６部・グリセリン６部・ジエチレングリコール６部・水５２部

【００４６】実施例２以下の成分を混合し、充分撹拌して溶解した後、ポアサ
イズ３．０μｍのミクロフィルター（富士フイルム製）
にて加圧濾過し、本発明のインクを調製した。・顔料分散液２３０部・トリメチロールプロパン６部・アセチレングリコールエチレンオキサイド付加物（商品名：アセチレノールＥＨ、川研ファインケミカル製）０．１５部・グリセリン５部・エチレングリコール５部・水５３．８５部

【００４７】実施例３以下の成分を混合し、充分撹拌して溶解した後、ポアサ
イズ３．０μｍのミクロフィルター（富士フイルム製）
にて加圧濾過し、本発明のインクを調製した。・顔料分散液２３０部・トリメチロールプロパン６部・グリセリン６部・エチレングリコール６部・水５２部

【００４８】実施例４以下の成分を混合し、充分撹拌して溶解した後、ポアサ
イズ３．０μｍのミクロフィルター（富士フイルム製）
にて加圧濾過し、本発明のインクを調製した。・顔料分散液３３０部・トリメチロールプロパン６部・テトラデシル硫酸ナトリウム０．１部・グリセリン６部・チオジグリコール６部・水５１．９部

【００４９】実施例５以下の成分を混合し、充分撹拌して溶解した後、ポアサ
イズ３．０μｍのミクロフィルター（富士フイルム製）
にて加圧濾過し、本発明のインクを調製した。・顔料分散液４３０部・トリメチロールプロパン６部・アセチレングリコールエチレンオキサイド付加物（商品名：アセチレノールＥＨ、川研ファインケミカル製）０．１５部・グリセリン５部・ジエチレングリコール５部・水５３．８５部

【００５０】実施例６以下の成分を混合し、充分撹拌して溶解した後、ポアサ
イズ３．０μｍのミクロフィルター（富士フイルム製）
にて加圧濾過し、本発明のインクを調製した。・顔料分散液３３０部・トリメチロールプロパン２部・アセチレングリコールエチレンオキサイド付加物（商品名：アセチレノールＥＨ、川研ファインケミカル製）０．１部・グリセリン６部・チオジグリコール６部・水５５．９部

【００５１】実施例７以下の成分を混合し、充分撹拌して溶解した後、ポアサ
イズ３．０μｍのミクロフィルター（富士フイルム製）
にて加圧濾過し、本発明のインクを調製した。・顔料分散液３３０部・トリメチロールプロパン１０部・アセチレングリコールエチレンオキサイド付加物（商品名：アセチレノールＥＨ、川研ファインケミカル製）０．１部・グリセリン６部・ジエチレングリコール６部・水４７．９部

【００５２】比較例１以下の成分を混合し、充分撹拌して溶解した後、ポアサ
イズ３．０μｍのミクロフィルター（富士フイルム製）
にて加圧濾過し、比較例のインクを調製した。・顔料分散液１３０部・エチルアルコール６部・２−メチルピロリドン６部・水５８部

【００５３】以下の表１に実施例１〜７及び比較例１の
ブラックインクの主な特徴をまとめて示した。

【表１】表１：実施例及び比較例のブラックインクの主
な特徴

【００５４】［評価］上記の実施例１〜７及び比較例１
のインクを用いて、記録信号に熱エネルギーをインクに
付与することによりインクを吐出させるオンデマンド型
マルチ記録ヘッドを有するインクジェット記録装置ＢＪ
Ｃ４０００（キヤノン製）を用いて下記評価を行った。
その結果を表２に示す。

【００５５】（１）間欠吐出の安定性１０秒間連続吐出→一定時間休止→連続吐出上記の間欠動作を行った場合、の最初の吐出で吐出方
向の乱れが発生するか否かはの休止時間で決まるの
で、この時間を段階的に変えることにより間欠吐出の安
定性を測定し、以下の基準で評価した。尚、評価は環境
温度１５℃で湿度１０％で行った。 ○：３１秒以上休止しても安定に吐出した。 △：２１〜３０秒休止しても安定に吐出した。 ×：２０秒以下の休止時間でしか安定吐出しなかった。

【００５６】（２）吐出耐久上記各インクを、２５℃において１００時間の連続印字
試験を行い、飛翔インクの着弾点のズレ、不吐出等の有
無を観察し、長期の吐出安定性の評価を下記の基準で行
った。 ○：飛翔インクの着弾点のズレ、不吐出が全く見られな
い。 △：吸引回復可能な１〜２ノズルからの飛翔インクの着
弾点のズレが見られる。不吐出は見られない。 ×：飛翔インクの着弾点のズレ、不吐出が見られる。

【００５７】（３）保存安定性１００ｍｌのインクを１００ｍｌのショット社製のガラ
ス瓶に入れ、６０℃の恒温槽に３ヶ月放置した後、瓶の
蓋を下にして立たせ、瓶の底の付着物（ブツ）の量及び
大きさを目視にて以下の基準で評価した。 ○：ほとんどブツが発生しない。 △：ブツが発生する。 ×：多量にブツが発生する。

【００５８】

【表２】表２：実施例１〜７及び比較例１の評価結果

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
長期保存安定性、間欠吐出の安定性、吐出耐久及びノズ
ルの目詰まり防止性に優れた水性顔料インクが提供され
る。又、本発明によれば、更なる間欠吐出の安定性の向
上及び吐出耐久に優れた水性顔料インクが提供され、画
像濃度の高い優れた品位の、耐光性や耐水性等の堅牢性
の高い画像を安定して記録し得るインクジェット記録方
法及びインクジェット記録装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】インクジェット記録装置のヘッドの一例を示す
縦断面図である。

【図２】インクジェット記録装置のヘッドの一例を示す
横断面図である。

【図３】図１に示したヘッドをマルチ化したヘッドの外
観斜視図である。

【図４】インクジェット記録装置の一例を示す概略斜視
図である。

【図５】インクカートリッジの一例を示す縦断面図であ
る。

【図６】記録ユニットの一例を示す斜視図である。

【図７】インクジェット記録ヘッドの別の構成例を示す
概略断面図である。

【符号の説明】

１３：ヘッド１４：インク溝１５：発熱ヘッド１６：保護膜１７−１、１７−２：電極１８：発熱抵抗体層１９：蓄熱層２０：基板２１：インク２２：吐出オリフィス（微細孔）２３：メニスカス２４：インク小滴２５：被記録材２６：マルチ溝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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者滝沢吉久東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者服部能史東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カーボンブラックの表面に、少なくとも
１種の親水性基が直接若しくは他の原子団を介して結合
している自己分散型カーボンブラックを少なくとも含む
色材と、下記一般式で表わされる保湿剤と、水と水溶性
有機溶剤とからなる水性媒体とを含有することを特徴と
する水性顔料インク。【化１】（但し、上記式中、ｍ及びｎは、夫々１〜５の整数を表
わす。）
【請求項２】カーボンブラックの表面に、少なくとも
１種の親水性基が、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
よいナフチル基を介して結合している自己分散型カーボ
ンブラックを少なくとも含む色材と、トリメチロールプ
ロパンと、水と水溶性有機溶剤とを含有することを特徴
とする水性顔料インク。
【請求項３】直接若しくは他の原子団を介して結合し
た親水性基が、下記に列記した親水性基の中から選択さ
れる請求項１又は請求項２に基材の水性顔料インク。【化２】（但し、式中のＭは水素原子、アルカリ金属、アンモニ
ウム又は有機アンモニウムを表わし、Ｒ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。）
【請求項４】親水性基が、塩基性基である請求項１又
は請求項２に記載の水性顔料インク。
【請求項５】色材が、水性顔料インク全重量に対して
０．１〜１５重量％の範囲で含まれる請求項１又は請求
項２に記載の水性顔料インク。
【請求項６】色材が、水性顔料インク全重量に対して
１〜１０重量％の範囲で含まれる請求項１又は請求項２
に記載の水性顔料インク。
【請求項７】保湿剤が、水性顔料インク全重量に対し
て１〜３０重量％の範囲で含まれる請求項１に記載の水
性顔料インク。
【請求項８】保湿剤が、水性顔料インク全重量に対し
て１〜１０重量％の範囲で含まれる請求項１に記載の水
性顔料インク。
【請求項９】トリメチロールプロパンが、水性顔料イ
ンク全重量に対して１〜３０重量％の範囲で含まれる請
求項２に記載の水性顔料インク。
【請求項１０】トリメチロールプロパンが、水性顔料
インク全重量に対して１〜１０重量％の範囲で含まれる
請求項２に記載の水性顔料インク。
【請求項１１】更に、下記構造式（１）〜（４）で表
わされる少なくとも１種の界面活性剤を含む請求項１に
記載の水性顔料インク。【化３】（但し、上記構造式（１）中、Ｒはアルキル基を表わ
し、ｎは整数を表わす。）【化４】（但し、上記構造式（２）中、Ｒはアルキル基を表わ
し、ｎは整数を表わす。）【化５】（但し、上記構造式（３）中、Ｒは水素原子又はアルキ
ル基を表わし、ｍ及びｎは、夫々整数を表わす。）【化６】（但し、上記構造式（４）中、ｍ及びｎは、夫々整数を
表わす。）
【請求項１２】更に、下記構造式（１）〜（４）のい
ずれかで表わされる少なくとも１種の界面活性剤を含む
請求項２に記載の水性顔料インク。【化７】（但し、上記構造式（１）中、Ｒはアルキル基を表わ
し、ｎは整数を表わす。）【化８】（但し、上記構造式（２）中、Ｒはアルキル基を表わ
し、ｎは整数を表わす。）【化９】（但し、上記構造式（３）中、Ｒは水素原子又はアルキ
ル基を表わし、ｍ及びｎは、夫々整数を表わす。）【化１０】（但し、上記構造式（４）中、ｍ及びｎは、夫々整数を
表わす。）
【請求項１３】界面活性剤が、水性顔料インク全重量
に対して０．０１〜５．０重量％の範囲で含まれる請求
項１１に記載の水性顔料インク。
【請求項１４】界面活性剤が、水性顔料インク全重量
に対して０．０１〜５．０重量％の範囲で含まれる請求
項１２に記載の水性顔料インク。
【請求項１５】インクジェット記録方法によりインク
を被記録材に付与して記録を行うインクジェット記録方
法において、上記インクとして請求項１〜１４のいずれ
か１項に記載の水性顔料インクを用いることを特徴とす
るインクジェット記録方法。
【請求項１６】インクジェット記録方法が、インクに
熱エネルギーを作用させてインク吐出を行う請求項１５
に記載のインクジェット記録方法。
【請求項１７】インクジェット記録方法が、インクに
力学的エネルギーを作用させてインク吐出を行う請求項
１５に記載のインクジェット記録方法。
【請求項１８】インクを収容したインク収容部、イン
クを吐出させるためのヘッド部を備えた記録ユニットに
おいて、上記インクとして請求項１〜請求項１４のいず
れか１項に記載の水性顔料インクを用いることを特徴と
する記録ユニット。
【請求項１９】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において、上記インクとして請求
項１〜請求項１４のいずれか１項に記載の水性顔料イン
クを用いることを特徴とするインクカートリッジ。
【請求項２０】インクを収容したインク収容部と、イ
ンクを吐出させるためのヘッド部と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
クとして請求項１〜請求項１４のいずれか１項に記載の
水性顔料インクを用いることを特徴とするインクジェッ
ト記録装置。
【請求項２１】インクを収容したインク収容部を有す
るインクカートリッジと、インクを吐出させるためのヘ
ッド部とを備えたインクジェット記録装置において、上
記インクとして請求項１〜請求項１４のいずれか１項に
記載の水性顔料インクを用いることを特徴とするインク
ジェット記録装置。
【請求項２２】更に、インクカートリッジに収容され
たインクをヘッド部に供給するためのインク供給部を有
する請求項２１に記載のインクジェット記録装置。