KR100754182B1 - 잉크젯 잉크 조성물, 및 이를 포함하는 다색 잉크젯 잉크세트 - Google Patents

Abstract

잉크젯 잉크 조성물, 및 이를 포함하는 다색 잉크젯 잉크 세트가 개시된다.

본 발명의 잉크젯 잉크조성물은, 물 100중량부; 1 내지 35 중량부의 착색제; 및 0.1 내지 130중량부의 유기용매를 포함하는 잉크젯 잉크 조성물로서, 상기 착색제가 제1 염료 및 제2 염료를 함유하고, 표준 상태에서 물 100중량부에 용해가능한 제1 염료의 중량이 상기 잉크젯 잉크 조성물의 전체 중량 100중량부에 함유된 제1 염료의 중량의 1.5배 이상이며, 표준 상태에서 물 100중량부에 용해가능한 제2 염료의 중량이 상기 잉크젯 잉크 조성물의 전체 중량 100중량부에 함유된 제2 염료의 중량의 1.5배 이하이다.

상술한 바와 같이 본 발명의 잉크젯 잉크 조성물은 다양한 물성의 향상이 가능해지므로 이를 사용하여 2색 이상의 잉크젯 잉크 세트를 구현할 수 있으며, 이를 사용하여 성능이 개선된 잉크젯 잉크 카트리지 및 잉크젯 기록장치를 제조할 수 있게 된다.

Description

잉크젯 잉크 조성물, 및 이를 포함하는 다색 잉크젯 잉크 세트{Inkjet ink composition, and multi-color inkjet ink set comprising the same}

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 잉크젯 기록 장치를 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명의 잉크 세트를 포함하는 잉크젯 프린터 카트리지의 단면도이다.

본 발명은 잉크젯 잉크 조성물, 및 이를 포함하는 다색 잉크젯 잉크 세트에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 잉크의 안정성과 흐름성을 최적화시킴과 동시에 포토 화상의 투명성, 및 선명성을 개선하며, 정착성 향상을 통하여 내수성이 강화된 잉크젯 잉크 조성물 및 이를 포함하는 다색 잉크젯 잉크 세트에 관한 것이다.

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, 화상의 내구성(내수성, 내광성, 내마찰성)이 우수하여야 한다 이와 같 은 다양한 특성을 만족시키기 위하여 2 이상의 잉크 조성물로 이루어진 다색 잉크젯 잉크 세트에 대한 다양한 시도가 이루어지고 있다.

예를 들어 미국 특허 제4,849,770호는 직물에서 염료의 정착을 향상시키기 위해 반응성 염료나 또는 반응성 분산 염료를 적용하였으며, 미국 특허 제5,631,309호에서는 유용성 염료나 분산 염료와 탈카르복실화 반응을 수행할 수 있는 고분자를 적용함으로써 화상의 내수성을 향상시키고 있으며, 특히 고분자가 탈카르복실화됨으로써 잉크젯 헤드에서 잉크가 헤드에 고착되는 것을 방지하여 저장 안정성을 향상시키는 것을 알 수 있다. 또한 미국 특허 제6,033,463호 에서는 안료 블랙 잉크와 염료 칼라 잉크로 구성된 잉크 세트에서 블랙 잉크와 칼라 잉크의 표면장력을 조절함과 동시에 칼라 잉크를 구성하는 주 염료를 선택할 때 용해도가 10% 이하인 염료를 적용함으로써 용지에서 잉크의 정착을 가속화시키며 화상의 내수성을 향상시킨 것을 볼 수 있다. 이 외에도 잉크젯 프린팅에서 분산 염료나 승화형 염료가 열과 압력에 의해 승화되었다가 미디어 위에서 재결정화되어 물에 녹지 않는 염료로 고체화됨으로써 내수성 등을 향상시킨 예를 미국 특허 제6,536,893에서 찾아 볼 수 있다.

그러나 기존에 적용된 용매 염료나 분산 염료는 물에 대한 용해도가 없거나 극히 낮기 때문에 수용성 잉크에 적용 시 분산성이나 혼화성을 향상시키기 위해 수 중량%에서 많게는 20중량% 정도의 고분자를 적용하게 되는 바, 이와 같은 잉크는 점도가 너무 높아 잉크젯 카트리지에서 잉크의 흐름이 원활하지 못해 토출에 필요한 잉크 공급이 부족하게 되므로, 높은 주파수와 수 pl(picoliter)의 작은 액적을 구현하는 고속 고화질 프린터에서는 잉크 방울의 균일성과 토출의 균일성을 유지할 수 없게 된다. 또한 다량의 고분자에 의해 브라우니안 모션 현상이 쉽게 발생할 수 있으므로 잉크 액이 혼탁해지므로 안정성이 저하될 뿐만 아니라, 인쇄 화상 또한 다량의 고분자로 인해 염료 잉크의 투명성과 선명함을 잃어버릴 수 있다. 따라서 용매 염료나 분산 염료를 적용할 때는 적합한 농도 선정이 중요하게 된다. 반대로 이러한 용매 염료나 분산 염료와는 달리 물에 잘 녹는 염료를 적용할 때에는 용해도가 좋아 잉크의 안정성은 대단히 우수하지만 인쇄 화상이 물에 쉽게 녹아 나오므로 내수성이 취약하고 미디어 위에서 잉크 방울의 이동이 용이해 색간 블리딩이 악화된다. 따라서 취약한 내수성과 블리딩을 향상시키기 위해 잉크의 정착성을 가속화시키는 방법으로 잉크 내에 에테르계 침투제를 과량 사용하는 경향이 있으나, 이경우 잉크가 미디어의 상층에 머무르지 못하므로 화상 농도가 급속히 저하되며, 잉크의 블리딩도 대단히 나빠지게 된다. 따라서 다른 방법으로 용해도가 10% 이하인 염료를 적용하기도 하였으나, 이는 잉크를 저장용기에 장기간 보관하거나 카트리지를 장기간 사용할 때 사용 기간 중 잉크 안에 있는 물이 증발하여 잉크 내 염료의 농도가 초기와는 달리 증가하게 되며, 때로는 초기 잉크 제조 시 적용한 염료 농도에 따라 증발 후 염료의 양이 상대적으로 10% 이상이 될 수 있으며, 이 때에는 염료가 고체로 석출되기 때문에 잉크의 안정성이 떨어져 적용이 불가하거나 카트리지 안에서 잉크의 흐름이 막혀 토출이 불가하게 된다. 따라서 염료의 용해도는 잉크에 적용하는 염료 농도와의 상관관계를 고려해서 최적화시킬 필요가 있다.

본 발명이 이루고자 하는 첫번째 기술적 과제는 다양한 잉크 특성을 동시에 만족시키는 잉크젯 잉크 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 두번째 기술적 과제는 상기 잉크젯 잉크 조성물을 포함하는 다색 잉크젯 잉크 세트를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 세번째 기술적 과제는 상기 다색 잉크젯 잉크 세트를 구비하는 잉크젯 기록장치용 카트리지를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 네번째 기술적 과제는 상기 카트리지를 채용한 잉크젯 기록장치를 제공하는 것이다.

상기 첫번째 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,

물 100중량부;

1 내지 35 중량부의 착색제; 및

0.1 내지 130중량부의 유기용매를 포함하는 잉크젯 잉크 조성물로서,

상기 착색제가 제1 염료 및 제2 염료를 함유하고,

표준 상태에서 물 100중량부에 용해가능한 제1 염료의 중량은 상기 잉크젯 잉크 조성물의 전체 중량 100중량부에 함유된 제1 염료의 중량의 1.5배 이상이며,

표준 상태에서 물 100중량부에 용해가능한 제2 염료의 중량은 상기 잉크젯 잉크 조성물의 전체 중량 100중량부에 함유된 제2 염료의 중량의 [1] 1.5배 이하인 잉크젯 잉크 조성물을 제공한다.

본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 잉크젯 잉크 조성물에 포함된 제2 염료 의 중량은 상기 잉크젯 잉크 조성물에 포함된 제1 염료 및 제2 염료의 합계 중량의 70중량% 이하인 것이 바람직하다.

본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 잉크젯 잉크 조성물에 포함된 제1 염료의 함량은 물 100중량부에 대하여 0.3 내지 30중량부인 것이 바람직하다.

본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 제1 염료는 산성염료, 직접염료, 반응성염료, 염기성 염료 등을 사용할 수 있으며 그 상세한 예로는 디렉트 블랙 168, 디렉트 블루 199, 애시드 블루 9, 디렉트 레드 23, 반응성(reactive) 레드 180, 디렉트 옐로우 86, 및 디렉트 옐로우 132로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있으나 반드시 이에만 국한되는 것은 아니다.

본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 제2 염료는 용매(solvent) 염료, 분산 염료 및 용해도가 그다지 높지 않은 염료 등을 사용할 수 있으며 그 상세한 예로는 애시드 블랙 48, 애시드 블루 25, 애시드 블루 29, 애시드 블루 40, 애시드 그린 27, 애시드 오렌지 8, 애시드 오렌지 74, 애시드 레드 4, 애시드 레드 88, 애시드 레드 106, 애시드 옐로우 42, 애시드 블루 7, 모르단트 레드 3, 아크라민 옐로우, 베이직 오렌지 21, 및 베이직 레드 9로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있으나 반드시 이에만 국한되는 것은 아니다.

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 이상을 사용할 수 있다.

본 발명의 일구현예에 따르면, 표준 상태에서 물 100중량부에 용해가능한 제1 염료의 중량이 상기 잉크젯 잉크 조성물의 전체 중량 100중량부에 함유된 제1 염료의 중량의 1.5배 내지 85배인 것이 바람직하다.

본 발명의 일구현예에 따르면, 표준 상태에서 물 100중량부에 용해가능한 제2 염료의 중량이 상기 잉크젯 잉크 조성물의 전체 중량 100중량부에 함유된 제2 염료의 중량의 0.001배 내지 1.5배인 것이 바람직하다.

본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 잉크젯 잉크 조성물은 습윤제, 분산제, 계면활성제, 점도조절제, pH 조절제, 및 항산화제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제를 물 100중량부에 대하여 1 내지 50중량부를 더 포함할 수 있다.

상기 두번째 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,

상술한 잉크젯 잉크 조성물을 2종 이상 포함하는 다색 잉크젯 잉크 세트를 제공한다.

상기 세번째 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,

상기 다색 잉크젯 잉크 세트를 구비하는 잉크젯 기록장치용 카트리지를 제공한다.

상기 네번째 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,

상기 잉크젯 프린터 카트리지를 구비하는 잉크젯 기록 장치를 제공한다.

이하에서 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

본 발명은 물, 착색제 및 유기용매를 포함하는 잉크젯 잉크 조성물, 이를 2종 이상 포함하는 다색 잉크젯 잉크 세트를 제공하며, 구체적으로는 물에 대한 용해도가 좋은 제1 염료(water soluble dye)와 용해도가 상기 제1 염료보다는 낮은 제2 염료(water-less soluble dye)를 혼용한 잉크젯 잉크 조성물 및, 이와 같은 잉크젯 잉크 조성물로서 상이한 색상을 갖는 2종 이상의 잉크젯 잉크 조성물을 포함하는 다색 잉크젯 잉크 세트를 제공하게 된다.

본 발명에 따른 잉크젯 잉크 조성물은 물 100중량부; 1 내지 35중량부의 착색제; 및 0.1 내지 130중량부의 유기용매를 포함하는 바, 상기 착색제는 제1 염료 및 제2 염료를 함유하고, 표준 상태(1기압, 20℃)에서 물 100중량부에 용해가능한 제1 염료의 중량은 상기 잉크젯 잉크 조성물의 전체 중량 100중량부에 함유된 제1 염료의 중량의 1.5배 이상이며, 표준 상태에서 물 100중량부에 용해가능한 제2 염료의 중량은 상기 잉크젯 잉크 조성물의 전체 중량 100중량부에 함유된 제2 염료의 중량의 1.5배 이하이다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 잉크젯 잉크 조성물은 용해도의 차이를 갖는 2종 이상의 염료를 하나의 조성물 내에 포함시킴으로써 단일 성분만으로는 만족시킬 수 없는 다양한 특성을 만족시키게 되며, 특히 잉크의 안정성을 확보하여 장기 저장 안정성이 우수하며, 사진 화상에 적합한 투명하며 생생한 칼라 구현이 가능하고, 더불어 잉크의 화상 농도 및 블리딩이 우수하며, 염료의 빠르고 뛰어난 정착성에 의해 내수성과 건조속도를 향상시키는 것이 가능해진다.

일반적으로 사용되는 잉크젯용 잉크 카트리지는 상온에서 공기 중에 방치한 경우 최소 1개월, 길게는 2개월 정도의 노즐 막힘(clogging) 없이 토출이 균일한 안정성을 확보하여야 한다. 이를 위해 잉크를 카트리지에 충진한 후 카트리지 뚜껑을 완전히 밀봉하지 않은 채 공기 중에 2개월 방치한 후 상온에서의 가속 건조 실험을 수행할 경우 대부분의 잉크는 최대 28 내지 35%의 증발량을 나타내게 된다. 실제 카트리지에서 잉크의 증발이 최대로 많이 일어나게 되면 그 잉크 안에 포함된 염료의 농도는 초기에서 1.5배로 증가하게 된다. 따라서 물에 대한 용해도가 예를 들어 7중량% 미만인 염료를 5중량% 이상 적용한 잉크 카트리지를, 아프리카와 같은 더운 지방에서 아주 긴 시간 소비자가 사용함으로 그 증발량이 35%정도가 되면, 그 카트리지 내에 있는 잉크의 염료 농도는 상대적으로 7.7wt% 이상으로 증가하게 되며, 이는 용해도 범위 밖이므로 카트리지 내에서 염료가 석출되어 더 이상 잉크 흐름이 원활하지 못하게 된다. 반대로 비록 용해도가 7중량%라 해도 잉크 제조 시 염료를 단지 3중량% 정도만 사용하였다면, 장기 사용 후 잉크의 35%가 증발하였다 해도 최종 농도는 4.6중량%가 되므로 충분히 용해되어 있을 수 있고, 안정성이 유지될 수 있다. 따라서 모든 환경에서 원하는 기간 잉크를 사용하기 위해서는 잉크에 적용된 염료 중 적어도 하나 이상의 염료의 용해도가 그 염료 농도의 최소 1.5배를 넘어야 한다. 그런데 이렇게 용해도가 안정한 염료(제1 염료)만을 단독으로 적용한 경우에는 증발이 전혀 일어나지 않는 경우 용해도가 너무 좋기 때문에 인쇄 후 화상이 마른 후에도 염료가 물에 녹아 나올 수 있다. 이러한 취약한 내수성을 향상시키기 위해서는 침투제와 같은 첨가제를 적용하는 것 보다는 색을 구현하는 염료 자체를 조절하는 것이 화상 농도를 높게 유지할 수 있으므로 바람직하게 되고, 이를 위해서는 잉크가 용지 위에 떨어졌을 때 염료가 미디어 위에서 빠르게 고체화 되며, 고체화 된 후에는 쉽게 녹지 않는 성질을 갖는 것이 필요하기 때문에 용해도가 작거나 거의 없는 다른 염료(제2 염료)를 동시에 적용하는 것이 바람직하게 된다. 따라서, 최대 용해도가 그 잉크에 적용된 농도 이하인 염료를 제 2 염료로 사용하는 경우, 미디어에 잉크가 떨어짐과 동시에 제 2 염료의 고체화에 따른 성능을 볼 수 있게 된다.

상술한 잉크젯 잉크 조성물에서, 표준 상태(1기압, 20℃)에서 물 100중량부에 용해가능한 제1 염료의 중량은 상기 잉크젯 잉크 조성물의 전체 중량 100중량부에 함유된 제1 염료의 중량의 1.5배 이상인 것이 바람직 바, 여기서 물 100중량부에 용해가능한 제1 염료의 중량이라는 것은 표준 상태(STP; Standard Temperature and Pressure)에서의 용해도를 의미하며, 이는 각 염료의 고유한 물리적 특성을 나타낸다. 이와 같이 물에 용해가능한 함량이 실제로 잉크에 포함된 함량보다 1.5배 이상 높다는 것은 물에 대한 용해도가 높다는 것을 의미한다.

이와 같이 용해도가 높은 제1 염료로서는 산성염료, 직접염료, 반응성 염료, 염기성 염료 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 보다 구체적으로는 디렉트 블랙 168, 디렉트 블루 199, 애시드 블루 9, 디렉트 레드 23, 반응성(reactive) 레드 180, 디렉트 옐로우 86, 및 디렉트 옐로우 132로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.

상기 물 100중량부에 용해가능한 제1 염료의 중량은 상기 잉크젯 잉크 조성물의 전체 중량 100중량부에 함유된 제1 염료의 중량의 1.5배 이상이며, 바람직하 게는 1.5배 내지 85배이다. 상기 중량비가 1.5배 미만인 경우에는 잉크 증발시 잉크의 안정성 저하와 같은 문제가 있어 바람직하지 않다.

본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 잉크젯 잉크 조성물에 포함된 제1 염료의 함량은 물 100중량부에 대하여 0.3 내지 30중량부인 것이 바람직하다. 제1 염료의 함량이 0.3 중량부 미만인 경우에는 화상농도가 너무 낮아질 염려가 있으며, 반대로 30 중량부를 초과하는 경우에는 잉크의 안정성이 저하될 염려가 있어 바람직하지 않다.

상술한 잉크젯 잉크 조성물에서, 표준 상태에서 물 100중량부에 용해가능한 제2 염료의 중량은 상기 잉크젯 잉크 조성물의 전체 중량 100중량부에 함유된 제2 염료의 중량의 1.5배 이하인 바, 이는 제2 염료의 용해도가 비교적 낮다는 것을 의미한다. 용해도가 낮다는 것은 물에 대해서 난용성 혹은 불용성임만을 의미하는 것은 아니며, 용해도가 높은 제1 염료와 비교하여 상대적으로 낮은 용해도를 갖는다는 것으로 해석될 수 있다.

이와 같은 제2 염료의 예로서는, 용매(solvent) 염료, 분산 염료 및 용해도가 그다지 높지 않은 염료가 이에 속할 수 있으며, 그 외에도 다수의 방향족 고리나 소수성 그룹 또는 다수의 공명구조를 포함하고 있어 용해도가 높지 않은 염료 등을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 보다 구체적으로는 애시드 블랙 48 (용해도 20mg/ml), 애시드 블루 25 (용해도 10mg/ml), 애시드 블루 29 (용해도 20mg/ml), 애시드 블루 40 (용해도 0.1mg/ml 이하), 애시드 그린 27 (용해도 30mg/ml), 애시드 오렌지 8 (용해도 30mg/ml), 애시드 오렌지 74 (용해도 20mg/ml), 애시드 레드 4 (용해도 40mg/ml), 애시드 레드 88 (용해도 30mg/ml), 애시드 레드 106 (용해도 20mg/ml), 애시드 옐로우 42 (용해도 30mg/ml), 애시드 블루 7 (용해도 20mg/ml), 모르단트 레드 3(Mordant Red 3) (용해도 20mg/ml), 아크라민 옐로우(Acramine Yellow) (용해도 8mg/ml), 베이직 오렌지 21 (Basic Orange 21) (용해도 30mg/ml) , 베이직 레드 9 (Basic Red 9) (용해도 3mg/ml)등 이와 유사한 염료들이 이에 속하게 된다.

상술한 제2 염료는 잉크에 적용할 때 잉크 내에서 분산성이나 혼화성을 향상시키기 위해 분자량 10,000 이하의 분산제나 분자량 수천 이하의 계면활성제를 적용하여 물에서의 안정성을 향상시킬 수 있다. 이때 사용될 수 있는 분산제로는 폴리비닐알콜, 폴리부틸메타크릴레이트 등이 있으나 이에 국한되지 않는다. 또한 제2 염료는 용해도가 높은 유기 용매에 먼저 용해 시킨 후 제1 염료가 포함된 잉크 중간체에 천천히 첨가함으로써 원하는 수용성 잉크를 제조하는 것이 보다 바람직하다.

상기 제2 염료는 상술한 바와 같이 용해도가 높지 않아 고체로 석출되어 잉크의 안정성을 저하시킬 우려가 있으므로 그 사용량을 제한할 필요가 있으며, 이를 위해서는 상기 잉크젯 잉크 조성물에 포함된 제2 염료의 중량은 상기 잉크젯 잉크 조성물에 포함된 제1 염료 및 제2 염료의 합계 중량의 70중량%를 넘지 않도록 사용하는 것이 좋으며, 바람직하게는 10 내지 50중량%의 함량으로 사용하는 것이 좋다. 이는 잉크젯 잉크 조성물을 구성하는 제1 염료와 제2 염료 사이에서, 제2 염료의 농도가 상대적으로 너무 높으면, 비록 잉크가 상온에서 사용된다 해도 시간이 지나 면서 그 안정성이 저하되므로 그 함량은 제2 염료의 용해도의 10%보다는 많고, 염료 전체 함량의 70중량%는 넘지 말아야 하며, 더욱 바람직하게는 50중량%를 넘지 않는 것이 좋다. 그러나 제2 염료의 함량이 용해도의 10% 미만이면 그 효과를 보기가 어렵게 된다. 특히 포토 화상의 투명성과 생생함을 더욱 향상 시키기 위해서는 제1 염료의 함량이 증가되는 것이 유익하다.

상기 본 발명의 잉크젯 잉크 조성물은 1종 이상의 유기 용매가 포함될 수 있으며, 이러한 유기용매로는 알콜계 용매, 케톤계 용매, 에스테르계 용매, 다가알콜계 용매, 함질소계 용매, 디메틸 술폭사이드, 테트라메틸술폰 및 티오글리콜의 함황 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이 사용된다. 그리고 상기 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.

상기 유기용매로서 사용가능한 알코올계 용매로는 메틸알콜, 에틸 알콜, n-프로필알콜, 이소프로필알콜, n-부틸알콜, sec-부틸알콜, t-부틸알콜 또는 이소부틸알콜이 있고, 상기 케톤계 용매로는 아세톤, 메틸에틸케톤, 디에틸케톤 또는 디아세톤알콜이 있고, 상기 에스테르계 용매로는 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트 또는 에틸 락테이트가 있고, 상기 다가알콜계 용매의 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 에톡실레이트이 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.

본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 잉크젯 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 물 100중량부에 대하여 1 내지 50중량부를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 상기 잉크젯 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 있다. 또한, 상기 잉크젯 기록 장치는 스캐닝형 프린터(scanning type printer) 또는 어레이형 프린터(array type printer)일 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)은 제2챔버(126)의 하부에 형성되어 잉크내의 불순물 및 미세 버블을 여과하여 프린터헤드(13)의 배출 홀(ejection hole)이 글로깅되는 것을 막는다. 후크(142)는 필터(140)의 에지(가장자리 영역)상에 형성되어 스탠드파이프(132)의 탑 영역에 배치(커플링)된다. 잉크 저장기(120)의 잉크가 프린터헤드(130)의 배출 홀을 통과하여 인쇄 매채에 작은 방울 형상으로 배출된다.

이하에서는 본 발명을 실시예 및 비교예를 들어 보다 상세히 설명하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

하기와 같은 조성으로 착색제, 물, 유기용매 및 기타 첨가제를 혼합한 후, 이를 교반기에서 30분 이상 충분히 교반하여 균일한 상태로 만들어 주었다. 그 후, 상기 혼합물을 0.45㎛의 필터에 통과시켜 각각 잉크 조성물을 제조하였다.

- 조성

디렉트 블루 199 (Avecia사 제조, 용해도 10%) 4g

애시드 블루 29 (Aldrich사 제조, 용해도 2%) 1.5g

에틸렌 글리콜 8g

N-메틸 피롤리돈 8g

서르피놀(Surfynol) 465 2.2g

탈이온수 76.3g

실시예 2

하기와 같은 조성으로 착색제, 물, 유기용매 및 기타 첨가제를 혼합한 후, 이를 교반기에서 30분 이상 충분히 교반하여 균일한 상태로 만들어 주었다. 그 후, 상기 혼합물을 0.45㎛의 필터에 통과시켜 각각 잉크 조성물을 제조하였다.

- 조성

디렉트 블랙 168 (이스트웰사 제조, 용해도 15%) 3.6g

애시드 블랙 48 (Aldrich사 제조, 용해도 2%) 1.4g

디에틸렌 글리콜 10g

2-피롤리돈 6g

서르피놀(Surfynol) 465 1.0g

탈이온수 78.0 g

실시예 3

하기와 같은 조성으로 착색제, 물, 유기용매 및 기타 첨가제를 혼합한 후, 이를 교반기에서 30분 이상 충분히 교반하여 균일한 상태로 만들어 주었다. 그 후, 상기 혼합물을 0.45㎛의 필터에 통과시켜 각각 잉크 조성물을 제조하였다.

- 조성

리액티브 레드 180 (이스트웰사 제조, 용해도 15%) 4g

베이직 레드 9 (Aldrich사 제조, 용해도 0.3%) 0.2g

에틸렌 글리콜 4g

디에틸렌 글리콜 6g

N-메틸 피롤리돈 6g

폴리부틸메타크릴레이트(분자량) 0.1g

서르피놀(Surfynol) 465 0.8g

탈이온수 78.9 g

실시예 4

하기와 같은 조성으로 착색제, 물, 유기용매 및 기타 첨가제를 혼합한 후, 이를 교반기에서 30분 이상 충분히 교반하여 균일한 상태로 만들어 주었다. 그 후, 상기 혼합물을 0.45㎛의 필터에 통과시켜 각각 잉크 조성물을 제조하였다.

- 조성

디렉트 옐로우 132 (이스트웰사 제조, 용해도 10%) 2.5g

애시드 옐로우 42 (Aldrich사 제조, 용해도 3%) 2g

1,5-펜탄디올 8g

2-피롤리돈 8g

트윈(Tween) 20 1g

탈이온수 78.5 g

실시예 5

하기와 같은 조성으로 착색제, 물, 유기용매 및 기타 첨가제를 혼합한 후, 이를 교반기에서 30분 이상 충분히 교반하여 균일한 상태로 만들어 주었다. 그 후, 상기 혼합물을 0.45㎛의 필터에 통과시켜 각각 잉크 조성물을 제조하였다.

- 조성

디렉트 블루 199 (Avecia사 제조, 용해도 10%) 4.5g

애시드 블루 25 (Aldrich사 제조, 용해도 1%) 0.8g

디에틸렌글리콜 6g

N-메틸 피롤리돈 10g

트윈(Tween) 20 1g

탈이온수 77.7 g

비교예 1

하기와 같은 조성으로 착색제, 물, 유기용매 및 기타 첨가제를 혼합한 후, 이를 교반기에서 30분 이상 충분히 교반하여 균일한 상태로 만들어 주었다. 그 후, 상기 혼합물을 0.45㎛의 필터에 통과시켜 각각 잉크 조성물을 제조하였다.

- 조성

디렉트 블루 199 (Avecia사 제조, 용해도 10%) 5g

에틸렌 글리콜 2 g

디에틸렌 글리콜 7g

2-피롤리돈 10 g

서르피놀 465 1.2 g

탈이온수 74.8g

비교예 2

하기와 같은 조성으로 착색제, 물, 유기용매 및 기타 첨가제를 혼합한 후, 이를 교반기에서 30분 이상 충분히 교반하여 균일한 상태로 만들어 주었다. 그 후, 상기 혼합물을 0.45㎛의 필터에 통과시켜 각각 잉크 조성물을 제조하였다.

- 조성

디렉트 블루 199 (Avecia사 제조, 용해도 10%) 5g

애시드 블루 29 (Aldrich사 제조, 용해도 2%) 0.1g

에틸렌 글리콜 8 g

N-메틸 피롤리돈 8 g

서르피놀 465 2.2 g

탈이온수 76.7 g

비교예 3

하기와 같은 조성으로 착색제, 물, 유기용매 및 기타 첨가제를 혼합한 후, 이를 교반기에서 30분 이상 충분히 교반하여 균일한 상태로 만들어 주었다. 그 후, 상기 혼합물을 0.45㎛의 필터에 통과시켜 각각 잉크 조성물을 제조하였다.

디렉트 블랙 168 (이스트웰사 제조, 용해도 15%) 1.2g

애시드 블랙 48 (Aldrich사 제조, 용해도 2%) 3.8g

존크릴 (Joncryl) 61 (분자량: 8,500) 3.0g

에틸렌 글리콜 4g

디에틸렌 글리콜 5g

2-피롤리돈 6g

서르피놀(Surfynol) 465 1.0g

탈이온수 76.0 g

상술한 실시예 1 내지 5와 비교예 1 내지 3에서 얻어진 잉크젯 잉크 조성물에 대하여 하기 평가기준에 따라 특성을 실험하여 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다.

성능 비교 기준

실험예 1: 잉크 저장 안정성

상기 실시예 1 내지 5, 및 비교예 1 내지 3에서 얻어진 각각의 잉크 조성물을 내열성 유리병에 100ml씩 담은 다음 입구를 밀봉하고 60℃ 항온조에 2개월 동안 저장한 후 바닥에의 침전 유무와 층분리 여부를 확인하여 다음과 같이 평가하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

2개월 상온 방치 후 층분리 없음 : ◎

2개월 상온 방치 후 흐려지나 흔들면 곧 투명해짐 : ○

2개월 상온 방치 후 흐려지며 흔들어도 투명해지지 않음 : △

2개월 상온 방치 후 완전 층이 분리됨 : X

실험예 2: 상온 건조 특성

상기 실시예 1 내지 5, 및 비교예 1 내지 3에서 얻어진 각각의 잉크 조성물을 잉크 카트리지 C-60(삼성전자)에 리필하고 카트리지 뚜껑을 완전히 밀봉하지 않은 채 공기 중에 2개월 방치하여 상온에서의 가속 건조 실험을 수행하고 다음과 같이 평가한 후 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

가속 건조 평가 후 고체 석출 없음 : ◎

가속 건조 평가 후 흐려지나 흔들면 곧 투명해짐 : ○

가속 건조 평가 후 흐려지며 흔들어도 투명해지지 않음 : △

가속 건조 평가 후 완전 층이 분리됨 : X.

실험예 3: 노즐 막힘 테스트

상기 실시예 1 내지 5, 및 비교예 1 내지 3에서 얻어진 잉크 조성물을 잉크 카트리지 C-60(삼성전자)에 리필하고 상온(25℃), 저온(-18℃)에서 2주씩 두었다가 프린터(MJC-3300p, 삼성전자)에 장착하고 노즐평가 화상을 프린팅을 하였을 때, 정상 인쇄가 가능하는 데 필요한 노즐청소 횟수를 측정하고 다음과 같이 평가하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

노즐청소 1회시 정상인쇄 가능 : ◎

노즐청소 2~4회시 정상인쇄 가능 : ○

노즐청소 5회~10회시 정상인쇄 가능 : △

노즐청소 10회 해도 정상인쇄 불가 : X

실험예 4: 내수성

상기 실시예 1 내지 5, 및 비교예 1 내지 3에서 얻어진 잉크 조성물을 잉크 카트리지 C-60(삼성전자)에 리필하고 프린터(MJC-3300p, 삼성전자)에서 막대 그림(2*10cm)을 인쇄하고 5분후에 5방울의 물을 떨어뜨리고 이를 24시간 동안 말린 후 물이 흘러 내려가며 감소한 OD를 원막대 그림의 OD와 비교하여 백분율로 나타내어 다음과 같이 평가하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

원화상의 10% 이하가 탈수됨 : ◎

원화상의 11~20% 이하가 탈수됨 : ○

원화상의 21~40% 이하가 탈수됨: △

원화상의 41% 이상이 탈수됨: X

실험예 5: Smear

상기 실시예 1 내지 5, 및 비교예 1 내지 3에서 얻어진 잉크 조성물을 잉크 카트리지 C-60(삼성전자)에 리필하고 프린터(MJC-3300p, 삼성전자)에서 막대 그림(2*10cm)을 인쇄한 직후 용지를 인쇄면 위에 덧대어 압착롤 테스트기를 통과하였을 때 막대그림에서 전이된 화상의 OD를 압착롤 테스트기 통과전의 화상 OD와 비교하여 백분율로 나타내고 다음과 같이 평가하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

원화상의 10% 이하가 전이됨 : ◎

원화상의 11~20% 이하가 전이됨 : ○

원화상의 21~40% 이하가 전이됨: △

원화상의 41% 이상이 전이됨: X

실험예 6: 블리딩

상기 실시예 1 내지 5, 및 비교예 1 내지 3에서 얻어진 잉크 조성물을 잉크 카트리지 C-60(삼성전자)에 리필하고 M-50 블랙 잉크 카트리지(삼성전자)와 함께 프린터(MJC-3300p, 삼성전자)에서 테스트 패턴을 인쇄하고 30분 후 인접한 두 색상간의 경계면에서의 색섞임 정도를 다음과 같이 평가하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

Grade 5 : 경계선 전체에서 색섞임이 나타나지 않음.

Grade 4 : 1 dot 직경에 해당되는 만큼의 너비에서 색섞임이 나타남.

Grade 3 : 2 dot 직경에 해당되는 만큼의 너비에서 색섞임이 나타남.

Grade 2 : 3 dot 직경에 해당되는 만큼의 너비에서 색섞임이 나타남.

Grade 1 : 4 dot 또는 그 이상의 직경에 해당되는 만큼의 너비에서

색섞임이 나타남.(단, 600dpi 기준시 1 dot 직경 = 100 ㎛)

Grade 4 이상 : ◎

Grade 3 : ○

Grade 2 : △

Grade 1 : X

구분	잉크 저장 안정성	상온 건조 특성	노즐막힘 테스트	내수성	Smear	블리딩
실시예 1	○	◎	○	◎	◎	◎
실시예 2	◎	◎	◎	○	○	○
실시예 3	○	○	○	◎	○	◎
실시예 4	◎	◎	○	○	◎	◎
실시예 5	◎	○	◎	○	◎	○
비교예 1	◎	◎	◎	X	X	△
비교예 2	◎	◎	◎	X	X	△
비교예 3	△	X	X	◎	◎	-

상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 잉크 조성물은 장시긴 보관 후에도 잉크 층분리도 거의 일어나지 않고, 고체도 석출되지 않으며 카트리지에서 장기간 보관하여도 노즐에서의 막힘을 유발하지 않는 등 장기간 저장 안정성 및 흐름성이 개선되며, 미디어 상에서 정착성 향상으로 내수성이 향상되고, 잉크의 흐름을 조절하여 색간 번짐(bleeding)을 감소시키는 것이 가능해진다.

상술한 바와 같이 본 발명의 잉크젯 잉크 조성물은 다양한 물성의 향상이 가능해지므로 이를 사용하여 2색 이상의 잉크젯 잉크 세트를 구현할 수 있으며, 이를 사용하여 성능이 개선된 잉크젯 잉크 카트리지 및 잉크젯 기록장치를 제조할 수 있게 된다.

Claims (15)

1. 물 100중량부;

   1 내지 35 중량부의 착색제; 및

   0.1 내지 130중량부의 유기용매를 포함하는 잉크젯 잉크 조성물로서,

   상기 착색제가 제1 염료 및 제2 염료를 함유하고,

   표준 상태에서 물 100중량부에 용해가능한 제1 염료의 중량이 상기 잉크젯 잉크 조성물의 전체 중량 100중량부에 함유된 제1 염료의 중량의 1.5배 내지 85배이며,

   표준 상태에서 물 100중량부에 용해가능한 제2 염료의 중량이 상기 잉크젯 잉크 조성물의 전체 중량 100중량부에 함유된 제2 염료의 중량의 0.001배 내지 1.5배인 것을 특징으로 하는 잉크젯 잉크 조성물.
2. 제1항에 있어서, 상기 잉크젯 잉크 조성물에 포함된 제2 염료의 중량이 상기 잉크젯 잉크 조성물에 포함된 제1 염료 및 제2 염료의 합계 중량의 10중량% 내지 70중량%인 것을 특징으로 하는 잉크젯 잉크 조성물.
3. 제1항에 있어서, 상기 잉크젯 잉크 조성물에 포함된 제1 염료의 함량이 전체 잉크 조성물에 대하여 1 내지 7중량%인 것을 특징으로 하는 잉크젯 잉크 조성물.
4. 제1항에 있어서, 상기 제1 염료가 산성염료, 직접염료, 반응성 염료, 및 염 기성 염료로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 잉크젯 잉크 조성물.
5. 제1항에 있어서, 상기 제1 염료가 디렉트 블랙 168, 디렉트 블루 199, 애시드 블루 9, 디렉트 레드 23, 반응성(reactive) 레드 180, 디렉트 옐로우 86, 및 디렉트 옐로우 132로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 잉크젯 잉크 조성물.
6. 제1항에 있어서, 상기 제2 염료가 제1 염료보다 상대적으로 낮은 용해도를 갖는 것을 특징으로 하는 잉크젯 잉크 조성물.
7. 제1항에 있어서, 상기 제2 염료가 용매(solvent) 염료, 및 분산 염료로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 잉크젯 잉크 조성물.
8. 제1항에 있어서, 상기 제2 염료가 애시드 블랙 48, 애시드 블루 25, 애시드 블루 29, 애시드 블루 40, 애시드 그린 27, 애시드 오렌지 8, 애시드 오렌지 74, 애시드 레드 4, 애시드 레드 88, 애시드 레드 106, 애시드 옐로우 42, 애시드 블루 7, 모르단트 레드 3, 아크라민 옐로우, 베이직 오렌지 21, 및 베이직 레드 9로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 잉크젯 잉크 조성물.
9. 제1항에 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.
10. 삭제
11. 삭제
12. 제1항에 있어서, 습윤제, 분산제, 계면활성제, 점도조절제, pH 조절제, 및 항산화제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제 1 내지 50중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 잉크 조성물.
13. 제1항 내지 제9항 및 제12항 중 어느 한 항에 따른 잉크젯 잉크 조성물을 2종 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 다색 잉크젯 잉크 세트.
14. 제13항에 따른 다색 잉크젯 잉크 세트를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록장치용 카트리지.
15. 제14항에 따른 잉크젯 프린터 카트리지를 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록 장치.

Images