JPH10324818A

JPH10324818A - カーボンブラック及び水性分散液並びにこれらを用いた水性インキ

Info

Publication number: JPH10324818A
Application number: JP25638897A
Authority: JP
Inventors: Nobutake Mise; 信猛見勢; Takashi Hirasa; 崇平佐; Masahiro Yamada; 昌宏山田
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1997-03-27
Filing date: 1997-09-22
Publication date: 1998-12-08

Abstract

(57)【要約】【課題】吐出安定性はもちろんのこと、印刷物の印字
濃度の高い水性インキを提供するカーボンブラックなら
びに水性インキを得る。【解決手段】ＤＢＰ吸油量が９５ｃｃ／１００ｇ以上
で、全酸性基が５００μｅｑｕ／ｇ以上のファーネスカ
ーボンブラック。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水性インキ用顔料
として好適なカーボンブラック並びにこれを用いた水性
インキ等、特にインクジェット用水性インキもしくは筆
記具用水性インキに適した黒色系の水性インキ等に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録は、記録時の騒音が
小さい、カラー印刷が可能、高速印字が可能、普通紙に
印刷が可能で高品位であるといった特徴を持つことから
パーソナル用、オフィス用を問わずコンピューターの印
刷用に幅広く使用されている。このインクジェット印刷
は種々の方式があり、記録ヘッドの中にある細いノズル
中のインクを静電エネルギーにより吐出を行う方法、及
び記録ヘッド内においた発熱帯に電流を流し、その発熱
により気泡を発生させてノズルからインキを吐出させる
ことにより、印刷を行う方法が挙げられる。

【０００３】このようなインクジェット記録に用いられ
るインキとしては、従来は染料を水に溶解又は分散した
水性インキが用いられてきた。このような水性インキは
万年筆、ボールペン等の筆記具にも用いられている。こ
れらインクジェット用インキを始めとするの記録用のイ
ンキに要求される性能として、次のような項目が挙げら
れる。（１）印字又は筆記物に滲みがないこと（２）印字又は筆記物が光、又は熱により退色しないこ
と（３）長期間放置したときでも記録ヘッド内のノズルや
ペン先に目詰まりを生じないこと（４）保存安定性が良いこと（５）インキの粘度が低いこと（６）印刷した時の印字濃度が高いこと

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述のように従来、こ
れらの用途のインキでは着色剤として染料を、水に溶解
又は分散したインキが用いられてきたが、染料を用いた
場合、印字、または筆記物に滲みが出やすく光により退
色するという問題を有することから、最近カーボンブラ
ックを黒色顔料として使用したインキが注目されてい
る。

【０００５】しかしながら、カーボンブラックを使った
インキは、カーボンブラックの表面が親油性であるため
水中での分散性が悪く、ノズルやペン先でカーボンブラ
ックが目詰まりしたり、保存中に凝集物を生じ使用が不
可能となるという問題があるため、各種の分散剤の添加
が必要とされている。ここで分散剤としては、カーボン
ブラックと馴染みのよい親油性基と、水と馴染みのよい
親水性基との両方の基を分子中に含有する分散剤、具体
的には主に樹脂分散剤が、分散性あるいは分散安定性を
改良するため用いられている。

【０００６】しかしながら、このような樹脂分散剤はカ
ーボンブラックに結合させる量以上に添加しないと分散
効果が得られないため、液中に余分な分散剤が残り、そ
れがノズルやペン先のインキが乾燥したときに、再溶解
性のない固形物となり、目詰まりの原因となる。また、
分散剤を添加することによりインキの粘度が高くなり、
安定したインキの吐出性が得られないという問題も生ず
る。

【０００７】特にインクジェット用途として分散性、吐
出安定性及び印字濃度を向上するために、特定の揮発分
量を持つカーボンブラックと特定の分子量を持つ水性樹
脂とを併用してインキを調製することが提案されている
（特開平３−２１０３７３号公報）。しかしながら、こ
の場合には十分な分散性を得るために特定の水性樹脂の
併用が必須であり、このため吐出安定性が十分とは言え
なかった。さらには、カーボンブラックの揮発分量が多
くなると印字出来ないという欠点を持っている。また、
特開平８−３４９８号公報ではカーボンブラックに次亜
塩素酸ソーダ溶液を作用し、カーボンブラックを市販品
以上に酸化処理しその表面を親水化処理することによ
り、分散剤を使わず分散安定性を改良する試みが記載さ
れているが、物性として未だ不十分である。

【０００８】本発明は、上記の従来技術の問題点を解決
し、水性分散液とした場合に印字濃度が高く、分散性と
ノズルやペン先での目詰まりの発生を押さえ、吐出安定
性の優れた水性インキを提供することができ、インクジ
ェット記録において、専用紙に印字記録したときだけで
なく普通紙に記録しても高い印字濃度を得ることができ
る高性能のカーボンブラック及びそれを用いた水性イン
クを得ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者は、ＤＢＰ吸油
量と酸性官能基とが特定範囲にあるカーボンブラックに
より、上記の目的が達成されることを見出した。本発明
は、ＤＢＰ吸油量が９５ｃｃ／１００ｇ以上で、全酸性
基が５００μｅｑｕ／ｇ以上のファーネスカーボンブラ
ック、このカーボンブラックを水性媒体に分散してなる
水性分散液ならびに該分散液を用いた水性インキ、に存
する。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明で使用するカーボンブラッ
クは、ファーネス法で製造したファーネスブラックであ
る。ＤＢＰ吸油量の高いカーボンブラックを製造できる
方法としては、ファーネス法以外に、チャンネル法、ロ
ーラ法、アセチレン法があるが、チャンネル法やローラ
法では原料に対する製品の歩留まりが低く、そのため、
原料中の不純物が濃縮され、とくに、硫黄は酸化により
硫酸に変わり、分散性の悪いものしか得られない。ま
た、アセチレン法のカーボンブラックは、カーボンブラ
ックの結晶化度が高いため、酸化剤の反応する活性点が
少なく、酸化が十分に進まず好ましくないためである。

【００１１】本発明は、ファーネス法で製造した、ＤＢ
Ｐ吸油量が９５ｃｃ／１００ｇ以上で全酸性基が５００
μｅｑｕ／ｇ以上のカーボンブラックである。ＤＢＰ吸
油量が高い程水性分散液にしてインキとして用いた場合
に印字濃度が高くなるが、その一方、ＤＢＰ吸油量が高
くなると、得られる水性インキの粘度が高くなる。この
ため、ＤＢＰ吸油量は９５ｃｃ／１００ｇ以上、好まし
くは１００ｃｃ／１００ｇ以上、更に好ましくは１２０
〜２００ｃｃ／１００ｇ、中でも１２０〜１８０ｃｃ／
１００ｇ、特に１４０〜１８０ｃｃ／１００ｇが最適で
ある。また、吸油量として、弱い結合性で形成されてい
るストラクチャーを取り除いた２４Ｍ４吸油量の測定
も、カーボンブラックの特性として一般的に用いられて
いるが、ＤＢＰ吸油量が１２０ｃｃ／１００ｇ以上で
は、ＤＢＰ吸油量より５〜５０ｃｃ／１００ｇ程度低い
値となっている。この２４Ｍ４吸油量としては、通常、
９０ｃｃ／ｇ以上、より好ましくは１１０ｃｃ／ｇ以上
である。

【００１２】これらＤＢＰ吸油量並びに２４Ｍ４ＤＢＰ
吸油量の測定はＪＩＳＫ−６２２１による。本発明に
おいては、上記ＤＢＰ吸油量の規定に加えて、カーボン
ブラックの有する全酸性基を５００μｅｑｕ／ｇ以上と
する。これにより、インキにした時の分散安定性や、吐
出安定性が優れたものとなる。また、この中でも単位比
表面積当たり３μｅｑｕ／ｍ²以上、中でも６μｅｑｕ
／ｍ²以上の全酸性基を有することが分散性の点で好ま
しい。上限としては通常、５０μｅｑｕ／ｍ²以下程度
である。

【００１３】このような全酸性基が５００μｅｑｕ／ｇ
以上のカーボンブラックは、一般的なカーボンブラック
を酸化することにより得ることができる。なお、この場
合に原料として用いられるカーボンブラックの比表面積
としては、通常２０〜５００ｍ²／ｇ、好ましくは１０
０〜４５０ｍ²／ｇ程度である。比表面積はＡＳＴＭ−
Ｄ３０３７Ｄ法で測定できる。後述する酸化処理により
比表面積は数％〜２０％程度変動することがある。従っ
て、このような場合に処理後のＤＢＰ吸油量が変動する
ことがあり、処理後のＤＢＰ吸油量を９５ｃｃ／１００
ｇ以上とする。

【００１４】またカーボンブラック中のアルカリ金属、
アルカリ土類金属は水中に溶解し、液中でのオゾン酸化
など酸化処理の効率を低下するので、少ない方がよい
が、好ましくは総量として１重量％以下、より好ましく
は０．５重量％以下、さらに好ましくは０．１重量％以
下が好ましい。更に、カーボンブラック中の硫黄や硫黄
化合物、あるいは、塩素化合物は酸化されて溶液中で強
酸となり、カーボンブラックの表面に生成した官能基が
イオンになることを妨害する作用を有することから、極
力、少ないことが望まれるが、全硫黄分析値、あるいは
全塩素分析値で各々０．５重量％、好ましくは０．１重
量％以下が好ましい。硫黄含有量を低下するには、カー
ボンブラックの原料として用いる芳香族炭化水素、燃料
として用いる液体炭化水素や気体炭化水素として低硫黄
含有量の物を用いることで可能である。また塩素含有量
は、カーボンブラック製造時の冷却水として用いる水と
して純水を使用することにより、低下することができ
る。

【００１５】カーボンブラック中の硫黄量は、例えばカ
ーボンブラックを０．１ｇ精秤し、ベストフ社製「ＳＵ
ＬＭＨＯＧＲＡＰＨ１２Ａ」にて測定することが出来
る。酸化の方法としては、気相酸化物であるオゾンや、
液相酸化物である硝酸、硫酸、次亜塩素酸、過酸化水素
等で酸化する方法に加え、水の存在下でオゾンを水に溶
解しながら酸化する方法がある。これらの酸化剤をカー
ボンブラックに作用すると、カーボンブラックの表面に
含酸素官能基が生成し、この含酸素官能基は、カルボキ
シル基や水酸基が主体であるため、水の中では、周囲に
水を配位し、カーボンブラックが水の中で安定化するも
のと考えられる。

【００１６】特に、水の存在下で反応が進み、含酸素官
能基が多く生成する、水の存在下でのオゾンや次亜塩素
酸等での酸化処理が好ましい。これは、カーボンブラッ
クの表面に水が存在すると、酸化剤がカーボンブラック
表面に直接反応しないで、酸化剤が一担水に溶解し、酸
化力が弱まった状態で酸化するためと考えられる。また
水が存在するため、温度が上がらず、カーボンブラック
の表面のみで反応するため、効果的に反応が進むと考え
られる。さらに、水の存在下で反応することにより、生
じる官能基も水との馴染みが良く、分散安定性を発揮す
るものとなることも考えられる。

【００１７】さらには、反応後にはカーボンブラックと
水が主体となる水の存在下でのオゾン酸化処理が、不純
物イオン量の発生少なく好ましい。一方その他の酸化方
法で酸化処理したものは、必要に応じ少量の一般的な分
散剤を用いれば良い。また、分散安定性を向上するに
は、カーボンブラックを濃硫酸でスルフォン化する方法
や、スルフォン基とアミノ基の両方を有する化合物をジ
アゾ化してカーボンブラック表面にスルフォン基導入を
する方法もある。

【００１８】最も好ましい態様である水の存在下でのオ
ゾン酸化処理は、例えば以下の方法で行うことが出来
る。オゾン発生機によりオゾンを発生させ、オゾン又は
オゾン含有ガスと、水とカーボンブラックとを、カーボ
ンブラックと水との比率（重量比）で通常、９５：５〜
０．５：９９．５、好ましくは５０：５０〜２：９８、
更に好ましくは２０：８０〜５：９５の範囲で混合して
導入することにより、酸化処理することができる。オゾ
ン発生機としては、空気や酸素中で放電することにより
オゾンを発生させるものが一般的であるが、水を電気分
解することにより発生させることも可能である。本発明
で用いるオゾンを発生させるための発生機としては、方
式に関わらずいずれも使用することができるが、オゾン
の発生濃度が高いほどカーボンブラックの酸化の反応効
率が良いので好ましい。一般的にはオゾン濃度１〜２０
重量％のオゾン含有ガスを発生させる発生機が市販され
ておりこれらで充分である。

【００１９】こうして、水の存在下でオゾンによりカー
ボンブラックの酸化を行い、カーボンブラックの表面の
全酸性基量が特定量となるまで酸化すればよい。このよ
うな水の存在下でのオゾン酸化反応では、酸化の際に生
ずるフミン酸が少なく、水性分散液にしてインク化した
場合のノズルやペン先でも固形物発生による目詰まりが
抑えられるだけでなく、インクのジェット噴射のために
インクが加熱される加熱型のインクジェット記録におい
てコゲーションを発生しにくいという点でも好ましい。
フミン酸とは、一般に石炭等の炭素を酸化剤で処理をし
た時に生成する多環芳香族縮合物にカルボキシル基や水
酸基の官能基が結合した物質で、褐色のものである。こ
の物質は単一の物ではなく、分子量分布を持つが、カー
ボンブラックを酸化処理した時のフミン酸は紫外の特定
波長の吸収を持つことからその波長での吸光度として濃
度を求めることができる。

【００２０】このフミン酸の濃度の分析は、カーボンブ
ラックを６０℃で一昼夜乾燥しこの１０ｇを三角フラス
コに入れ、その上に水１００ｃｃに入れ、超音波分散機
を用いて分散抽出操作を１０分間行う。抽出後、０．１
ミクロンのメンブランフィルターを用いて加圧濾過を行
う。濾過の初期には、カーボンブラックが一部漏れ出て
くるので、初期の液は捨て、カーボンブラックが完全に
取り除かれた液を採取する。この液を、１０ｍｍ角の石
英吸光度測定セルにいれ、光度計で紫外２５０〜２６０
ｎｍの最大吸光度を測定し、この値を抽出フミン酸濃度
とする。なお、液の吸光度が高すぎて光度計では吸光度
が測定できない場合は、液を一旦希釈して測定した値に
希釈倍率を掛けて、吸光度を求める。本発明においては
この抽出フミン酸濃度を抽出液の吸光度として１以下、
中でも０．５以下とすることが好ましい。

【００２１】本発明のカーボンブラックにおける全酸性
基の量は、ＮａＯＨやＫＯＨ等の強アルカリと反応した
量として求めることができる。この全酸性基を求める方
法としては以下の通りである。測定対象のカーボンブラ
ックを０．２から０．５ｇ取り、０．０１ＮのＮａＯＨ
を６０ｃｃ入れた三角フラスコに入れ、窒素を三角フラ
スコに流し、スターラで６時間撹拌をして反応をする。
この反応物を０．１ミクロンのメンブランフィルターを
用いて濾過を行い、濾過液を得る。

【００２２】この濾過液を４０ｃｃ取り、０．０２５Ｎ
塩酸を用い自動中和滴定装置で滴定を行い濾過液のＮａ
ＯＨ濃度を求める。カーボンブラックの全酸性基は次の
計算により求めることが出来る。

【００２３】

【数１】

【００２４】尚、カーボンブラックを水中で酸化処理し
た場合には、処理後のカーボンブラックを、０．１ミク
ロンのメンブランフィルターを用い濾過を行い水と分離
する。この分離したカーボンブラックを６０℃の乾燥機
で１昼夜乾燥した後、メノウ乳鉢で粉砕する。この乾燥
後のカーボンブラックを用いて、上記の測定を行う。全
酸性基が５００μｅｑｕ／ｇ未満では水性媒体への分散
が困難となる。より好ましくは７００μｅｑｕ／ｇ以上
とすれば、水性媒体への分散性が非常に良好となる。全
酸性基の上限としては、通常、１００００μｅｑｕ／ｇ
以下程度である。

【００２５】カーボンブラックの粒子径としては、ファ
ーネス法では一般に１０〜１００ｎｍの範囲で製造する
ことが出来るが、ＤＢＰ吸油量が１００ｃｃ／１００ｇ
以上では、粒子径は印字濃度にはほとんど影響をせず、
高い印字濃度がえられる。保存安定性、吐出安定性、印
字濃度の点で好適な粒子径は３０ｎｍ以下で、さらに好
適な粒子径は２０ｎｍ以下である。中でも１８ｎｍ以
下、特に１５ｎｍ以下のものが最適である。なお、１次
粒子径は電子顕微鏡による算術平均径算出法で測定され
る。

【００２６】本発明のカーボンブラックは、粒度分布と
して、累積平均径（体積累積５０％径）で、１０〜５０
０ｎｍが好ましく、更に４０〜３００ｎｍがより好まし
く、また、比表面積は原料カーボンブラックと若干変動
することもあるが、通常２０〜５００ｍ²／ｇ、中でも
１００〜４５０ｍ²／ｇとなる。

【００２７】以上説明した本発明のカーボンブラック
は、各種の媒体と混合して有用であるが、特に水性媒体
に希釈するだけで容易に分散して水性分散液とすること
ができ、分散剤の添加やビーズミル等による分散処理を
しなくても水媒体中での分散安定性が保たれる優れた性
能を有する水性インキとすることができる。なおここで
水性媒体とは、水あるいは水とこれに混和する極性溶媒
（水溶性有機溶媒）との混合物をいい、極性溶媒の具体
例としては、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、ジエチレングリコール、トリ
エチレングリコール、ポリエチレングリコール（＃２０
０，＃３００，＃４００）、グリセリン、上記グリコー
ル類のアルキルエーテル類、Ｎ−メチルピロリドン、
１，３−ジメチルイミダゾリジノン、チオジグリコー
ル、２−ピロリドン、スルホラン、ジメチルスルホキシ
ド、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、エタ
ノール、イソプロパノール等が挙げられる。これらの極
性溶媒を添加することはヘッドの目詰まりを防止する点
で好ましい。

【００２８】なお、カーボンブラック中に粒径１μｍ以
上の炭素異物や凝集物が存在する場合には遠心分離操作
もしくは濾過操作等により粒子を除去すればよい。水性
分散液中の酸化処理カーボンブラックの濃度は用途に応
じて適宜選択すればよいが、好ましくは０．５〜５０重
量％、更に好ましくは０．５〜３０重量％、特に好まし
くは０．５〜２０重量％含有させたカーボンブラック水
性分散液とするのが好ましい。この範囲であればインキ
とした場合の印字濃度が良好で、しかもインキの粘度が
抑えられ、特に、インクジェット記録用において、イン
クジェット専用紙だけでなく普通紙に記録したときにも
好適なインキを得ることができる。

【００２９】水性分散液のｐＨは限定されないが、ｐＨ
２〜１０中でもｐＨ５〜１０とするのが好ましい。本発
明の酸化処理カーボンブラックは、このように広範囲の
ｐＨにおいて水への分散性が優れている。更には、本発
明のカーボンブラックを含有する水分散液にＬｉＯＨ，
ＮａＯＨ，ＫＯＨ等のアルカリ金属水酸化物やアンモニ
ア、トリエタノールアミン等の有機アミン等のアルカリ
を添加した場合でも、ｐＨが１２に至るまで分散安定性
が極めて優れたものである。

【００３０】こうして得られるカーボンブラック水性分
散液は、必要に応じて、たとえば、カーボンブラック濃
度が２０ｗｔ％を超える場合等には分散剤を添加する
等、各種の添加剤を加え水性インキとして使用すること
もできる。また必要に応じ濃縮、乾燥し、その後別途希
釈してインキとして使用することもできる。この場合酸
化処理カーボンブラックを水に添加し、ビーズミル、ボ
ールミル、衝撃性分散機等による分散処理を用いること
もできる。

【００３１】インキ化する際の添加剤としては例えば浸
透剤、定着剤、防かび剤等が挙げられる。浸透剤として
は、ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル等の
ノニオン系界面活性剤、アルキルベンゼンスルホン酸塩
等のアニオン系界面活性剤の他、フッ素系界面活性剤、
ジエチレングリコールモノブチルエーテルなどを使用す
ることができる。

【００３２】定着剤としては、水溶性樹脂（ポリビニル
アルコール、ポリアクリルアミドなどのノニオン系水溶
性樹脂、ポリアクリル酸、スチレン／アクリル系水溶性
樹脂などのアニオン系水溶性樹脂等）の他、水性エマル
ジョンも使用できる。一般にインクジェット用のインキ
として使用する際には、カーボンブラック濃度として１
〜２０重量％、５〜１０重量％のものが使用される。イ
ンクジェット用インキとして使用する際は、ｐＨ７〜１
０に整えて用いるのが望ましい。

【００３３】こうして得られる本発明のインキは、イン
クジェット用のインキとして必要な、印字物の濃度はも
ちろんのこと、液滴形成の安定性、吐出安定性、長時間
の吐出安定性、長時間休止後の吐出安定性、保存安定
性、被記録材への定着性、記録画像の耐候性等いずれも
バランスのとれたものとなる。上記の水性インキは、水
性インキを含浸させたインキ吸収体を収納し、かかるイ
ンキをインキ滴として吐出する複数のオリフィスを有す
るヘッドを備えたことを特徴とするインキカートリッジ
として好適に用いることができる。

【００３４】また、上記の水性インキを含浸させたイン
キ吸収体を収納し、かかるインキをインキ滴として吐出
する複数のオリフィスを有するヘッドを備えたインキカ
ートリッジを具備したことを特徴とするインクジェット
記録装置に得ることができ、好適に使用することができ
る。

【００３５】

【実施例】以下、本発明を実施例により更に具体的に説
明する。（実施例１）カーボンブラックＡ（物性は下記第２表に
記載）を２０ｇ、水５００ｃｃに入れ、ミキサーで５分
間分散した。得られた液を、撹拌機の付いた３リットル
のガラス容器に入れた。撹拌機で撹拌しながら、オゾン
濃度８重量％のオゾン含有ガスを５００ｃｃ／分で２時
間導入した。

【００３６】この際オゾン発生器としてペルメレック電
極社の電解発生型のオゾナイザーを用いてオゾンを発生
させた。オゾン処理後の液を取り出しｐＨを測定したと
ころ２．６であった。（ｐＨの測定は、ＪＩＳＫ６
２２１によった。）また、この液中の粒度分布を日機装社製マイクロトラッ
クＵＰＡで測定したところ累積平均径（体積累積５０％
径）で５３ｎｍであり、この液を取り、光学顕微鏡を用
い、４００倍の倍率で確認したところ良好な分散状態で
全体がミクロブラウン運動をしており経時により凝集す
ることもなく、分散安定性が良好であることがわかっ
た。

【００３７】次いで、この液を０．１ミクロンの径を有
するメンブランフィルターで濾過しカーボンブラックを
取り除き濾液を得、この濾過残のカーボンブラックの抽
出フミン酸の濃度を測定したところ、紫外２５５ｎｍの
吸光度で０．１であった。一方、濾過残のカーボンブラ
ックを６０℃で乾燥をし、全酸性基を測定したところ、
８９４μｅｑｕ／ｇであった。また窒素吸着比表面積は
２４５ｍ²／ｇであった。したがって単位比面積あたり
の全酸性基は３．６５μｅｑｕ／ｍ²であった。また、
ＤＢＰ吸油量については１４３ｃｃ／１００ｇであっ
た。

【００３８】次に上記濾過残のカーボンブラックをイオ
ン交換水に再分散し、これをＫＯＨ水溶液でｐＨ９．０
に調整し、顔料濃度１０重量％の分散液を得た。この分
散液５０部（重量）にグリセリン５部とＮ−メチルピロ
リドン５部を加え、さらに水を加えて全量を１００ｇと
し、これをＮｏ．５Ｃの濾紙で加圧濾過し粗大粒子を除
き、得られた分散インクを記録液としてヒューレット・
パッカード社製のカートリッジに詰め、ヒューレット・
パッカード社製プリンターＤｅｓｋＷｒｉｔｅｒＣを用
いて２種類の普通紙（電子写真用紙Ａ及びＢ、電子写真
用紙Ａ：ＪＩＳＰ８１３３により測定したｐＨ値が
６．４、電子写真用紙Ｂ：ＪＩＳＰ８１３３により
測定したｐＨ値が９．１）とインクジェット専用紙（Ｃ
ａｎｏｎＨＲ−１０１）に印字を行い、吐出安定性、
印字品位、コゲーション試験及び記録液の保存安定性試
験を行い、下記の基準で評価した。得られた印字物の印
字濃度評価はマクベス反射濃度計（ＲＤ９１４）を用い
て測定した。評価結果は下記第１表に示した。

【００３９】吐出安定性及び印字品位の評価結果は以下
のように分類し、下記第１表に示した。（吐出安定性） ○・・・印字抜けがなく安定した吐出性を示した。 △・・・かすかに印字抜けがあるが実用に問題なし。 ×・・・印字抜けがひどい。（印字品位） ○・・・にじみが見られない。 △・・・にじみが見られるが実用に問題なし。 ×・・・にじみがひどい。

【００４０】（コゲーション試験）得られた記録液を用
いて、加熱型インクジェットプリンター（ヒューレット
・パッカード社製ＤｅｓｋＷｒｉｔｅｒＣ）で１５ｃ
ｍ×２５ｃｍのベタ印字を電子写真用紙（Ｘｅｒｏｘ
４０２４紙、Ｘｅｒｏｘ製品）２５枚に行った後、ヘッ
ドを静かに分解し電極板をイオン交換水で静かに洗浄す
る。乾燥後光学顕微鏡で電極板上付着物を観察する。結
果は以下のように分類し、下記第１表に示した。 ○・・・かすかに付着物がみられるが実用上問題なし △・・・付着物が少し見られる ×・・・付着物がひどい

【００４１】（保存安定性試験）記録液をテフロン容器
に密閉し、６０℃で１カ月保存した。ゲル化や沈澱物の
有無を目視評価した。結果は以下のように分類し、下記
第１表に示した。 ○・・・ゲル化や沈澱物ほとんどなし △・・・かすかにゲル化や沈澱物がみられるが実用上問
題なし ×・・・ゲル化や沈澱物がひどい

【００４２】（実施例２）実施例１でのオゾン反応時間
を４時間に変更した以外は同様に処理を行った。得られ
た分散液のｐＨは２．４で、累積平均径は５０ｎｍであ
り、全酸性基１７１５μｅｑｕ／ｇ、窒素吸着比表面積
は２５６ｍ²／ｇであり、単位比表面積当たりの全酸性
基は６．７μｅｑｕ／ｍ²、カーボンブラックの抽出フ
ミン酸の濃度は紫外２５５ｎｍの吸光度で０．１であっ
た。また、ＤＢＰ吸油量は１４１ｃｃ／１００ｇであっ
た。このカーボンブラックを用いて実施例１と同様に記
録液を調製し、実施例１同様にヒューレット・パッカー
ド社製のカートリッジにインキを詰めて印字を実行した
ところ、にじみやかすれの無い良好な印字物が得られ
た。評価結果は下記第１表に示した。

【００４３】（実施例３）実施例２でのカーボンブラッ
クをカーボンブラックＢ（物性は下記第２表に記載）に
変更した以外は同様に処理を行った。得られた分散液の
ｐＨは２．２であった。濾液残のカーボンブラックの全
酸性基は１１２５μｅｑｕ／ｇ、比表面積は３００ｍ²
／ｇであり、単位比表面積当たりの全酸性基は３．７５
μｅｑｕ／ｍ²となる。累積平均径は４０ｎｍであっ
た。また、抽出フミン酸の濃度は紫外２５５ｎｍの吸光
度０．２であった。また、ＤＢＰ吸油量は１５１ｃｃ／
１００ｇであった。このカーボンブラックを用いて実施
例１と同様に記録液を調製し、実施例１同様にヒューレ
ット・パッカード社製のカートリッジにインキを詰めて
印字を実行したところ、にじみやかすれの無い良好な印
字物が得られた。評価結果は下記第１表に示した。

【００４４】（比較例１）実施例１でのカーボンブラッ
クを＃９６０（物性は下記第２表に記載）に変更した以
外は同様にオゾン酸化処理を行った。得られた分散液の
ｐＨは２．１であった。濾液残のカーボンブラックの全
酸性基は９００μｅｑｕ／ｇ、比表面積は２４０ｍ²／
ｇであり、単位比表面積当たりの全酸性基は３．７５μ
ｅｑｕ／ｍ²となる。累積平均径は４５ｎｍであった。
また、抽出フミン酸の濃度は紫外２５５ｎｍの吸光度
０．３であった。ＤＢＰ吸油量は６３ｃｃ／１００ｇで
あった。このカーボンブラックを用いて実施例１と同様
に記録液を調製し、実施例１同様にヒューレット・パッ
カード社製のカートリッジにインキを詰めて印字を実行
したところ、にじみやかすれの無い良好な印字物が得ら
れた。評価結果は下記第１表に示した。

【００４５】（実施例４）カーボンブラックＡ（物性は
下記第２表に記載）２０ｇを水２５０ｃｃに入れ、家庭
用ミキサーで５分間分散した。得られた分散液を、下に
目皿の付いた径が６０ｍｍ、長さ５００ｍｍのガラス反
応管に入れ、目皿を通し、ＰＣＩ社製Ｇ−２型オゾン発
生器（電気放電型）により１０ｗｔ％のオゾンガスを３
リットル／分で５時間導入し酸化処理をした。この液を
取り出しｐＨを測定したところ２．２であった。また、
この液中の粒度分布を日揮装社製マイクロトラックＵＰ
Ａで測定したところ累積平均径で５０ｎｍであった。次
いで、この液を０．１ミクロンの径を有するミクロポア
ーフィルターで濾過し、含水カーボンブラックを取り出
した。このカーボンブラックの抽出フミン酸濃度を測定
したところ、紫外２５５ｎｍの吸光度で０．２であっ
た。このカーボンブラックを６０℃で乾燥し、水分を飛
ばし全酸性基を測定した。このカーボンブラックの全酸
性基量は８００μｅｑｕ／ｇであった。また、窒素吸着
比表面積は２６０ｍ²／ｇであった。従って、単位比面
積当たりの全酸性基は３．０８μｅｑｕ／ｍ²であっ
た。また、ＤＢＰ吸油量は１４０ｃｃ／１００ｇであっ
た。

【００４６】また、ミクロフィルターで濾過した含水カ
ーボンブラックを７．５％となるように水の中に入れ、
超音波洗浄機で１０分分散しトータル５０ｃｃの分散液
を得た。この分散液を５０００ｒｐｍの遠心分離で、異
物を除去した後、（株）ＮＥＣ製のカートリッジに詰め
ＮＥＣ（株）製プリンター「ＰＲ１０１／Ｊ１８０」を
用いて印字をしたところにじみやかすれの無い良好な印
字物が得られた。この印字物の印字濃度をマクベス反射
濃度計で測定したところ１．６９であった。

【００４７】（実施例５）実施例４のカーボンブラック
に替え三菱カーボンブラック＃９９０（ＤＢＰ吸油量１
１２ｃｃ／１００ｇで平均粒子径１６ｎｍ）を使用し実
施例４と同じ条件で処理をした。得られた、カーボンブ
ラックのマイクロトラックＵＰＡで測定した累積平均径
は５０ｎｍで、全酸性基は７５０μｅｑｕ／ｇであっ
た。抽出フミン酸濃度は紫外２５５ｎｍの吸光度で０．
２であった。また、窒素吸着比表面積は２６５ｍ²／
ｇ、単位比表面積あたりの全酸性基は２．８３μｅｑｕ
／ｍ²であった。また、ＤＢＰ吸油量は９７ｃｃ／１０
０ｇであった。また、この分散液を０．１ミクロンの径
を有するミクロポアーフィルターで濾過して取り出し、
この含水カーボンブラックを７．５％になるように水の
中に入れ、超音波洗浄機で１０分分散し、トータル５０
ｃｃの分散液を得た。この分散液を５０００ｒｐｍの遠
心分離で、異物を除去した後、実施例４におけるのと同
様に（株）ＮＥＣ製のカートリッジに詰めＮＥＣ（株）
製プリンター「ＰＲ１０１／Ｊ１８０」を用いて印字を
したところにじみやかすれの無い良好な印字物が得られ
た。この印字物の印字濃度をマクベス反射濃度計で測定
したところ１．４８であった。

【００４８】（比較例２）実施例４で使用したカーボン
ブラックを用い、酸化時間だけ１時間として同様に酸化
処理を行った。この液を取り出しｐＨを測定したところ
３．２であった。また、この液中の粒度分布を日揮装社
製マイクロトラックＵＰＡで測定したところすぐに凝集
するため測定できなかった。次いで、この液を０．１ミ
クロンの径を有するミクロポアーフィルターで濾過し、
含水カーボンブラックを取り出した。このカーボンブラ
ックを６０℃で乾燥し、水分を飛ばし全酸性基を測定し
た。このカーボンブラックの全酸性基量は２００μｅｑ
ｕ／ｇであった。抽出フミン酸濃度は紫外２５５ｎｍの
吸光度で０．１であった。また、ＤＢＰ吸油量は１４５
ｃｃ／１００ｇであった。窒素吸着比表面積は２４０ｍ
²、単位比面積当たりの全酸性基は０．８３μｅｑｕ／
ｍ²であった。

【００４９】また、ミクロフィルターで濾過した含水カ
ーボンブラックを６％となるように水の中に入れ、超音
波洗浄機で１０分分散しトータル５０ｃｃの分散液を得
た。この分散液を５０００ｒｐｍの遠心分離で、異物を
除去した後、（株）ＮＥＣ製のカートリッジに詰めＮＥ
Ｃ（株）製プリンター「ＰＲ１０１／Ｊ１８０」を用い
て印字をしたところカートリッジのノズルに詰まりが発
生し印字出来なかった。

【００５０】（比較例３）三菱カーボンブラックＭＡ７
（物性は下記第２表に記載）６ｇを水１００ｃｃにい
れ、超音波分散機を、この液を取り出しｐＨを測定した
ところ３．０であった。また、この液中の粒度分布を日
揮装社製マイクロトラックＵＰＡで測定したところすぐ
に凝集するため測定できなかった。全酸性基は１５０μ
ｅｑｕ／ｇ、抽出フミン酸濃度は紫外２５５ｎｍの吸光
度で０．０３であった。また、窒素吸着比表面積は１１
５ｍ²、単位比面積当たりの全酸性基は１．３μｅｑｕ
／ｍ²であった。また、ＤＢＰ吸油量は６５ｃｃ／１０
０ｇであった。

【００５１】（比較例４）三菱カーボンブラック＃４７
（物性は下記第２表に記載）を用い、このカーボンブラ
ック２０ｇを水２００ｃｃに入れ、家庭用ミキサーで５
分間分散する。得られた分散液を、下に目皿の付いた径
が６０ｍｍ、長さ５００ｍｍのガラス反応管に入れ、目
皿を通し、１０ｗｔ％のオゾンガスを３リットル／分で
４時間導入し酸化処理をした。この液を取り出しｐＨを
測定したところ２．３であった。また、この液中の粒度
分布を日機装社製マイクロトラックＵＰＡで測定したと
ころ、累積平均径で８０ｎｍであった。全酸性基は５０
０μｅｑｕ／ｇ、抽出フミン酸濃度は紫外２５５ｎｍの
吸光度で０．２であった。窒素吸着比表面積は１１９ｍ
²、単位比面積当たりの全酸性基は４．２μｅｑｕ／ｍ
²であった。また、ＤＢＰ吸油量は６２ｃｃ／１００ｇ
であった。この分散液を５０００ｒｐｍの遠心分離で、
異物を除去した後、（株）ＮＥＣ製のカートリッジに詰
めＮＥＣ（株）製プリンター「ＰＲ１０１／Ｊ１８０」
を用いて印字をしたところにじみやかすれの無い印字物
が得られた。この印字物の印字濃度をマクベス反射濃度
計で測定したところ１．３６であり濃度が低かった。

【００５２】（比較例５）三菱カーボンブラック＃４５
Ｌ（物性は下記第２表に記載）を用い、このカーボンブ
ラック２０ｇを水２００ｃｃに入れ、家庭用ミキサーで
５分間分散する。得られた分散液を、下に目皿の付いた
径が６０ｍｍ、長さ５００ｍｍのガラス反応管に入れ、
目皿を通し、１０ｗｔ％のオゾンガスを３リットル／分
で４時間導入し酸化処理をした。この液を取り出しｐＨ
を測定したところ２．３であった。また、この液中の粒
度分布を日機装社製マイクロトラックＵＰＡで測定した
ところ、累積平均径で７０ｎｍであった。この分散液を
５０００ｒｐｍの遠心分離で、異物を除去した後、
（株）ＮＥＣ製のカートリッジに詰めＮＥＣ（株）製プ
リンター「ＰＲ１０１／Ｊ１８０」を用いて印字をした
ところにじみやかすれの無い印字物が得られた。全酸性
基は５２０μｅｑｕ／ｇ、抽出フミン酸濃度は紫外２５
５ｎｍの吸光度で０．３であった。窒素吸着比表面積は
１１８ｍ²、単位比面積当たりの全酸性基は４．４６μ
ｅｑｕ／ｍ²であった。また、ＤＢＰ吸油量は４２ｃｃ
／１００ｇであった。この印字物の印字濃度をマクベス
反射濃度計で測定したところ１．２５であり濃度が低か
った。

【００５３】

【表１】

【００５４】

【表２】

【００５５】

【発明の効果】本発明により、吐出安定性はもちろんの
こと、印刷物の印字濃度の高い水性インキを提供するカ
ーボンブラックならびに水性インキを得ることができ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＤＢＰ吸油量が９５ｃｃ／１００ｇ以上
で、全酸性基が５００μｅｑｕ／ｇ以上のファーネスカ
ーボンブラック。
【請求項２】全酸性基が単位比表面積当たり３μｅｑ
ｕ／ｍ²以上であることを特徴とする請求項１記載のフ
ァーネスカーボンブラック。
【請求項３】粒子径が２０ｎｍ以下である請求項１ま
たは２に記載のファーネスカーボンブラック。
【請求項４】カーボンブラックを水の存在下でオゾン
により酸化処理して得られたものである請求項１〜３の
いずれかに記載のファーネスカーボンブラック。
【請求項５】アルカリ金属及びアルカリ土類金属の総
含有率が１重量％以下のカーボンブラックをオゾンによ
る酸化処理に供することを特徴とする請求項４に記載の
ファーネスカーボンブラック。
【請求項６】硫黄及び硫黄化合物の総含有率が硫黄分
析値として０．５重量％以下のカーボンブラックをオゾ
ンによる酸化処理に供することを特徴とする請求項４ま
たは５に記載のファーネスカーボンブラック。
【請求項７】抽出フミン酸濃度が抽出液の吸光度で１
以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに
記載のファーネスカーボンブラック。
【請求項８】請求項１〜７のいずれかに記載のファー
ネスカーボンブラックを水性媒体に分散してなる水性分
散液。
【請求項９】請求項８記載の水性分散液を用いた水性
インキ。
【請求項１０】インクジェット用インクである請求項
９記載の水性インキ。
【請求項１１】インクジェット用インクが加熱型イン
クジェット用インクであることを特徴とする請求項１０
記載のインクジェット用インク。
【請求項１２】請求項９〜１１のいずれかに記載の水
性インキを含浸させたインキ吸収体を収納し、かかるイ
ンキをインキ滴として吐出する複数のオリフィスを有す
るヘッドを備えたことを特徴とするインキカートリッ
ジ。
【請求項１３】請求項９〜１１のいずれかに記載の水
性インキを含浸させたインキ吸収体を収納し、かかるイ
ンキをインキ滴として吐出する複数のオリフィスを有す
るヘッドを備えたインキカートリッジを具備したことを
特徴とするインクジェット記録装置。