KR100517244B1 - 잉크-제트 인쇄용 잉크-제트 잉크 세트 및 잉크-제트 인쇄방법 - Google Patents

잉크-제트 인쇄용 잉크-제트 잉크 세트 및 잉크-제트 인쇄방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 잉크-제트 잉크에 사용하기에 적합한 염료 세트 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 황색 잉크는 색, 특히 피부색을 정확하게 나타내기 위해 90°미만의 CIELAB 색상각(h°)을 갖는 황색 착색제를 함유한다. 보다 구체적으로, 각각 옐로우(Yellow) 104, 디렉트 블루(Direct Blue) 199 및 마젠타(Magenta) 377 염료를 포함하는 황색, 청록색 및 자홍색 잉크를 제조하기 위한 특정 염료 세트가 개시된다. 옐로우 104, 마젠타 377 및 디렉트 블루(DB) 199 염료는, (1) 광퇴색성이 적은 이미지를 생성시키고 (2) 퇴색되는 경우에도 색 전체에 걸쳐 보다 균일한 방식으로 퇴색되는 이미지를 생성시킴으로써, 잉크-제트 이미지의 정확성을 보존하기에 필요한 광견뢰도 특성을 갖는, 사진과 유사한 이미지를 제공한다.

Description

잉크-제트 인쇄용 잉크-제트 잉크 세트 및 잉크-제트 인쇄 방법{DYE SET FOR IMPROVED INK-JET IMAGE QUALITY}
본 발명은 일반적으로 잉크-제트 인쇄에 관한 것이며, 구체적으로는 잉크-제트 이미지의 품질을 개선시키기 위한 특정 염료 세트에 관한 것이다.
최근에 잉크-제트 인쇄 시스템의 사용이 극적으로 증가하였다. 이런 증가는 인쇄 해상도의 실질적인 개선 및 비용의 상당한 감소와 더불어 총체적인 인쇄 품질의 개선에 따른 것이다. 현재의 잉크-제트 프린터는 단지 몇 년 전에 구입가능하였던 필적하는 제품보다 수배나 낮은 총 비용으로 다수의 상업용, 기업용 및 가정용에 적합한 품질의 인쇄물을 제공한다. 최근의 이러한 성공에도 불구하고, 잉크-제트 인쇄 품질을 개선시키기 위한 광범위한 연구 개발은 계속되고 있다. 일반적으로, 잉크-제트 인쇄 품질은 사진술 및 오프세트(offset) 또는 그라비야(gravure) 인쇄와 같은 보다 비싼 기술로 제조된 것보다 여전히 못하다. 잉크-제트 이미지화(예를 들어, 사진의 표현)에 대해 많은 관심이 쏟아짐으로써 합리적인 비용으로 사진 품질과 유사하게 인쇄된 이미지를 생성시킬 것이 요구되었다. 또한 비용을 증가시키지 않고도 잉크-제트 인쇄된 이미지, 특히 피부 색을 함유한 이미지의 이미지 품질 및 광견뢰도를 더욱 개선해야 하는 과제가 남아 있다.
칼라 잉크-제트 프린터는 전형적으로 자홍색, 황색 및 청록색과 같은 3가지 다른 색, 및 선택적으로 흑색의 잉크를 사용한다. 잉크를 제조하는데 사용되는 염료와 같은 특정 착색제 세트는 "일차 염료 세트"라고 일컫는다. 일차 염료 세트의 상이한 혼합을 사용하여 이차 색과 같은 색 스펙트럼을 만들어낼 수 있다. 석판 인쇄, 염료 전사(dye transfer) 및 몇몇 유형의 열전사(thermal transfer)와 같은 인쇄 공정에 있어서, 우수한 이차 색을 생성시킬 때 적은 양의 원색 잉크가 요구되도록 스폿(spot) 크기를 다양하게 할 수 있다. 칼라 잉크가 이원 인쇄 장치, 즉, 색의 도트(dot)가 존재하거나 부재하는 장치, 예를 들어 열 잉크-제트 프린터에 사용되는 경우, 확실한 이차 색을 제공하는 원색 잉크의 능력이 훨씬 더 중요하다.
이러한 잉크가 잉크-제트 인쇄 장치에 사용되는 경우, 크러스팅(crusting), 장기간 안정성 및 재료의 혼화성과 같은 특성이 또한 구비되어야 한다. 잉크가 열 잉크-제트 프린터에 사용되는 경우, 추가로 열 안정성(코게이션 저항성(kogation-resistant))이 요구된다.
일반적으로, 칼라 잉크-제트 인쇄에 적합한 잉크 세트는 잉크-제트 펜 및 인쇄 시스템에 적합해야 한다. 잉크-제트 잉크에 요구되는 몇몇 성질로는, 양호한 크러스팅 저항성, 양호한 안정성, 적합한 점도, 적합한 표면 장력, 색에서 색으로의 낮은 번짐성(bleed), 신속한 건조 시간, 비히클과의 부정적 반응의 부재, 비히클에서의 염료의 고 용해성, 소비자 안전성, 낮은 배어남(strike through), 높은 색 포화도 및 양호한 도트 확대(dot gain)를 포함한다.
게다가, 착색제의 색 특성은 인쇄된 잉크-제트 이미지의 품질에서 중요한 역할을 한다. 칼라 잉크-제트 잉크는 "파이형 도표(pie-chart)" 및 "막대기형 도표(bar-chart)"의 형태의 정보 묘사와 같은 사무 그래픽 인쇄에 적합하게 디자인되고 이에 적합하게 개발되어 왔다. 미국 특허 제 5,108,504 호, 제 5,116,409 호, 제 5,118,350 호, 제 5,143,547 호, 제 5,145,519 호, 제 5,185,034 호, 제 5,198,023 호, 제 5,534,051 호 및 제 5,536,306 호는 잉크-제트 잉크에 사용하기 위한 황색 염료, 다시 말해 애시드 옐로우(acid yellow) 23, 베이직 옐로우(basic yellow) 13, 베이직 옐로우 51 및 디렉트 옐로우(direct yellow) 86을 개시하고 있다. 이들 염료는 사무 그래픽에 적합할지라도 피부색을 정확하게 표현하지는 못한다.
임의의 주어진 인지된 색상은 당해 분야에 공지된 바와 같이 CIELAB 및 문셀(Munsell)과 같은 임의의 하나의 색공간을 사용하여 설명될 수 있다. 예를 들면, 문셀 색공간에서 주어진 색은 색상, 명도 및 채도라는 3가지 용어를 사용하여 정의된다. 이와 유사하게 도 1 및 2에서 도시한 바와 같이 CIELAB 색공간에서, 색은 L*, a* 및 b*라는 3가지 용어를 사용하여 정의된다. L*은 색의 명도를 정의하고 0(흑색) 내지 100(흰색)의 범위를 갖는다. a* 및 b*라는 용어는 모두 색조를 정의한다. a*는 음수(녹색) 내지 양수(적색)의 범위를 갖는다. b*는 음수(청색) 내지 양수(황색)의 범위를 갖는다. 하기 수학식 1 및 2에서와 같이 정의되는 h°(색상각) 및 C*(채도)와 같은 추가 용어는 주어진 색을 추가로 설명하는데 사용된다:
이미지화(즉, 사진의 색상 표현)에서 특히 중요한 하나의 특징은 "색의 정확성(color trueness)"이다. 색의 정확성은 잉크-제트 인쇄된 이미지가 인간의 피부색 또는 하늘색과 같은 원본 또는 일차 대상과 얼마나 유사한가를 나타내는 것이다. 추가로, 인쇄된 이미지가 빛에 노출된 후에도 그전과 같이 자체의 색 특성을 보존하는 것이 중요하다. 따라서, 광견뢰도가 더욱 높은 착색제가 필요하다. 또한, 이미지가 퇴색되는 경우, 모든 인쇄된 색에 걸쳐 균일하게 퇴색하여 더 퇴색된 색과 덜 퇴색된 색 사이의 색차가 최소화되는 것이 특히 중요하다.
CIELAB 색공간에서, 하기 수학식 3에서와 같이 정의되는 델타 E(△E)는 인쇄된 이미지의 색과 원본, 또는 인쇄된 원래 이미지의 색과 광퇴색된 후의 동일한 이미지의 색과 같은 두 개의 색 세트 사이의 차를 정의하고, △E가 커질수록 두 개의 색 사이의 차가 커진다:
전술한 물성중 하나 이상을 갖는 잉크는 공지되어 있다. 그러나, 하나의 성질을 개선하면 종종 다른 성질이 저하되기 때문에, 전술한 모든 물성을 갖는 잉크는 거의 공지되어 있지 않다. 따라서, 상업적으로 사용되는 많은 잉크는 전술한 각각의 고려 사항에 대해 적어도 적절한 반응을 나타내는 잉크를 수득하고자 노력하는 중에 절충된 것들이다. 따라서, 개선된 성질을 갖고 다른 성질의 희생없이 하나의 물성이 개선된 잉크 배합물의 개발에 대한 연구가 계속적으로 진행중에 있다. 따라서, 펜의 성능 및 신뢰성을 손실하지 않게 하면서 잉크-제트 인쇄의 이미지 품질 및 광견뢰도를 더욱 개선해야 하는 과제가 남아 있다.
본 발명에 따라, 잉크-제트 잉크에 사용하기에 적합한 잉크 및 상기 잉크의 제조 방법이 제공된다. 본 발명의 황색 잉크는 색상, 특히 피부색을 정확하게 나타내기 위해 90° 미만의 CIELAB 색상각(h°)을 갖는 황색 착색제를 함유한다. 보다 구체적으로, 각각 옐로우 104, 디렉트 블루 199 및 마젠타 377 염료를 포함하는 황색, 청록색 및 자홍색 잉크를 제조하기 위한 특정 염료 세트가 개시된다. 옐로우 104, 마젠타 377 및 디렉트 블루 199 염료는, (1) 양호한 피부색을 제공하고 (2) 잉크-제트 이미지의 정확성을 보존하는데 필요한 광견뢰도 특성을 가짐으로써, 사진과 유사한 이미지를 제공한다. (a) 광퇴색성이 적은 이미지 및 (b) 퇴색되는 경우에도 색 전체에 걸쳐 보다 균일한 방식으로 퇴색되는 이미지를 생성시킴으로써 광견뢰도 특성을 제공한다.
본 발명의 실시에 있어서, 황색, 청록색 및 자홍색 수성 잉크는 하나 이상의 염료 약 0.1 내지 약 5중량%, 하나 이상의 유기 용매 약 5 내지 약 20중량%, 알콜 0 내지 약 5중량%, 계면 활성제, 완충제, 살생물제 및 금속 킬레이트화제(chelator)로 이루어진 그룹으로부터 독립적으로 선택된 하나 이상의 성분 0 내지 약 1.5중량% 및 나머지량의 물을 각각 포함한다.
본 발명에 따라 제조된 잉크-제트 잉크는 색을 정확하게 나타낸다. 따라서, 본 잉크 조성물은 코팅되지 않은 매체 및 코팅된 매체에 우수한 광견뢰도 및 적응성을 제공한다.
본원에 기술된 발명은 캘리포니아주 팔로 알토 소재의 휴렛-팩커드 컴퍼니(Hewlett-Packard Company)에서 제조된 데스크제트(등록상표, DESKJET) 프린터와 같은 시판되는 잉크-제트 프린터를 사용하여 잉크-제트 이미지를 인쇄하기 위한 염료 세트에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 황색, 청록색 및 자홍색 잉크 제조용 특정 염료 세트가 개시된다. 이들 염료 세트는 광퇴색후에도 색을 정확하게 나타내는 고품질의 인쇄 이미지를 만들 수 있게 한다. 본 염료 세트는 빛에 노출되더라도 코팅되지 않은 종이, 점토 코팅된 종이 및 젤라틴 코팅된 매체를 비롯한 다양한 매체상에서 정확한 색을 만들 수 있다.
젤라틴 코팅된 잉크-제트 매체는 전형적으로 폴리에틸렌-코팅된 기재, 또는 젤라틴 코팅을 갖는 종이 지지체를 포함한다. 젤라틴 코팅된 잉크-제트 매체는 1992년 8월 25일에 레이너(Reiner) 등에게 허여되고 펠릭스 스코엘러 캄파니(Felix Schoeller Company)에 양도된 미국 특허 제 5,141,599 호와 같은 특허에 기술되어 있다. 1996년 5월 9일자로 게르하르드 드란스만(Gerhard Dransmann) 등에 의해 출원되고 펠릭스 스코엘러 캄파니에 양도된 "잉크-제트 인쇄용 기록 물질"("Aufzeichnungsmaterial fur Tintenstrahl-Druckverfahren")이라는 명칭의, 본원에 참고로 인용된 독일 특허 출원 제 DE 196 18 607.2 호는, 종이 지지체, 수용층 및 수용층상에 코팅된 상층을 포함하는 잉크-제트 인쇄용 기록 물질을 기재하고 있다. 상기 수용층은 젤라틴을 포함한다. 상부 코팅은 미세 다공성 안료 및 충전재 입자중 하나 또는 이들 둘다, 및 폴리비닐 알콜 또는 개질된 폴리비닐 알콜과 같은 결합제를 포함한다.
본 발명의 잉크 세트는 90° 미만의 색상각을 갖는 황색 염료, 청록색 염료 및 자홍색 염료를 각각 함유하는 황색, 청록색 및 자홍색 잉크를 포함한다. 개시된 특정 잉크 세트는 각각 옐로우 104, 디렉트 블루 199 및 마젠타 377 염료를 갖는 황색, 청록색 및 자홍색 잉크의 조성물을 포함한다. 본 발명의 황색, 청록색 및 자홍색 수성 잉크 조성물은 총 잉크 조성물의 중량을 기준으로 일반적으로 각각 하나 이상의 염료 약 0.1 내지 약 5중량%; 및 하나 이상의 유기 용매 약 5 내지 약 20중량%, 알콜 0 내지 약 5중량%, 계면 활성제, 완충제, 살생물제 및 금속 킬레이트화제로 이루어진 그룹으로부터 독립적으로 선택된 하나 이상의 성분 0 내지 약 1.5중량% 및 나머지량의 물을 포함한 비히클을 포함한다.
본 발명의 실시에 있어서, 각각의 잉크 색, 즉, 청록색, 황색 및 자홍색은 둘 이상의 염료량을 포함할 수 있다. 다시 말해, 각 잉크 색에 대해 각각 상이한 양의 염료 또는 상이한 염료로 하나 이상의 잉크-제트 펜이 채워질 수 있다. 예를 들면, 두 개의 청록색 펜은 각각 상이한 염료량으로 상이한 청록색 염료를 함유할 수 있다.
본원의 모든 농도는 다른 지시가 없는 경우 총 잉크 조성물의 중량%이다. 모든 성분의 순도는 잉크-제트 잉크의 통상적인 상업적 실시에 사용되는 수준이다.
착색제
황색 염료
본 발명의 실시에 있어서, 황색 잉크는 약 90° 미만의 CIELAB 색상각을 갖는 하나 이상의 황색 착색제를 포함한다. 90° 미만의 CIELAB 색상각을 갖는 보다 바람직한 황색 염료의 예는 하기 표 1에 제시되어 있다. 가장 바람직하게는 스위스 체하-1700 프리부르크 루 드 레'인더스트리 소재의 일포드 아게(Ilford AG)로부터 구입가능한 아조 염료인 옐로우 104(Y 104)가 본 발명의 실시에 사용된다.
황색 염료는 약 1 내지 약 5중량%, 바람직하게는 약 2.5 내지 약 3.5중량%, 가장 바람직하게는 약 2.5 내지 약 3중량%의 양으로 존재한다. 황색 염료의 농도를 설정하는데 있어서, 잉크가 1:10,000 희석비로 402의 람다(lambda) 최대값에서 0.07의 흡광도를 갖는 것이 요구된다.
청록색 염료
본 발명의 청록색 잉크는 하나 이상의 프톨시아닌 염료, 더욱 바람직하게는 제네카 칼라스로부터 프로제트 시안 1(Projet Cyan 1)로서 시판되는 디렉트 블루 199(DB 199) 염료를 포함한다. 더욱 구체적으로는, DB 199 염료를 처리하여 나트륨 및 암모늄과 같은 바람직하지 않은 양이온을 테트라메틸암모늄(TMA)으로 대체시킨다. 바람직하지 않은 양이온을 TMA로 대체하는 방법은 본 발명의 양수인에게 양도된 미국 특허 제 5,534,051 호에서와 같이 당해 분야에 공지 및 기술되어 있다. DB 199의 TMA염은 잉크-제트 프린터가 DB 199의 비-TMA염의 크러스팅 및 침전 가능성이 적은 신뢰성 있는 방식으로 고품질의 색 이미지를 생성할 수 있게 한다.
청록색 염료는 약 0.1 내지 약 5중량%, 바람직하게는 약 2.5 내지 약 3.5중량%, 가장 바람직하게는 약 2.5 내지 약 3중량%의 양으로 존재한다. 청록색 염료의 농도를 설정함에 있어서, 잉크가 1:10,000 희석비로 618의 람다 최대값에서 0.09의 흡광도를 갖는 것이 요구된다.
자홍색 염료
본 발명의 자홍색 잉크는 하나 이상의 자홍색 염료를 포함한다. 보다 바람직하게는, 자홍색 잉크는 마젠타 377, 리액티브 레드(Reactive Red) 29, 리액티브 레드 180 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 자홍색 염료를 포함한다. 가장 바람직하게는, 스위스 체하-1700 프리부르크 루 드 레'인더스트리 소재의 일포드 아게로부터 구입가능한 아조 염료인 마젠타 377(M 377)이 본 발명의 실시에 사용된다.
자홍색 염료는 약 0.1 내지 약 5중량%, 바람직하게는 약 2.5 내지 약 3.5중량%, 가장 바람직하게는 약 2.5 내지 약 3중량%의 양으로 존재한다. 자홍색 염료의 농도를 설정함에 있어서, 잉크가 1:10,000 희석비로 518의 람다 최대값에서 0.07의 흡광도를 갖는 것이 요구된다.
흑색 염료
본 발명의 실시에 적합하게 사용되는 흑색 잉크는 염료계 착색제 또는 안료계 착색제일 수 있고, 바람직하게는 염료계 착색제일 수 있다. 또한, 흑색 잉크는 삼원색인 황색, 청록색 및 자홍색의 복합물일 수 있다. 적합한 흑색 염료계 잉크는 예를 들면, 본 양수인에게 양도된 "둘 이상의 카복실기를 함유하는 신규한 음이온성 염료 계열을 갖는 수견뢰성 잉크 배합물"이라는 명칭의 미국 특허 제 4,963,189 호에 개시 및 청구되어 있다. 적합한 흑색 안료계 잉크는 예를 들면, "잉크 제트 프린터용 수성 착색 잉크"라는 명칭의 미국 특허 제 5,085,698 호, "잉크 제트 프린터용 수성 착색 잉크"라는 명칭의 미국 특허 제 5,221,334 호 및 "잉크 제트 잉크"라는 명칭의 미국 특허 제 5,302,197 호에 개시 및 청구되어 있으며, 상기 특허는 모두 이 아이 듀퐁 드 네모아 앤드 캄파니(E. I. Du Pont de Nemours and Company)에 양도되었다. 바람직한 흑색 염료는 제네카 칼라스로부터 구입가능한 프로세스드 리액티브 블랙(Processed Reactive Black) 31이다.
비히클
본 발명의 잉크는 총 잉크 조성물의 중량을 기준으로 하나 이상의 수용성 유기 용매 약 5 내지 약 20중량%, 알콜 0 내지 약 5중량%, 계면 활성제, 완충제, 살생물제 및 금속 킬레이트화제로 이루어진 그룹으로부터 독립적으로 선택된 하나 이상의 성분 0 내지 약 1.5중량% 및 나머지량의 물을 포함한 수성 비히클을 포함한다.
유기 용매
본 발명의 잉크는 약 5 내지 약 20중량%의 유기 용매를 포함한다. 잉크는 보다 바람직하게는 약 8 내지 약 15중량%, 가장 바람직하게는 약 9 내지 약 11중량% 농도의 유기 용매를 포함한다.
본 잉크-제트 잉크 조성물에 적합하게 사용되는 수용성 유기 용매로는, 2-피롤리돈, N-메틸-피롤리드-2-온(NMP), 1,3-디메틸이미다졸리드-2-온 및 옥틸-피롤리돈과 같은 질소-함유 헤테로사이클릭 케톤; 에탄디올(예를 들면, 1,2-에탄디올), 프로판디올(예를 들면, 1,2-프로판디올, 1,3-프로판디올, 2-에틸-2-히드록시-메틸-1,3-프로판디올, 에틸히드록시-프로판디올(EHPD)), 부탄디올(예를 들면, 1,2-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올), 펜탄디올(예를 들면, 1,2-펜탄디올, 1,5-펜탄디올), 헥산디올(예를 들면, 1,6-헥산디올, 2,5-헥산디올, 1,2-헥산디올), 헵탄디올(예를 들면, 1,2-헵탄디올, 1,7-헵탄디올), 옥탄디올(예를 들면, 1,2-옥탄디올, 1,8-옥탄디올)과 같은 디올; 잉크-제트 잉크에 통상적으로 사용되는 글리콜 에테르 및 티오글리콜 에테르, 예를 들면, 폴리에틸렌 글리콜(예를 들면, 디에틸렌 글리콜(DEG), 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜), 폴리프로필렌 글리콜(예를 들면, 디프로필렌 글리콜, 트리프로필렌 글리콜, 테트라프로필렌 글리콜), 중합체성 글리콜(예를 들면, PEG 200, PEG 300, PEG 400, PPG 400) 및 티오디글리콜과 같은 폴리알킬렌 글리콜과 같은 화합물중 어느 하나, 또는 이들의 둘 이상의 혼합물을 포함한다.
바람직하게는, 유기 용매로는 C5 내지 C7의 1,2 디올, 즉, 1,2-펜탄디올, 1,2-헥산디올 및 1,2-헵탄디올을 포함하며, 가장 바람직하게는 1,2-헥산디올이 본 발명의 실시에 사용된다.
알콜
본 발명의 잉크는 선택적으로 0 내지 약 5중량%의 알콜을 포함한다. 잉크는 보다 바람직하게는 약 1 내지 약 5중량%, 가장 바람직하게는 약 1.5 내지 2.5중량% 농도의 알콜을 포함한다.
본 잉크-제트 잉크 조성물에 적합하게 사용되는 알콜은 상기 열거된 디올 및 C3-C6 알콜(예를 들면, 프로판올, 부탄올, 펜탄올, 헥산올, 및 1-프로판올 및 2-프로판올과 같은 그의 모든 이성질체)과 같은 화합물중 어느 하나 또는 이들의 둘 이상의 혼합물을 포함한다. 바람직하게는 n-부탄올, 이소-부탄올, n-프로판올, n-펜탄올, 1,2-부탄디올, 가장 바람직하게는 n-부탄올이 본 발명의 실시에 사용된다.
계면 활성제
본 발명의 잉크는 선택적으로 0 내지 약 1.5중량%의 계면 활성제를 포함한다. 잉크는 보다 바람직하게는 약 0.5 내지 약 1.3중량%, 가장 바람직하게는 약 0.8 내지 약 1.2중량% 농도의 계면 활성제를 포함한다.
본 발명의 실시에 있어서, 하나 이상의 계면 활성제가 선택적으로 사용될 수 있다. 2급 알콜 에톡실레이트(예를 들면, 유니온 카바이드 캄파니(Union Carbide Co.)로부터 구입가능한 터지톨 시리즈(Tergitol series)), 비이온성 플루오로 계면 활성제(예를 들면, 3M으로부터 구입가능한 FC170C), 비이온성 지방산 에톡실레이트 계면 활성제(예를 들면, 롱-프랑(Rhone-Poulenc)으로부터 구입가능한 알카물 PSMO-20(Alkamul PSMO-20)) 및 지방 아미드 에톡실레이트 계면 활성제(예를 들면, 롱-프랑으로부터 구입가능한 알다미드 L203(Aldamide L203))와 같은 비이온성 계면 활성제가 바람직하고, 2급 알콜 에톡실레이트가 가장 바람직하다. 본 발명의 실시에 있어서, 2급 알콜 에톡실레이트는 잉크의 인쇄 매체로의 침투를 향상시킴으로써 한 색에서 다른 색으로 색이 번지는 것을 방지하는 역할을 한다. 2급 알콜 에톡실레이트는 비이온성 계면 활성제이고, 예를 들면, 유니온 카바이드 캄파니(텍사스주 휴스톤 소재)에 의해 터지톨 15-S-5 및 터지톨 15-S-7과 같은 터지톨 시리즈로서 시판된다. 터지톨 15-S-5가 바람직한 계면 활성제이다.
2급 알콜 에톡실레이트는 (a) 쇄내에 소정 개수의 탄소 원자를 갖는 지방족 쇄 및 (b) 소정 개수의 에톡실화된 단위를 함유한다. 이들 에톡실레이트는 에톡실레이트의 혼합물로서 시판되므로 대표적인 화합물로서 기술되었다. 본 발명의 실시에 적합하게 사용되는 2급 알콜 에톡실레이트는 주로 지방족 쇄내에 약 12개 내지 약 18개의 탄소 원자를 갖는 한편, 에톡실화된 단위의 개수는 주로 약 4 내지 약 8 단위이다. 따라서, "터지톨 15-S-5"는 주로 지방족 쇄내에 약 15개의 탄소를 갖고 약 5개의 에톡실화된 단위를 갖는 2급 알콜 에톡실레이트 계면 활성제이다. 터지톨 15-S-5 및 터지톨 15-S-7이 바람직한 계면 활성제이고, 그중에서 터지톨 15-S-5가 가장 바람직하다.
완충제
본 발명의 잉크는 선택적으로 0 내지 약 1.5중량%의 완충제를 포함한다. 잉크는 보다 바람직하게는 약 0.1 내지 약 0.5중량%, 가장 바람직하게는 약 0.8 내지 약 0.3중량% 농도의 완충제를 포함한다.
본 발명의 실시에서 pH를 조절하는데 사용되는 완충제는 유기계 생물학적 완충제 또는 무기 완충제이며, 바람직하게는 유기계 완충제이다. 또한, 사용되는 완충제는 본 발명의 실시에 있어 약 3 내지 약 9, 바람직하게는 약 6.5 내지 약 8, 가장 바람직하게는 약 6.7 내지 7.1의 pH를 제공해야 한다. 바람직하게 사용되는 완충제의 예로는 알드리치 케미칼(Aldrich Chemical)(위스콘신주 밀워키 소재)과 같은 회사로부터 구입가능한 트리즈마 베이스(Trizma Base), 4-모폴린에탄설폰산(MES) 및 4-모폴린프로판설폰산(MOPS)을 포함한다. 가장 바람직하게는, MES가 본 발명의 실시에 사용된다.
금속 킬레이트화제
본 발명의 잉크는 선택적으로 0 내지 약 1.5중량%의 금속 킬레이트화제를 포함한다. 잉크는 보다 바람직하게는 약 0.1 내지 약 0.5중량%, 가장 바람직하게는 약 0.1 내지 약 0.3중량% 농도의 금속 킬레이트화제를 포함한다.
본 발명의 실시에 사용되는 금속 킬레이트화제는 잉크내에 존재할 수 있는 전이 금속 양이온을 결합시키기 위해 사용된다. 바람직하게 사용되는 금속 킬레이트화제의 예는 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA), 디에틸렌트리아민펜타아세트산(DTPA), 트랜스-1,2-디아미노시클로헥산테트라아세트산(CDTA), (에틸렌디옥시) 디에틸렌디니트릴로테트라아세트산(EGTA) 또는 전이 금속 양이온과 결합될 수 있는 다른 킬레이트화제를 포함한다. 더욱 바람직하게는 EDTA 및 DTPA, 가장 바람직하게는 이나트륨염 형태의 EDTA가 본 발명의 실시에 사용된다.
살생물제
본 발명의 잉크는 선택적으로 0 내지 약 1.5중량%의 살생물제를 포함한다. 잉크는 보다 바람직하게는 약 0.1 내지 약 0.5중량%, 가장 바람직하게는 약 0.1 내지 약 0.3중량% 농도의 살생물제를 포함한다.
잉크-제트 잉크에 통상적으로 사용되는 임의의 살생물제, 예를 들면 휼스 아메리카(Huls America)(뉴저지주 피스카타웨이 소재)로부터 구입가능한 누오셉트 95(Nuosept 95), 제네카(델라웨어주 윌밍톤 소재)로부터 구입가능한 프록셀 GXL(Proxel GXL) 및 유니온 카바이드 캄파니(뉴저지주 바운드 브루크 소재)로부터 구입가능한 유카사이드 250(Ucarcide 250)이라는 상표명의 글루타르알데하이드가 본 발명의 실시에 사용될 수 있다. 프록셀 GXL이 바람직한 살생물제이다.
산업상 이용 가능성
본원에 개시된 특정 잉크 세트는 잉크-제트 칼라 인쇄에 상업적으로 사용될 수 있을 것으로 예상된다.
실시예
잉크를 배합하고, 배합된 잉크의 다양한 품질을 측정하여 본 발명의 실시에서 얻게 되는 잇점, 즉 피부색에 대한 황색 염료의 효과; 원색 및 이차 색, 피부색 및 회색의 광퇴색; 및 도트 확대 및 도트 형태를 평가하였다.
인쇄 샘플 제조 방법
필요한 경우, 휴렛-팩커드 데스크제트(등록상표) 프린터를 사용하여 배합 잉크의 인쇄 샘플을 제조하였다. 사용된 인쇄 매체는 미드(Mead)에 의해 제조된 길버트 본드 페이퍼(Gilbert Bond paper)와 같은 코팅되지 않은 종이; 점토 코팅된 휴렛-팩커드 프리미엄 잉크제트 페이퍼와 같은 코팅된 매체(제품 번호 51634Y)와 같은 코팅된 매체; 및 젤라틴 코팅된 잉크-제트 매체를 포함한다.
실시예 1 - 황색 염료가 이미지 품질에 미치는 효과
옐로우 104(Y 104) 염료를 함유하는 황색 잉크를 배합함으로써 황색 염료의 색상각이 피부색의 생성에 미치는 효과를 평가하였다. 비교를 위해, 잉크-제트 프린터에 통상적으로 사용되는 94°의 색상각을 갖는 황색 염료인 디렉트 옐로우 132(제네카 칼라스로부터 프로제트 옐로우 1G(Projet Yellow 1G)라는 상표명으로 시판됨)을 함유한 잉크를 또한 배합하였다. 청록색 및 자홍색 잉크를 각각 DB 199 및 M 377을 사용하여 배합하였다. 1:10,000의 희석비에서, 황색, 청록색 및 자홍색 염료의 농도는 각각 402nm의 최대 람다에서 0.07의 흡광도, 618nm의 최대 람다에서 0.09의 흡광도 및 518nm의 최대 람다에서 0.07의 흡광도였다.
수성 비히클은 하기 표와 같은 조성을 가졌다:
목적하는 잉크 비히클에 약 1 내지 약 5중량%의 염료를 용해시킴으로써 우선 각각의 황색 염료의 색상각(h°)을 결정하였다. 람다 최대값에서 목적하는 흡광도는 1:10,000 희석비에서 약 0.07이었다. 잉크-제트 펜을 잉크로 채우고, 각 잉크에 대한 색 블록을 젤라틴 코팅된 매체상에 최대 밀도로 인쇄시켰다. L*, a* 및 b*값을 미국 버지니아주 레스톤 소재의 헌터 어소시에이츠 레버레토리즈(Hunter Associates Laboratories)로부터 시판되는 헌터 울트라스캔(Hunter Ultrascan)과 같은 시판 비색계로 측정하였다. 이어서, 색상각을 상기 수학식 1에 따라 측정하였다. Y 104 및 DY 132의 색상각은 각각 83 및 94였다.
피부색을 함유한 색 팔레트를 제조하여 황색 염료가 이미지 품질에 미치는 효과를 측정하였다. 잉크-제트 프린터에서, 잉크-제트 인쇄 카트리지에 의해 분사되는 소적 부피는 다양할 수 있다. 소적의 크기가 변하기 때문에, 이미지가 인쇄될때 종이위에 뿌려지는 잉크의 양이 달라질 수 있다. 견고한 인쇄 시스템이라면 이러한 변수와 완전히 무관해야 한다. 피부색은 "기억 색(memory color)"으로 간주되므로, 작은 편차라도 구별 가능하다.
황색 염료가 인쇄 시스템의 견고성에 미치는 효과를 연구하기 위해, 두 그룹의 펜을 잉크로 채웠다. 한 그룹내의 황색 착색제는 Y 104였고, 다른 하나는 DY 132였다. 각각의 펜 그룹은 두 세트의 펜으로 이루어져 있었다. 각각의 펜 세트는 황색 잉크-충전된 펜, 자홍색 잉크-충전된 펜, 청록색 잉크-충전된 펜 및 흑색 잉크-충전된 펜으로 이루어져 있었다. 두 세트내의 청록색 및 흑색 잉크-충전된 펜은 약 28피코리터(pl)의 공칭 소적 부피를 가졌다. 한 세트내의 황색 및 자홍색 잉크-충전된 펜은 공칭 소적 부피의 펜과 비교하여 보다 큰 소적 부피를 가졌다. 또 다른 세트내의 황색 및 자홍색 잉크-충전된 펜은 공칭 소적 부피의 펜과 비교하여 보다 작은 소적 부피를 가졌다. 큰 소적 부피의 펜과 작은 소적 부피 펜 사이의 소적 부피 차이는 평균 소적 부피를 갖는 펜과 6의 표준 편차에 해당하였다.
72가지 색 팔레트(이중 6가지는 피부색을 나타낸다)를 각각의 두 개의 그룹내에서 각각의 두 개의 세트로 인쇄하였다. 총 4개의 팔레트를 인쇄하였다. 피부색 색 블록을 제조하기 위해, 우선 미국 펜실베니아주 피츠버그 소재의 그래픽 아츠 테크니칼 파운데이션(Graphic Arts Technical Foundation)(GATF)에서 생산된 버전 2.1 칼라 콘트롤 이미지즈(Version 2.1 Color Control Images)라는 상품명으로 CD-ROM에 제공된 "소파에 앉은 아이들(Kids on the Couch)" 그림과 같은 "기준(reference)" 이미지의 피부색 색 좌표를, 맥베스 캄파니(Macbeth Company)의 맥베스 칼라 첵커(Macbeth Color Checker)를 사용하여 측정하였다. 이어서, 미국 캘리포니아주 마운틴 뷰 소재의 아도베 시스템즈 인코포레이티드(Adobe Systems Incorporated)에 의해 제조된 포토샵(Photoshop)과 같은 컴퓨터 프로그램을 사용하여, 측정된 좌표를 갖는 이미지 파일을 생성시키고, 이어서 인쇄 매체상에 인쇄하였다.
또한, 각각 상이한 인쇄 밀도(최고 인쇄 밀도는 10이다)를 갖는 연속적인 10가지 복합 흑색 사각형(도트 온 도트(Dot on Dot) 인쇄 모드를 사용하여 청록색, 자홍색 및 황색을 인쇄하여 제조한 삼차 색)을 인쇄함으로써 회색 등급 또는 구배를 만들었다.
인쇄된 샘플의 a* 및 b* 색 좌표를, 표준 색 측정 방법을 사용하여 미국 버지니아주 레스톤 소재의 헌터 어소시에이츠 레버레토리즈에 의해 제조된 헌터 울트라스캔과 같은 상업적 비색계를 사용하여 측정하였다. 낮고 높은 두 개의 소적 부피에서 두 개의 그룹에 대한 a* 및 b* 측정치를 각각 도 1 및 2에 나타내었다. 높은 소적 부피 인쇄물과 낮은 소적 부피 인쇄물 사이의 색차(△E)를 각각의 그룹에 대해 계산하고, 하기 표 2에 기록하였다.
보는 바와 같이, 각각의 두 그룹에 대해 △E가 매우 유사하였으며, 이는 소적 부피 변화로 인해 각각의 그룹(상이한 황색 염료를 갖는 각각의 그룹)에서 유사한 색상 변화(shift)가 초래됨을 나타낸다. 그러나, 도 1 및 2에서 알 수 있는 바와 같이, Y 104 그룹으로 제조된 인쇄 샘플은 문헌["The Reproduction of Color in Photography, Printing, and Television", 1987, p. 192 R. W. G. Hunt]에 기술된 바람직한 코카서스 인종의 피부색 값과 같은 바람직한 피부색의 초기 목적 값과 근접한 피부색을 생성시켰다. 게다가, DY 132 그룹으로 제조된 피부색은 목적하는 색상각내에 완전히 포함되지는 않는 반면, Y 104를 사용하여 제조된 대부분의 피부색은 목적하는 색상각내에 존재하였다.
실시예 2 - 염료 세트가 광퇴색에 미치는 효과
다음의 비히클 조성을 갖는 두 개의 잉크 세트를 배합하였다:
각각의 세트는 3가지 상이한 색조, 즉, 청록색, 황색 및 자홍색의 잉크를 포함하였다. 청록색 잉크에 사용된 착색제는 DB 199였다. 세트 1 및 2의 황색 잉크에 사용된 착색제는 각각 DY 132 및 옐로우 104였다. 세트 1 및 2의 자홍색 잉크에 사용된 착색제는 각각 리액티브 레드 29(제네카 칼라스로부터 구입가능한 레드 H-3BNA) 및 M 377였다.
상기 설명된 인쇄 방법을 사용하여 하나 이상의 매체상에서 각각의 잉크 세트에 대해 두 개의 시이트상에 색 팔렛트를 인쇄함으로써 광퇴색을 측정하였다.
색 팔렛트는 청록색, 자홍색, 황색, 적색, 녹색, 청색 및 약 1cm2의 복합 흑색 사각형을 포함하였다. 또한, 각각 상이한 인쇄 밀도(최고 인쇄 밀도는 10)를 갖는 일련의 6가지 복합 흑색 사각형을 인쇄함으로써 회색 등급 또는 구배를 만들었다. 게다가, 상기 설명된 방법을 사용하여 일련의 피부색을 제조하였다. 각각의 잉크/매체 조합에 대해 인쇄 샘플중 하나는 어두운 곳에 놓고, 또 다른 하나는 아틀라스 페이드-오미터(Atlas Fade-ometer)를 사용하여 사무실 빛에 1년 정도 노출시켰다. 두 개의 시이트상에 인쇄된 이미지의 색 좌표(L*, a* 및 b*)를 하기 방법된 공정을 사용하여 측정하였다. 각각의 샘플에 대한 광퇴색(△E로 표시됨)을 상기 수학식 3을 사용하여 계산하였다.
광퇴색(△E)을 최소화하는 것이 바람직하다. 하기 표 3 및 4에서 날짜로 명시된 바와 같이, M 377 및 Y 104를 포함한 잉크 세트는 다른 잉크 세트와 비교하여 낮은 광퇴색도를 나타내었다:
실시예 3 - 염료 세트가 광퇴색에 미치는 효과
다음의 조성을 갖는 잉크 세트를 배합하였다:
잉크 색상에 대응하는 각각의 염료는 다음과 같다:
색 팔렛트, 및 일련의 회색 등급 및 피부색을 실시예 2에 설명된 방법을 사용하여 제조하였다. 젤라틴 코팅된 잉크-제트 매체상에서 본 잉크 세트의 광퇴색도를 상기 설명된 방법에 따라 측정하였다. 그 결과를 표 5에 기록하였다.
따라서, 색상각이 90° 미만인 황색 착색제, 보다 구체적으로는 Y 104, DB 199 및 M 377을 포함하는 염료 세트를 함유하도록 본 발명에 따라 배합된 잉크가 사진과 유사한 품질, 더욱 구체적으로는 보다 양호한 피부색 및 광견뢰도 특성의 잉크-제트 이미지를 제공함이 입증되었다.
본 발명에 의해서, 펜의 성능 및 신뢰성을 손상시키지 않으면서 잉크-제트 인쇄의 이미지 품질 및 광견뢰도를 개선시키고 사진과 유사한 이미지를 제공하는 잉크 세트가 제공된다.
도 1은 인쇄된 이미지의 색 품질이 본 발명의 결과로서 향상됨을 나타내는, 옐로우 104 염료의 b* 대 a*의 도표이다.
도 2는 바람직한 피부색과 비교된 인쇄된 이미지의 색 품질을 나타내는, 디렉트 옐로우 132 염료의 b* 대 a*의 도표이다.

Claims (6)

  1. 90° 미만의 색상각을 갖는, 0.1 내지 약 5중량%의 황색 착색제를 함유한 황색 잉크;
    0.1 내지 약 5중량%의 청록색 착색제를 함유한 청록색 잉크; 및
    0.1 내지 약 5중량%의 자홍색 착색제를 함유한 자홍색 잉크를 포함하는 잉크-제트 인쇄용 잉크-제트 잉크 세트로서,
    상기 황색 착색제가 옐로우(Yellow) 104, 옐로우 PJY H-3RNA, 디렉트 옐로우(Direct Yellow) 4, 디렉트 옐로우 50 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되고,
    상기 청록색 착색제가 프톨시아닌 염료를 포함하고,
    상기 자홍색 착색제가 마젠타(Magenta) 377, 리액티브 레드(Reactive Red) 29, 리액티브 레드 180 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 잉크-제트 인쇄용 잉크-제트 잉크 세트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 황색 착색제가 약 78° 내지 90°미만의 색상각을 갖는 잉크-제트 잉크 세트.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 황색 착색제가 옐로우 104 염료이고, 청록색 착색제가 디렉트 블루(Direct Blue) 199 염료이고, 자홍색 착색제가 마젠타 377인 잉크-제트 잉크 세트.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    흑색 잉크를 추가로 포함하는 잉크-제트 잉크 세트.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 흑색 잉크가 프로세스드 리액티브 블랙(Processed Reactive Black) 31을 포함하는 잉크-제트 잉크 세트.
  6. 제 1 항 또는 제 3 항의 잉크-제트 잉크를 제공하고, 잉크-제트 펜을 사용하여 인쇄 매체상에 상기 잉크를 인쇄함을 포함하는 잉크-제트 인쇄 방법.
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