KR100750124B1 - Ink composition, ink cartridge and ink jet recording apparatus including the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 코게이숀(kogation) 발생을 억제하는 효과가 있는 하기 화학식 1의 화합물, 착색제 및 물을 포함하는 잉크 조성물을 제공한다.The present invention provides an ink composition comprising a compound of formula (1), a colorant, and water, which have an effect of inhibiting cogation.
<화학식 1><Formula 1>
상기 식에서, A는 단순한 화학결합을 나타내거나, 또는 -(CH2)-이고, Wherein A represents a simple chemical bond or is-(CH 2 )-,
X1 ~ X5는, 각각 독립적으로, 수소이거나, C1~C20의 치환된 또는 비치환된 알킬기, C2~C20의 치환된 또는 비치환된 알케닐기, C2~C20의 치환된 또는 비치환된 알키닐, C6~C20의 치환된 또는 비치환된 아릴, C7~C20의 치환된 또는 비치환된 아릴알킬기이거나, C1~C20의 치환된 또는 비치환된 카르복실기, 아미노기, C1~C20의 치환된 또는 비치환된 알콕시기, 할로겐원자, 할라이드기 등이고,X 1 to X 5 are each independently hydrogen or a C 1 to C 20 substituted or unsubstituted alkyl group, C 2 to C 20 substituted or unsubstituted alkenyl group, C 2 to C 20 substitution Or unsubstituted alkynyl, C 6 -C 20 substituted or unsubstituted aryl, C 7 -C 20 substituted or unsubstituted arylalkyl group, or C 1 -C 20 substituted or unsubstituted Carboxyl group, amino group, C 1 -C 20 substituted or unsubstituted alkoxy group, halogen atom, halide group and the like,
Y1 ~ Y2는, 각각 독립적으로, 수소이거나; Na, K, Li, 암모늄 또는 아닐리늄 이온이거나; C1~C20의 치환 또는 비치환 알킬, C2~C20의 치환 또는 비치환 알케닐, C2~C20의 치환 또는 비치환 알키닐, C6~C20의 치환 또는 비치환 아릴, C7~C20의 치환 또는 비치환 아릴알킬기이다.Y 1 to Y 2 are each independently hydrogen; Na, K, Li, ammonium or anilinium ions; C 1 -C 20 substituted or unsubstituted alkyl, C 2 -C 20 substituted or unsubstituted alkenyl, C 2 -C 20 substituted or unsubstituted alkynyl, C 6 -C 20 substituted or unsubstituted aryl, A C 7 to C 20 substituted or unsubstituted arylalkyl group.
Description
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따라, 착색제, 물 및 화학식 1의 화합물을 포함하는 잉크젯 기록용 잉크 조성물을 포함하는 잉크 카트리지를 구비하는 잉크젯 기록 장치의 사시도이다.1 is a perspective view of an ink jet recording apparatus having an ink cartridge comprising an ink composition for ink jet recording, comprising a colorant, water, and the compound of formula 1, according to one embodiment of the invention.
도 2는 본 발명의 다른 구현예에 따라, 착색제, 물 및 화학식 1의 화합물을 포함하는 잉크젯 기록용 잉크 조성물을 포함하는 잉크 카트리지의 횡단면 측면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional side view of an ink cartridge comprising an ink composition for ink jet recording comprising a colorant, water, and the compound of formula 1, according to another embodiment of the present invention.
<도면의 주요부호에 대한 간단한 설명><Brief description of the major symbols in the drawings>
8…프린터 커버 10…이동성 래치 8…
7…홀 9…고정 래치 7...
14…리세스 11…잉크 카트리지14... Recess 11... Ink cartridge
100…카트리지 112…잉크통100... Cartridge 112.. Ink bottle
123…수직 장벽 124…제1 챔버123...
126…제2 챔버 128…잉크통126...
126a …벤트 홀 140…필터 126a.
130… 프린트 헤드의 노즐130... Nozzle of print head
본 발명은, 잉크 조성물, 이를 포함한 잉크 카트리지 및 잉크젯 기록 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 열(thermal) 방식 잉크젯 프린터에서 특유의 문제인 코게이션 (kogation)이라고 불리는 현상의 발생을 억제할 수 있는 잉크젯 기록용 잉크 조성물, 이를 포함한 잉크 카트리지 및 잉크젯 기록 장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink composition, an ink cartridge and an inkjet recording apparatus including the same, and more particularly, to suppress the occurrence of a phenomenon called cogation, which is a problem unique to a thermal inkjet printer. An ink composition for ink jet recording, an ink cartridge and an ink jet recording apparatus including the same.
잉크젯 프린터는, 잉크 액적을 토출시키는 방법에 따라, 압전 (piezoeletric) 소자를 이용하여 잉크를 토출시키는 압전 방식 및 발열 소자를 이용하여 잉크를 토출시키는 열 방식으로 분류할 수 있다.An inkjet printer can be classified into a piezoelectric method for discharging ink using a piezoletric element and a thermal method for discharging ink using a heating element according to a method of discharging ink droplets.
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.According to the thermal printing method, the ink contained in the ink chamber of the inkjet recording head is locally heated by the heating element to generate air bubbles, whereby ink droplets in the ink chamber are recorded through the orifice of the nozzle or the like. Is released in the phase. Thus, a thermal printer has an inkjet recording head which is provided in a ink chamber and includes a heat generating element for heating ink and a driving circuit such as a logic integrated circuit for driving the heat generating element.
또한, 발열 소자는 반도체 제조 프로세스로 널리 사용되는 있는 스퍼터링 (sputtering)법에 의하여 탄탈륨 (Tantalum), 탄탈 알루미늄 (Tantal aluminium), 질화 티탄 (Titan) 등의 저항 재료를 기판상에 형성하고, 그 위에 Al 전극을 형성 한 뒤, 실리콘 (silicon) 질화막 등의 보호층을 형성하여 제작한다. 보통 10~40 ㎛ 직경의 노즐은 잉크에 의해 막히지 않아야 하고, 더욱이 반복되는 토출동안 발열 소자 표면이 손상되거나, 잉크 펜의 성능이 저하되지 않아야 한다.In addition, the heat generating element forms a resistive material such as tantalum, tantalum aluminum, or titanium nitride on a substrate by a sputtering method, which is widely used in semiconductor manufacturing processes. After forming the Al electrode, a protective layer such as a silicon nitride film is formed to produce. Normally 10-40 μm diameter nozzles should not be blocked by ink, and furthermore, the surface of the heating element should not be damaged or the performance of the ink pen deteriorated during repeated ejection.
현재, 저항의 보호층으로는 단단하여 물리적 손상에 강하며 우수한 내화학성을 갖는 탄탈륨이 널리 사용되고 있다. 탄탈륨의 이러한 성질에도 불구하고, 수 억 내지는 심지어 수백 억 번의 반복 토출 후에는 보호층이 부식될 수 있다. 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 억제되고, 잉크의 토출 속도가 느려지며, 잉크 액적의 토출이 불리한 영향을 받는다.At present, tantalum, which is hard as a protective layer of resistance, is resistant to physical damage and has excellent chemical resistance, is widely used. Despite this nature of tantalum, the protective layer can corrode after hundreds of millions or even billions of repeated ejections. In the case of using a conventional ink used for inkjet recording in a thermal inkjet printer, impurities such as metal ions mixed in the synthesis of dyes and foreign substances such as thermal decomposition products of dyes are deposited on the surface of the heating element by using the inkjet printer. do. This phenomenon is called "kogation". When the coagulation occurs, local heating of the ink becomes insufficient, the generation of bubbles is suppressed, the ejection speed of the ink is slowed, and the ejection of the ink droplets is adversely affected.
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.In addition to the problems caused by cogging, the surface passivation layer of the heating element may be damaged by vacuum cavitation. This damage creates fine pores in the resist surface, shortening the life of the resist. More than hundreds of millions of ejections can corrode the surface protection layer by oxidation and chemical reaction by ink and cavitation at high temperatures. Corrosion of the surface protective layer damages the electrical insulation layer, short-circuits the circuit for supplying electricity to the resistance, or lowers the thermal conductivity of the resistance, resulting in poor stability of the discharge rate.
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.Minimizing the discharge rate change for each nozzle or between the nozzles is important in the position of the exact point on the paper substrate. The error of the position of the point lowers the quality of the image. The error in the position of the dot becomes more noticeable the smaller the volume of the ink droplets.
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 필요로하므로 출력면에서 바람직하지 않다.The market trend for inkjet printers requires smaller droplets with higher resolution and longer printheads. Extended life printheads reduce costs and maintenance needs. However, when the droplets are small, a larger number of discharges are performed, so that damage to the surface protection layer may be further worsened. Increasing the thickness of the protective layer to reduce damage is undesirable in terms of output as it requires more energy to discharge.
코게이션의 방지를 위해 제안된 한가지 기술은 염료의 합성시 도입된 금속 이온과 같은 불순물을 염료로부터 제거하는 것이다. 그러나, 잉크 중의 염료가 열 분해되는 것은 피할 수 없는 문제로서, 잉크를 정제하여 금속 이온과 같은 불순물을 제거했다고 하더라도, 염료의 분해물이 발열 소자에 침착되는 것은 막을 수 없다. 따라서, 이러한 기술로는 코게이션을 완전하게 방지할 수 없고, 다른 알려진 방법들도 효과면에서 제한적이거나, 부작용이 있다.One technique proposed for the prevention of cognation is to remove impurities from the dye, such as metal ions introduced in the synthesis of the dye. However, thermal decomposition of the dye in the ink is inevitable, and even if the ink is purified to remove impurities such as metal ions, the decomposition products of the dye cannot be prevented from being deposited on the heating element. Therefore, such techniques cannot completely prevent cognation, and other known methods are limited in effect or have side effects.
상기 설명한 바와 같이, 염료, 물 및 유기 용매를 포함하는 잉크를 잉크젯 기록에 사용하는 한, 종래의 기술에 따라서는 코게이션의 발생을 완전히 방지할 수 없다.As described above, as long as an ink containing dye, water, and an organic solvent is used for inkjet recording, according to the prior art, it is not possible to completely prevent occurrence of cognation.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 열 방식의 잉크젯 인쇄에 있어서 코 게이션을 억제하여 잉크 액적을 프린터 헤드에서 장기간에 걸쳐 양호하게 토출시킬 수 있는 잉크젯 기록용 잉크 조성물, 이를 포함하는 카트리지 및 상기 잉크 카트리지를 구비한 기록 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an inkjet recording ink composition capable of satisfactorily discharging ink droplets from a print head over a long period of time by suppressing coordination in thermal inkjet printing, a cartridge comprising the same and a cartridge and the ink cartridge. It is to provide a recording apparatus provided.
본 발명은 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 화학식 1의 화합물을 포함한 잉크젯 기록용 잉크 조성물을 제공한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention provides an ink composition for ink jet recording comprising the compound of formula (1).
또한 본 발명의 다른 기술적 과제는 상기 잉크 조성물을 포함하는 잉크 카트리지에 의하여 이루어진다. In addition, another technical problem of the present invention is achieved by an ink cartridge including the ink composition.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 상기 잉크 카트리지를 구비한 잉크젯 기록 장치에 의하여 이루어진다.Another technical problem of the present invention is achieved by an inkjet recording apparatus including the ink cartridge.
이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명에 따른 잉크젯 기록용 잉크는 화학식 1의 화합물을 포함하고, 화학식 1의 화합물이 발열 소자의 보호층에 피막을 형성하여 코게이션 발생을 억제한다.The inkjet recording ink according to the present invention contains the compound of formula (1), and the compound of formula (1) forms a coating on the protective layer of the heating element to suppress the occurrence of cognation.
<화학식 1><Formula 1>
상기 식에서, A는 단순한 화학결합을 나타내거나, 또는 -(CH2)-이고, Wherein A represents a simple chemical bond or is-(CH 2 )-,
X1 ~ X5는, 각각 독립적으로, 수소이거나, C1~C20의 치환된 또는 비치환된 알킬기, C2~C20의 치환된 또는 비치환된 알케닐기, C2~C20의 치환된 또는 비치환된 알키닐, C6~C20의 치환된 또는 비치환된 아릴, C7~C20의 치환된 또는 비치환된 아릴알킬기이거나, C1~C20의 치환된 또는 비치환된 카르복실기, 아미노기, C1~C20의 치환된 또는 비치환된 알콕시기, 할로겐원자, 할라이드기이고,X 1 to X 5 are each independently hydrogen or a C 1 to C 20 substituted or unsubstituted alkyl group, C 2 to C 20 substituted or unsubstituted alkenyl group, C 2 to C 20 substitution Or unsubstituted alkynyl, C 6 -C 20 substituted or unsubstituted aryl, C 7 -C 20 substituted or unsubstituted arylalkyl group, or C 1 -C 20 substituted or unsubstituted A carboxyl group, an amino group, a C 1 to C 20 substituted or unsubstituted alkoxy group, a halogen atom, a halide group,
Y1 ~ Y2는, 각각 독립적으로, 수소이거나; Na, K, Li, 암모늄 또는 아닐리늄 이온이거나; C1~C20의 치환 또는 비치환 알킬, C2~C20의 치환 또는 비치환 알케닐, C2~C20의 치환 또는 비치환 알키닐, C6~C20의 치환 또는 비치환 아릴, C7~C20의 치환 또는 비치환 아릴알킬기이다.Y 1 to Y 2 are each independently hydrogen; Na, K, Li, ammonium or anilinium ions; C 1 -C 20 substituted or unsubstituted alkyl, C 2 -C 20 substituted or unsubstituted alkenyl, C 2 -C 20 substituted or unsubstituted alkynyl, C 6 -C 20 substituted or unsubstituted aryl, A C 7 to C 20 substituted or unsubstituted arylalkyl group.
본 발명의 잉크 조성물은 화학식 1의 화합물을 포함하고 있어서 코게이션 및 불순물의 발열 소자상으로의 침착을 방지할 수 있다. 이 때문에, 잉크젯 프린트 헤드로부터 잉크가 토출되는 속도를 늦추지 않고서도 잉크 액적을 기록 매체상에 장기간에 걸쳐 양호하게 토출시킬 수 있어, 고품질의 기록을 할 수 있게 된다. 특히, 화학식 1의 화합물이 발열 소자의 표면에 침착되어 피막을 형성하여, 이 피막이 염료 분해물 및 불순물 등의 이물의 침착을 막는다.The ink composition of the present invention contains the compound of the formula (1) to prevent the deposition of the conjugation and impurities on the heating element. For this reason, ink droplets can be ejected well on the recording medium over a long period of time without slowing down the rate at which ink is ejected from the inkjet print head, thereby enabling high quality recording. In particular, the compound of the formula (1) is deposited on the surface of the heating element to form a film, which prevents the deposition of foreign matter such as dye decomposition products and impurities.
반복되는 토출 동안 보호층의 표면에 피막이 생성되어 균일한 표면을 유지시켜 온도 분포를 고르게 하여 잉크로부터 페닐포스포네이트 또는 벤질포스포네이트 음이온이 계속적으로 공급되어 피막은 일정한 속도로 계속 생성된다. 새롭게 생성되 는 표면의 피막은 보호층인 탄탈륨 층의 두께를 줄여 내부에 축적되는 열의 양을 최소로 가져갈 수 있다. 또한 잉크와 저항간의 반응으로부터 생성된 표면의 피막으로 인해 보호층 형성시 탄탈륨 대신에 실리콘, 실리콘 옥사이드, 실리콘 질화물 또는 실리콘 카바이드 등의 물질을 사용하는 것이 가능하다. During repeated ejection, a film is formed on the surface of the protective layer to maintain a uniform surface to even the temperature distribution so that phenylphosphonate or benzylphosphonate anion is continuously supplied from the ink so that the film continues to be produced at a constant rate. The newly formed surface coating can minimize the amount of heat accumulated inside by reducing the thickness of the protective layer of tantalum. It is also possible to use a material such as silicon, silicon oxide, silicon nitride or silicon carbide instead of tantalum in forming the protective layer due to the surface coating resulting from the reaction between ink and resistance.
본 발명에 있어서, 잉크젯 기록용 잉크 조성물 중 화학식 1의 화합물의 함량은, 바람직하게는 착색제 1중량부를 기준으로 하여 0.0005 내지 0.1 중량부, 보다 바람직하게는 0.001 내지 0.05 중량부이다. 화학식 1의 화합물의 양이 0.0005 중량부보다 적으면 코게이션을 완전히 방지할 수 없고, 화학식 1의 화합물의 양이 0.1 중량부 보다 많으면 고체로 침전되어 노즐을 막아 잉크가 잉크젯 헤드의 노즐로부터 양호하게 토출되지 않을 수 있다.In the present invention, the content of the compound of formula (1) in the ink composition for ink jet recording is preferably 0.0005 to 0.1 parts by weight, more preferably 0.001 to 0.05 parts by weight based on 1 part by weight of the colorant. If the amount of the compound of formula (1) is less than 0.0005 parts by weight, it is not possible to completely prevent cogging, and if the amount of the compound of the formula (1) is more than 0.1 part by weight, the solid precipitates as a result of clogging the nozzle so that the ink can be well It may not be discharged.
잉크에 사용되는 화학식 1의 화합물의 예로는, 페닐포스폰 산, 벤질포스폰산, 4-메틸페닐포스폰산, 3- 메틸페닐포스폰산, 3-플루오로페닐포스폰산, 2-플루오로페닐포스폰산, 2,5-디메틸페닐포스폰산, 4-아미노벤질포스폰산, 2-메톡시페닐포스폰산, 3-포스포노벤조산, 4-아미노벤질포스폰산 또는 그 혼합물 등이 있다.Examples of the compound of formula 1 used in the ink include phenylphosphonic acid, benzylphosphonic acid, 4-methylphenylphosphonic acid, 3-methylphenylphosphonic acid, 3-fluorophenylphosphonic acid, 2-fluorophenylphosphonic acid, 2 , 5-dimethylphenylphosphonic acid, 4-aminobenzylphosphonic acid, 2-methoxyphenylphosphonic acid, 3-phosphonobenzoic acid, 4-aminobenzylphosphonic acid or mixtures thereof.
본 발명의 잉크젯 기록용 잉크 조성물은 용매로서 물을 포함한다. 본 발명에 있어서, 물의 함량은 착색제 1중량부를 기준으로 5 내지 100 중량부가 바람직하다. 5 미만 중량부를 포함한 경우, 잉크 조성물의 점도를 증가시켜 토출 성능을 저하시키고, 100 초과 중량부를 포함한 경우, 잉크의 표면 장력을 조절하여, 보통 용지 또는 전문 용지 등의 기록 매체 상에서의 침투성, 도트 형성능 및 인쇄된 화상의 건조 특성 등의 효과를 얻기 어렵다. The ink composition for inkjet recording of the present invention contains water as a solvent. In the present invention, the content of water is preferably 5 to 100 parts by weight based on 1 part by weight of the colorant. When it contains less than 5 parts by weight, the viscosity of the ink composition is increased to lower the ejection performance, and when it contains more than 100 parts by weight, the surface tension of the ink is adjusted so that the penetrability and dot-forming ability on a recording medium such as plain paper or specialty paper are controlled. And effects such as drying characteristics of the printed image.
또한, 수용성 유기 용매가 잉크 조성물 중에 더 포함될 수도 있다. 본 발명에 있어서, 수용성 유기 용매의 함량은 착색제 1중량부를 기준으로 0.1 내지 50 중량부가 바람직하다. 0.1 미만 중량부를 포함한 경우, 잉크의 표면 장력을 조절하여, 보통 용지 또는 전문 용지 등의 기록 매체 상에서의 침투성, 도트 형성능 및 인쇄된 화상의 건조 특성 등의 효과를 얻기 어렵고, 50 초과 중량부를 포함한 경우, 잉크 조성물의 점도를 증가시켜 토출 성능을 저하시킨다. 이러한 수용성 유기 용매의 예로는 지방족 1가 알콜, 다가 알콜 및 다가 알콜 유도체를 들 수 있다. 수용성 유기 용매가 더 포함되는 경우, 물과 수용성 유기 용매의 중량비는 1 : 0.02 내지 1이다.In addition, a water-soluble organic solvent may be further included in the ink composition. In the present invention, the content of the water-soluble organic solvent is preferably 0.1 to 50 parts by weight based on 1 part by weight of the colorant. When less than 0.1 part by weight, by adjusting the surface tension of the ink, it is difficult to obtain effects such as permeability on recording media such as plain paper or specialty paper, dot forming ability and drying characteristics of the printed image, and contains more than 50 parts by weight. The viscosity of the ink composition is increased to lower the ejection performance. Examples of such water soluble organic solvents include aliphatic monohydric alcohols, polyhydric alcohols and polyhydric alcohol derivatives. When the water-soluble organic solvent is further included, the weight ratio of water and the water-soluble organic solvent is 1: 0.02 to 1.
지방족 일가 알콜은 잉크 조성물의 표면 장력을 조절하여, 보통 용지 또는 전문 용지 등의 기록 매체 상에서의 침투성, 도트 형성능 및 인쇄된 화상의 건조 특성을 향상시킬 수 있다. 다가 알콜 및 그의 유도체는 쉽게 증발하지 않으며 잉크 조성물의 빙점을 낮춤으로써 잉크 조성물의 보존 안정성을 향상시켜 노즐의 막힘을 방지한다.The aliphatic monohydric alcohol can adjust the surface tension of the ink composition to improve the permeability, the dot forming ability, and the drying characteristics of the printed image on recording media such as plain paper or specialty paper. The polyhydric alcohol and its derivatives do not evaporate easily and lower the freezing point of the ink composition, thereby improving the storage stability of the ink composition and preventing clogging of the nozzle.
상기 지방족 일가 알콜의 예로는 메틸 알콜, 에틸 알콜, n-프로필 알콜, i-프로필 알콜, n-부틸 알콜, s-부틸 알콜 및 t-부틸 알코올 등의 C1-C10 저급 알콜을 들 수 있다. 특히, 에틸 알콜, i-프로필 알콜 및 n-부틸 알콜이 바람직하다.Examples of the aliphatic monohydric alcohol include C 1 -C 10 lower alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, i-propyl alcohol, n-butyl alcohol, s-butyl alcohol and t-butyl alcohol. . In particular, ethyl alcohol, i-propyl alcohol and n-butyl alcohol are preferred.
상기 다가 알콜의 예로는 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜 및 글리세롤 등의 알킬렌글리콜류, 폴리에틸렌글리 콜 및 폴리프로필렌글리콜 등의 폴리알킬렌글리콜류, 티오디글리콜류 또는 그 혼합물을 들 수 있다.Examples of the polyhydric alcohol include alkylene glycols such as ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, butylene glycol and glycerol, polyalkylene glycols such as polyethylene glycol and polypropylene glycol, thiodiglycol, and the like. Or a mixture thereof.
상기 다가 알콜 유도체의 예로는 상술한 다가 알코올의 저급 알킬에테르류 및 다가 알코올의 저급 카르복실산에스테르류를 들 수 있다. 여기에서, 상기 다가 알코올의 저급 알킬에테르의 예로서 에틸렌글리콜디메틸에테르가 있고, 상기 다가 알코올의 저급 카르복실산에스테르의 예로서 에틸렌글리콜디아세테이트가 있다. Examples of the polyhydric alcohol derivatives include lower alkyl ethers of polyhydric alcohols and lower carboxylic acid esters of polyhydric alcohols. Here, ethylene glycol dimethyl ether is an example of the lower alkyl ether of the polyhydric alcohol, and ethylene glycol diacetate is an example of the lower carboxylic acid ester of the polyhydric alcohol.
본 발명에서 사용되는 착색제로는 자가분산 염료, 자가분산 안료 또는 분산제의 통상적으로 사용되는 통상적인 안료 또는 염료가 사용된다. 착색제의 예로서, C.I. Basic Black 2, C.I. Direct Yellow 44, C.I. Basic Blue 26, C.I. Direct Red 227 또는 Projet Fast Cyan 2 (Zeneca 社), Projet Fast Magenta 2 (Zeneca 社), Projet Fast Yellow 2 (Zeneca 社), Projet Fast Black 2 (Zeneca 社) 등이 있으나 이러한 염료에 한정되어 지는 것은 아니다.As the colorant used in the present invention, conventionally used conventional pigments or dyes of autodisperse dyes, autodisperse pigments or dispersants are used. As an example of the colorant, C.I. Basic Black 2, C.I. Direct Yellow 44, C.I. Basic Blue 26, C.I. Direct Red 227 or Projet Fast Cyan 2 (Zeneca), Projet Fast Magenta 2 (Zeneca), Projet Fast Yellow 2 (Zeneca) and Projet Fast Black 2 (Zeneca), but are not limited to these dyes. .
본 발명의 잉크젯 기록용 잉크 조성물은 계면활성제, pH 조절제, 방부제 또는 킬레이트제 등의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 여기에서 첨가제의 총함량은 착색제 1중량부를 기준으로 0.01 내지 2 중량부이다.The ink composition for ink jet recording of the present invention may further include additives such as surfactants, pH adjusting agents, preservatives or chelating agents. Here, the total content of the additive is 0.01 to 2 parts by weight based on 1 part by weight of the colorant.
본 발명의 잉크젯 기록용 잉크 조성물은, 염료, 물 및 필요에 따라 수용성 유기 용매 등을 통상의 기술에 의해 균일하게 혼합함으로써 제조할 수 있다.The ink composition for inkjet recording of the present invention can be produced by uniformly mixing dyes, water, and a water-soluble organic solvent or the like according to a conventional technique as necessary.
본 발명의 잉크 조성물은 그 용도가 특별하게 제한되지는 않으며, 잉크 조성물 외에도 토너 조성물, 각종 도료, 코팅액 등에 사용 가능하다. 바람직하게는 본 발명의 잉크는 어레이 헤드 (array head)를 채용한 잉크젯 프린터 카트리지에 유용 하게 사용될 수 있다. The ink composition of the present invention is not particularly limited in use, and can be used in addition to the ink composition, toner compositions, various paints, coating liquids, and the like. Preferably, the ink of the present invention can be usefully used in an inkjet printer cartridge employing an array head.
어레이 헤드를 채용한 잉크젯 프린터는 1개의 칩을 이송하여 인쇄하는 셔틀형 잉크젯 프린터와는 달리 다수의 칩을 이용하여 고속으로 인쇄하므로 프린터의 처리량을 증가시킬 수 있다.An inkjet printer employing an array head is capable of increasing the throughput of a printer because the inkjet printer prints at a high speed by using a plurality of chips, unlike a shuttle type inkjet printer that transfers and prints one chip.
본 발명의 잉크젯 기록 장치는 상술한 잉크 조성물을 함유한 잉크 카트리지를 구비하며, 일 실시예에 따른 잉크 기록 장치의 사시도를 도 1에 나타내었다.The inkjet recording apparatus of the present invention includes an ink cartridge containing the above-described ink composition, and a perspective view of the ink recording apparatus according to one embodiment is shown in FIG.
도 1에서 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 구현예에 따른 잉크젯 기록 장치는 착색제, 물 및 화학식 1의 화합물을 포함하는 잉크젯 기록용 잉크 조성물을 포함하는 잉크 카트리지를 포함한다. 프린터 커버 (8)은 프린터 (5)의 본체 (13)에 힌지 (hidge)로 연결되어 있다. 이동성 래치 (latch) (10)의 서로 맞물리는 영역이 홀 (7)을 관통하여 돌출되어 있다. 상기 이동성 래치 (10)는 고정 래치 (9)와 맞물리는데, 상기 고정 래치 (9)는 프린터 커버가 닫히면, 프린터 커버 안에서 접촉한다. 상기 커버는, 홀 (7)을 통하여 연장된 이동성 래치 (10)의 맞물림 부분에 대응하는 리세스 (recess) (14)를 갖는다. 잉크 카트리지 (11)은 상기 잉크 카트리지 (11)의 하부를 통과하는 종이 (3) 상에 잉크를 도포할 수 있도록 장치된다.As shown in FIG. 1, an inkjet recording apparatus according to an embodiment of the present invention includes an ink cartridge including an ink composition for inkjet recording including a colorant, water, and the compound of formula (1). The
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 착색제, 물 및 화학식 1의 화합물을 포함하는 잉크젯 기록용 잉크 조성물을 포함하는 잉크 카트리지의 횡단면 측면도를 나타낸 것이다. Figure 2 shows a cross-sectional side view of an ink cartridge comprising an ink composition for ink jet recording comprising a colorant, water and a compound of formula 1 according to one embodiment of the present invention.
상기 카트리지 (100)는 잉크통 (112)을 형성하는 상기 잉크 카트리지 본체 (110), 잉크통 (112)의 상부를 덮는 내부 커버 (114), 상기 잉크통 (112)와 상기 내부 커버 (114)를 밀폐하기 위해서 내부 커버 (114)로부터 소정의 간격으로 이격된 외부 커버 (116)를 구비한다. The
상기 잉크통 (112)은 수직 장벽 (123)에 의하여 제1 및 제2 챔버 (124 및 126)로 구획된다. 제1 및 제2 챔버 (124 및 126) 사이의 잉크 통로 (128)은 상기 수직 장벽 (123)의 최하부에 형성되어 있다. 잉크가 제1 챔버 (124)를 채우고, 스폰지 (129) 및 잉크가 제2 챔버 (126)를 채운다. 상기 제2 챔버 (126)에 대응하는 벤트 홀 (vent hole) (126a)은 내부 커버 (114) 상에 형성되어 있다.The
필터 (140)가 제2 챔버 (126) 하부에 장치되어 잉크의 불순물과 미세한 거품들을 여과하여, 프린트 헤드의 노즐 (130)이 막히는 것을 막아준다. 훅 (142)은 상기 필터 (140)의 에지 (테두리 부분)에 형성되어 스탠드파이프 (standpipe) (132)의 최상부 상에 배치된다. 프린트 헤드의 노즐 (130)을 통과하여, 상기 잉크통 (112)로부터 잉크가 액적 형태로 인쇄 매개체 위로 토출된다.A
이하 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples.
하기 실시예 1 내지 4에 나타나는 성분을 믹서로 완전히 혼합하여 실시예 1 내지 4의 잉크젯 기록용 잉크 조성물을 제조하였다.The components shown in Examples 1 to 4 below were thoroughly mixed with a mixer to prepare ink compositions for inkjet recording of Examples 1 to 4.
실시예 1Example 1
C.I. Basic Black 2 4.5 중량부C.I. Basic Black 2 4.5 parts by weight
글리세롤 7.5 중량부Glycerol 7.5 parts by weight
디에틸렌글리콜 12.0 중량부10.0 parts by weight of diethylene glycol
페닐포스폰산 0.006 중량부Phenylphosphonic acid 0.006 parts by weight
물 (탈이온수) 76 중량부76 parts by weight of water (deionized water)
실시예 2Example 2
C.I. Direct Yellow 44 4.0 중량부C.I. Direct Yellow 44 4.0 parts by weight
글리세롤 9.5 중량부Glycerol 9.5 parts by weight
디에틸렌글리콜 5.5 중량부Diethylene glycol 5.5 parts by weight
에틸렌글리콜 4.5 중량부4.5 parts by weight of ethylene glycol
3-플루오로페닐포스폰산 0.005 중량부0.005 parts by weight of 3-fluorophenylphosphonic acid
물 (탈이온수) 76.5 중량부76.5 parts by weight of water (deionized water)
실시예 3Example 3
C.I. Basic Blue 26 4.5 중량부C.I. Basic Blue 26 4.5 parts by weight
디에틸렌글리콜 9.5 중량부Diethylene glycol 9.5 parts by weight
에틸렌글리콜 10.5 중량부10.5 parts by weight of ethylene glycol
벤질포스폰산 0.009 중량부Benzylphosphonic acid 0.009 parts by weight
물 (탈이온수) 75.5 중량부75.5 parts by weight of water (deionized water)
실시예 4Example 4
C.I. Direct Red 227 3.5 중량부C.I. Direct Red 227 3.5 parts by weight
글리세롤 10.5 중량부10.5 parts by weight of glycerol
디에틸렌글리콜 4.5 중량부Diethylene glycol 4.5 parts by weight
에틸렌글리콜 5.5 중량부Ethylene glycol 5.5 parts by weight
4-아미노벤질포스폰산 0.006 중량부0.006 parts by weight of 4-aminobenzylphosphonic acid
물 (탈이온수) 76 중량부76 parts by weight of water (deionized water)
하기 비교예 1 내지 4에 나타나는 성분을 믹서로 완전히 혼합하여 비교예 1 내지 4의 잉크젯 기록용 잉크 조성물을 제조하였다.The components shown in Comparative Examples 1 to 4 below were thoroughly mixed with a mixer to prepare ink compositions for inkjet recording of Comparative Examples 1 to 4.
비교예 1Comparative Example 1
C.I. Basic Black 2 4.5 중량부C.I. Basic Black 2 4.5 parts by weight
글리세롤 7.5 중량부Glycerol 7.5 parts by weight
디에틸렌글리콜 12.0 중량부10.0 parts by weight of diethylene glycol
물 (탈이온수) 76 중량부76 parts by weight of water (deionized water)
비교예 2Comparative Example 2
C.I. Direct Yellow 44 4.0 중량부C.I. Direct Yellow 44 4.0 parts by weight
글리세롤 9.5 중량부Glycerol 9.5 parts by weight
디에틸렌글리콜 5.5 중량부Diethylene glycol 5.5 parts by weight
에틸렌글리콜 4.5 중량부4.5 parts by weight of ethylene glycol
물 (탈이온수) 76.5 중량부76.5 parts by weight of water (deionized water)
비교예 3Comparative Example 3
C.I. Basic Blue 26 4.5 중량부C.I. Basic Blue 26 4.5 parts by weight
디에틸렌글리콜 9.5 중량부Diethylene glycol 9.5 parts by weight
에틸렌글리콜 10.5 중량부10.5 parts by weight of ethylene glycol
물 (탈이온수) 75.5 중량부75.5 parts by weight of water (deionized water)
비교예 4Comparative Example 4
C.I. Direct Red 227 3.5 중량부C.I. Direct Red 227 3.5 parts by weight
글리세롤 10.5 중량부10.5 parts by weight of glycerol
디에틸렌글리콜 4.5 중량부Diethylene glycol 4.5 parts by weight
에틸렌글리콜 5.5 중량부Ethylene glycol 5.5 parts by weight
물 (탈이온수) 76 중량부76 parts by weight of water (deionized water)
평가 실험Evaluation experiment
실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4의 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.Each of the ink compositions of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4 was mounted in an inkjet printer having a heating element and discharged onto a plain sheet of paper. The ejection speed of the ink droplets in the initial stage of ejection and the ejection speed of the ink droplets after 100,000,000 pulses were measured to calculate a change in ejection speed (discharge rate reduction rate (%)). The results are shown in Table 1.
100,000,000 펄스 토출 후에 발열 소자의 표면을 광학현미경으로 관찰하여 침착물의 존재, 즉 코게이션의 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 표 1에 나타내었다.After 100,000,000 pulse discharges, the surface of the heating element was observed under an optical microscope to investigate the presence of deposits, that is, the state of cognation. A condition where no deposit was substantially present at the surface of the heating element was evaluated as "A". A condition in which little deposits were present on the surface was evaluated as "B". The condition where substantial amounts of deposits were present on the surface was evaluated as "C". The evaluation results are shown in Table 1.
<표 1>TABLE 1
표 1에 나타낸 바와 같이, 화학식 1의 화합물을 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. 실시예 1, 3 및 4에서는 발열 소자의 표면이 실질적으로 착색되지 않았다.As shown in Table 1, when the ink compositions of Examples 1 to 4 containing the compound of Formula 1 were used for thermal inkjet printing, the rate of reduction of the ejection rate after 100,000,000 pulses was found to be practically less than 20%. In Examples 1, 3 and 4, the surface of the heat generating element was not substantially colored.
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, 다량의 침착물이 프린터 노즐의 발열 소자의 표면에서 관찰되었다.On the other hand, when the ink compositions of Comparative Examples 1 to 4 were used, the reduction rate of the ejection rate after 100,000,000 pulses exceeded 20%, and thus the ink composition was not suitable for practical use. In particular, in Comparative Example 4 the ink composition could not be ejected due to the significant occurrence of cognation, and a large amount of deposit was observed on the surface of the heating element of the printer nozzle.
상기 결과는 화학식 1의 화합물을 포함하는 잉크 조성물을 열 잉크젯 프린터 헤드에 사용하는 경우 코게이션, 즉 이물질이 발열 소자의 표면에 침착하는 것을 억제할 수 있다는 것을 분명하게 입증한다.The results clearly demonstrate that when an ink composition comprising a compound of formula 1 is used in a thermal inkjet printer head, cogination, i.e., foreign matter, can be prevented from depositing on the surface of the heating element.
본 발명의 잉크젯 기록용 잉크는 열 방식의 잉크젯 기록에 사용되는 경우 코게이션의 발생을 억제하여 잉크젯 프린터 헤드로부터 잉크 액적의 토출을 장기간에 걸쳐 양호하게 유지할 수 있다.The ink for inkjet recording ink of the present invention can suppress the occurrence of coagulation when used for thermal inkjet recording, thereby maintaining good discharge of ink droplets from the inkjet printer head for a long time.
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| US6319309B1 (en) | 1997-04-01 | 2001-11-20 | Avecia Limited | Ink additives |
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