KR20080024749A - 잉크젯 기록용 잉크 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 잉크젯 기록용 잉크 조성물에 관한 것으로, 구체적으로는 열 잉크젯 프린터에서 문제점인 코게이션(kogation) 현상의 발생을 감소시킬 수 있는 잉크젯 기록용 잉크 조성물에 관한 것이다.
Description
도 1은 본 발명에 따른 잉크 조성물을 포함하는 잉크 카트리지를 구비한 잉크젯트 기록 장치의 투시도이고,
도 2는 본 발명에 따른 잉크 조성물을 포함하는 잉크 카트리지의 단면도이다.
<도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명>
5… 프린터 7… 홀
8… 프린터 커버 9... 고정성 래치
10… 이동성 래치 11…잉크 카트리지
13… 본체 112.. 잉크 저장기
본 발명은 잉크젯 기록용 잉크 조성물에 관한 것으로, 구체적으로는 열 잉크젯 프린터에서 문제점인 코게이션(kogation) 현상의 발생을 감소시킬 수 있는 잉크젯 기록용 잉크 조성물에 관한 것이다.
최근, 화상 처리 등의 분야에서 하드 카피의 컬러화에 대한 필요성이 높아지 고 있다. 그에 따라 컬러 하드 카피의 생성을 위한 다양한 방법이 개발되어 왔으며, 이러한 방법의 예로는 승화형 열전사(dye-sublimation) 기록 방법, 용융 열전사 (thermal wax transfer) 기록 방법, 잉크젯 기록 방법, 전자사진 기록 방법 및 열현상 은염 (thermally processed silver) 기록 방법 등이 있다.
이와 같은 다양한 기록 방법 중, 잉크젯 기록 방법은 잉크젯 프린터의 기록 헤드에 있는 노즐로부터 잉크 액적을 용지 등의 기록 매체 상에 토출(ejection)함으로써 "도트(dot)"라고 불리우는 점을 형성하여 문자 및 화상을 기록한다. 이와 같은 잉크젯 인쇄는 다른 인쇄 방법에 비해 비용이 적게 들고, 품질이 높으며, 컬러 화상의 형성이 용이하다는 이점을 갖는다. 상기 잉크젯 인쇄에 사용되는 잉크는 수용성 염료 또는 안료를 물 및 수용성 유기 용매를 포함하는 용매중에 용해 또는 분산시켜 제조한다. 필요에 따라 계면활성제 등의 첨가제를 첨가할 수 있다.
상기 잉크젯 기록방법에 사용되는 잉크젯 프린터는, 잉크 액적을 토출시키는 방법에 따라 압전소자를 이용하여 잉크를 토출시키는 압전 방식, 발열 소자를 이용하여 잉크를 토출시키는 열 방식으로 분류할 수 있다.
한편, 열 인쇄 방법에 따라 잉크젯 기록 헤드의 잉크실 내에 포함된 잉크는 발열 소자에 의해 국소적으로 가열되어 기포를 발생시키며, 이에 따라 잉크실 내의 잉크 액적이 노즐 등의 토출구(orifice)를 통해 기록 매체 상에 방출된다. 따라서 열 방식의 프린터는 잉크실 내에 설치되어 잉크를 가열시키는 발열 소자 및 이 발열 소자를 구동시키는 논리 집적 회로와 같은 구동 회로를 포함하는 잉크젯 기록 헤드를 갖는다.
또한 상기 발열 소자는 반도체 제조 프로세스로 널리 사용되는 있는 스퍼터링(sputtering)법에 의하여 탄탈(Tantal), 탄탈 알루미늄(Tantal aluminium), 질화 티탄(Titan) 등의 저항 재료를 기판 상에 형성하고, 그 위에 Al 전극을 형성한 뒤, 실리콘 질화막 등의 보호층을 형성하여 제작한다. 보통 10 내지 40㎛ 직경의 노즐은 잉크에 의해 막히지 않아야 하고, 더욱이 반복되는 토출과정에서 발열 소자 표면이 손상되거나, 잉크 펜의 성능이 저하되지 않아야 한다.
현재 상기 저항의 보호층으로는 단단하여 물리적 손상에 강하며 우수한 내화학성을 갖는 탄탈륨(tantalum)이 널리 사용되고 있다. 그러나 탄탈륨의 이러한 성질에도 불구하고, 수 억 내지는 심지어 수백 억 번의 반복 토출 후에는 보호층이 부식될 수 있다.
한편, 잉크젯 기록에 사용되는 통상의 잉크를 열 잉크젯 프린터에 사용하는 경우, 염료의 합성시 혼입되는 금속 이온 등의 불순물이나 염료의 열 분해물 등의 이물이 잉크젯 프린터를 사용함에 따라 발열 소자의 표면에 침착하게 된다. 이러한 현상은 "코게이션(kogation)"이라고 부른다. 코게이션이 발생하면 잉크의 국소적 가열이 불충분하게 되어, 기포의 발생이 억제 또는 불규칙적으로 되고, 이로 인해 잉크의 토출 속도가 느려지며, 잉크 액적의 토출이 불리한 영향을 받는다.
상기 코게이션에 의한 문제 외에 진공 현상(cavitation)에 의해 발열 소자의 표면 보호층(passivation layer)이 손상될 수 있다. 이러한 손상은 저항 표면에 미세한 구멍을 만들어 저항의 수명을 단축시킨다. 수억 번 이상의 토출은 표면 보호층을 고온에서의 잉크와 캐비테이션에 의한 산화와 화학적 반응에 의해 부식시킬 수 있다. 표면 보호층의 부식은 전기 절연층을 손상시켜 저항에 전기를 공급하는 회로가 단락되거나, 또는 저항의 열 전도성을 떨어뜨려 토출 속도의 안정성이 떨어진다.
각 노즐마다 또는 노즐간에 토출 속도 변화를 최소로 하는 것은 종이 기재 위에서의 정확한 점의 위치에 있어서 중요하다. 점의 위치의 오차는 화상의 품질을 저하시킨다. 점의 위치에 있어서 오차는 잉크 액적의 부피가 작을수록 더욱 눈에 띄게 된다.
잉크젯 프린터에 있어서 시장의 경향은 더 높은 해상도를 갖는 작은 액적과 수명이 긴 프린터 헤드를 필요로 한다. 길어진 수명의 프린터 헤드는 비용과 관리의 필요를 감소시킨다. 그러나 액적이 작을 경우 더 많은 수의 토출을 행하므로 표면 보호층의 손상이 더욱 악화될 수 있다. 보호층의 두께를 증가시켜 손상을 줄이는 것은 토출하는데 더 많은 에너지를 필요로 하므로 출력면에서 바람직하지 않다.
따라서 근본적으로 코게이션을 방지하려면 열적 안정성이 높은 염료나 안료를 사용하는 것이 최선이다. 차선으로는 코게이션의 방지를 위해 염료의 합성시 도입된 금속 이온과 같은 불순물을 염료로부터 제거하는 것이다. 그러나 잉크 중의 염료가 열 분해되는 것은 피할 수 없는 문제이며, 아무리 좋은 염료나 안료를 사용하거나 잉크를 정제하여 금속 이온과 같은 불순물을 제거했다고 하더라도, 염료의 분해물이 발열 소자에 침착되는 것은 막을 수 없다. 따라서 이러한 기술로는 코게이션을 완전하게 방지할 수 없으며, 다른 알려진 방법들도 효과면에서 제한적이거나, 부작용이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 코게이션 (kogation) 양을 줄여 잉크 액적을 프린터 헤드에서 장기간에 걸쳐 양호하게 토출시킬 수 있는 잉크젯 기록용 잉크 조성물을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,
하기 화학식 1의 아민계 화합물;
2종 이상의 계면활성제;
착색제; 및
용매;
를 포함하는 잉크젯 기록용 잉크 조성물을 제공한다:
<화학식 1>
식중,
상기 R1, R2, R3, R4, R5 및 R6는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 니트로, 히드록시기, 아미노기, 니트로기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기, 치환 또 는 비치환된 C1-C20 알킬설폰아미드기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴설폰아미드기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 아실아미노기, C1-C20 알킬우레이도(alkylureido)기, C6-C20 아릴우레이도기, C2-C20 알콕시카르보닐기, C2-C20 알콕시카르보닐아미노기, 카바모일기, 설파모일기, 설포기와 그의 염, 카르복시기와 그의 염, 치환 또는 비치환된 C2-C20의 히드록시알킬옥시알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C20의 디알킬아미노알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C20의 피리딜알킬기, 치환 또는 비치환된 C5-C20의 피리딜기, 치환 또는 비치환된 C6-C20의 이미다졸릴기, 히드라진기, 히드로존기, 치환 또는 비치환된 C5-C30 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7-C30의 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 헤테로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C5-C20의 헤테로아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C6-C20의 헤테로아릴알킬기, C6-C20의 치환 또는 비치환된 헤테로아릴알케닐기, 혹은 치환 또는 비치환된 C3-C20의 헤테로시클로알킬기를 나타내고,
상기 Z1, Z2 및 Z3는 각각 독립적으로, 수소, 할로겐, 니트로, 히드록시기, 아미노기, 니트로기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬설폰아미드기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴설폰아미드기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 아실아미노기, C1-C20 알킬우레이도(alkylureido)기, C6-C20 아릴우레이도기, C2-C20 알콕시카르보닐기, C2-C20 알콕시카르보닐아미노기, 카바 모일기, 설파모일기, 설포기와 그의 염, 카르복시기와 그의 염, 치환 또는 비치환된 C2-C20의 히드록시알킬옥시알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C20의 디알킬아미노알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C20의 피리딜알킬기, 치환 또는 비치환된 C5-C20의 피리딜기, 치환 또는 비치환된 C6-C20의 이미다졸릴기, 히드라진기, 히드로존기, 치환 또는 비치환된 C5-C30 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7-C30의 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 헤테로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C5-C20의 헤테로아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C6-C20의 헤테로아릴알킬기, C6-C20의 치환 또는 비치환된 헤테로아릴알케닐기, 혹은 치환 또는 비치환된 C3-C20의 헤테로시클로알킬기를 나타내며,
상기 l1, m1 및 n1은 각각 독립적으로 0 내지 5의 정수를 나타내고, 이들 중 적어도 하나는 1 이상의 값을 갖는다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 화학식 1의 화합물로서는 알킬아민계 화합물 및/또는 알칸올아민계 화합물을 예로 들 수 있다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 화학식 1의 화합물의 예인 알킬아민계 화합물로서는 메틸아민, 에틸아민, 프로필아민, 부틸아민, 펜틸아민, N,N-디메틸아민, N,N-디에틸아민, N,N-디프로필아민, N,N-디부틸아민, N,N-디펜틸아민, 트리메틸아민, 트리에틸아민, 트리프로필아민, 트리부틸아민, 트리펜틸아민, 또는 이들의 2종 이상 혼합물을 예로 들 수 있다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 화학식 1의 화합물의 예인 알칸올아민계 화합물로서는 메탄올아민, 에탄올아민, 프로판올아민, 부탄올아민, 펜탄올아민, N-메틸메탄올아민, N-에틸메탄올아민, N-프로필메탄올아민, N-부틸메탄올아민, N-펜틸메탄올아민, N-메틸에탄올아민, N-에틸에탄올아민, N-프로필에탄올아민, N-부틸에탄올아민, N-펜틸에탄올아민, N-메틸프로판올아민, N-에틸프로판올아민, N-프로필프로판올아민, N-부틸프로판올아민, N-펜틸프로판올아민, N-메틸부탄올아민, N-에틸부탄올아민, N-프로필부탄올아민, N-부틸부탄올아민, N-펜틸부탄올아민, N-메틸펜탄올아민, N-에틸펜탄올아민, N-프로필펜탄올아민, N-부틸펜탄올아민, N-펜틸펜탄올아민, N,N-디메틸메탄올아민, N,N-디에틸메탄올아민, N,N-디프로필메탄올아민, N,N-디부틸메탄올아민, N,N-디펜틸메탄올아민, N,N-디메틸에탄올아민, N,N-디에틸에탄올아민, N,N-디프로필에탄올아민, N,N-디부틸에탄올아민, N,N-디펜틸에탄올아민, N,N-디메틸프로판올아민, N,N-디에틸프로판올아민, N,N-디프로필프로판올아민, N,N-디부틸프로판올아민, N,N-디펜틸프로판올아민, N,N-디메틸부탄올아민, N,N-디에틸부탄올아민, N,N-디프로필부탄올아민, N,N-디부틸부탄올아민, N,N-디펜틸부탄올아민, N,N-디메틸펜탄올아민, N,N-디에틸펜탄올아민, N,N-디프로필펜탄올아민, N,N-디부틸펜탄올아민, N,N-디펜틸펜탄올아민, N-메틸디메탄올아민, N-에틸디메탄올아민, N-프로필디메탄올아민, N-부틸디메탄올아민, N-펜틸디메탄올아민, N-메틸디에탄올아민, N-에틸디에탄올아민, N-프로필디에탄올아민, N-부틸디에탄올아민, N-펜틸디에탄올아민, N-메틸디프로판올아민, N-에틸디프로판올아민, N-프로필디프로판올아민, N-부틸디프로판올아민, N-펜틸디프로판올아민, N-메틸디부탄올 아민, N-에틸디부탄올아민, N-프로필디부탄올아민, N-부틸디부탄올아민, N-펜틸디부탄올아민, N-메틸디펜탄올아민, N-에틸디펜탄올아민, N-프로필디펜탄올아민, N-부틸디펜탄올아민, N-펜틸디펜탄올아민, 트리메탄올아민, 트리에탄올아민, 트리프로판올아민, 트리부탄올아민, 트리펜탄올아민 또는 이들의 2종 이상 혼합물을 예로 들 수 있다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 2종 이상의 계면활성제는 하기 화학식 2 내지 5의 구조를 갖는 화합물들 중 선택된 2종 이상의 화합물이 바람직하다:
<화학식 2>
식중,
상기 R21, R22, R23, R24 및 R25는 각각 독립적으로 상기 R1의 정의와 동일하고,
상기 X2는 단순결합, 산소, 황, NR26, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 헤테로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 헤테로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C5-C30 시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C7-C30 아르알킬렌기, 카르보닐, 또는 카르복시 기를 나타내며, 상기 R26은 상기 R1의 정의와 동일하고,
상기 l2 및 n2는 각각 독립적으로 0 내지 100의 정수를 나타내며, 이들 중 적어도 하나는 1 이상을 나타낸다;
<화학식 3>
식중,
상기 R31 및 R32는 각각 독립적으로 상기 R1의 정의와 동일하고,
상기 X3는 상기 X2의 정의와 동일하며,
상기 l3 및 n3는 각각 독립적으로 0 내지 100의 정수를 나타내며, 이들 중 적어도 하나는 1 이상을 나타낸다;
<화학식 4>
식중,
상기 R41, R42, R43, R44, R45, R46, R47, R48, R49, R50, R51 및 R52는 각각 독립적 으로 상기 R1의 정의와 동일하고,
상기 X41 및 X42는 각각 독립적으로 상기 X3의 정의와 동일하며,
상기 l4 및 n4는 각각 독립적으로 0 내지 100의 정수를 나타내며, 이들 중 적어도 하나는 1 이상을 나타낸다;
<화학식 5>
식중,
상기 R56, R57, R58, R59, R60 및 R61은 각각 독립적으로 상기 R1의 정의와 동일하고,
상기 Z5는 상기 R1의 정의와 동일하며,
상기 X51 및 X52는 각각 독립적으로 상기 X3의 정의와 동일하며,
상기 k5, l5, m5 및 n5는 각각 독립적으로 0 내지 100의 정수를 나타내며, 이들 중 적어도 하나는 1 이상을 나타낸다;
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 2종 이상의 계면활성제는 상기 화학식 4의 화합물을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 2종 이상의 계면활성제 중 적어도 하나 이상은 12 이상의 HLB값을 갖고, 적어도 하나 이상은 12 미만의 HLB값을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 2종 이상의 계면활성제중 적어도 하나 이상은 12 내지 20의 HLB값을 갖고, 적어도 하나 이상은 4 이상 12 미만의 HLB값을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 화학식 1의 아민계 화합물의 함량은 상기 잉크 조성물 100중량부를 기준으로 0.5 내지 10중량부인 것이 바람직하다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 2종 이상의 계면활성제의 함량은 상기 잉크 조성물 100중량부를 기준으로 0.5 내지 20중량부인 것이 바람직하다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 착색제는 염료, 안료 또는 자가분산형 안료인 것이 바람직하다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 착색제의 함량은 상기 잉크 조성물 100중량부를 기준으로 0.1 내지 15중량부인 것이 바람직하다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 용매는 수계 용매, 유기용매 또는 이들의 혼합물인 것이 바람직하다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 용매의 함량은 상기 잉크 조성물 100중량부를 기준으로 70 내지 90중량부인 것이 바람직하다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 유기용매는 알콜계 용매, 케톤계 용매, 에스테르계 용매, 다가알콜계 용매, 함질소계 용매, 디메틸 술폭사이드, 테트라메 틸술폰 및 티오글리콜의 함황 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것이 바람직하다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 용매는 수계용매 100중량부 및 유기 용매 0.1 내지 130중량부를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 조성물의 20℃에서의 표면장력은 15 내지 70 dyne/cm인 것이 바람직하다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 조성물의 점도는 1.5 내지 20cps인 것이 바람직하다.
본 발명은 또한 상기 잉크 조성물을 2종 이상 포함하는 다색 잉크 세트를 제공한다.
본 발명은 또한 상기 다색 잉크 세트를 포함하는 잉크젯 기록장치용 카트리지를 제공한다.
본 발명은 또한 상기 잉크젯 기록장치용 카트리지를 구비하는 잉크젯 기록장치를 제공한다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 잉크젯 기록장치는 써멀헤드를 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 잉크젯 기록장치는 노즐수가 10,000개 이상인 어레이 헤드를 구비하는 것이 바람직하다.
이하에서는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명은 하기 화학식 1의 아민계 화합물, 적어도 2종 이상의 계면활성 제(surfactant), 착색제 및 물을 포함하는 잉크젯 기록용 잉크 조성물을 제공하며, 상기 조성물은 잉크젯 프린터 헤드의 히터 표면에서 코게이션을 억제하는 기능을 수행한다.
<화학식 1>
식중,
상기 R1, R2, R3, R4, R5 및 R6는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 니트로, 히드록시기, 아미노기, 니트로기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬설폰아미드기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴설폰아미드기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 아실아미노기, C1-C20 알킬우레이도(alkylureido)기, C6-C20 아릴우레이도기, C2-C20 알콕시카르보닐기, C2-C20 알콕시카르보닐아미노기, 카바모일기, 설파모일기, 설포기와 그의 염, 카르복시기와 그의 염, 치환 또는 비치환된 C2-C20의 히드록시알킬옥시알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C20의 디알킬아미노알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C20의 피리딜알킬기, 치환 또는 비치환된 C5-C20의 피리딜기, 치환 또는 비치환된 C6-C20의 이미다졸릴기, 히드라진기, 히드로존기, 치환 또는 비치환된 C5-C30 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7-C30의 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 헤테로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C5-C20의 헤테로아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C6-C20의 헤테로아릴알킬기, C6-C20의 치환 또는 비치환된 헤테로아릴알케닐기, 혹은 치환 또는 비치환된 C3-C20의 헤테로시클로알킬기를 나타내고,
상기 Z1, Z2 및 Z3는 각각 독립적으로, 수소, 할로겐, 니트로, 히드록시기, 아미노기, 니트로기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬설폰아미드기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴설폰아미드기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 아실아미노기, C1-C20 알킬우레이도(alkylureido)기, C6-C20 아릴우레이도기, C2-C20 알콕시카르보닐기, C2-C20 알콕시카르보닐아미노기, 카바모일기, 설파모일기, 설포기와 그의 염, 카르복시기와 그의 염, 치환 또는 비치환된 C2-C20의 히드록시알킬옥시알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C20의 디알킬아미노알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C20의 피리딜알킬기, 치환 또는 비치환된 C5-C20의 피리딜기, 치환 또는 비치환된 C6-C20의 이미다졸릴기, 히드라진기, 히드로존기, 치환 또는 비치환된 C5-C30 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7-C30의 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 헤테로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C5-C20의 헤테로아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C6-C20의 헤테로아릴알킬기, C6-C20의 치 환 또는 비치환된 헤테로아릴알케닐기, 혹은 치환 또는 비치환된 C3-C20의 헤테로시클로알킬기를 나타내며,
상기 l1, m1 및 n1은 각각 독립적으로 0 내지 5의 정수를 나타내고, 이들 중 적어도 하나는 1 이상의 값을 갖는다.
상기 화학식 1의 아민계 화합물은 적어도 2종 이상의 계면활성제와 함께 잉크의 유동성과 공급성을 향상시켜, 인쇄 화상의 균일성을 향상시키며 잉크 자체의 장기 신뢰성을 유지하고, 이와 더불어 잉크의 안정성 및 균일성 향상에 따른 히터 표면에서의 잉크 반응성 및 코게이션 발생을 억제하고, 잉크 방울의 토출을 장기간에 걸쳐 양호하게 유지할 수 있는 잉크젯 기록용 잉크 조성물을 형성하게 된다.
상기 본 발명에 따른 화학식 1의 화합물로서는 알킬아민계 및/또는 알칸올아민계 화합물을 사용할 수 있으며, 상기 알킬아민계 화합물의 예로서는 메틸아민, 에틸아민, 프로필아민, 부틸아민, 펜틸아민, N,N-디메틸아민, N,N-디에틸아민, N,N-디프로필아민, N,N-디부틸아민, N,N-디펜틸아민, 트리메틸아민, 트리에틸아민, 트리프로필아민, 트리부틸아민, 트리펜틸아민, 또는 이들의 2종 이상 혼합물을 사용할 수 있고, 상기 알칸올아민계 화합물의 예로서는 메탄올아민, 에탄올아민, 프로판올아민, 부탄올아민, 펜탄올아민, N-메틸메탄올아민, N-에틸메탄올아민, N-프로필메탄올아민, N-부틸메탄올아민, N-펜틸메탄올아민, N-메틸에탄올아민, N-에틸에탄올아민, N-프로필에탄올아민, N-부틸에탄올아민, N-펜틸에탄올아민, N-메틸프로판올아민, N-에틸프로판올아민, N-프로필프로판올아민, N-부틸프로판올아민, N- 펜틸프로판올아민, N-메틸부탄올아민, N-에틸부탄올아민, N-프로필부탄올아민, N-부틸부탄올아민, N-펜틸부탄올아민, N-메틸펜탄올아민, N-에틸펜탄올아민, N-프로필펜탄올아민, N-부틸펜탄올아민, N-펜틸펜탄올아민, N,N-디메틸메탄올아민, N,N-디에틸메탄올아민, N,N-디프로필메탄올아민, N,N-디부틸메탄올아민, N,N-디펜틸메탄올아민, N,N-디메틸에탄올아민, N,N-디에틸에탄올아민, N,N-디프로필에탄올아민, N,N-디부틸에탄올아민, N,N-디펜틸에탄올아민, N,N-디메틸프로판올아민, N,N-디에틸프로판올아민, N,N-디프로필프로판올아민, N,N-디부틸프로판올아민, N,N-디펜틸프로판올아민, N,N-디메틸부탄올아민, N,N-디에틸부탄올아민, N,N-디프로필부탄올아민, N,N-디부틸부탄올아민, N,N-디펜틸부탄올아민, N,N-디메틸펜탄올아민, N,N-디에틸펜탄올아민, N,N-디프로필펜탄올아민, N,N-디부틸펜탄올아민, N,N-디펜틸펜탄올아민, N-메틸디메탄올아민, N-에틸디메탄올아민, N-프로필디메탄올아민, N-부틸디메탄올아민, N-펜틸디메탄올아민, N-메틸디에탄올아민, N-에틸디에탄올아민, N-프로필디에탄올아민, N-부틸디에탄올아민, N-펜틸디에탄올아민, N-메틸디프로판올아민, N-에틸디프로판올아민, N-프로필디프로판올아민, N-부틸디프로판올아민, N-펜틸디프로판올아민, N-메틸디부탄올아민, N-에틸디부탄올아민, N-프로필디부탄올아민, N-부틸디부탄올아민, N-펜틸디부탄올아민, N-메틸디펜탄올아민, N-에틸디펜탄올아민, N-프로필디펜탄올아민, N-부틸디펜탄올아민, N-펜틸디펜탄올아민, 트리메탄올아민, 트리에탄올아민, 트리프로판올아민, 트리부탄올아민, 트리펜탄올아민 또는 이들의 2종 이상 혼합물을 사용할 수 있다.
상기 본 발명에 따른 잉크젯 기록용 잉크 조성물에서, 상기 화학식 1의 아민 계 화합물은 상기 잉크 조성물 100중량부에 대하여 0.5 내지 10중량부의 함량으로 포함될 수 있으며, 상기 함량이 0.5중량부 미만인 경우 코게이션을 충분히 억제할 수 없고, 상기 함량이 10중량부를 초과하는 경우 상기 조성물의 용해성 저하로 인해 발생하는 침전이 노즐을 막아 잉크가 잉크젯 헤드의 노즐로부터 양호하게 토출되지 않을 수 있다는 문제가 있다.
상기 본 발명에 따른 잉크젯 기록용 잉크 조성물에서, 2종 이상의 계면활성제를 상기 아민계 화합물과 더불어 사용하는 바, 그 이유는 잉크 표면에서 원하는 표면 장력을 유지하고, 잉크 내에서 착색제의 분산 안정성을 강화할 수 있기 때문이다.
상기 본 발명에 따른 계면활성제는 2종 이상으로 이루어지며, 이들 중 적어도 하나 이상은 HLB값이 12 이상, 바람직하게는 12 내지 20으로 친수성이 강한 것이 바람직하고, 이들 중 적어도 하나 이상은 HLB값이 12 미만, 바람직하게는 4 이상 12 미만으로 친수성이 약한 것이 바람직하다. 여기서 HLB값이 12 미만인 계면활성제의 층분리 현상을 방지하기 위하여 상기와 같은 화학식 1의 아민계 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용되는 HLB값(Hydrophilic Lipophilic Balance)는 미국 Atalas Powder 회사 연구진에 의해 처음 도입된 개념으로서 계면활성제 분자 중에서 친유성인 부분과 친수성인 부분의 균형을 나타내며, 이는 분자 구조에 따라 상이한 값을 나타내며, 이러한 HLB는 계면활성제를 선택할 때 매우 유용한 기준이 된다.
이와 같은 HLB값을 가질 수 있는 본원발명에 따른 계면활성제로서는 하기 화학식 2 내지 5의 구조를 갖는 화합물들 중 2종 이상을 선택할 수 있으며, 상기 HLB값의 조건을 각각 만족하는 화합물들을 2종 이상 선택할 수 있다:
<화학식 2>
식중,
상기 R21, R22, R23, R24 및 R25는 각각 독립적으로 상기 R1의 정의와 동일하고,
상기 X2는 단순결합, 산소, 황, NR26, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 헤테로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 헤테로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C5-C30 시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C7-C30 아르알킬렌기, 카르보닐, 또는 카르복시기를 나타내며, 상기 R26은 상기 R1의 정의와 동일하고,
상기 l2 및 n2는 각각 독립적으로 0 내지 100의 정수를 나타내며, 이들 중 적어도 하나는 1 이상을 나타낸다;
<화학식 3>
식중,
상기 R31 및 R32는 각각 독립적으로 상기 R1의 정의와 동일하고,
상기 X3는 상기 X2의 정의와 동일하며,
상기 l3 및 n3는 각각 독립적으로 0 내지 100의 정수를 나타내며, 이들 중 적어도 하나는 1 이상을 나타낸다;
<화학식 4>
식중,
상기 R41, R42, R43, R44, R45, R46, R47, R48, R49, R50, R51 및 R52는 각각 독립적으로 상기 R1의 정의와 동일하고,
상기 X41 및 X42는 각각 독립적으로 상기 X3의 정의와 동일하며,
상기 l4 및 n4는 각각 독립적으로 0 내지 100의 정수를 나타내며, 이들 중 적어도 하나는 1 이상을 나타낸다;
<화학식 5>
식중,
상기 R56, R57, R58, R59, R60 및 R61은 각각 독립적으로 상기 R1의 정의와 동일하고,
상기 Z5는 상기 R1의 정의와 동일하며,
상기 X51 및 X52는 각각 독립적으로 상기 X3의 정의와 동일하며,
상기 k5, l5, m5 및 n5는 각각 독립적으로 0 내지 100의 정수를 나타내며, 이들 중 적어도 하나는 1 이상을 나타낸다.
상기 본원발명에 따른 계면활성제는 상기 화학식 4의 화합물을 필수적으로 포함하는 것이 바람직하다.
상기 본 발명에 따른 잉크 조성물에 사용되는 착색제는 염료, 안료 또는 자가분산형 안료 모두 사용가능하며, 해당 기술분야에서 사용되는 것이라면 어느 것 이나 제한 없이 사용할 수 있다. 즉, 물에 녹거나 분산될 수 있는 염료, 분산제와 함께 사용되어 물에 안정하게 분산될 수 있는 안료, 별도의 분산제 없이 물에 안정하게 분산될 수 있는 자가분산 안료 또는 이들의 혼합물 모두 사용이 가능하다.
상기 착색제 중 염료의 구체적인 예로는 푸드 블랙 염료(Food Black dyes), 푸드 레드 염료(Food red dyes), 푸드 옐로우 염료(Food Yellow dyes), 푸드 블루 염료(Food Blue dyes), 애시드 블랙 염료(Acid Black dyes), 애시드 레드 염료(Acid Red dyes), 애시드 블루 염료(Acid Blue dyes), 애시드 옐로우 염료(Acid Yellow dyes), 디렉트 블랙 염료(Direct Black dyes), 디렉트 블루 염료(Direct Blue dyes), 디렉트 옐로우 염료(Direct Yellow dyes), 안트라퀴논 염료(anthraquinone dyes), 모노아조염료(monoazo dyes), 디아조염료(disazo dyes), 프탈로시아닌(phthalocyanine) 유도체 등을 들 수 있고, 안료의 구체적인 예로는 카본 블랙, 그래파이트, 유리 카본(vitreous carbon), 활성화 차콜, 활성화 탄소, 안트라퀴논, 프탈로시아닌 블루, 프탈로시아닌 그린, 디아조스(diazos), 모노아조스(monoazos), 피란트론(pyranthrones), 페릴렌(perylene), 퀴나크리돈(quinacridone), 인디고이드계 안료(indigoid pigments) 등을 들 수 있으며, 자가 분산된 안료로는 카보제트 시리즈(cabojet-series)나 오리엔트 케미칼(Orient Chemical)의 CW-series 등이 있으나, 반드시 이에만 한정되는 것은 아니다.
이와 같은 착색제는 상기 잉크 조성물 100중량부를 기준으로 0.1 내지 15중량부, 바람직하게는 1 내지 10중량부의 함량으로 사용할 수 있으며, 상기 착색제의 함량이 0.1중량부 미만이면 충분한 색상 발현이 곤란하며, 15중량부를 초과하는 경 우에는 경제성이 저하되어 바람직하지 않다.
상기 본 발명에 따른 잉크 조성물에서 사용되는 용매는 물과 같은 수계 용매를 사용할 수 있으며, 1종 이상의 유기 용매를 더 포함할 수 있다. 이와 같은 용매는 상기 잉크 조성물 100중량부를 기준으로 70 내지 90중량부의 함량으로 사용될 수 있다. 상기 용매의 함량이 70중량부 미만이면 잉크 조성물의 점도가 지나치게 높아져 토출 성능이 저하될 우려가 있으며, 90중량부를 초과하는 경우에는 점도가 지나치게 낮아지는 문제가 있어 바람직하지 않다.
상기 용매에 포함되는 유기용매는 1가 알콜계 용매, 케톤계 용매, 에스테르계 용매, 다가알콜계 용매, 다가알콜계 유도체 용매, 함질소계 용매, 디메틸 술폭사이드, 테트라메틸술폰 및 티오글리콜의 함황 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이 사용될 수 있다. 예를 들어 상기 1가 알코올계 용매는 잉크의 표면 장력을 조절하여, 보통 용지 또는 전문 용지 등의 기록 매체 상에서의 침투성, 도트 형성능 및 인쇄된 화상의 건조 특성을 향상시킬 수 있다. 상기 다가 알코올계 혹은 그의 유도체는 쉽게 증발하지 않으며 잉크의 빙점을 낮춤으로써 잉크의 보존 안정성을 향상시켜 노즐의 막힘을 방지한다는 특성을 갖는다.
상기 유기용매로서 사용가능한 알코올계 용매로서, 1가 알콜의 예로는 메틸 알콜, 에틸 알콜, n-프로필 알콜, i-프로필 알콜, n-부틸 알콜, s-부틸 알콜 및 t-부틸 알콜 등의 저급 알콜을 들 수 있으며, 특히, 에틸 알콜, i-프로필 알콜 및 n-부틸 알코올이 바람직하고, 상기 다가 알콜의 예로는 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜 및 글리세롤 등의 알킬렌글 리콜류, 폴리에틸렌글리콜 및 폴리프로필렌글리콜 등의 폴리알킬렌글리콜류, 및 티오디글리콜을 들 수 있으며, 상기 다가 알콜 유도체의 예로는 에틸렌글리콜디메틸에테르 등의 상기 기재한 다가 알콜의 저급알킬에테르류, 및 에틸렌글리콜디아세테이트 등의 상술한 다가 알콜의 저급카르복실산에스테르류를 들 수 있다. 상기 케톤계 용매로는 아세톤, 메틸에틸케톤, 디에틸케톤 또는 디아세톤알콜이 있고, 상기 에스테르계 용매로는 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트 또는 에틸 락테이트가 있다.
상기 유기용매로서 사용가능한 함질소계 용매의 예로는, 2-피롤리돈 또는 N-메틸-2-피롤리돈이 있고, 상기 함황계 용매의 예로는 디메틸 술폭사이드, 테트라메틸렌술폰 또는 티오글리콜이 있다.
이와 같은 유기 용매가 물과 같은 수계 용매와 함께 사용되는 경우 유기용매의 함량은 물 100중량부를 기준으로 하여 0.1 내지 130중량부인 것이 바람직한 바, 0.1 중량부 미만이면 잉크가 너무 빨리 증발되어 안정성이 저하될 염려가 있으며 130 중량부를 초과하면 잉크의 점도가 증가하여 토출성능이 저하되므로 바람직하지 않다.
본 발명에 따른 상기 잉크 조성물은 그 특성을 강화시키기 위하여 다양한 첨가제를 포함할 수 있으며, 구체적으로는 습윤제, 분산제, 계면활성제, 점도조절제, pH 조절제, 및 항산화제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있으며, 그 함량은 잉크 조성물 100중량부에 대하여 0.1 내지 20중량부, 바람직하게는 0.1 내지 10중량부의 함량으로 사용될 수 있다.
상기 본 발명에 따른 잉크 조성물은 최적의 사용상태를 나타내기 위해서는 20℃에서의 표면장력이 15 내지 70 dyne/cm, 바람직하게는 25 내지 55 dyne/cm이고, 점도는 1.5 내지 20cps, 바람직하게는 1.5 내지 3.5 cps의 값을 갖는 것이 좋다.
본 발명에 따른 상기 잉크 조성물은 상이한 조성으로 2종 이상 사용하여 잉크젯 잉크 세트를 구성하게 된다. 이와 같은 잉크 세트는 잉크젯 기록 장치의 잉크 수용부 또는 잉크젯 프린터 카트리지에 제공될 수 있다. 본 발명의 잉크젯 기록 장치는 잉크 조성물을 가열하여 수증기압으로 잉크 액적을 토출시키는 방식의 써멀 헤드(thermal head), 피에조 소자를 이용하여 잉크 액적을 토출시키는 방식의 피에조 헤드(piezo head), 디스포저블 헤드(disposable head) 또는 퍼머넌트 헤드(permanent head)를 구비할 수 있으며, 특히 써멀 헤드 방식이 바람직하다. 또한, 상기 잉크젯 기록 장치는 스캐닝형 프린터(scanning type printer) 또는 어레이형 프린터(array type printer), 바람직하게는 노즐수가 10000개 이상인 어레이형 프린터일 수도 있으며, 데스크탑(desktop)용, 텍스타일(textile)용 및 산업용으로도 사용될 수 있다. 상기 본 발명의 잉크젯 기록 장치와 관련한 헤드 타입, 프린터 타입 및 용도는 본 발명의 잉크젯 기록 장치를 보다 상세히 설명하기 위하여 나열한 것에 불과한 것으로서, 본 발명의 잉크 조성물이 사용될 수 있는 잉크젯 기록 장치는 전술한 잉크젯 기록 장치에 한정되지 않고 다양하게 사용될 수 있음은 물론이다.
본 발명에 따른 화합물의 정의에서 사용된 각 치환기는 다음과 같이 정의될 수 있다.
"알킬"은 1 내지 20개, 바람직하게는 1 내지 10개, 보다 바람직하게는 1 내지 6개의 탄소 원자의 직쇄 또는 분지쇄 포화 1가 탄화수소 부위를 의미한다. 알킬기는 1 이상의 할로겐 치환체에 의해 임의로 치환될 수 있다. 알킬기의 예로서 메틸, 에틸, 프로필, 2-프로필, n-부틸, 이소-부틸, tert-부틸, 펜틸, 헥실, 도데실, 플루오로메틸, 디플루오로메틸, 트리플루오로메틸, 클로로메틸, 디클로로메틸, 트리클로로메틸, 요오도메틸, 브로모메틸 등을 들 수 있다.
"알케닐"은 1 이상의 탄소-탄소 이중 결합을 포함하는 2 내지 20개, 바람직하게는 2 내지 10개, 보다 바람직하게는 2 내지 6개의 탄소 원자의 직쇄 또는 분지쇄 1가 탄화수소 부위를 의미한다. 알케닐기는 탄소-탄소 이중 결합을 포함하는 탄소 원자를 통해 또는 포화된 탄소 원자를 통해 결합될 수 있다. 알케닐기는 1 이상의 할로겐 치환체에 의해 임의로 치환될 수 있다. 알케닐기의 예로서 에테닐, 1-프로페닐, 2-프로페닐, 2-부테닐, 3-부테닐, 펜테닐, 5-헥세닐, 도데세닐 등을 들 수 있다.
"시클로알킬"은 5 내지 30개의 고리 탄소의 포화된 또는 불포화된 비방향족 1가 모노시클릭, 바이시클릭 또는 트리시클릭 탄화수소 부위를 의미하며, 1 이상의 할로겐 치환체에 의해 임의로 치환될 수 있다. 예컨대, 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 시클로펜테닐, 시클로헥실, 시클로헥세닐, 시클로헵틸, 시클로옥틸, 데카하이드로나프탈레닐, 아다만틸, 노르보닐 (즉, 바이시클로 [2. 2.1] 헵트-5-에닐) 등을 들 수 있다.
"아릴"은 6 내지 30개, 바람직하게는 6 내지 18개의 고리 원자를 가지는 1가 모노시클릭, 바이시클릭 또는 트리시클릭 방향족 탄화수소 부위를 의미하며, 1 이상의 할로겐 치환체에 의해 임의로 치환될 수 있다. 아릴기의 방향족 부분은 탄소 원자만을 포함한다. 아릴기의 예로서 페닐, 나프탈레닐 및 플루오레닐을 들 수 있다.
"아르알킬"은 상기 정의된 알킬기의 수소원자가 1개 이상이 아릴기로 치환되어 있는 것을 의미하며, 1 이상의 할로겐 치환체에 의해 임의로 치환될 수 있다. 예를 들면, 벤질, 벤즈하이드릴 및 트리틸 등을 들 수 있다.
"알키닐"은 1 이상의 탄소-탄소 삼중 결합을 포함하는 2 내지 20개의 탄소 원자, 바람직하게는 2 내지 10개, 보다 바람직하게는 2개 내지 6개의 직쇄 또는 분지쇄의 1가 탄화수소 부위를 의미한다. 알키닐기는 탄소-탄소 삼중 결합을 포함하는 탄소 원자를 통해 또는 포화된 탄소 원자를 통해 결합될 수 있다. 알키닐기는 1 이상의 할로겐 치환체에 의해 임의로 치환될 수 있다. 예를 들면, 에티닐 및 프로피닐 등을 들 수 있다.
"알킬렌"은 1 내지 20개, 바람직하게는 1 내지 10개, 보다 바람직하게는 1 내지 6개의 탄소 원자의 직쇄 또는 분지쇄의 포화된 2가 탄화수소 부위를 의미한다. 알킬렌기는 1 이상의 할로겐 치환체에 의해 임의로 치환될 수 있다. 알킬기의 예로서 메틸렌, 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌, 헥실렌 등을 들 수 있다.
"알케닐렌"은 1 이상의 탄소-탄소 이중 결합을 포함하는 2 내지 20개, 바람직하게는 2 내지 10개, 보다 바람직하게는 2 내지 6개의 탄소 원자의 직쇄 또는 분 지쇄의 2가 탄화수소 부위를 의미한다. 알케닐렌기는 탄소-탄소 이중 결합을 포함하는 탄소 원자를 통해 및/또는 포화된 탄소 원자를 통해 결합될 수 있다. 알케닐렌기는 1 이상의 할로겐 치환체에 의해 임의로 치환될 수 있다.
"시클로알킬렌"은 5 내지 30개의 고리 탄소의 포화된 또는 불포화된 비방향족 2가 모노시클릭, 바이시클릭 또는 트리시클릭 탄화수소 부위를 의미하며, 1 이상의 할로겐 치환체에 의해 임의로 치환될 수 있다. 예컨대, 시클로프로필렌, 시클로부틸렌 등을 들 수 있다.
"아릴렌"은 6 내지 30개, 바람직하게는 6 내지 18개의 고리 원자를 가지는 2가 모노시클릭, 바이시클릭 또는 트리시클릭 방향족 탄화수소 부위를 의미하며, 1 이상의 할로겐 치환체에 의해 임의로 치환될 수 있다. 아릴기의 방향족 부분은 탄소 원자만을 포함한다. 아릴렌기의 예로서 페닐렌 등 들 수 있다.
"아르알킬렌"은 상기 정의된 알킬기의 수소원자가 1개 이상이 아릴기로 치환되어 있는 2가 부위를 의미하며, 1 이상의 할로겐 치환체에 의해 임의로 치환될 수 있다. 예를 들면, 벤질렌 등을 들 수 있다.
"알키닐렌"은 1 이상의 탄소-탄소 삼중 결합을 포함하는 2 내지 20개의 탄소 원자, 바람직하게는 2 내지 10개, 보다 바람직하게는 2개 내지 6개의 직쇄 또는 분지쇄의 2가 탄화수소 부위를 의미한다. 알키닐렌기는 탄소-탄소 삼중 결합을 포함하는 탄소 원자를 통해 또는 포화된 탄소 원자를 통해 결합될 수 있다. 알키닐렌기는 1 이상의 할로겐 치환체에 의해 임의로 치환될 수 있다. 예를 들면, 에티닐렌 또는 프로피닐렌 등을 들 수 있다.
"헤테로알킬"은 상기 정의된 알킬기의 주쇄 내의 하나 이상의 탄소원자가 하나 이상의 헤테로원자, 예를 들어 질소, 황, 산소, 인 등의 헤테로 원자로 치환된 것을 의미한다.
"헤테로아릴"은 상기 정의된 아릴기의 고리내의 하나 이상의 탄소원자가 하나 이상의 헤테로원자, 예를 들어 질소, 황, 산소, 인 등의 헤테로 원자로 치환된 것을 의미한다.
"결합"은 일체의 치환기가 삽입되지 않은 단순한 결합으로만 연결된 부위를 말한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 잉크젯 기록 장치를 나타낸 도면이다.
이를 참조하면, 잉크젯 기록 장치는 거대 발색단 함유 착색제 및 착색제 유사 첨가제를 함유하는 잉크 조성물을 포함하는 잉크젯 프린터 카트리지를 구비한다. 프린터 커버(8)은 프린터 (5)의 본체(13)과 연결되어 있다. 이동성 래치(10)의 서로 맞물린 영역은 홀(7)을 통하여 돌출되어 있다. 이동성 래치(10)은 고정 래치(9)와 서로 맞물리게 되어 있고, 고정 래치(9)는 커버가 닫혀질 때 프린터 커버의 내부에 연결된다. 상기 커버는 홀을 통하여 연장된 이동성 래치(10)의 맞물린 영역에 대응되는 리세스(14)를 구비한다. 잉크젯 프린터 카트리지(11)는 잉크젯 프린터 카트리지(11)의 하부를 통과하는 종이(3)에 잉크를 위치하도록 장착된다.
도 2는 본 발명의 잉크 세트를 포함하는 잉크젯 프린터 카트리지의 단면도이다. 상기 잉크젯 프린터 카트리지(100)는 잉크 저장기(112)를 형성하는 카트지리 본체(110), 잉크 저장기(112)의 탑 영역을 커버하는 내부 커버(114), 상기 내부커 버(114)와 소정 간격으로 이격되고, 상기 잉크 저장기(112)와 내부 커버(114)를 실링하는 외부 커버(116)를 구비한다.
상기 잉크 저장기(112)는 수직 배리어 벽(123)에 의하여 제1 챔버 (124) 및 제2 챔버(126)이 구획된다. 제1 챔버 (124) 및 제2 챔버 (126)사이에 잉크 통로(ink passage) (128)가 수직 배리어 벽(123)의 바닥에 형성된다. 잉크가 제1챔버(124) 및 스폰지 (129)를 채우고, 잉크는 제2챔버(126)을 채운다. 상기 제2챔버(126)에 대응되는 벤트 홀(126a)에 내부 커버(114)에 형성된다.
필터(14)은 제2챔버(126)의 하부에 형성되어 잉크내의 불순물 및 미세 버블을 여과하여 프린터헤드(13)의 배출 홀(ejection hole)이 글로깅되는 것을 막는다. 후크(142)는 필터(140)의 에지(가장자리 영역)상에 형성되어 스탠드파이프(132)의 탑 영역에 배치(커플링)된다. 잉크 저장기(120)의 잉크가 프린터헤드(130)의 배출 홀을 통과하여 인쇄 매채에 작은 방울 형상으로 배출된다.
이하에서 본 발명을 실시예 및 비교예를 들어 보다 상세히 설명하지만 본 발명이 이들에 한정되는 것은 아니다.
- 잉크 조성물의 제조
하기 실시예 1 내지 4에 나타낸 성분을 믹서로 완전히 혼합하여 실시예 1 내지 4의 잉크젯 기록용 잉크 조성물을 제조하였다.
실시예 1
C.I. Basic Black 2 4.5 중량%
글리세롤 7.5 중량%
디에틸렌글리콜 12.0 중량%
트리에탄올아민 5 중량%
Tergitor 15-S-12 (HLB: 13) 0.5 중량%
Sorsperese 20000 (HLB: 8) 1 중량%
물 (탈이온수) 69.5 중량%
실시예 2
C.I. direct Yellow 44 4.0 중량%
글리세롤 9.5 중량%
디에틸렌글리콜 5.5 중량%
에틸렌글리콜 4.5 중량%
트리에틸렌아민 8 중량%
Surfynol 485 (HLB: 17) 0.5 중량%
Tergitol 15-S-5 (HLB: 10) 1 중량%
물 (탈이온수) 67 중량%
실시예 3
C.I. Basic Blue 26 4.5 중량%
디에틸렌글리콜 9.5 중량%
에틸렌글리콜 10.5 중량%
디에탄올아민 6 중량%
Tween 20 (HLB: 16) 0.5 중량%
Surfynol 104 (HLB: 8) 0.5 중량%
물 (탈이온수) 68.5 중량%
실시예 4
C.I. direct Red 227 3.5 중량%
글리세롤 10.5 중량%
디에틸렌글리콜 4.5 중량%
에틸렌글리콜 5.5 중량%
트리에탄올아민 6 중량%
Surfynol 465 (HLB: 13) 1 중량%
Span 20(HLB: 8.6) 0.5 중량%
물 (탈이온수) 68.5 중량%
비교예 1
C.I. Basic Black 2 4.5 중량%
글리세롤 7.5 중량%
디에틸렌글리콜 12.0 중량%
Tergitor 15-S-12 (HLB: 13) 1.5 중량%
Sorsperese 20000 (HLB: 8) 1 중량%
물 (탈이온수) 74.5 중량%
비교예 2
C.I. direct Yellow 44 4.0 중량%
글리세롤 9.5 중량%
디에틸렌글리콜 5.5 중량%
에틸렌글리콜 4.5 중량%
트리에틸렌아민 8 중량%
Surfynol 485 (HLB: 17) 1.5 중량%
물 (탈이온수) 67 중량%
비교예 3
C.I. Basic Blue 26 4.5 중량%
디에틸렌글리콜 9.5 중량%
에틸렌글리콜 10.5 중량%
디에탄올아민 6 중량%
Tween 20 (HLB: 16) 1 중량%
물 (탈이온수) 68.5 중량%
비교예 4
C.I. direct Red 227 3.5 중량%
글리세롤 10.5 중량%
디에틸렌글리콜 4.5 중량%
에틸렌글리콜 5.5 중량%
Surfynol 465 (HLB: 13) 1 중량%
Span 20(HLB: 8.6) 0.5 중량%
물 (탈이온수) 74.5 중량%
평가 실험
상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4에서 얻어진 각각의 잉크 조성물을, 발열 소자를 갖는 잉크젯 프린터에 탑재하고 보통 용지상에 토출시켰다. 토출 초기 단계의 잉크 액적의 토출 속도 및 100,000,000 펄스 후의 잉크 액적의 토출 속도를 측정하여 토출 속도의 변화 (토출 속도 감소율 (％))를 산출하였다. 결과는 표 1에 나타나 있다.
100,000,000 펄스 토출 후에 발열 소자의 표면을 광학현미경으로 관찰하여 침착물의 존재, 즉 코게이션 (kogation)의 상태를 조사하였다. 발열 소자의 표면에서 침착물이 실질적으로 존재하지 않는 상태를 "A"로 평가하였다. 상기 표면에서 침착물이 거의 존재하지 않는 상태를 "B"로 평가하였다. 상기 표면에서 침착물이 실질적인 양으로 존재하는 상태를 "C"로 평가하였다. 평가 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
<표 1>
| 구분 | 토출 속도 감소(%) | 코게이션의 상태 |
| 실시예 1 | 5 | A |
| 실시예 2 | 8 | A |
| 실시예 3 | 12 | A |
| 실시예 4 | 6 | A |
| 비교예 1 | 62 | C |
| 비교예 2 | 58 | C |
| 비교예 3 | 35 | B |
| 비교예 4 | 70 | C |
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 아민계 화합물과 2가지의 계면활성제를 포함하는 실시예 1 내지 4의 잉크 조성물을 열 잉크젯 인쇄에 사용하는 경우, 100,000,000 펄스 후의 토출 속도 감소율은 20％ 미만으로 실용화가 가능한 것으로 나타났다. 그리고 발열 소자의 표면의 산화현상은 발견되었으나 어떠한 코게이션(kogation) 현상이 발견되지 않았다.
한편, 비교예 1 내지 4의 잉크 조성물을 사용한 경우, 100,000,000 펄스 후의 토출 속도의 감소율은 20％를 초과하였으며, 따라서 이 잉크 조성물은 실제적인 이용에 있어서 적합하지 않았다. 특히, 비교예 4에서 잉크 조성물은 코게이션의 현저한 발생으로 인해 토출될 수 없었으며, 침착물이 프린터 노즐의 발열 소자의 표면을 모든 영역에 입혀진 것이 관찰되었다.
상기 결과는 아민계 화합물과 2가지의 계면활성제를 포함하는 본 발명에 따른 잉크젯 기록용 잉크 조성물을 열 잉크젯 프린터 헤드에 사용하는 경우 코게이션, 즉 이물질이 발열 소자의 표면에 침착하는 것을 억제할 수 있다는 것을 명확히 입증한다.
본 발명의 잉크젯 기록용 잉크 조성물은 잉크젯 기록에 사용되는 경우 코게이션의 발생을 억제하여 잉크젯 프린터 헤드로부터 잉크 액적의 토출을 장기간에 걸쳐 양호하게 유지할 수 있다.
Claims (23)
- 하기 화학식 1의 아민계 화합물;2종 이상의 계면활성제;착색제; 및용매;를 포함하는 잉크젯 기록용 잉크 조성물:<화학식 1>
식중,상기 R1, R2, R3, R4, R5 및 R6는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 니트로, 히드록시기, 아미노기, 니트로기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬설폰아미드기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴설폰아미드기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 아실아미노기, C1-C20 알킬우레이도(alkylureido)기, C6-C20 아릴우레이도기, C2-C20 알콕시카르보닐기, C2-C20 알콕시카르보닐아미노기, 카바모일기, 설파모일기, 설포기와 그의 염, 카르복시기와 그의 염, 치환 또 는 비치환된 C2-C20의 히드록시알킬옥시알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C20의 디알킬아미노알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C20의 피리딜알킬기, 치환 또는 비치환된 C5-C20의 피리딜기, 치환 또는 비치환된 C6-C20의 이미다졸릴기, 히드라진기, 히드로존기, 치환 또는 비치환된 C5-C30 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7-C30의 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 헤테로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C5-C20의 헤테로아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C6-C20의 헤테로아릴알킬기, C6-C20의 치환 또는 비치환된 헤테로아릴알케닐기, 혹은 치환 또는 비치환된 C3-C20의 헤테로시클로알킬기를 나타내고,상기 Z1, Z2 및 Z3는 각각 독립적으로, 수소, 할로겐, 니트로, 히드록시기, 아미노기, 니트로기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬설폰아미드기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴설폰아미드기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 아실아미노기, C1-C20 알킬우레이도(alkylureido)기, C6-C20 아릴우레이도기, C2-C20 알콕시카르보닐기, C2-C20 알콕시카르보닐아미노기, 카바모일기, 설파모일기, 설포기와 그의 염, 카르복시기와 그의 염, 치환 또는 비치환된 C2-C20의 히드록시알킬옥시알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C20의 디알킬아미노알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C20의 피리딜알킬기, 치환 또는 비치환된 C5-C20의 피리딜기, 치환 또는 비치환된 C6-C20의 이미다졸릴기, 히드라진기, 히드로존기, 치환 또는 비치환된 C5-C30 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7-C30의 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 헤테로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C5-C20의 헤테로아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C6-C20의 헤테로아릴알킬기, C6-C20의 치환 또는 비치환된 헤테로아릴알케닐기, 혹은 치환 또는 비치환된 C3-C20의 헤테로시클로알킬기를 나타내며,상기 l1, m1 및 n1은 각각 독립적으로 0 내지 5의 정수를 나타내고, 이들 중 적어도 하나는 1 이상의 값을 갖는다. - 제1항에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물이 알킬아민계 화합물, 알칸올아민계 화합물 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록용 잉크 조성물.
- 제2항에 있어서, 상기 알킬아민계 화합물이 메틸아민, 에틸아민, 프로필아민, 부틸아민, 펜틸아민, N,N-디메틸아민, N,N-디에틸아민, N,N-디프로필아민, N,N-디부틸아민, N,N-디펜틸아민, 트리메틸아민, 트리에틸아민, 트리프로필아민, 트리부틸아민, 트리펜틸아민, 또는 이들의 2종 이상 혼합물인 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록용 잉크 조성물.
- 제2항에 있어서, 상기 알칸올아민계 화합물이 메탄올아민, 에탄올아민, 프로 판올아민, 부탄올아민, 펜탄올아민, N-메틸메탄올아민, N-에틸메탄올아민, N-프로필메탄올아민, N-부틸메탄올아민, N-펜틸메탄올아민, N-메틸에탄올아민, N-에틸에탄올아민, N-프로필에탄올아민, N-부틸에탄올아민, N-펜틸에탄올아민, N-메틸프로판올아민, N-에틸프로판올아민, N-프로필프로판올아민, N-부틸프로판올아민, N-펜틸프로판올아민, N-메틸부탄올아민, N-에틸부탄올아민, N-프로필부탄올아민, N-부틸부탄올아민, N-펜틸부탄올아민, N-메틸펜탄올아민, N-에틸펜탄올아민, N-프로필펜탄올아민, N-부틸펜탄올아민, N-펜틸펜탄올아민, N,N-디메틸메탄올아민, N,N-디에틸메탄올아민, N,N-디프로필메탄올아민, N,N-디부틸메탄올아민, N,N-디펜틸메탄올아민, N,N-디메틸에탄올아민, N,N-디에틸에탄올아민, N,N-디프로필에탄올아민, N,N-디부틸에탄올아민, N,N-디펜틸에탄올아민, N,N-디메틸프로판올아민, N,N-디에틸프로판올아민, N,N-디프로필프로판올아민, N,N-디부틸프로판올아민, N,N-디펜틸프로판올아민, N,N-디메틸부탄올아민, N,N-디에틸부탄올아민, N,N-디프로필부탄올아민, N,N-디부틸부탄올아민, N,N-디펜틸부탄올아민, N,N-디메틸펜탄올아민, N,N-디에틸펜탄올아민, N,N-디프로필펜탄올아민, N,N-디부틸펜탄올아민, N,N-디펜틸펜탄올아민, N-메틸디메탄올아민, N-에틸디메탄올아민, N-프로필디메탄올아민, N-부틸디메탄올아민, N-펜틸디메탄올아민, N-메틸디에탄올아민, N-에틸디에탄올아민, N-프로필디에탄올아민, N-부틸디에탄올아민, N-펜틸디에탄올아민, N-메틸디프로판올아민, N-에틸디프로판올아민, N-프로필디프로판올아민, N-부틸디프로판올아민, N-펜틸디프로판올아민, N-메틸디부탄올아민, N-에틸디부탄올아민, N-프로필디부탄올아민, N-부틸디부탄올아민, N-펜틸디부탄올아민, N-메틸디펜탄올아민, N-에틸디 펜탄올아민, N-프로필디펜탄올아민, N-부틸디펜탄올아민, N-펜틸디펜탄올아민, 트리메탄올아민, 트리에탄올아민, 트리프로판올아민, 트리부탄올아민, 트리펜탄올아민 또는 이들의 2종 이상 혼합물인 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록용 잉크 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 2종 이상의 계면활성제가 하기 화학식 2 내지 5의 구조를 갖는 화합물들 중 선택된 2종 이상의 화합물인 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록용 잉크 조성물:<화학식 2>
식중,상기 R21, R22, R23, R24 및 R25는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 니트로, 히드록시기, 아미노기, 니트로기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬설폰아미드기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴설폰아미드기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 아실아미노기, C1-C20 알킬우레이도(alkylureido) 기, C6-C20 아릴우레이도기, C2-C20 알콕시카르보닐기, C2-C20 알콕시카르보닐아미노기, 카바모일기, 설파모일기, 설포기와 그의 염, 카르복시기와 그의 염, 치환 또는 비치환된 C2-C20의 히드록시알킬옥시알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C20의 디알킬아미노알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C20의 피리딜알킬기, 치환 또는 비치환된 C5-C20의 피리딜기, 치환 또는 비치환된 C6-C20의 이미다졸릴기, 히드라진기, 히드로존기, 치환 또는 비치환된 C5-C30 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7-C30의 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 헤테로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C5-C20의 헤테로아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C6-C20의 헤테로아릴알킬기, C6-C20의 치환 또는 비치환된 헤테로아릴알케닐기, 혹은 치환 또는 비치환된 C3-C20의 헤테로시클로알킬기를 나타내고,상기 X2는 단순결합, 산소, 황, NR26, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 헤테로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 헤테로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C5-C30 시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C7-C30 아르알킬렌기, 카르보닐, 또는 카르복시기를 나타내며, 상기 R26은 상기 R1의 정의와 동일하고,상기 l2 및 n2는 각각 독립적으로 0 내지 100의 정수를 나타내며, 이들 중 적어도 하나는 1 이상을 나타낸다;<화학식 3>
식중,상기 R31 및 R32는 각각 독립적으로 상기 R21의 정의와 동일하고,상기 X3는 상기 X2의 정의와 동일하며,상기 l3 및 n3는 각각 독립적으로 0 내지 100의 정수를 나타내며, 이들 중 적어도 하나는 1 이상을 나타낸다;<화학식 4>
식중,상기 R41, R42, R43, R44, R45, R46, R47, R48, R49, R50, R51 및 R52는 각각 독립적으로 상기 R21의 정의와 동일하고,상기 X41 및 X42는 각각 독립적으로 상기 X2의 정의와 동일하며,상기 l4 및 n4는 각각 독립적으로 0 내지 100의 정수를 나타내며, 이들 중 적어도 하나는 1 이상을 나타낸다;<화학식 5>
식중,상기 R56, R57, R58, R59, R60 및 R61은 각각 독립적으로 상기 R21의 정의와 동일하고,상기 Z5는 상기 R21의 정의와 동일하며,상기 X51 및 X52는 각각 독립적으로 상기 X2의 정의와 동일하며,상기 k5, l5, m5 및 n5는 각각 독립적으로 0 내지 100의 정수를 나타내며, 이들 중 적어도 하나는 1 이상을 나타낸다. - 제1항에 있어서, 상기 2종 이상의 계면활성제가 상기 화학식 4의 화합물을 필수적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록용 잉크 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 2종 이상의 계면활성제 중 적어도 하나 이상이 12 이상의 HLB값을 갖고, 적어도 하나 이상이 12 미만의 HLB값을 갖는 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록용 잉크 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 2종 이상의 계면활성제중 적어도 하나 이상이 12 내지 20의 HLB값을 갖고, 적어도 하나 이상이 4 이상 12 미만의 HLB값을 갖는 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록용 잉크 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 화학식 1의 아민계 화합물의 함량이 상기 잉크 조성물 100중량부를 기준으로 0.5 내지 10중량부인 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록용 잉크 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 2종 이상의 계면활성제의 함량이 상기 잉크 조성물 100중량부를 기준으로 0.5 내지 20중량부인 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록용 잉크 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 착색제가 염료, 안료 또는 자가분산형 안료인 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록용 잉크 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 착색제의 함량이 상기 잉크 조성물 100중량부를 기준 으로 0.1 내지 15중량부인 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록용 잉크 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 용매가 수계 용매, 유기용매 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록용 잉크 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 용매의 함량이 상기 잉크 조성물 100중량부를 기준으로 70 내지 90중량부인 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록용 잉크 조성물.
- 제13항에 있어서, 상기 유기용매가 1차 알콜계 용매, 케톤계 용매, 에스테르계 용매, 다가알콜계 용매, 다가알콜계 유도체 용매, 함질소계 용매, 디메틸 술폭사이드, 테트라메틸술폰 및 티오글리콜의 함황 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록용 잉크 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 용매가 수계용매 100중량부 및 유기 용매 0.1 내지 130중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록용 잉크 조성물.
- 제1항에 있어서, 20℃에서의 표면장력이 15 내지 70 dyne/cm인 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록용 잉크 조성물.
- 제1항에 있어서, 점도가 1.5 내지 20cps인 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록 용 잉크 조성물.
- 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 잉크젯 기록용 잉크 조성물을 2종 이상 포함하는 다색 잉크 세트.
- 제19항에 따른 상기 다색 잉크 세트를 포함하는 잉크젯 기록장치용 카트리지.
- 제20항에 따른 상기 잉크젯 기록장치용 카트리지를 구비하는 잉크젯 기록장치.
- 제1항에 있어서, 상기 잉크젯 기록장치가 써멀헤드를 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록장치.
- 제1항에 있어서, 상기 잉크젯 기록장치가 노즐수 10,000개 이상의 어레이 헤드를 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록장치.
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