KR100272437B1 - 기록 매체 및 잉크젯 기록 방법 - Google Patents

기록 매체 및 잉크젯 기록 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따르면, 기재와 이 기재의 적어도 한쪽 면 위에 형성된 잉크 수용층으로 이루어지며, 잉크 수용층은 친수성 수지와 하기 화학식 1 및 2의 구조 단위를 모두 갖는 양이온성 화합물을 필수 성분으로 함유하고, 양이온성 화합물은 친수성 수지 100 중량부 당 1 내지 40 중량부의 비율로 친수성 수지와 함께 사용되는 것을 특징으로 하는 기록 매체가 제공된다.
식 중, R1, R2, R4 및 R5는 서로 독립적으로 수소 또는 알킬기이고, R3는 페닐, 나프틸, 벤질 또는 펜에틸기이고, R6는 친수성 반복 세그먼트로 이루어지며 10 내지 50 개의 탄소원자를 가진 직쇄상 세그먼트이고, X는 할라이드 이온, 설페이트 이온, 알킬설페이트 이온, 알킬술포네이트 이온, 아릴술포네이트 이온 또는 아세테이트 이온이다.

Description

기록 매체 및 잉크젯 기록 방법
본 발명은 잉크젯 기록에 사용하기에 적합한 기록 매체 및 그러한 기록 매체를 사용한 잉크젯 기록 방법에 관한 것이다.
잉크젯 기록 방식은 다양한 잉크 토출 방식, 예컨대 정전 흡인 방식, 압전소자를 사용하여 잉크에 기계적 진동 또는 변위를 부여하는 방식, 또는 잉크를 가열하여 잉크 내에 거품을 형성시킴으로써 그 결과 생성되는 압력을 이용하는 방식 등에 의해 잉크 소적을 발생 및 토출시키고, 이 소적의 전부 또는 일부를 종이 또는 잉크 수용층으로 코팅된 플라스틱 필름과 같은 기록 매체에 부착시켜서 기록을 행하는 기록 방식이다. 잉크젯 기록 방식은 소음이 적고 고속 인쇄 및 다색 인쇄를 수행할 수 있는 인쇄 방식으로 주목을 받고 있다.
잉크젯 기록 방식에 사용되는 잉크로는 안전성, 인쇄특성 등의 견지에서 주로 물을 주성분으로 하는 잉크가 사용된다. 이러한 잉크에는 오리피스의 막힘을 방지하고 토출 안정성을 향상시킬 목적으로 다가 알코올과 같은 수용성 유기 용매를 흔히 첨가한다. 따라서, 잉크젯 기록에 사용되는 기록 매체에는 상기와 같은 잉크에 의해 그 위에 형성된 화상의 내수성이 우수할 것이 요구된다 (이하에서는 "화상의 내수성을 향상시키는 능력"으로 지칭함).
상기와 같은 요건을 만족시키기 위해 제안된 종래의 공지된 잉크젯 기록용 기록 매체로는 3급 아미노기 또는 4급 암모늄기를 가진 단량체와의 공중합체로 이루어진 수용성 중합체 라텍스를 함유한 일본 특허 공개 제57-36692호에 개시된 기록 시이트, 4급 암모늄염 형태의 도전성 부여제를 함유한 일본 특허 공개 제58-177390호에 개시된 기록 시이트, 디알릴디알킬암모늄 할라이드를 함유한 일본 특허 공개 제59-20696호에 개시된 기록 시이트, 및 디시안디아미드-포르말린 축합물을 함유한 일본 특허 공개 제59-146889호에 개시된 기록 시이트 등이 있다.
그 밖에도, 4급 양이온성 또는 아민 화합물을 함유한 기록 시이트가 일본 특허 공개 제61-277484호에 개시되어 있고, 폴리알릴아민 염산염을 함유한 기록 시이트가 일본 특허 공개 제62-174184호에 개시되어 있으며, 폴리에틸렌이민의 유기산염을 함유한 기록 시이트가 일본 특허 공개 제59-198186호에, 폴리에틸렌이민의 4급화물을 함유한 기록 시이트가 일본 특허 공개 제59-198188호에, 폴리(디알칸올알릴아민) 유도체를 함유한 기록 시이트가 일본 특허 공개 제63-280681호에, (메트)아크릴산 알킬 4급 암모늄염을 기재로 한 중합체 또는 (메트)아크릴아미도알킬 4급 암모늄염을 기재로 한 중합체를 함유하는 기록 시이트가 일본 특허 공개 제63-115780호에, 그리고 폴리비닐아세탈 수지와 양이온성 화합물을 필수 성분으로 함유하는 기록 매체가 일본 특허 공개 제7-61113호에 개시되어 있다.
또한, 일본 특허 공개 제8-108618호에서는 활성 성분으로 벤질기를 가진 (메트)아크릴산 알킬 4급 암모늄염을 기재로 한 중합체 또는 벤질기를 가진 (메트)아크릴아미도알킬 4급 암모늄염을 기재로 한 중합체를 함유하는 잉크젯 기록용 첨가제도 제안되었다.
근래 기록 속도 향상과 화상의 다색화와 같은 잉크젯 기록 장치의 성능 향상에 따라 잉크젯 기록 매체 역시 보다 고도의 다양한 특성을 갖는 것이 요구되고 있다. 특히, 기록 매체가 다음 특성을 갖는 것이 강력히 요구된다.
(1) 고온 고습 환경에 방치되었을 때에도 형성된 화상을 장기간에 걸쳐 변화 없이 안정적으로 보존할 수 있을 것,
(2) 인쇄된 화상의 내광성이 우수할 것,
(3) 잉크 흡수성이 높을 것 (흡수 용량이 크고, 흡수 시간이 짧을 것),
(4) 광학 밀도가 높고 주변부가 선명한 점화상을 제공할 것, 그리고
(5) 내수성이 우수한 잉크 수용층을 갖추고 내수성이 우수한 인쇄화상을 제공할 것.
상기 특성 외에도, 그러한 기록 매체는 다음 특성들을 동시에 만족시킬 것이 요구된다.
(6) 잉크 수용층과 기재 사이의 밀착성이 우수할 것,
(7) 잉크가 부착되었을 때 점화상의 형상이 실질적으로 둥글고 그 주변부가 매끈하게 될 것,
(8) 시이트 형태일 경우 온도 및 습도가 변하여도 특성에 변화가 거의 없고 컬링을 일으키지 않을 것,
(9) 블로킹을 일으키지 않을 것, 그리고
(10) 그 자체로 장기간 (특히, 고온 및 고습 환경에서) 보관했을 때에도 열화를 일으키지 않고 안정할 것.
또한, OHP용 기록 시이트 등의 경우에는 상기 요건들 외에도 그 자체의 투명성이 우수할 것이 요구된다. 더 구체적으로는, 기재인 필름뿐 아니라 그 위에 형성되는 잉크 수용층 역시 투명성이 우수할 것이 요구된다.
또한, 백색 필름 또는 수지 코팅지와 같은 백색 기재를 사용하는 경우에는 기재 자체의 백색도 및(또는) 광택감이 손상되지 않도록 그 위에 형성되는 잉크 수용층 역시 투명성이 높을 것이 요구된다. 특히 광택도의 경우, 기록 매체의 인쇄되지 않은 부분의 광택도가 높은 것은 당연하며 인쇄된 부분의 광택도가 높은 것도 필요하다.
상기 특성들은 흔히 상충되는 관계에 있다. 따라서 종래의 공지 기술로는 이들을 동시에 만족시키는 것이 불가능하였다. 특히, 잉크젯 기술의 보편화가 진전됨에 따라 다양한 환경에서 인쇄, 보관 및 게시되는 기회가 증가하고 있다. 그에 따라 온도, 습도 또는 일광에 노출될 때 인쇄 화상의 변색 또는 번짐이 심각한 문제가 된다.
잉크젯 기록으로 얻어지는 화상의 품질을 은염을 쓴 실사 사진에 필적하게 만들기 위해서는 보다 선명한 색상을 제공할 수 있는 기록 매체의 개발이 요망된다. 그러나 그러한 요구에 대치되는 다음과 같은 여러 가지 어려운 문제점들이 있다. 예를 들면, 위에서 선행기술의 기록 매체로 언급한, 일본 특허 공개 제57-36692호, 동 58-177390호, 동 59-20696호, 동 59-146889호, 동 61-277484호, 동 62-174184호, 동 59-198186호, 동 59-198188호, 동 63-280681호, 동 63-115780호 및 동 7-61113호에서 제안한 양이온성 화합물을 함유한 기록 시이트는 잉크젯 기록을 행했을 때 양이온성 화합물을 첨가하지 않은 어떠한 기록 시이트에 비해서도 화상의 내수성을 향상시키는 능력이 현저히 강화된 것으로 인정된다. 그러나 양이온성 화합물을 함유한 기록 시이트는, 사용된 잉크에 들어있는 염료의 종류에 따라 다소 차이는 있지만 잉크젯 기록된 부분의 색상이 변하는 경향이 있어 생성된 화상의 색상이 염료의 본래 색상과 크게 달라지거나 화상이 선명도가 낮은 어두운 화상이 된다. 이렇게 되는 이유는, 양이온성 화합물이 음이온성 기를 가진 염료에 이온결합하여 거대한 중합체 복합체를 형성하고, 그에 따라 염료의 응집 상태에 변화가 일어나 염료 본래의 광흡수 스펙트럼이 달라지기 때문이라고 여겨진다.
또한, OHP용 시이트와 같이 지지체 상에 잉크 수용층을 형성시켜 얻어진 기록 시이트의 경우, 선행기술에서 제안된 것과 같은 양이온성 화합물을 사용하여도 고온 및 고습 환경 (예, 30℃/80% RH)에 방치하면 그 위에 인쇄된 화상의 내수성이 손상되어 화상에 번짐이 발생한다. 따라서 이러한 기록 시이트는 화상을 안정적으로 보존하는 능력 (이하, 단순히 "화상 보존성"으로 지칭함)이 불량하다.
근래 잉크젯 기록 방법에서 기록 밀도가 높아짐, 즉 잉크 토출량이 증가함에 따라, 화상을 고온 및 고습 환경 (예, 30℃/80% RH)에 방치했을 때 화상의 번짐 정도는 이제까지는 충분히 만족스러운 수준이었지만 지금의 상황에서는 만족스럽지 않은 수준이 되었다.
또한, 선행기술에서 제안된 양이온성 화합물을 함유한 기록 시이트는 양이온성 화합물을 함유하지 않은 기록 시이트에 비해 내광성이 현저히 낮은 화상을 제공하므로 얻어지는 화상의 내광성을 향상시킬 필요성이 지적된다.
일본 특허 공개 제8-108618호에서 제안된 잉크젯 기록용 첨가제를 친수성 수지와 혼합하고 이 혼합물을 투명한 PET 필름에 도포하여 잉크 수용층을 형성시킴으로써 잉크젯용 기록 매체를 제조하고 그 위에 잉크젯 기록을 행하는 경우, 발색성 및 내광성이 충분히 만족스러운 화상이 얻어진다. 그러나 이런 화상을 고온 고습 환경 (예, 30℃/80% RH)에 방치하면 화상에 번짐이 발생하므로 이 기록 매체는 화상 보존성이 완전히 만족스러울 정도는 되지 못한다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 여러 가지 특성을 동시에 균형잡힌 상태로 만족시키며 잉크젯 기록에 사용하기에 적합한 기록 매체를 제공하는 것, 특히 인쇄 직후 화상의 화질이 우수한 것은 물론이고 그 위에 형성된 화상이 인쇄 후 고온 고습한 상태 하에 장기간 방치하여도 번짐과 같은 변화를 일으키지 않는다는 점에서 화상 보존성이 우수하며, 잉크 수용층에 양이온성 화합물을 함유하지만 내광성이 우수한 화상을 제공할 수 있는 기록 매체, 그리고 이러한 기록 매체를 사용한 잉크젯 기록 방법 및 화상 형성 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 잉크젯 기록 장치의 헤드의 종단면도.
도 2는 잉크젯 기록 장치의 헤드의 횡단면도.
도 3은 도 1에 나타낸 것과 같은 헤드를 배열한 멀티헤드의 외관 조감도.
도 4는 예시적 잉크젯 기록 장치를 도시한 조감도.
도 5는 잉크 카트리지의 종단면도.
도 6은 예시적인 기록 유닛을 도시한 조감도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
13: 헤드
14: 잉크 홈
15: 발열 헤드
16: 보호막
17-1, 17-2: 알루미늄 전극
18: 발열 저항체층
19: 축열층
20: 기판
21: 잉크
22: 토출 오리피스
23: 메니스커스
24: 잉크 소적
25: 기록 매체
26: 멀티 홈
27: 유리판
28: 발열 헤드
상기 목적은 후술한 본 발명에 의해 달성된다.
본 발명에 따르면,
기재와 이 기재의 적어도 한쪽 면 위에 형성된 잉크 수용층으로 이루어지며,
잉크 수용층은 친수성 수지와 하기 화학식 1 및 2의 구조 단위를 모두 갖는 양이온성 화합물을 필수 성분으로 함유하고, 양이온성 화합물은 친수성 수지 100 중량부 당 1 내지 40 중량부의 비율로 친수성 수지와 함께 사용되는 것을 특징으로 하는 기록 매체가 제공된다.
<화학식 1>
<화학식 2>
식 중,
R1, R2, R4 및 R5는 서로 독립적으로 수소 또는 알킬기이고,
R3는 페닐, 나프틸, 벤질 또는 펜에틸기이고,
R6는 친수성 반복 세그먼트로 이루어지며 10 내지 50 개의 탄소원자를 가진 직쇄상 세그먼트이고,
X는 할라이드 이온, 설페이트 이온, 알킬설페이트 이온, 알킬술포네이트 이온, 아릴술포네이트 이온 또는 아세테이트 이온이다.
본 발명에 따르면 또한, 기록 신호에 따라 기록 헤드의 오리피스에서 상기한 기록 매체로 잉크 소적을 분사하는 단계를 포함하는 잉크젯 기록 방법이 제공된다.
잉크젯 기록에 사용하기에 적합한 기록지 및 광택이 있는 사진과 같은 화상을 형성시킬 수 있는 기록 매체의 연구·개발 과정에서 본 발명자들은 상기한 구성을 갖는 조성물로 기재를 코팅하여 잉크 수용층을 형성시킨 기록 매체가 다음과 같은 이점이 있음을 발견하였다. 즉, 이 기록 매체는 잉크 흡수 용량, 잉크 정착성, 블로킹 내성, 화상 내수성을 향상시키는 능력 및 내지문성 등의 성능 특성이 극히 우수하다. 또한, 이 기록 매체는 점화상이 선명하고 예리하며 화상 품질이 우수한 화상을 제공하며, 온도 및 습도와 같은 주변 조건이 변하여도 성능 특성에 변화를 거의 일으키지 않고, 특히 인쇄 직후에 화상이 우수한 화상 품질을 나타내는 동시에 고온 고습한 주변 조건 하에서 장기간 보관했을 때에도 화상 내수성을 향상시키는 능력이 손상되지 않고 번짐이 없는 우수한 화상을 유지할 수 있다. 투명한 기재를 사용할 때에도 시이트의 투명성 및 OHP 적합성이 우수하다. 백색 필름 또는 수지 코팅지와 같은 백색 기재를 사용할 때에도 잉크 수용층의 형성으로 인한 기재의 백색도 및 광택도의 감소라는 폐해가 발생하지 않아서 인쇄된 부분에서 높은 광택도를 실현할 수 있다. 또한, 이 기록 매체는 잉크 수용층에 양이온성 화합물을 함유하는데도 내광성 및 발색성의 저하라는 폐해를 가져오지 않고 우수한 화상을 형성시킬 수 있다. 이렇게 하여 본 발명은 완성되었다.
본 발명에 따른 기록 매체는, 친수성 수지와 상기한 화학식 1 및 2의 구조 단위를 모두 갖는 양이온성 화합물을 필수 성분으로 함유하며, 여기서 양이온성 화합물이 친수성 수지 100 중량부 당 1 내지 40 중량부의 비율로 친수성 수지와 함께 사용되는 조성물에 의해 잉크 수용층이 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 잉크 수용층의 형성에 사용되는 첫 번째 화합물인 친수성 수지는, 소위 수성 잉크를 수용할 수 있고 수성 잉크에 용해성 또는 친화성을 나타내는 수용성 수지 또는 수분산성 수지를 뜻한다. 이하에서 이에 대해 설명한다.
수용성 수지의 예로는 폴리비닐 알코올 및 음이온성 변성 폴리비닐 알코올, 양이온성 변성 폴리비닐 알코올 및 아세탈 변성 폴리비닐 알코올과 같은 그의 변성물; 친수성 폴리우레탄; 폴리비닐 피롤리돈 및 폴리비닐 피롤리돈과 비닐 아세테이트의 공중합체, 비닐피롤리돈과 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트의 공중합체, 4급화 비닐 피롤리돈과 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트의 공중합체 및 비닐 피롤리돈과 메타크릴아미도프로필트리메틸암모늄 클로라이드의 공중합체와 같은 그의 변성물; 카르복시메틸 셀룰로오스, 히드록시에틸 셀룰로오스 및 히드록시프로필 셀룰로오스와 같은 셀룰로오스계 수용성 수지 및 양이온성 히드록시에틸 셀룰로오스와 같은 셀룰로오스 변성물; 폴리에스테르, 폴리아크릴산 (에스테르), 멜라민 수지 및 그의 변성물; 및 폴리에스테르와 폴리우레탄으로 이루어진 그라프트 공중합체; 및 알부민, 젤라틴, 카제인, 전분, 양이온화 전분, 아라비아 고무 및 알긴산나트륨과 같은 천연수지 등이 있으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에서는 상기 수용성 수지들 중 폴리비닐 알코올, 양이온성 변성 폴리비닐 알코올, 아세탈 변성 폴리비닐 알코올, 폴리에스테르, 친수성 폴리우레탄 및 폴리에스테르와 폴리우레탄으로 이루어진 그라프트 공중합체가 발색성 및 잉크 흡수성 면에서 특히 바람직하다. 본 발명에서는, 상기 수용성 수지들 중 1종 이상을 선택하여 잉크 수용층에 함유시키는 것이 바람직하다.
수분산성 수지의 예로는 폴리비닐 아세테이트, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 폴리스티렌, 스티렌-(메트)아크릴레이트 공중합체, (메트)아크릴레이트 중합체, 비닐 아세테이트-(메트)아크릴산 (에스테르) 공중합체, 폴리(메트)아크릴아미드, (메트)아크릴아미드 공중합체, 스티렌-이소프렌 공중합체, 스티렌-부타디엔 공중합체, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 폴리비닐 에테르 및 실리콘-아크릴 공중합체 등의 많은 수지를 들 수 있다. 그러나 본 발명이 이들 수지에 한정되지 않음은 물론이다. N-메틸올아크릴아미드와 같은 단위를 함유하고 자기 가교성을 가진 것들을 사용할 수도 있다.
그리고 본 발명에서는 잉크 수용층의 구성성분으로 상기한 친수성 수지 여럿을 동시에 사용할 수도 있다.
본 발명에 따른 기록 매체의 잉크 수용층의 형성에 사용되는 두 번째 화합물인 양이온성 화합물은 하기 화학식 1 및 2의 구조 단위를 필수 성분으로 함유하는 화합물이다. 그러나 이러한 양이온성 화합물은 화학식 1 및 2의 구조 단위를 필수 성분으로 함유하는 한 다른 구조 단위를 더 함유할 수 있다.
다른 구조 단위의 예로는 에틸렌, 부타디엔, 스티렌, 비닐 아세테이트, (메트)아크릴산 에스테르, (메트)아크릴아미드, N-메틸올(메트)아크릴아미드, N,N-디메틸(메트)아크릴아미드, (메트)아크릴로니트릴, (메트)아크릴아미도알킬아민, 비닐피리딘, 2-히드록시에틸 (메트)아크릴레이트, 2-히드록시프로필 (메트)아크릴레이트 등과 같은 단량체에서 유도된 단위를 들 수 있다. 그러나 본 발명이 이들 구조 단위에 한정되지 않음은 물론이다. 본 발명에서는, 본 발명의 목적 달성을 방해하지 않는 한도 내에서 상기 구조 단위들 중 1종 이상을 본 발명의 양이온성 화합물과 공중합시킬 수 있다.
<화학식 1>
<화학식 2>
식 중,
R1, R2, R4 및 R5는 독립적으로 수소 또는 알킬기이고,
R3는 페닐, 나프틸, 벤질 또는 펜에틸기이고,
R6는 친수성 반복 세그먼트로 이루어지며 10 내지 50 개의 탄소원자를 가진 직쇄상 세그먼트이고,
X는 할라이드 이온, 설페이트 이온, 알킬설페이트 이온, 알킬술포네이트 이온, 아릴술포네이트 이온 또는 아세테이트 이온이다.
R1, R2, R4 및 R5로 표시되는 알킬기는 1 내지 3 개의 탄소원자를 갖는 것이 바람직하다. X로 표시되는 할라이드 이온은 염소, 브롬 및 요오드 이온으로 이루어진 군에서 선택하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 상기한 양이온성 화합물 가운데 화학식 1의 구조 단위 중 R3가 벤질기이고, 화학식 2의 구조 단위 중 R6가 식 -(CH2CH2NH)n-R7 또는 -(CH2CH2O)n-R7 (여기서, n은 4 내지 23의 정수이고, R7은 히드록실, 메틸, 에틸, 페닐 또는 벤질기임)의 라디칼인 것들이 바람직하다.
본 발명에서는 화학식 2의 구조 단위 중 R6가 식 -(CH2CH2O)n-R7 (여기서, n은 6 내지 12의 정수이고, R7은 메틸 또는 페닐기임)의 라디칼인 친수성의 직쇄상 세그먼트인 양이온성 화합물을 사용하는 것이 특히 바람직하다.
본 발명에서 바람직하게 사용할 수 있는 양이온성 화합물의 구체적인 예에 대해서는, 그러한 화합물의 화학식 1의 구조 단위 및 화학식 2의 구조단위를 하기 표 1에 나타내었다.
본 발명에서 사용되는 상기한 바와 같은 양이온성 화합물은 종래에 잉크 수용층의 형성 재료로서 사용되었던 양이온성 화합물과 비교하여
1) 화학식 1의 구조 단위 중에 4급화되어 있는 질소 원자에 방향족 고리를 갖는 관능기 R3을 가지고,
2) 잉크와의 친화성을 향상시킬 수 있는 친수성 세그먼트로 이루어진 직쇄상의 세그먼트 R6을 갖는 화학식 2의 구조 단위를 가지고 있다는 점에서 크게 다르다.
본 발명의 기록 매체는 상기와 같은 양이온성 화합물을 잉크 수용층의 형성 재료로 사용하기 때문에 수득되는 화상은 화상 품위, 화상 보존성, 내광성 및 발색성의 네가지 특성이 모두 우수해진다. 그 이유는 명확하지 않지만 먼저 잉크 수용층에 수성 잉크와의 친화성이 우수한 상기 화학식 2의 구조 단위가 포함되어 있기 때문에 잉크 흡수성이 저하되지 않아 이색 경계에서의 번짐 및 비딩이 잘 발생하지 않기 때문에 화상 품위가 우수하다고 생각된다. 두 번째, 잉크 중에 함유되어 있는 음이온성 기를 가진 수용성 염료 등의 음이온성 화합물이 화학식 1의 구조 단위 중의 4급화된 양이온부와 이온 결합하여 연합체를 형성하고 다시 그 주위에 화학식 1 의 구조 단위 중의 방향족 고리 및 화학식 2의 구조 단위 중의 탄소 원자수 10 내지 50의 직쇄상 세그먼트가 존재하기 때문에 그에 의한 입체 장해로 인해 잉크가 습도의 영향을 받지 않게 되고, 그 결과 염료가 해리되기 어렵게 되어 고온 고습하에 장기간 보관하여도 번짐이 잘 발생하지 않아 화상 보존성이 향상된다고 생각된다. 셋째, 발색성이 저하되지 않는 이유로는 음이온성 화합물이 양이온성 화합물과 이온 결합하는 경우 방향족 고리 및 탄소 원자수 10 내지 50의 직쇄상 세그먼트가 입제 장해로 작용하기 때문에 큰 고분자 복합체를 형성하기 어렵고, 그 결과 염료의 집합상태가 변화하지 않고 염료 고유의 광흡수 스펙트럼이 변하지 않기 때문에 생성된 화상의 색상이 본래 염료가 갖고 있는 색상과 크게 다르거나 또는 화상이 선명성이 저하된 어두운 화상으로 되는 것을 피할 수 있다고 생각된다.
본 발명의 기록 매체에 사용되는 잉크 수용층을 형성하기 위한 조성물은 상기한 바와 같은 친수성 수지와 양이온성 화합물을 함께 함유한다. 함께 사용되는 친수성 수지와 양이온성 화합물의 비율은 친수성 수지 100 중량부 당 양이온성 화합물을 1 내지 40 중량부, 바람직하게는 5 내지 30 중량부, 더 바람직하게는 5 내지 25 중량부 비율로 사용하는 것이 바람직하다.
친수성 수지와 양이온성 화합물을 서로 혼합하여 잉크 수용층 형성용 조성물을 제조할 때 양이온성 화합물을 친수성 수지 100 중량부에 대하여 1 중량부보다 더 낮은 비율로 사용하면 양이온성 화합물을 첨가한 효과를 얻을 수 없고 특히 화상 보존성 면에서 충분한 효과를 얻을 수 없다. 한편 친수성 수지 100 중량부에 대하여 양이온성 화합물이 40 중량부보다 많은 경우에는 특히 내광성 면에서 충분한 효과를 얻지 못한다. 또한 생성된 잉크 수용층의 잉크 흡수성이 저하되고, 결과적으로 얻어진 기록 매체는 베타 인쇄부의 균일성이 저하된 화상을 형성시키며 이색간의 경계에서 번짐을 유발하는 경향이 있다.
본 발명에 있어서, 양이온성 화합물 중의 화학식 1의 구조 단위와 화학식 2의 구조 단위의 비율이 각각 60 중량% 내지 95 중량% 및 5 중량% 내지 40중량% 범위내인 것이 바람직하다. 양이온성 화합물 중의 화학식 1의 구조 단위와 화학식 2의 구조 단위의 비율이 각각 70 중량% 내지 95 중량% 및 5 중량% 내지 30중량% 범위내인 것이 더 바람직하다. 양이온성 화합물 중의 화학식 1의 구조 단위와 화학식 2의 구조 단위의 비율이 각각 75 중량% 내지 95 중량% 및 5 중량% 내지 25중량% 범위내인 것이 가장 바람직하다.
더 구체적으로는, 화학식 1의 구조 단위와 화학식 2의 구조 단위를 상기한 바와 같은 비율로 포함하는 양이온성 화합물을 사용할 경우 잉크 중의 음이온성 화합물과 화학식 1의 구조 단위 중의 4급화된 양이온부와의 연합체의 형성, 및 화학식 2의 구조 단위 중의 친화성이 우수한 직쇄상 세그먼트의 적당한 존재, 및 상기 직쇄상 세그먼트와 화학식 1의 구조 단위 중의 방향족 고리에 의한 입체 장해가 균형잡힌 상태로 전개됨으로써 화상 품위, 화상 보존성, 내광성 및 발색성이 모두 우수한 화상을 형성시킬 수 있다.
본 발명의 실시에 유용한 양이온성 화합물의 중량 평균 분자량은 바람직하게는 10,000 내지 500,000 범위 내이고 더 바람직하게는 10,000 내지 200,000 범위 내이며 가장 바람직하게는 10,000 내지 100,000 범위 내이다. 중량 평균 분자량이 10,000 미만인 경우에는 생성된 조성물의 막형성성이 저하되기 때문에 잉크 수용층을 형성시키는 경우에 형성 도막이 끈적거리게 된다. 반면, 중량 평균 분자량이 500,000보다 큰 경우에는 생성된 조성물의 막형성성에는 문제가 없지만 이 조성물의 잉크 흡수성이 저하되고 이러한 양이온성 화합물을 친수성 수지와 함께 사용하여 잉크 수용층을 형성시킬 경우 생성된 잉크 수용층의 잉크 흡수성이 저하되는 주요 원인이 된다.
본 발명의 목적 달성을 방해하지 않는 범위 내에서, 화상 보존성을 더 향상시키기 위하여 상기한 것 외의 다른 양이온성 화합물을 추가로 함유시킬 수 있다. 이러한 양이온성 화합물은 그의 분자 내에 양이온성 부분을 포함하는 것이라면 특별히 한정되지 않는다. 물론 본 발명에 있어서 상기한 구조를 가진 양이온성 화합물 이외의 다른 양이온성 화합물은 필수 성분이 아니며 항상 보조적인 역할을 하는 것이다.
본 발명에서는, 잉크 수용층을 형성시키기 위한 조성물 중에 잉크 수용층의 친수성을 조정하는 수단으로서 메틸올 멜라민, 메틸올 우레아, 메틸올 히드록시프로필렌우레아 및 이소시아네이트 등의 가교제를 더 포함시킬 수 있다.
본 발명에서는, 본 발명의 목적 달성을 방해하지 않는 범위 내에서 잉크 수용층을 형성시키기 위한 조성물 중에 각종 첨가제를 병용할 수 있다. 이들 첨가제의 구체적인 예로는 각종 계면활성제, 각종 충전재, 염료 고착제 (내수화제), 소포제, 산화 방지제, 형광 증백제, 자외선 흡수제, 분산제, 점도 조정제, pH 조정제, 곰팡이 방지제 및 가소제를 들 수 있다. 상기 첨가제들은 종래에 공지된 화합물로부터 목적하는 바에 따라 임의로 선택할 수 있다. 상기 첨가제들을 동시에 복수개 사용할 수 있다.
본 발명의 기록 매체는 상기와 같은 구성을 갖는 잉크 수용층 형성용 조성물을 기재상에 도포함으로써 얻을 수 있다. 이 때 사용되는 기재로는 상질지, 중질지, 아트지, 본드지, 재생지, 바라이타지, 캐스트 코트지 (cast-coated paper), 골섬유판지 또는 수지 코팅지 등의 각종 종이 웹, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 아세틸 아세테이트 (디아세테이트), 트리아세틸 아세테이트, 셀로판, 셀룰로이드, 폴리카르보네이트, 폴리이미드, 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐리덴 클로라이드, 폴리아크릴레이트, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌과 같은 플라스틱으로 형성된 필름, 나무 판자, 유리판 또는 유리 시트, 또는 면, 레이온, 아크릴, 실크, 폴리에스테르 등으로 된 천이 사용될 수 있다. 물론 본 발명은 상기 기재에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 사용되는 상기한 바와 같은 재료로 이루어진 기재는 매끄러운 표면 또는 불규칙한 표면을 가질 수 있고, 또 투명, 반투명 또는 불투명할 수 있다. 상기한 기재 재료 중 2종 이상을 선택하여 서로 적층시켜 기재로서 사용할 수도 있다. 인쇄면의 반대면에 매트층, 감압 점착성 이형층 등을 제공할 수 있으며, 인쇄 후 인쇄면상에 감압 점착층을 제공할 수도 있다. 본 발명에서는, 기록 매체의 기록 목적, 기록 화상의 용도, 및 위에 코팅할 잉크 수용층용 조성물과의 밀착성 등의 여러 조건에 따라 기재를 적당히 선택한다..
본 발명의 기록 매체를 제조할 때, 먼저 친수성 수지와 화학식 1 및 화학식 2의 구조 단위를 갖는 양이온성 화합물을 필요에 따라 다른 첨가제와 함께 물, 알코올, 다가 알코올 또는 다른 적당한 유기 용매에 용해 또는 분산시켜 코팅 조성물을 제조한다.
이어서 수득된 코팅 조성물을 예를 들어 롤 코터법, 블레이드 코터법, 에어 나이프 코터법, 게이트 롤 코터법, 바 코터법, 사이즈 프레싱법, 분무 코팅법, 그라비어 코터법 또는 커튼 코터법 등의 방법으로 적당한 기재의 표면에 도포한다. 그 후 상기와 같이 코팅된 기재를 예를 들어 열풍 건조 오븐 또는 열 드럼 등을 사용하여 건조시켜 본 발명의 기록 매체를 얻는다. 필요에 따라서는 상기와 같이 얻어진 기록 매체를 잉크 수용층의 평활감 또는 표면 강도를 증강시킬 목적으로 수퍼캘린더링 처리할 수 있다.
잉크 수용층 형성시 코팅액의 코팅량은 총량으로서 0.2 내지 50 g/m2, 더 바람직하게는 1 내지 30 g/m2범위 내가 바람직하다. 코팅량이 0.2 g/m2미만인 경우에는 잉크 수용층이 갖추어져 있지 않은 경우와 비교하여 염료의 발색성, 잉크 흡수 용량, 잉크 정착성 면에서 효과가 불충분하다. 반면 코팅량이 50 g/m2을 초과할 경우에는 생성된 기록 매체에서 현저할 정도로, 특히 저온 저습 환경하에서 컬링이 발생한다. 바람직하게는 코팅량은 두께면에서 0.5 내지 50 μm의 범위 내일 수 있다.
상기한 기록 매체상에 화상을 형성시킬 때 사용되는 잉크는 종래에 공지된 수성 잉크를 사용할 수 있다. 본 발명에서는, 특히 잉크 중에 음이온성 기를 갖는 수용성 염료 등의 음이온성 화합물이 함유되어 있는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이 때 사용되는 수용성 염료로는 예를 들어 술폰산기 또는 카르복실기와 같은 음이온성 기를 각각 갖는 수용성의 직접 염료, 산성 염료, 염기성 염료, 반응성 염료 등을 들 수 있다. 또한 분산 염료 및 안료를 사용할 수 있다. 그러나 이 경우에는 음이온성 화합물을 병용하는 것이 바람직하다. 상기 수용성 염료, 또는 분산 염료 또는 안료는 종래의 잉크 중에는 일반적으로 0.1 내지 20 중량% 비율로 사용된다. 본 발명에 있어서도 상기와 같은 비율로 사용할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 수성 잉크에 사용하기에 적당한 용매로는 물 또는 물과 수용성 유기 용매와의 혼합 용매가 바람직하다. 특히 바람직한 것은 물과 수용성 유기 용매로 이루어진 혼합용매로서 잉크의 건조를 방지하는 효과를 갖는 다가 알코올을 함유하는 것이다.
본 발명의 기록 매체에 상기 잉크를 부여하여 화상을 형성시키는 바람직한 방법은 잉크젯 기록 방법이다. 그러한 잉크젯 기록 방법으로는 잉크를 오리피스로부터 효과적으로 이탈시켜 기록 매체에 잉크를 부여할 수 있는 한 임의의 방식을 사용할 수 있다. 특히 일본 특허 공개 제54-59936호 공보에 기재되어 있는 잉크젯 시스템으로서 열 에너지의 작용에 의해 잉크에 급속한 체적 변화가 일어나고 이 상태변화에 의한 작용력으로 잉크가 오리피스에서 토출되는 잉크젯 방식이 본 발명에서 유효하게 사용될 수 있다.
본 발명의 기록 매체 상에 잉크를 부여하여 기록을 행하는 데 적당한 잉크젯 기록 장치의 일례를 하기에 기술한다. 이러한 장치의 주요부인 기록 헤드의 구성예를 도 1, 도 2 및 도 3에 예시한다.
헤드 (13)은 잉크가 통과하는 홈 (14)를 갖는 유리, 세라믹 또는 플라스틱 판 등을 감열 기록에 사용되는 발열 헤드 (15) (도면에서는 박막 헤드가 예시되어 있지만 본 발명은 그에 한정되지 않음)에 접착시킴으로써 수득된다. 발열 헤드 (15)는 산화규소 등으로 된 보호막 (16), 알루미늄 전극 (17-1) 및 (17-2), 니크롬 등으로 된 발열 저항체층 (18), 축열층 (19) 및 방열성이 우수한 알루미나 등으로 된 기판 (20)으로 이루어져 있다.
잉크 (21)은 토출 오리피스 (미세공) (22)까지 와서 도시되어 있지 않은 압력에 의해 메니스커스 (23)을 형성한다.
이제 알루미늄 전극 (17-1) 및 (17-2)에 전기 신호를 가하면 발열 헤드 (15)의 n으로 예시되는 영역에서 급속히 발열되어 이 영역에 접하고 있는 잉크 (21)에 기포가 발생한다. 이렇게 하여 생성된 압력에 의해 메니스커스 (23)이 돌출하고, 토출 오리피스 (22)로부터 잉크 (21)이 기록 매체 (25)로 잉크 소적 (24)의 형태로 토출된다.
도 3은 도 1에 예시되어 있는 헤드를 다수 배열한 멀티 헤드의 외관을 보여준다. 이 멀티 헤드는 다수의 홈 (26)을 가진 유리판 (27)을 도 1에 예시된 것과 유사한 발열 헤드 (28)에 접착시켜 제조한다.
부수적으로 도 1은 잉크 유로를 따라 취한 헤드 (13)의 단면도이고, 도 2는 도 1의 2-2선에서의 단면도이다.
도 4에는 상기 헤드가 결합된 잉크젯 기록 장치의 일례를 예시한다.
도 4에 있어서, 참조 번호 (61)은 와이핑 (wiping) 부재로서의 블레이드를 나타내며, 그의 한 말단은 블레이드 유지 부재에 의해 유지되는 고정 말단이 되어 캔틸레버를 형성한다. 블레이드 (61)은 기록 헤드 (65)가 운행되는 영역에 근접한 위치에 배치되고 본 실시 형태에서는 기록 헤드 (65)가 움직이는 경로 내로 튀어나온 형태로 유지된다.
참조 번호 (62)는 기록 헤드 (65)의 토출구 면의 캡을 나타내며 블레이드 (61)에 근접한 홈 위치에 배치되어 있고, 기록 헤드 (65)의 이동 방향과 수직 방향으로 이동하고 잉크 토출구 면과 접촉하여 캡핑을 행하도록 구성한다. 참조 번호 (63)은 블레이드 (61)에 인접하여 제공된 잉크 흡수체이고 블레이드 (61)과 마찬가지로 기록 헤드 (65)의 이동 경로 중에 돌출한 형태로 유지된다.
상기 블레이드 (61), 캡 (62) 및 잉크 흡수체 (63)은 토출 회복부 (64)를 구성하여 블레이드 (61)과 잉크 흡수체 (63)이 잉크 토출구 면의 수분, 먼지 등을 제거한다.
참조 번호 (65)는 토출 에너지 발생 수단을 가지고 토출구가 배치된 토출구면에 대향하여 놓인 기록 매체 상으로 잉크를 토출시켜 기록을 행하는 기록 헤드를 나타낸다. 참조 번호 (66)은 기록 헤드 (65)가 이동할 수 있도록 탑재된 캐리지를 나타낸다.
캐리지 (66)은 가이드 축 (67)과 접동가능하게 연결되어 있고 캐리지 (66)의 일부는 모터 (68)에 의해 구동되는 벨트 (69)에 접속되어 있다(도시되어 있지 않음). 따라서 캐리지 (66)은 가이드 축 (67)을 따라 이동할 수 있으며 따라서 기록 헤드 (65)는 한 기록 영역에서 그의 인접 영역으로 이동할 수 있다.
참조 번호 (51) 및 (52)는 각각 기록 매체가 개별적으로 삽입되게 하는 급지부와 모터 (도시되어 있지 않음)에 의해 구동되는 종이 송부 롤러를 나타낸다. 상기와 같은 구성에 의해 기록 헤드 (65)의 토출구 면과 대향하는 위치에 기록 매체가 공급되고 기록이 진행되면 배출 롤러 (53)이 설치된 배출부로 배출된다.
상기 구성에 있어서, 기록 헤드 (65)가 예를 들어 기록 종료 후 홈 위치로 되돌아갈 경우 토출 회복부 (64)의 캡 (62)는 기록 헤드 (65)의 이동 경로로부터 후퇴하고 블레이드 (61)은 이동 경로 내에 돌출된 채 남아있다. 결과적으로 기록 헤드 (65)의 토출구면이 와이핑된다. 캡 (62)가 기록 헤드 (65)의 토출구면과 접촉하게 되어 토출구면을 캡핑할 경우 캡 (62)는 기록 헤드의 이동 경로 중에 돌출되도록 이동한다.
기록 헤드 (65)가 홈 위치로부터 기록 개시 위치로 이동할 경우 캡 (62) 및 블레이드 (61)은 상기한 바와 같은 와이핑 위치와 동일한 위치에 존재한다. 그 결과 이런 이동시에도 기록 헤드 (65)의 토출구 면이 와이핑된다.
상기 기록 헤드 (65)의 홈 위치로의 이동은 기록 종료시 또는 기록 헤드 (65)의 토출 회복시 뿐만 아니라 기록 헤드 (65)가 기록을 위해 기록 영역 사이를 이동할 때에도 일어나고, 그동안 기록 헤드는 소정의 간격으로 각 기록 영역에 인접한 홈 위치로 이동하며 이러한 이동에 따라 토출구 면이 와이핑된다.
도 5는 잉크 공급 부재, 예를 들어 튜브를 통하여 헤드에 공급되는 잉크가 수용되는 잉크 카트리지 (45)의 일례를 예시하는 도면이다.
여기에서, 참조 번호 (40)은 공급될 잉크가 수용되는 잉크 수용부, 예를 들어 잉크 백을 나타낸다. 그의 한 말단에는 고무로 된 마개 (42)가 갖추어져 있다. 상기 마개 (42)에는 바늘 (도시되어 있지 않음)이 삽입되어 있어 잉크용 백 (40)내의 잉크가 헤드로 공급될 수 있다. 참조 번호 (44)는 폐잉크를 수용하는 잉크 흡수체를 나타낸다.
잉크 수용부로는 잉크와의 접촉면이 폴리올레핀, 특히 폴리에틸렌으로 형성된 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용되는 잉크젯 기록 장치는 헤드와 잉크 카트리지가 별도로 갖추어진 상기한 것과 같은 장치에 한정되지는 않는다. 따라서 도 6에 예시되어 있는 바와 같이 상기 부재들이 일체화되어 형성된 것도 바람직하게 사용할 수 있다.
도 6에 있어서, 참조 번호 (70)은 기록 유닛을 나타내고, 그 내부에는 잉크가 수용되는 잉크 수용부, 예를 들어 잉크 흡수체가 포함되어 있다. 기록 유닛 (70)은 상기와 같은 잉크 흡수체 내의 잉크가 다수의 오리피스를 갖는 헤드 (71)을 통하여 잉크 소적으로 토출되도록 구성된다.
본 발명에서는, 잉크 흡수체의 재료로는 폴리우레탄, 셀룰로오스 또는 폴리비닐 아세탈이 바람직하게 사용된다. 참조 번호 (72)는 기록 헤드 내부로 공기가 통하게 하기 위한 공기 통과구를 나타낸다. 상기 기록 유닛 (70)은 도 4에 예시되어 있는 기록 헤드 (65)를 대신하여 사용될 수 있으며 캐리지 (66)에 대하여 분리가능하게 장착된다.
이하에서 실시예 및 비교예로 본 발명을 더 구체적으로 기술할 것이다. 그러나 본 발명은 상기 예들에 의해 한정되지는 않는다. 부수적으로 하기 예들에서 사용되는 "부" 또는 "부들" 및 "%"로 나타내어지는 모든 것은 달리 표시되지 않는 한 중량부 또는 중량부들 및 중량%를 나타낸다.
실시예 및 비교예에서 사용되는 양이온성 화합물 (a) 내지 (c)의 구성을 하기에 나타낸다. 이들 화합물은 종래 공지된 방법에 따라 합성하였다.
양이온성 화합물 (a):
하기 화학식 3의 구조 단위 90% 및 하기 화학식 4의 구조 단위 10%로 이루어진, 중량 평균 분자량이 40,000인 화합물.
양이온성 화합물 (b):
하기 화학식 3의 구조 단위 90% 및 하기 화학식 5의 구조 단위 10%로 이루어진, 중량 평균 분자량이 40,000인 화합물.
양이온성 화합물 (c):
하기 화학식 3의 구조 단위 90% 및 하기 화학식 6의 구조 단위 10%로 이루어진, 중량 평균 분자량이 40,000인 화합물.
실시예 1:
친수성 수지로 100 중량부의 폴리비닐 알코올 (상품명: PVA 217, 구라레이 (Kuraray) 가부시끼가이샤 제; 중합도: 1,700; 비누화도: 약 88 몰%)과 10 중량부의 상기한 양이온성 화합물 (a)를 혼합하여 잉크 수용층 형성용 조성물 (코팅액)을 수득하였다. 이렇게 얻어진 코팅액을 와이어 바를 사용하여 수지 코팅지 (상품명: RC 글로리아 마닐라 (Gloria Manila); 고조 세이시 가부시끼가이샤 제)의 한 면에 도포하여 건조 후의 코팅 두께가 10 μm가 되게 하였다. 이어서 이렇게 코팅된 종이를 100℃에서 3분 동안 건조시켜 잉크 수용층이 갖추어진 기록 매체를 제조하였다.
실시예 2:
실시예 1에서 사용된 폴리비닐 알코올을 양이온성 변성 폴리비닐 알코올 (상품명: CM-318; 구라레이 가부시끼가이샤제; 중합도: 1,700; 비누화도: 약 88 몰%)로 바꾼 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 잉크 수용층이 갖추어진 기록 매체를 제조하였다.
실시예 3:
실시예 1에서 사용된 폴리비닐 알코올을 아세탈 변성 폴리비닐 알코올 (상품명: KW-1; 세끼스이 가가꾸 고교 제)로 바꾼 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 잉크 수용층이 갖추어진 기록 매체를 제조하였다.
실시예 4:
실시예 1에서 사용된 폴리비닐 알코올을 50 중량부의 친수성 우레탄 수지 (상품명: 히드란 (Hydrane) HM-940; Dainippon Ink & Chemicals Incorporated제)와 50 중량부의 폴리비닐 알코올 (상품명: PVA 217; 구라레이 가부시끼가이샤제; 중합도: 1,700; 비누화도: 약 88 몰%)의 혼합물로 바꾼 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 잉크 수용층이 갖추어진 기록 매체를 제조하였다.
실시예 5:
폴리비닐 알코올 100 중량부에 대하여 양이온성 화합물 (a)를 20 중량부 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 잉크 수용층이 갖추어진 기록 매체를 제조하였다.
실시예 6:
폴리비닐 알코올 100 중량부에 대하여 양이온성 화합물 (a)를 30 중량부 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 잉크 수용층이 갖추어진 기록 매체를 제조하였다.
실시예 7:
폴리비닐 알코올 100 중량부에 대하여 양이온성 화합물 (a)를 5 중량부 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 잉크 수용층이 갖추어진 기록 매체를 제조하였다.
실시예 8:
실시예 1에서 사용된 기재를 투명 PET 필름 (상품명: 멜리넥스 (Melinex) 535; ICI, Ltd.제; 두께: 100 μm)으로 바꾼 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 잉크 수용층이 갖추어진 기록 매체를 제조하였다.
실시예 9:
실시예 1에서 사용된 양이온성 화합물 (a)를 양이온성 화합물 (b)로 바꾼 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 잉크 수용층이 갖추어진 기록 매체를 제조하였다.
비교예 1:
실시예 1에서 사용된 양이온성 화합물 (a)를 사용하지 않고 폴리비닐 알코올 (상품명: PVA 217, 구라레이 가부시끼가이샤 제; 중합도: 1,700; 비누화도: 약 88 몰%)만으로 잉크 수용층을 형성시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 잉크 수용층이 갖추어진 기록 매체를 제조하였다.
비교예 2:
폴리비닐 알코올 100 중량부에 대하여 양이온성 화합물 (a)를 0.5 중량부 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 잉크 수용층이 갖추어진 기록 매체를 제조하였다.
비교예 3:
폴리비닐 알코올 100 중량부에 대하여 양이온성 화합물 (a)를 50 중량부 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 잉크 수용층이 갖추어진 기록 매체를 제조하였다.
비교예 4:
실시예 1에서 사용된 양이온성 화합물 (a)를 양이온성 화합물 (c)로 바꾼 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 잉크 수용층이 갖추어진 기록 매체를 제조하였다.
비교예 5:
실시예 1에서 사용된 양이온성 화합물 (a)를 폴리알릴아민 염산염 (상품명: PAA-HCl-10L; Nitto Boseki Co., Ltd.제)으로 바꾼 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 잉크 수용층이 갖추어진 기록 매체를 제조하였다.
실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 5의 잉크 수용층 형성용 조성물의 구성을 표 2에 총괄하여 나타내었다.
잉크 수용층용 조성물의 구성
친수성 수지 (중량부) 양이온성 화합물 친수성 수지 : 양이온성 화합물
실시예 1 폴리비닐 알코올(100) (a) 100:10
실시예 2 양이온성 변성 폴리비닐 알코올(100) (a) 100:10
실시예 3 아세탈 변성 폴리비닐 알코올(100) (a) 100:10
실시예 4 친수성 우레탄 수지(50) + 폴리비닐 알코올(50) (a) 100:10
실시예 5 폴리비닐 알코올(100) (a) 100:20
실시예 6 폴리비닐 알코올(100) (a) 100:30
실시예 7 폴리비닐 알코올(100) (a) 100:5
실시예 8 폴리비닐 알코올(100) (기재: 투명 PET 필름) (a) 100:10
실시예 9 폴리비닐 알코올(100) (b) 100:10
비교예 1 폴리비닐 알코올(100) 사용되지 않음 100:0
비교예 2 폴리비닐 알코올(100) (a) 100:0.5
비교예 3 폴리비닐 알코올(100) (a) 100:50
비교예 4 폴리비닐 알코올(100) (c) 100:10
비교예 5 폴리비닐 알코올(100) 폴리알릴아민 염산염 100:10
<기록>
이상에서 얻어진 실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 5의 기록 매체에 대하여 하기에 기술되어 있는 상응하는 조성을 갖는 잉크를 사용하여 열 에너지에 의해 잉크를 발포시킴으로써 잉크를 토출시키는 버블 제트 시스템의 잉크젯 기록 장치로 하기 조건 하에서 다색 인쇄를 수행하였다.
<잉크 조성>
블랙 잉크
C.I. 다이렉트 블랙 (Direct Black) 19 3부
글리세롤 6부
에틸렌 글리콜 5부
이소프로필 알코올 3부
우레아 5부
물 78부
상기 잉크의 표면 장력은 약 45 dyn/cm이었다.
옐로우, 마젠타 및 시안 잉크
염료 (옐로우: C.I. 다이렉트 옐로우 86; 시안: C.I. 다이렉트 블루 199; 마젠타: C.I. 애시드 레드 (Acid Red) 23) 4부
글리세롤 7부
티오디글리세롤 7부
우레아 7부
아세틸렌 글리콜 1.5부
물 73.5부
상기 잉크의 표면 장력은 각각 약 35 dyn/cm이었다.
<인쇄 조건>
토출 주파수 6.25 kHz
토출 소적의 부피 40 pl
기록 밀도 720 dpi (주 주사 방향)
360 dpi (부 주사 방향)
최대 단색 잉크 부여량 14 nl/mm2
급지 방법 ASF (자동 시이트 급지기)
<평가>
상기에서 색상 인쇄된 실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 5의 기록 매체에 대하여 이하의 항목에 대하여 하기의 개별 평가 방법에 따라 평가하였다. 평가 결과를 표 3에 나타낸다.
투명 기재를 사용한 실시예 8의 기록 매체에 대한 평가는 투과형 프로젝터 M4000 (상품명, Sumitomo 3M Limited에 의해 제조)에 의해 기록 매체 상에 형성된 화상을 투영함으로써 수득된 화상으로 행하였다.
(1) 화상 품위
얻어진 각각의 인쇄 샘플은 베타 인쇄부의 균일성 및 이색 경계에서의 번짐의 두 가지 품목에 대하여 육안으로 평가하였다. 평가 화상으로는 블랙, 시안, 마젠타, 옐로우, 레드, 그린 및 블루 색상 각각의 측면 줄무늬 패턴 (각 줄무늬 당 2 cm x 15 cm)을 제작하여 평가에 사용하였다. 평가 기준은 비딩 등의 색상 불규칙성이 일어나지 않고 베타 인쇄부의 균일성이 우수하며 이색 경계부에서 번짐이 발생하지 않는 것을 A, 비딩 등의 색상 불규칙성이 발생하고 베타 인쇄부의 균일성이 열등하며 이색 경계면에서 번짐이 발생하여 화상 품위가 현저하게 열등한 것을 C, 또는 중간 수준인 것을 B로 하였다.
(2) 발색성
평가는 육안으로 행하였다. 평가 화상으로는 블랙, 시안, 마젠타, 옐로우, 레드, 그린 및 블루 색상의 정방형 (각각 3cm x 3cm) 프린트를 제작하여 평가에 사용하였다. 발색성의 평가 기준은 착색이 양이온성 화합물의 첨가 없이 잉크 수용층 상에 형성된 화상의 착색과 다르지 않은 것을 A, 착색이 현저히 다른 것을 C, 그리고 중간 수준인 것을 B로 하였다.
(3) 화상 보존성
상기의 프린터를 사용하여 각각의 기록 매체 샘플 상에서 인쇄를 수행하고 이렇게 얻어진 인쇄 화상을 30℃/80% RH의 환경 조건 하에서 7일 동안 보관한 후 보관 전의 화상과 비교하여 화상 보존성을 평가하였다. 블랙, 시안, 마젠타, 옐로우, 레드, 그린 및 블루 색상의 정방형 (각각 3 cm x 3 cm) 위에 폭이 0.3 mm인 백색 오프-프린트 선이 있는 것을 평가에 사용하였다. 화상 보존성은 보존 전의 화상과 비교하여 잉크의 유출 및 번짐이 일어나 화상 품위가 현저히 열등한 것을 C, 보관 전의 화상과 비교하여 변화가 인지되지 않는 것을 AA, 잉크의 번짐이 다소 발생한 것을 A, 그리고 중간 수준인 것을 B로 평가하였다.
(4) 내광성
각각의 인쇄 샘플을 아틀라스 페이드-오-미터 (Atlas Fade-o-meter, 상표명; Toyo Seiki Seisakusho, Ltd.제)의 크세논 램프 빛에 30시간 동안 노출시켜 노출 전의 샘플과 노출된 샘플을 비교하였다. 시험 전후의 블랙, 시안, 마젠타 및 옐로우 색 화상의 광학 농도를 측정하여 시험 전의 화상의 광학 농도에 대한 시험 후의 화상의 광학 농도의 비 (잔존율)를 측정하였다. 평가 화상으로서 블랙, 시안, 마젠타 및 옐로우 색의 정방형 프린트 (각각 3 cm x 3 cm)를 인쇄하여 평가에 사용하였다. 내광성은 잔존율이 한 가지 색상에 대해서라도 50% 미만인 것을 C, 각각의 색상의 잔존율이 80% 이상인 것을 A, 그리고 중간 수준인 것을 B로 평가하였다.
평가 결과
화상 품위 발색성 화상 보존성 내광성
베타 인쇄의 균일성 이색간의 번짐
실시예 1 A A A AA A
실시예 2 A A A A A
실시예 3 A A A AA A
실시예 4 A A A A A
실시예 5 A A A AA A
실시예 6 A A A AA A
실시예 7 A A A A A
실시예 8 A A A AA A
실시예 9 A A A AA A
비교예 1 A A A C A
비교예 2 A A A C A
비교예 3 C C C A C
비교예 4 A A A C B
비교예 5 A A C-B C B
상기한 바와 같이 본 발명에 따르면 잉크 흡수성이 우수하고, 광학 밀도가 높은 고도로 선명한 화상을 형성시킬 수 있으며, 특히 고온 고습의 환경 조건하에 장기간 방치하였을 때에도 형성된 화상에서 번짐이 발생하지 않고 이 화상이 변질되지 않아 화상 보존성이 우수하고, 잉크 수용층이 양이온성 화합물을 함유함에도 불구하고 내광성이 우수한 화상을 얻을 수 있는, 이상적인 요구 성능을 갖는 기록 매체가 제공될 수 있다.

Claims (16)

  1. 기재와 이 기재의 적어도 한쪽 면 위에 형성된 잉크 수용층으로 이루어지며,
    잉크 수용층은 친수성 수지와 하기 화학식 1 및 2의 구조 단위를 모두 갖는 양이온성 화합물을 필수 성분으로 함유하고, 양이온성 화합물은 친수성 수지 100 중량부 당 1 내지 40 중량부의 비율로 친수성 수지와 함께 사용되는 것을 특징으로 하는 기록 매체.
    <화학식 1>
    <화학식 2>
    식 중,
    R1, R2, R4 및 R5는 서로 독립적으로 수소 또는 알킬기이고,
    R3는 페닐, 나프틸, 벤질 또는 펜에틸기이고,
    R6는 친수성 반복 세그먼트로 이루어지며 10 내지 50 개의 탄소원자를 가진 직쇄상 세그먼트이고,
    X는 할라이드 이온, 설페이트 이온, 알킬설페이트 이온, 알킬술포네이트 이온, 아릴술포네이트 이온 또는 아세테이트 이온이다.
  2. 제1항에 있어서, 양이온성 화합물 중 화학식 1의 구조 단위의 비율이 60 내지 95 중량% 범위내이고, 양이온성 화합물 중 화학식 2의 구조 단위의 비율이 5 내지 40 중량% 범위내인 기록 매체.
  3. 제1항에 있어서, 양이온성 화합물 중 화학식 1의 구조 단위의 비율이 70 내지 95 중량% 범위내이고, 양이온성 화합물 중 화학식 2의 구조 단위의 비율이 5 내지 30 중량% 범위내인 기록 매체.
  4. 제1항에 있어서, 양이온성 화합물 중 화학식 1의 구조 단위의 비율이 75 내지 95 중량% 범위내이고, 양이온성 화합물 중 화학식 2의 구조 단위의 비율이 5 내지 25 중량% 범위내인 기록 매체.
  5. 제1항에 있어서, 화학식 1의 구조 단위 중 R3가 벤질기이고, 화학식 2의 구조 단위 중 R6가 식 -(CH2CH2NH)n-R7 또는 -(CH2CH2O)n-R7 (여기서, n은 4 내지 23의 정수이고, R7은 히드록실, 메틸, 에틸, 페닐 또는 벤질기임)의 라디칼인 기록 매체.
  6. 제1항에 있어서, 양이온성 화합물의 중량 평균 분자량이 10,000 내지 500,000 범위내인 기록 매체.
  7. 제1항에 있어서, 양이온성 화합물의 중량 평균 분자량이 10,000 내지 200,000 범위내인 기록 매체.
  8. 제1항에 있어서, 양이온성 화합물의 중량 평균 분자량이 10,000 내지 100,000 범위내인 기록 매체.
  9. 제1항에 있어서, 잉크 수용층이 폴리비닐 알코올 및 그의 변성물, 친수성 폴리우레탄, 폴리비닐 피롤리돈 및 그의 변성물, 셀룰로오스계 수지 및 그의 변성물, 폴리에스테르 및 폴리에스테르와 폴리우레탄으로 이루어진 그라프트 공중합체로 이루어진 군에서 선택된 친수성 수지로 이루어진 기록 매체.
  10. 제1항에 있어서, 양이온성 화합물이 친수성 수지 100 중량부 당 5 내지 30 중량부의 비율로 사용된 기록 매체.
  11. 제1항에 있어서, 양이온성 화합물이 친수성 수지 100 중량부 당 5 내지 25 중량부의 비율로 사용된 기록 매체.
  12. 제1항에 있어서, 기재가 플라스틱 필름 또는 수지 코팅지인 기록 매체.
  13. 기록 신호에 따라 기록 헤드의 오리피스에서 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 기록 매체로 잉크 소적을 분사하는 단계를 포함하는 잉크젯 기록 방법.
  14. 제13항에 있어서, 잉크의 액상 매체가 물과 수용성 유기 용매를 주로 하여 이루어지는 잉크젯 기록 방법.
  15. 제13항에 있어서, 잉크가 시안 잉크, 마젠타 잉크, 옐로우 잉크 및 블랙 잉크 중 어느 하나인 잉크젯 기록 방법.
  16. 제13항에 있어서, 잉크가 열 에너지의 작용에 의해 분사되는 잉크젯 기록 방법.
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