KR20080107804A - 잉크젯 잉크 조성물 및 이를 포함하는 잉크 세트 - Google Patents

잉크젯 잉크 조성물 및 이를 포함하는 잉크 세트 Download PDF

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KR20080107804A
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Abstract

본 발명은 잉크젯 잉크 조성물 및 이를 포함하는 잉크 세트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 착색제와 물, 그리고 디시아노벤젠계 화합물을 포함하며, 내수성이 개선된 잉크젯 잉크 조성물 및 이를 포함하는 잉크 세트에 관한 것이다.

Description

잉크젯 잉크 조성물 및 이를 포함하는 잉크 세트{Inkjet ink composition and ink set using the same}
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 잉크 조성물 및 이를 포함하는 잉크 세트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 착색제와 물, 그리고 디시아노벤젠계 화합물을 포함하며, 내수성이 개선된 잉크젯 잉크 조성물 및 이를 포함하는 잉크 세트에 관한 것이다.
일반적으로 잉크젯 기록 장치는 미세한 노즐을 통해서 잉크 방울을 토출시켜 미디어에 화상을 구현하는 것이다. 잉크젯 잉크가 갖추어야 할 성능으로는 미디어에서의 건조 특성이 우수하고, 화상이 번지지 않으며, 미디어 종류에 상관없이 고른 화상을 나타내고, 여러 색을 인쇄할 때 서로 다른 색의 경계면에서 색상 섞임이 생기지 않아야 하고, 내수성, 내광성 및 내마찰성 등의 화상 내구성이 우수하여야 한다.
이와 같은 조건을 만족시키기 위해서 다양한 잉크 조성물이 제시되었는데, 화상의 내구성, 특히 내수성을 향상시키기 위해서는 여러 가지 시도가 제시되어 왔다.
예를 들어, 미국 특허 5,026,425호에서는 이온 교환에 의해 Direct Black 168 염료의 나트륨 양이온을 암모늄, 다관능 및 휘발성 아민 양이온으로 치환함으로써 상기 염료를 적용한 잉크 조성물의 내수성을 향상시켰다. 또한 미국 특허 5,026,426호에서는 저분자량의 니트릴 화합물, 특히 4급 또는 4차 아민 작용기를 함유한 니트릴 화합물을 첨가함으로써 내수성을 향상시켰고, 미국 특허 5,958,120호에서는 말단 비닐 설페이트기를 갖는 반응성 염료와 N'-비스(3-아미노프로필)-1,2-에틸렌디아민, 이미다졸, 인산 또는 포스파이트염, 트리프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 그리고 Zn2+ 염 등을 함유한 잉크 조성물을 내수성이 향상된 잉크 조성물로 제시하였다.
그러나 상기와 같이 다양한 잉크 조성물이 제시되어 왔지만, 미디어에서의 높은 화상 농도 및 우수한 내구성, 클로깅에 의한 노즐 막힘에 대한 안정성 등의 성능을 만족시키기 위해서는 여전히 잉크 조성물을 개선할 필요가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 일반용지에서 물에 의한 인쇄 화상의 번짐 정도가 양호하고, 클로깅(clogging)에 의한 노즐 막힘도 유발하지 않는 잉크젯용 잉크 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 잉크 조성물을 포함하는 잉크 세트를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,
착색제;
용매; 및
하기 화학식 1의 화합물을 포함하는 잉크젯 잉크 조성물을 제공한다:
<화학식 1>
Figure 112007041729363-PAT00001
식중,
R1, R2, R3 및 R4는 동일 또는 상이할 수 있으며, 각각 수소원자, 니트로기, 아미노기, 히드록시기, 할로겐, 시아노기, 카르복실기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알콕시카르보닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C20의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 알킬카르보닐기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30의 아릴카르보닐기, 혹은 치환 또는 비치환된 C4 내지 C30의 헤테로아릴카르보닐기를 나타내며, 상기 R1, R2, R3 및 R4 중 적어도 하나는 아미노기, 니트로기 및 히드록시로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 작용기를 포함하고;
상기 X1 및 X2는 동일 또는 상이하며, 각각 단순결합, C1-C20 알킬렌, C2-C20 알케닐렌, C2-C20 알키닐렌, C6-C30 아릴렌, C1-C20 헤테로알킬렌 또는 C3-C30 헤테로아릴렌을 나타낸다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 화학식 1의 화합물의 치환기인 R1, R2, R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소원자, 니트로기, 아미노기, 히드록시기, C1-C20 알킬기, C2-C20 알케닐기 또는 C2-C20 알키닐기를 나타내며, 상기 알킬기, 알케닐기 혹은 알키닐기에 존재하는 하나 이상의 수소원자는 니트로기, 아미노기 또는 히드록시기로 치환될 수 있고, 상기 R1, R2, R3 및 R4 중 적어도 하나는 니트로기, 아미 노기 및 히드록시기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 관능기를 포함한다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 화학식 1의 화합물에서 X1 및 X2는 각각 단순결합을 나타낸다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 화학식 1의 화합물로서는 하기 화학식 2의 화합물이 바람직하다:
<화학식 2>
Figure 112007041729363-PAT00002
식중,
상기 R5 및 R6는 각각 독립적으로 니트로기, 아미노기, 히드록시기, C1-C20 알킬기, C2-C20 알케닐기 또는 C2-C20 알키닐기를 나타내며, 상기 알킬기, 알케닐기 혹은 알키닐기에 존재하는 하나 이상의 수소원자는 니트로기, 아미노기 또는 히드록시기로 치환될 수 있다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 화학식 1의 화합물로서는 4-아미노프탈로니트릴, 2,3-디시아노히드로퀴논, 4-니트로프탈로니트릴 등이 바람직하다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 화학식 1의 화합물의 함량은 상기 잉크젯 잉크 조성물 100중량부를 기준으로 0.1 내지 10중량부가 바람직하며, 특히 1 내 지 7중량부가 더욱 바람직하다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 착색제로서는 염료, 안료, 자가분산형 안료 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 착색제의 함량은 상기 잉크젯 잉크 조성물 100중량부를 기준으로 0.1 내지 15중량부가 바람직하다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 용매는 수계 용매, 유기 용매 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 용매의 함량은 상기 잉크젯 잉크 조성물 100중량부를 기준으로 70 내지 90중량부가 바람직하다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 유기용매는 알콜계 용매, 케톤계 용매, 에스테르계 용매, 다가알콜계 용매, 함질소계 용매, 디메틸 술폭사이드, 테트라메틸술폰 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 잉크젯 잉크 조성물의 20℃에서의 표면장력은 15 내지 70 dyne/cm인 것이 바람직하다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 잉크젯 잉크 조성물의 점도는 1.5 내지 20cps인 것이 바람직하다.
본 발명은 또한 상기 잉크젯 잉크 조성물을 2종 이상 포함하는 다색 잉크 세 트를 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.
이하에서 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 잉크젯 잉크 조성물은 화상의 내구성, 특히 내수성을 개선하는 것이 가능하다. 본 발명에 따른 잉크젯 잉크 조성물은 착색제, 물 및 하기 화학식 1의 화합물을 포함하며, 상기 화학식 1의 화합물은 종이와 착색제 간의 결합의 가교 역할을 함으로써 이와 같은 화상의 내구성, 특히 내수성을 개선하게 된다:
<화학식 1>
Figure 112007041729363-PAT00003
식중,
R1, R2, R3 및 R4는 동일 또는 상이할 수 있으며, 각각 수소원자, 니트로기, 아미노기, 히드록시기, 할로겐, 시아노기, 카르복실기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알콕시카르보닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C20의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 알킬카르보닐기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30의 아릴카르보닐기, 혹은 치환 또는 비치환된 C4 내지 C30의 헤테로아릴카르보닐기를 나타내며, 상기 R1, R2, R3 및 R4 중 적어도 하나는 아미노기, 니트로기 및 히드록시로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 작용기를 포함하고;
상기 X1 및 X2는 동일 또는 상이하며, 각각 단순결합, C1-C20 알킬렌, C2-C20 알케닐렌, C2-C20 알키닐렌, C6-C30 아릴렌, C1-C20 헤테로알킬렌 또는 C3-C30 헤테로아릴렌을 나타낸다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 잉크 조성물은 상기 화학식 1의 화합물을 필수적으로 포함하며, 상기 화합물의 치환기인 R1, R2, R3 또는 R4 중 적어도 하나 이상은 니트로기, 아미노기 또는 히드록시기를 포함하므로, 이들은 용지 상에 존재하는 셀룰로오스와 수소결합을 형성하는 것이 가능해지고, 더불어 상기 화학식 1의 화합물에 존재하는 니트릴기는 착색제와 결합이 가능하다. 이와 같은 결합의 결과, 상기 화학식 1의 화합물은 흡착 같은 단순한 물리적 결합이 아닌, 수소 결합 등의 화학적 결합을 통해 용지와 착색제를 보다 강하게 결합시키는 것이 가능해진다. 이와 같은 착색제와 용지의 강한 결합은 화상의 내구성, 특히 내수성을 보다 개선하게 되므로, 일반용지에서도 물에 의한 인쇄 화상의 번짐 정도가 양호하게 된다.
따라서, 상기 본 발명에 따른 잉크 조성물에 포함되는 상기 화학식 1의 화합물은 착색제와 결합이 가능한 나이트릴기 및, 용지와 결합이 가능한 니트로기, 아미노기 또는 히드록시기를 필수적으로 포함한다.
이와 같은 상기 화학식 1의 화합물에서, 상기 R1, R2, R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소원자, 니트로기, 아미노기, 히드록시기, C1-C20 알킬기, C2-C20 알케닐기 또는 C2-C20 알키닐기를 나타내며, 상기 알킬기, 알케닐기 혹은 알키닐기에 존재하는 하나 이상의 수소원자는 니트로기, 아미노기 또는 히드록시기로 치환될 수 있고, 상기 R1, R2, R3 및 R4 중 적어도 하나는 니트로기, 아미노기 및 히드록시기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 관능기를 포함하는 것이 바람직하다. 또한 X1 및 X2는 단순결합인 것이 바람직하다.
상기 화학식 1의 화합물로서는 하기 화학식 2의 화합물이 보다 바람직하다:
<화학식 2>
Figure 112007041729363-PAT00004
식중,
상기 R5 및 R6는 각각 독립적으로 니트로기, 아미노기, 히드록시기, C1-C20 알킬기, C2-C20 알케닐기 또는 C2-C20 알키닐기를 나타내며, 상기 알킬기, 알케닐기 혹은 알키닐기에 존재하는 하나 이상의 수소원자는 니트로기, 아미노기 또는 히드록시기로 치환될 수 있다.
상기 화학식 1의 화합물로서는 화합물로서는 4-아미노프탈로니트릴, 2,3-디시아노히드로퀴논, 4-니트로프탈로니트릴 등이 특히 바람직하다.
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.
"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.
"알케닐"은 2 내지 20개, 바람직하게는 2 내지 10개, 더욱 바람직하게는 2 내지 6개의 탄소원자의 직쇄형 또는 분지형 불포화 탄화수소 사슬 라디칼로, 상기 직쇄형 또는 분지형 탄화수소 사슬 라디칼은 탄소와 수소 원자로 구성되고, 최소한 하나의 이중 결합을 포함한다. 상기 "알케닐"은 단일 결합 또는 이중 결합에 의해 상기 분자의 나머지 결합부에 결합된다. 예를 들면, 에틸, 프로프-1-에닐, 부트-1-에닐, 펜트-1-에닐, 펜타-1,4-디에닐 등이 있다.
"알키닐"은 2 내지 20개, 바람직하게는 2 내지 10개, 더욱 바람직하게는 2 내지 6개의 탄소원자의 직쇄형 또는 분지형 불포화 탄화수소 사슬 라디칼로, 상기 직쇄형 또는 분지형 탄화수소 사슬 라디칼은 탄소와 수소 원자로 구성되고, 최소한 하나의 삼중 결합을 포함한다. 상기 "알키닐"은 단일 결합 또는 삼중 결합에 의해 상기 분자의 나머지 결합부에 결합된다. 예를 들면, 에티닐, 프로프-1-이닐, 부트-1-이닐, 펜트-1-이닐, 펜트-3-에닐 등이다.
"알콕시"는 상기 정의된 알킬기가 산소와 결합하여 알킬-O-의 형태를 갖는 것을 의미한다.
"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.
"알킬렌", "알케닐렌", 및 "알키닐렌"은 상기 알킬기, 알케닐기 또는 알키닐기가 2가의 구조를 갖는 것을 의미한다.
상기 본 발명에 따른 잉크젯 잉크 조성물에서, 상기 화학식 1의 화합물의 함량은 상기 잉크젯 잉크 조성물 100중량부를 기준으로 0.1 내지 10중량부가 바람직하며, 1 내지 7중량부가 더욱 바람직하다. 상기 화학식 1의 화합물의 함량이 0.1중량부 미만이면 인쇄 화상의 내구성 개선 정도도가 미미하며, 10중량부를 초과하는 경우에는 클로깅 발생과 같은 문제가 있어 바람직하지 않다.
상기 본 발명에 따른 잉크젯 잉크 조성물은 상기 화학식 1의 화합물 외에 착색제 및 용매를 필수적으로 포함하는 바, 상기 착색제로서는 잉크젯 잉크 조성물에 사용가능한 것이라면 아무 제한없이 사용할 수 있다. 따라서, 용매, 예를 들어 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 직접 염료(direct dyes), 산성염료(acid dyes), 푸드스터프 염료(foodstuff dyes), 염기성 염료(basic dyes), 반응성 염료(reactive dyes), 분산 염료(disperse dyes), 건염 염료(vat dyes), 가용성 건염 염료(soluble vat dyes), 반응성 분산 염료(reactive disperse dyes) 등을 예 로 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), 자가 분산 안료 등을 들 수 있지만, 이에만 한정되는 것은 아니다.
이와 같은 착색제의 함량은 잉크 조성물 100 중량부를 기준으로 1 내지 15 중량부, 더욱 바람직하게는 1 내지 10 중량부가 바람직하다. 상기 착색제의 함량이 1중량부 미만이면 충분한 색상 발현이 곤란하며, 15중량부를 초과하는 경우 경제성이 초과되는 함량으로 인한 경제적 이익이 거의 없어 바람직하지 않다.
상기 본 발명에 따른 잉크 조성물에 포함되는 용매는 수성 매체를 사용할 수 있으며, 이와 같은 수성 매체로서는 물을 단독으로 사용하거나, 1종 이상의 유기 용매를 혼합하여 사용할 수 있다. 이와 같은 용매는 상기 잉크 조성물의 전체 중량을 기준으로 70 내지 90중량부의 함량으로 사용할 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 선택 된 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, sec-부틸 알콜 및 t-부틸 알코올, 이소부틸알콜 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, 1,4-부탄디올, 1,2,4-부탄트리올, 1,5-펜탄디올, 1,2,6-헥산트리올, 헥실렌글리콜, 글리세롤, 글리세롤 에톡실레이트 또는 트리메틸롤프로판 에톡실레이트를 예로 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 잉크젯 잉크 조성물에 첨가되는 습윤제는 잉크 조성물이 노즐에서 클로깅(clogging)되는 것을 방지하기 위한 것으로서, 다가알콜(polyhydric alcohol)이 바람직하다. 습윤제의 구체적인 예로서 글리세린, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 헥실렌 글리콜, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 2-부텐-1,4-디올, 2-메틸-2-펜탄디올 및 그 혼합물을 들 수 있다. 본 발명의 일 구현예 및 다른 구현예에 따른 잉크 조성물에 있어서, 상기 습윤제의 함량은 상기 잉크 조성물 100 중량부를 기준으로 5 내지 20 중량부인 것이 바람직하다.
상기 본 발명에 따른 잉크젯 잉크 조성물에는 잉크 조성물의 표면장력을 조절하여 노즐에서의 제팅 성능을 안정화시키고, 잉크가 미디어에 투과되는 정도를 조절하기 위해 추가로 계면활성제가 더 포함될 수 있다. 상기 계면활성제로는 음이온성 계면활성제나 양이온성 계면활성제 또는 비이온성 계면활성제를 사용하는 것 이 바람직하다. 상기 음이온성 계면활성제의 예로는 탄소수 1 내지 1000의 알킬카르복실산의 염(바람직하게는 탄소수 10 내지 200의 알킬카르복실산의 염), 탄소수 1 내지 1000의 알콜 술폰산 에스테르의 염(바람직하게는 탄소수 10 내지 200의 알콜 술폰산 에스테르의 염), 탄소수 1 내지 1000의 알킬술폰산의 염(바람직하게는 탄소수 10 내지 200의 알킬술폰산의 염), 탄소수 1 내지 1000의 알킬벤젠술폰산의 염(바람직하게는 탄소수 10 내지 200의 알킬벤젠술폰산의 염), 또는 그 혼합물을 들 수 있다.
상기 양이온성 계면활성제의 예로는 지방산 아민염, 4급 암모늄염, 술포늄염, 포스포늄염, 이들의 염 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 상기 비이온성 계면활성제의 예로는 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르(단, 알킬은 탄소수 1 내지 1000의 알킬기이고, 바람직하게는 탄소수 10 내지 200의 알킬기임), 폴리옥시에틸렌 알킬 페닐 에테르(단, 알킬은 탄소수 1 내지 1000의 알킬기, 바람직하게는 탄소수 10 내지 200의 알킬기임), 폴리옥시에틸렌 이차 알콜 에테르, 폴리옥시에틸렌-옥시프로필렌 블록 코폴리머, 폴리글리세린 지방산 에스테르, 소르비탄 지방산 에스테르, 또는 그 혼합물을 들 수 있다. 본 발명의 일 구현예 및 다른 구현예에 따른 잉크 조성물에 있어서, 상기 계면활성제의 함량은 상기 잉크 조성물 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 5 중량부인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 상기 잉크젯 잉크 조성물에서, 착색제가 자가분산 안료가 아니거나 또는 물에 용해되지 않는 염료일 경우에는 착색제의 분산 안정성을 위해서 필요에 따라 1종 이상의 분산제가 포함될 수 있다. 본 발명에서 사용 가능 한 분산제에 대하여 특별한 제한은 없다. 즉, 비교적 구조가 단순하고 분자량이 작은 분산제 뿐만 아니라, 잉크의 물성이나 안정성 및 기능성을 제한할 염려가 있는 블록코폴리머같은 큰 분자량의 분산제도 본 발명의 잉크 조성물에서는 사용될 수 있다. 비교적 분자량이 작고 구조가 간단한 분산제의 구체적 예로서는, 폴리비닐알콜(PVA), 셀룰로오스계 폴리머(cellulosics), 에틸렌 옥사이드로 개질된 페놀계 폴리머(ethylene oxide modified phenols), 에틸렌 옥사이드/프로필렌 옥사이드 폴리머, 소듐 폴리아크릴레이트 용액(TEGO, disperse 715W), 변성 폴리아크릴 수지 용액(TEGO, disperse 735W), 저분자 폴리카르복실산 폴리머의 알킬올 암모늄염 용액(BYK-Chemie, Disperbyk), 다기능성 폴리머의 알킬올 암모늄 용액(BYK-Chemie, Disperbyk-181), 또는 이들의 혼합물 등을 들 수 있으나, 반드시 이에 한정되지는 않는다. 구조가 복잡하고 분자량이 큰 분산제의 구체적인 예로서는, 폴리에테르 실록산 공중합체(TEGO, Wet KL 245/Wet 260)와 같은 실록산 계열; AB 또는 BAB 구조의 친수성 폴리머(이때, A는 비치환된 또는 치환된 탄소수가 1 내지 30인 아크릴계 모노머(acrylic monomer)의 소수성 호모폴리머 또는 코폴리머이고, B는 비치환된 또는 치환된 탄소수가 1 내지 30인 아크릴계 모노머의 친수성 폴리머 또는 코폴리머로 이루어진 친수성 폴리머인 AB 또는 BAB 폴리머) 등을 들 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 구조가 복잡하고 분자량이 큰 분산제의 더욱 구체적인 예로서는 아크릴산/아크릴레이트 코폴리머(acrylic acid/acrylate copolymer), 메타크릴산/메타크릴레이트 코폴리머(methacrylic acid/methacrylate copolymer), 아크릴산/폴리디알킬실록산/아크릴레이트 블록코폴리머(acrylic acid/polydialkylsiloxane/acrylate block copolymer) 또는 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 일 구현예 및 다른 구현예에 따른 잉크 조성물에 있어서, 상기 분산제의 함량은 상기 잉크 조성물 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 5 중량부인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 구현예 및 다른 구현예에 따른 잉크 조성물에 있어서, 상기 잉크 조성물에는 추가로 점도 조절제가 포함될 수 있다. 점도 조절제는 노즐로부터 원활한 분사가 유지될 수 있도록 잉크 조성물의 점도를 조절하는 역할을 한다. 이의 구체적인 예로는 카세인, 하이드록시메틸셀룰로오스, 하이드록시에틸셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스 등을 들 수 있는데, 반드시 이에만 한정되는 것은 아니다. 상기 점도 조절제의 함량은 잉크 조성물 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 5.0 중량부인 것이 바람직하다.
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.
이하, 상기한 본 발명의 일 구현예 및 다른 구현예에 따른 잉크 조성물의 제조방법은 다음과 같다. 즉, 착색제, 용매, 그리고 상기 화학식 1의 화합물을 혼합하고, 여기에 필요에 따라 습윤제, 계면활성제, 분산제, 점도 조절제 등을 부가하여 혼합한 다음, 교반기로 충분히 교반하여 균일한 상태로 만들어 준다. 그 후, 상기 결과물을 필터에 통과시켜 여과함으로써 본 발명에 따른 잉크 조성물을 얻게 된 다.
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.
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 내부커버(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)는 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.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 하기 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 것이며 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
하기 성분을 믹서로 완전히 혼합하여 잉크젯용 잉크 조성물을 제조하였다.
Direct Blue 199 4중량%
디에틸렌 글리콜 15중량%
에틸렌 글리콜 5중량%
surfynol 465 1중량%
4-아미노프탈로니트릴 2중량%
물 70중량%
실시예 2
하기 성분을 믹서로 완전히 혼합하여 잉크젯용 잉크 조성물을 제조하였다.
Acid Yellow 23 5중량%
디에틸렌 글리콜 12중량%
에틸렌 글리콜 5중량%
글리세린 4중량%
surfynol 465 1중량%
2,3-디시아노히드로퀴논 3중량%
물 70중량%
실시예 3
하기 성분을 믹서로 완전히 혼합하여 잉크젯용 잉크 조성물을 제조하였다.
Acid Red 289 4중량%
디에틸렌 글리콜 5중량%
에틸렌 글리콜 10중량%
글리세린 2중량%
surfynol 465 1중량%
4-아미노프탈로니트릴 3중량%
물 75중량%
실시예 4
하기 성분을 믹서로 완전히 혼합하여 잉크젯용 잉크 조성물을 제조하였다.
Acid Blue 9 3중량%
1,5-Pentanediol 5중량%
에틸렌 글리콜 8중량%
PEG 200 4중량%
IPA 2중량%
surfynol 465 1중량%
4-니트로프탈로니트릴 3중량%
물 74중량%
실시예 5
하기 성분을 믹서로 완전히 혼합하여 잉크젯용 잉크 조성물을 제조하였다.
Cabo-jet 200 5중량%
디에틸렌 글리콜 4중량%
에틸렌 글리콜 8중량%
PEG 600 4중량%
surfynol 465 1중량%
4-니트로프탈로니트릴 1중량%
물 77중량%
비교예 1
Acid Yellow 23 5중량%
디에틸렌 글리콜 13중량%
에틸렌 글리콜 7중량%
글리세린 4중량%
surfynol 465 1중량%
물 70중량%
비교예 2
Acid Red 289 4중량%
디에틸렌 글리콜 5중량%
에틸렌 글리콜 12중량%
Glycerin 2중량%
surfynol 465 1중량%
물 76중량%
비교예 3
Acid Blue 9 3중량%
1,5-Pentanediol 5중량%
에틸렌 글리콜 10중량%
PEG 200 4중량%
IPA 2중량%
surfynol 465 1중량%
물 75중량%
실험예
1) 잉크 저장 안정성 평가
상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 3에서 얻어진 잉크 조성물을 내열성 유리병에 각각 100ml씩 넣고 밀봉하여 60℃ 항온조에 2개월동안 방치한 후, 바닥의 침전 유무를 확인하고 다음과 같이 평가하여, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
○ : 침전물 없음. X : 침전물 있음.
2) 내수성 평가
상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 3의 잉크 조성물을 잉크 카트리지 Color는 C-60, Black은 M-50 카트리지(삼성전자주식회사 제조)에 담고, 신호 일반용지에 20 X 20 mm의 솔리드 박스(■)를 인쇄하고 말린 후 OD(광학밀도)를 측정하고, 이 화상을 증류수가 채워진 비이커 용기에 1분간 침지하고, 꺼내서 말린 후 OD 를 측정하고 다음과 같은 기준으로 평가하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
◎ : 초기 대비 OD값 15% 미만 변화
○ : 초기 대비 OD값 15% 이상, 30% 미만 변화
X : 초기 대비 OD값 30% 이상 변화
3) 클로깅 평가
상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 3의 잉크 조성물을 삼성 잉크 카트리지 C-60 및 M-50 (삼성사 제조)에 담고, 노즐 부분을 밀봉하지 않은 상태로 상온/상습에서 1개월 동안 방치한 후, 삼성 프린터(MJC-3300p)에 장착하고, 노즐 청소 패턴 인쇄를 통해 다음과 같이 평가하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
○ : 노즐 청소 5회 이내 회복
X : 노즐 청소 5회 이내에서 회복되지 않음
구분 잉크 저장안정성 내수성 클로깅
실시예 1 ○ ◎ ○
실시예 2 ○ ○ ○
실시예 3 ○ ◎ ○
실시예 4 ○ ○ ○
실시예 5 ○ ◎ ○
비교예 1 ○ X ○
비교예 2 ○ ○ ○
비교예 3 ○ X ○
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 잉크 조성물은 잉크 저장 안정성 및 클로깅성을 유지하면서도 내수성이 우수하여 화상의 내구성이 개선되었음을 알 수 있다.
본 발명에 따른 잉크 조성물은 일반용지에서 물에 의한 인쇄 화상의 번짐 정도가 양호하고, 클로깅에 의한 노즐 막힘도 유발하지 않으며, 저장 안정성도 우수하므로 잉크젯 인쇄 등에 유용하게 사용할 수 있다.

Claims (19)

  1. 착색제;
    용매; 및
    하기 화학식 1의 화합물을 포함하는 잉크젯 잉크 조성물:
    <화학식 1>
    Figure 112007041729363-PAT00005
    식중,
    R1, R2, R3 및 R4는 동일 또는 상이할 수 있으며, 각각 수소원자, 니트로기, 아미노기, 히드록시기, 할로겐, 시아노기, 카르복실기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알콕시카르보닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C20의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 알킬카르보닐기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30의 아릴카르보닐기, 혹은 치환 또는 비치환된 C4 내지 C30의 헤테로아릴카르보닐기를 나타내며, 상기 R1, R2, R3 및 R4 중 적어도 하나는 아미노기, 니트로기 및 히드록시로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 작용기를 포함하고;
    상기 X1 및 X2는 동일 또는 상이하며, 각각 단순결합, C1-C20 알킬렌, C2-C20 알케닐렌, C2-C20 알키닐렌, C6-C30 아릴렌, C1-C20 헤테로알킬렌 또는 C3-C30 헤테로아릴렌을 나타낸다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 R1, R2, R3 및 R4가 각각 독립적으로 수소원자, 니트로기, 아미노기, 히드록시기, C1-C20 알킬기, C2-C20 알케닐기 또는 C2-C20 알키닐기를 나타내며, 상기 알킬기, 알케닐기 혹은 알키닐기에 존재하는 하나 이상의 수소원자는 니트로기, 아미노기 또는 히드록시기로 치환될 수 있고, 상기 R1, R2, R3 및 R4 중 적어도 하나는 니트로기, 아미노기 및 히드록시기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 관능기를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 잉크 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 X1 및 X2가 각각 단순결합인 것을 특징으로 하는 잉크젯 잉크 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1의 화합물이 하기 화학식 2의 화합물인 것을 특징으로 하는 잉크젯 잉크 조성물:
    <화학식 2>
    Figure 112007041729363-PAT00006
    식중,
    상기 R5 및 R6는 각각 독립적으로 니트로기, 아미노기, 히드록시기, C1-C20 알킬기, C2-C20 알케닐기 또는 C2-C20 알키닐기를 나타내며, 상기 알킬기, 알케닐기 혹은 알키닐기에 존재하는 하나 이상의 수소원자는 니트로기, 아미노기 또는 히드록시기로 치환될 수 있다.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1의 화합물이 4-아미노프탈로니트릴, 2,3-디시아노히드로퀴논 또는 4-니트로프탈로니트릴인 것을 특징으로 하는 잉크젯 잉크 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1의 화합물의 함량이 상기 잉크젯 잉크 조성물 100중량부를 기준으로 0.1 내지 10중량부인 것을 특징으로 하는 잉크젯 잉크 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 착색제가 염료, 안료, 자가분산형 안료 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 잉크젯 잉크 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 착색제의 함량이 상기 잉크젯 잉크 조성물 100중량부를 기준으로 0.1 내지 15중량부인 것을 특징으로 하는 잉크젯 잉크 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 용매가 수계 용매, 유기 용매 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 잉크젯 잉크 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 용매의 함량이 상기 잉크젯 잉크 조성물 100중량부를 기준으로 70 내지 90중량부인 것을 특징으로 하는 잉크젯 잉크 조성물.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 유기용매가 알콜계 용매, 케톤계 용매, 에스테르계 용매, 다가알콜계 용매, 함질소계 용매, 디메틸 술폭사이드, 테트라메틸술폰 및 티오글리콜의 함황 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 잉크젯 잉크 조성물.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 용매가 수계용매 100중량부 및 유기 용매 0.1 내지 130중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 잉크 조성물.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 잉크젯 잉크 조성물의 20℃에서의 표면장력이 15 내지 70 dyne/cm인 것을 특징으로 하는 잉크젯 잉크 조성물.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 잉크젯 잉크 조성물의 점도가 1.5 내지 20cps인 것을 특징으로 하는 잉크젯 잉크 조성물.
  15. 상기 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 잉크젯 잉크 조성물을 2종 이상 포함하는 다색 잉크 세트.
  16. 상기 제15항에 따른 다색 잉크 세트를 구비하는 잉크젯 기록장치용 카트리지.
  17. 상기 제16항에 따른 잉크젯 기록장치용 카트리지를 구비하는 잉크젯 기록장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 잉크젯 기록장치가 써멀헤드를 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록장치.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 잉크젯 기록장치가 노즐수 10,000개 이상인 어레이 헤드를 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록장치.
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