JPH1180636A

JPH1180636A - 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: JPH1180636A
Application number: JP25795897A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Teraoka; 恒寺岡; Yoshihisa Takizawa; 吉久滝沢; Koichi Osumi; 孝一大角; Yoshifumi Hattori; 能史服部; Takashi Katsuragi; 隆司葛城
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-09-08
Filing date: 1997-09-08
Publication date: 1999-03-26

Abstract

(57)【要約】【課題】カーボンブラックを色材とするインクであり
ながら、印字濃度が高く、完全耐水、完全耐光性を満た
した画像特性に優れる画像が得られ、且つインクの保存
安定性に優れ、目詰まりを生じることなく安定吐出が行
なえる水性顔料インク、該インクを用いたインクジェッ
ト記録方法及び記録装置の提供。【解決手段】色材として少なくとも一種の親水性基が
直接若しくは他の原子団を介してカーボンブラックの表
面に結合された自己分散型カーボンブラックを含有する
水性顔料インクにおいて、自己分散型カーボンブラック
が、その平均粒子径をＡ（ｎｍ）、及び黒色度指数をＢ
とした場合に、Ａ≧２０、且つＢ／Ａ≧５．０の関係を
満たす自己分散型カーボンブラックである水性顔料イン
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。

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自己
分散型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
の着色剤（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。これに対し、カーボンブラックは、一般的には分散
性がよくないため、均一分散系を得る手段として、イン
ク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、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、インクがインクジェット記
録に良好に用いられるためには、インクジェット記録ヘ
ッドの微細な先端からインクが安定な液滴となって吐出
されることが要求される。このため、インクジェット記
録用インクには、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等の
性能が必要となる。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高分子材料がオリフィス等に
付着した後、再溶解されずに、目詰まりや液滴の不吐出
等を生じることがある。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生じ、吐出が
不安定になってスムーズな記録が困難になるという問題
もあった。又、通常の場合と同様に、インクジェット記
録によって黒色印字を行う上での充分な画像濃度が求め
られるため、インク中に含有させるカーボンブラックに
対して、ある程度の濃度が要求される。

【０００４】これに対し、上記したカーボンブラックの
良好な分散を目的として分散剤が含有されているインク
の抱える種々の問題を解決するため、以下のような報告
がされている。例えば、特開平３−２３４７７２号公報
や、特開平５−２０２３２４号公報や、特開平６−１９
３６号公報には、顔料の最大粒径や、平均粒径、粒径分
布等を規定したインクが記載されている。又、特開平８
−１５１５４６号公報には、粒径の異なるカーボンブラ
ックを使用し、その比率を限定したインクが記載されて
いる。又、特開平３−１３４０７３号公報には、保存安
定性、バブルジェット記録装置における吐出性に優れた
分散体が得られ易いインクジェット用インクが記載され
ている。

【０００５】更に、特開平５−１８６７０４号公報や特
開平８−３４９８号公報には、カーボンブラックの表面
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、インク中に、カーボンブラックを安定に分散
させることができる自己分散型カーボンブラックが記載
されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た特開平３−２３４７７２号公報、特開平５−２０２３
２４号公報及び特開平６−１９３６号公報に記載されて
いるような、顔料の粒径等を規定したインクの場合に
は、保存安定性、分散安定性はよくても、樹脂或いは分
散剤が含有されているために、目詰まりや液滴の不吐出
等が生じる場合があったり、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
起こして吐出が不安定になって、スムーズな記録が困難
になる場合がある。

【０００７】又、上記した特開平８−１５１５４６号公
報に記載されているようなインクの場合も、樹脂或いは
分散剤を含有しているために、目詰まりや液滴の不吐出
等が生じる場合があったり、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
なる場合があった。更に、長期保存後に、カーボンブラ
ックの粒径の大きいものと小さいものとが分離してしま
い、得られる画像の濃度が異なってしまうという問題が
生じる場合もあった。又、上記した特開平３−１３４０
７３号公報に記載されているインクは、確かに保存安定
性及びバブルジェット記録装置における吐出性に優れた
分散体を得易いが、印字濃度が不足しがちになり、印字
品位に優れた高濃度画像が得られにくいという問題があ
った。

【０００８】又、先に挙げた分散剤を使用しない特開平
５−１８６７０４号公報や特開平８−３４９８号公報に
記載されているインクの場合には、目詰まりや液滴の不
吐出の問題や、長時間にわたる連続吐出及び高速印字を
行う際に分散剤を含有しているインクで生じていた、ノ
ズル先端までの経路で抵抗を起こして吐出が不安定にな
ってスムーズな記録が困難になるといった問題はない
が、高い印字濃度の確保と保存安定性の両立が図れない
場合がある。即ち、自己分散型のカーボンブラックを使
用したインクの場合には、カーボンブラックの粒径が大
き過ぎると、長期間保存した場合にカーボンブラック粒
子が沈降してしまうことがあったり、又、粒径が小さ過
ぎると印字濃度が低過ぎたりすることが生じる。

【０００９】従って、本発明の目的は、カーボンブラッ
クを色材とするインクでありながら、インクジェット記
録に用いた場合に、印字濃度が高く、印字品位が良好
で、且つ、完全耐水、完全耐光性を満たした画像特性に
優れる画像が得られ、更に、インクの保存安定性に優
れ、同時に、目詰まりを生じることなく、安定吐出を行
うことができる水性顔料インク、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を提供
することにある。

【００１０】

【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、少なくとも色材
とこれを分散する水溶性有機溶剤と水とからなり、色材
として少なくとも一種の親水性基が直接若しくは他の原
子団を介してカーボンブラックの表面に結合された自己
分散型カーボンブラックを含有する水性顔料インクにお
いて、自己分散型カーボンブラックが、自己分散型カー
ボンブラックの平均粒子径をＡ（ｎｍ）、及び黒色度指
数をＢとした場合に、ＡとＢとが下記の２式の関係を満
たす自己分散型カーボンブラックであることを特徴とす
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である。Ａ≧２０Ｂ／Ａ≧５．０（上記式中の黒色度指数は、ニグロメーターによって測
定した値である。）

【００１１】先に述べたように、通常、水性顔料インク
の場合は、インク中に顔料を分散させるために何らかの
分散剤を添加するため、インクジェット記録に利用した
場合においては、この分散剤を含むことによる弊害が生
じ易い。例えば、高分子型の分散剤を用いた場合には、
ヘッド部のフェイス面が濡れ易くなったり、目詰まりが
起こったりする。又、界面活性剤型の分散剤を用いた場
合には、得られる画像の印字濃度が不十分で印字品位に
劣ったり、更に、ヘッド部のフェイス面が濡れ易い等の
問題がある。

【００１２】これに対し、上記した本発明のインクジェ
ット記録方法及びインクジェット記録装置で使用するブ
ラックインク中に含有している特定のカーボンブラック
の場合には、分散剤を含有させなくても、カーボンブラ
ック自体がインク中に所謂自己分散するので、分散剤を
含むことによる上記に挙げた弊害を生じることはない。
即ち、本発明で使用するカーボンブラックは、その表面
に、少なくとも一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ているので、これらの親水性基の働
きによって、インク中において、カーボンブラック自体
が水等の水性媒体中に対して安定した分散状態を保つこ
とができるので、顔料をインク中に分散させるための分
散剤を特に必要としない。この結果、先に挙げたよう
な、インク中に分散剤を含むことに起因する弊害を生じ
ない。

【００１３】しかしながら、先に述べたように、自己分
散型のカーボンブラックを使用したインクの場合には、
カーボンブラックの粒径が大き過ぎると、長期間保存し
た場合にカーボンブラック粒子が沈降してしまうことが
あったり、又、粒径が小さ過ぎると印字濃度が低すぎた
りすることがあり、保存安定性と高い印字濃度の両立の
問題があった。

【００１４】本発明者らは、上記した従来技術の課題を
解決すべく、鋭意研究の結果、カーボンブラックの平均
粒子径をＡ（ｎｍ）とし、カーボンブラックの黒色度指
数をＢとした場合に、ＡとＢとの間に下記の関係が成立
すれば、当該インクを使用してインクジェット記録を行
った場合に、高い印字濃度を有する高品位画像が得ら
れ、且つ、インクを長期間保存した場合において、カー
ボンブラック粒子が沈降してインクの保存安定性が損な
われるといった問題も生じないことを知見して本発明に
至った。Ａ≧２０Ｂ／Ａ≧５．０更に、本発明者らの検討によれば、カーボンブラックの
平均粒子径Ａ（ｎｍ）と、黒色度指数Ｂとの間に、下記
の関係が成立すれば、当該インクを使用してインクジェ
ット記録を行った場合に、より高印字濃度の高品位画像
が得られ、且つ、インクの長期間保存安定性も確保され
ることを知見して本発明に至った。Ａ≧２０Ｂ／Ａ≧１０．０

【００１５】

【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
ンクが上記した優れた作用が得られる理由としては、以
下のように考えている。先ず、カーボンブラックの平均
粒子径Ａが２０ｎｍ未満では充分な印字濃度の画像を得
ることができない。しかし、カーボンブラックの平均粒
径が２０ｎｍ以上で、画像を形成した場合に充分な印字
濃度を発現し得る大きさを有していても、カーボンブラ
ックの粒子が大き過ぎると、特に、分散剤を使用してい
ない自己分散型のカーボンブラックにおいては、分散安
定性を確保することができずに、長期間保存した場合等
にカーボンブラック粒子が沈降してしまうことが生じ
る。

【００１６】一方、カーボンブラックの黒色度は、一般
に、カーボンブラックの粒子径が小さく、凝集体が小さ
いものほど高い黒色度を示すが、インクジェット用イン
クのようにカーボンブラックを分散させた系において
は、カーボンブラックの表面性状（ｐＨ、揮発分）も黒
色度に大きな影響を示す。又、必ずしも黒色度の高いカ
ーボンブラックが、高い隠蔽力や高い印字濃度を有する
画像を形成することができるとは限らないことが知られ
ている。これらのことに対し、本発明者らが種々検討し
たところ、自己分散型カーボンブラックの平均粒径Ａ
と、該カーボンブラックの黒色度指数Ｂとの比の値Ｂ／
Ａが、インクジェット用インク中におけるカーボンブラ
ックの分散安定性と、画像を形成した場合に発現する印
字濃度との間に関連性を有していることを知見した。そ
こで、本発明においては、自己分散型カーボンブラック
の黒色度指数Ｂとカーボンブラックの平均粒径Ａとの比
の値Ｂ／Ａを採用し、インクジェット用インク中におけ
るカーボンブラックの分散安定性と、画像を形成した場
合における高い印字濃度の発現との両立を図ることので
きる自己分散型カーボンブラックの条件について種々検
討を行った。

【００１７】この結果、カーボンブラックの平均粒径が
２０ｎｍ以上で、且つＢ／Ａの値が５．０以上、更に好
ましくは１０．０以上の自己分散型カーボンブラックを
インクジェット用インクの顔料として用いれば、分散剤
を含むことに起因する弊害がなく、しかも、自己分散型
カーボンブラックの分散安定性が長期間に亘って確保さ
れると共に、画像を形成した場合に充分な印字濃度を発
現し得るインクが得られることがわかった。即ち、カー
ボンブラックの平均粒子径Ａが２０ｎｍ未満では充分な
印字濃度の画像を得ることができず、又、自己分散型カ
ーボンブラックの平均粒子径Ａが２０ｎｍ以上であって
も、Ｂ／Ａの値が５．０未満の場合には、分散安定性を
確保すると充分な印字濃度を発現し得るインクが得られ
ず、充分な印字濃度を発現し得るインクとすると、カー
ボンブラックの粒子が大き過ぎるために分散安定性を確
保することができず、カーボンブラック粒子が沈降して
しまう場合が生じる。

【００１８】ここで、上記でいう自己分散型カーボンブ
ラックの平均粒子径Ａ（ｎｍ）とは、以下に説明する方
法によって得られる平均粒子径である。即ち、本発明に
おいて使用する平均粒子径Ａの値は、Ｅｎｄｔｅｒの装
置によって測定される。

【００１９】又、本発明において使用する自己分散型カ
ーボンブラックの黒色度指数Ｂとは、ニグロメーターに
よる測定で求められる。即ち、アマニ油で練ったカーボ
ンブラックによる光源からの反射光が鍍銀しない部分を
通った光と、鍍銀部分によって反射された光との明るさ
が一致した時の目盛りを読む方法である。

【００２０】以下、本発明の水性顔料インクを構成する
各材料について説明する。本発明の水性顔料インクを構
成する色材としては、上記した関係を満足する平均粒子
径Ａ（ｎｍ）及び黒色度指数Ｂを有する下記のような構
成の自己分散型のカーボンブラックを使用する。即ち、
本発明においては、少なくとも一種の親水基がカーボン
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
した自己分散型のカーボンブラックを用いる。この結
果、従来のインクのよう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
散型の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、例えば、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。

【００２１】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、これらの中でも特に、−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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】

【化２】

【００２５】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。

【００２６】

【化３】

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】又、本発明の水性顔料インクには保湿剤と
して下記一般式で表される化合物を含有してもよい。Ｈ−(ＣＨ₂)_m−Ｃ−((ＣＨ₂)_nＯＨ)₃ （上記式中、ｍ及びｎは、それぞれ１〜５の整数を表わ
す。）上記したよう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％の範囲である。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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から液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、セルロース、ポリビニルアセテート又はポリオレ
フィン系樹脂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６５に換えて用いられるものであって、キャリッジ６
６に対して着脱自在になっている。

【００４４】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装置を
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。

【００４５】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等を支持固定するための基板８４
とから構成されている。

【００４６】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。

【００４７】

【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。

【００４８】＜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Ｐ
ＥＥＲＬＥＳＳＭＫ II（コロンビアン社製）を一般
的な次亜鉛素酸処理を行い、得られた顔料粒子を充分に
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、酸処理するこ
とにより、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。上記のようにして得ら
れた自己分散型カーボンブラックの平均粒子径Ａは２６
ｎｍであった。又、先に述べた方法によって黒色度指数
Ｂを測定したところ、１６０であった。これらの値から
Ｂ／Ａの値を算出したところ、６．１５であった。

【００４９】（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・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・イソプロピルアルコール４部・水４８部

【００５０】＜実施例２＞（顔料分散液２の作製）市販の酸性カーボンブラックＲ
ＡＶＥＮ１１（コロンビアン社製）を一般的な次亜鉛
素酸処理を行い、得られた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に再分散し、電導度０．２
μｓ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、酸処理することにより、
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２を得た。上記のようにして得られた自己分
散型カーボンブラックの平均粒子径Ａは２５ｎｍであっ
た。又、先に述べた方法によって黒色度指数Ｂを測定し
たところ、１６０であった。これらの値からＢ／Ａの値
を算出したところ、６．４であった。

【００５１】（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２３０部・トリメチロールプロパン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

【００５２】＜比較例１＞（顔料分散液３の作製）市販の酸性カーボンブラックＳ
ＴＡＴＥＸ（コロンビアン社製）を一般的な次亜鉛素酸
処理を行い、得られた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、酸処理することにより、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３を得た。上記のようにして得られた自己分散型
カーボンブラックの平均粒子径Ａは５４ｎｍであった。
又、先に述べた方法によって黒色度指数Ｂを測定したと
ころ、９５であった。これらの値からＢ／Ａの値を算出
したところ、１．７６であった。

【００５３】（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３３０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・イソプロピルアルコール４部・水４８部

【００５４】＜比較例２＞（顔料分散液４の作製）市販の酸性カーボンブラックＳ
ＴＡＴＥＸＦ−１２（デグサ社製）を一般的な次亜鉛
素酸処理を行い、得られた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に再分散し、電導度０．２
μｓ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、酸処理することにより、
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４を得た。上記のようにして得られた自己分
散型カーボンブラックの平均粒子径Ａは２９ｎｍであっ
た。又、先に述べた方法によって黒色度指数Ｂを測定し
たところ、１３０であった。これらの値からＢ／Ａの値
を算出したところ、４．４８であった。

【００５５】（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４３０部・トリメチロールプロパン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

【００５６】

【表１】表１

【００５７】［評価］上記の表１にまとめた実施例及び
比較例で得られたインク１〜４を、ＢＣ−２１カートリ
ッジ（キヤノン製）に充填し、これを記録信号に応じた
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
用いて下記の評価を行った。その結果を表２に示す。

【００５８】（１）黒ベタ画像の濃度ゼロックス製の４０２４ＰＡＰＥＲ（普通紙）に上記各
インクでベタ画像を印字し、その濃度を目視により評価
した。 ○：黒ベタ画像が充分黒い △：黒ベタ画像がやや薄い ×：黒ベタ画像が薄い

【００５９】（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１ケ月放置した後のイン
クの状態を目視により評価し、又、そのインクを上記Ｂ
Ｃ−２１カートリッジに充填し、ＢＪＣ−４０００を用
いて印字を行い、その画像の濃度を目視により評価し
た。 ○：瓶の底に付着物も無く、印字しても保存前とＯ.Ｄ.
値に特に差がない △：瓶の底に付着物は無いが、印字すると保存前とＯ.
Ｄ.値が異なる ×：瓶の底に付着物があるか、又は印字すると保存前と
Ｏ.Ｄ.値が大きく異なる。

【００６０】

【表２】表２：評価結果（実施例及び比較例）

【００６１】

【発明の効果】カーボンブラックを色材とするインクで
ありながら、インクジェット記録に用いた場合に、印字
濃度が高く、印字品位が良好で、且つ、完全耐水、完全
耐光性を満たした画像特性に優れる画像が得られ、更
に、インクの保存安定性に優れ、同時に、目詰まりを生
じることなく、安定吐出を行うことができる水性顔料イ
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 (72)発明者葛城隆司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】少なくとも色材とこれを分散する水溶性
有機溶剤と水とからなり、色材として少なくとも一種の
親水性基が直接若しくは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た自己分散型カーボンブラック
を含有する水性顔料インクにおいて、自己分散型カーボ
ンブラックが、自己分散型カーボンブラックの平均粒子
径をＡ（ｎｍ）、及び黒色度指数をＢとした場合に、Ａ
とＢとが下記の２式の関係を満たす自己分散型カーボン
ブラックであることを特徴とする水性顔料インク。Ａ≧２０Ｂ／Ａ≧５．０（上記式中の黒色度指数は、ニグロメーターによって測
定した値である。）
【請求項２】少なくとも色材とこれを分散する水溶性
有機溶剤と水とからなり、色材として少なくとも一種の
親水性基が直接若しくは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た自己分散型カーボンブラック
を含有する水性顔料インクにおいて、自己分散型カーボ
ンブラックが、自己分散型カーボンブラックの平均粒子
径をＡ（ｎｍ）、及び黒色度指数をＢとした場合に、Ａ
とＢとが下記の２式の関係を満たす自己分散型カーボン
ブラックであることを特徴とする水性顔料インク。Ａ≧２０Ｂ／Ａ≧１０．０（上記式中の黒色度指数は、ニグロメーターによって測
定した値である。）
【請求項３】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、他の原子団が、炭
素数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又は請求項２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】インクを記録信号に応じてオリフィスか
ら吐出させて、被記録材に記録を行うインクジェット記
録方法において、インクが請求項１〜請求項４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６】インクに熱エネルギーを作用させてイン
クを吐出する請求項５に記載のインクジェット記録方
法。
【請求項７】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１〜４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８】ヘッド部がインクに熱エネルギーを作用
させてインクを吐出させるヘッドである請求項７に記載
の記録ユニット。
【請求項９】インク収容部がポリウレタン、セルロー
ス、ポリビニルアセテート又はポリオレフィン系樹脂で
形成されている請求項７に記載の記録ユニット。
【請求項１０】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４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１１】インク収容部がポリオレフィンで形成
された接液面を有する請求項１０に記載のインクカート
リッジ。
【請求項１２】インクを収容したインク収容部、該イ
ンクを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４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１３】ヘッド部がインクに熱エネルギーを作
用させてインクを吐出させるヘッドである請求項１２に
記載のインクジェット記録装置。
【請求項１４】インク収容部がポリウレタン、セルロ
ース、ポリビニルアセテート又はポリオレフィン系樹脂
で形成されている請求項１２に記載のインクジェット記
録装置。
【請求項１５】インクを吐出するための記録ヘッド、
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
ッジ及びインクカートリッジから記録ヘッドにインクを
供給するためのインク供給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４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】記録ヘッドが、インクに熱エネルギー
を作用させてインクを吐出させるヘッドである請求項１
５に記載のインクジェット記録装置。
【請求項１７】インク収容部がポリオレフィンで形成
された接液面を有する請求項１５に記載のインクジェッ
ト記録装置。