JPH11302584A

JPH11302584A - 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これを用いたインクジェット記録装置

Info

Publication number: JPH11302584A
Application number: JP11325198A
Authority: JP
Inventors: Koichi Osumi; 孝一大角; Hisashi Teraoka; 恒寺岡
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-04-23
Filing date: 1998-04-23
Publication date: 1999-11-02

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
定性及び耐固着性に優れた水性顔料インク、及び堅牢性
が良好な高品位画像を安定して記録し得る記録方法、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も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
一般式で表される糖類、該糖類の誘導体及び糖アルコー
ルからなる群から選ばれる保湿剤と、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
顔科インク、これを用いた記録方法及び記録装置。

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、
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に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。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。更に、特に、上記のインクを、インクを収
容したインク収容部とインクジェット記録ヘッドとが一
体となっていない、所謂、分離タイプのインクジェット
記録装置に用いた場合には、インクを収容したインク収
容部をインクジェット記録ヘッドから離した状態で長期
間放置することが行なわれるため、記録ヘッド内のイン
クが乾燥してしまい、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）及びインク収容部と
ヘッドを分離した状態で長時間放置した際の保湿性（以
下、「耐固着性」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もしくは他
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、下記一般式で表される糖類、該糖類
の誘導体及び糖アルコールからなる群から選ばれる保湿
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科インク、

【化７】（但し、上記式中、ｎは２〜４の整数を表わす）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８】（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９】（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。）

【０００８】

【化１０】（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１１】（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。

【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。

【００１３】

【化１２】

【００１４】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−エチルピリジニ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。

【００１５】

【化１３】

【００１６】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。

【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をの発生を防止す
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、
長期間保存した際にカーボンブラックの分散性がこわれ
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、上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耐固着性（保湿性）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ことを特徴とする
糖類、該糖類の誘導体及び糖アルコールから選ばれる化
合物を用いる。

【化１４】（但し、上記式中、ｎは２〜４の整数を表わす）上記一般式で表わされる化合物としては、例えば、Ｄ−
ソルビトール、Ｌ−イジトール等が挙げられる。又、本
発明においては、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。

【００２１】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。

【００２２】

【化１５】（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１６】（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１７】（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１８】（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。

【００２４】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。

【００２５】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。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、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
滴の着弾点のズレ）等が生じる恐れがある。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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、記録が進行す
る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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】

【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。

【００４３】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Ｎｏ２（アドバンティス社製）で濾過し、
顔料粒子を十分に水洗した。この顔料ウエットケーキを
水３，０００ｍｌ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、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。

【００４４】（インク１の作製）上記で得た顔料分散液
１を用いて下記の成分を混合し、十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
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・Ｄ−ソルビトール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社製）０．１５部・グリセリン５部・ジエチレングリコール５部・水５８．８５部

【００４５】実施例２（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℃撹拌した。数分後、５ｇの水に
１．０７ｇ亜硫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Ｎｏ２
（アドバンティス社製）で濾過し、顔料粒子を十分に水
洗した。この顔料ウエットケーキを水３，０００ｍｌ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１９】

【００４６】（インク２の作製）上記で得た顔料分散液
２を用いて下記の成分を混合し、十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
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２３０部・Ｄ−ソルビトール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

【００４７】比較例１（インク３の作製）以下の成分を混合し、十分撹拌して
溶解させた後、ポアサイズ３．０μｍのミクロフィルタ
ー（富士フィルム製）にて加圧濾過して、保湿剤を含ま
ない比較用のインク３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社製）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２（インク４の作製）以下の成分を混合し、十分撹拌して
溶解させた後、ポアサイズ３．０μｍのミクロフィルタ
ー（富士フィルム製）にて加圧濾過して、保湿剤を含ま
ない比較用のインク４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

【００４９】比較例３（インク５の作製）以下の成分を混合し、十分撹拌して
溶解させた後、ポアサイズ３．０μｍのミクロフィルタ
ー（富士フィルム製）にて加圧濾過して、保湿剤として
尿素を添加した比較用のインク５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社製）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】比較例４（インク６の作製）以下の成分を混合し、十分撹拌して
溶解させた後、ポアサイズ３．０μｍのミクロフィルタ
ー（富士フィルム製）にて加圧濾過して、保湿剤として
尿素を添加した比較用のインク６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

【００５１】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。

【００５２】

【表１】表１：実施例及び比較例の水性顔料インクの組
成

【００５３】［評価］上記の実施例１〜２及び比較例１
〜４のインク１〜６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。

【００５４】（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２５℃／湿度５０％で行った。 ○：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。

【００５５】（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。

【００５６】（３）耐固着性インクジェットプリンター用カートリッジ（商品名ＢＣ
Ｉ−２１、キヤノン製）のブラックインク用インクタン
クにインクを充填し、初期印字を行った後、カートリッ
ジを記録装置本体から取り外し、更にインクタンクから
取り外したカートリッジを、３５℃で１ケ月放置した
後、再びプリンターに装着し、回復操作を行った後印字
を行った。カスレ、抜け等の不良印字がなく、初期と同
等の印字が可能となるまでの回復操作の回数で、耐固着
性を評価し、下記の基準で評価した。 ○：０〜１回の回復操作で初期と同等の印字が得られ
た。 △：２〜５回の回復操作で初期と同等の印字が得られ
た。 ×：６回以上の回復操作によっても初期と同等の印字が
得られなかった。

【００５７】

【表２】表２：試験結果

【００５８】実施例３及び比較例５実施例１で作製した黒色インクを使用し、この黒色イン
ク１と、下記のカラーインクとを組み合わせて、実施例
３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３と、下記カラーインクとを組み
合わせて比較例５で使用するインクセットを作製した。
尚、実施例３及び比較例５で使用したブラックインクの
主な組成を表１に示した。

【００５９】（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（川研ファインケミカル社製）１部・水７９部

【００６０】（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（川研ファインケミカル社製）１部・水７９部

【００６１】（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（川研ファインケミカル社製）１部・水７９部

【００６２】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色抜けが
目立たない。 △：カラー領域との境界部における黒色領域の色抜けが
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色抜けが
目立つ。

【００６３】

【表３】表３：実施例３及び比較例５の評価結果

【００６４】

【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
防止性及び耐固着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、耐固着性及び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も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
一般式で表される糖類、該糖類の誘導体及び糖アルコー
ルからなる群から選ばれる保湿剤と、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
顔科インク。【化１】（但し、上記式中、ｎは２〜４の整数を表わす）
【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一種であり、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％を含む請求項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％を請求項１に記載の水性顔料イ
ンク。
【請求項６】下記構造式（１）〜（４）で表される界
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
飛翔させて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、上記インクが請求項１
〜請求項８のいずれか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
により吐出させるためのヘッド部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、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１５に記載のインクジェット記録装置。