| 【発明の名称】 |
インクセット、それを用いたインクジェット記録方法、記録ユニット、インクカートリッジ、及びインクジェット記録装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】薬師川 祐子
【氏名】滝沢 吉久
【氏名】小野 絵里子
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| 【要約】 |
【課題】インクジェット記録装置において,耐水性が良好で,かつBkとカラー間のブリードを防止した高精細な画像を形成し,特に黒色インクによる画像が高い文字品位,画像濃度を有するインクセットを提供する。【解決手段】 Bkインクが少なくとも,カーボンブラック顔料,水溶性有機溶剤,水を含み,Bkインクとは異色のカラーインクが少なくとも油性染料,水,水溶性有機溶剤,油性染料を分散させるための水溶性ポリマーもしくは界面活性剤を含み,かつBkインクとは異なるカラーインクの少なくとも1色に,前記水溶性ポリマーもしくは界面活性剤として前記Bk顔料インクの極性とは異なる物質を用いることを特徴とするインクセット、それを用いたインクジェット記録方法、記録ユニット、インクカートリッジ、及びインクジェット記録装置。
【解決手段】Bkインクが少なくとも,カーボンブラック顔料,水溶性有機溶剤,水を含み,Bkインクとは異色のカラーインクが少なくとも油性染料,水,水溶性有機溶剤,油性染料を分散させるための水溶性ポリマーもしくは界面活性剤を含み,かつBkインクとは異なるカラーインクの少なくとも1色に,前記水溶性ポリマーもしくは界面活性剤として前記Bk顔料インクの極性とは異なる物質を用いることを特徴とするインクセット、それを用いたインクジェット記録方法、記録ユニット、インクカートリッジ、及びインクジェット記録装置。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ２色以上のインクを用いて、カラー画像を被記録材にインクジェット記録方式で記録するインクジェット記録方法に使用するインクセットにおいて、該インクのうちブラックインク(Ｂkインク)が少なくとも、カーボンブラック顔料、水溶性有機溶剤、水を含み、Ｂkインクとは異色のカラーインクが少なくとも油性染料、水、水溶性有機溶剤、油性染料を分散させるための水溶性ポリマーもしくは界面活性剤を含み、かつＢkインクとは異なるカラーインクの少なくとも１色に、前記水溶性ポリマーもしくは界面活性剤として前記Ｂk顔料インクの極性とは異なる物質を用いることを特徴とするインクセット。
【請求項２】 前記界面活性剤の添加量が１〜５０重量％である請求項１に記載のインクセット。
【請求項３】 前記界面活性剤の添加量が３〜２０重量％である請求項１または２に記載のインクセット。
【請求項４】 前記水溶性ポリマーが重量平均分子量が１０００〜５００００である請求項１に記載のインクセット。
【請求項５】 前記水溶性ポリマーの添加量が１〜５０重量％である請求項１または４に記載のインクセット。
【請求項６】 前記水溶性ポリマーの添加量が３〜２０重量％である請求項１、４および５のいずれかに記載のインクセット。
【請求項７】 前記油性染料を分散させるために水溶性ポリマーを使用する請求項１および４〜６のいずれかに記載のインクセット。
【請求項８】 前記黒色顔料が、少なくとも１つの親水性基が他の原子団を介してカーボンブラック表面に結合している自己分散型カーボンブラックであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のインクセット。
【請求項９】 該自己分散型カーボンブラックにおいて該原子団が、炭素数１〜１２の直鎖状もしくは分岐状のアルキレン基、置換もしくは未置換のフェニレン基、または置換もしくは未置換のナフチル基である請求項８に記載のインクセット。
【請求項１０】 前記Ｂkインクに前記黒色顔料として少なくとも１つの親水性基がアニオン性基を有する原子団を介してカーボンブラック表面に結合しているアニオン性自己分散型カーボンブラックを用い、該Ｂkインクを除くカラーインクのうち少なくとも１つが前記水溶性ポリマーとしてカチオン性ポリマーを用いたインクである請求項４〜９のいずれかに記載のインクセット。
【請求項１１】 該親水性基が、下記式で示す基から選ばれる少なくとも１つである請求項１０に記載のインクセット。
-ＣＯＯＭ、-ＳＯ3Ｍ、-ＰＯ3ＨＭ、-ＰＯ3Ｍ2、-ＳＯ2ＮＨ2、-ＳＯ2ＮＨＣＯＲ(ただし、式中のＭは水素原子、アルキル金属、アンモニウムまたは有機アンモニウムを表し、Ｒは炭素原子数１〜１２のアルキル基、置換もしくは未置換のフェニル基、または置換もしくは未置換のナフチル基を表す。)【請求項１２】 前記Ｂkインクに前記黒色原料として少なくとも１つの親水性基がカチオン性基を有する原子団を介してカーボンブラック表面に結合しているカチオン性自己分散型カーボンブラックを用い、該Ｂkインクを除くカラーインクのうち少なくとも１つが前記水溶性ポリマーとしてアニオン性ポリマーを用いたインクである請求項４〜９のいずれかに記載のインクセット。
【請求項１３】 該親水性基が、下記式で示す基から選ばれる少なくとも１つである請求項１２記載のインクセット。
-ＮＨ3+、-ＮＲ3+【化１】
(ただし、式中のＲは炭素原子数１〜１２のアルキル基、置換もしくは未置換のフェニル基、または置換もしくは未置換のナフチル基を表す。)【請求項１４】 インク滴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、該インクとして、請求項１〜１３のいずれかに記載のインクセット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１５】 ２色以上のインクを用いて、カラー画像を記録する請求項１４に記載のインクジェット記録方法。
【請求項１６】 該インクジェット記録方式が熱エネルギーを利用してインクの被記録材への付与を行う請求項１４または１５に記載のインクジェット記録方法。
【請求項１７】 インクを収容したインク収容部と、該インク収容部から供給されたインクを吐出するヘッド部とを備えた記録ユニットにおいて、該インク収容部が請求項１〜１３のいずれかに記載のインクセットを構成する各インクを収納する部分を有することを特徴とする記録ユニット。
【請求項１８】 前記ヘッド部が、熱エネルギーを利用してインクの被記録材への付与を行う請求項１７に記載の記録ユニット。
【請求項１９】 前記インク収容部が、内部にインク吸収体を含有している請求項１８または１９に記載の記録ユニット。
【請求項２０】 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またはポリオレフィン系樹脂で形成されている請求項１７に記載の記録ユニット。
【請求項２１】 インクを収容したインク収容部と、該インク収容部から供給されたインクを吐出する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、該記録ユニットが請求項１８〜２０のいずれかに記載の記録ユニット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２２】 ヘッド部が、インクに熱エネルギーを作用させてインク滴を吐出させるヘッドである請求項２１に記載のインクジェット記録装置。
【請求項２３】 インク収容部が、内部にインク収容体を含有している請求項２２に記載のインクジェット記録装置。
【請求項２４】 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またはポリオレフィン系樹脂で形成されている請求項２３に記載のインクジェット記録装置。
【請求項２５】 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、請求項１〜１３のいずれかに記載のインクセットを構成する各インクを収納する部分を有することを特徴とするインクカートリッジ。
【請求項２６】 インク収容部のインクと接触する面がポリオレフィン系樹脂で構成された請求項２５に記載のインクカートリッジ。
【請求項２７】 インクを収容するインク収容部と、該インク収容部から供給されたインクを吐出するための記録ヘッドと、該インク収容部から該記録ヘッドに供給するためのインク供給部とを有するインクジェット記録装置において、該インク収容部が、請求項２５または２６に記載のインクカートリッジからなることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２８】 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滴を吐出させるヘッドである請求項２７に記載のインクジェット記録装置。
【請求項２９】 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２７に記載のインクジェット記録装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の着色インクを用いたインクセット及びこれらのインクの原色を組み合わせることにより被記録材にカラー画像を記録する方法に関し、十分な耐水性を有し、高精細な画像が得られ、特に黒色インクが、文字品位が良好で、高い画像濃度を有する画像を形成するインクジェット方式に適応するインクセット及びこれを用いるインクジェット記録方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】インクジェット記録方式は、高電圧印加による静電吸引方式、圧電素子を用いて着色インクに機械的振動または変位を与える方式、インクを加熱して発泡させる圧力を利用する方式等、種々のインク吐出方式によりインクの小滴を発生させ、これを飛翔させて紙等の被記録材に付着させ、インクジェットを形成させて記録を行うものであり、騒音の発生が少なく、高速印字、多色印字を行える記録方式である。
【０００３】インクジェット記録法によりカラー画像が形成される場合には、一般にシアン(Ｃ)、マゼンタ(Ｍ)、イエロー(Ｙ)の三原色が使用されている。さらに、一般にはブラック(Ｂk)によって記録される頻度が高いため、Ｃ、Ｍ、Ｙの三原色インクに加えてＢkインクが追加されて使用されている。
【０００４】この方式で用いられるインクに求められる性能としては、高精細な画像フェザリングや滲みのないこと、カラー画像においては、異色間同士の色の混じり合い(ブリード)がないこと、また得られる画像の堅牢性として、耐水性、耐擦過性等が良好であることなどが挙げられる。
【０００５】また特に文字が主体の画像を形成するＢkインクには良好な文字品位、高い画像濃度や黒色再現性が求められる。
【０００６】しかし水溶性染料を用いたＢkインクでは、耐水性や黒色再現性が十分ではない。そこで、色材としてカーボンブラックが用いられるようになっている。カーボンブラックを水性インクとして使用するためには、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必要である。特開平３-２１０３７３号公報には分散剤として水溶性樹脂を使用する方法が開示されている。このように一般的には分散剤を用いて分散させる方法がとられている。
【０００７】また、分散剤を使用しない分散方法としては、カーボンの表面に水溶性基を導入することによって、水性媒体中に分散させる方法が、特開平５-１８６７０４号公報、特開平８-３４９８号公報等に開示されている。自己分散型カーボンブラックは、その表面の親水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、またその親水基により親水性が向上している。そのため長期間保存されても水性媒体中に安定して分散された顔料インクが得られる。このカーボンブラックを色材として用いた水性Ｂkインクによると、良好な文字品位、高い画像濃度を得ることができ、形成する画像の耐水性、耐擦過性等が良好である。
【０００８】一方、カラーインクとしては、色材として水溶性染料を使用した水性インクが使用されている。しかし、これらインクは乾燥後の画像も耐水性に乏しかった。そこで、この耐水性を改善するために特開平５-２３９３９２号公報、特開平８-２５９８７１号公報には、色材に非水溶性染料を用いて耐水性を向上させる方法が開示されている。特開平５-２３９３９２号公報では、非水溶性染料を水分散性樹脂を用いて水中に分散させ、水性インクを製造する方法が開示されている。しかしこれらに開示されているインクでは非水溶性染料を用いるため、画像の耐水性は向上するが、カラー画像においてはブリードが改善されておらず、高精細な画像は得られなかった。
【０００９】ここでブリードとは、このＣ、Ｍ、Ｙ及びＢkの４色のインクを用いた画像形成時に、異色の２つのインクを隣接させて打ち込んだ場合、その境界部においてインクが未定着のまま部分的に混じり合い、その結果、異色間の境界滲みが生じるという現象である。特にＢkとカラーの２つのインクを隣接させる場合では、ブリードは顕著に見られる。
【００１０】このブリードの改善については、化学反応により析出する水溶性染料を組み合わせたインクセットでカラー画像を形成する方法が、特開平５-２０８５４８号公報、特開平６-５７１９２号公報、特開平６-１０６８４１号公報に開示されている。これらは色材としてpＨ感応性染料を用いたり、沈殿剤を用いることで、染料を析出させ、ブリードを防止するものである。
【００１１】また特開平７-１４５３３６号公報、特開平９-１０９５４７号公報には異色のインクの極性を変えることによって異色間のインクの境界部での混合を防ぐ方法が開示されている。
【００１２】特開平７-１４５３３６号公報では２色以上のどちらかにポリマーを含有させたアニオン性のインク、カチオン性のインクを接触させて、ブリードを低減させている。また特開平９-１０９５４７号公報では、アニオン性染料とカチオン染料の組み合わせ、もしくは一方が水溶性染料でもう一方が非水溶性染料と高分子物質という組み合わせによりブリード低減を試みている。
【００１３】これらのインクセットはアニオン性とカチオン性という異なる極性のインク同士の反応で、異色インクの境界部で造塩、凝集させることによりブリードを低減させており、そのインク極性は水溶性染料や水溶性ポリマーに由来するものである。しかしながら、これらインクの極性を左右しているこれら物質は水性媒体中に均一に溶解している。そのため異色インク間境界部での造塩、凝集の反応が、水溶性染料分子や水溶性ポリマー分子という小さな分子レベルで起きているために急激な凝集とはならなく、完全にブリードを防ぐには至らなかった。加えて、染料が造塩反応を起こす場合では色調の変化も生じてしまう。
【００１４】またこれらは色材として少なくとも１つに水溶性染料を使用しているため、記録画像の耐水性が問題となっていた。
【００１５】そこで本発明の目的は、インクジェット記録装置において、耐水性が良好で、かつＢkとカラー間のブリードを有効に抑制した高精細な画像を形成し、特に黒色インクによる画像が高い文字品位、画像濃度を有するインクセットを提供することにある。
【００１６】
【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。
【００１７】すなわち、本発明は、２色以上のインクを用いて、カラー画像を被記録材にインクジェット記録方式で記録するインクジェット記録方法に使用するインクセットにおいて、該インクのうちブラックインク(Ｂkインク)が少なくとも、カーボンブラック顔料、水溶性有機溶剤、水を含み、Ｂkインクとは異色のカラーインクが少なくとも油性染料、水、水溶性有機溶剤、油性染料を分散させるための水溶性ポリマーもしくは界面活性剤を含み、かつＢkインクとは異なるカラーインクの少なくとも１色に、前記水溶性ポリマーもしくは界面活性剤として前記Ｂk顔料インクの極性とは異なる物質を用いることを特徴とするインクセットに関するものである。
【００１８】また、本発明は、インク滴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、該インクとして、前記記載のインクセットを用いることを特徴とするインクジェット記録方法に関するものである。
【００１９】さらに、本発明は、インクを収容したインク収容部と、該インク収容部から供給されたインクを吐出するヘッド部とを備えた記録ユニットにおいて、該インク収容部が前記記載のインクセットを構成する各インクを収納する部分を有することを特徴とする記録ユニットに関するものである。
【００２０】またさらに、本発明は、インクを収容したインク収容部と、該インク収容部から供給されたインクを吐出する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、該記録ユニットが前記記載の記録ユニットであることを特徴とするインクジェット記録装置に関するものである。
【００２１】加えて、本発明は、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、前記記載のインクセットを構成する各インクを収納する部分を有することを特徴とするインクカートリッジに関するものである。
【００２２】さらに加えて、本発明は、インクを収容するインク収容部と、該インク収容部から供給されたインクを吐出するための記録ヘッドと、該インク収容部から該記録ヘッドに供給するためのインク供給部とを有するインクジェット記録装置において、該インク収容部が、前記記載のインクカートリッジからなることを特徴とするインクジェット記録装置に関するものである。
【００２３】本発明においては、Ｂk顔料インクの極性がアニオン性の場合、ブラックインクとは異なるカラーインクの少なくとも１つが、前記水溶性ポリマーもしくは界面活性剤としてカチオン性物質を用いるのが好ましく、Ｂk顔料インクの極性がカチオン性の場合、Ｂkインクとは異なるカラーインクの少なくとも１つが、前記水溶性ポリマーもしくは界面活性剤としてアニオン性物質を用いるのが好ましい。
【００２４】[作用]本発明者らは、様々なインク組成のインクセットについて鋭意検討した結果、２色以上のインクを用いてカラー画像を被記録材にインクジェット記録方式で記録するインクジェット記録方法において、該インクはＢkインクとして少なくともカーボンブラック顔料、水、水溶性有機溶剤を含み、カラーインクとして少なくとも油性染料、水性媒体、有機溶剤、油性染料を分散させるための水溶性ポリマーもしくは界面活性剤を含み、かつカラーインクのうち少なくとも１つが前記油性染料を水性媒体に分散させるために前記Ｂk顔料インクとは異なる極性の水溶性ポリマーもしくは界面活性剤を用いることを特徴とするインクセットが、形成する画像が文字品位が良好で、高い画像濃度を有し、かつカラー画像の耐水性が良好で、ブリードを有効に緩和することができるインクセットであることを見出した。
【００２５】本発明のインクセットではＢkインクとして分散剤もしくはカーボン表面の親水性基によって、分散しているカーボンブラック顔料を使用している。このカーボンブラック顔料を用いることにより、耐候性、文字品位が良好で、高い画像濃度のＢkインクが得られる。
【００２６】またこのインクセットでのカラーインクでは、油性染料を水性媒体中に水溶性ポリマーもしくは界面活性剤を用いて分散させ、着色微粒子を形成している。色材として油性染料を用いるため、画像が水に付着しても着色部分が溶け出すことが殆どなく、耐水性が良好である。
【００２７】ここで、Ｂk顔料インクの極性は、カーボンブラックの表面の水溶性基もしくはカーボンブラックを分散させるための分散剤によって決定され、一方カラーインクの極性は油性染料を分散させるための水溶性ポリマーもしくは界面活性剤の極性によって決定される。
【００２８】そこで、それぞれ異なる極性をもつＢkインクとカラーインクを組み合わせることにより、Ｂkインクとカラー間のインクのブリードを防止することができる。境界部でＢkインクとカラーのインクが接触する際、Ｂk顔料粒子とカラーインク中の着色微粒子同士が接触し、急激に凝集し、インク同士の混じり合いを完全に防ぐため、ブリードを生じない。
【００２９】この反応は、水溶性染料や水溶性ポリマーといった水性媒体中に均一に溶解している分子レベルの反応ではなく、Ｂk顔料粒子と、まわりを囲んでいる水溶性ポリマーもしくは界面活性剤が極性を持つ着色微粒子との反応であるので、凝集が起こりやすく、混色を抑制する効果が大きいと推測される。
【００３０】また染料同士の反応では染料構造が変化してしまい、色調が変化してしまう可能性があるが、顔料と微粒子との反応であるので、色調の変化も起きることはない。
【００３１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の態様を挙げて本発明を詳細に説明する。
【００３２】本発明のインクセットは、２色以上のインクを用いて、カラー画像を被記録材にインクジェット方式で記録するインクセットにおいて、該インクはＢkインクとして少なくともカーボンブラック顔料、水、水溶性有機溶剤を含み、カラーインクとして少なくとも油性染料、水性媒体、有機溶剤、油性染料を分散させるための水溶性ポリマーもしくは界面活性剤を含み、かつＢkインクとカラーインクの極性を変えることを特徴とする。
【００３３】[Ｂkインク]本発明のＢkインクにおいて使用されるカーボンブラック顔料としては、例えばファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。既存のものでも、新規に合成されたものでも、水との親和性が高いものであれば使用することができる。
【００３４】またカーボンブラックを分散させるための分散剤としては、従来公知の界面活性剤やポリマー等が使用でき、これらの使用量は顔料によって異なる。
【００３５】前記カーボンブラックとしては自己分散型カーボンブラックを使用するのがより好ましい。自己分散型カーボンブラックとは、カーボンブラックの表面に直接もしくは他の原子団を介して親水基が結合したもので、従来の顔料インクのように、カーボンブラックを分散させるための分散剤が不要である。分散剤を使用しないことにより、インクジェット記録方式における安定な吐出性が得られるためである。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、アニオン性やカチオン性に帯電したものが好適である。そのイオン性の反発によって水分散性を有し、親水基により親水性も向上している。そのため長期間保存していても、顔料の粒径や粘度を増大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。
【００３６】前記カーボンブラックのインク中の含有量は、特に限定はされないが、インク全重量の 0.1〜15重量％の範囲、好ましくは１〜10重量％の範囲である。顔料濃度が 0.1％以下であると、十分な画像濃度を得ることができず、15％以上であると、インク中での顔料の分散安定性が悪くなるので、好ましくない。
【００３７】[カラーインク](油性染料)本発明のカラーインクにおいて使用される油性染料は、既存のものでも、新規に合成されたものでも、適度な色調と濃度を有するものであれば使用することができる。
【００３８】例えば、Ｃ.I.ソルベントブルー 33、38、42、45、53、65、67、70、104、114、115、135Ｃ.I.ソルベントレッド 25、31、86、92、97、118、132、160、186、187、219Ｃ.I.ソルベントイエロー 1、49、62、74、79、82、83、89、90、120、121、151、153、154Ｃ.I.ソルベントブラック 3、5、7、22、23、123 等が挙げられる。
【００３９】なお本発明に好適な油性染料は上記に列挙した例に限定されるものではない。
【００４０】前記染料のインク中の含有量は、特に限定されないが、各染料の合計がインク全重量の 0.1〜15重量％の範囲、好ましくは 0.1〜10重量％の範囲である。上記の範囲であれば、十分な画像濃度を得ることができ、またインク中での油性染料の分散安定性が悪くなったり、インクの固着性が悪くなることも殆どない。
【００４１】(分散剤)次に本発明のカラーインクにおいて使用される界面活性剤及び水溶性ポリマーについて説明する。これら界面活性剤や水溶性ポリマーは油性染料を水中に分散させる役割を持つ。
【００４２】＜界面活性剤＞本発明で油性染料を分散させるために使用される界面活性剤は、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤から選ばれるものである。
【００４３】アニオン性界面活性剤としては、カルボン酸塩型；高級アルコール硫酸エステル塩、高級アルコールエーテル硫酸エステル塩、硫酸化脂肪酸、硫酸化脂肪酸エステル、硫酸化脂肪酸オレフィンなどの硫酸エステル塩型；アルキルベンゼンスルホン酸塩やオレフィンスルホン酸塩などのスルホン酸塩型；リン酸エステル塩型の活性剤が挙げられる。
【００４４】カチオン性界面活性剤としては、アルキルアミン塩型、第４級アンモニウム塩型などが挙げられる。なお本発明に好適な界面活性剤は上記に列挙した例に限定されるものではない。
【００４５】これらの界面活性剤のインク中の含有量としては、一般にはインクの全重量に対して１〜50重量％が好ましく、より好ましくは３〜20重量％の範囲とする。界面活性剤含有量を上記の範囲内とすることで、油性染料の分散安定性の低下や、インク粘度の増大、表面張力の低下等が生じることを抑えることができる。
【００４６】＜水溶性ポリマー＞本発明で油性染料を分散させるために使用される水溶性ポリマーは、アニオン性水溶性ポリマー、カチオン性水溶性ポリマーから選ばれるものである。
【００４７】アニオン性水溶性ポリマーとしてはポリアクリル酸、メタクリル酸、スチレン-アクリル酸共重合体、スチレン-アクリル酸-アクリル酸類アルキルエステル共重合体、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-マレイン酸ハーフエステル共重合体、ビニルナフタレン-マレイン酸共重合体、アルキル酸、カルボキシルメチルセルロース等の多糖類、硫酸ポリビニルや、前記物質の各アルカリ塩類が挙げられる。アルカリ塩類としてはナトリウム、リチウム、カリウム等のアルカリ金属の他、アンモニウム塩、アルキルアミン塩、アルカノールアミン塩等が挙げられ、これらを単独ないし数種類を適宜組み合わせて使用できる。
【００４８】また、カチオン性ポリマーとしては、ポリエチレンイミン、ポリイソプロピレンイミン等を含むポリアルキレンイミン類、ポリアルキレンポリアミン、ポリアミドポリアミンエピクロールヒドリンを含むポリアミン類、水溶性アニリン樹脂及びその塩類、ポリチオ尿素及びその塩類、水溶性カチオン化アミノ樹脂、ポリビニルピリジン及びその塩類、ポリアクリルアミドカチオン変性物等が挙げられ、これらを単独ないし数種類を適宜組み合わせて使用できる。なお本発明に好適な水溶性ポリマーは上記に列挙した例に限定されるものではない。
【００４９】水溶性ポリマーの重量平均分子量としては、1000〜50000 のものが好ましく、より好ましくは 1000〜20000 のものが好ましい。重量平均分子量が 1000 より小さいと、油性染料の分散が十分に安定せず、50000 より大きいとインク粘度が増大するためである。
【００５０】これらの水溶性ポリマーのインク中の含有量としては、一般にはインクの全重量に対して１〜50重量％が好ましく、より好ましくは３〜20重量％の範囲とする。ポリマー含有量が１％より少ないと、油性染料の分散安定性が悪くなる可能性があり、50％以上であると、インク粘度の増大、インクの吐出性の悪化等が起きるので、好ましくない。
【００５１】また油性染料を分散させるためには、水溶性ポリマーを用いるのがより好ましい。界面活性剤を用いた場合、分子量が小さいため、水溶性ポリマーによる分散よりも油性染料の分散が安定ではないためである。
【００５２】より好ましい実施例を具体的に説明すると、該インクはＢkインクとして少なくとも自己分散型カーボンブラック顔料、水、水溶性有機溶剤を含み、カラーインクとして少なくとも油性染料、水、水溶性有機溶剤、水溶性ポリマーを含み、Ｂkインクとしてカチオン性に帯電した自己分散型カーボンブラックを使用するとき、カラーインクとしてアニオン性の水溶性ポリマーを使用し、アニオン性に帯電した自己分散型カーボンブラックを使用するとき、カラーインクとしてカチオン性の水溶性ポリマーを使用する。
【００５３】[水性液媒体]本発明のＢk、カラーインクに使用される水性液媒体としては、水と水溶性有機溶剤との混合媒体からなるが、具体的な水溶性有機溶剤の例としては、例えば、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；アセトン等のケトン類；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、１,２,６-ヘキサントリオール、チオジグリコール、へ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(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、トリエタノールアミン、スルホラン、ジメチルサルフォオキサイド、２-ピロリドン、ε-カプロラクタム等の環状アミド化合物及びスクシンイミド等のイミド化合物等が挙げられる。
【００５４】これらの水溶性有機溶剤のインク中の含有量としては、一般にはインクの全重量に対して 10〜50重量％が好ましく、より好ましくは 15〜40重量％の範囲とする。有機溶剤含有量が 10％より少ないと、油性染料の分散安定性が悪くなる可能性があり、50％以上であると、インク粘度が増大するので、好ましくない。
【００５５】また、水には純水またはイオン交換水が用いられ、この水のインク中の含有量としては、一般にはインクの全重量に対して 30〜80重量％が好ましい。30％より少ないと、インク粘度が高くなるため好ましくない。また、80％以上であると蒸発成分が多すぎて、蒸発時のインク諸特性に影響がでるため、好ましくない。
【００５６】本発明のインクには、この他防腐剤、酸化防止剤、pＨ調整剤、水溶性ポリマー等の添加剤を適宜配合してもよい。
【００５７】[記録方法]次に、本発明のインクを用いる記録方法について説明する。本発明のインクを用いて記録を行うのに好適な方法及び装置としては、記録ヘッドの室内のインクに記録信号に対応した熱エネルギーを与え、該熱エネルギーにより液滴を発生させ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挙げられる。
【００５８】図１は、本発明の実施の形態の好適なカートリッジ交換式のインクジェット記録装置 200 の機械的構成例を示す図である。
【００５９】図１において、１は交換式ヘッドカートリッジで、このカートリッジはインクを収容するインクタンク部分と記録ヘッドとを備えている。２はキャリッジユニットで、ヘッドカートリッジ１を装着して左右方向に移動して記録を行う。３はヘッドカートリッジ１を固定するためのホルダであり、カートリッジ固定レバー４に連動して作動する。すなわち、ヘッドカートリッジ１がキャリッジユニット２内に装着されてから、カートリッジ固定レバー４を作動することでヘッドカートリッジをキャリッジユニットに圧着するように構成されている。これによりヘッドカートリッジ１の位置決めと、ヘッドカートリッジ１とキャリッジユニット２との間の電気的なコンタクトを得ようとするものである。５は電気信号をキャリッジユニットに伝えるためのフレキシブルケーブルである。６はキャリッジモータで、その回転によりキャリッジユニットを主走査方向に往復動作させる。７はキャリッジベルトで、キャリッジモータによって移動するように駆動され、キャリッジユニットを左右方向に移動させている。８はキャリッジユニット２を摺動可能に支持するためのガイドシャフトである。９はキャリッジユニットのホームポジションを決めるためのフォトカプラを備えるホームポジションセンサである。10 はホームポジションを検出させるための遮光板で、キャリッジユニットがホーム位置に到達すると、そのキャリッジユニットに設けられたフォトカプラを遮光することにより、キャリッジユニットがホーム位置に到達したことが検知される。12 は、ヘッドカートリッジ１の記録ヘッドの回復機構等を含むホームポジションユニットである。13 は記録媒体を排紙するための排紙ローラで、拍車ユニットとで記録媒体を挟み込み、その記録媒体を記録装置外へ排出させるものである。14 はＬＦユニットで、記録媒体を決められた重量だけ副走査方向へ搬送するユニットである。
【００６０】図２は本発明の実施形態で用いられるヘッドカートリッジ１の詳細図である。
【００６１】図において、15 は交換式の黒(Ｂk)のインクタンクである。16 は、Ｃ、Ｍ、Ｙの各色剤であるインクを収容している交換式のインクタンクである。インクタンクはインクを含浸させたスポンジが詰められている。17 はインクタンク 16の連結口(色材供給口)で、ヘッドカートリッジ１と連結して色剤を供給している。18 はインクタンク 15 の連結口である。色剤供給口 17、18 は、供給管 20に連結されて記録ヘッド部 21 に色剤を供給するように構成されている。19 は電気信号のコンタクト部であり、フレキシブルケーブル５と接続されて、各種信号をヘッドカートリッジ１に伝えるように構成されている。
【００６２】記録ヘッド部 21 は、アルミニウムからなるベースプレートの上に複数ノズル、電気熱変換体(ヒーター素子)、電極、電気配線されたシリコンプレート、記録ヘッド基板、液室、インクフィルタ、インク供給管などが形成された構造になっている。
【００６３】このヘッドユニットは、ヒーター素子によりインクに熱を与えることが可能である。この熱によりインクが膜沸騰する際に発生する気泡の成長または収縮によって生じる圧力変化によって、記録ヘッドの吐出口列からインクが吐出されて被記録材上に画像が形成される。
【００６４】前記記録ヘッドに設けられた各インク吐出手段、つまり複数の種類のインクを吐出する各インク吐出部は、熱エネルギーを利用してインクを吐出するインクジェット手段であって、熱エネルギーを発生させるための電気熱変換体を備えたものである。また、前記各インク吐出手段は、前記電気熱変換体によって印加される熱エネルギーにより生じる膜沸騰による気泡の成長、収縮によって生じる圧力変化を利用して、吐出口よりインクを吐出させ、記録を行うものである。
【００６５】図３は記録手段のインク吐出部の構造を模式的に示す部分斜視図である。図６において、被記録材と所定の隙間をおいて対面する吐出口面 22 には、所定のピッチで複数の吐出口 23 が形成され、共通液室 24 と各吐出口 23 とを連通する各液路 25 の壁面に沿ってインク吐出用のエネルギーを発生するための電気熱変換体 26 が配設されている。記録手段は、各吐出群における複数の吐出口 23 がキャリッジ２の移動方向(主走査方向)と交叉する方向に並ぶような位置関係で、該キャリッジ２に搭載されている。こうして、画像信号または吐出信号に基づいて対応する電気熱変換体 26 を駆動して、液路 25 内のインクを膜沸騰させ、そのときに発生する圧力によって吐出口 23 からインクを吐出させる記録ヘッドが構成されている。
【００６６】なお、本発明に使用するインクジェット記録装置において、上記ではインクに熱エネルギーを作用させてインク液滴を吐出するインクジェット記録装置を例に挙げたが、本発明は、その他に圧電素子を使用するピエゾ方式などその他のインクジェット記録装置でも同様に利用できる。
【００６７】
【実施例】次に実施例及び比較例を挙げて、本発明をさらに具体的に説明する。なお、以下の記載で％とあるのは、特に断りない限り重量基準である。
【００６８】顔料分散体１の作成5.3g の水に５g の濃塩酸を溶かした溶液に５℃においてアントラニル酸 1.58g を加えた。これに、アイスバスで攪拌することにより常に 10℃以下に保たれた状態で、５℃の 8.7g の水に 1.78g の亜硝酸ナトリウムを加えた溶液を加えた。これにさらに、15分攪拌後、表面積が 320ｍ2/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。後、さらに 15分攪拌した。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、顔料粒子を十分に水洗し、110℃のオーブンで乾燥させ、さらに、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。以上の方法によりカーボンブラックの表面に下記化学式に示す基を導入した。
【００６９】
【化２】
顔料分散体２の作成表面積が 230ｍ2/g でＤＢＰ吸油量が 70ｍL/100g 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℃で攪拌した。ここにさらに数分後、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、さらに１時間攪拌した。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、顔料粒子を十分に水洗し、110℃のオーブンで乾燥させ、さらに、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。以上の方法によりカーボンブラックの表面に下記に示す基を導入した。
【００７０】
【化３】
[実施例１](Ｂkインク１の作成)下記に示す成分を混合し、充分攪拌して溶解した後、ポアサイズ 3.0μｍのミクロフィルター(富士フィルム製)に加圧濾過し、Ｂkインク１を得た。
【００７１】(カラーインク１の作成)下記に示す油性染料を有機溶剤に溶解した後、分散剤の存在下で、水に加え、ホモジナイザーを使用し７分間 7000 回転の条件下で分散させることにより、水分散性カラーインク１を得た。
【００７２】
【表１】
[実施例２](Ｂkインク２の作成)下記に示す成分を混合し、充分攪拌して溶解した後、ポアサイズ 3.0μｍのミクロフィルター(富士フィルム製)にて加圧濾過し、Ｂkインク２を得た。
【００７３】(カラーインク２の作成)下記に示す油性染料を有機溶剤に溶解した後、分散剤の存在下で、水に加え、ホモジナイザーを使用し７分間 7000 回転の条件下で分散させることにより、水分散性カラーインク１を得た。
【００７４】
【表２】
[実施例３](Ｂkインク３の作成)下記に示す成分を混合し、充分攪拌して溶解した後、ポアサイズ 3.0μｍのミクロフィルター(富士フィルム製)にて加圧濾過し、Ｂkインク３を得た。
【００７５】(カラーインク３の作成)下記に示す油性染料を有機溶剤に溶解した後、分散剤の存在下で、水に加え、ホモジナイザーを使用し７分間 7000 回転の条件下で分散させることにより、水分散性カラーインク３を得た。
【００７６】
【表３】
[比較例１](Ｂkインク４の作成)下記に示す成分を混合し、充分攪拌して溶解した後、ポアサイズ 3.0μｍのミクロフィルター(富士フィルム製)にて加圧濾過し、Ｂkインク４を得た。
【００７７】(カラーインク４の作成)下記に示す各成分を混合し、充分攪拌して溶解後、ポアサイズが 0.22ｍｍのフロロポアフィルター(住友電気工業製のフィルター、商標名)で加圧濾過し、カラーインク４を調製した。
【００７８】
【表４】
[比較例２](Ｂkインク５の作成)下記に示す成分を混合し、充分攪拌して溶解した後、ポアサイズ 3.0μｍのミクロフィルター(富士フィルム製)にて加圧濾過し、Ｂkインク５を得た。
【００７９】(カラーインク５の作成)下記に示す各成分を混合し、充分攪拌して溶解後、ポアサイズが 0.22ｍｍのフロロポアフィルター(住友電気工業製のフィルター、商標名)で加圧濾過し、カラーインク５を調製した。
【００８０】
【表５】
次に各実施例及び比較例のインクを用いた、市販コピー用紙(キャノン社製ＰＢペーパー、ゼロックス社製 4024ペーパー)及びボンド紙(plover Ｂond)に記録を行った。
【００８１】使用したインクジェット記録装置としては、図１に示したのと同様の記録装置を用いて画像を形成した。なおここで用いた記録ヘッドはＢJＣ-420J(商品名:キャノン社製、インクジェットプリンター)に使用されているものと同一の記録ヘッドを用いた。記録ヘッド駆動条件、すなわち、ヒーターへの通電条件は、各ヘッドとも印加電圧 24Ｖ、駆動周波数 6.25kＨzとした。
【００８２】インクＡはＢkのインクタンクを、インクＢはカラーのインクタンクを使用した。
【００８３】[耐水性評価]各色を単独で印字し、その画像に印字直後に水道水をかける耐水性試験を行い、下記基準で評価した。
【００８４】
[ブリード評価]２色で形成される下に示すような２色が隣り合う画像を印字し、その画像の異色間の滲みについて、下記基準で評価した。
【００８５】(画像)【００８６】
【表６】
(評価基準)○:異色間の混じり合いが全く見られない△:少し混じり合いが見られる×:かなり混じり合っている実施例及び比較例のインクセットについて評価結果を以下に示す。
【００８７】
【表７】
実施例１〜３では、単色での画像耐水性がすべて良好であった。これはＢkインクとして顔料インクを用い、カラーインクとして油性染料を用いているため、それぞれの画像に水をかけても染料が再溶解しないためである。またブリードについては、極性の異なるＢk顔料粒子と油性染料分散粒子間で凝集が起こり、ブリードを抑制することができる。一方比較例１はＢkインクとして顔料インクを使用し、カラーインクとして水溶性染料を使用しているため、Ｂkの画像は耐水性が良好であるが、カラーインクでの画像は、乾燥しても水がかかると再溶解して、画像が乱れる。またＢkインクとカラーインクとで極性は異なるが、一方が水溶性染料であるので、凝集が十分でなく、ブリードもあまり抑制できなかった。比較例２ではカラーインクが水溶性染料を使用しているため、カラー画像の耐水性が悪く、またBkインクとカラーインクとの極性が同じであるため、ブリードは抑制できなかった。
【００８８】
【発明の効果】以上述べたように、本発明のインクセット、およびかかるインクセットを用いたインクジェット記録方法によれば、特に黒色インクによる画像が高い文字品位、画像濃度を有し、耐水性が良好で、かつ異色間のブリードを有効に緩和した、高精細な画像を提供することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００１００７
【氏名又は名称】キヤノン株式会社
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| 【出願日】 |
平成１３年２月２６日（２００１．２．２６） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８８３２８
【弁理士】
【氏名又は名称】金田 暢之 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開２００２−２４９６８７（Ｐ２００２−２４９６８７Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年９月６日（２００２．９．６） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−５０５１１（Ｐ２００１−５０５１１） |
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