KR100845073B1

KR100845073B1 - 잉크젯용 잉크, 잉크젯 기록 방법, 잉크 카트리지, 기록유닛, 및 잉크젯 기록 장치

Info

Publication number: KR100845073B1
Application number: KR20077002626A
Authority: KR
Inventors: 구니아끼 후지모또; 신이찌 사또; 준 요시자와; 요시히데 아이까와; 구니히꼬 나까무라; 마사노리 진노우
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2004-07-02
Filing date: 2005-07-04
Publication date: 2008-07-09
Also published as: ATE461979T1; EP1767593A4; EP1767593B1; DE602005020146D1; BRPI0511896A; US7294184B2; WO2006004211A1; EP1767593A1; RU2007104018A; JP3793223B2; CN1977008B; KR20070041733A; CN1977008A; RU2337933C1; US20060109324A1; JP2006045537A

Abstract

본 발명은 잉크 사용 범위 내에 완충 영역을 갖는 색재를 함유하는 잉크젯용 잉크를 사용하고, 장기간 연속 인자를 행하는 경우에도, 발열부 액체 접촉면의 열화(용해)나, 발열부에 전압을 인가하는 배선에서의 단선의 발생을 억제할 수 있는 잉크젯용 잉크를 제공한다. 본 발명의 잉크젯용 잉크는, 금속 및/또는 금속 산화물을 함유하는 발열부 액체 접촉면을 갖는 기록 헤드를 구비하여 이루어지는 잉크젯 기록 장치에 사용되며, 색재의 함유량(질량％)이 잉크젯용 잉크 전체 질량에 대해서 3 질량％ 이상인 잉크젯용 잉크에서 상기 색재가 잉크의 사용 범위 내에 완충 영역을 갖는 색재이고, 하기 화학식 I로 표시되는 화합물 및/또는 하기 화학식 II로 표시되는 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 잉크젯용 잉크이다.

<화학식 I>

<화학식 II>

잉크젯용 잉크, 잉크 카트리지, 기록 유닛, 완충 영역

Description

잉크젯용 잉크, 잉크젯 기록 방법, 잉크 카트리지, 기록 유닛, 및 잉크젯 기록 장치 {INK FOR INK JET RECORDING, INK JET RECORDING METHOD, INK CARTRIDGE, RECORDING UNIT, AND INK JET RECORDING APPARATUS}

본 발명은 인자 내구성 등이 우수한 잉크젯용 잉크, 잉크젯 기록 방법, 잉크 카트리지, 기록 유닛 및 잉크젯 기록 장치에 관한 것이다.

잉크젯 기록 방법은 잉크 소적을 보통지, 및 광택 미디어 등의 기록 매체 상에 부여하여 화상을 형성하는 기록 방법이고, 저가격화, 기록 속도의 향상에 따라 보급이 급속히 진행되고 있다. 또한 기록 화상의 고화질화가 진행될 뿐만 아니라, 디지털 카메라의 급속한 보급에 따라 은염 사진에 필적하는 사진 화상의 출력 방법으로서 널리 일반화되고 있다.

최근, 잉크 방울의 극소액적화나, 다색 잉크의 도입에 따른 색 영역의 향상 등에 따라, 지금까지 이상으로 고화질화가 진행되고 있다. 그러나 그 반면, 색재나 잉크에 대한 요구는 보다 커지고, 발색성의 향상이나, 고착성, 토출 안정성 등의 신뢰성에서 보다 엄격한 특성이 요구되고 있다.

한편, 은염 사진과 비교한 경우 잉크젯 기록 방법의 문제점에는, 얻어진 기록물의 화상 보존성을 들 수 있다. 잉크젯 기록 방법에 의해 얻어진 기록물은 은 염 사진에 비해 그 화상 보존성이 낮고, 기록물이 빛, 습도, 열, 공기 중에 존재하는 환경 가스 등에 장시간 노출되었을 때에, 기록물 상의 색재가 열화되고, 화상의 색조 변화나 퇴색이 발생하기 쉽다는 문제가 있어, 상기 과제를 해결하기 위해서 종래부터 수많은 제안이 이루어지고 있다.

예를 들면, 특정한 구조를 갖는 안트라피리돈 구조의 색재를 사용함으로써, 견뢰성을 향상시키는 제안이 있다(예를 들면, 일본 특허 공개 제2002-332419호 공보 및 일본 특허 공개 제2003-192930호 공보 참조). 상기 염료를 함유하는 잉크를 사용하여 얻어진 기록물의 견뢰성은 매우 우수하다.

그러나 상기 색재를 함유하는 잉크를 잉크젯 기록 장치에 적용하는 잉크로서 사용한 경우, 신뢰성을 확보하는 것이 곤란한 경우가 있었다. 특히, 잉크에 열 에너지를 작용시켜 토출을 행하는 잉크젯 기록 방법에서, 기록 헤드의 발열부(발열부가 직접 액체에 접하는 형태인 경우는 발열부 그 자체, 또한 발열부의 표면에 적어도 한층의 보호층을 갖는 형태인 경우는 보호층)에 그을음이 발생한다는 과제나, 장기간 연속 인자를 행하면, 발열부 액체 접촉면의 열화(용해)나, 발열부에 전압을 인가하는 배선에서의 단선이 발생한다는 과제가 발생하는 경우가 있었다.

<발명의 개시>

(발명이 해결하고자 하는 과제)

본 발명자들은 상기 견뢰성이 우수한 색재를 함유하는 잉크에서, 상술한 바와 같은 현상이 발생하는 원인을 검토하였다. 그 결과, 상기 현상은 색재 구조 중 특정한 부위, 및 잉크 중의 특정한 이온에 의존하는 것으로 판명되었다. 또한, 상기 특정한 부위는, 수소 이온을 방출하기 쉬운 치환기, 예를 들면 트리아진환에 결합된 히드록실기이고, 상기 특정한 이온은 수산화물 이온이다.

그 구조 중에 수소 이온을 방출하기 쉬운 치환기를 갖는 색재를 수용액(잉크)의 상태로 하면, 상기 잉크는 완충 영역(거의 일정한 수소 이온 농도를 유지하는 영역)을 갖는 경우가 있다. 완충 영역을 갖는 잉크는 예를 들면 물류시 등, 여러 가지 환경에 방치된 경우에도 pH가 일정하게 유지되기 때문에, 색재의 분해를 억제할 수 있는 등의 이점이 있다.

그러나 상술한 바와 같이 금속 및/또는 금속 산화물을 함유하는 발열부를 갖는 잉크젯 기록 장치에서 완충 영역을 갖는 잉크를 사용하여 장기간 연속 인자를 행하면, 잉크의 토출(잉크에 열 에너지를 작용시킴)시에, 상기 발열부 액체 접촉면에 함유되는 금속 및/또는 금속 산화물과 수산화물 이온이 반응하고, 상기 발열부 액체 접촉면의 열화(용해)나, 발열부에 전압을 인가하는 배선에서의 단선이 발생한다는 과제도 있다.

상기한 과제는, 잉크 중의 색재 농도를 낮추는, 예를 들면 색재의 함유량을 3 ％보다 작게 함으로써 해결할 수 있다고 생각된다. 그러나 잉크 중의 염료 농도를 낮추면, 고농도의 기록물이 얻어지지 않는 경우가 있다.

본 발명자들은, 잉크에 특정한 화합물을 함유시키는 것 등, 잉크의 조성을 연구함으로써 상기 과제를 해결하고, 상기 수소 이온을 방출하기 쉬운 치환기를 갖는 색재를 구사할 수 있는 방법을 발견하였다. 본 발명은 이 지견에 기초하여 이루어진 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은, 잉크 사용 범위 내에 완충 영역을 갖는 색재를 함유하는 잉크젯용 잉크를 사용하고, 장기간 연속 인자를 행하는 경우에도, 발열부 액체 접촉면의 열화(용해)나, 발열부에 전압을 인가하는 배선에서의 단선의 발생을 억제할 수 있는 잉크젯용 잉크를 제공하는 것에 있다.

또한 본 발명의 별도의 목적은, 상기 잉크젯용 잉크를 사용한 잉크젯 기록 방법, 잉크 카트리지, 기록 유닛 및 잉크젯 기록 장치를 제공하는 것에 있다.

(과제를 해결하기 위한 수단)

상기한 목적은 이하의 본 발명에 의해서 달성된다. 즉, 본 발명의 잉크젯용 잉크는, 금속 및/또는 금속 산화물을 함유하는 발열부 액체 접촉면을 갖는 기록 헤드를 구비하여 이루어지는 잉크젯 기록 장치에 사용되고, 색재의 함유량(질량％)이 잉크젯용 잉크 전체 질량에 대해서 3 질량％ 이상인 잉크젯용 잉크에서, 상기 색재가 잉크의 사용 범위 내에 완충 영역을 갖는 색재이며, 하기 화학식 I로 표시되는 화합물 및/또는 하기 화학식 II로 표시되는 화합물을 함유하는 것을 특징으로 한다.

식 중, R₁, R₂, R₃ 및 R₄는 각각 독립적으로 분지화될 수 있는 탄소수 1 내지 6의 알킬기이고, A₁O 및 A₂O는 각각 독립적으로 에틸렌옥시드기, 프로필렌옥시드기, 또는 에틸렌옥시드기와 프로필렌옥시드기의 공중합 구조이며, m 및 n은 각각 독립적으로 0보다 큰 정수이다.

식 중, R₅는 히드록실기 또는 분지화될 수 있는 탄소수 4 이상의 알킬기이고, p는 4 이상의 정수이다.

또한 본 발명의 별도의 실시 양태에 따른 잉크젯용 잉크는, 금속 및/또는 금속 산화물을 함유하는 발열부 액체 접촉면을 갖는 기록 헤드를 구비하여 이루어지는 잉크젯 기록 장치에 사용되고, 색재의 함유량(질량％)이 잉크젯용 잉크 전체 질량에 대해서 3 질량％ 이상인 잉크젯용 잉크에서, 상기 색재가 하기 화학식 III으로 표시되는 화합물 또는 그의 염이며, 하기 화학식 I로 표시되는 화합물 및/또는 하기 화학식 II로 표시되는 화합물을 함유하는 것을 특징으로 한다.

<화학식 I>

<화학식 II>

식 중, Ar₁은 치환될 수 있는 벤젠환, 치환될 수 있는 나프틸환 또는 하기 화학식 IV로 표시되는 기이고, Ar₂는 치환될 수 있는 벤젠환, 또는 치환될 수 있는 나프틸환이다.

식 중, R₆은 수소 원자, 알콕시카르보닐기 또는 치환될 수 있는 벤조일기이 고, R₇은 수소 원자, 알킬기, 히드록시 저급 알킬기, 시클로헥실기, 모노 또는 디알킬아미노알킬기, 또는 시아노 저급 알킬기이며, X는 카르복실산기 또는 그의 염, 술폰산기 또는 그의 염이고, l은 1 또는 2이다.

또한 본 발명의 별도의 실시 양태에 따른 잉크젯용 잉크는, 금속 및/또는 금속 산화물을 함유하는 발열부 액체 접촉면을 갖는 기록 헤드를 구비하여 이루어지는 잉크젯 기록 장치에 사용되고, 색재의 함유량(질량％)이 잉크젯용 잉크 전체 질량에 대해서 3 질량％ 이상인 잉크젯용 잉크에서, 상기 색재가 하기 화학식 V로 표시되는 화합물 또는 그의 염이며, 하기 화학식 I로 표시되는 화합물 및/또는 하기 화학식 II로 표시되는 화합물을 함유하는 것을 특징으로 한다.

<화학식 I>

<화학식 II>

식 중, R₈은 수소 원자, 알킬기, 히드록시 저급 알킬기, 시클로헥실기, 모노 또는 디알킬아미노알킬기, 또는 시아노 저급 알킬기이고, R₉, R₁₀, R₁₁, R₁₂ 및 R₁₃은 각각 독립적으로 수소 원자, 탄소수 1 내지 8의 알킬기, 또는 카르복실기이되, 단, R₉, R₁₀, R₁₁, R₁₂ 및 R₁₃이 모두 수소 원자인 경우는 제외한다.

또한 본 발명의 별도의 실시 양태에 따른 잉크젯 기록 방법은, 잉크를 잉크젯 방법으로 토출하는 공정을 갖는 잉크젯 기록 방법에서, 상기 잉크가 상기 구성의 잉크젯용 잉크인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 별도의 실시 양태에 따른 잉크 카트리지는, 잉크를 수용하는 잉크 수용부를 구비한 잉크 카트리지에서, 상기 잉크가 상기 구성의 잉크젯용 잉크인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 별도의 실시 양태에 따른 기록 유닛은, 잉크를 수용하는 잉크 수용부와, 잉크를 토출하기 위한 기록 헤드를 구비한 기록 유닛에서, 상기 잉크 가 상기 구성의 잉크젯용 잉크인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 별도의 실시 양태에 따른 잉크젯 기록 장치는, 잉크를 수용하는 잉크 수용부와, 잉크를 토출하기 위한 기록 헤드를 구비한 잉크젯 기록 장치에서, 상기 잉크가 상기 구성의 잉크젯용 잉크인 것을 특징으로 한다.

(발명의 효과)

본 발명에 따르면, 잉크 사용 범위 내에 완충 영역을 갖는 색재를 함유하는 잉크젯용 잉크를 사용하여 장기간 연속 인자를 행하는 경우에도, 발열부 액체 접촉면의 열화(용해)나, 발열부에 전압을 인가하는 배선에서의 단선의 발생을 억제할 수 있는 잉크젯용 잉크를 제공할 수 있다.

또한 본 발명의 별도의 실시 양태에 따르면, 상기 잉크젯용 잉크를 사용한 잉크젯 기록 방법, 잉크 카트리지, 기록 유닛 및 잉크젯 기록 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 예시 화합물 A와 예시 화합물 2의 적정 곡선이다.

도 2는 본 발명의 실시 형태에서의 기록 장치의 사시도이다.

도 3은 본 발명의 실시 형태에서의 기록 장치의 기구부의 사시도이다.

도 4는 본 발명의 실시 형태에서의 기록 장치의 단면도이다.

도 5는 본 발명의 실시 형태에서 적용한 헤드 카트리지에 잉크 탱크를 장착한 상태를 나타낸 사시도이다.

도 6은 본 발명의 실시 형태에서 적용한 헤드 카트리지의 분해 사시도이다.

도 7은 본 발명의 실시 형태에서 적용한 헤드 카트리지에서의 기록 소자 기판을 나타내는 정면도이다.

<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>

이하에 본 발명의 바람직한 실시 형태를 들어 상세히 설명한다.

또한, 본 발명에서는 색재가 염인 경우, 잉크 중에서 염이 이온으로 해리되어 존재하고 있지만, 편의상 "염을 함유한다"라고 표현한다.

본 발명의 잉크를 잉크젯용 잉크로서 사용하는 경우에, 잉크의 pH가 변화하는 요인은 많지만, 본 발명에서, "잉크의 사용 범위 내에 완충 영역을 갖는다"는 것은, 잉크 사용시 상기 잉크의 pH가 잉크에 함유되는 색재의 완충 영역의 범위에 있는 것을 말한다. 또한, 상기 pH가 변화하는 요인은, 구체적으로는 예를 들면 여러 가지 환경하에 일정한 기간 보관되는 것, 또는 잉크 카트리지에 수용된 잉크로부터 휘발 물질이 증발하는 것 등을 들 수 있다.

또한, 상기 발열부 액체 접촉면의 열화(용해)나, 발열부에 전압을 인가하는 배선에서의 단선의 발생은, 잉크의 사용 범위 내에 완충 영역을 갖는 색재의 함유량(질량％)이 잉크 전체 질량에 대해서 3 질량％ 이상인 잉크를 사용하여 장기간 연속 인자를 행했을 때에 발견된 현상이다.

(잉크)

(화학식 I로 표시되는 화합물/화학식 II로 표시되는 화합물)

본 발명에서는, 잉크의 사용 범위 내에 완충 영역을 갖는 색재와, 하기 화학식 I로 표시되는 화합물 및/또는 하기 화학식 II로 표시되는 화합물을 조합하여 잉 크젯용 잉크에 함유시킨다. 그 결과, 상기 화학식 I로 표시되는 화합물 및/또는 상기 화학식 II로 표시되는 화합물이 우선적으로 상기 발열부 액체 접촉면에 흡착함으로써, 잉크 중 수산화물 이온의 상기 발열부 액체 접촉면으로의 흡착을 저해하고, 상기 발열부 액체 접촉면의 열화(용해)나, 발열부에 전압을 인가하는 배선에서의 단선의 발생을 억제할 수 있다.

(화학식 I로 표시되는 화합물)

<화학식 I>

본 발명에서는, 상기 화학식 I 중, 3≤n+m≤30이며, 상기 화학식 I의 함유량(질량％)이 잉크 전체 질량에 대해서 0.25 질량％ 이상 5.0 질량％ 이하인 것이 바람직하다. n+m<3이면, 화학식 I로 표시되는 화합물의 잉크에 대한 용해성이 불충분해지기 쉽고, 용해되지 않는 경우가 있다. 또한 n+m>30이면, 화상을 기록할 때 인자 기록부에서의 토출이 불안정해지고, 고품질의 기록물을 얻을 수 없는 경우가 있다. 또한 상기 화학식 I 중, 3≤n+m≤30이어도, 상기 화학식 I의 함유량(질량％)이 0.25 질량％ 미만이면, 잉크의 표면 장력이 높아지기 쉽기 때문에, 부압을 발생시키는 기능을 갖는 잉크 카트리지에 잉크를 충전하기 어려워지는 경우가 있으며, 함유량이 5.0 질량％보다도 많으면, 화상을 기록할 때 인자 기록부에서의 토출이 불안정해지고, 고품질의 기록물을 얻을 수 없는 경우가 있다.

특히, 본 발명에서는 상기 화학식 I 중, 5≤n+m≤15이고, 상기 화학식 I의 함유량(질량％)이 잉크 전체 질량에 대해서 1.0 질량％ 이상 3.0 질량％ 이하인 것이 보다 바람직하다. 상기 구성으로 함으로써, 발열부 액체 접촉면의 열화(용해)나, 발열부에 전압을 인가하는 배선에서의 단선의 발생을 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 화상을 기록할 때 인자 기록부에서의 토출이 안정되어 보다 고품질의 기록물이 얻어진다.

(화학식 II로 표시되는 화합물)

<화학식 II>

본 발명에서는, 상기 화학식 II 중, 4≤p≤38이며, 상기 화학식 II로 표시되는 화합물의 함유량(질량％)이 잉크 전체 질량에 대해서 3.0 질량％ 이상 10.0 질량％ 이하인 것이 바람직하다. p<4이면, 발열부 액체 접촉면의 열화(용해)를 어느 정도 억제할 수는 있지만, 열화(용해)가 진행되기 쉽고, 발열부에 전압을 인가하는 배선에서의 단선까지는 발생하지 않지만, 그 전단계의 현상인 인자의 도트 오정렬이 발생하는 경우가 있다. 또한 p>38이면, 토출 불량을 야기하는 경우가 있다. 또한, 상기 화학식 II 중, 4≤n+m≤38이어도, 상기 화학식 II로 표시되는 화합물의 함유량(질량％)이 3.0 질량％ 미만이면, 본 발명의 효과가 충분히 얻어지지 않는 경우가 있고, 또한 상기 화학식 II로 표시되는 화합물의 함유량(질량％)이 10.0 질량％보다도 많으면, 잉크의 점도가 상승하고, 잉크젯용 잉크로서 사용하는 경우에 토출성 등의 신뢰성을 충분히 확보할 수 없는 경우가 있기 때문이다.

또한 상기 화학식 I로 표시되는 화합물 및 상기 화학식 II로 표시되는 화합물은 조합하여 사용할 수 있다. 이 경우 잉크 중에서의 함유량의 바람직한 범위는, 상기 화학식 I로 표시되는 화합물 및 상기 화학식 II로 표시되는 화합물을 각각 단독으로 사용하는 경우와 마찬가지이다. 또한 상기 화학식 I로 표시되는 화합물 및 상기 화학식 II로 표시되는 화합물의 함유량의 비율은 특별히 제한은 없고, 임의의 범위에서 사용할 수 있다.

(발열부 액체 접촉면의 열화, 발열부에 전압을 인가하는 배선에서의 단선이 발생하는 메카니즘)

여기서, 잉크의 사용 범위 내에 완충 영역을 갖는 색재를 함유하는 잉크젯용 잉크(이하, 간단히 "잉크"라고도 함)가 발열부 액체 접촉면의 열화(용해)나, 발열부에 전압을 인가하는 배선에서의 단선을 발생시키는 메카니즘은 상세하게는 분명하지 않지만, 본 발명자들은 이하와 같이 추측하고 있다.

잉크의 사용 범위 내에 완충 영역을 갖지 않는 색재를 함유하는 잉크를 사용하는 경우, 잉크 중에 존재하는 수산화물 이온의 양은 아주 적고, 금속 및/또는 금속 산화물을 함유하는 발열부 액체 접촉면에 흡착되는 수산화물 이온의 양도 적다. 이 때문에, 잉크의 토출시, 즉 발열부에 전압이 인가되고 발열부가 가열되었을 때에, 수산화물 이온과 상기 발열부 액체 접촉면은 거의 반응을 일으키지 않는다. 그 결과, 발열부 액체 접촉면의 열화(용해)나, 발열부에 전압을 인가하는 배선에서의 단선은 거의 발생하지 않는다.

이에 비해서, 잉크의 사용 범위 내에 완충 영역을 갖는 색재를 함유하는 잉크를 사용하는 경우, 잉크 중에 존재하는 수산화물 이온의 양은, 잉크의 사용 범위 내에 완충 영역을 갖지 않는 색재를 함유하는 잉크에 비해 많고, 금속 및/또는 금속 산화물을 함유하는 발열부 액체 접촉면에 흡착되는 수산화물 이온의 양도 마찬가지로 많다. 이 때문에, 잉크의 토출시, 즉 발열부에 전압이 인가되고 발열부가 가열되었을 때에, 발열부 액체 접촉면에 흡착된 수산화물 이온 및 상기 발열부 액체 접촉면은 반응을 일으키고, 발열부 액체 접촉면이 용해된다. 그 결과, 발열부 액체 접촉면 근방에서, 잉크의 수산화물 이온 농도가 저하된다. 여기서, 잉크 중의 색재가 잉크의 사용 범위 내에 완충 영역을 갖는 색재이기 때문에, 잉크의 수산화물 이온 농도의 변화에 대해서 거의 일정한 수산화물 이온 농도를 유지하려고 하는 기능이 생기기 때문에, 잉크의 수산화물 이온 농도가 상승한다. 그 결과 발생된 수산화물 이온은, 상기와 마찬가지로 발열부 액체 접촉면에 흡착된다. 그리고, 상기와 마찬가지의 현상이 일어나고, 잉크의 토출시, 즉 발열부에 전압이 인가되고 발열부가 가열되었을 때에, 발열부 액체 접촉면에 흡착한 수산화물 이온 및 상기 발열부 액체 접촉면은 반응을 일으키고, 발열부 액체 접촉면이 더욱 용해된다.

상술한 바와 같은 반응이 잉크의 토출시, 즉 발열부에 전압이 인가되고, 발열부가 가열될 때에 반복된다. 따라서, 잉크의 사용 범위 내에 완충 영역을 갖는 색재를 함유하는 잉크를, 금속 및/또는 금속 산화물을 함유하는 발열부 액체 접촉면을 갖는 기록 헤드를 구비하여 이루어지는 잉크젯 기록 장치에 사용하면, 상기 발열부 액체 접촉면의 열화(용해)나, 발열부에 전압을 인가하는 배선에서의 단선이 발생한다.

(색재)

본 발명에 따른 잉크의 색재는, 화학식 III으로 표시되는 화합물 또는 그의 염, 또는 화학식 V로 표시되는 화합물 또는 그의 염을 사용하는 것이 바람직하다. 그 중에서도 특히, 화학식 V로 표시되는 화합물 또는 그의 염을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 화학식 III으로 표시되는 화합물 또는 그의 염, 또는 화학식 V로 표시되는 화합물 또는 그의 염은 단독으로 사용하거나, 다수를 조합하여 사용할 수도 있다.

본 발명에 따른 잉크에서는, 색재의 함유량(질량％)이 잉크젯용 잉크 전체 질량에 대해서 3 질량％ 이상인 것이 필수이다. 또한 색재의 함유량(질량％)의 상한은, 잉크 전체 질량에 대해서 10.0 질량％ 이하인 것이 바람직하다. 함유량이 10.0 질량％를 상회하면, 고착 회복성(잉크가 기록 헤드에 고착된 경우에, 흡인 등의 회복 동작에 의해 회복하는 성능)이 얻어지지 않는 등, 양호한 잉크젯 특성이 얻어지지 않는 경우가 있다.

(화학식 III으로 표시되는 화합물 또는 그의 염)

본 발명에 따른 잉크의 색재는, 하기 화학식 III으로 표시되는 화합물 또는 그의 염을 사용하는 것이 바람직하다.

<화학식 III>

<화학식 IV>

식 중, R₆은 수소 원자, 알콕시카르보닐기 또는 치환될 수 있는 벤조일기이고, R₇은 수소 원자, 알킬기, 히드록시 저급 알킬기, 시클로헥실기, 모노 또는 디알킬아미노알킬기, 또는 시아노 저급 알킬기이며, X는 카르복실산기 또는 그의 염, 술폰산기 또는 그의 염이고, l은 1 또는 2이다.

화학식 III으로 표시되는 화합물 또는 그의 염을 함유하는 잉크는 pH 8.0 내지 10.0 사이에 완충 영역을 갖는다. 상기 pH에 완충 영역을 갖는 잉크는, 상술한 바와 같이 발열부 액체 접촉면의 열화(용해)나, 발열부에 전압을 인가하는 배선에서의 단선을 발생시킨다. 화학식 I로 표시되는 화합물 및/또는 화학식 II로 표시되는 화합물을 잉크에 함유시킴으로써, 수산화물 이온에 의한 상기 발열부 액체 접촉면의 공격을 억제하고, 발열부 액체 접촉면을 보호하는 효과가 발생하기 때문에, 상기 발열부 액체 접촉면의 열화(용해)나, 발열부에 전압을 인가하는 배선에서의 단선의 발생을 억제한다고 생각하고 있다.

이하의 예시 화합물 1 내지 4는, 상기 화학식 III으로 표시되는 화합물 또는 그의 염의 바람직한 예시 화합물이다. 또한, 하기 예시 화합물 중, M은 알칼리 금속이다. 본 발명에서는, 상기 알칼리 금속 중에서도 특히 Na, Li, K가 바람직하다. 물론 본 발명이 하기의 화합물로 한정되는 것은 아니다.

(화학식 V로 표시되는 화합물 또는 그의 염)

본 발명에 따른 잉크의 색재는, 하기 화학식 V로 표시되는 화합물 또는 그의 염을 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 이는, 화학식 V로 표시되는 화합물 또는 그의 염은 내가스성 등의 화상 보존성도 향상시킬 수 있기 때문이다.

<화학식 V>

이하의 예시 화합물 5 내지 10은, 상기 화학식 V로 표시되는 화합물 또는 그의 염의 바람직한 예시 화합물이다. 물론 본 발명이 하기의 화합물로 한정되는 것은 아니다.

상기한 예시 화합물 중에서도, 예시 화합물 10의 나트륨염인 하기 예시 화합물 A를 사용하는 것이 특히 바람직하다.

예시 화합물 A

(색재의 검증 방법)

본 발명에서 사용되는 색재의 검증에는, 고속 액체 크로마토그래피(HPLC)를 사용한 하기 (1) 내지 (3)의 검증 방법을 적용할 수 있다.

(1) 피크의 유지 시간

(2) (1)의 피크에서의 최대 흡수 파장

(3) (1)의 피크에서의 질량 스펙트럼의 M/Z(posi, nega)

고속 액체 크로마토그래피의 분석 조건은 이하에 나타낸 바와 같다. 순수한 물로 약 1000배 희석한 잉크 용액에 대해서, 하기의 조건으로 고속 액체 크로마토그래피로 분석하고, 피크의 유지 시간(retention time), 및 피크의 최대 흡수 파장을 측정한다.

·칼럼: Symmetry C18 2.1 mm×150 mm

·칼럼 온도: 40 ℃

·유속: 0.2 ㎖/분

·PDA: 210 nm 내지 700 nm

·이동상 및 구배 조건: 표 1

또한, 질량 스펙트럼의 분석 조건은 이하에 나타낸 바와 같다. 얻어진 피크에 대해서 하기의 조건으로 질량 스펙트럼을 측정하고, 가장 강하게 검출된 M/Z를 posi, nega 각각에 대해서 측정한다.

·이온화법

·ESI 모세관 전압 3.5 kV

탈용매 가스 300 ℃

이온원 온도 120 ℃

·검출기 posi 40 V 200-1500 amu/0.9 초

nega 40 V 200-1500 amu/0.9 초

예시 화합물 A에 대한 유지 시간, 최대 흡수 파장, M/Z(posi), M/Z(nega)의 값을 하기 표 2에 나타낸다. 표 2에 나타난 값에 해당하는 경우, 본 발명에서 사용하는 화합물에 해당한다고 판단할 수 있다.

(완충 영역)

본 발명에서의 완충 영역이란, 용액이 어느 정도의 산 또는 염기의 첨가나 소실에도 불구하고 거의 일정한 수소 이온 농도를 유지하는 pH 영역이다. 용액에 산 또는 염기를 첨가하고, 횡축에 산 또는 염기의 첨가량, 종축에 용액의 pH를 취하고, 용액의 pH의 변화를 측정한 결과를 도면에 나타낸 것이 도 1의 적정 곡선이다. 도 1에서, 완충 영역은 pH 변화가 작은 영역의 전후 영역(적정 곡선의 2개의 변곡점을 경계로 함)이다. 예를 들면, 예시 화합물 2의 완충 영역은 도 1에서의 A에서 B의 범위이다.

또한 본 발명에서, "잉크의 사용 범위 내에서 완충 영역을 갖는다"는 것은, 잉크 제조 후 초기의 pH뿐만 아니라, 잉크의 사용 중에 잉크 자체나 색재 자체가 변화함으로써, 잉크의 pH가 후천적으로 완충 영역에 들어가는 것도 포함된다.

도 1은, 예시 화합물 A 및 예시 화합물 2의 산염기 적정 곡선이다. 도 1에서, 종축은 색재 수용액의 pH이고, 횡축은 산 또는 염기의 첨가량이다. 또한, 횡축에서, 0보다 큰 숫자는 염기인 수산화나트륨 수용액의 첨가량이고, 0보다도 작은 숫자는 산인 질산 수용액의 첨가량이다.

색재 수용액의 적정 곡선을 구하는 순서의 구체예는 이하와 같다. 색재의 10 질량％ 수용액을 2 ℓ 제조하고, 초기 pH를 측정한다. 그리고, 산 또는 염기를 사용하여, 상기 색재의 10 질량％ 수용액의 pH 를 7.0으로 조정한다. 상기에서 얻어진 pH가 7로 조정된 색재의 10 질량％ 수용액을 약 1 ℓ씩 2 등분한다. 상기에서 얻어진 하나의 pH가 7.0으로 조정된 색재의 10 질량％ 수용액 1 ℓ에 산을 첨가하고, 상기에서 얻어진 나머지 하나의 pH가 7로 조정된 색재의 10 질량％ 수용액에 염기를 첨가하여 각각 색재 수용액의 pH를 측정한다.

상기한 방법으로 구한 예시 화합물 A 및 예시 화합물 2의 적정 곡선을 도 1에 나타낸다. 도 1로부터 예시 화합물 A의 완충 영역은 pH가 6.5 이상 11.8 이하이고, 예시 화합물 2의 완충 영역은 pH가 7.3 이상 10.5 이하인 것을 알 수 있다.

(수성 매체)

본 발명의 잉크 조성물은, 물, 또는 물과 각종 수용성 유기 용제와의 혼합 용매인 수성 매체를 사용할 수 있다.

수용성 유기 용제는 수용성이면 특별히 제한은 없고, 알코올, 질소 함유 극성 용매, 황 함유 극성 용매 등을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들면 메틸알코올, 에틸알코올, n-프로필알코올, 이소프로필알코올, n-부틸알코올, sec-부틸알코올, tert-부틸알코올 등의 탄소수 1 내지 4의 알킬알코올류; 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드 등의 아미드류; 아세톤, 디아세톤알코올 등의 케톤 또는 케토알코올류; 테트라히드로푸란, 디옥산 등의 에테르류; 트리메틸올프로판, 트리메틸올에탄 등의 다가 알코올 등을 사용할 수 있다. 물론 본 발명이 이들로 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 수용성 유기 용제는 단독으로 사용하거나, 혼합물로서 사용할 수도 있다.

이들 수용성 유기 용제의 함유량은, 잉크 전체 질량에 대해서 바람직하게는 5 질량％ 내지 90 질량％, 보다 바람직하게는 10 질량％ 내지 50 질량％이다. 함유량이 이 범위보다 적은 경우, 잉크젯용 잉크로서 사용하는 경우에 토출성 등의 신뢰성이 악화될 가능성이 있고, 함유량이 이 범위보다 많은 경우, 잉크의 점도가 상승함에 따른 잉크 공급 불량이 일어날 가능성이 있기 때문이다.

또한 물은 탈이온수(이온 교환수)를 사용하는 것이 바람직하다. 물의 함유량은, 잉크 전체 질량에 대해서 10 질량％ 내지 90 질량％인 것이 바람직하다.

(그 밖의 첨가제)

또한, 본 발명에서는 필요에 따라서 계면활성제, pH 조정제, 방청제, 방부제, 방미제, 산화 방지제, 환원 방지제, 증발 촉진제, 킬레이트화제, 및 수용성 중합체 등 여러 가지 첨가제를 함유시킬 수도 있다.

(기록 매체)

본 발명의 잉크를 사용하여 화상을 형성할 때에 사용하는 기록 매체는, 잉크를 부여하여 기록을 행하는 기록 매체이면 모두 사용할 수 있다.

본 발명은 염료나 안료 등의 색재를 잉크 수용층 내의 다공질 구조를 형성하는 미립자에 흡착시켜서, 적어도 이 흡착한 미립자로부터 화상이 형성되는 기록 매체에 적용하고, 잉크젯법을 이용하는 경우에 특히 바람직하다. 이러한 잉크젯용 기록 매체는 지지체 상의 잉크 수용층에 형성된 공극에 의해 잉크를 흡수하는 소위 흡수 타입인 것이 바람직하다.

흡수 타입의 잉크 수용층은 미립자를 주체로 하고, 필요에 따라서 결합제나 그 밖의 첨가제를 함유하는 다공질층으로 구성된다. 미립자의 구체예는, 실리카, 클레이, 탈크, 탄산칼슘, 카올린, 알루미나 또는 알루미나 수화물 등의 산화알루미늄, 규조토, 산화티탄, 히드로탈사이트, 산화아연 등의 무기 안료나 요소 포르말린 수지, 에틸렌 수지, 스티렌 수지 등의 유기 안료를 들 수 있고, 이들 1종 이상이 사용된다. 결합제로서 바람직하게 사용되고 있는 것에는 수용성 고분자나 라텍스를 들 수 있다. 예를 들면, 폴리비닐알코올 또는 그의 변성체, 전분 또는 그의 변성체, 젤라틴 또는 그의 변성체, 아라비아 고무, 카르복시메틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 히드록시프로필메틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스 유도체, SBR 라텍스, NBR 라텍스, 메틸메타크릴레이트-부타디엔 공중합체 라텍스, 관능기 변성 중합체 라텍스, 에틸렌아세트산 비닐 공중합체 등의 비닐계 공중합체 라텍스, 폴리비닐피롤리돈, 말레산 무수물 또는 그의 공중합체, 아크릴산에스테르 공중합체 등이 사용되고, 필요에 따라서 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 그 밖에 첨가제를 사용할 수도 있고, 예를 들면 필요에 따라서 분산제, 증점제, pH 조정제, 윤활제, 유동성 변성제, 계면활성제, 소포제, 이형제, 형광 증백제, 자외선 흡수제, 산화 방지제 등이 사용된다.

특히, 본 발명에서 바람직하게 사용되는 기록 매체는, 평균 입경이 1 ㎛ 이하인 미립자를 주체로 하여 잉크 수용층을 형성한 기록 매체가 바람직하다. 상기한 미립자로서 특히 바람직한 것은, 예를 들면 실리카 미립자나 산화알루미늄 미립자 등을 들 수 있다. 실리카 미립자로서 바람직한 것은, 콜로이달 실리카로 대표되는 실리카 미립자이다. 콜로이달 실리카 자체는 시장으로부터 입수 가능하지만, 특히 예를 들면 일본 특허 제2803134호, 동 제2881847호 공보에 게재된 것이 바람직하다. 산화알루미늄 미립자로서 바람직한 것은, 알루미나 수화물 미립자 등이다. 이러한 알루미나 수화물 미립자 중 하나로서 하기 화학식으로 표시되는 알루미나 수화물을 들 수 있다.

AlO₃ _-n(OH)_2n·mH₂O

식 중, n은 1, 2 또는 3의 정수 중 어느 하나를 나타내고, m은 0 내지 10, 바람직하게는 0 내지 5의 값을 나타낸다. 단, m과 n은 동시에 0이 되는 것은 아니다. mH₂O는, 대부분의 경우 mH₂O 결정 격자의 형성에 관여하지 않는 이탈 가능한 수상도 나타내는 것이기 때문에, m은 정수 또는 정수가 아닌 값을 취할 수도 있다. 또한 이 종류의 재료를 가열하면 m은 0의 값에 도달할 수 있다.

알루미나 수화물은 미국 특허 제4,242,271호, 미국 특허 제4,202,870호에 기재된 알루미늄알콕시드의 가수분해, 알루민산나트륨의 가수분해, 또한 일본 특허 공고 (소)57-44605호 공보에 기재된 알루민산나트륨 등의 수용액에 황산나트륨, 염화알루미늄 등의 수용액을 첨가하여 중화를 행하는 방법 등, 공지된 방법으로 제조할 수 있다.

기록 매체는 상기한 잉크 수용층을 지지하기 위한 지지체를 갖는 것이 바람직하다. 지지체는, 잉크 수용층을 상기 다공질의 미립자로 형성하는 것이 가능하며, 잉크젯 프린터 등의 반송 기구에 의해서 반송 가능한 강도를 제공하는 것이면 특별히 제한은 없고, 모두 사용할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들면 천연 셀룰로오스 섬유를 주체로 하여 펄프 원료로 이루어지는 종이 지지체, 폴리에스테르(예: 폴리에틸렌테레프탈레이트), 셀룰로오스트리아세테이트, 폴리카르보네이트, 폴리염화비닐, 폴리프로필렌, 폴리이미드 등의 재료로 이루어지는 플라스틱 지지체, 기지(其紙)의 적어도 한쪽에 백색 안료 등을 첨가한 폴리올레핀 수지 피복층을 갖는 수 지 피복지(예: RC 페이퍼)를 들 수 있다.

(잉크 셋트)

본 발명의 잉크는, 다른 잉크와 조합하여 잉크 셋트로 한 경우에도 바람직하게 사용할 수 있다. 본 발명에서의 잉크 셋트는, 본 발명의 잉크를 시안 잉크, 마젠타 잉크, 옐로우 잉크, 블랙 잉크 등의 다른 잉크와 함께 사용하는 상태이다. 또한, 잉크 셋트로서 조합할 수 있는 다른 잉크에 대한 한정은 특별히 없다. 또한 본 발명에서의 잉크 셋트란, 다수의 잉크 탱크가 일체로 되어 있는 잉크 탱크 자체뿐만 아니라, 단독의 잉크 탱크를 다수 조합하여 사용하는 경우도 포함하며, 상기 잉크 탱크 및 기록 헤드를 일체로 한 것도 포함된다.

(잉크젯 기록 방법)

본 발명에 따른 잉크는, 잉크를 잉크젯 방법으로 토출하는 공정을 갖는 잉크젯 기록 방법에 사용하는 것이 특히 바람직하다. 잉크젯 기록 방법은, 잉크에 역학적 에너지를 작용시켜 잉크를 토출시키는 기록 방법, 및 잉크에 열 에너지를 작용시켜 잉크를 토출시키는 기록 방법 등이 있다. 특히, 본 발명에서는 열 에너지를 이용하는 잉크젯 기록 방법을 바람직하게 사용할 수 있다.

(잉크 카트리지)

본 발명에 따른 잉크를 사용하여 기록을 행하는 데 바람직한 잉크 카트리지는 이들 잉크를 수용하는 잉크 수용부를 구비한 잉크 카트리지를 들 수 있다.

(기록 유닛)

본 발명에 따른 잉크를 사용하여 기록을 행하는 데 바람직한 기록 유닛은, 이들 잉크를 수용하는 잉크 수용부와 기록 헤드를 구비한 기록 유닛을 들 수 있다. 특히, 상기 기록 헤드가 기록 신호에 대응한 열 에너지를 잉크에 작용시키고, 상기 에너지에 의해 잉크 액적을 발생시키는 기록 유닛을 들 수 있다.

또한, 본 발명에서의 기록 헤드는, 금속 및/또는 금속 산화물을 함유하는 발열부 액체 접촉면을 갖는 것이다. 상기 금속 및/또는 금속 산화물의 구체예는, 예를 들면 Ta, Zr, Ti, NiAl 등의 금속, 또한 이들 금속의 산화물 등을 들 수 있다.

(잉크젯 기록 장치)

본 발명에 따른 잉크를 사용하여 기록을 행하는 데 바람직한 기록 장치는, 이들 잉크가 수용되는 잉크 수용부를 갖는 기록 헤드의 실내의 잉크에 기록 신호에 대응한 열 에너지를 제공하고, 상기 에너지에 의해 잉크 액적을 발생시키는 장치를 들 수 있다.

이하에 잉크젯 기록 장치의 기구부의 개략 구성을 설명한다. 기록 장치 본체는, 각 기구의 역할로부터 급지부, 용지 반송부, 캐리지부, 배지부, 클리닝부, 및 이들을 보호하고 의장성을 갖게 하는 외장부로 구성되어 있다. 이하, 이들을 개략적으로 설명한다.

도 2는 기록 장치의 사시도이다. 또한 도 3 및 도 4는, 기록 장치 본체의 내부 기구를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 우측 상부로부터의 사시도, 도 4는 기록 장치 본체의 측단면도를 각각 나타낸 것이다.

기록 장치에서 급지를 행할 때는, 우선 급지 트레이 (M2060)을 포함하는 급지부에서 기록 매체의 소정 매수만이 급지 롤러 (M2080)과 분리 롤러 (M2041)로 구 성되는 닙부에 보내진다. 보내진 기록 매체는 닙부에서 분리되고, 최상위의 기록 매체만이 반송된다. 용지 반송부에 보내진 기록 매체는 핀치 롤러 홀더 (M3000) 및 페이퍼 가이드 플래퍼 (M3030)에 안내되어, 반송 롤러 (M3060)과 핀치 롤러 (M3070)과의 롤러쌍에 보내진다. 반송 롤러 (M3060)과 핀치 롤러 (M3070)으로 이루어지는 롤러쌍은 LF 모터 (E0002)의 구동에 의해 회전되고, 이 회전에 의해 기록 매체가 플래튼 (M3040) 위로 반송된다.

캐리지부에서는 기록 매체에 화상을 형성하는 경우, 기록 헤드 (H1001)(도 5)을 목적으로 하는 화상 형성 위치에 배치시키고, 전기 기판 (E0014)로부터의 신호에 따라 기록 매체에 대해서 잉크를 토출한다. 기록 헤드 (H1001)에 대한 상세한 구성은 후술하지만, 기록 헤드 (H1001)에 의해 기록을 행하면서 캐리지 (M4000)이 열방향으로 주사하는 기록 주주사와, 반송 롤러 (M3060)에 의해 기록 매체가 행방향으로 반송되는 부주사를 교대로 반복함으로써, 기록 매체 상에 화상을 형성하는 구성으로 되어 있다.

마지막으로 화상을 형성된 기록 매체는 배지부에서 제1 배지 롤러 (M3110)과 박차 (M3120)과의 닙에 끼워지고, 반송되어 배지 트레이 (M3160)로 배출된다.

또한, 클리닝부에서 화상 기록 전후의 기록 헤드 (H1001)을 클리닝하는 목적을 위하여, 캡 (M5010)을 기록 헤드 (H1001)의 잉크 토출구에 밀착시킨 상태에서 펌프 (M5000)을 작용시키면, 기록 헤드 (H1001)로부터 불필요한 잉크 등이 흡인되도록 되어있다. 또한 캡 (M5010)을 연 상태에서, 캡 (M5010)에 남아 있는 잉크를 흡인함으로써, 잔류 잉크에 의한 고착 및 그 후의 폐해가 발생하지 않도록 배려되 어 있다.

(기록 헤드 구성)

헤드 카트리지 (H1000)의 구성에 대해서 설명한다. 헤드 카트리지 (H1000)은, 기록 헤드 (H1001)과, 잉크 탱크 (H1900)을 탑재하는 수단, 및 잉크 탱크 (H1900)으로부터 기록 헤드에 잉크를 공급하기 위한 수단을 갖고 있고, 캐리지 (M4000)에 대해서 착탈 가능하게 탑재된다.

도 5는, 헤드 카트리지 (H1000)에 대해서 잉크 탱크 (H1900)을 장착하는 모습을 나타낸 도면이다. 기록 장치는 옐로우, 마젠타, 시안, 블랙, 담(淡) 마젠타, 담 시안, 및 그린 잉크에 의해서 화상을 형성하고, 따라서 잉크 탱크 (H1900)에도 7가지 색이 독립적으로 준비되어 있다. 상기에서, 1종 이상의 잉크에 본 발명에 따른 잉크를 사용한다. 그리고, 도면에 도시한 바와 같이 각각이 헤드 카트리지 (H1000)에 대해서 착탈이 자유롭게 되어 있다. 또한, 잉크 탱크 (H1900)의 착탈은 캐리지 (M4000)에 헤드 카트리지 (H1000)이 탑재된 상태에서 행할 수 있게 되어 있다.

도 6은, 헤드 카트리지 (H1000)의 분해 사시도를 나타낸 것이다. 도면에서, 헤드 카트리지 (H1000)은 제1 기록 소자 기판 (H1100) 및 제2 기록 소자 기판 (H1101), 제1 플레이트 (H1200), 제2 플레이트 (H1400), 전기 배선 기판 (H1300), 탱크 홀더 (H1500), 유로 형성 부재 (H1600), 필터 (H1700), 시일 고무 (H1800) 등으로 구성되어 있다.

제1 기록 소자 기판 (H1100) 및 제2 기록 소자 기판 (H1101)은 Si 기판이고, 그 한쪽면에 잉크를 토출하기 위한 다수의 기록 소자(노즐)가 포토리소그래피 기술에 의해 형성되어 있다. 각 기록 소자에 전력을 공급하는 Al 등의 전기 배선은 성막 기술에 의해 형성되어 있고, 각각의 기록 소자에 대응한 다수의 잉크 유로도 포토리소그래피 기술에 의해 형성되어 있다. 또한, 다수의 잉크 유로에 잉크를 공급하기 위한 잉크 공급구가 이면에 개구되도록 형성되어 있다.

도 7은, 제1 기록 소자 기판 (H1100) 및 제2 기록 소자 기판 (H1101)의 구성을 설명하기 위한 정면 확대도이다. 도면 부호 (H2000) 내지 (H2600)은, 각각 다른 잉크색에 대응하는 기록 소자의 열(이하 노즐열이라고도 함)이고, 제1 기록 소자 기판 (H1100)에는, 옐로우 잉크가 공급되는 노즐열 (H2000), 마젠타 잉크가 공급되는 노즐열 (H2100), 및 시안 잉크가 공급되는 노즐열 (H2200)의 3가지 색의 노즐열이 구성되어 있다. 제2 기록 소자 기판 (H1101)에는, 담 시안 잉크가 공급되는 노즐열 (H2300), 블랙 잉크가 공급되는 노즐열 (H2400), 오렌지 잉크가 공급되는 노즐열 (H2500), 및 담 마젠타 잉크가 공급되는 노즐열 (H2600)의 4가지 색의 노즐열이 구성되어 있다.

각 노즐열은, 기록 매체의 반송 방향으로 1200 dpi(dot/inch; 참고값)의 간격으로 나열된 768개의 노즐에 의해서 구성되고, 약 2 피코리터의 잉크 방울을 토출시킨다. 각 노즐 토출구에서의 개구 면적은 대개 100 ㎛²로 설정되어 있다. 또한 제1 기록 소자 기판 (H1100) 및 제2 기록 소자 기판 (H1101)은 제1 플레이트 (H1200)에 접착 고정되어 있고, 여기에는 제1 기록 소자 기판 (H1100) 및 제2 기록 소자 기판 (H1101)에 잉크를 공급하기 위한 잉크 공급구 (H1201)이 형성되어 있다.

또한, 제1 플레이트 (H1200)에는 개구부를 갖는 제2 플레이트 (H1400)이 접착 고정되어 있고, 이 제2 플레이트 (H1400)은 전기 배선 기판 (H1300)과 제1 기록 소자 기판 (H1100) 및 제2 기록 소자 기판 (H1101)이 전기적으로 접속되도록 전기 배선 기판 (H1300)을 유지하고 있다.

전기 배선 기판 (H1300)은, 제1 기록 소자 기판 (H1100) 및 제2 기록 소자 기판 (H1101)에 형성되어 있는 각 노즐로부터 잉크를 토출하기 위한 전기 신호를 인가하는 것이고, 제1 기록 소자 기판 (H1100) 및 제2 기록 소자 기판 (H1101)에 대응하는 전기 배선과, 이 전기 배선 단부에 위치하여 기록 장치 본체로부터의 전기 신호를 수취하기 위한 외부 신호 입력 단자 (H1301)을 갖고 있다. 외부 신호 입력 단자 (H1301)은 탱크 홀더 (H1500)의 배면측에 위치 결정 고정되어 있다.

한편, 잉크 탱크 (H1900)을 유지하는 탱크 홀더 (H1500)에는, 유로 형성 부재 (H1600)이 예를 들면 초음파 용착에 의해 고정되고, 잉크 탱크 (H1900)으로부터 제1 플레이트 (H1200)로 통하는 잉크 유로 (H1501)을 형성하고 있다.

잉크 탱크 (H1900)과 결합하는 잉크 유로 (H1501)의 잉크 탱크측 단부에는 필터 (H1700)이 설치되어 있어, 외부로부터의 먼지의 침입을 방지할 수 있게 되어 있다. 또한 잉크 탱크 (H1900)과의 결합부에는 시일 고무 (H1800)이 장착되어, 결합부로부터의 잉크의 증발을 방지할 수 있게 되어 있다.

또한, 상술한 바와 같이 탱크 홀더 (H1500), 유로 형성 부재 (H1600), 필터 (H1700) 및 시일 고무 (H1800)으로 구성되는 탱크 홀더부와, 제1 기록 소자 기판 (H1100) 및 제2 기록 소자 기판 (H1101), 제1 플레이트 (H1200), 전기 배선 기판 (H1300) 및 제2 플레이트 (H1400)으로 구성되는 기록 헤드부 (H1001)을 접착 등으로 결합함으로써 헤드 카트리지 (H1000)이 구성되어 있다.

또한, 여기서는 기록 헤드의 한 형태로서, 전기 신호에 따라 잉크에 대해서 막비등을 일으키기 위한 열 에너지를 생성하는 전기 열 변환체(기록 소자)를 사용하여 기록을 행하는 버블 제트(등록상표) 방식의 기록 헤드에 대해서 일례를 들어 서술하였다.

이 대표적인 구성이나 원리에 대해서는, 예를 들면 미국 특허 제4,723,129호 명세서, 동 제4,740,796호 명세서에 개시되어 있는 기본적인 원리를 이용하여 행하는 것이 바람직하다. 이 방식은, 소위 온디맨드형, 콘티뉴어스형 모두 적용 가능하지만, 특히 온디맨드형의 경우에는, 액체(잉크)가 유지되고 있는 시트나 액유로에 대응하여 배치되어 있는 전기 열 변환체에, 기록 정보에 대응하고 있어 핵비등을 초과하는 급속한 온도 상승을 일으키는 하나 이상의 구동 신호를 인가함으로써, 전기 열 변환체에 열 에너지를 발생시키고, 기록 헤드의 열 작용면에 막비등을 일으켜서, 결과적으로 이 구동 신호에 1 대 1로 대응한 액체(잉크) 내의 기포를 형성할 수 있기 때문에 유효하다. 이 기포의 성장, 수축에 의해 토출용 개구를 통해 액체(잉크)를 토출시켜 하나 이상의 방울을 형성한다. 이 구동 신호를 펄스 형상으로 하면, 즉시 적절히 기포의 성장·수축이 행해지기 때문에, 특히 응답성이 우수한 액체(잉크)의 토출을 달성할 수 있어 보다 바람직하다.

또한 제2 역학적 에너지를 이용한 잉크젯 기록 장치의 형태로서, 다수의 노 즐을 갖는 노즐 형성 기판과, 노즐에 대향하여 배치되는 압전 재료와 도전 재료로 이루어지는 압력 발생 소자와, 이 압력 발생 소자의 주위를 채우는 잉크를 구비하고, 인가 전압에 의해 압력 발생 소자를 변위시켜, 잉크의 소액적을 노즐로부터 토출시키는 온디맨드 잉크젯 기록 헤드를 들 수 있다.

또한 잉크젯 기록 장치는, 상술한 바와 같이 헤드와 잉크 탱크가 별체로 된 것에 한정되지 않고, 이들이 분리 불가능하게 일체로 된 것을 사용할 수도 있다. 또한 잉크 탱크는 헤드에 대해서 분리 가능 또는 분리 불가능하게 일체화되어 캐리지에 탑재되는 것 이외에, 장치의 고정 부위에 설치되어 잉크 공급 부재, 예를 들면 튜브를 개재시켜 기록 헤드에 잉크를 공급하는 형태일 수도 있다. 또한, 기록 헤드에 대해서 바람직한 부압을 작용시키기 위한 구성을 잉크 탱크에 설치하는 경우에는, 잉크 탱크의 잉크 수납부에 흡수체를 배치한 형태, 또는 가요성의 잉크 수용 주머니와 이에 대해서 그 내용적을 확장시키는 방향의 가압력을 작용시키는 스프링부를 가진 형태 등을 채용할 수 있다. 또한, 기록 장치는 상술한 바와 같이 직렬 기록 방식을 채용하는 것 이외에, 기록 매체의 전체 너비에 대응한 범위에 걸쳐 기록 소자를 정렬시켜 이루어지는 라인 프린터의 형태를 취할 수도 있다.

이하, 실시예 및 참고예를 사용하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명은 그 요지를 벗어나지 않는 한, 하기의 실시예에 의해 어떤식으로든 한정되는 것은 아니다. 또한, 특별히 지정이 없는 한, 실시예, 비교예의 잉크 성분은 "질량부"를 의미한다.

(화학식 I로 표시되는 화합물)

화학식 I로 표시되는 화합물, 및 비교 화합물은 시판되고 있는 것을 사용하였다. 하기 표 3에, 실시예 및 비교예에서 사용하는 화학식 I로 표시되는 화합물, 및 비교 화합물의 구체적인 구조를 나타낸다. 물론 본 발명이 표 3에 나타낸 화합물로 한정되는 것은 아니다. 또한, 화학식 I로 표시되는 화합물은, 워터스제의 겔 침투 크로마토그래피에 의해 분석을 하여 n+m의 값을 구하였다. 겔 침투 크로마토그래피의 분석 조건은 이하와 같다.

·칼럼: 쇼덱스(Shodex)(쇼와 덴꼬제)

·이동상: 테트라히드로푸란

·유속: 1 ㎖/분

(화학식 II로 표시되는 화합물)

화학식 II로 표시되는 화합물은 시판되고 있는 것을 사용하였다. 하기 표 4에, 실시예 및 비교예에서 사용하는 화학식 II로 표시되는 화합물의 구체적인 구조를 나타낸다. 물론 본 발명이 표 4에 나타낸 화합물로 한정되는 것은 아니다. 또한, 화학식 II로 표시되는 화합물은 겔 침투 크로마토그래피를 사용하여 분석을 하여 p의 값을 구하였다. 겔 침투 크로마토그래피의 분석 조건은 상기와 마찬가지이다.

(화학식 III으로 표시되는 화합물 또는 그의 염)

상기 예시 화합물 2의 구조의 색재는, 유럽 공개 공보 EP-682 088 A1에 기재된 방법에 따라서 합성하였다.

(화학식 V로 표시되는 화합물인 색재의 제조)

크실렌 중에서, 하기 화합물 (1)로 표시되는 화합물, 탄산나트륨, 벤조일아세트산에틸에스테르를 반응시켜 반응물을 여과, 세정하였다. 이것을 N,N-디메틸포름아미드 중에서, 메타아미노아세토아닐리드, 아세트산 구리, 탄산나트륨을 차례로 첨가하여 반응을 행하고, 반응물을 여과, 세정하였다. 추가로 이것을 발연 황산 중에서 술폰화를 행한 후, 여과, 세정하고, 이것을 수산화나트륨의 존재하에서 시아누르클로라이드와 축합 반응을 행하였다. 이 반응액 중에, 안트라닐산을 첨가하고, 수산화나트륨의 존재하에서 축합 반응을 행하였다. 이것을 여과, 세정함으로써, 하기의 예시 화합물 A를 얻었다.

화합물 (1)

예시 화합물 A

(잉크의 제조)

하기 표 5 및 표 6에 나타낸 각 성분을 혼합하고, 충분히 교반한 후, 기공 크기 0.2 ㎛의 필터로 가압 여과를 행하여 실시예 1 내지 20 및 비교예 1 내지 3의 잉크를 제조하였다.

또한, 실시예 및 비교예의 모든 잉크에서, 상기 잉크의 pH가 완충 영역 내에 있는 것을, 잉크의 pH를 측정함으로써 확인하였다. 예시 화합물 A의 완충 영역이 pH 6.5 이상 11.8 이하인 것에 대해서, 실시예 1 내지 8, 10 내지 15, 및 17 내지 20, 및 비교예 1 및 2의 잉크의 pH는 이 범위 내에서 있었다. 또한 예시 화합물 2의 완충 영역이 pH 7.3 이상 10.5 이하인 것에 대해서, 실시예 9 및 17, 및 비교예 3의 잉크의 pH는 이 범위 내에서 있었다.

(인자 내구성의 평가)

상기에서 얻어진 잉크를, 열 에너지를 잉크에 인가하여 잉크 방울을 토출하는 잉크젯 기록 장치(상품명: BJ F890; 캐논제)를 이용하여 마젠타 잉크의 위치에 충전하여, A4 크기의 기록 매체에 100 ％ 듀티(duty)로 인자하는 패턴에 의해 인자 내구성의 시험을 행하였다. 평가의 기준은 이하와 같다. 인자 내구성의 평가 결과를 표 5 및 표 6에 나타낸다.

AA: 20000매의 인자를 행하여도, 결점이 발생하지 않는다.

A: 15000매 내지 19999매의 인자를 행하면, 미소 도트 오정렬에 의한 약간의 비백(飛白)이 발생한다.

B: 10000매 내지 14999매의 인자를 행하면, 미소 도트 오정렬에 의한 약간의 비백이 발생한다.

C: 10000매의 인자에 이르기 전에 비백이 발생하거나, 단선에 의한 불토출이 발생한다.

AA, A는 문제없는 수준, B는 실제의 사용상 문제없고 허용할 수 있는 수준, C는 허용할 수 없는 수준이라 판단하였다.

비교예 1로부터 알 수 있듯이 잉크가 화학식 I로 표시되는 화합물 및/또는 화학식 II로 표시되는 화합물과 다른 화합물을 함유하는 경우, 단선이 발생하고, 그 결과 불토출이 발생한다. 또한 비교예 2로부터 알 수 있듯이 잉크가 화학식 I로 표시되는 화합물 및/또는 화학식 II로 표시되는 화합물을 함유하지 않는 경우, 단선이 발생하고, 그 결과 불토출이 발생한다. 또한 실시예 2로부터 알 수 있듯이 잉크가 화학식 I로 표시되는 화합물을 함유하는 경우, 발열부 액체 접촉면의 열화나, 단선의 발생을 억제할 수 있고, 불토출도 발생하지 않는다. 또한 실시예 9로부터 알 수 있듯이 잉크가 화학식 III으로 표시되는 화합물 또는 그의 염, 및 화학식 I로 표시되는 화합물을 함유하는 경우, 발열부 액체 접촉면의 열화나, 단선의 발생을 억제할 수 있어 불토출도 발생하지 않고, 고품질의 기록물을 얻을 수 있다. 또한 실시예 1 내지 8로부터 알 수 있듯이 잉크가 화학식 V로 표시되는 화합물 또는 그의 염, 및 화학식 I로 표시되는 화합물을 함유하는 경우, 발열부 액체 접촉면의 열화나, 단선의 발생을 억제할 수 있고, 불토출도 발생하지 않으며, 고품질의 기록물을 얻을 수 있다.

실시예 1, 2, 3 내지 5로부터 알 수 있듯이 잉크가 화학식 I로 표시되는 화합물을 함유하며, 상기 화학식 I 중, 3≤n+m≤30이고, 화학식 I로 표시되는 화합물의 함유량이 잉크 전체 질량에 대해서 0.25 질량％ 이상 5.0 질량％ 이하인 경우(실시예 3 내지 5)는, 잉크가 화학식 I로 표시되는 화합물을 함유하며, 상기 범위를 벗어나는 경우(실시예 1 및 2)에 비해 발열부 액체 접촉면의 열화나, 단선의 발생을 보다 효과적으로 억제할 수 있다. 또한 실시예 3 및 4로부터 알 수 있듯이 잉크가 화학식 I로 표시되는 화합물을 함유하고, 상기 화학식 I 중, 5≤n+m≤15이며, 화학식 I로 표시되는 화합물의 함유량이 1.0 질량％ 이상 3.0 질량％ 이하인 경우, 본 발명에서의 효과를 가장 효과적으로 얻을 수 있다.

비교예 3으로부터 알 수 있듯이 잉크가 화학식 I로 표시되는 화합물 및/또는 화학식 II로 표시되는 화합물을 함유하지 않는 경우, 단선이 발생하고, 그 결과 불토출이 발생한다. 또한 실시예 17로부터 알 수 있듯이 잉크가 화학식 II로 표시되는 화합물을 함유하는 경우, 발열부 액체 접촉면의 열화나, 단선의 발생을 억제할 수 있어 불토출도 발생하지 않는다. 또한 실시예 10 내지 13, 14, 16으로부터 알 수 있듯이 잉크가 화학식 II로 표시되는 화합물을 함유하고, 상기 화학식 II 중, 8≤p≤38이며, 화학식 II로 표시되는 화합물의 함유량이 잉크 전체 질량에 대해서 3.0 질량％ 이상 10.0 질량％ 이하인 경우(실시예 10 내지 13)는, 잉크가 화학식 II로 표시되는 화합물을 함유하며, 상기 범위를 벗어나는 경우(실시예 14 및 16)에 비해 발열부 액체 접촉면의 열화나, 단선의 발생을 보다 효과적으로 억제할 수 있다. 또한 실시예 19로부터 알 수 있듯이 잉크가 화학식 II로 표시되는 화합물로서, R₅가 탄소수 16의 알킬기인 화합물을 함유하는 경우, 발열부 액체 접촉면의 열화나, 단선의 발생을 억제할 수 있고, 불토출도 발생하지 않는다. 또한, 실시예 20으로부터 알 수 있듯이 잉크가 화학식 I로 표시되는 화합물, 및 화학식 II로 표시되는 화합물을 조합하여 포함하는 경우, 발열부 액체 접촉면의 열화나, 단선의 발생을 억제할 수 있고, 불토출도 발생하지 않는다.

인자 내구성의 평가 결과에서, 비교예 2와 실시예 4에서는 C과 AA이고, 비교예 3과 실시예 9에서는 B와 AA였다. 마찬가지로, 비교예 2와 실시예 10에서는 C와 AA이고, 비교예 3과 실시예 17에서는 B와 AA였다. 이에 따라, 화학식 I로 표시되는 화합물 및/또는 화학식 II로 표시되는 화합물은, 예시 화합물 2보다도 예시 화합물 A와 조합하여 사용되는 것이 발열부 액체 접촉면의 열화나, 단선의 발생을 억제하는 효과가 크다는 것을 알 수 있다. 또한 인자 내구성의 평가 결과에서, 비교예 2와 실시예 4에서는 C와 AA였고, 비교예 3과 실시예 9에서는 B와 AA였다. 마찬가지로, 비교예 2와 실시예 10에서는 C와 AA였고, 비교예 3과 실시예 17에서는 B와 AA였다. 이에 따라, 화학식 I로 표시되는 화합물 및/또는 화학식 II로 표시되는 화합물은, 예시 화합물 2보다도 예시 화합물 A와 조합하여 사용되는 것이 발열부 액체 접촉면의 열화나, 단선의 발생을 억제하는 효과가 크다는 것을 알 수 있다.

이 출원은 2004년 7월 2일에 출원된 일본 특허 출원 번호 제2004-196450호, 2005년 6월 30일에 출원된 일본 특허 출원 번호 제2005-192193호로부터의 우선권을 주장하는 것이고, 그 내용을 인용하여 이 출원의 일부로 한다.

Claims

금속 및/또는 금속 산화물을 함유하는 발열부의 액체와의 접촉면을 갖는 기록 헤드를 구비하여 이루어지는 잉크젯 기록 장치에 사용되며, 색재의 함유량(질량％)이 잉크젯용 잉크 전체 질량에 대해서 3 질량％ 이상인 잉크젯용 잉크에 있어서, 상기 색재가 하기 화학식 V로 표시되는 화합물 또는 그의 염이고, 하기 화학식 I로 표시되는 화합물 및/또는 하기 화학식 II로 표시되는 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 잉크젯용 잉크.

<화학식 I>

식 중, R₁, R₂, R₃ 및 R₄는 각각 독립적으로 분지화될 수 있는 탄소수 1 내지 6의 알킬기이고, A₁O 및 A₂O는 각각 독립적으로 에틸렌옥시드기, 프로필렌옥시드기, 또는 에틸렌옥시드기와 프로필렌옥시드기의 공중합 구조이며, m 및 n은 각각 독립적으로 0보다 큰 정수이고,

<화학식 II>

식 중, R₅는 히드록실기 또는 분지화될 수 있는 탄소수 4 이상의 알킬기이고, p는 4 이상의 정수이다.

<화학식 V>

식 중, R₈은 수소 원자, 알킬기, 히드록시 저급 알킬기, 시클로헥실기, 모노 또는 디알킬아미노알킬기, 또는 시아노 저급 알킬기이고, R₉, R₁₀, R₁₁, R₁₂ 및 R₁₃은 각각 독립적으로 수소 원자, 탄소수 1 내지 8의 알킬기, 또는 카르복실기이되, 단, R₉, R₁₀, R₁₁, R₁₂ 및 R₁₃이 모두 수소 원자인 경우는 제외한다.
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제1항에 있어서, 상기 화학식 I 중, 3≤n+m≤30이며, 상기 화학식 I의 함유량(질량％)이 잉크 전체 질량의 대해서 0.25 질량％ 이상 5.0 질량％ 이하인 잉크젯용 잉크.
제1항에 있어서, 상기 화학식 II 중, 4≤p≤38이며, 상기 화학식 II의 함유량(질량％)이 잉크 전체 질량에 대해서 3.0 질량％ 이상 10.0 질량％ 이하인 잉크젯용 잉크.
잉크를 잉크젯 방법으로 토출하는 공정을 갖는 잉크젯 기록 방법에 있어서, 상기 잉크가 제1항에 기재된 잉크젯용 잉크인 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록 방법.
제6항에 있어서, 상기 잉크젯 방법이 잉크에 열 에너지를 작용시켜서 잉크를 토출시키는 것인 잉크젯 기록 방법.
잉크를 수용하는 잉크 수용부를 구비한 잉크 카트리지에 있어서, 상기 잉크가 제1항에 기재된 잉크젯용 잉크인 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
잉크를 수용하는 잉크 수용부와, 잉크를 토출하기 위한 기록 헤드를 구비한 기록 유닛에 있어서, 상기 잉크가 제1항에 기재된 잉크젯용 잉크인 것을 특징으로 하는 기록 유닛.
잉크를 수용하는 잉크 수용부와, 잉크를 토출하기 위한 기록 헤드를 구비한 잉크젯 기록 장치에 있어서, 상기 잉크가 제1항에 기재된 잉크젯용 잉크인 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록 장치.
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