JPH10330665A

JPH10330665A - 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: JPH10330665A
Application number: JP15607497A
Authority: JP
Inventors: Koichi Osumi; 孝一大角; Hisashi Teraoka; 恒寺岡
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-05-30
Filing date: 1997-05-30
Publication date: 1998-12-15

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詰まりが起こらず、休止後の吐出安
定性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記録
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さ
れた自己分散型カーボンブラックからなる色材と、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有することを特徴とする水性顔料イ
ンク、該インク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。Ｒ₁Ｒ₂ＮＣＯＮＨＣＨ₂ＣＨ₂ＯＨ (但しR₁、R₂は水素又はC_nH_2nOH(n=2又は3)を表わし、R₁、R
₂は同時に水素ではない)

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、
インクジェット記録方法及びインクジェット記録装置に
関し、更に詳しくは、インクジェット記録に適したカー
ボンブラックを色材として用いた水性顔料インク、該イ
ンク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
ラックを安定して分散させることが要求される。一般的
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、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とられている。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、このため特に、カーボンブ
ラックを分散させたインクでは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
録用に用いる場合には、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、目詰まりや液滴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。しかしながら、インクジェ
ット記録用インクとして自己分散型カーボンブラックを
用いた分散剤を使用しない水性顔料インクを使用した場
合にも、空白のある文書や画像の印字中に、空白に対応
するノズルに印字の休止期間ができた場合には、再開時
の最初の吐出が乱れたり、不吐出になってしまうという
問題がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、上記したような従来の問題を解決し、長期の保存安
定性に優れ、特にインクジェット記録に用いた場合にノ
ズル詰まりが起こらず、又、休止後の吐出安定性（以
下、「間欠吐出安定性」とも呼ぶ）に優れた水性顔料イ
ンクを提供し、優れた品位の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
ット記録装置を提供することにある。

【０００６】

【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された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
ックからなる色材と、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有する
ことを特徴とする水性顔料インク、Ｒ₁Ｒ₂ＮＣＯＮＨＣＨ₂ＣＨ₂ＯＨ（但し、上記式中Ｒ₁、Ｒ₂は水素若しくはＣ_nＨ_2nＯＨ
（ｎ＝２又は３）を表わし、Ｒ₁、Ｒ₂は同時に水素では
ない。）より好ましくは、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溶性顔料イ
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。

【０００７】

【化６】（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７】（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８】（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９】（但し、上記構造式（４）中、ｍ及びｎは、夫々整数を
表わす。）

【０００８】

【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。本発明の顔料インク
は、少なくとも色材と水性媒体と保湿剤とからなり、更
に好ましくは、これに特定の界面活性剤を添加したイン
クの態様である。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。先ず、色材としては、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た分散剤を使用する
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。

【０００９】アニオン性に帯電したカーボンブラック表
面に結合されている親水性基としては、例えば、−ＣＯ
ＯＭ、−ＳＯ₃Ｍ、−ＰＯ₃ＨＭ、−ＰＯ₃Ｍ₂、−ＳＯ₂
ＮＨ₂、−ＳＯ₂ＮＨＣＯＲ（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。）等が挙げられる。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されたものを用いることが
好ましい。

【００１０】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。

【００１１】カチオン性に帯電したカーボンブラック表
面に結合されている親水性基としては、例えば、第４級
アンモニウム基が好ましく、より好ましくは、下記に挙
げる第４級アンモニウム基が挙げられ、本発明において
は、これら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。

【００１２】

【化１０】

【００１３】上記した様な親水基が結合されたカチオン
性の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
結合させる方法としては、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
挙げられるが、勿論、本発明はこれに限定されない。

【００１４】

【化１１】

【００１５】又、本発明においては、上記に挙げた様な
親水性基が、他の原子団を介してカーボンブラックの表
面に結合されていてもよい。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。上記した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する場合の具体例として
は、例えば、−Ｃ₂Ｈ₄ＣＯＯＭ、−ＰｈＳＯ₃Ｍ、−Ｃ₅
Ｈ₁₀ＮＨ₃ ⁺等が挙げられるが、勿論、本発明はこれらに
限定されない。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】本発明の顔料インクは、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。即ち、従来の
インクジェット記録用インクでは、インクジェット記録
ヘッドのオリフィスの乾燥によるインクの固化を防止
し、ノズルの目詰りやインクの不吐出の発生を防止する
目的で、インク中に保湿剤として尿素を添加することが
行われている。しかしながら、自己分散型カーボンブラ
ックを用いた水性顔料インク中に尿素を添加すると、間
欠吐出安定性が悪化し、円滑なインクジェット記録が行
われないことがあるという問題が生じることがわかっ
た。これに対し、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を格段に
向上させることができることがわかった。

【００１９】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。Ｒ₁Ｒ₂ＮＣＯＮＨＣＨ₂ＣＨ₂ＯＨ（但し、上記式中Ｒ₁、Ｒ₂は水素若しくはＣ_nＨ_2nＯＨ
（ｎ＝２又は３）を表わし、Ｒ₁、Ｒ₂は同時に水素では
ない。）上記一般式で表わされる化合物としては、具体的に、例
えば、１，３−ビス−（βヒドロキシエチル）尿素、１
−モノ−（γヒドロキシプロピル）−３−モノ−（βヒ
ドロキシエチル）尿素、１，１，３−トリス−（βヒド
ロキシエチル）尿素、１−モノ−（γヒドロキシプロピ
ル）−１，３−ビス−（βヒドロキシエチル）尿素等が
挙げられる。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。

【００２０】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、インクの被記録媒体への定
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、例えば、テト
ラデシル硫酸ナトリウム等の第４級アンモニウム塩等の
カチオン界面活性剤や、ラウリルアルコールのエチレン
オキサイド付加物（ｎ＝１１）、ノニルフェノールエチ
レンオキサイド付加物（ｎ＝１１）、アセチレングリコ
ールエチレンオキサイド付加物等のノニオン性の界面活
性剤を用いる。

【００２１】本発明の水性顔料インクはブラックである
が、このブラックインクを他の有彩色のカラーインクと
組み合わせて用い、カラー画像を形成する場合がある。
この場合に使用されるカラーインクは、２色間の境界滲
み、所謂、ブリードを防止するために界面活性剤が含有
されており、普通紙等の被記録材への浸透性の高い、表
面張力が低いものが多い。そして、この表面張力が低い
カラーインクと、本発明で使用するような表面張力の高
いブラックインクが隣接すると、ブラックインクの隣接
界面に色材が少ない領域が生じてしまい、「白もや」と
呼ばれる現象が発生する場合がある。これに対し、本発
明の水性顔料インクの態様を、インク中に上記した界面
活性剤を添加したものとすると、隣接界面におけるイン
クの移動が有効に抑制される為、ブラックインクとカラ
ーインクとの境界部において発生する白もやが防止され
る。特に、白もや防止を目的とする場合には、ノニオン
界面活性剤を添加することが好ましい。

【００２２】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
向上や白もや防止の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、３０ｄｙｎ／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（インク滴の着弾点のズレ）等が生じる恐れがあ
る。

【００２３】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。

【００２４】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；トリメチ
ロールエタン、トリメチロールプロパン；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。

【００２５】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。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。

【００２６】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液滴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液滴
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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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によって吐出口面の水分、塵埃等
の除去が行われる。

【００３１】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による記録領域及びその隣接
した領域の移動が可能となる。

【００３２】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６５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、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の吐出口面がワイピングされる。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】

【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。

【００４０】実施例１（顔料分散液１の作製）市販の酸性カーボンブラック
「ＭＡ−７７」（ｐＨ３、三菱化学（株）製）３００ｇ
を水１，０００ｍｌ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
て、顔料粒子を充分に水洗した。この顔料ウェットケー
キを水３，０００ｍｌに再分散して、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、カーボンブラックの表面に−ＣＯＯＮａ基
が結合された、アニオン性の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。

【００４１】（インク１の作製）以下の成分を混合し、
充分撹拌して溶解させた後、ポアサイズ３．０μｍのミ
クロフィルター(富士写真フィルム製)にて加圧濾過して
インク１を調製した。・顔料分散液１３０部・１，３−ビス−（βヒドロキシエチル）尿素６部・イソプロピルアルコール４部・グリセリン６部・ジエチレングリコール６部・水４８部

【００４２】実施例２（インク２の作製）以下の成分を混合し、充分撹拌して
溶解させた後、ポアサイズ３．０μｍのミクロフィルタ
ー（富士写真フィルム製）にて加圧濾過してインク２を
調製した。・顔料分散液１３０部・１−モノ−(γヒドロキシプロピル)−３−モノ−(βヒドロキシエチル)尿素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

【００４３】実施例３（顔料分散液２の作製）表面積が２３０ｍ²／ｇでＤＢ
Ｐ吸油量が７０ｍ²／ｇ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３．０
６ｇとを水７２ｇによく混合した後、これに硝酸１．６
２ｇ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Ｎ
ｏ．２（アドバンティス社製）で濾過して、顔料粒子を
充分に水洗した。この顔料ウエットケーキを、水３，０
００ｍｌに再分散して、電導度０．２μｓまで逆浸透膜
で脱塩した。更に、この顔料分散液を顔料濃度１０重量
％に濃縮した。以上の方法により、カーボンブラックの
表面に下記の親水性基が結合されたカチオン性の自己分
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１２】

【００４４】（インク３の作製）以下の成分を混合し、
充分撹拌して溶解させた後、ポアサイズ３．０μｍのミ
クロフィルター（富士写真フィルム製）にて加圧濾過し
てインク３を調製した。・顔料分散液２３０部・１，３−ビス−（βヒドロキシエチル）尿素５部・イソプロピルアルコール３部・グリセリン６部・チオジグリコール６部・水５０部

【００４５】実施例４（インク４の作製）以下の成分を混合し、充分撹拌して
溶解させた後、ポアサイズ３．０μｍのミクロフィルタ
ー（富士写真フィルム製）にて加圧濾過してインク４を
調製した。・顔料分散液２３０部・１，３−ビス−（βヒドロキシエチル）尿素５部・テトラデシル硫酸ナトリウム０．１部・グリセリン４部・チオジグリコール４部・水５６．９部

【００４６】比較例１（インク５の作製）以下の成分を混合し、充分撹拌して
溶解させた後、ポアサイズ３．０μｍのミクロフィルタ
ー（富士写真フィルム製）にて加圧濾過してインク５を
調製した。・顔料分散液１３０部・イソプロピルアルコール４部・グリセリン６部・ジエチレングリコール６部・水５４部

【００４７】比較例２（インク６の作製）以下の成分を混合し、充分撹拌して
溶解させた後、ポアサイズ３．０μｍのミクロフィルタ
ー（富士写真フィルム製）にて加圧濾過してインク６を
調製した。・顔料分散液１３０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５９．８５部

【００４８】比較例３（インク７の作製）以下の成分を混合し、充分撹拌して
溶解させた後、ポアサイズ３．０μｍのミクロフィルタ
ー（富士写真フィルム製）にて加圧濾過してインク７を
調製した。・顔料分散液２３０部・イソプロピルアルコール３部・グリセリン６部・チオジグリコール６部・水５５部

【００４９】比較例４（インク８の作製）以下の成分を混合し、充分撹拌して
溶解させた後、ポアサイズ３．０μｍのミクロフィルタ
ー（富士写真フィルム製）にて加圧濾過してインク８を
調製した。・顔料分散液２３０部・テトラデシル硫酸ナトリウム０．１部・グリセリン４部・チオジグリコール４部・水６１．９部

【００５０】比較例５（インク９の作製）以下の成分を混合し、充分撹拌して
溶解させた後、ポアサイズ３．０μｍのミクロフィルタ
ー（富士写真フィルム製）にて加圧濾過してインク９を
調製した。・顔料分散液１３０部・尿素６部・イソプロピルアルコール４部・グリセリン６部・ジエチレングリコール６部・水４８部

【００５１】比較例６（インク１０の作製）以下の成分を混合し、充分撹拌し
て溶解させた後、ポアサイズ３．０μｍのミクロフィル
ター（富士写真フィルム製）にて加圧濾過してインク１
０を調製した。・顔料分散液１３０部・尿素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

【００５２】比較例７（インク１１の作製）以下の成分を混合し、充分撹拌し
て溶解させた後、ポアサイズ３．０μｍのミクロフィル
ター（富士写真フィルム製）にて加圧濾過してインク１
１を調製した。・顔料分散液２３０部・尿素５部・イソプロピルアルコール３部・グリセリン６部・チオジグリコール６部・水５０部

【００５３】比較例８（インク１２の作製）以下の成分を混合し、充分撹拌し
て溶解させた後、ポアサイズ３．０μｍのミクロフィル
ター（富士写真フィルム製）にて加圧濾過してインク１
２を調製した。・顔料分散液２３０部・尿素５部・テトラデシル硫酸ナトリウム０．１部・グリセリン４部・チオジグリコール４部・水５６．９部

【００５４】表１に実施例及び比較例のブラックインク
の主な組成をまとめて示した。

【表１】表１：実施例及び比較例の水性顔料インクの組
成

【００５５】［評価］上記の実施例１〜４及び比較例１
〜８のインク１〜１２を用いて、記録信号に応じた熱エ
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ＢＪＣ−４０００（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。

【００５６】（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５℃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。 △：１１〜２０秒休止しても安定に吐出した。 ×：１０秒以下の休止時間でしか安定吐出しなかった。

【００５７】（２）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。 ◎：全くブツが発生しない。 ○：わずかにブツ（小）発生。 △：わずかにブツ（中）発生。 ×：多量にブツ発生。

【００５８】

【表２】表２：実施例１〜４及び比較例１〜８の評価結
果

【００５９】実施例５及び比較例９実施例２で作製した黒色インク２を使用し、この黒色イ
ンク２を下記のカラーインクとを組み合わせて、実施例
５で使用するインクセットを作製した。同様に比較例１
で作製した黒色インク５と、下記カラーインクとを組み
合わせて、比較例９で使用するインクセットを作製し
た。

【００６０】（イエローインクＹ）・Ｃ．Ｉ．ダイレクトイエロー８６３部・ジエチレングリコール１０部・イソプロピルアルコール２部・尿素５部・アセチレノールＥＨ（商品名、川研ファインケミカル製）１部・水７９部

【００６１】（マゼンタインクＭ）・Ｃ．Ｉ．アシッドレッド２８９３部・ジエチレングリコール１０部・イソプロピルアルコール２部・尿素５部・アセチレノールＥＨ（商品名、川研ファインケミカル製）１部・水７９部

【００６２】（シアンインクＣ）・Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー１９９３部・ジエチレングリコール１０部・イソプロピルアルコール２部・尿素５部・アセチレノールＥＨ（商品名、川研ファインケミカル製）１部・水７９部

【００６３】上記で得られたインクセットを、記録信号
に応じて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ＢＪＣ−４０００（キヤノ
ン社製）に搭載し、夫々カラー画像を形成した。形成さ
れたカラー画像を目視によって観察し、黒色画像領域と
カラー画像領域との境界部における黒色画像領域の色抜
け、所謂「白もや」の発生を下記の基準で評価した。そ
の結果を表３に示す。（評価基準） ○：カラー領域との境界部における黒色領域の白もやが
目立たない。 △：カラー領域との境界部における黒色領域の白もやが
あまり目立たない。 ×：カラー領域との境界部における黒色領域の白もやが
目立つ。

【００６４】

【表３】表３：実施例５及び比較例９の評価結果

【００６５】

【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、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、白もや防
止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

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さ
れた自己分散型カーボンブラックからなる色材と、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有することを特徴とする水性顔料イ
ンク。Ｒ₁Ｒ₂ＮＣＯＮＨＣＨ₂ＣＨ₂ＯＨ（但し、上記式中Ｒ₁、Ｒ₂は水素若しくはＣ_nＨ_2nＯＨ
（ｎ＝２又は３）を表わし、Ｒ₁、Ｒ₂は同時に水素では
ない。）
【請求項２】親水性基が、下記に示す親水性基の中か
ら選択される少なくとも１種であり、更に他の原子団が
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であ
る請求項１に記載の水性顔料インク。【化１】（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３】親水性基が、塩基性基である請求項１に
記載の水性顔料インク。
【請求項４】保湿剤の含有量が、水性顔料インク全量
に対して１〜３０重量％である請求項１に記載の水性顔
料インク。
【請求項５】保湿剤の含有量が、水性顔料インク全量
に対して１〜１０重量％である請求項１に記載の水性顔
料インク。
【請求項６】更に、下記構造式（１）〜（４）で表わ
されるいずれかの界面活性剤を含む請求項１〜請求項５
のいずれかに記載の水性顔料インク。【化２】（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３】（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４】（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５】（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７】界面活性剤の含有量が、水性顔料インク
全量に対して０．０１〜５．０重量％である請求項６に
記載の水性顔料インク。
【請求項８】界面活性剤の含有量が、水性顔料インク
全量に対して０．１〜０．３重量％である請求項６に記
載の水性顔料インク。
【請求項９】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〜請求項８のい
ずれかに記載の水性顔料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１０】エネルギーが、熱エネルギーである請
求項９に記載のインクジェット記録方法。
【請求項１１】エネルギーが、力学的エネルギーであ
る請求項９に記載のインクジェット記録方法。
【請求項１２】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、上記インクが請求項１〜請求
項８のいずれかに記載の水性顔料インクであることを特
徴とする記録ユニット。
【請求項１３】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
〜請求項８のいずれかに記載の水性顔料インクであるこ
とを特徴とするインクカートリッジ。
【請求項１４】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
させるため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
〜請求項８のいずれかに記載の水性顔料インクであるこ
とを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項１５】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ための記録ヘッドを備
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〜請求項８のいずれかに記載の水性顔料インクで
あることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項１６】インクカートリッジに収容したインク
を記録ヘッド部に対して供給するインク供給部を有する
請求項１５に記載のインクジェット記録装置。