KR100885587B1

KR100885587B1 - 잉크젯용 블랙 잉크, 잉크 셋트, 잉크젯 기록 방법, 잉크카트리지, 기록 유닛 및 잉크젯 기록 장치

Info

Publication number: KR100885587B1
Application number: KR20077002630A
Authority: KR
Inventors: 구니히꼬 나까무라; 신이찌 사또; 준 요시자와; 구미꼬 마후네; 히데끼 다까야마; 다이지 오까무라
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2004-07-02
Filing date: 2005-07-04
Publication date: 2009-02-24
Also published as: CN1981004A; EP1767594B1; DE602005023613D1; KR20070038133A; BRPI0511903A; US20060102048A1; WO2006004205A1; JP2006045539A; CN1981004B; EP1767594A1; US7198665B2; JP3885086B2; EP1767594A4; RU2344147C2; ATE481456T1; RU2007104044A

Abstract

본 발명은 잉크젯용 블랙 잉크로서 바람직한 색을 갖고, 높은 내오존성, 높은 화상 농도 및 고착 회복성이 얻어지며, 장기간 보존시 화학식 I로 표시되는 화합물 또는 그의 염의 분해를 억제할 수 있는 잉크젯용 블랙 잉크를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명에 따르면, 적어도 하기 화학식 I로 표시되는 화합물 또는 그의 염을 함유하는 잉크젯용 블랙 잉크이고, 1종 이상의 보습성 질소 함유 화합물을 함유하며, 잉크의 pH, 및 온도 60 ℃의 환경에서 10 일간 보존한 상기 잉크의 pH가 9.5 이하인 것을 특징으로 하는 잉크젯용 블랙 잉크가 제공된다.

<화학식 I>

블랙 잉크, 잉크 셋트, 잉크 카트리지, 기록 유닛

Description

잉크젯용 블랙 잉크, 잉크 셋트, 잉크젯 기록 방법, 잉크 카트리지, 기록 유닛 및 잉크젯 기록 장치 {INKJET BLACK INK, INK SET, INKJET RECORDING METHOD, INK CARTRIDGE, RECORDING UNIT, AND INKJET RECORDER}

본 발명은 잉크젯용 잉크로서 높은 화상 농도를 갖고, 내오존성이 우수하며, 고착성, 보존 안정성이 높은 잉크, 및 해당 잉크를 블랙 잉크로서 사용한 잉크 셋트에 관한 것이다. 또한, 해당 잉크 셋트를 사용한 잉크젯 기록 방법, 기록 유닛, 잉크 카트리지 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 의해, 지금까지 이상으로 고화질화가 진행되고 있다. 그러나 그 반면, 색재나 잉크에 대한 요구는 보다 커지고, 일본 특허 공개 제2000-290552호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 발색성의 향상이나, 고착성, 토출 안정성 등의 신뢰성에서 보다 엄격한 특성이 요구되고 있다.

<발명의 개시>

블랙 잉크에서는 내오존성 등의 높은 내후성과 높은 화상 농도의 달성이 요구되고 있다.

높은 내오존성을 달성하기 위해서는, (1) 염료 자체의 내오존성을 높이고, (2) 기록 매체의 내오존성을 높인다는 2가지 수단이 고려된다. 그러나 특정한 기록 매체에서의 내후성을 높일 수 있다고 해도, 모든 기록 매체에서의 내후성이 높아지는 것은 아니므로, 내후성을 높인다는 과제에 대해서는 근본적으로 해결되지 않는다. 즉, 염료 자체의 내오존성을 높일 필요가 있다.

또한 높은 화상 농도를 달성하기 위해서는, (1) 염료 자체의 발색성을 높이고, (2) 잉크 중의 염료 농도를 높이며, (3) 미디어에 대한 잉크 부여량을 높인다는 3가지 방법이 고려된다. 그러나 기록 매체에 대한 잉크의 부여량에는 한계가 있다. 또한 염료 자체의 발색성을 높이는 것과 내오존성을 높이는 것을 양립시키는 것은 곤란하였다. 즉, 잉크 중의 염료 농도를 높일 필요가 있다.

본 발명자들이 염료 자체의 내오존성을 높이기 위해 한층 더 수많은 검토를 행한 결과, 하기 화학식 I로 표시되는 화합물 또는 그의 염이 우수한 내오존성을 갖는다는 것을 발견하였다.

식 중, R₁, R₂, R₃ 및 R₄는 각각 독립적으로 수소 원자; 히드록실기; 아미노기; 카르복실기; 술폰기; 탄소수 1 내지 4의 알킬기; 탄소수 1 내지 4의 알콕시기; 히드록실기, 탄소수 1 내지 4의 알콕시기, 술폰기 또는 카르복실기로 치환되어 있는 알콕시기; 카르복실기 또는 술폰기로 더욱 치환될 수 있는 탄소수 1 내지 4의 알콕시기; 페닐기, 알킬기, 또는 아실기로 치환되어 있는 아미노기이고, n은 0 또는 1이다.

그러나 상기 화학식 I로 표시되는 화합물 또는 그의 염인 염료는, 잉크 중의 염료 농도를 높이면 고착 회복성이 저하하기 쉽다(고착하기 쉽다)는 과제가 있다는 것을 알 수 있었다. 이 때문에, 고착 회복성이 우수한 보습성 질소 함유 화합물 등을 사용할 필요가 있다.

그러나 본 발명자들이 더욱 검토를 진행시킨 바, 상기 화학식 I로 표시되는 화합물 또는 그의 염과 보습성 질소 함유 화합물이 공존하며 pH가 높은 상태에서 장기간 보존된 경우, 화학식 I로 표시되는 화합물 또는 그의 염의 분해에 의한 변색이 일어나기 쉽다는, 화학식 I로 표시되는 화합물 또는 그의 염에 특유의 문제가 있다는 것을 알 수 있었다. 또한, 잉크의 보존 온도가 높을수록 변색이 가속화된다는 것도 알 수 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 잉크젯용 블랙 잉크로서 바람직한 색을 갖고, 높은 내오존성, 높은 화상 농도 및 고착 회복성이 얻어지며, 장기간 보존시 화학식 I로 표시되는 화합물 또는 그의 염의 분해를 억제할 수 있는 잉크젯용 블랙 잉크를 제공하는 것에 있다.

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

상기한 목적은 하기의 본 발명에 의해서 달성된다. 즉, 본 발명에 따른 잉크젯용 블랙 잉크는 적어도 하기 화학식 I로 표시되는 화합물 또는 그의 염을 함유하는 잉크젯용 블랙 잉크이며, 1종 이상의 보습성 질소 함유 화합물을 함유하고, 잉크의 pH, 및 온도 60 ℃의 환경에서 10 일간 보존한 상기 잉크의 pH가 9.5 이하인 것을 특징으로 한다.

<화학식 I>

또한 본 발명의 별도의 실시 양태에 따른 잉크젯용 블랙 잉크는 상기 구성의 잉크젯용 블랙 잉크에서, 추가로 하기 화학식 II로 표시되는 화합물 또는 그의 염을 함유하는 것을 특징으로 한다.

식 중, R₁ 및 R₂는 각각 독립적으로 수소 원자; 히드록실기; 아미노기; 카르복실기; 술폰기; 탄소수 1 내지 4의 알킬기; 탄소수 1 내지 4의 알콕시기를 나타내고, R₃ 및 R₄는 수소 원자; 탄소수 1 내지 4의 알킬기; 탄소수 1 내지 4의 알콕시기; 히드록실기; 히드록실기 또는 탄소수 1 내지 4의 알콕시기로 치환될 수 있는 탄소수 1 내지 4의 알킬기; 히드록실기, 탄소수 1 내지 4의 알콕시기, 술폰기 또는 카르복실기로 치환될 수 있는 탄소수 1 내지 4의 알콕시기; 알킬기 또는 아실기로 치환되어 있는 아미노기이며, n은 0 또는 1이다.

또한 본 발명의 별도의 실시 양태에 따른 잉크젯용 블랙 잉크는, 상기 구성의 잉크젯용 블랙 잉크에서, 추가로 하기 화학식 III으로 표시되는 화합물과 하기 화학식 IV로 표시되는 화합물과의 축합 염료 또는 그의 염, 및 상기 축합 염료 또는 그의 염의 환원에 의해서 얻어지는 염료(축합 후 또는 환원 후의 염료의 반대 이온은 수소 이온, 알칼리 금속 이온, 유기 아민의 양이온, 또는 암모늄 이온임)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 것을 특징으로 한다.

식 중, M은 수소 원자 또는 알칼리 금속 원자이다.

식 중, R₁, R₂, R₃, R₄ 및 R₅는 각각 독립적으로 수소 원자; 할로겐 원자; 히드록실기; 술폰기; 카르복실기; 탄소수 1 내지 4의 알킬기; 탄소수 1 내지 4의 알콕시기이다.

또한 본 발명의 별도의 실시 양태에 따른 잉크젯용 블랙 잉크는, 상기 구성의 잉크젯용 블랙 잉크에서, 추가로 pH 완충제를 함유하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 별도의 실시 양태에 따른 잉크 셋트는, 다수의 잉크로 이루어지는 잉크 셋트에서, 블랙 잉크로서 상기 구성의 잉크젯용 블랙 잉크를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 별도의 실시 양태에 따른 잉크 셋트는, 상기 블랙 잉크를 캡핑하는 캡과 동일한 캡으로 캡핑되는 다른 잉크가 휘발성 염기를 포함하지 않는 것을 특징으로 한다.

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

본 발명에 따르면, 잉크젯용 블랙 잉크로서 바람직한 색을 갖고, 높은 내오존성, 높은 화상 농도 및 고착 회복성이 얻어지며, 장기간 보존시 화학식 I로 표시되는 화합물 또는 그의 염의 분해를 억제할 수 있는 잉크젯용 블랙 잉크를 제공할 수 있다. 또한, 상기 잉크젯용 블랙 잉크를 사용한 잉크 셋트, 잉크젯 기록 방법, 잉크 카트리지, 기록 유닛 및 잉크젯 기록 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 기록 장치의 사시도이다.

도 2는 기록 장치의 기구부의 사시도이다.

도 3은 기록 장치의 단면도이다.

도 4는 헤드 카트리지에 잉크 탱크를 장착한 상태를 나타낸 사시도이다.

도 5는 헤드 카트리지의 분해 사시도이다.

도 6은 헤드 카트리지에서의 기록 소자 기판을 나타내는 정면도이다.

도 7은 기록 헤드의 분해도이다.

도 8은 별도의 기록 헤드의 분해도이다.

<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>

이하, 바람직한 실시 형태를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

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

<잉크>

이하, 본 발명에 따른 잉크젯용 블랙 잉크(이하, 간단히 잉크라고도 함)를 구성하는 성분 등에 대해서 상세히 서술한다.

색재

본 발명의 잉크에 사용되는 색재는 하기 화학식 I로 표시되는 화합물 또는 그의 염이다.

<화학식 I>

또한, 본 발명의 화학식 I에서의 n=0이란, 하기 예시 화합물 1과 같이 SO₃H의 위치가 H인 것을 나타낸다.

특히 본 발명에서는, 상기 화학식 I로 표시되는 화합물 또는 그의 염이 하기에 표시되는 예시 화합물 1인 것이 바람직하다.

본 발명의 잉크에서의, 화학식 I로 표시되는 화합물 또는 그의 염인 색재의 함유량은, 잉크 전체 질량에 대해서 0.1 질량％ 이상 10.0 질량％ 이하가 바람직하다. 함유량이 0.1 질량％ 미만인 경우, 본 발명의 효과 중 하나인 충분한 화상 농 도가 얻어지지 않고, 10.0 질량％를 초과하는 경우, 본 발명의 효과 중 하나인 고착 회복성이 얻어지지 않기 때문이다. 단, 높은 화상 농도를 달성하기 위해서는 함유량이 3.0 질량％ 이상 10.0 질량％ 이하인 것이 바람직하고, 보다 높은 화상 농도를 달성하기 위해서는 함유량이 4.5 ％ 질량％ 이상 10.0 질량％ 이하인 것이 바람직하다.

본 발명의 잉크에서는, 화학식 I로 표시되는 화합물 또는 그의 염을 단독으로 사용할 수도 있으며, 색조를 갖추기 위해서 다른 색재와 병용할 수도 있다. 단, 화학식 I로 표시되는 화합물 또는 그의 염 이외의 색재를 병용하는 경우, 본 발명의 효과를 충분히 발휘하기 위해서는, 화학식 I로 표시되는 화합물 또는 그의 염의 함유량이 잉크 전체 질량에 대해서 0.1 질량％ 이상 3.0 질량％ 이하인 것이 바람직하고, 0.5 질량％ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또한 상기 화학식 I로 표시되는 화합물 또는 그의 염의 함유량, 및 그 밖의 색재의 함유량의 질량 비율이 2:1 이상 1:10 이하인 것이 바람직하다.

화학식 I로 표시되는 화합물 또는 그의 염은, 하기 화학식 II로 표시되는 화합물 또는 그의 염과 병용하는 것이 바람직하다. 또한, 예시 화합물 2, 하기 화학식 III으로 표시되는 4,4'-디니트로스틸벤-2,2'-디술폰산 및 하기 화학식 IV로 표시되는 화합물의 축합 염료, 또는 상기 축합 염료의 환원에 의해서 얻어지는 염료(축합 후 또는 환원 후의 염료의 반대 이온은 수소 이온, 알칼리 금속 이온, 유기 아민의 양이온, 암모늄 이온임)와 병용하는 것이 바람직하다. 이들 화합물은 높은 화상 농도를 얻을 수 있고, C^*가 작기 때문에 거무스름한 흑색 잉크를 얻을 수 있기 때문에 바람직하다. 또한, C^*은 채도이고, 선명함의 정도를 나타낸다. 이 C^*가 작을수록 뉴트럴한 색상을 나타낸다.

상기 효과를 충분히 얻기 위해서는, 상기 화학식 I로 표시되는 화합물 또는 그의 염, 및 하기 화학식 II로 표시되는 화합물 또는 그의 염의, 잉크 중의 질량 비율이 2:1 이상 1:5 이하인 것이 바람직하다. 또한 상기 효과를 충분히 얻기 위해서는, 상기 화학식 I로 표시되는 화합물 또는 그의 염, 및 하기 화학식 III 및 하기 화학식 IV로 표시되는 화합물의 축합 염료의, 잉크 중의 질량 비율이 2:1 이상 1:5 이하인 것이 바람직하다.

<화학식 II>

또한, 본 발명의 화학식 II에서의 n=0이란, 화학식 I과 마찬가지로 SO₃H의 위치가 H인 것을 나타낸다.

예시 화합물 2

<화학식 III>

식 중, M은 수소 원자 또는 알칼리 금속 원자이다.

<화학식 IV>

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, 메인 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 1, 2, 및 화학식 III으로 표시되는 화합물 및 화학식 IV로 표시되는 화합물의 축합 염료인 C.I. 다이렉트 오렌지 39에 대한 유지 시간, 최대 흡수 파장, M/Z(posi), M/Z(nega)의 값을 하기 표 2에 나타낸다. 표 2에 나타낸 값에 해당하는 경우, 본 발명에서 사용하는 화합물에 해당한다고 판단할 수 있다.

수성 매체

보습성 질소 함유 화합물

본 발명의 잉크는 1종 이상의 보습성 질소 함유 화합물을 함유하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에서의 보습성 질소 함유 화합물이란, 보습성이 높은 질소 화합물이다. 보습성 질소 함유 화합물의 구체예는, 요소, 에틸렌 요소 등의 요소 유도체류, 2-피롤리돈, N-메틸-2-피롤리돈 등의 피롤리돈류를 들 수 있다. 그 중에서도 특히 에틸렌 요소 및 2-피롤리돈이 바람직하다.

보습성 질소 함유 화합물과 염료가 공존하면, 수분을 흡수, 또는 수분을 보호하는 효과가 얻어진다. 잉크 중에 보습성 질소 함유 화합물을 존재시킴으로써 고착 회복성을 향상시키기 위해서는, 함유량(질량％)이 잉크 전체 질량에 대해서 0.1 질량％ 이상 30.0 질량％ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 1.0 질량％ 이상 15.0 질량％ 이하인 것이 보다 바람직하다. 함유량이 0.1 질량％ 미만이면, 고착 회복성의 개선 효과가 불충분해지는 경우가 있고, 30.0 질량％를 초과하면, 잉크의 점도가 높아짐으로써 양호한 잉크젯 특성이 얻어지지 않게 되는 경우가 있기 때문이다.

그 밖의 수용성 유기 용제 및 물

본 발명의 잉크에서는, 상기한 보습성 질소 함유 화합물 이외에, 이들을 첨가하는 것에 의한 효과가 얻어지며 본 발명의 목적한 효과를 손상시키지 않는 범위에서, 물, 또는 물과 각종 수용성 유기 용제와의 혼합 용매를 사용할 수 있다. 수용성 유기 용제는 수용성이면 특별히 제한은 없고, 알코올, 다가 알코올, 폴리글리콜, 글리콜에테르, 황 함유 극성 용매 등을 들 수 있다. 이들 수용성 유기 용제의 함유량(질량％)은 잉크 전체 질량에 대해서 10.0 질량％ 이하인 것이 바람직하다. 이는, 화학식 I의 색재와 보습성 질소 함유 화합물을 병용함으로써 얻어지는 효과를 충분히 발휘시키기 때문이다. 또한 물은 탈이온수(이온 교환수)를 사용하는 것이 바람직하다. 물의 함유량은 잉크 전체 질량에 대해서 10.0 질량％ 내지 90.0 질량％인 것이 바람직하다.

그 밖의 첨가제

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

pH

화학식 I로 표시되는 화합물 또는 그의 염과 보습성 질소 함유 화합물이 공존하고, pH가 높은 상태에서 장기간 보존된 경우, 화학식 I로 표시되는 화합물 또는 그의 염은 분해되어 변색을 일으킨다. 이 분해를 억제하기 위해서는, 잉크의 pH를 pH 9.5 이하, 보다 바람직하게는 9.0 이하로 할 필요가 있다. 또한 잉크의 pH는 잉크의 초기뿐만 아니라, 장기간 보존한 후에도 9.5 이하로 억제하는 것이 중요하다. 이는, 본 발명의 잉크에 함유되는 보습성 질소 함유 화합물의 일부가 보존시에 분해되고, 잉크의 pH를 상승시키기 때문이다. 이 경우, 잉크의 초기의 pH만을 9.5 이하, 보다 바람직하게는 9.0 이하로 억제하여도, 보존시에 pH가 상승하고, 그 결과 화학식 I로 표시되는 화합물의 분해가 발생된다. 이 때문에, 초기뿐만 아니라 보존 후의 pH도 9.5 이하, 보다 바람직하게는 9.0 이하로 할 필요가 있다.

상술한 바와 같이, 화학식 I로 표시되는 화합물 또는 그의 염과 보습성 질소 함유 화합물을 병용하는 경우, 초기 및 장기간 보존 후의 잉크의 pH를 9.5 이하, 보다 바람직하게는 9.0 이하로 함으로써, 화학식 I로 표시되는 화합물 또는 그의 염의 분해를 억제할 수 있다. 보습성 질소 함유 화합물의 분해 속도는 온도가 높을수록 빠르다는 것이 알려져 있다. 본 발명자들의 검토 결과, 온도 60 ℃에서 10 일간 보존한 경우 상기 보습성 질소 함유 화합물의 분해가 통상의 사용자의 사용 기간에 발생할 수 있는 상기 보습성 질소 함유 화합물의 분해에 상당한다는 것을 알 수 있었다. 이 때문에, 온도 60 ℃에서 10 일간 보존한 후의 pH를 9.5 이하, 보다 바람직하게는 9.0 이하로 하면, 통상의 사용자의 사용 환경하에서도 화학식 I로 표시되는 화합물 또는 그의 염의 분해를 억제할 수 있다.

본 발명에서는, 잉크의 pH를 통상의 상태에서의 pH, 및 장기간 보존한 후(온도 60 ℃의 환경에서 10 일간 보존한 후)의 pH로서 규정하고 있다. 여기서 통상의 상태란, 잉크의 제조 직후를 포함해서 사용자가 잉크를 사용하는 상태이면, 어떤 상태여도 관계없다. 본 발명의 잉크에서는, 통상의 상태(잉크 사용시)에서의 pH가 9.5 이하 또는 9.0 이하이며, 장기간 보존한 후(온도 60 ℃의 환경에서 10 일간 보존한 후)의 pH가 9.5 이하 또는 9.0 이하인 경우, 상기 잉크의 제조 직후부터 잉크 사용시의 모든 기간에서 잉크의 pH가 9.5 이하 또는 9.0 이하인 것이 상정된다. 즉, 상기 잉크의 제조 직후부터 잉크 사용시의 모든 기간에서 잉크의 pH가 9.5 또는 9.0을 상회하는 것이 발생하지 않는다고 생각된다. 따라서, 잉크의 제조 직후 및 통상의 상태(잉크 사용시)에서 잉크의 pH는 실질적으로 동등하다고 판단할 수 있다.

보존시 pH의 상승을 억제하기 위해서는, 잉크 중에 완충제를 함유시키는 것이 바람직하다. 완충제의 구체예는, 황산암모늄, 질산암모늄, 아세트산암모늄 등의 암모늄염, 아르기닌 등의 아미노산, 트리스버퍼 등 완충 효과를 갖는 것이면 모두 사용할 수 있다. 완충재의 함유량은 임의로 할 수 있지만, 잉크젯용 블랙 잉크 전체 질량에 대해서 0.01 질량％ 이상 5.0 질량％ 이하인 것이 보다 바람직하다. 함유량이 0.01 질량％를 하회하는 경우, pH의 상승을 억제하는 효과가 얻어지기 어려우며, 5.0 질량％를 상회하는 경우, 보존 안정성이나 고착 회복성 등의 잉크젯 특성이 저하되는 경우가 있기 때문이다.

<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, 추가로 상기 잉크 탱크 및 기록 헤드를 일체로 한 것도 포함된다.

또한, 잉크젯 기록 장치의 클리닝부에서, 화상 기록 전후의 기록 헤드를 클리닝할 때, 본 발명의 잉크젯용 블랙 잉크와 다른 잉크를 동일한 캡으로 캡핑하는 경우, 다른 잉크는 휘발성 염기를 함유하지 않는 것이 바람직하다. 다른 잉크가 휘발성 염기를 함유하는 경우, 캡핑시에 상기 휘발성 염기가 휘발하고, 화학식 I로 표시되는 화합물 또는 그의 염을 함유하는 블랙 잉크 중에 용해되어, 블랙 잉크의 pH가 상승한다. 그 결과, 블랙 잉크 중 화학식 I로 표시되는 화합물 또는 그의 염이 분해되어 변색되는 경우가 있다. 특히 휘발성 염기가 암모니아인 경우, 상술한 현상이 일어나기 쉽다. 따라서, 본 발명의 잉크젯용 블랙 잉크와 다른 잉크를 동일한 캡으로 캡핑하는 경우, 다른 잉크에는 암모니아를 포함하지 않는 잉크 셋트가 보다 바람직하다.

또한, 본 발명의 잉크 셋트에는, 상기 휘발성 염기가 잉크 제조시부터 잉크에 함유되어 있는 경우 이외에, 잉크 제조시에는 휘발성 염기가 포함되어 있지 않더라도, 경시 변화에 따라 잉크의 성분의 분해 등에 의해 잉크 중에 포함된 경우도 포함된다.

<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, 상기 미립자로서 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 수도 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 수지 피복지(예: RC 페이퍼)를 들 수 있다.

<잉크젯 기록 방법>

본 발명에 따른 잉크는, 잉크를 잉크젯 방법으로 토출하는 공정을 갖는 잉크 젯 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. 본 발명에서는, 잉크 셋트를 구성하는 각 잉크의 각 액실로부터의 증발량의 차가 실질적으로 동등한 잉크 카트리지를 바람직하게 사용할 수 있다. 잉크 셋트를 구성하는 각 잉크의 각 액실로부터의 증발량의 차가 실질적으로 동등하다는 것은, 예를 들면 각 액실에 물을 함유시켜 각 액실로부터의 증발 속도를 측정한 경우, 증발 속도의 차가 1 ％ 정도 이하가 되는 것을 말한다.

도 7은, 본 발명에 사용할 수 있는 기록 헤드의 분해도이다. 도 7에 도시한 기록 헤드는 잉크 탱크 일체 구성으로 되어 있다. 기록 헤드 (1001)은, 잉크젯 기록 장치 본체에 장착되어 있는 캐리지의 위치 결정 수단 및 전기적 접점에 의해서 지지 고정될 뿐만 아니라, 캐리지에 대해서 착탈 가능해지고, 탑재된 잉크가 소비되면 교환된다.

기록 헤드 (1001)은 잉크를 토출시키기 위한 것으로, 잉크 공급구가 병렬로 형성된 기록 소자 기판 (1100), 잉크를 토출하기 위한 전기 신호를 인가하는 전기 신호 경로를 형성하는 전기 배선 테이프 (1300), 수지 성형에 의해 형성된 잉크 공 급 유지 부재 (1400), 잉크를 유지하기 위한 부압을 발생시키는 잉크 흡수체 (1500), 뚜껑 부재 (1600)으로 구성되어 있다.

잉크 공급 유지 부재 (1400)은, 내부에 시안, 마젠타, 옐로우의 잉크를 유지하기 위한 부압을 발생시키기 위한 흡수체 (1500)을 유지하기 위한 공간을 가짐으로써 잉크 탱크의 기능과, 기록 소자 기판 (1100)의 잉크 공급구에 잉크를 유도하기 위한 독립적인 잉크 유로를 형성함으로써 잉크 공급 기능을 구비한다. 잉크 유로의 하류부에는, 기록 소자 기판 (1100)에 잉크를 공급하기 위한 잉크 공급구 (1200)이 형성되어 있고, 기록 소자 기판 (1100)의 잉크 공급구가 잉크 공급 유지 부재 (1400)의 잉크 공급구 (1200)에 연통하도록, 기록 소자 기판 (1100)이 잉크 공급 유지 부재 (1400)에 대해서 고정된다. 또한 잉크 공급구 (1200) 부근 주위의 평면에는, 전기 배선 테이프 (1300)의 일부의 이면이 고정된다. 뚜껑 부재 (1600)은, 잉크 공급 유지 부재 (1400)의 상부 개구부에 용착됨으로써, 잉크 공급 유지 부재 (1400) 내부의 공간을 폐색하는 것이다. 뚜껑 부재 (1600)은 기록 헤드를 잉크젯 기록 장치에 고정하기 위한 결합부 (1700)을 갖고 있다.

도 8은, 본 발명에 사용할 수 있는 다른 일례인 기록 헤드의 분해도이다. 도 8에 도시한 기록 헤드는, 도 7의 경우와 마찬가지로 잉크 탱크 일체 구성으로 되어 있다. 기록 헤드 (1001)은, 다른 다수의 색의 잉크(예를 들면, 시안 잉크, 마젠타 잉크, 옐로우 잉크)를 탑재할 수 있고, 탑재한 잉크가 소비되면 교환된다.

기록 헤드 (1001)은 다른 다수의 색의 잉크(예를 들면, 시안 잉크, 마젠타 잉크, 옐로우 잉크)를 토출시키기 위한 것으로, 시안, 마젠타, 옐로우용 잉크 공급 구가 병렬로 형성된 기록 소자 기판 (1100) 등으로 구성되어 있다. 잉크 공급 유지 부재 (1400)은, 내부에 시안, 마젠타, 옐로우의 잉크를 유지하기 위한 부압을 발생시키기 위한 흡수체 (1501, 1502, 1503)을 각각 독립적으로 유지하기 위한 공간을 가짐으로써 잉크 탱크의 기능과, 기록 소자 기판 (1100)의 잉크 공급구에 각각의 잉크를 유도하기 위한 독립적인 잉크 유로를 형성함으로써 잉크 공급 기능을 구비한다.

<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.

<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 1은 기록 장치의 사시도이다. 또한 도 2 및 도 3은, 기록 장치 본체의 내부 기구를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 우측 상부로부터의 사시도, 도 3은 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 구성되는 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 4)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 배려되어 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 4는, 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 5는, 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 6은, 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 간 격으로 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 형성 할 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 노즐을 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 비교예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명이 그 요지를 벗어나지 않는 한, 하기의 실시예에 의해 어떤식으로든 한정되는 것은 아니다. 또한, 특별히 지정이 없는 한, 실시예, 비교예의 잉크 성분은 "질량부"를 의미한다.

<색재의 제조>

예시 화합물 1의 제조

하기 화학식 (A)의 화합물을, 수산화나트륨을 첨가한 물에 첨가하여 용해시키고, 추가로 아질산나트륨 수용액을 첨가하여 디아조화를 행하였다. 이 디아조 혼탁액을 6-아미노-1-히드록시나프탈렌-3,5-디술폰산의 알칼리 수용액에 적하하여 커플링 반응을 행하고, 염화나트륨으로 염석한 후, 여과, 세정을 행하였다. 이어서 상기 화합물을, 수산화나트륨을 첨가한 물에 첨가하여 용해시키고, 염산, 아질산나트륨을 첨가하여 디아조화를 행하였다. 이 디아조 혼탁액에 8-아미노-1-히드록시나프탈렌-3,6-디술폰산을 첨가하고, 탄산나트륨을 첨가하여 철야 교반하여 반응액 A를 얻었다. 이어서, 1-아미노-2-벤젠술폰산을 수산화나트륨을 첨가한 물에 첨가하여 용해시키고, 추가로 아질산나트륨 수용액을 첨가하여 디아조화를 행하였다. 이 디아조 혼탁액을 6-아미노-1-히드록시나프탈렌-3-술폰산의 알칼리 수용액에 적하하여 커플링 반응을 행하고, 염화나트륨으로 염석한 후, 여과, 세정을 행하였다. 이어서 상기 화합물을, 수산화나트륨을 첨가한 물에 첨가하여 용해시키고, 염산, 아질산나트륨을 첨가하여 디아조화를 행하였다. 이 디아조 혼탁액을 상기 반응액 (A)에 첨가하여 커플링 반응을 행하고, 염화나트륨으로 염석한 후, 여과, 세정을 행함으로써, 예시 화합물 1을 얻었다.

예시 화합물 1

예시 화합물 2의 제조

하기 화학식 (B)의 화합물을, 탄산나트륨을 첨가한 물에 첨가하여 용해시키고, 추가로 염산, 아질산나트륨을 첨가하여 디아조화를 행하였다. 이 디아조 혼탁액에 6-페닐아미노-1-히드록시나프탈렌-3-술폰산 수용액을 첨가하고, 탄산나트륨의 존재하에서 용해시켜 용액 (B)를 얻었다. 이어서, 2-아미노술폰산을 수산화나트륨의 존재하에서 용해시키고, 염산, 아질산나트륨을 첨가하여 디아조화를 행하였다. 이어서 6-아미노-1-히드록시나프탈렌-3-술폰산을 수산화나트륨의 존재하에서 용해시키고, 아세트산 무수물을 첨가하여 아세틸화를 행하였다. 여기에 상기 디아조 혼탁액을 탄산나트륨의 존재하에서 적하하고, 커플링 반응을 행하여 반응액 (B)를 얻었다. 이 반응액 (B)에 수산화나트륨, 이어서 염화나트륨을 첨가하고 염석을 행하여 화합물을 얻었다. 이 화합물을 수산화나트륨의 존재하에서 물에 용해시키고, 염산, 아질산나트륨을 첨가하여 디아조화를 행하였다. 이 디아조 혼탁액에 탄산나트륨의 존재하에서 용액 (B)를 적하하고, 커플링 반응을 완결시켜 반응액을 얻었다. 이 반응액을 염화나트륨으로 염석한 후, 여과를 행함으로써 화합물 (B)를 얻었다. N,N-디메틸포름아미드에 2-니트로-4-크레졸, 톨루엔, 수산화칼륨을 첨가하고, 톨루엔과의 공비에 의해 물을 증류 제거하고, 프로판술톤을 적하한 후, 수산화나트륨을 첨가하고, 이것을 농축한 후, 오토클레이브로 팔라듐카본을 첨가하고, 수소 가스를 봉입하여 용액을 얻었다. 이것에 염산, 아질산나트륨 첨가함으로써 디아조화를 행하고, 상기 반응액 (B)를 적하하고, 수산화나트륨의 존재하에서 커플링 반응을 완결시켜 반응액을 얻었다. 이 반응액을 염산, 아질산나트륨 첨가에 의해 디아조화를 행하고, 이 디아조 혼탁액을 상기 화합물 (B)를 용해시킨 수용액에 첨가하여 커플링 반응을 완결시켰다. 이것을 염화나트륨에 의해 염석한 후, 여과, 세정을 행함으로써, 예시 화합물 2를 얻었다.

예시 화합물 2

<잉크의 제조>

하기 표 3에 나타낸 각 성분을 혼합하고, 충분히 교반한 후, 기공 크기 0.2 ㎛의 막 필터로 가압 여과를 행하여 블랙 잉크 1 내지 9를 제조하였다.

또한 블랙 잉크 1 내지 9에 대해 이하에 나타내는 기준으로 pH(초기), pH(보존 후)의 측정을 행하였다. pH의 평가 결과를 표 3에 나타낸다.

(A) pH(초기)

잉크의 pH를, pH 미터를 이용하여 측정하였다. pH(초기)의 기준은 이하와 같다.

A: pH가 9.0 이하임

B: pH가 9.0을 초과하고, 9.5 이하임

C: pH가 9.5를 초과함

(B) pH(보존 후)

잉크를 테플론 용기에 넣어 온도 60 ℃에서 10 일간 보존하였다. 보존 후의 pH를, pH 미터를 이용하여 측정하였다. pH(보존 후)의 기준은 이하와 같다.

A: pH가 9.0 이하임

B: pH가 9.0을 초과하고, 9.5 이하임

C: pH가 9.5를 초과함

<평가>

상기에서 얻어진 블랙 잉크 1 내지 9를, 발열 소자를 잉크 토출의 에너지원으로 하는 온디맨드식 잉크젯 기록 장치인, 잉크젯 프린터(캐논제 PIXUS 950i 개조기)에 각각 탑재하고, 하기의 평가 항목에 대해서 평가를 행하였다.

(1) 화상 농도

상기 프린터에 잉크를 충전하여, 잉크젯용 광택 기록 매체 PR101(캐논제)에 100 ％ 듀티(duty)의 인자를 행한 후, 24 시간 동안 건조시키고, 그 후의 화상에 대해서 화상 농도의 측정을 행하였다. 또한, 측정에는 분광 광도계(Spectorolino; Gretag Macbeth제)를 이용하였다. 화상 농도의 기준은 이하와 같다. 평가 결과를 하기 표 4에 나타낸다.

A: 화상 농도가 2.1 이상

B: 화상 농도가 1.9 이상, 2.1 미만

C: 화상 농도가 1.9 미만

(2) 색

상기 프린터에 잉크를 충전하여, 잉크젯용 광택 기록 매체 PR101(캐논제)에 100 ％ 듀티의 인자를 행한 후, 24 시간 동안 건조시키고, 그 후의 화상에 대해서 C^*의 측정을 행하였다. 또한, 측정에는 분광 광도계(Spectorolino; Gretag Macbeth제)를 이용하였다. 색의 기준은 이하와 같다. 평가 결과를 표 4에 나타낸다.

A: C^*이 10 미만

B: C^*이 10 이상 20 미만

C: C^*이 20 이상

(3) 고착 회복성

기록 헤드부에 잉크를 충전한 후, 기록 헤드부를 제거하고, 토출구를 환경 분위기하에 노출시켜 온도 35 ℃, 습도 10 ％의 환경에서 2 주간 방치를 행하였다. 그 후, 재차 기록 헤드를 프린터 본체에 장착하고, 고착 회복성에 대한 평가를 행하였다. 고착 회복성의 기준은 이하와 같다. 평가 결과를 표 4에 나타낸다.

A: 헤드 장착 후, 흡인 2회 이내에 전체 노즐이 문제없이 토출 가능하게 회복됨

B: 헤드 장착 후, 흡인 3회 이상, 4회 이내에 전체 노즐이 문제없이 토출 가능하게 회복됨

C: 헤드 장착 후, 흡인 5회 이상 행하여도 일부 토출할 수 없는 노즐이 존재함

(4) 보존 안정성

잉크를 테플론 용기에 넣어 온도 60 ℃의 환경에서 10 일간 보존하였다. 보존 전후에 잉크의 흡광도 스펙트럼을 측정하고, 그 최대 흡광도에서의 피크 강도의 잔존율을 산출하였다. 또한, 최대 흡광도에서의 피크 강도의 측정에는 분광 광도계(상품명: U-3300; 히따찌 세이사꾸쇼 제조)를 이용하고, 380 nm 내지 780 nm의 범위에서 측정하였다. 또한, 잉크는 순수한 물로 2000배 희석하여 측정을 행하였다. 보존 안정성의 기준은 이하와 같다. 평가 결과를 표 4에 나타낸다.

A: 최대 흡광도에서의 피크 강도의 잔존율이 99％ 이상

B: 최대 흡광도에서의 피크 강도의 잔존율이 95 ％ 이상 99％ 미만

C: 최대 흡광도에서의 피크 강도의 잔존율이 95 ％ 미만

실시예 2, 실시예 3 및 비교예 2로부터 알 수 있듯이 보습성 질소 함유 화합물은 고착 회복성을 향상시킨다. 실시예 2, 실시예 4 및 비교예 3으로부터 알 수 있듯이, 잉크의 초기의 pH 및 보존 후의 pH가 9.5 이하이면 색 변화는 거의 발생하지 않고, 9.0 이하이면 전혀 발생하지 않는다. 실시예 5 및 비교예 1로부터 알 수 있듯이, 잉크 중에 완충제를 넣으면 요소와 같이 보존에 의해 pH가 상승하는 물질이 존재하고 있어도 pH의 상승을 억제할 수 있다. 그 결과, 색의 변화는 거의 발생하지 않는다. 실시예 1, 3 및 6으로부터 알 수 있듯이 색재의 농도는 3 ％ 이상이 화상 농도가 높아지기 때문에 바람직하며, 예시 화합물 1뿐만 아니라, 예시 화합물 2, C.I. 다이렉트 오렌지 39를 조합하는 것이 C^*가 작은 바람직한 흑색 잉크가 된다.

<잉크 셋트>

잉크 셋트가 동일한 캡으로 캡핑된 경우, 캡내는 잉크 셋트를 구성하는 각 잉크의 휘발 성분으로 채워지기 때문에, 본 발명의 블랙 잉크에 다른 잉크의 휘발 성분이 혼입하는 것이 상정된다. 이 때문에, 이하의 모델 실험을 행하였다.

모델 실험은 실제로 캡내가 휘발 성분으로 채워져 상기 휘발 성분이 블랙 잉크에 혼입됨으로써, 블랙 잉크에 폐해가 일어나는지를 확인하기 위한 실험이며, 실제로 잉크 셋트가 동일한 캡으로 캡핑된 경우에도 동일한 현상이 발생한다는 생각을 기초로 행한 것이다.

본 발명자들은 캡핑 방치 기간이 예를 들면 1년으로 긴 경우에는, 이 모델 실험과 마찬가지의 현상이 현저히 발생하는 것을 확인하였다. 상기 현상을 단기간에 일으키기 위해서 상기 구성의 모델 실험을 행하였다.

<시안 잉크의 색재(색재 A)의 제조>

(1) 구리프탈로시아닌 테트라술폰산 테트라나트륨염(화학식 C)의 합성

술폴란, 4-술포프탈산 모노나트륨염, 염화암모늄, 요소, 몰리브덴산암모늄, 염화 구리(Ⅱ)를 혼합하고, 교반한 후, 메탄올로 세정을 행하였다. 그 후, 물을 첨가하고, 수산화나트륨 수용액을 사용하여 용액의 pH를 11로 조정하였다. 얻어진 용액에 교반하에서 염산 수용액을 첨가하고, 추가로 염화나트륨을 서서히 첨가하고, 결정을 석출시켰다. 얻어진 결정을 여과, 분별한 것을 20 ％ 염화나트륨 수용액으로 세정하고, 계속해서 메탄올을 첨가하여, 석출된 결정을 여과, 분별하고, 70 ％ 메탄올 수용액으로 세정한 후에 건조시켜, 화학식 C의 구리프탈로시아닌 테트라술폰산 테트라나트륨염을 청색 결정으로서 얻었다.

(2) 구리프탈로시아닌 테트라술폰산 클로라이드(화학식 D)의 합성

클로로술폰산 중에, 상기에서 얻어진 구리프탈로시아닌 테트라술폰산 테트라나트륨염(화학식 C)을 서서히 첨가하고, 추가로 염화티오닐을 적하하여 반응을 행하였다. 그 후, 반응액을 냉각하고, 석출된 결정을 여과하여 화학식 D의 구리프탈로시아닌 테트라술폰산 클로라이드의 습윤 케익을 얻었다.

(3) 하기 화합물 X(화학식 E)의 합성

얼음물 중에 리팔 OH, 염화시아눌, 아닐린-2,5-디술폰산 모노나트륨염을 첨가하고, 수산화나트륨 수용액을 첨가하면서 반응을 행하였다. 이어서 반응액에 수산화나트륨 수용액을 첨가하여, 반응액의 pH를 10으로 조정하였다. 이 반응액에 28 ％ 암모니아수, 에틸렌디아민을 첨가하여 반응을 행하였다. 얻어진 반응액에 염화나트륨, 진한 염산을 적하하여 결정을 석출시켰다. 석출된 결정을 여과 분취하고, 20 ％ 염화나트륨 수용액으로 세정하여 습윤 케익을 얻었다. 얻어진 습윤 케익에 메탄올 및 물을 첨가하고, 추가로 여과하여 메탄올로 세정을 행한 후, 건조시켜 화학식 E의 화합물 X를 얻었다.

(4) 색재 A의 합성

얼음물 중에, (2)에서 얻어진 구리프탈로시아닌 테트라술폰산 클로라이드(화학식 D)의 습윤 케익을 첨가하고, 교반을 행하여 현탁시키고, 추가로 암모니아수, (3)에서 얻어진 화합물 X(화학식 E)를 첨가하여 반응을 행하였다. 이것에 물, 염화나트륨을 첨가하여 결정을 석출시켰다. 얻어진 결정을 여과하여 염화나트륨 수용액으로 세정하고, 재차 여과를 행한 후, 세정, 건조시켜 청색 결정으로서 색재 A를 얻었다.

색재 A

색재 A 중, l, m 및 n은 각각 l=0 내지 2, m=1 내지 3, n=1 내지 3(단, l+m+n=3 내지 4)이고, 치환기의 치환 위치는 4위치 또는 4'위치이다.

<마젠타 잉크의 색재(색재 B)의 제조>

크실렌 중에서, 하기 화학식 F로 표시되는 화합물, 탄산나트륨, 벤조일아세트산에틸에스테르를 반응시키고, 반응물을 여과, 세정하였다. 이것을 N,N-디메틸포름아미드 중에서 메타아미노아세토아닐리드, 아세트산 구리, 탄산나트륨을 차례로 첨가하여 반응을 행하고, 반응물을 여과, 세정하였다. 또한, 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 색재 B를 얻었다.

색재 B

<잉크 셋트의 제조>

하기 표 5에 나타낸 각 성분을 혼합하고, 충분히 교반한 후, 기공 크기 0.2 ㎛의 막 필터로 가압 여과를 행하여 시안 잉크 1, 2 및 마젠타 잉크 1, 2를 제조하였다.

본 발명에서는, 블랙 잉크, 시안 잉크 및 마젠타 잉크를 조합하여 잉크 셋트로 하였다. 물론 본 발명이 이것으로 한정되는 것은 아니다.

표 5의 시안 잉크, 마젠타 잉크, 및 상기 블랙 잉크 4를 하기 표 6에 나타내는 조합으로 사용하여 실시예 7 및 비교예 4의 잉크 셋트로 하였다.

<평가>

실시예 7의 잉크 셋트를 구성하는 각 잉크를 각각 50 ㎖의 비커에 넣고, 상기 비커를 폴리프로필렌제의 용기에 넣어 밀봉하였다. 또한, 상기 폴리프로필렌제의 용기를 온도 24 ℃의 환경에서 1 개월 동안 방치하였다. 그 후, 실시예 7의 잉크 셋트를 구성하는 블랙 잉크를 잉크젯 프린터(캐논제 PIXUS 950i 개조기)에 충전하고, 잉크젯용 광택 기록 매체 PR101(캐논제)의 기록 매체에 100 ％ 듀티의 인자를 행하였다. 동일한 조작을 비교예 4의 잉크 셋트에 대해서도 행하였다.

얻어진 기록물을 확인한 바, 실시예 7에서는, 방치 전의 잉크로 제조한 기록물의 인자, 및 방치 후의 잉크로 제조한 기록물의 인자를 비교하면, 육안에 의한 차가 거의 발생하지 않은 것에 반해, 비교예 4에서는, 방치 전의 잉크로 제조한 기록물의 인자, 및 방치 후의 잉크로 제조한 기록물의 인자를 비교하면, 육안에 의해 확인할 수 있는 색 변화가 발생되어 있었다.

이 출원은 2004년 7월 2일에 출원된 일본 특허 출원 번호 제2004-196445호 및 2005년 6월 30일에 출원된 일본 특허 출원 번호 제2005-192200호로부터의 우선권을 주장하는 것이고, 그 내용을 인용하여 이 출원의 일부로 한다.

Claims

적어도 하기 화학식 I로 표시되는 화합물 또는 그의 염을 함유하는 잉크젯용 블랙 잉크이며,

1종 이상의 보습성 질소 함유 화합물을 함유하고,

잉크의 pH, 및 온도 60 ℃의 환경에서 10 일간 보존한 상기 잉크의 pH가 9.0 이하이고,

상기 보습성 질소 함유 화합물이 에틸렌 요소 또는 2-피롤리돈인 것을 특징으로 하는, 잉크젯용 블랙 잉크.

<화학식 I>

식 중, R₁, R₂, R₃ 및 R₄는 각각 독립적으로 수소 원자; 술폰기; 탄소수 1 내지 4의 알콕시기이고, n은 0 또는 1이다.
삭제
제1항에 있어서, 하기 화학식 II로 표시되는 화합물 또는 그의 염을 추가로 함유하는 잉크젯용 블랙 잉크.

<화학식 II>

식 중, R₁ 및 R₂는 각각 독립적으로 수소 원자; 술폰기를 나타내고, R₃ 및 R₄는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 4의 알킬기; 술폰기로 치환될 수 있는 탄소수 1 내지 4의 알콕시기이며, n은 0 또는 1이다.
삭제
삭제
제1항에 있어서, pH 완충제를 추가로 함유하는 잉크젯용 블랙 잉크.
다수의 잉크로 이루어지는 잉크 셋트에 있어서, 블랙 잉크로서 제1항에 기재된 잉크젯용 블랙 잉크를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 셋트.
제7항에 있어서, 상기 블랙 잉크를 캡핑하는 캡과 동일한 캡으로 캡핑되는 다른 잉크가 암모니아인 휘발성 염기를 포함하지 않는 잉크 셋트.
삭제
잉크를 잉크젯 방법으로 토출하는 공정을 갖는 잉크젯 기록 방법에 있어서, 상기 잉크가 제1항에 기재된 잉크젯용 블랙 잉크인 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록 방법.
잉크를 수용하는 잉크 수용부를 구비한 잉크 카트리지에 있어서, 상기 잉크가 제1항에 기재된 잉크젯용 블랙 잉크인 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
잉크를 수용하는 잉크 수용부와 잉크를 토출하기 위한 기록 헤드를 구비한 기록 유닛에 있어서, 상기 잉크가 제1항에 기재된 잉크젯용 블랙 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 블랙 잉크인 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록 장치.