JPH0418467A - インク及びこれを用いたインクジェット記録方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、とりわけインクジェットプリンターに適した
インクに関し、更に記録ヘッドのオリフィスから熱エネ
ルギーの作用によってインク滴を吐出、飛翔させて非塗
工用紙、いわゆる普通紙に記録を行うインクジェット記
録方法に関する。

〔従来の技術〕

インクンエツト記録方式は、記録時の騒音の発生が少な
く、高集積のヘッドを使用することにより、高解像の記
録画像が高速で得られるという利点を有している。

このようなインクジェット記録方式では、インクとして
各種の水溶性染料を水または、水と有機溶剤との混合液
に溶解させたものが使用されている。

しかしながら、水溶性染料を用いた場合には、これらの
水溶性染料は本来耐光性が劣るため、記録画像の耐光性
が問題になる場合が多い。

また、インクが水溶性であるために、記録画像の耐水性
が問題となる場合が多い。すなわち、記録画像に雨、汗
、あるいは飲食用の水がかかったりした場合、記録画像
かにじんだり、消失したりすることがある。

一方、ボールペンなどの染料を用いた文房具においても
同様の問題があり、耐光性、耐水性の問題を解決するた
めに種々の文房具用水性顔料インクの提案がなされてい
る。水性顔料インク実用化のため、分散安定性、ペン先
でのインクの固化防止、ホールペンのボールの摩耗防止
を検討している例として特開昭５８−８０３６８号公報
、特開昭６１２００１８２号公報、特開昭６１−２４７
７７４号公報、特開昭６１−２７２２７８号公報、特開
昭６２−５６８号公報、特開昭６２−１０１６７１．１
０１６７２号公報、特開平１−２４９８６９．１−３０
１７６０号公報等があげられる。最近では、水性顔料イ
ンクを用いたホールペンや、マーカーが商品として市場
にでるようになってきた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、従来の文房具用水性顔料インクを記録ヘ
ットのオリフィスから熱エネルギーの作用によってイン
ク滴を吐出、飛翔させて記録を行う方式のインクジェッ
ト記録装置に使用した場合、吐出安定性に著しい障害を
起こし、印字不良を発生するという欠点があった。特に
、熱エネルギーを付与して液滴を吐出させて記録を行う
際に、従来の顔料インクを使用した場合、インクにパル
スを印加するとその熱により薄膜抵抗体上に堆積物がで
き、インクの発泡が不完全で液滴の吐出が印加パルスに
応答できないで不吐出が発生する場合がある。つまり、
インクをノズル先端から安定に吐出させるためには、イ
ンクが薄膜抵抗体上で所望の体積で発泡し、更に、所望
の時間で発泡と消泡を繰り返すことができる性能をも有
していなければならないが、従来の文具用インクではそ
れらの性能を満足していないため、インクジェット記録
装置に充填し記録を行わせると上記のような種々の不都
合が起こる。

また、従来、提案されているようなカーボンブラックを
使用した顔料インクをインクジェット記録に使用した場
合、印字物の堅牢性は染料インクを用いたものに比べ格
段に改良されることは前述した通りだが、その後の研究
によりインクジェット記録の特徴の一つである印字物の
濃度が染料インクを用いて印字したものより劣るという
不都合が生じた。また、印字濃度をあげるためには顔料
濃度を高くすることが考えられるが、高濃度の顔料イン
クをインクジェットプリンターに使用した場合、吐出安
定性に著しい障害を起こすという欠点があった。

一般に印刷インクは本発明で使用するインクジェット記
録装置に比べ非常に高濃度のインクでも使用できるため
印字濃度は、比較的容易に上げることができる。また、
塗布するインク層の厚みを厚くすることによっても高い
濃度が得られるが、インクジェット記録、特に高密度記
録を行う場合、ノズルの大きさは非常に小さいものとな
り、吐出されるインク量も限定される。さらに前述した
ように、インク中の顔料濃度を増すと、長期保存中に沈
澱物が発生したり、ノズル先端で乾燥によりインクが固
化し不吐出が発生するという好ましからざる事態が発生
してしまう。

さらに、従来の水性顔料インクの中には、比較的短時間
での吐出性に優れるものの、記録ヘッドの駆動条件を変
えたり、長時間にわたって連続吐出を行った場合に吐出
が不安定になり、ついには吐出しなくなるという問題を
生じている。

そこで本発明の目的は、前述した従来技術の問題点を解
決し、非塗工用紙に印字したときの印字物の濃度が高い
インクを提供することにある。又、本発明の目的は、駆
動条件の変動や長時間の使用に際しても常時安定した吐
出を行うことが可能であり、長期保存安定性に優れたイ
ンクを提供することにある。

更に本発明の目的は、常時安定した高速記録が可能であ
り、耐水性、耐光性等の堅牢性に優れた印字物が得られ
るインクジェット記録方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕上記の目的は
、以下の本発明によって達成される。

即ち本発明は、水性媒体中にＢＥＴ比表面積が１５０ｒ
ｒ？　／　ｇ以上の中性又は塩基性のカーボンブラック
と重量平均分子量が３０００〜７０００の範囲にある水
溶性樹脂を含有することを特徴とするインクである。

又本発明は、水性媒体中に重量平均分子量３０００〜７
０００の範囲にある水溶性樹脂が表面に吸着されたＢＥ
Ｔ比表面積１５０ｒｄ／ｇ以上の中性又は塩基性のカー
ボンブラックを含有することを特徴とするインクである
。

更に本発明は、上記のインクに対して記録信号に応じた
熱エネルギーを付与することにより微細孔から液滴とし
てインクを吐出させて記録を行うことを特徴とするイン
クジェット記録方法である。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明者らは、カーボンブラックを使用した水性顔料イ
ンクにおいてインクジェット記録による印字物の濃度を
あげる方法を鋭意検討したところ、とりわけ、 １）カーボンブラックとしてＢＥＴ比表面積１５０ｒｒ
？　／　ｇ以上、好ましくは３００　ｍ２／ｇ以下の中
性又は塩基性のカーボンブラックを用いること、２）カ
ーボンブラックの分散剤として含有される水溶性樹脂と
して重量平均分子量が３０００〜７０００のもの、好ま
しくは酸価が１００以上のものを使用すること、 によって、印字物の濃度が高く、しかも分散安定性の良
好なインクを作成できることを見いだし本発明に至った
。

すなわち、とりわけ、分散樹脂として使われる水溶性樹
脂の重量平均分子量が７０００以下である分散樹脂を使
用して上記のカーボンブラックを分散し、インクを調整
すると染料インクを用いた場合に比べて同等あるいは、
それ以上の高い印字濃度を有する印字物が得られるとい
うことである。

一般に、カーボンブラックの比表面積はカーボンブラッ
クの有する黒さを示す指標となる。しかし、実際、印字
濃度を高くするために比表面積の高い顔料を分散してイ
ンクを作成し、インクジェット記録装置で吐出させてみ
ると、分散液の作成条件によって著しく吐出状態が変化
し、必ずしも表面積と比例して印字濃度の高い印字物が
得られることがないことがわかった。

そこで本発明者らは、吐出安定性と、カーボンブラック
と分散樹脂の組合せに何等かの相関があることを見いだ
し、鋭意検討したところ、分散剤として平均分子量が３
０００から７０００である樹脂を用いて分散してインク
を作成すると、広範囲の駆動条件で良好な印字特性かえ
られることが判明し、本発明に至った。また、このよう
な安定吐出が得られる分散樹脂を用いてもカーボンブラ
ックそのものが有している黒さがな（では所望の印字濃
度をえることができない。

そこで、本発明者らは、鋭意研究したところ、好ましい
印字濃度を得るために必要なカーホンブラックの比表面
積として好ましい範囲は、１５０ｒｒｒ／ｇ以上である
事がわかった。しかし、本発明に使用される顔料分散液
の組成で分散を行うと、比表面積が３００ｒｒｒ／ｇを
越えると分散が不安定になり、分散時に著しい増粘を引
き起こす傾向がある。これは本発明で使用する分散樹脂
の量が、後述の理由で比較的カーボンブラックに対して
少ないため、比表面積が３００ｇ／ｇを越える顔料を分
散することができないためと考えられる。

本発明で中性又は塩基性のカーボンブラックが好ましい
理由としては、酸性カーボンでは中性、あるいは塩基性
カーボンにくらべ、分散液のｐＨが低下し、長期にわた
って安定な分散体が得られにくいという点が挙げられる
。

本発明で使用するカーボンブラックの量は、重量比で３
〜２０重量％、好ましくは３〜１２重量％の範囲で用い
る事が好ましい。

本発明で使用するカーボンブラックは上記性能を満足す
るものならばどのようなものでも使用可能だが、＃２３
００．　＃９５０．　＃９００．　＃８５０．　ＭＣＦ
８８（以上三菱化成製）、ＲＡＶＥＮ２０００，１５０
０　（］ロロンピア）、ＢＬＡＣＫ　　ＰＥＡＲＬＳ　
　ＭＯＮＡＲＣＫｌｌｏｏ、　９００．８８０　（キャ
ボット製）、Ｐｒ１ｎ　ｔｅｘ９５゜９０、８５．８０
　（デグッサ製）等の市販品、さらには本目的のために
新たに製造されたものでも使用可能である。

本発明のインクに含有されるカーボンブラックの製造法
は、ファーネス・ブラック法による。

ファーネス・ブラック法は天然ガスや石油留分を原料と
して、恒温雰囲気に保たれた密閉式反応炉内に原料を噴
霧し、熱分解するものである。

ここで、本発明に係るカーボンブラックのｐＨとは、以
下の測定方法によって得られる値を意味する。

即ち、カーホンブラック試料１〜１０ｇをビーカーには
かりとり、試料１ｇにつきｌｏｍβの割合で水を加え、
時計器て覆い、１５分間煮沸する（試料を濡れ易くする
ため、エタノール数滴を加えてもよい。）。

煮沸液室温まで冷却し、傾斜法または、遠心分離法によ
って上澄み液を除去して、泥状物を残す。この泥状物中
にガラス電極ｐＨの電極をいれ、ＪＩＳＺ　　８８０２
　（ｐＨ測定方法）によってｐＨを測定する。

この場合、電極の挿入位置により測定値が変化すること
があるから、ビーカーを動かして電極の位置を変えて電
極面と泥状面が十分に接触するように注意して量り、ｐ
Ｈ値が一定になったときの値を読む。

本発明で用いるカーボンブラックとしては、ｐＨが６〜
１０の範囲のものが顔料インクの経時的保存安定性の点
でとりわけ好ましいものである。

カーボンブラックのＥＥＴ比表面積は、Ｂｒｕｎａｕｒ
Ｅｍｍｅｔｔ−Ｔｅｌｌｅｒ法による窒素吸着法（ＢＥ
Ｔ法）によって測定した。

さらに、本発明ではカーボンブラックを分散するために
使用する水溶性樹脂（分散樹脂）の重量平均分子量は３
０００から７０００の範囲てなければならない。

即ち、インクジェット記録装置は一辺が５０μ以下の吐
出口から熱エネルギーを用いてインクを吐出させるもの
であり、顔料インクのような分散系を用いる場合、その
粘性、分散体の粒子径は吐出特性に大きな影響を与え、
安定な吐出を行うためには、粘性、分散体の粒子径はで
きるだけ小さくすることが望ましい。

高分子分散樹脂は一般に、平均分子量が高くなると、同
一量を水溶液に溶解させたときの粘度が高くなる。また
、分散樹脂はカーボンブラックを分散させたときにカー
ホンブラックの周囲に吸着しカーボンブラックを立体障
害により安定に分散させる役割を有している。そのため
、分散樹脂の分子量が大きくなるということは吸着層が
厚くなり分散体の粒子径が大きくなる事を意味している
。

特に、本発明で使用するカーボンブラックは比表面積が
大きいために表面に多くの分散樹脂を吸着する必要があ
り、そのためには、分散樹脂の量を多くするか、分散樹
脂の分子量を小さくして、分子の個数を増やすことが考
えられる。

しかし、本発明が使用されるインクジェット記録装置に
おいては後述の理由により、分散樹脂の量を増やすこと
ができない。

そこで本発明のように分散樹脂の分子量を小さくし、分
散樹脂の個数を増やすことによって、安定な分散体を得
ることができた。さらに、使用されるインクジェット記
録装置では数年にわたる長期保存安定性が要求される。

そこで、分散樹脂の酸価を１００以上にするとこのよう
に分子量が小さく、又、添加量が少ないために、立体障
害という点では不利な系においても長期の安定性を得る
ことができた。これは、樹脂の酸価を増すことにより、
水性媒体中における安定性が増すためと考えられる。

本発明のインクにカーボンブラックの分散剤として含有
される水溶性樹脂は、アルカリを溶解させた水溶液に可
溶で重量平均分子量は３０００から７０００の範囲で、
酸価が１００以上あるものならどんなものでも使用可能
で、スチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−アクリ
ル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン
−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸−アクリ
ル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−メタクリル
酸共重合体、スチレン−メタクリル酸−アクリル酸アル
キルエステル共重合体、スチレン−マレイン酸ハーフニ
スエル共重合体、ビニルナフタレンアクリル酸共重合体
、ビニルナフタレン−マレイン酸共重合体、あるいは、
これらの塩等が挙げられる。

分散樹脂の重量平均分子量の測定方法としては種々の方
法が挙げられるが、ＧＰＣ（ゲルバーミニジョンクロマ
トグラフィー）等で測定するのが一般的である。

水溶性樹脂はインク全量に対して０．１から５重量％、
好ましくは０．３から２重量％の範囲で含有される事が
好ましい。

水溶性樹脂の酸価は、試料中に含まれる酸当量の測定値
であり、試料１ｇを中和するに要した水酸化カリウムの
ｍｇ数で表す。詳細な測定方法については「色材の分析
・試験方法」色材協会　丸善８６ペーンを参照した。

さらに、本発明のインクは、好ましくはインク全体が中
性またはアルカリ性に調整されていることが、前記水溶
性樹脂の溶解性を向上させ、−層の長期保存性に優れた
インクとすることができるので望ましい。但し、この場
合、インクジェット記録装置に使われている種々の部材
の腐食の原因となる場合があるので好ましくは７〜１０
のｐＨ範囲とされるのが望ましい。

また、ｐＨ調整剤としては、例えば、ジェタノールアミ
ン、トリエタノールアミン等の各種有機アミン、水酸化
ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化カリウム等のアル
カリ金属の水酸物等の無機アルカリ剤、有機酸や、鉱酸
があげられる。

以上のごとき、カーボンブラック及び水溶性樹脂は水溶
性媒体中に分散または溶解される。

本発明のインクにおいて好適な水性媒体は、水及び水溶
性有機溶剤の混合溶媒であり、水としては種々のイオン
を含有する一般の水ではなく、イオン交換水（脱イオン
水）を使用するのが好ましい。

水と混合して使用される水溶性有機溶剤としては、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、５ｅｃ−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等の炭素数１〜４
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また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：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ポリアル
キレングリコール類；エチレングリコール、プロピレン
グリコール、ブチレングリコール、トリエチレングリコ
ール、］、　２．６−ヘキサンドリオール、チオジグリ
コール、ヘキシレングリコール、ジエチレングリコール
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（またはエチル）エーテル、ジエチレングリコー
ルメチル（またはエチル）エーテル、トリエチレングリ
コールモノメチル（またはエチル）エーテル等の多価ア
ルコールの低級アルキルエーテル類；Ｎ−メチル−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。これらの多くの水溶性有機溶剤の中で
もジエチレングリコール等の多価アルコール、トリエチ
レングリコールモノメチル（またはエチル）エーテル等
の多価アルコールの低級アルキルエーテルが好ましい。

これら多（の水溶性有機溶剤の中でも有機アミン水は必
須成分として本発明の記録液中に、好ましくは記録液全
体の０．００１〜１０重量％含有される。

又、有機アミン類以外の上記水溶性有機溶剤については
所望に応じて適宜選択され、適量が含有されるが、中で
もジエチレングリコール等の多価アルコール、トリエチ
レングリコールモノメチル（またはエチル）エーテル等
の多価アルコールの低級アルキルエーテルが好ましい。

さらに、インクの使用時及び、ヘッド保存時におけるノ
ズル先端での固化性を防止するためには多価アルコール
の含有量を１０％以上にすることが好ましい。さらに、
吐出の安定性をえるためには脂肪族一価アルコール、た
とえばエタノール、あるいはイソプロピルアルコールを
３重量％以上添加することが効果的であることを見いだ
した。これはこれら溶剤を添加することによってインク
の薄膜抵抗体上での発泡をより安定に行うことができる
からと考えられる。しかし、これら溶剤を過剰に加える
と印字物の印字品位が損なわれるという欠点が生じるた
め、これら溶剤のより適切な濃度は３〜１０重量％であ
る。さらにこれら溶剤の効果として、分散液にこれら溶
剤を添加することにより、分散時における泡の発生を押
え、効率的な分散が行えることが挙げられる。

本発明のインク中の上記水溶性有機溶剤の含有量は、イ
ンク全重量の１０〜５０重量％、好ましくは１０〜４０
重量％の範囲であり、使用する水はインク全重量の１０
〜９０重量％、好ましくは３０〜７０重量％の範囲であ
る。

又、本発明のインクは、上記の成分のほかに必要に応じ
て所望の物性値を持つインクとするために、界面活性剤
、消泡材、防腐剤等を添加することができ、さらに市販
の水溶性染料なとを添加することもできる。

界面活性剤としては脂肪酸塩類、高級アルコール硫酸エ
ステル塩類、液体脂肪油硫酸エステル塩類、アルキルア
リルスルホン酸塩類等の陰イオン界面活性剤、ポリオキ
ンエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンア
ルキルエステル類、ポリオキシエチレンソルビタンアル
キルエステル類等の非イオン性界面活性剤があり、これ
らの１種または２種以上を適宜選択して使用できる。そ
の使用量は分散剤により異なるがインク全量に対して０
．Ｏｌから５重量％が望ましい。この際、インクの表面
張力は３０　ｄ　ｙ　ｎ　ｅ　／　ｃ　ｍ以上になるよ
うに活性剤の添加する量を決定する事が好ましい。なぜ
なら、インクの表面張力がこれより小さい値を示す事は
、本発明のような記録方式においてはノズル先端の濡れ
による印字よれ（インク滴の着弾点のズレ）等好ましく
ない事態を引き起こしてしまうからである。一方、所望
の物性値を持つインクとするために、水溶性有機溶剤、
ｐＨ調整剤、消泡剤、防腐剤などを添加することができ
る。さらに、市販の水溶性染料などを添加することも可
能である。

一般にインクジェット用インクに要求される性能として
はインクの粘度、表面張力、ｐＨ等の物性が挙げられる
が、水性顔料インクのような分散系では、これらの物性
を満足していても、インクの発泡が不安定である場合が
多くあった。

そこで本発明者らは水性顔料インクで熱的に安定で、さ
らに、最適な発泡が可能なインクの性能を鋭意研究した
結果、インク中に溶解している水溶性樹脂の量をインク
全重量の２重量％以下、好ましくは１重量％以下とする
ことで抵抗体上においてインクが種々の駆動条件でも正
確に発泡し、さらには長期にわたっても薄膜抵抗体上に
堆積物を発生しないことを見いだした。つまり、カーボ
ンブラックに対して多量に余剰の水溶性樹脂がインク中
に存在すると、薄膜抵抗体上において所定の熱エネルギ
ーを与えても、インクが発泡しなかったり、パルス印加
時の熱によってこれらの余剰の水溶性樹脂が不溶物とな
り薄膜抵抗体上に堆積してしまい、不吐出や印字の乱れ
を引き起こす原因となっていた。

溶解している水溶性樹脂とは、インク中において顔料に
吸着していないで液媒体中に溶解した状態の樹脂を指す
。

かかる溶解している水溶性樹脂の量を減らす１つの手段
がインク作成時に顔料と水溶性樹脂の比率を重量比で３
：１〜１０：１、好ましくはｌＯ：３〜１０：ｌの範囲
に調整することである。

さらに、分散液中のカーボンブラックと水溶性樹脂の総
量は、重量基準で１０％以上、好ましくは３０％以下で
あることが好ましい。その理由としては、分散液中に一
定濃度以上のカーボンブラックと水溶性樹脂が存在しな
いと分散を効率的に行い最適な分散状態を得ることがで
きないからである。

本発明のインクの作成方法としては、はじめに、分散樹
脂、アミン、水を少なくとも含有する水溶液に顔料を添
加し、撹拌した後、後述の分散手段を用いて分散を行い
、必要に応じて遠心分離処理を行い、所望の分散液を得
る。次に、この分散液に上記で挙げたような成分を加え
、撹拌し記録液とする。

とりわけ未吸着樹脂量を２％以下にするためには、作成
方法において、樹脂、アミン及び水を含む水溶液を６０
℃以上、３分間以上撹拌して樹脂を予め完全に溶解させ
ることが必要である。

又、樹脂を溶解させるアミンの量を、樹脂の酸価から計
算によって求めたアミン量の１．２倍以上添加すること
が必要である。このアミンの量は以下の式によって求め
られる。

更に顔料を含む水溶液を分散処理する前にプレミキシン
グを３０分間以上行うことも又必要である。

このプレミキシング操作は、顔料表面の濡れ性を改善し
、顔料表面への樹脂の吸着を促進するものである。

分散液に添加されるアミン類としては、モノエタノール
アミン、ジェタノールアミン、トリエタノールアミン、
アミノメチルプロパツール、アンモニア等の有機アミン
が好ましい。

一方、本発明に使用する分散機は、一般に使用される分
散機なら、如何なるものでも良いが、たとえば、ボール
ミル、ロールミル、サントミルなどが挙げられる。

その中でも、高速型のサントミルが好ましく、たとえば
、スーパーミル、サンドグラインダー、ビーズミル、ア
ジテータミル、グレンミル、ダイノーミル、パールミル
、コボルミル（いずれも商品名）等が挙げられる。

本発明において、所望の粒度分布を有する顔料を得る方
法としては、分散機の粉砕メディアのサイズを小さくす
る、粉砕メディアの充填率を大きくする、また処理時間
を長くする、吐出速度を遅（する、粉砕後フィルターや
遠心分離根分等で分級するなどの手法が用いられる。ま
たはそれらの手法の組合せが挙げられる。

尚、本発明に係る未吸着樹脂の量を測定する方法として
は、超遠心機等を用いて顔料骨と顔料に吸着された樹脂
分を沈殿させ、この上澄み液に含有される残存樹脂量を
ＴＯＣ（Ｔｏｔａｌ　　ＯｒｇａｎｉｃＣａ　ｒ　ｂ　
ｏ　ｎ　％全有機炭素計）や、重量法（上澄みを蒸発乾
固させ、樹脂量を測定する方法）などが好適に用いられ
る。

本発明の記録液は、熱エネルギーの作用により液滴を吐
出させて記録を行うインクジェット記録方式にとりわけ
好適に用いられるが、一般の筆記具用としても使用でき
ることは言うまでもない。

本発明のインクを用いて記録を行うのに好適な記録装置
としては、記録ヘッドの室内の記録液に記録信号に対応
した熱エネルギーを与え、該エネルギーにより液滴を発
生させる装置が挙げられる。

その主要部であるヘッド構成例を第１図（ａ）。

（ｂ）、第２図に示す。

ヘッド１３はインクを通す溝１４を有するカラス、セラ
ミクス、又はプラスチック板等と、感熱記録に用いられ
る発熱ヘット１５（図では薄膜ヘットが示されているが
、これに限定されるものではない）とを接着して得られ
る。発熱ヘッド１５は酸化シリコン等で形成される保護
膜１６、アルミニウム電極１７−１．１７−２、ニクロ
ム等で形成される発熱抵抗体層１８、蓄熱層１９、アル
ミナ等の放熱性の良い基板２０より成っている。

インク２１は吐出オリフィス（微細孔）２２まて来てお
り、圧力Ｐによりメニスカス２３を形成している。

今、電極１７−１．　１７−２に電気信号が加わると、
発熱ヘッド１５のｎで示される領域が急激に発熱し、こ
こ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が吐出し、オリフ
ィス２２より記録小滴２４となり、被記録体２５に向っ
て飛翔する。第２図には第１図（ａ）に示すヘッドを多
数並べたマルチヘッドの外観図を示す。該マルチヘッド
はマルチ溝２６を有するガラス板２７と、第１図（ａ）
に説明したものと同様な発熱ヘッド２８を接着してつく
られている。

なお、第１図（ａ）は、インク流路に沿ったヘッド１３
の断面図であり、第１図（ｂ）は第１図（ａ）のＡ−Ｂ
線での切断面である。

第３図にかかるヘッドを組込んだインクジェット記録装
置の一例を示す。

第３図において、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さ
れて固定端となりカンチレバーの形態をなす。ブレード
６１は記録ヘッドによる記録領域に隣接した位置に配設
され、また、本例の場合、記録ヘッドの移動経路中に突
出した形態で保持される。６２はキャップであり、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
ヘッドの移動方向と垂直な方向に移動して吐出口面と当
接しキャッピングを行う構成を具える。さらに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
、吸収体６３によって吐出回復部６４が構成され、ブレ
ード６１および吸収体６３によってインク吐出口面の水
分、塵埃等の除去が行われる。

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による記録領域およ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ための給紙部、５２は不図示
のモータにより駆動される紙送りローラである。これら
構成によって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、記録が進行するにつれて排紙ローラ
５３を配した排紙部へ排紙される。

上記構成において、記録ヘッド６５が記録終了等でホー
ムポジションに戻る際、ヘッド回復部６４のキャップ６
２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。この結果、記
録ヘッド６５の吐出口面がワイピングされる。なお、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
路中へ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およびブレード６１は上述
したワイピング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。

上述した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。

第４図は、ヘッドにインク供給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
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ならしめる
。４４は廃インクを受容するインク吸収体である。

本発明で使用されるインクジェット記録装置としては、
上記の如き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、第５図に示す如きそれらが一体になっ
たものも好適に用いられる。

第５図において、７０はインクジェットカートリッジで
あって、この中にはインクを含浸させたインク吸収体が
収納されており、かかるインク吸収体中のインクが複数
の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。

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。

このインクジェットカートリッジ７０は、第３図で示す
記録ヘッド６５に代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。

〔実施例〕

次に実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。

実施例１ （顔料分散液の作成） スチレン−アクリル酸−アクリル酸ブチル共重合体　　
２部（酸価１１６、重量平均分子量３７００）モノエタ
ノールアミン　　　　　　　　　１部イオン交換水　　
　　　　　　　　　７３部ジエチレングリコール　　　
　　　　　５部上上記骨を混合し、ウォーターバスて７
０°Ｃに加温し、樹脂分を完全に溶解させる。この溶液
にカーボンブラック（ＭＣＦ８８三菱化成製）１４部、
イソプロピルアルコール５部を加え、３０分間プレミキ
シングをおこなった後、下記の条件で分散処理を行った
。

分散機　　　サンドグラインダー（五十嵐機械製）粉砕
メディア　　　ジルコニウムピーズｌ　ｍ　ｍ径粉砕メ
ディアの充填率　　５０％（体積）粉砕時間　　　　　
３時間 さらに遠心分離処理（１２００ＯＲＰＭ、　２０分間）
をおこない、粗大粒子を除去して分散液とした。

（インクの作成） 上記分散液　　　　　　　　　　　　３０部ジエチレン
グリコール　　　　　　　１５部イソプロピルアルコー
ル　　　　　　　５部イオン交換水　　　　　　　　　
　　５０部上記成分を混合し、ｐＨをモノエタノールア
ミンで８から１０になるように調整し、インク（Ａ）と
した。

実施例２ （顔料分散液の作成） スチレン−アクリル酸−アクリル酸ブチル共重合体　　
５部（酸価１２０、重量平均分子量６１００）トリエタ
ノールアミン　　　　　　　　２部イオン交換水　　　
　　　　　　　　６６部ジエチレングリコール　　　　
　　　　５部上記成分を混合し、ウォーターバスで７０
℃に加温し、樹脂分を完全に溶解させる。この溶液にカ
ーボンブラック（Ｐｒｉｎｔｅｘ９５．デグツサ製）１
５部、エタノール７部を加え、３０分間プレミキシング
をおこなった後、下記の条件で分散処理を行った。

分散機　　　　　　パールミル（アシザラ類）粉砕メデ
ィア　　　ガラスピーズ１ｍｍ後粉砕メディアの充填率
　　５０％（体積）吐出速度　　　　　１００ｍｊ！／
ｍｉｎ。

さらに遠心分離処理（１２００ＯＲＰＭ、２０分間）を
おこない、粗大粒子を除去して分散液とした。

（インクの作成） 上記分散液　　　　　　　　　　　　３０部ジエチレン
グリコール　　　　　　　　１０部エチレングリコール
　　　　　　　　　１０部エタノール　　　　　　　　
　　　　　　５部イオン交換水　　　　　　　　　　　
　４５部上記成分を混合し、ｐＨをトリエタノールアミ
ンで８から１０になるように調整し、インク（Ｂ）と実
施例３ （顔料分散液の作成） スチレン−アクリル酸−アクリル酸エチル共重合体　　
４部（酸価１３８、重量平均分子量５６００）アミノメ
チルプロパツール　　　　　　２部イオン交換水　　　
　　　　　　　　６９部ジエチレングリコール　　　　
　　　　５部上記成分を混合し、ウォーターバスで７０
℃に加温し、樹脂分を完全に溶解させる。この溶液にカ
ーボンブラック（ＭＣＦ８８、三菱化成製）１５部、エ
タノール５部を加え、３０分間プレミキシングをおこな
った後、下記の条件で分散処理を行った。

分散機　　　　　　　パールミル（アシザラ類）粉砕メ
ディア　　　ガラスピーズ１ｍｍ後粉砕メディアの充填
率　５０％（体積）吐出速度　　　　　１００ｍ１／ｍ
ｉｎ。

さらに遠心分離処理（１２０００ＲＰＭ、　２０分間）
をおこない、粗大粒子を除去して分散液とした。

（インクの作成） 上記分散液　　　　　　　　　　　　　　５０部トリエ
チレングリコール　　　　　　　１５部エチレングリコ
ール　　　　　　　　　５部エタノール　　　　　　　
　　　　　　　５部イオン交換水　　　　　　　　　　
　２５部上記成分を混合し、ｐＨが８からｌＯになるよ
うに、アミノメチルプロパツールで調整し、インク（Ｃ
）を得た。

実施例４ （顔料分散液の作成） スチレン−マレイン酸ハーフエステル 無水マレイン酸共重合体　　　　　　　　　　　　　３
部（酸価１８８、重量平均分子量５６００）モノエタノ
ールアミン　　　　　　　　　１部イオン交換水　　　
　　　　　　　　７１部エチレングリコール　　　　　
　　　　５部上記成分を混合し、ウォーターバスで７０
°Ｃに加温し、樹脂分を完全に溶解させる。この溶液に
カーボンブラック（Ｍ　ｏ　ｎ　ａ　ｒ　ｃ　ｈ　９０
０キヤボツト製）１５部、エタノール５部を加え、３０
分間プレミキシングをおこなった後、下記の条件で分散
処理を行った。

分散機　　　サンドグラインダー（五十嵐機械製）粉砕
メディア　　　ジルコニウムビーズ０　、５　ｍ　ｍ径
粉砕メディアの充填率　４０％（体積）粉砕時間　　　
　　３時間 さらに遠心分離処理（１２０００ＲＰＭ、２０分間）を
おこない、粗大粒子を除去して分散液（Ｄ）とした。

（インクの作成） 上記分散液　　　　　　　　　　　　３０部チオジグリ
コール　　　　　　　　　　２０部エチレングリコール
　　　　　　　　　５部エタノール　　　　　　　　　
　　　　　４部イオン交換水　　　　　　　　　　　４
１部上記成分を混合し、１時間撹拌しインク（Ｄ）を得
た。

参考例１ 実施例１のインクにおいて下記の分散樹脂を用いて分散
液を作成し、他は同様にしてインクを作成し、インク（
Ｅ）とした。

スチレン−マレイン酸ハーフエステル共重合体（酸価１
８０、重量平均分子量１００００）参考例２ 実施例２の分散液に含有されるカーボンブラックをＲＥ
ＧＡＬ６６０Ｒ（キャボット製）に変えて同様の処方で
インクを作成し、インク（Ｆ）を得た。

参考例３ 実施例４のインクにおいて下記の分散樹脂を用いて分散
液を作成し、他は同様にしてインクを作成し、インク（
Ｇ）を得た。

スチレン−アクリル酸−ブチルアクリレート共重合体（
酸価８８、重量平均分子量１３０００）上記のインクを
それぞれ用いて、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
を用いて下記の試験を行った。

ＴＩ＝駆動条件と吐出安定性 駆動電圧を２５Ｖに設定し、各々の電圧で周波数２ＫＨ
ｚ、４ＫＨｚの２種の条件により、室温で印字を行い、
印字の乱れ、欠け、不吐出など有無を観察し、吐出安定
性を評価した。

Ａ：１文字目からきれいに吐出し、連続印字中、不吐出
、欠け、印字の乱れがまったくない。

Ｂ：文字部分はきれいに吐出するが、べた印字の部分で
数箇所の不吐出が発生した。

Ｃ文字部分においても、数文字印字させると不吐出が発
生し、文字の判読が不可能なくらい印字の乱れを生じる
。

Ｔ２：印字物の光学濃度 ＮＰ−ＤＫ紙とＸＥＲＯＸ４０２４紙Ｊ−ＢＪ１３０プ
リンター（キャノン製）を用いて印字した印字物をマク
ヘス濃度計（ＲＤ９１８）を用いて測定。２紙の平均値
で評価した。

Ｔ３　長期インク保存試験 各インクを４０°Ｃで４週間保存した後、保存瓶の底に
付着した沈澱物の量を目視にて観察する。

Ａ：沈澱物が見られない。

Ｂ：瓶の底にわずかに沈澱物が見られるが、実用上には
問題がない程度。

Ｃ０沈澱物が非常に多（生じている。

ＴＯ＝溶解している水溶性樹脂の量 得られたインクを超高速冷却遠心機（ベックマン製）で
５５０００ｒｐｍ、５時間遠心処理し、顔料針と顔料に
吸着している樹脂分を沈降させた後、上澄み液を一定量
採取し、真空乾燥機にて（６０’Ｃ１２４時間）乾燥固
化する。この樹脂量の仕込インクに対する百分率を算出
し残存樹脂濃度とする。

尚、第１表には本実験に用いたカーボンブラックの性能
について記載した。さらに、評価結果を第２表に示した
。表中の評価については、Ｔ１の吐出安定性においては
上記の判定基準に基づく結果を、Ｔ２においては印字物
の反射濃度を、Ｔ３については目視の結果を記載した。

カーボンブラックの性能 評価結果 ６４・・・吐出回復部 ６５・・・記録ヘッド ６６・・・キャリッジ 〔効果〕 以上説明したように本発明のインクは、インクジェット
プリンターに適用したとき、印字物の堅牢性に優れるこ
とはもちろんのこと、印字物の濃度が高（、駆動条件の
変動や長時間の使用でも常に安定した吐出を行うことが
可能で、長期保存安定性にも優れるという効果を有する
。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）はインクジェット記録装置のヘッ
ド部の縦断面図及び横断面図である。 第２図は第１図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。 第３図はインクジェット記録装置の一例を示す斜視図で
ある。 第４図はインクカートリッジの縦断面図である。 第５図はインクジェットカートリッジの斜視図である。 ６１・・・ワイピング部材 ６２・・・キャップ ６３・・・インク吸収体 躬１図＜ｏ＞ 躬（ 図（ｂ） 躬？口

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. （１）水性媒体中にＢＥＴ比表面積が１５０ｍ＾２／ｇ
   以上の中性又は塩基性のカーボンブラックと重量平均分
   子量が３０００〜７０００の範囲にある水溶性樹脂を含
   有することを特徴とするインク。
2. （２）前記水溶性樹脂の酸価が１００以上である請求項
   （１）に記載のインク。
3. （３）インク中に溶解している前記水溶性樹脂の量が２
   重量％以下である請求項（１）に記載のインク。
4. （４）前記水性媒体が、水と水溶性有機溶剤を含む請求
   項（１）に記載のインク。
5. （５）前記水溶性有機溶剤が多価アルコール及び／又は
   そのアルキルエーテルと脂肪族一価アルコールを含む請
   求項（４）に記載のインク。
6. （６）水性媒体中に、重量平均分子量３０００〜７００
   ０の範囲にある水溶性樹脂が表面に吸着されたＢＥＴ比
   表面積１５０ｍ＾２／ｇ以上の中性又は塩基性のカーボ
   ンブラックを含有することを特徴とするインク。
7. （７）インク中に溶解している前記水溶性樹脂の量が２
   重量％以下である請求項（６）に記載のインク。
8. （８）前記水溶性樹脂の酸価が１００以上である請求項
   （６）に記載のインク。
9. （９）前記水性媒体が、水と水溶性有機溶剤を含む請求
   項（６）に記載のインク。
10. （１０）前記水溶性有機溶剤が多価アルコール及び／又
    はそのアルキルエーテルと脂肪族一価アルコールを含む
    請求項（９）に記載のインク。
11. （１１）インクに記録信号に応じた熱エネルギーを付与
    することにより微細孔から液滴としてインクを吐出させ
    て記録を行うインクジェット記録方法に於いて、前記イ
    ンクが水性媒体中にＢＥＴ比表面積が１５０ｍ＾２／ｇ
    以上の中性又は塩基性のカーボンブラックと重量平均分
    子量が３０００〜７０００の範囲にある水溶性樹脂を含
    有することを特徴とするインクジェット記録方法。
12. （１２）前記水溶性樹脂の酸価が１００以上である請求
    項（１１）に記載のインクジェット記録方法。
13. （１３）インク中に溶解している前記水溶性樹脂の量が
    ２重量％以下である請求項（１１）に記載のインクジェ
    ット記録方法。
14. （１４）インク中の水性媒体が、水と水溶性有機溶剤を
    含む請求項（１１）に記載のインクジェット記録方法。
15. （１５）前記水溶性有機溶剤が多価アルコール及び／又
    はそのアルキルエーテルと脂肪族一価アルコールを含む
    請求項（１４）に記載のインクジェット記録方法。
16. （１６）インクに記録信号に応じた熱エネルギーを付与
    することにより微細孔から液滴としてインクを吐出させ
    て記録を行うインクジェット記録方法に於いて、前記イ
    ンクが水性媒体中に重量平均分子量３０００〜７０００
    の範囲にある水溶性樹脂が表面に吸着されたＢＥＴ比表
    面積１５０ｍ＾２／ｇ以上の中性又は塩基性のカーボン
    ブラックを含有することを特徴とするインクジェット記
    録方法。
17. （１７）前記水溶性樹脂の酸価が１００以上である請求
    項（１６）に記載のインクジェット記録方法。
18. （１８）インク中に溶解している水溶性樹脂の量が２重
    量％以下である請求項（１６）に記載のインクジェット
    記録方法。
19. （１９）インク中の水性媒体が、水と水溶性有機溶剤を
    含む請求項（１６）に記載のインクジェット記録方法。
20. （２０）前記水溶性有機溶剤が多価アルコール及び／又
    はそのアルキルエーテルと脂肪族一価アルコールを含む
    請求項（１９）に記載のインクジェット記録方法。