KR101031797B1 - 기록용 잉크, 잉크 카트리지, 잉크젯 기록 방법 및 잉크젯 기록 장치 - Google Patents

기록용 잉크, 잉크 카트리지, 잉크젯 기록 방법 및 잉크젯 기록 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복합 안료 입자, 수용해성 용매 및 물을 포함하는 기록용 잉크를 제공하는데, 여기서 복합 안료 입자는 피복 수지로 피복된 1차 입자이고, 이때 1차 입자는 표면에 유용성 염료가 흡착 또는 부착된 백색 안료이다. 일 측면에서, 상기 백색 안료는 백색 무기 안료, 진주 안료 및 체질 안료로부터 선택된 하나 이상이 바람직하고, 다른 측면에서, 피복 수지는 바람직하게, (메타)아크릴 수지, 폴리에스테르 수지 및 폴리우레탄 수지 중 하나이며, 여기서 피복 수지의 산가는 50 mgKOH/g 내지 250 mgKOH/g이고, 또 다른 측면에서, 복합 안료 입자의 평균 입자 직경(D50%)는 바람직하게 150 nm 이하이다.

Description

기록용 잉크, 잉크 카트리지, 잉크젯 기록 방법 및 잉크젯 기록 장치{RECORDING INK, INK CARTRIDGE, INKJET RECORDING METHOD, AND INKJET RECORDING APPARATUS}
본 발명은 인쇄 시에 헤드의 막힘이 없이 토출 안정성 및 보존 안정성이 우수하여, 내수성 및 내광성 등의 화상 견뢰성이 양호한 화상을 얻을 수 있고, 전용 기록지 상에서 뿐만 아니라 보통지에서도 양호한 색조의 고품질 화상을 얻을 수 있는 잉크젯 기록용으로 적합한 기록용 잉크, 각각 이 기록용 잉크를 사용하는 잉크 카트리지, 잉크젯 기록 방법 및 잉크젯 기록 장치에 관한 것이다.
최근, 잉크젯 프린터는 이의 저소음 및 저운전 비용 등의 이점 덕분에 빠르게 보급되고 있으며, 보통 용지에 인쇄 가능한 칼라 프린터도 시장에 활발하게 보급되고 있다. 그러나, 잉크젯 프린터에 있어서, 화상의 색상 재현성, 내구성, 내광성, 건조성, 문자 번짐(feathering) 및 화상의 색상 번짐, 양면 인쇄, 토출 안정성 등과 같이 요구되는 모든 특성을 만족시키는 것은 매우 어려우므로, 대신 각각의 바람직한 특성에 상응하는 잉크를 선택적으로 사용한다.
이러한 잉크젯 기록에 사용하기 위한 잉크는 주로 물로 구성되고 착색제(예를 들어, 염료, 안료 등) 및 막힘 방지 등의 목적으로 글리세린 등의 습윤제를 함 유하는 것이 일반적이다. 이러한 우수한 발색성 및 안정성을 위해, 착색제로서 염료가 사용된다. 그러나, 염료계 잉크를 통해 얻어진 화상의 내광성 및 내수성 등은 만족할 정도가 아니다. 내수성은 잉크 흡수층을 함유하는 잉크젯 기록 용지를 개선하여 어느 정도 향상시킬 수 있지만, 보통지에 대해서는 만족할 수준이 아니다.
최근, 이러한 문제점을 개선하기 위해서, 염료 대신, 유기 안료, 카본 블랙 등의 안료를 계면 활성제나 분산제를 이용하여 미립자화하고 물 등의 매질에 분산시킨 기록용 잉크를 착색제로서 사용하는 것이 검토되고 있다. 예를 들어, 특정한 분산제를 이용하여 유기 안료를 입자 직경이 50 nm 이하로 되도록 미립자화하여 토출 안정성을 향상시키는 방법이 특허 문헌 1 및 2에 개시되어 있다. 또한, 특정한 유기 안료 및 음이온계 분산제를 이용한 잉크젯 인쇄용 잉크가 특허 문헌 3에 개시되어있다.
그러나, 어떠한 분산제를 이용하더라도 유기 안료의 1차 입자보다 세분화하는데 도움이 되지 않고 색조의 열화없이 유기 안료의 1차 입자의 직경을 50 nm 이하로 만드는 것은 거의 불가능하다. 또한, 저분자 분산제를 사용하는 경우, 내스크래치성 및 내수성이 낮고, 고분자량 분산제를 사용하는 경우에는 내스크래치성 및 내수성이 불충분하다는 문제가 있다.
잉크젯 기록은 잉크젯 기록 헤드의 미세 노즐로부터 잉크 액적이 안정하게 토출되는 것을 필요로하기 때문에, 잉크젯 기록 헤드의 오리피스의 건조로 야기되는 잉크 고화를 피해야만 한다. 하지만, 상기 언급한 유기 안료를 분산시킨 잉크를 잉크젯 기록을 위해 사용하는 경우에는, 잉크의 막힘 또는 불토출이 생길 수 있다. 특히, 인쇄를 장기간 중지하는 경우에는, 노즐 등의 막힘이 발생하기 쉽고, 노즐 캡 내부나 흡인용 튜브 등의 유지 기구에 증점된 잉크가 퇴적하여, 해당 유지 기구의 기능을 손상시킬 우려가 있다. 또한, 인쇄를 일시적으로 중지한 경우, 또는 공백이 있는 문서나 화상의 인쇄중에 공백에 대응하는 노즐에 잠시 인쇄를 중지하는 경우에, 인쇄 불량(간헐적인 토출 불량)의 여러 문제들이 잉크 액적의 분사 방향이 흐트러지는 것에 의해 야기될 수 있다.
다른 분산 방법으로는, 예컨대, 안료 입자 표면을 카르복실기, 카르보닐기, 술폰기 및 히드록실기 등으로 수식시켜 친수성을 부여하여서 안료 분산제를 사용하지 않고 안정하게 안정에 분산시킬 수 있는 표면 개질형 기록용 잉크가 포함된다. 안료 분산제를 사용하지 않고 카본의 표면상에 친수성기를 도입하여 안료 입자를 안정하게 분산시킬 수 있는 표면 개질 카본 블랙, 즉 블랙 기록용 잉크가 개발되었다. 안료 입자를 안료 분산제없이 안정하게 분산시킬 수 있는 표면 개질 칼라 안료, 즉 칼라 안료 잉크도 또한 개발되었다. 그러나, 이러한 표면 개질형 기록용 잉크의 보통지 또는 전용지 상에서의 내스크래치성 및 내수성은 충분하지 않다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서, 안료 입자를 수지로 피복하는 마이크로캡슐 또는 에멀션 타입의 분산체를 이용한 잉크젯 잉크가 제안되었다. 이 제안에 따르면, 수지가 안료 입자를 견고하게 피복하고 있기 때문에, 분산물이 장기간 동안 안정할 수 있고 토출 안정성이 어느 정도 개선될 수 있지만, 1차 입자 직경이 50 nm∼100 nm인 안료로 피복하더라도 분산 입자 직경을 100 nm 이하로 하는 것은 어렵다.
또한, 특허 문헌 4 및 특허 문헌 5에는 금속 산화물의 표면에 염료를 부착시키고 이 표면을 이온성기를 함유하는 유기 화합물로 피복시켜서 함유된 착색재의 입자 직경을 균일한 나노미터 크기로 만든 잉크젯 잉크가 제안되어 있다. 이 제안에 의하면, 염료를 이용한 잉크에 비하여 내수성은 어느 정도 개선되지만 내광성은 염료 잉크에 비해 나빠서 실제 사용에는 적절하지 않다.
상기 안료의 분산을 위해 분산제를 사용하거나, 또는 안료의 표면을 친수성으로 만든 경우, 불충분한 내수성 및 내스크래치성을 보충하기 위하여 잉크에 중합체를 첨가하는 방법을 이용할 수 있지만, 수용성 중합체를 이용하여서 충분한 내수성을 얻는 것은 불가능하다. 이러한 이유로, 수분산성 중합체 입자를 이용하는 방법이 제안되었다. 그러나, 수분산성 중합체 입자가 인쇄 후 잉크 기록물 상에 입자의 형태로 잔존하면, 이 입자는 물에 쉽게 재분산될 수 있어서 내수성이 충분치 않게 된다.
최근, 무기 안료 입자의 주위를 유기 안료로 피복한 복합 안료가 제안되었다. 코어 물질로서 대략 5 nm∼50 nm의 무기 안료 입자를 이용하면, 유기 안료를 피복한 경우라도 100 nm 미만의 착색 안료를 얻는 것이 가능하다. 10 nm∼20 nm의 복합 안료 색상재가 이미 제안되어 있고, 실제로 특허 문헌 6 및 특허 문헌 7에 개시된 바와 같이 실용화되어 있다. 또한, 이러한 복합 안료 입자를 페인트 또는 잉크젯 잉크에 응용하는 것도 특허 문헌 8 및 특허 문헌 9에 개시된 바와 같이 제안되어 있다. 그러나, 이 제안에서, 안료의 분산 안정성, 특히 장기간 보존 시 분산 안정성을 확보하는 것이 어렵다. 또한, 정착용 수지를 함유하고 있지 않으므로, 잉 크 기록물의 내수성 및 내스크래치성이 불출분하다.
중합체를 함유하는 잉크 조성물의 예에는 특허 문헌 10에 약술된 바와 같은 안료와 중합체 에멀션을 분산시킨 잉크, 특허 문헌 11에 약술된 바와 같은 수불용성 수지의 중합체 에멀션/분산물에 안료를 분산시킨 잉크 및 특허 문헌 12에 약술된 바와 같은 특정의 성막 온도를 갖는 중합체 에멀션을 이용한 잉크 등이 포함된다.
복합 안료 입자의 정착능을 향상시키기 위하여, 고분자 분산제를 첨가하는 것이 여러 문헌에 제안되었다(예컨대, 특허 문헌 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 등 참조). 이러한 제안들에 있어서, 고분자 분산제를 이용하여 분산제에 정착 기능을 부여하는 것이 시도되었지만, 상기 제안된 고분자 분산제는 수용성이 높기 때문에, 내스크래치성이 충분한 수준이더라도 충분한 내수성은 얻을 수 없었다.
게다가, 이러한 복합 안료 입자를 사용하여 잉크 기록물의 내수성을 향상시키기 위한 에멀션 수지 함유 잉크가 특허 문헌 21에 제안되어 있다. 하지만, 이 에멀션 수지는 수분산성이기때문에 잉크 기록물이 습윤 상태가 되면 재분산되어서 안료 입자의 유출을 막을 수가 없다.
따라서, 이러한 상황에서는, 토출 안정성 및 보존 안정싱이 우수하고, 내스크래치성, 내수성 및 내광성 등의 화상 견뢰성이 우수하며, 칼라 화상의 색상 재현성이 우수한 고품질 화상을 얻는 것이 가능하고, 잉크젯용 기록물에 적합한 기록용 잉크 및 그 관련 기술이 가능한 빨리 제공되는 것이 바람직하다.
특허 문헌 1 : 일본 특개평(JP-A) 제09-263720호
특허 문헌 2 : JP-A 제09-263722호
특허 문헌 3 : JP-A 제2002-88286호
특허 문헌 4 : JP-A 제11-166127호
특허 문헌 5 : JP-A 제2001-192582호
특허 문헌 6 : JP-A 제2002-146231호
특허 문헌 7 : JP-A 제2002-161221호
특허 문헌 8 : JP-A 제2003-049096호
특허 문헌 9 : JP-A 제2003-055591호
특허 문헌 10 : 일본 특공소(JP-B) 제62-001426호
특허 문헌 11 : JP-A 제55-157668호
특허 문헌 12 : JP-A 제01-217088호
특허 문헌 13 : JP-A 제2003-049096호
특허 문헌 14 : JP-A 제2003-055591호
특허 문헌 15 : JP-A 제2003-105229호
특허 문헌 16 : JP-A 제2003-171594호
특허 문헌 17 : JP-A 제2003-192938호
특허 문헌 18 : JP-A 제2003-327866호
특허 문헌 19 : JP-A 제2003-268278호
특허 문헌 20 : JP-A 제2003-327880호
특허 문헌 21 : JP-A 제2003-049097호
-발명의 개시-
본 발명의 목적은 토출 안정성 및 보존 안정성이 우수하고, 내스크래치성, 내수성 및 내광성 등의 화상 견뢰성이 양호하며, 칼라 화상의 색상 재현성이 우수한 고품질 화상을 얻는 것이 가능하고, 잉크젯 기록물에 적합한 기록용 잉크, 및 각각 이 기록용 잉크를 이용하는 잉크 카트리지, 잉크젯 기록 방법 및 잉크젯 기록 장치를 제공하는 것이다.
상기 언급한 문제를 해결하기 위한 수단은 구체적으로 다음과 같다.
<1> 복합 안료 입자, 수용성 용매 및 물을 포함하는 기록용 잉크로서, 여기서 복합 안료 입자는 피복 수지로 피복된 1차 입자이고, 이때 1차 입자는 표면에 유용성 염료를 흡착 또는 부착시킨 백색 안료인 기록용 잉크이다.
<2> 백색 안료가 백색 무기 안료, 진주 안료 및 체질 안료로부터 선택되는 하나 이상인 상기 <1>에 따른 기록용 잉크이다.
<3> 피복 수지가 (메타)아크릴 수지, 폴리에스테르 수지 및 폴리우레탄 수지 중 하나이고, 여기서 피복 수지의 산가는 50 mgKOH/g∼250 mgKOH/g인 상기 <1> 또는 <2> 중 하나에 따른 기록용 잉크이다.
<4> 복합 안료 입자의 평균 입자 직경(D50%)이 150 nm 이하인 상기 <1> 내지 <3> 중 어느 하나에 따른 기록용 잉크이다.
<5> 수용성 용매는 글리세린, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 1,3-부탄디올 및 3-메틸-1,3-부탄디올로부터 선택되는 하나 이상인 상기 <1> 내지 <4> 중 어느 하나에 따른 기록용 잉크이다.
<6> 수분산성 수지를 추가로 포함하고, 여기서 수분산성 수지는 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지, (메타)아크릴 수지 및 아크릴 실리콘 수지 중 하나이며, 수분산성 수지의 최저 성막 온도는 30℃ 이하인 상기 <1> 내지 <5> 중 어느 하나에 따른 기록용 잉크이다.
<7> 계면 활성제를 추가로 포함하고, 여기서 계면 활성제는 실리콘계 계면 활성제 및 불소계 계면 활성제로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 상기 <1> 내지 <6> 중 어느 하나에 따른 기록용 잉크이다.
<8> 25℃에서의 정적 표면 장력이 35 mN/m 이하인 상기 <1> 내지 <7> 중 어느 하나에 따른 기록용 잉크이다.
<9> 상기 <1> 내지 <8> 중 어느 하나에 따른 기록용 잉크를 포함하는 잉크 카트리지로서, 상기 기록용 잉크를 용기 중에 함유하는 잉크 카트리지이다.
<10> 상기 <1> 내지 <8> 중 어느 하나의 기록용 잉크를 자극시켜서, 화상을 기록하도록 잉크 액적을 토출시키는 단계를 포함하는 잉크젯 기록 방법이다.
<11> 자극이 열, 압력, 진동 및 빛으로부터 선택되는 하나 이상인 상기 <10>에 따른 잉크젯 기록 방법이다.
<12> 상기 <1> 내지 <8> 중 어느 하나의 기록용 잉크를 자극하여, 화상을 기록하도록 기록용 잉크 액적을 토출하게 설정된 잉크 액적 토출 수단을 포함하는 잉크젯 기록 장치이다.
<13> 자극이 열, 압력, 진동 및 빛으로부터 선택되는 하나 이상인 상기<12>에 따른 잉크젯 기록 장치이다.
<14> 상기 <1> 내지 <8> 중 어느 하나의 기록용 잉크를 사용하여 기록 매체 상에 형성된 화상을 포함하는 잉크 기록물이다.
본 발명의 기록용 잉크는 복합 안료 입자, 수용성 용매 및 물을 함유하고, 여기서 복합 안료 입자는 피복 수지로 피복된 1차 입자이고, 이때 1차 입자는 표면에 유용성 염료가 흡착 또는 부착된 백색 안료이다. 따라서, 본 발명의 기록용 잉크는 내스크래치성, 내수성 및 내광성 등의 화상 견뢰성이 양호하고, 토출 안정성 및 칼라 화상의 색상 재현성이 우수한 고품질 화상을 얻을 수 있다.
본 발명의 잉크 카트리지는 본 발명의 기록용 잉크를 포함하고, 여기서 기록용 잉크는 용기 중에 수용된다. 잉크 카트리지는 잉크젯 기록 시스템을 이용하는 프린터 등에 사용하기 적합하다. 이 잉크 카트리지에 수용된 잉크를 사용하여 기록을 수행하는 경우, 이 기록용 잉크는 인쇄 시에 헤드의 막힘없이 토출 안정성 및 보관 안정성이 우수하여 내수성 및 내광성 등의 화상 견뢰성이 우수한 화상을 얻을 수 있고, 색조가 우수한 고품질의 화상을 전용지뿐만 아니라 보통지 상에서도 얻을 수 있다.
본 발명의 잉크젯 기록 장치는 본 발명의 기록용 잉크에 에너지를 인가하여, 화상을 기록하도록 기록용 잉크 액적이 토출되게 설정된 잉크 액적 토출 수단을 포함한다. 잉크젯 기록 장치에 있어서, 잉크 액적 토출 수단은 본 발명의 기록용 잉크에 에너지를 인가하여서, 기록용 잉크 액적을 토출시켜 화상을 기록하게 한다. 그 결과, 인쇄 시에 헤드 막힘없이 토출 안정성이 우수하여, 내수성 및 내광성 등의 화상 견뢰성에 우수한 화상를 얻을 수 있고, 전용지뿐만 아니라 보통지 상에서도 색조가 양호한 고품질 화상을 얻을 수 있다.
본 발명의 잉크젯 기록 방법은 본 발명의 기록용 잉크에 에너지를 인가하여, 화상을 기록하도록 잉크 액적을 토출시키는 단계를 포함한다. 이 잉크젯 기록 방법에 있어서, 잉크 액적 토출에서, 에너지를 본 발명의 기록용 잉크에 인가하여 기록용 잉크 액적을 토출시켜 화상을 기록한다. 그 결과, 인쇄 시에 헤드 막힘없이 토출 안정성이 우수하여, 내수성 및 내광성 등의 화상 견뢰성이 우수한 화상를 얻을 수 있고, 전용지뿐만 아니라 보통지 상에서도 색조가 양호한 고품질 화상을 얻을 수 있다.
본 발명의 잉크 기록물은 본 발명의 기록용 잉크를 이용하여 기록 매체 상에 형성된 화상을 포함한다. 본 발명의 잉크 기록물에 있어서, 인쇄 시에 헤드의 막힘없이 토출 안정성이 우수하여 내수성 및 내광성 등의 화상 견뢰성이 우수한 화상을 얻을 수 있고, 전용지 뿐만 아니라 보통지 등의 기록 매체 상에서도 색조가 양호한 고품질 화상이 유지된다.
[도면의 간단한 설명]
도 1은 본 발명의 잉크젯 기록 장치에 설치되기 전 잉크 카트리지의 일례를 도시한 외관 사시도이다.
도 2는 도 1의 잉크 카트리지의 정면 단면도이다.
도 3은 본 발명을 적용한 잉크를 수용하는 잉크 카트리지가 탑재된 직렬형 잉크젯 기록 장치의 일례를 도시하는 개략적인 정면도이다.
도 4는 기록 헤드와 일체화된 기록 유닛의 일례를 도시하는 외관 사시도이다.
-본 발명을 실시하기 위한 최고 모드-
(기록용 잉크)
본 발명의 기록용 잉크는 적어도 복합 안료 입자, 수용성 용매 및 물, 그리고 침투제, pH 제어제를 함유하고, 필요에 따라서 다른 성분을 추가로 포함할 수 있다.
-복합 안료 입자-
복합 안료 입자는 피복 수지로 피복된 1차 입자이고, 여기서 1차 입자는 표면에 유용성(oil-soluble) 염료를 흡착 또는 부착시킨 백색 안료이다.
복합 안료 입자는 (1) 백색 안료의 존재하에서 유용성 염료를 침전시키는 방법, (2) 백색 안료와 유용성 염료를 기계적으로 혼합, 연마 및 분해하는 방법 등을 통해 제조할 수 있다. 또한, 필요하면, 백색 무기 안료와 유용성 염료 사이에 폴리실록산 및 알킬실란으로부터 생성된 유기실란 화합물을 위치시켜서, 양자의 접착성을 향상시킬 수 있다. 표면에 유용성 염료를 흡착 또는 부착시킨 백색 안료인 1차 입자는 친수성기를 갖는 수지로 피복시키고, 마이크로캡슐화하여 분산 안정성을 부여할 수 있다. 이하, 복합 안료 입자에 관해서 상세히 설명한다.
백색 안료의 예로서는 백색 무기 안료, 진주 안료 및 체질 안료로부터 선택되는 하나 이상의 안료가 적합하다.
백색 무기 안료의 예로서는 이산화티타늄, 산화아연, 산화지르코늄 등이 포함된다.
진주 안료의 예로서는 티탄화 운모, 백색 운모 등이 포함된다.
체질 안료의 예로서는 실리카 분말, 백색 카본, 미분 규산 및 규조토 등의 실리카 입자; 크레이, 카올린, 탄산칼슘, 황산바륨, 알루미나화이트, 탈크, 투명성 산화티타늄 등이 포함된다.
백색 안료는 요구되는 특성이나 용도에 따라서 선택할 수 있다. 백색 안료는 은폐력을 필요로하는 용도에서 바람직하고, 진주 안료는 진주 유사 광택을 필요로하는 용도에서 바람직하며, 진주 안료 또는 체질 안료는 투명성을 요구하는 용도에서 바람직하다. 이산화티타늄, 산화아연 및 실리카 미립자가 보다 바람직하다.
백색 안료의 입자 형태는 구형, 과립, 다면체형, 바늘형, 방추형, 쌀알형, 박편형, 비늘형 및 판형 등의 임의 형태일 수 있다.
백색 안료 분말의 입자 크기는 평균 1차 입자 직경으로서, 바람직하게 120 nm 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 5 nm∼50 nm이다. 잉크젯 기록용 잉크를 최종적으로 배합하기 위해서, 수지로 피복된 복합 안료 입자의 평균 입자 직경(D50%)은 150 nm 이하인 것이 바람직하다. 따라서, 필연적으로 백색 무기 안료 분말의 입자 크기는 이보다 적을 필요가 있다.
백색 안료 표면에 흡착 또는 부착된 유용성 염료에는 수불용성 또는 수난용성 염료, 예컨대 유성 염료, 분산 염료 등이 포함된다.
유성 염료로서는 특히 제한은 없고, 목적에 따라서 적절하게 선택할 수 있는데, 예컨대, C.I.Solvent Black 3, 7, 27, 29 및 34; C.I.Solvent Yellow 4, 16, 29, 33, 54, 56, 82, 93, 157 및 160; C.I.Solvent Red 1, 3, 8, 18, 23, 24, 27, 43, 51, 52, 72, 73, 111, 135, 146, 168, 179, 207 및 242; C.I. Solvent Violet 13 및 36; C.I.Solvent Blue 2, 11, 35, 36, 59, 63, 70, 78, 87, 94 및 97; C.I.Solvent Green 3, 5, 7 및 20; C.I.Solvent Orange 55, 60, 63 및 80 등이 포함된다.
분산 염료로서는 특히 제한은 없고, 목적에 따라서 적절하게 선택할 수 있는데, 예컨대 C.I.Disperse Yellow 5, 42, 54, 64, 79, 82, 83, 93, 99, 100, 119, 122, 124, 126, 160, 184:1, 186, 198, 199, 204, 224 및 237; C.I.Disperse Orange 13, 29, 31:1, 33, 49, 54, 55, 66, 73, 118, 119 및 163; C.I.Disperse Red 22, 54, 60, 72, 73, 86, 88, 91, 93, 111, 126, 127, 134, 135, 143, 145, 152, 153, 154, 159, 164, 167:1, 177, 181, 204, 206, 207, 221, 239, 240, 258, 277, 278, 283, 311, 323, 343, 348, 356 및 362; C.I.Disperse Violet 28, 31 및 33; C.I.Disperse Blue 14, 56, 60, 73, 87, 113, 128, 143, 148, 154, 158, 165, 165:1, 165:2, 176, 183, 185, 197, 198, 201, 214, 224, 225, 257, 266, 267, 287, 354, 358, 365 및 368; C.I.Disperse Green 6:1등이 포함된다. 이들 염료를 포함하는 2종류 이상의 염료를 조합시켜 사용하더라도 좋다.
백색 안료 대 색상재로서 유용성 염료, 백색 안료 : 유용성 안료의 질량비는 10:1∼2:1이 바람직하다. 색상재의 질량비가 적으면, 발색성 또는 착색력이 악화될 수 있고, 색상재의 질량비가 증가하면, 색조 또는 내광성이 떨어질 수 있다.
표면에 유용성 안료가 흡착 또는 부착된 백색 무기 안료 입자인, 1차 입자의 제조 방법은 크게 다음의 두 방법으로 나눌 수 있다:
(1) 미세한 백색 무기 안료 분말을 유기 용매에 용해된 유용성 염료 용액에 부가하고 충분하게 혼합한 후, 유기 용매만을 회전 증발기를 이용하여 제거하고, 기계적으로 건식 분쇄하거나 또는 분산제 등을 이용하여 수계에 습식 분산시켜서 1차 입자를 제조하는 방법; 및
(2) 미세한 백색 무기 안료 분말과 유용성 염료를 기계적으로 충분하게 혼합한 후에, 건식 분쇄하거나 또는 분산제 등을 이용하여 수계에 습식 분산시켜서 1차 입자를 제조하는 방법.
유용성 염료를 흡착 또는 부착시킨 1차 입자를 제조할 때 이용하는 유기 용매로서는 특별히 제한은 없고, 유용성 염료의 가용성을 기초로 하여 선택할 수 있다. 유기 용매의 예에는 케톤계 용매 예컨대, 아세톤, 메틸에틸케톤 및 디에틸케톤 등; 알콜계 용매 예컨대, 메탄올, 에탄올, 2-프로판올, 1-프로판올, 1-부탄올 및 tert-부탄올 등; 염소계 용매 예컨대, 클로로포름, 염화메틸렌 등; 방향족 용매 예컨대, 벤젠 및 톨루엔 등; 에스테르계 용매 예컨대, 에틸아세테이트, 부틸아세테이트 및 이소프로필 아세테이트, 에테르계 용매 예컨대, 디에틸에테르, 테트라히드로푸란 및 디옥산; 글리콜에테르 용매 예컨대, 에틸렌글리콜 모노메틸에테르 및 에틸렌글리콜 디메틸에테르 등이 포함된다.
1차 입자를 제조하기 위해 사용되는 착색 안료를 건식 분쇄하기 위한 기기는 불용성 무기 미립자를 사용하여 안료를 미분시킬 수 있는 기기라면 특별히 제한되지 않으며, 목적에 따라 선택할 수 있다. 이러한 기기에는 전단, 스파츌라 패팅(patting) 및 압축을 동시에 수행할 수 있는 장치, 예를 들어 휠형 혼련기, 블레이드형 혼련기, 볼형 혼련기 및 롤형 혼련기 등이 포함된다.
휠형 혼련기의 예에는 엣지 러너, 멀티밀, 스토즈밀, 습식 팬밀, 코너밀, 링말러 등이 포함된다. 블레이드형 혼련기의 예에는 만능 교반기, 헨쉘 혼합기, 고속 혼합기, 플라네터리 혼합기, 나우타 혼합기 등이 포함된다. 볼형 혼련기의 예에는 건식 어트리터, 진동밀 등이 포함된다. 롤형 혼련기의 예에는 플라스토밀 등이 포함된다. 이들 중에서, 휠형 혼련기 및 블레이드형 혼련기가 바람직하고 엣지 러너가 가장 바람직하다.
분쇄 후 습식 분산용 장치의 예에는 볼밀, 샌드밀, 어트리터, 롤밀, 비드밀, 콜로이드밀, 초음파 호모게나이저, 고속 호모게나이저, 진동 교반기 등이 포함된다.
1차 입자 분산체는 필요에 따라서 수용성 수지 및 수지 에멀션 등의 첨가제를 추가로 함유할 수 있다.
1차 입자 분산체에 첨가되는 분산제의 비율은 바람직하게 착색 안료 100 중량부에 대해서 10 중량부 내지 100 중량부, 보다 바람직하게는 15 중량부 내지 50 중량부이다.
분산제로서, 착색 안료의 입자표면에 흡착시켜서 분산을 안정화시키기 위한 계면 활성제 및/또는 고분자 분산제를 이용할 수 있다. 계면 활성제로서는 음이온계 계면 활성제 및 비이온계 계면 활성제가 바람직하다. 고분자 분산제로서는 스티렌-아크릴산 공중합체, 폴리카르복실레이트 등이 바람직하다.
또한, 백색 무기 안료 입자 표면에 유용성 염료를 흡착 또는 부착시킨 1차 입자에 친수성기를 갖는 수지를 피복하여, 안료를 마이크로 캡슐화하는 것으로 분산 안정성을 부여할 수 있다.
수불용성 안료를 유기 고분자류로 피복하여 마이크로캡슐화하는 방법으로서는, 종래 공지의 모든 방법을 이용하는 것이 가능하다. 종래 공지의 방법으로서, 화학적 방법, 물리적 방법, 물리화학적 방법, 기계적 방법 등이 포함되고, 구체적으로는 이하의 (1)∼(9)의 방법을 포함한다.
(1) 계면 중합법(2종의 상이한 단량체 또는 2종의 상이한 반응물을 개별적으로 분산상과 연속상으로서 용해시키고, 양 물질이 두 상의 계면에서 반응하여 벽막을 형성시키는 방법),
(2) 인시츄(in-situ) 중합법(액체 또는 기체 단량체 및 촉매, 또는 2종의 상이한 반응성 물질을 연속상 및 코어 입자 중 어느 한쪽으로부터 공급하고, 반응을 일으켜 벽막을 형성시키는 방법),
(3) 액중 경화 피막법(코어 물질의 입자를 포함하는 중합체 용액의 액적을 경화제 등과 함께 액체에서 불용화시켜서, 벽막을 형성하는 방법),
(4) 코아세르베이션(상분리)법(코어 물질의 입자를 분산시킨 중합체 분산물을 중합체 농도가 높은 코아세르베이트(농후상) 및 희박상으로 분리시켜 벽막을 형성시키는 방법),
(5) 액중 건조법(코어 물질을 벽막 물질의 용액에 분산시킨 액체를 제조하고, 이 분산물의 연속상이 혼합되어 복합 에멀션을 형성하지 않는 용액에 분산물을 넣고, 벽막 물질을 용해시킨 용매를 서서히 제거하여 벽막을 형성시키는 방법),
(6) 용융 분산 냉각법(가열하는 경우 액체 상태로 용융되고 실온에서 고화하는 벽막 물질을 이용하고, 이 물질을 가열 및 액화하여, 여기에 코어 물질의 입자를 분산시키고, 이 입자를 미립자화하여, 냉각시켜 벽막을 형성시키는 방법),
(7) 기중 현탁 피복법(코어 물질의 분말 입자를 유동상에 의해 기중에 현탁시키고, 기류에 부유시키면서, 벽막 물질의 피복액을 분무 및 혼합시켜 벽막을 형성시키는 방법),
(8) 분무 건조법(캡슐화를 위한 원료 물질의 액체를 분무하고 열류와 접촉시켜, 휘발부분을 증발시키고 건조시켜 벽막을 형성시키는 방법),
(9) 산침전법(음이온성기를 갖는 유기 중합체의 음이온성기의 적어도 일부를 염기성 화합물로 중화시켜서 물에 대한 가용성을 부여하고, 색상재와 함께 수성 매질에서 혼련시킨 후, 산성 화합물로 혼합물을 중성 또는 산성화시켜 유기 화합물을 침전시켜서 유기 화합물이 색상재에 정착되도록하고, 이 혼합물을 중화시키고, 얻어진 마이크로캡슐을 분산시키는 방법)
(10) 전상 유화법(물에 분산시킬 수 있는 음이온성 유기 중합체를 포함하고, 색상재를 함유하는 혼합물을 유기 용매 상으로 하고, 물을 이 유기 용매상에 넣거나, 물에 유기 용매상을 투입하는 방법).
마이크로캡슐의 벽막 물질을 구성하는 재료로서 사용되는 유기 중합체(수지)는 특별히 제한되지 않고, 목적에 따라 선택할 수 있으며, 이의 예로는 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리우레아, 에폭시 수지, 폴리카보네이트, 우레아 수지, 멜라민 수지, 페놀계 수지, 다당류, 젤라틴, 검 아라빅, 덱스트란, 카세인, 단백질, 천연 고무, 카르복시폴리메틸렌, 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐 아세테이트, 폴리염화비닐, 폴리염화 비닐리덴, 셀룰로스, 에틸 셀룰로스, 메틸셀룰로스, 니트로셀룰로스, 히드록시에틸 셀룰로스, 셀룰로스 아세테이트, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, (메타)아크릴산의 중합체 또는 공중합체, (메타)아크릴산 에스테르의 중합체 또는 공중합체, (메타)아크릴산-(메타)아크릴산 에스테르의 공중합체, 스티렌-(메타)아크릴산의 공중합체, 스티렌-말레산의 공중합체, 알긴산나트륨, 지방산, 파라핀, 밀랍, 워터 왁스, 경화소지, 카나우바 왁스, 알부민 등이 포함된다.
이 중에서도, 카르복실산기 및 설폰산기 등의 음이온성기를 갖는 유기 중합체를 사용할 수 있다. 비이온성 유기 중합체의 예로는 폴리비닐알콜, 폴리에틸렌글리콜 모노메타크릴레이트, 폴리프로필렌 글리콜 모노메타크릴레이트, 메톡시폴리에틸렌 글리콜 모노메타크릴레이트 또는 이의 (공)중합체 및 2-옥사졸린의 양이온성 개환 중합체 등이 포함된다. 이들 중에서, 완전하게 비누화된 폴리비닐 알콜이 가장 바람직한데 수용성이 낮고 열수에는 쉽게 용해되지만 냉수에는 난용성인 특성을 갖기 때문이다.
마이크로캡슐의 벽막 물질을 구성하는 유기 중합체의 함량은 유기안료 또는 카본 블랙 등의 수불용성 색상재에 대하여 1 중량%∼20 중량%가 바람직하다. 안료의 표면이 유기 중합체로 피복된 경우, 안료의 발색성이 감소한다. 하지만, 상기 언급한 범위 내 함량은 캡슐 내 유기 중합체의 함유율이 비교적 낮기 때문에 이러한 감소를 억제하는 것이 가능하다. 유기 중합체의 함량이 1 중량% 미만이면, 캡슐화가 효과적이지 않을 수 있다. 함량이 20 중량%를 넘으면, 안료의 발색성이 현저하게 저하된다. 또한, 다른 특성을 고려하여, 유기 중합체의 함량은 불용성 색상재에 대해서 5 중량%∼10 중량%인 것이 바람직하다.
따라서, 색상재의 일부가 실질적으로 피복되지 않고 노출되어, 발색성의 감소를 억제하는 것이 가능하다. 반대로, 색상재의 일부가 노출되지 않고 실질적으로 피복된다. 그에 따라, 안료에 부여된 피복이 효과적이다.
본 발명에서 사용하기 위한 유기 중합체의 수평균 분자량은 예를 들어, 캡슐 제조면에서, 2,000 이상인 것이 바람직하다. "실질적으로 노출"이란 예컨대, 핀홀, 균열 등의 결함 등에 따르는 일부의 노출이 아니라, 의도적으로 노출되어 있는 상태를 의미하는 것이다.
또한, 착색제로서, 자기 분산성 안료인 유기 안료 또는 자기 분산성의 카본 블랙을 이용하는 것이 본 발명을 위해서 보다 바람직한데, 캡슐 내 유기 중합체의 함유율이 비교적 낮더라도, 자기 분산성 유기 안료 또는 자기 분산성 카본 블랙을 사용하면 안료의 분산성이 향상되어서 잉크의 보존 안정성을 충분하게 확보하는 것이 가능하기 때문이다.
적절한 유기 중합체는 마이크로캡슐화 방법에 따라서 선택하는 것이 바람직하다. 계면 중합법의 경우, 폴리에스테르 수지, 폴리아미드 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리비닐피롤리돈 수지, 에폭시 수지 등이 적합하다. 인시츄 중합법에 의한 경우는, (메타)아크릴산 에스테르의 중합체 또는 공중합체, (메타)아크릴산-(메타)아크릴산 에스테르의 공중합체, 스티렌-(메타)아크릴산의 공중합체, 폴리염화비닐, 폴리염화 비닐리덴, 폴리아미드 등이 적합한다. 액중 경화법에 의한 경우는, 알긴산나트륨, 폴리비닐알콜, 젤라틴, 알부민, 에폭시 수지 등이 적합하다. 코아세르베이션법에 의한 경우는, 젤라틴, 셀룰로스류, 카세인 등이 적합한다. 또한, 미세하고 균일한 마이크로캡슐화 안료를 얻기 위해서는, 상기 언급한 방법이외에도, 당분야에서 통상적인 이외로도 종래 공지의 모든 캡슐화 방법을 사용할 수 있다.
마이크로캡슐화의 방법으로서 전상법 또는 산 침전법을 선택한 경우, 음이온성 유기 중합체를, 마이크로캡슐의 벽막 물질을 형성하는 유기 중합체로서 사용한다.
전상법은 물에 대하여 자기 분산능 또는 용해능을 갖는 음이온성 유기 중합체와, 자기 분산성 유기 안료 또는 자기 분산성 카본 블랙 등의 색상재의 복합물 또는 복합체, 또는 자기 분산성 유기 안료 또는 자기 분산성 카본 블랙 등의 색상재, 경화제 및 음이온성 유기 중합체의 혼합물을 유기 용매상으로서 제조하고, 유기 용매상에 물을 투입하여 자기 분산(전상 유화)하면서 안료를 마이크로캡슐화하는 방법이다. 다르게는, 유기 용매상을 물에 투입할 수 있다. 상기 전상법에 있어서, 유기 용매상 중에, 기록 액체용의 비히클이나 첨가제를 혼입시켜 마이크로 캡슐을 제조하더라도 어떠한 문제를 야기하지 않는다. 구체적으로, 기록 액체용 분산물을 직접적으로 제조할 수 있는 관점에서, 기록 액체의 액체 매질을 첨가하는 것이 바람직하다.
산침전법은 함수 케익 중 음이온성기의 일부 또는 전부를 염기성 화합물로 중화시켜서 마이크로캡슐화를 수행하는 방법으로서, 함수 케익은 음이온성기 함유 유기 중합체의 음이온성기의 일부 또는 전부를 염기성 화합물로 중화시키고 자기 분산성 유기 안료 또는 자기 분산성 카본 블랙 등과 같은 색상재와 함께 수계 매질에서 혼련시키는 단계; 및 산성 화합물을 이용하여 pH를 중성 또는 산성으로 조정하고, 음이온성기 함유 유기 중합체를 침전시켜서 유기 중합체가 안료 상에 정착되도록 하는 단계를 포함하는 방법을 통해 제조된다. 이러한 방법에서, 미세하고 안료를 많이 포함하는 음이온성 마이크로캡슐화 안료를 포함하는 수성 분산액을 제조할 수 있다.
상기 언급한 마이크로캡슐화 동안 사용하기 위한 용매의 예에는 알킬 알콜류 예컨대 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올 등; 방향족 탄화수소 예컨대, 벤졸, 톨루올 크실롤 등; 에스테르류 예컨대 메틸아세테이트, 에틸아세테이트 및 부틸아세테이트 등; 염소화 탄화수소 예컨대 클로로포름, 이염화에틸렌 등; 케톤 예컨대 아세톤 및 메틸이소부틸케톤 등; 에테르 예컨대 테트라히드로푸란 및 디옥산 등; 셀로솔브류 예컨대 메틸셀로솔브 및 부틸셀로솔브 등이 포함된다. 본 발명에서 사용할 수 있는 목적 기록 액체는 상기 언급한 방법을 통해서 제조한 마이크로캡슐을 원심분리 또는 여과를 통해 이들 용매로부터 분리하고, 이를 물 및 필요한 용매와 함께 교반하고, 재분산하여 얻게된다.
본 발명의 기록용 잉크는 복합 안료 입자; 수용성 용매; 및 물을 포함하고, 여기서 복합 안료 입자는 피복 수지로서 수분산성 수지(A)로 피복된 1차 입자(B)이고, 이때 1차 입자(B)는 표면에 유용성 염료를 흡착 또는 부착시킨 백색 안료이다.
피복 수지로서 수분산성 수지(A)는 산가가 50 mgKOH/g∼250 mgKOH/g인 합성 수지(a)이고, 산기의 적어도 일부는 염기(b), 즉 알카리성 중화제로 중화된 것이다.
합성 수지(a)의 산가가 50 mgKOH/g 미만인 경우, 표면에 유용성 염료를 흡착 또는 부착시킨 백색 무기 안료 입자를 함유하고, 수지로 피복된 복합 안료의 얻어진 분산체의 수분산 안정성이 충분하지 않을 수 있다. 합성 수지(a)의 산가가 250 mgKOH/g을 넘으면, 염기에 의한 중화 동안의 응집 및 제조된 잉크의 보존 안정성이 악화될 수 있다. 잉크젯 기록용으로서, 수분산성 수지의 산가는 바람직하게 50 mgKOH/g∼250 mgKOH/g이고, 보다 바람직하게는 70 mgKOH/g∼250 mgKOH/g이다.
피복 수지로서 합성 수지의 산가는 하기 수학식 1에 따라 결정할 수 있다.
[수학식 1]
산가(mgKOH/g)=
1 N 수산화칼륨 수용액의 소비량(g)× 56.11/시료량(수지량)
피복 수지로서 합성 수지(a)의 산기는, 예를 들어 카르복실산기, 설폰산기 또는 설핀산기 등이고, 특히 이에 한정되는 것은 아니다. 이들 중에서, 카르복실기는 일반적인 것이고, 양호한 자기 수분산성 수지를 부여한다.
합성 수지(a)의 유리 전이 온도가 50℃ 미만이더라도 인쇄 후 기록지에 문자의 정착성은 양호하지만, 노즐의 막힘 및 저장 안정성을 더욱 개선시키려는 관점에서, 유리 전이 온도는 바람직하게 50℃ 이상, 보다 바람직하게는 60℃ 이상인 것이 잉크젯 기록용으로 적합하다.
이러한 피복 수지로서 합성 수지(a)는 상기 언급한 특성을 만족시키는 한 특별히 제한이 없고, 목적에 따라 선택할 수 있다. 예를 들어, (메타)아크릴 수지, 카르복실기를 포함하는 폴리에스테르 수지 및 카르복실기를 포함하는 폴리우레탄 수지가 적합하다.
(메타)아크릴 수지로서, 예를 들어 아크릴산 및 메타크릴산에서 선택된 하나 이상의 단량체; 및 스티렌; 치환된 스티렌 예컨대, α-메틸스티렌; 아크릴산 에스테르 예컨대 아크릴산 메틸에스테르, 아크릴산 에틸에스테르, 아크릴산 부틸 에스테르 및 아크릴산 2-에틸헥실에스테르; 및 메타크릴산 에스테르 예컨대 메타크릴산 메틸에스테르, 메타크릴산 에틸에스테르, 메타크릴산 부틸에스테르 및 메타크릴산 2-에틸헥실로부터 선택되는 하나 이상의 단량체 단위를 포함하는 공중합체가 바람직하고, 보다 바람직하게는 자기 수분산성 수지(A)의 필수 단량체 성분으로서, 스티렌 단량체, 아크릴산 단량체 및 메타크릴산 단량체를 사용한 공중합체이다. 이들 필수 단량체 성분의 구성 비율은 바람직하게 스티렌 단량체 60 몰%∼90 몰%, 아크릴산 단량체 5 몰%∼15 몰% 및 메타아크릴산 단량체 5 몰%∼25 몰%인 것이 바람직하다. 이러한 비율을 통해서, 노즐 막힘을 야기하지 않는 잉크젯 기록용으로서 우수한 착색 수지 입자를 얻을 수 있다.
또한, 피복 수지로서 수지(a)의 분자량 범위는 특별히 제한되지 않고, 목적에 따라 선택할 수 있는데, 분자량이 1,000 이상 내지 100,000 이하인 것이 바람직하다. 물론, 이러한 수지로부터 얻어진 자기 수분산성 수지가 수계 매질과 조합하여 안정한 착색 수지 입자를 형성하는 것이며, 수지(a)의 분자량 범위는 특히 이에 제한되지 않고, 상이한 둘 이상의 수지(a)를 동시에 혼합하여 사용할 수도 있다.
사용되는 피복 수지로서 수분산성 수지(A)의 양은 본 발명의 효과를 얻는 한 특히 제한되지 않지만, 최종적으로 얻어지는 기록용 잉크 내에서 0.5 중량%∼20 중량%가 되는 것이 바람직하다.
염기(b)(알카리성 중화제)로서는, 예컨대 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화리튬 등의 알칼리 금속의 수산화물, 암모니아, 트리에틸아민, 모르폴린 등의 염기성 물질이외에도, 트리에탄올아민, 디에탄올아민 및 N-메틸디에탄올아민등의 알콜아민을 사용할 수 있다. 이 중에서, 알콜 아민을 사용하는 것이 가장 바람직하다. 알콜 아민을 사용하는 경우, 분산 안정성이 더욱 우수하고, 유기 용매 또는 수분의 증발에 따른 입자 응집에 의한 노즐 막힘이 개선된, 표면에 유용성 안료가 흡착 또는 부착된 백색 무기 안료 입자가 1차 입자(B)인 잉크젯 기록용 잉크를 얻을 수 있다.
이렇게 얻은 잉크 중 복합 안료 입자(캡슐화 안료)의 평균 입자 직경(D50%)은 바람직하게 150 nm 이하, 보다 바람직하게는 120 nm 이하이다. 평균 입자 직경의 하한치는 50 nm 이상이 바람직하다. 상기 평균 입자 직경(D50%)이 150 nm를 넘으면, 토출 안정성이 급격하게 저하하여, 노즐 막힘 및 잉크 액적의 방향오류가 쉽게 생길 수 있다. 또한, 평균 입자 직경(D50%)이 120 nm 이하이면, 토출 안정성이 향상되고, 또한 화상의 채도도 향상된다.
이러한 방식으로, 수지 피복을 통해서 안료를 잉크 기록물에 견고하게 부착시키고, 이에 따라서 잉크 기록물의 내스크래치성을 향상시킬 수 있다.
복합 안료 입자의 평균 입자 직경(D50%)은 예컨대, 입도 분포 측정 장치(Nonotrac UPA-EX150; Nikkiso Co., Ltd. 제조)로 측정할 수 있다.
-수용성 용매-
본 발명의 기록용 잉크는 물을 액체 매질로서 사용하지만, 잉크의 건조를 방지하고 분산 안정성 등을 향상시키기 위해서 하기의 수용성 용매("습윤제"라고도 할 수 있음)를 사용할 수도 있다. 이들 용매는 가용성, 및 수분 증발에 의해 야기되는 분사 특성 불량의 방지에 대해 우수한 효과를 나타낸다.
수용성 용매는 특별히 한정되는 것이 아니고, 목적에 따라 선택할 수 있는데, 이의 예로는 다가 알콜, 다가 알콜 알킬 에테르, 다가 알콜 알릴 에테르, 질소 함유 복소환 화합물, 아미드, 아민, 황함유 화합물, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트 및 기타 수용성 용매가 포함된다. 이들은 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다.
다가 알콜의 예에는 글리세린, 디에틸렌글리콜, 1,3-부탄디올, 3-메틸-1,3-부탄디올, 트리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 트리메틸올프로판, 트리메틸올에탄, 에틸렌글리콜, 트리프로필렌글리콜, 테트라에틸렌 글리콜, 헥실렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 글리세롤, 1,2,6-헥산트리올, 1,2,4-부탄트리올, 1,2,3-부탄트리올, 페트리올 등이 포함된다.
다가 알콜알킬 에테르의 예에는 에틸렌 글리콜 모노에틸에테르, 에틸렌 글리콜 모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜 모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜 모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜 모노부틸에테르, 테트라에틸렌글리콜 모노메틸에테르, 프로필렌글리콜 모노에틸에테르 등이 포함된다.
다가 알콜 아릴 에테르의 예로는 에틸렌글리콜 모노페닐에테르, 에틸렌 글리콜 모노벤질에테르 등이 포함된다.
질소 함유 복소환 화합물의 예에는 2-피롤리돈, N-메틸-2-피롤리돈, N-히드록시에틸-2-피롤리돈, 1,3-디메틸 이미다졸레디온, ε-카프로락탐, γ-부티로락톤 등이 포함된다.
아미드의 예에는 포름아미드, N-메틸포름아미드, N,N-디메틸포름아미드 등이 포함된다.
아민의 예에는 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 모노에틸아민, 디에틸아민, 트리에틸아민 등이 포함된다.
황함유 화합물의 예에는 디메틸설폭시드, 설포란 및 티오디에탄올 등이 포함된다.
다른 수용성 용매는 바람직하게, 당을 포함하는 것이다. 당의 예에는 단당류, 이당류, 올리고당류(삼당류 및 사당류를 포함한다) 및 다당류 등이 포함된다. 구체적인 예에는 글루코스, 만노스, 프룩토스, 리보스, 크실로스, 아라비노스, 갈락토스, 말토스, 셀로비오스, 락토스, 수크로스, 트레할로스, 말트 트리오스 등이 포함된다. 여기서 언급한 다당류는 광의의 당을 의미하며, α-시클로덱스트린, 셀룰로스 등과 같이 자연계에 널리 존재하는 물질을 포함하는 의미이다. 이들 당의 유도체에는 상기 언급한 당류의 환원당, 예컨대, 일반식: HOCH2(CHOH)nCH2OH(여기서, n은 2 내지 5의 정수를 나타낸다)로 표시되는 당알콜, 사카라이드 예컨대 알돈산, 우론산 등, 아미노산 티오산 등이 포함된다. 이 중에서도, 당알콜이 바람직하고, 이의 구체예에는 말티톨, 솔비톨 등이 포함된다.
이들 수용성 용매 중에서도, 글리세린, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 1,3-부탄디올 및 3-메틸-1,3-부탄디올이 보존 안정성 및 토출 안정성의 관점에서 특히 바람직하다.
안료 대 수용성 용매의 비율은 헤드로부터의 토출 안정성에 상당한 영향을 준다. 안료 고형분이 높은데 비해 습윤제의 배합량이 상대적으로 작으면, 노즐의 잉크 메니스커스 부근의 수분 증발이 진행하고 그 결과 토출 불량이 야기될 수 있다.
기록용 잉크 중 수용성 용매의 함량은 바람직하게 15∼40 중량%이고, 보다 바람직하게는 20 중량%∼35 중량%이다. 함유량이 상기 범위인 기록용 잉크는 건조성, 보존 시험 또는 신뢰성 시험에서의 결과가 매우 양호하다. 함유량이 15 중량% 미만이면, 잉크의 토출성이 떨어질 수 있고, 40 중량%를 넘으면, 잉크의 건조성이 떨어질 수 있다.
-침투제-
침투제는 20℃에서 물에 대한 용해도가 0.2 중량%∼5.0 중량%인 하나 이상의 폴리올 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 폴리올 화합물의 예로서, 지방족 디올은 2-에틸-2-메틸-1,3-프로판디올, 3,3-디메틸-1,2-부탄디올, 2,2-디에틸-1,3-프로판디올, 2-메틸-2-프로필-1,3-프로판디올, 2,4-디메틸-2,4-펜탄디올, 2,5-디메틸-2,5-헥산디올, 5-헥센-1,2-디올, 2-에틸-1,3-헥산디올, 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올 등을 포함한다. 이들 중에서, 2-에틸-1,3-헥산디올 및 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올이 가장 바람직하다.
함께 사용할 수 있는 다른 침투제는 원하는 물성으로 조정할 수 있다면 특별히 제한되지 않고 목적에 따라 선택할 수 있다. 이의 예에는 다가알콜의 알킬 및 아릴 에테르 예컨대 디에틸렌글리콜 모노페닐에테르, 에틸렌 글리콜 모노페닐에테르, 에틸렌 글리콜 모노알릴에테르, 디에틸렌글리콜 모노페닐에테르, 디에틸렌글리콜 모노부틸에테르, 프로필렌글리콜 모노부틸에테르 및 테트라에틸렌 글리콜 클로로페닐에테르 등, 및 에탄올 등의 저급 알콜류 등이 포함된다.
기록용 잉크 중 침투제의 함량은 바람직하게 0.1 중량%∼4.0 중량%이다. 상기 함량이 0.1 중량% 미만이면, 급속 건조성을 얻을 수 없어서, 화상이 번지는 결과가 생기는 경우가 있을 수 있다. 함량이 4.0 중량%를 넘으면, 착색제의 분산 안정성이 손상되고, 노즐이 막히는 경향이 있다. 또한, 기록 매체로의 침투성이 필요 이상으로 증가하여, 화상 밀도의 저하나 지워짐(strike through)이 발생할 수 있다.
-계면 활성제-
기록용 잉크 중 계면 활성제는 분산 안정성이 착색제의 종류 및 수용성 용매와의 조합에 따라서 손상되지 않고, 표면 장력이 낮고 레벨링성이 높을 수 있는 계면 활성제가 바람직하다. 실리콘계 계면 활성제 및 불소계 계면 활성제에서 선택된 하나 이상이 적합하다. 이들 중에서, 불소계 계면 활성제가 가장 바람직하다.
불소계 계면 활성제 중 불소로 치환된 탄소수는 바람직하게 2∼16, 보다 바람직하게는 4∼16이다. 불소로 치환된 탄소수가 2 보다 작으면, 불소의 효과를 얻을 수 없고, 16을 넘으면, 예를 들어 잉크 수명 등의 문제가 야기될 수 있다.
불소계 계면 활성제의 예에는 퍼플루오로알킬 술폰산 화합물, 퍼플루오로알킬카르복실산 화합물, 퍼플루오로알킬 인산 에스테르 화합물, 퍼플루오로알킬 에틸렌 옥사이드 부가물, 측쇄에 퍼플루오로알킬에테르기를 갖는 폴리옥시알킬렌 에테르 중합체 화합물 등이 포함된다. 이들 중에서, 측쇄에 퍼플루오로알킬에테르기를 갖는 폴리옥시알킬렌 에테르 중합체 화합물이 이의 낮은 발포성때문에 가장 바람직하다.
퍼플루오로알킬 술폰산 화합물의 예에는 퍼플루오로알킬 술폰산, 퍼플루오로알킬 술폰산염 등이 포함된다.
퍼플루오로알킬 카르복실산 화합물의 예에는 퍼플루오로알킬카르복실산, 퍼플루오로알킬 카르복실레이트 등이 포함된다.
퍼플루오로알킬 인산 에스테르 화합물의 예에는 퍼플루오로알킬 인산 에스테르, 퍼플루오로알킬 인산 에스테르의 염 등이 포함된다.
측쇄에 퍼플루오로알킬에테르 기를 갖는 폴리옥시알킬렌 에테르의 예에는 측쇄에 퍼플루오로알킬에테르 기를 갖는 폴리옥시알킬렌 에테르 중합체, 측쇄에 퍼플루오로알킬에테르 기를 갖는 폴리옥시알킬렌 에테르 중합체의 황산 에스테르 염, 측쇄에 퍼플루오로알킬에테르 기를 갖는 폴리옥시알킬렌 에테르 중합체의 염 등이 포함된다.
이들 불소계 계면활성제의 염의 반대 이온의 예에는 Li, Na, K, NH4, NH3CH2CH2OH, NH2(CH2CH2OH)2, NH(CH2CH2OH)3 등이 포함된다.
불소계 계면 활성제는 새로 제조한 것이거나 시판 제품을 사용하여도 좋다.
시판 제품의 예에는 Sarfron S-111, S-112, S-113, S-121, S-131, S-132, S-141, S-145(모두 Asahi Glass Co.Ltd.에서 제조); Frorard FC-93, FC-95, FC-98, FC-129, FC-135, FC-170C, FC-430, FC-431(모두 Sumitomo 3M Limited에서 제조); Megafac F-470, F1405, F-474(모두 Dainippon Ink and Chemicals, Incoporated 제품); Zonyl TBS, FSP, FSA, FSN-100, FSN, FSO-100, FSO, FS-300, UR(모두 DuPont에서 제조); FT-110, FT-250, FT-251, FT-400S, FT-150, FT-400SW(모두 Neos Company Limited에서 제조); PF-151N(OMNOVA Solutions Inc.에서 제조) 등이 포함된다. 이들 중에서, 양호한 인쇄성(특히 발색성) 및 종이 상에서의 레벨링성 개선 등의 관점에서 Neos Company Limited에서 제조한 FT-110, FT-250, FT-251, FT-400S, FT-150 및 FT-400SW, OMNOVA Solutions Inc.에서 제조한 PF-151N이 가장 바람직하다.
불소계 계면 활성제의 구체예로서, 하기 화학식으로 표시되는 화합물이 적합하다.
(1) 음이온성 불소계 계면 활성제
Figure 112008068181657-pct00001
여기서, Rf는 하기 화학식으로 표시되는 불소 함유 소수성기의 혼합물을 나타낸다. A는 -SO3X, -COOX, 또는 -PO3X(여기서, X는 반대 음이온이고 특히 수소 원자, Li, Na, K, NH4, NH3CH2CH2OH, NH2(CH2CH2OH)2 또는 NH(CH2CH2OH)3을 포함한다)를 나타낸다;
Figure 112008068181657-pct00002
및
Figure 112008068181657-pct00003
Figure 112008068181657-pct00004
여기서 Rf'은 하기 화학식으로 표시되는 불소 함유 기를 나타내고, X는 상기 언급한 바와 동일한 의미를 나타내며, n과 m은 각각 1 또는 2 및 2-n를 나타낸다;
Figure 112008068181657-pct00005
여기서, n은 3 내지 10의 정수를 나타낸다;
Figure 112008068181657-pct00006
여기서, Rf' 및 X는 상기 언급한 바와 동일한 의미를 나타낸다;
Figure 112008068181657-pct00007
여기서, Rf' 및 X는 상기에서 언급한 바와 동일한 의미를 나타낸다.
(2) 비이온성 불소계 계면 활성제
Figure 112008068181657-pct00008
여기서, Rf는 상기에서 언급한 바와 동일한 의미를 나타내고; n은 5 내지 20의 정수이다;
Figure 112008068181657-pct00009
여기서, Rf'은 상기에서 언급한 바와 동일한 의미를 나타내고, n은 1 내지 40의 정수이다.
(3) 양쪽성 불소계 계면 활성제
Figure 112008068181657-pct00010
여기서, Rf는 상기와 동일한 의미를 나타낸다.
(4) 올리고머 불소계 계면 활성제
Figure 112008068181657-pct00011
여기서, Rf"은 하기 화학식으로 표시되는 불소 함유기를 나타내고, n은 1 내지 10의 정수를 나타내며, X는 상기에서 언급한 바와 동일한 의미를 나타낸다;
Figure 112008068181657-pct00012
여기서, n은 1 내지 4의 정수를 나타낸다;
Figure 112008068181657-pct00013
여기서, Rf"는 상기에서 언급한 바와 동일한 의미를 나타내고, l,m 및 n는 각각 0 내지 10의 정수이다.
실리콘계 계면 활성제는 특별히 제한되지 않고 목적에 따라 선택할 수 있으며, 높은 pH에서도 분해되지 않는 것이 바람직하다. 이의 예로는 측쇄 개질된 폴리디메틸실록산, 양말단이 개질된 폴리디메틸실록산, 한쪽 말단이 개질된 폴리디메틸실록산, 측쇄의 양말단이 개질된 개질 폴리디메틸실록산 등이 포함된다. 개질 기로서 폴리옥시에틸렌기 또는 폴리옥시에틸렌 폴리옥시프로필렌 기를 갖는 것이 이들의 수계 계면 활성제로서 양호한 특성을 나타내기 때문에 가장 바람직하다.
이러한 계면 활성제는 새로 제조한 것이거나 시판 제품일 수 있다.
시판 제품은 예를 들어, BYK-Chemie Japan KK, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. 및 Dow Corning Toray Silicone Co., Ltd.에서 용이하게 입수가능하다.
폴리에테르 개질 실리콘계 계면 활성제는 특별히 제한되지 않고, 목적에 따라 선택할 수 있는데, 이의 예로는 하기 화학식으로 표시되는 화합물로서 디메틸폴리실록산의 Si 부분의 측쇄에 폴리알킬렌 옥시드 구조가 도입된 화합물이 포함된다:
Figure 112008068181657-pct00014
상기 식에서, m, n, a 및 b는 정수를 나타내고, X, R 및 R'은 알킬기 또는 알킬렌 기를 나타낸다.
폴리에테르 개질된 실리콘 화합물로서, 시판 제품을 사용할 수 있는데, 이의 예로는 KF-618, KF-642, KF-643(모두 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.에서 제조) 등이 포함된다.
불소계 계면 활성제 및 실리콘계 계면 활성제 이외에도, 음이온성 계면 활성제, 비이온성 계면 활성제, 양쪽성 계면 활성제를 필요에 따라 사용할 수 있다.
음이온성 계면 활성제의 예로는 폴리옥시에틸렌 알킬에테르 아세테이트, 도데실벤젠 설포네이트, 숙시네이트 에스테르 설포네이트, 나트륨 라우릴레이트, 폴리옥시에틸렌 알킬에테르 설포네이트의 염 등이 포함된다.
비이온성 계면 활성제의 예로는 아세틸렌 글리콜 계면 활성제, 폴리옥시에틸렌 알킬에테르, 폴리옥시에틸렌 알킬페닐 에테르, 폴리옥시에틸렌 알킬에스테르, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 지방 에스테르 등이 포함된다.
아세틸렌 글리콜 계면 활성제의 예에는 2,4,7,9-테트라메틸-5-디틴-4,7-디올, 3,6-디메틸-4-옥틴-3,6-디올, 3,5-디메틸-1-헥산-3-올 등이 포함된다. 아세틸렌 글리콜 계면 활성제로서, 시판 제품을 사용할 수 있는데, 이의 예에는 Air Products and Chemicals, Inc.의 Surfynol 104, 82, 465, 485 또는 TG 등이 포함된다.
양쪽성 계면 활성제의 예에는 라우릴 아미노프로피오네이트, 라우릴 디메틸 베타인, 스테아릴 디메틸 베타인, 라우릴 디히드록시에틸 베타인, 라우릴 디메틸아민 옥시드, 미리스틸 디메틸아민 옥시드, 스테아릴 디메틸아민 옥시드, 디히드록시에틸 라우릴아민 옥시드, 폴리옥시에틸렌 코코넛 오일 알킬디메틸아민 옥시드, 디메틸 알킬(코코넛) 베타인, 디메틸 라우릴 베타인 등이 포함된다.
이들 계면 활성제는 Nikko Chemicals Co., Ltd., Nihon-Emulsion Co., Ltd., Nippon Shokubai Co., Ltd., Toho Chemical Industry Co., Ltd., Kao Corporation, Adeka Corporation, Lion Corporation, Aoki Oil Industries Co,. Ltd., Sanyo Chemical Industries, Ltd., 등에서 시판 제품으로서 용이하게 입수할 수 있다.
계면 활성제는 이들에 제한되지 않으며, 상기 계면 활성제는 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 단독으로 사용되는 계면 활성제가 기록용 잉크에 쉽게 용해되지 않는 경우라도, 이의 혼합물은 가용성을 주어서, 이를 통해 계면 활성제가 안정하게 존재할 수 있다.
기록용 잉크 중 계면 활성제의 함량은 바람직하게 0.01 중량%∼3.0 중량%, 보다 바람직하게는 0.5 중량%∼2 중량%이다.
이 함량이 0.01 중량% 보다 적으면, 계면 활성제 첨가에 의한 효과를 상실할 수 있다. 상기 함량이 3.0 중량% 보다 많으면, 기록 매체에 대한 침투성이 필요 이상으로 증가하여, 화상 농도가 저하하고 번짐이 발생할 수 있다.
-수분산성 수지-
수분산성 수지는 특별히 제한되지 않고 목적에 따라 선택할 수 있는데, 이의 예로는 축합계 합성 수지, 부가계 합성 수지 및 천연 중합체 화합물이 포함된다.
축합계 합성 수지의 예에는 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리에폭시 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에테르 수지, 실리콘 수지 등이 포함된다. 부가계 합성 수지의 예에는 폴리올레핀 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리비닐 알콜 수지, 폴리비닐 에스테르 수지, 폴리아크릴산 수지, 불포화 카르복실산 수지 등이 포함된다. 천연 중합체 화합물의 예로는 셀룰로스류, 로진류 및 천연 고무 등이 포함된다.
수분산성 수지는 단독 중합체로서 사용하거나, 또는 공중합체, 즉 복합 수지로 사용할 수도 있고, 단상형, 코어쉘형 및 파워 피드형등의 임의 에멀션으로 사용할 수도 있다.
수분산성 수지로서, 수지 자체의 친수성 기에 의한 자기 분산성인 것을 사용할 수 있다. 수지 자체가 분산성이 없더라도, 계면 활성제 또는 친수성기를 갖는 수지에 의해 분산성이 부여된 것을 사용할 수 있다. 이들 중에서, 폴리에스테르 수지 또는 폴리우레탄 수지의 아이오노머, 또는 블포화 단량체의 유화 중합 및 현탁 중합으로 제조된 수지 입자의 에멀션이 적합하다. 불포화 단량체의 유화 중합의 경우, 반응은 불포화 단량체, 중합 개시제 및 계면 활성제, 쇄 이동제, 킬레이트화제, pH 제어제 등이 첨가된 물에서 수행하여 수지 에멀션을 얻는다. 따라서, 수분산성 수지를 얻는 것이 용이하고, 수지 조성이 쉽게 변하기 때문에, 목적하는 물성의 수지를 만드는 것이 용이하다.
불포화 단량체의 예로는 불포화 카르복실산류, (메타)아크릴산 에스테르 단량체류, (메타)아크릴산 아미드 단량체류, 방향족 비닐 단량체류, 비닐시아노 화합물 단량체류, 비닐 단량체류, 알릴 화합물 단량체류, 올레핀 단량체류, 디엔 단량체류, 불포화탄소를 갖는 올리고머류 등이 포함된다. 이들을 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 이들 단량체를 조합하여 유연하게 물성을 개질하는 것이 가능하고, 수지의 물성도 올리고머형 중합 개시제를 이용한 그라프트 반응 또는 중합 반응을 통해 개질시킬 수 있다.
불포화 카르복실산류의 예에는 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 푸마르산, 말레산 등이 포함된다.
단일 작용성 (메타)아크릴산 에스테르류의 예에는 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 이소프로필 메타크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트, 이소부틸 메타크릴레이트, n-아밀 메타크릴레이트, 이소아밀 메타크릴레이트, n-헥실 메타크릴레이트, 2-에틸헥실 메타크릴레이트, 옥틸 메타크릴레이트, 데실 메타크릴레이트, 도데실 메타크릴레이트, 옥타데실 메타크릴레이트, 시클로헥실 메타크릴레이트, 페닐 메타크릴레이트, 벤질 메타크릴레이트, 글리시딜 메타크릴레이트, 2-히드록시에틸 메타크릴레이트, 2-히드록시프로필 메타크릴레이트, 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트, 메타크릴로일옥시에틸 트리메틸 암모늄 염, 3-메타크릴로일옥시프로필 트리메톡시실란, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 이소프로필 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, 이소부틸 아크릴레이트, n-아밀 아크릴레이트, 이소아밀 아크릴레이트, n-헥실 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 옥틸 아크릴레이트, 데실 아크릴레이트, 도데실 아크릴레이트, 옥타데실 아크릴레이트, 시클로헥실 아크릴레이트, 페닐 아크릴레이트, 벤질 아크릴레이트, 글리시딜 아크릴레이트, 2-히드록시에틸 아크릴레이트, 2-히드록시프로필 아크릴레이트, 디메틸아미노에틸 아크릴레이트, 아크릴록시에틸 트리메틸 암모늄 염 등이 포함된다.
다작용성 (메타)아크릴산에스테르의 예에는 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 1,3-부틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 1,4-부틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 1,6-헥산디올 디메타크릴레이트, 네오펜틸글리콜 디메타크릴레이트, 디프로필렌글리콜 디메타크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜 디메타크릴레이트, 폴리부틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 2,2'-비스(4-메타크릴로일옥시디에톡시페닐)프로판, 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트, 트리메틸올에탄 트리메타크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 1,3-부틸렌글리콜 디아크릴레이트, 1,4-부틸렌글리콜 디아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 디아크릴레이트, 1,9-노난디올 디아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜 디아크릴레이트, 2,2'-비스(4-아크릴록시프로피록시페닐)프로판, 2,2'-비스(4-아크릴록시디에톡시페닐)프로판, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 트리메틸올에탄 트리아크릴레이트, 테트라메틸올메탄 트리아크릴레이트, 디트리메틸올 테트라아크릴레이트, 테트라메틸올메탄 테트라아크릴레이트, 펜타에리쓰리톨 테트라아크릴레이트, 디펜타에리쓰리톨 헥사아크릴레이트 등이 포함된다.
(메타)아크릴산 아미드 단량체류의 예에는 아크릴아미드, 메타크릴아미드, N,N-디메틸아크릴아미드, 메틸렌비스아크릴아미드, 2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산 등이 포함된다.
방향족 비닐 단량체류의 예에는 스티렌, α-메틸스티렌, 비닐 톨루엔, 4-t-부틸스티렌, 클로로스티렌, 비닐아니솔, 비닐나프탈렌, 디비닐벤젠 등이 포함된다.
비닐 시아노 화합물 단량체류의 예에는 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴 등이 포함된다.
알릴 화합물 단량체류의 예에는 알릴 술폰산 또는 그의 염, 알릴아민, 알릴 클로라이드, 디알릴아민, 디알릴디메틸암모늄염 등이 포함된다.
올레핀 단량체류의 예에는 에틸렌, 프로필렌 등이 포함된다.
디엔 단량체류의 예에는 부타디엔, 클로로프렌 등이 포함된다.
비닐 단량체류의 예에는 비닐아세테이트, 염화비닐리덴, 염화비닐, 비닐 에테르, 비닐케톤, 비닐피롤리든, 비닐술폰산 또는 그의 염, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란 등이 포함된다.
불포화 탄소를 갖는 올리고머류의 예에는 메타크릴로일 기를 갖는 스티렌 올리고머, 메타크릴로일 기를 갖는 스티렌-아크릴로니트릴 올리고머, 메타크릴로일 기를 갖는 메틸메타크릴레이트 올리고머, 메타크릴로일 기를 갖는 디메틸실록산 올리고머, 아크릴로일 기를 갖는 폴리에스테르 올리고머 등이 포함된다.
수분산성 수지는 가수분해 등의 분자쇄의 단열 또는 분산 파괴가 강알칼리 또는 강산성 조건하에서 일어날 수 있기 때문에 수분산성 착색제와의 혼화성이라는 관점에서 바람직하게 pH 4 내지 12, 보다 바람직하게는 pH 6 내지 11, 가장 바람직하게는 pH 7 내지 9이다.
수분산성 수지의 평균 입자 직경(D50%)은 분산물의 점도와 관련된다. 분산물이 동일 조성인 경우, 동일 고형분 하에서 점도는 입자 직경이 작아질수록 커지게 된다. 제조된 잉크의 점도가 과도하게 높아지는 것을 피하기 위해서, 수분산성 수지의 평균 입자 직경(D50%)은 50 nm 이상이 바람직하다. 수십 ㎛의 평균 입자 직경을 갖는 수분산 수지는 잉크젯 헤드의 노즐 입구 보다 크기 때문에 사용할 수 없다. 평균 입자 직경이 노즐 입구보다 작은 경우라도, 잉크에 평균 입자 직경이 큰 입자가 존재하면 토출성을 악화시킨다. 따라서, 잉크의 토출성을 손상시키지 않기 위해서, 수분산성 수지의 평균 입자 직경은 200 nm 이하가 보다 바람직하고, 150 nm 이하가 더욱 바람직하다.
바람직하게, 수분산성 수지는 종이 상에 수분산성 착색제를 정착시키는 기능을 하고 실온에서 막을 형성시켜서 색상재의 정착능을 개선시킨다. 따라서, 수분산성 수지의 최저 성막 온도(MFT)는 30℃ 이하가 바람직하고, 20℃ 이하가 보다 바람직하다.
수분산성 수지의 유리 전이 온도가 -30℃보다 낮은 경우, 수지 막의 점착성이 증가하여, 잉크 기록물이 점착성이 되게 한다. 그러므로, 수분산성 수지의 유리 전이 온도는 -30℃ 이상인 것이 바람직하다.
본 발명의 기록용 잉크에 있어서, 수분산성 수지는 휘발성 성분이 증발되면서 막이 형성되어 기록 매체 상에 기록용 잉크 중 색상재 안료를 강하게 정착시키게 된다. 그에 따라 내스크래치성 및 내수성이 우수한 화상을 얻는 것이 가능하게 된다.
기록용 잉크 중 수분산성 수지의 함량은 고형분으로서 바람직하게 1 중량%∼30 중량%, 보다 바람직하게는 3 중량%∼24 중량%이다.
다른 성분은 특별히 제한되지 않고 목적에 따라 선택할 수 있는데, 이의 예로는 pH 제어제, 방부제/항진균제, 킬레이트화제, 방청제, 산화 방지제, 자외선 흡광제, 산소 흡수제, 광안정화제 등이 포함된다.
pH 제어제는 제조되는 기록용 잉크에 유해한 영향없이 pH를 7 내지 11로 제어가능하다면 특별히 제한되지 않으며, pH 제어제는 목적에 따라 선택할 수 있다. 이의 예에는 알콜 아민류, 알칼리 금속 수산화물, 암모늄 수산화물, 포스포늄 수산화물, 알칼리 금속 카르보네이트 등이 포함된다. pH가 7∼11 범위를 벗어나면, 잉크젯 헤드 또는 잉크 공급 수단의 과량의 물질이 용융되어서, 잉크의 열화, 누수 또는 토출 불량 등의 문제가 발생하게 된다.
알콜 아민류의 예에는 디에탄올아민, 트리에탄올 아민, 2-아미노-2-에틸-1,3프로판디올 등이 포함된다.
알칼리 금속 수산화물의 예에는 수산화리튬, 수산화 나트륨, 수산화칼륨 등이 포함된다.
암모늄 수산화물의 예에는 수산화암모늄, 4급 암모늄 수산화물, 4급 포스포늄 수산화물 등이 포함된다.
알칼리 금속 카르보네이트의 예에는 탄산리튬, 탄산나트륨, 탄산칼륨 등이 포함된다.
방부제/항진균제의 예로는 디히드로아세트산나트륨, 소르브산나트륨, 2-피리딘티올-1-옥시드 나트륨, 벤조산나트륨, 펜타클로로페놀나트륨 등이 포함된다.
킬레이트화제의 예에는 나트륨 에틸렌디아민 테트라아세테이트, 나트륨 니트릴로트리아세테이트, 나트륨 히드록시에틸 에틸렌디아민트리아세테이트, 나트륨 디에틸렌트리아민펜타아세테이트, 나트륨 우라밀 디아세테이트 등이 포함된다.
방청제의 예에는 산성 아황산염, 티오황산나트륨, 암모늄 티오디글리콜레이트, 디이소프로필 암모늄 니트라이트, 펜타에리쓰리톨 테트라니트레이트, 디시클로헥실암모늄 니트라이트 등이 포함된다.
산화 방지제의 예에는 페놀계 산화 방지제(힌더드 페놀계 산화 방지제 포함), 아민계 산화 방지제, 유황계 산화 방지제, 인계 산화 방지제 등이 포함된다.
폐놀계 산화 방지제(힌더드 페놀계 산화 방지제 포함)의 예에는 부틸화 히드록시아니솔, 2,6-디-tert-부틸-4-에틸페놀, 스테아릴-β-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트, 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-tert-부틸페놀), 2,2'-메틸렌비스(4-에틸-6-tert-부틸페놀), 4,4'-부틸리덴비스(3-메틸-6-tert-부틸페놀), 3,9-비스[1,1-디메틸-2-[β-(3-tert-부틸-4-히드록시-5-메틸페닐)프로피오닐옥시]에틸]2,4,8,10-테트라옥사스피로[5,5]운데칸, 1,1,3-트리스(2-메틸-4-히드록시-5-tert-부틸페닐)부탄, 1,3,5-트리메틸-2,4,6-트리스(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시벤질)벤젠, 테트라키스[메틸렌-3-(3',5'-디-tert-부틸-4'-히드록시페닐)프로피오네이트]메탄 등이 포함된다.
아민계 산화 방지제의 예에는 페닐-β-나프틸아민, α-나프틸아민, N,N'-디-sec-부틸-p-페닐렌디아민, 페노티아진, N,N'-디페닐-p-페닐렌디아민, 2,6-디-tert-부틸-p-크레졸, 2,6-디-tert-부틸페놀, 2,4-디메틸-6-tert-부틸-페놀, 부틸히드록시아니솔, 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-tert-부틸페놀), 4,4'-부틸리덴비스(3-메틸-6-tert-부틸페놀), 4,4'-티오비스(3-메틸-6-tert-부틸페놀), 테트라키스[메틸렌-3(3,5-디-tert-부틸-4-디히드록시페닐)프로피오네이트]메탄, 1,1,3-트리스(2-메틸-4-히드록시-5-tert-부틸페닐)부탄 등이 포함된다.
유황계 산화 방지제의 예에는 디라우릴 3,3'-티오디프로피오네이트, 디스테아릴 티오디프로피오네이트, 라우릴스테아릴 티오디프로피오네이트, 디미리스틸 3,3'-티오디프로피오네이트, 디스테아릴 β,β'-티오디프로피오네이트, 2-머캅토벤즈이미다졸, 디라우릴설파이드 등이 포함된다.
인계 산화 방지제의 예에는 트리페닐 포스파이트, 옥타데실 포스파이트, 트리이소데실 포스파이트, 트리라우릴 트리티오포스파이트, 트리노닐 페닐 포스파이트 등이 포함된다.
자외선 흡광제의 예에는 벤조페놀 자외선 흡광제, 벤조트리아졸 자외선 흡광제, 살리실레이트 자외선 흡광제, 시아노아크릴레이트 자외선 흡광제, 니켈 착염 자외선 흡광제 등이 포함된다.
벤조페논 자외선 흡광제의 예에는 2-히드록시-4-n-옥톡시벤조페논, 2-히드록시-4-n-도데실옥시벤조페논, 2,4-디히드록시벤조페논, 2-히드록시-4-메톡시벤조페논, 2,2',4,4'-테트라히드록시벤조페논 등이 포함된다.
벤조트리아졸계 자외선 흡광제의 예에는 2-(2'-히드록시-5'-tert-옥틸페닐)벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-5'-메틸페닐)벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-4'-옥톡시페닐)벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-3'-tert-부틸-5'-메틸페닐)-5-클로로벤조트리아졸 등이 포함된다.
살리실레이트 자외선 흡광제의 예에는 페닐살리실레이트, p-tert-부틸페닐살리실레이트, p-옥틸페닐살리실레이트 등이 포함된다.
시아노아크릴레이트 자외선 흡광제의 예에는 에틸-2-시아노-3,3'-디페닐아크릴레이트, 메틸-2-시아노-3-메틸-3-(p-메톡시페닐)아크릴레이트, 부틸-2-시아노-3-메틸-3-(p-메톡시페닐)아크릴레이트 등이 포함된다.
니켈 착염계 자외선 흡광제의 예에는 니켈비스(옥틸페닐)설파이드, 2,2'-티오비스(4-tert-옥틸페놀레이트)-n-부틸아민 니켈(II), 2,2'-티오비스(4-tert-옥틸페놀레이트)-2-에틸헥실아민 니켈(II), 2,2'-티오비스(4-tert-옥틸페놀레이트)트리에탄올아민 니켈(II) 등이 포함된다.
본 발명의 기록용 잉크는 복합 안료 입자, 수용성 용매, 물 및 수분산성 수지, 바람직하게는 계면 활성제, 필요에 따라서 그 밖의 성분을 수성 매질 중에 분산 또는 용해시키고, 필요에 따라서 추가로 교반 또는 혼합하여 제조한다. 분산은 예컨대, 샌드밀, 호모게나이저, 볼밀, 페인트 쉐이커 및 초음파 분산기 등을 통해서 수행할 수 있다. 교반 또는 혼합은 예를 들어 통상의 교반 블레이드, 자성 교반기 및 고속 분산기 등을 통해 수행할 수 있다.
본 발명의 기록용 잉크의 물성은 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적절하게 선택할 수 있다. 예컨대, 점도, 표면 장력 등이 하기의 범위인 것이 바람직하다.
기록용 잉크는 바람직하게 25℃에서 점도가 4 mPa·s∼20 mPa·s, 보다 바람직하게는 4 mPa·s∼15 mPa·s이다. 점도가 20 mPa·s 보다 높으면, 토출 안정성을 확보하는 것이 어렵다. 그러나, 이러한 기록용 잉크는 일정 헤드 구조인 경우에 사용할 수 있다.
기록용 잉크는 바람직하게 25℃에서 정적 표면 장력이 35 mN/m 이하, 보다 바람직하게는 30 mN/m 이하이다. 표면 장력이 35 mN/m를 넘으면, 기록 매체상의 잉크의 레벨링이 발생하기 어렵고, 건조 시간의 장시간화를 초래할 수 있다.
본 발명의 기록용 잉크의 색상은 특별히 제한되지 않고, 목적에 따라 적절하게 선택할 수 있으며, 이의 예에는 옐로우, 마젠타, 시안, 블랙 등이 포함된다. 2 이상의 색상을 포함하는 잉크 세트를 기록용으로 사용하는 경우, 다색 화상을 형성할 수 있으며, 전색을 포함하는 잉크 세트를 기록용으로 사용하는 경우에는 풀 칼라 화상을 형성할 수 있다.
본 발명의 기록용 잉크는 피에조 잉크젯 헤드, 서멀형 잉크젯 헤드 또는 정전형 잉크젯 헤드 등의 잉크젯 헤드가 장착된 임의 프린터에서 양호하게 사용할 수 있다. 피에조 잉크젯 헤드에서는, 잉크 유로 내 잉크에 압력을 가하기 위한 압력 발생 수단으로서 압전 소자를 이용하여 잉크 유로의 벽면을 형성하는 진동판을 변형시켜 잉크 유로내 용적을 변화시켜서 잉크 액적을 토출시킨다(특개평(JP-B) 제2-51734호 공보 참조). 서멀형 잉크젯 헤드에서는, 발열 저항체를 이용하여 잉크 유로 내에서 잉크를 가열하여 기포를 발생시킨다(JP-A 제61-59911호 참조). 정전형 잉크젯 헤드에서는, 잉크 유로의 벽면을 형성하는 진동판과 전극을 대향 배치하여, 진동판과 전극 사이에서 발생되는 정전력에 의해서 진동판을 변형시켜, 잉크 유로내 용적을 변화시켜 잉크 방울을 토출시킨다(JP-A 제6-71882호 참조).
본 발명의 기록용 잉크는 잉크젯 기록용 잉크, 만년필, 볼펜, 펠트펜(felt-tip pen, fiber-tipped pen) 등을 비롯한 다양한 분야에서 적절하게 사용할 수 있지만, 특히 잉크젯 기록 시스템을 이용한 화상 기록기(예를 들어, 프린터 등)에서 적절하게 사용할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 기록용 잉크는 또한 인쇄 동안, 또는 인쇄 전후에 기록용 잉크 및 기록 시트를 50∼200℃에서 가열하여, 인쇄의 정착을 촉진하는 기능을 하는 프린터용으로 사용할 수 있고, 가장 적합하게는 이하의 본 발명의 잉크 카트리지, 잉크 기록물, 잉크젯 기록 장치 및 잉크젯 기록 방법에 사용할 수 있다.
(잉크 카트리지)
본 발명의 잉크 카트리지는 본 발명의 기록용 잉크를 용기에 수용하고, 필요에 따라서 적절하게 다른 부재를 포함한다.
용기는 특별히 제한되지 않고, 목적에 따라 형상, 구조, 크기, 재질 등을 적절하게 선택할 수 있으며, 적절한 예에는 알루미나 적층 필름, 수지 필름 등으로 형성된 잉크 주머니를 포함하는 용기 등이 포함된다.
도 1 및 도 2를 참조하여 잉크 카트리지를 설명한다. 도 1은 잉크젯 기록 장치에 장전되기 전 잉크 카트리지의 외부 사시도이고, 도 2는 잉크 카트리지의 정면 단면도이다.
도 2에 도시한 잉크 카트리지(7)는 카트리지 본체(41) 내에 필요한 잉크를 흡수시킨 잉크 흡수체(42)를 수용한다. 카트리지 본체(41)는 케이스(43)의 넓은 상부 개구 상에 보넷 부재를 결합 또는 용착시켜서 형성한 것이고 예를 들어 수지 성형품으로 이루어질 수 있다. 또한, 잉크 흡수체(42)는 우레탄 발포체 등과 같은 다공질체로 이루어지고 잉크는 카트리지 본체(41)에 압축 및 삽입된 후에 흡수된다.
기록 헤드(6)에 잉크를 공급하는 잉크 공급구(45)는 카트리지 본체(41)의 케이스(43)의 하부 상에 형성되고 밀봉 고리(46)가 잉크 공급구(45)의 내주면에 끼워넣어져 있다. 보넷 부재(44) 위에는 대기 개방구(47)가 형성되어 있다. 카트리지 본체(41)에는, 장전되기 전에 잉크 공급구(45)를 차단하고, 장전 시간, 수송 시간 또는 진공 포장시 넓은 측벽에 의한 압력에 의한 케이스(43)의 압축 변형으로 야기되는 잉크의 누수를 방지하기 위하여 카트리지 본체(41)에 캡 부재(50)가 부착되어 있다.
도 1에 도시한 바와 같이 대기 개방구(47)는 산소 투과율이 100 ㎖/㎡ 이상인 필름 형태인 밀봉 부재(55)를 보넷 부재(44)에 부착시켜서 밀봉되어 있다. 산소 투과율이 100 ㎖/㎡ 이상인 밀봉 부재(55)로 대기 개방구(47)를 밀봉하여서, 잉크 카트리지(7)를 감압하에서 알루미늄 적층 필름 등과 같은 비다공성 포장 부재로 포장함으로써, 잉크 흡수체(42)와 카트리지 본체(41) 사이에 형성된 공간 A(도 2에 도시)의 공기로 인해 잉크에 가스가 용해되거나 또는 잉크로 충진된 경우에도, 밀봉 부재(55)를 통해서 카트리지 몸체(41)와 포장 부재 사이의 진공도가 높은 공간으로 잉크 내 대기가 배출되어 잉크의 탈기도가 향상된다.
본 발명의 잉크 카트리지는 본 발명의 기록용 잉크(잉크 세트)를 포함하고 다양한 잉크젯 기록 장치에 탈착가능하게 장착하여 이용할 수 있다. 또한, 가장 바람직하게는, 본 발명의 잉크 카트리지는 하기에 기술하는 본 발명의 잉크젯 기록 장치에 탈착가능하게 장착되어 이용한다.
(잉크젯 기록 장치 및 잉크젯 기록 방법)
본 발명의 잉크젯 기록 장치는 적어도 잉크 액적 토출 수단 및 필요에 따라 다른 수단 예컨대 자극 발생 수단, 제어 수단 등을 포함한다.
본 발명의 잉크젯 기록 방법은 잉크 액적 토출 단계를 적어도 포함하고, 필요에 따라서 자극 발생 단계, 제어 단계 등의 다른 단계를 포함한다.
본 발명의 잉크젯 기록 방법은 본 발명의 잉크젯 기록 장치를 통해 바람직하게 수행할 수 있고, 잉크 액적 토출 단계는 잉크 액적 토출 수단을 통해 바람직하게 수행할 수 있다. 다른 단계는 각각 다른 수단을 통해 바람직하게 수행할 수 있다.
-잉크 토출 단계 및 잉크 액적 토출 수단-
잉크 액적 토출 단계는 본 발명의 기록용 잉크를 자극하여 기록용 잉크를 토출시켜 화상을 형성하는 단계이다.
잉크 액적 토출 수단은 본 발명의 기록용 잉크를 자극하여 기록용 잉크를 토출해서 화상을 형성하도록 설정되어 있다. 잉크 액적 토출 수단은 특별히 한정되지 않고 목적에 따라서 선택할 수 있으며 이의 예는 토출 잉크용의 각종 노즐일 수 있다.
자극은, 예컨대, 상기 언급한 자극 발생 수단에 의해 발생시킬 수 있다. 작극은 특별히 제한되지 않고 목적에 따라 선택할 수 있다. 예로는 열(온도), 압력, 진동, 빛 등이 포함된다. 이들은 단독으로 가해지거나 조합하여 사용되어도 좋다. 이 중에서, 열 및 압력이 적합하다.
구체적으로, 자극 발생 수단의 예에는 가열 장치, 가압 장치, 압전소자, 진동 발생 장치, 초음파 발진기, 라이트 등이 포함되고, 구체적으로는, 예컨대, 압전소자 등의 압전 액츄에이터, 발열 저항체 등의 전기 열변환 소자를 이용하여 액체와 증기간 막의 상변화를 기초로하는 서멀 액츄에이터, 온도 변화에 따른 금속상 변화를 기초로 하는 형상 기억 합금 액츄에이터, 정전력을 기초로하는 정전 액츄에이터 등을 예로 들 수 있다.
기록용 잉크 토출의 양상은 특별히 제한되지 않고, 자극에 따라서 다르다. 자극이 "열"에 의해 발생하는 경우, 이러한 과정은 예를 들어 열 헤드를 이용하여 기록 신호에 상응하는 열 에너지를 기록 헤드 내 기록용 잉크에 가하고, 이어 열 에너지를 통해 기록용 잉크에 기포를 발생시켜서 기포의 압력에 의해 잉크 액적의 형태로 기록 헤드의 노즐로부터 기록용 잉크를 분사시키는 방법을 예로 들 수 있다. 다르게, 자극이 "압력"이면, 기록 헤드 내 잉크 유로 내에 있는 압력실이라고 불리는 위치에 접착된 압전소자에 전압을 인가함으로써, 압전소자가 휘어서, 압력실의 용적이 축소하고 기록 헤드의 노즐구멍으로부터 해당 기록용 잉크를 액적으로서 분사시키는 방법 등을 예를 들 수 있다.
토출되는 기록용 잉크의 잉크 액적은 분사 속도 5 m/s∼20 m/s, 구동 주파수로서는 1 kHz 이상, 해상도 300 dpi 이상에서 그 크기가 3 pl∼40 pl인 것이 바람직하다.
또한, 제어 수단은 각 수단을 효과적으로 제어할 수 있는 한 특별히 제한되지 않고 목적에 따라 선택할 수 있다. 이의 예에는 시퀀서 및 컴퓨터 등의 기기가 포함된다.
다음으로, 도면을 참조하여 기록 매체 상에 화상을 형성하는 방법을 설명할 것이며, 상기 방법에 있어서 본 발명의 기록용 잉크를 함유하는 잉크 카트리지는 잉크젯 프린터에 장착되고, 기록용 잉크는 미세한 토출구로부터 잉크 액적으로서 토출되어 화상을 형성하게 된다.
도 3은 본 발명의 기록용 잉크를 수용하는 기록용 잉크 수용부를 갖춘 잉크 카트리지가 탑재된 예시적인 직렬형 잉크젯 기록 장치의 개략 정면도이다.
이 잉크젯 기록 장치의 기계부에 있어서, 주가이드 로드(3) 및 부가이드 로드(4)는 거의 수평 위치로 측면 패널(1 및 2) 사이에서 측면으로 걸쳐있고, 캐리지 수단(5)은 미끄럼 이동 가능하게 주주사 방향으로 주가이드 로드(3) 및 부가이드 로드(4)에 의해 지지되어 있다.
옐로우(Y) 잉크, 마젠타(M) 잉크, 시안(C) 잉크 및 블랙(Bk) 잉크를 각각 토출하는 각각 4개의 헤드(6)가 각 토출면(노즐면)이 아래로 향해서 캐리지 수단(5) 상에 탑재되어 있다. 각 색상에 대한 잉크 공급기로서 4개의 카트리지(7y, 7m, 7c 및 7k)가 캐리지 수단(5)의 헤드(6)의 상측면 상에 교환가능하게 탑재되어 있다.
캐리지 수단(5)은, 주주사 모터(8)의 구동을 제어하도록 주주사 모터(8)에 의해 회전하는 구동 풀리(구동 타이밍 풀리)(9) 사이에서 연장된 타이밍 벨트(11)에 연결되어 있고, 캐리지(5), 즉 4개의 헤드는 주주사 방향으로 이동하게 된다.
또한, 측면 판(1 및 2)을 잇는 바닥판(12) 상에 서브프레임(13 및 14)을 설치하여서, 종이(16)를 주주사 방향과 직교하는 부주사 방향으로 수송하는 수송 롤러(15)를 서브프레임(13 및 14) 사이에서 회전가능하게 위치시킨다. 그리고, 부주사 모터(17)는 서브프레임(14)의 측면 상에 위치하고, 부주사 모터(17)의 회전을 수송 롤러(15)에 전송하기 위해서 기어(18)는 부주사 모터(17)의 회전축 상에 고정되어 있으며 기어(19)는 수송 롤러(15)의 축에 고정되어 있다.
헤드(6)의 신뢰성 유지 회복 기구(21)(이하, "서브 시스템"이라 함)는 측면판(1)과 서브프레임(12) 사이에 위치한다. 서브 시스템(21)에서, 각 헤드(6)의 토출면을 캡핑하기 위한 4개의 캡 수단(22)을 유지하는 홀더(23)는 스윙가능하게 링크 부재(24)에 의해 유지되고 캐리지 수단(5)은 주주사 방향의 이동으로 홀더(23) 상에 위치하는 캐칭부(25)와 접촉하고 있다. 이 홀더(23)는 캐리지 수단(5)의 이동에 따라서 리프트업하고 잉크젯 헤드(6)의 토출면(6a)은 캡 수단(22)으로 캡핑되며 캐리지 수단(5)은 인쇄면으로 더욱 이동한다. 이어 홀더는 캐리지 수단(5)의 이동에 따라 리프트 다운하고 캡 수단(22)은 잉크젯 헤드(6)의 토출면(6a)으로부터 분리된다.
캡 수단(22)은 흡인 튜브(26)를 통해 흡인 펌프(27)와 접속함과 동시에, 대기 개방구를 형성하여 대기 개방 튜브 및 대기 개방 밸브(벌브)를 통해 대기와 연통하고 있다. 또한, 흡인 펌프(27)는 흡인한 폐액을 드레인 튜브 등을 통해 도시하지 않은 폐액 저류조로 배출시킨다.
또한, 홀더(23)의 측면 상의 블레이드 암(29) 상에는, 잉크젯 헤드(6)의 토출면(6a)을 와이핑하는 섬유 부재, 발포 부재 또는 고무 등의 탄성부재로 이루어지는 와이핑 수단인 와이퍼 블레이드(28)가 부착되어 있다. 블레이드 암(29)은 스윙가능하게 설치되며 도면에 도시하지 않은 구동 수단에 의해 회전하는 캠의 회전에 의해 스윙한다.
도 4에는 본 발명의 잉크를 수용한 잉크 수용부와 잉크 액적을 토출하기 위한 헤드부를 갖춘 기록 카트리지(기록 수단)의 구성예를 도시하였다. 이하 기록 수단에 관해서 설명한다.
기록 수단(30)은 직렬형이고, 헤드(6), 이 잉크젯 헤드(6)에 공급되는 잉크를 수용하는 잉크 탱크(33) 및 잉크 탱크(33) 내부를 밀봉하는 캡 부재(34)로 주요부가 구성된다.
기록 수단(30)의 헤드(6) 상에는 잉크를 토출하기 위한 다수의 노즐(32)이 형성되어 있다. 잉크는 잉크 탱크(33)로부터 잉크 공급 튜브(도면에서 생략)를 통해서 공통 액실(도시하지 않음)로 유도되고 기록 장치 본체로부터 전극(31)에 의해 입력되는 전기 신호에 따라서 노즐(32)로부터 토출된다. 이러한 유형의 기록 수단(30)은 서멀형 또는 버블형이라고 하는 열에너지로 동력을 공급하는 헤드용으로 알맞은 구조이다. 침투성이 우수한 잉크를 버블형 또는 서멀형 등의 기록 방법에 사용에 사용하기 위해서, 열소자에 대한 본 발명의 잉크의 습윤능을 개선하여, 잉크 토출 안정성 및 주파수 안정성을 얻을 수 있고 또한 안전성도 높고 매우 적합하다.
여기서, 직렬형(셔틀형) 잉크젯 기록 장치만을 예로 들었지만, 본 발명의 잉크는 또한 라인 헤드가 장착된 라인형 잉크젯 기록 장치에도 적용가능한데, 이때 노즐은 임의 배열 예컨대 지그재그 등으로 배열되고, 화상 해상도의 일부 또는 이와 동일한 정도로 밀도를 농축시키고 기록 매체보다 넓게 배열시킨 것이다.
본 발명의 잉크젯 기록 장치 및 잉크젯 기록 방법은 잉크젯 기록 방법을 이용하는 다양한 기록에 적용할 수 있고, 가장 적합하게는 예를 들어, 잉크젯 기록용 프린터, 팩시밀리 장치, 복사 장치, 프린터/팩스/복사기 일체형(all in one) 장치 등에 적용가능하다.
(잉크 기록물)
본 발명의 잉크젯 기록 장치 및 잉크젯 기록 방법에 의해 기록된 잉크 기록물이 본 발명의 잉크 기록물이다. 본 발명의 잉크 기록물은 본 발명의 기록용 잉크에 의해서 기록 매체 상에 형성된 화상을 포함한다.
기록 매체는 특별히 제한되지 않고 목적에 따라 선택할 수 있으며, 이의 예로는 보통지, 광택지, 특수지, 천, 필름, OHP(overhead projection) 시트 등이 포함된다. 이들은 단독으로 사용하거나 조합하여 사용하여도 된다.
상기 잉크 기록물은 번짐이 없이 고화질이며 안정성이 우수한 화상을 기록하는 물질로서 다양한 용도에 적합하게 사용할 수 있다.
본 발명은 통상의 문제를 해결할 수 있고, 토출 안정성 및 보존 안정성이 우수하고, 내스크래치성, 내수성 및 내광성 등의 화상 견뢰도가 양호하며, 칼라 화상의 색상 재현성이 우수한 고품질 화상을 얻는 것이 가능하며, 잉크젯 기록용으로 적합한 기록용 잉크, 각각 이 기록용 잉크를 이용하는 잉크 카트리지, 잉크젯 기록 방법 및 잉크젯 기록 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예를 이하에 설명하지만, 이에 본 발명의 범주가 제한되는 것은 아니다. 모든 비율은 달리 언급하지 않으면 중량으로서 기재한다.
(제조예 1)
-수지로 피복된 복합 안료 분산체 A의 제조-
<1차 입자 I의 제조>
초미립자 산화아연 분말(FINEX-50, Sakai Chemical Industry Co., Ltd. 제조, 입자 형상:분체, 평균 입자 직경 = 0.02 ㎛) 30 g을 5%의 C.I.Disperse Violet 31의 메틸에틸케톤 용액 100 g에 가하고, 교반기를 이용하여 1시간 교반하였다. 다음으로, 회전 증발기를 이용하여 메틸에틸케톤을 제거하고, 감압하에서 건조기를 이용하여 메틸에틸케톤을 더욱 완전하게 제거하여 복합 고체를 얻었다. 이 복합 고체를 유발을 이용하여 분쇄하여 1차 입자 I을 제작하였다.
<밀베이스 제제>
·복합 안료의 1차 입자 I···15 g
·Takelac W5025(Mitsui Takeda Chemical Co., Ltd., 폴리우레탄 수지, 산가 70 mgKOH/g, 고형분 30%)···15 g
·탈이온수···70 g
<혼련 공정>
상기 복합 안료를 혼합하고 충분한 정도로 습윤시켰다. 혼련 장치로서 스위스의 W.A. Bachofen의 DYNO-Mill KDLA에 직경 0.5 mm의 지르코니아 비드를 충전하고, 2,000 rpm에서 60분간 혼련하여 평균 입자 직경(D50%)이 70 nm인 밀베이스를 얻었다.
<산침전 공정>
얻어진 밀베이스를 교반하면서, 1 N 염산을 적하하여 산침전법을 수행해서 페이스트형의 밀베이스를 얻었다.
<수세-알칼리화 공정>
얻어진 밀베이스에 탈이온수 400 g을 부가하고 잘 교반하고, 원심 분리기를 이용하여 안료 페이스트 및 물로 분리하고, 상등액을 제거하였다. 이 조작을 수회 반복하여 pH가 5.5인 밀베이스 100 g을 얻었다. 여기에, 염기성 화합물로서 2-아미노-2-메틸-1,3-프로판디올을 부가하여 pH를 8.2로 조정하였다.
<재혼련 공정>
다시, DYNO-Mill KDL A(스위스의 W.A.Bachofen 제조)에 직경 0.5 mm인 지르코니아 비드를 충전하고, 2,000 rpm에서 10분간 혼련을 하였다. 밀베이스를 추출하고 측정한 이의 평균 입자 직경(D50%)이 114 nm였다.
<조대 입자 제거 공정>
0.8 ㎛ 멤브레인 필터-(ADVANTEC 제조)를 이용하여 0.8 ㎛ 이상의 조대 입자 를 제거하여서, 평균 입자 직경(D50%)이 86 nm이고, 안료 농도가 15%인 수지 피복된 복합 안료 분산체 A 80 g을 제조하였다. 평균 입자 직경(D50%)은 입도 분포 측정 장치(Nanotrac UPA-EX150, Nikkiso Co., Ltd. 제조)로 측정하였다.
(제조예 2)
-수지로 피복된 복합 안료 분산체 B의 제조-
<1차 입자 II의 제조>
초미립자 산화티타늄 분말(TTO-55, Ishihara Sangyo Kaisha, Ltd. 입자형상:과립상, 평균 입자 직경= 0.01∼0.03 ㎛) 30 g 및 C.I.Solvent Red 207 분체 10 g을 250 ㎖의 지르코니아 포트에 넣고, 직경이 10 mm인 50 지르코니아볼 및 직경이 20 mm인 20 지르코니아볼을 추가로 넣고 플라네터리 볼밀로 400 rpm에서 48시간 동안 분쇄 및 혼합하였다.
<밀베이스 제제>
·복합 안료의 1차 입자 II···15 g
·ARUFON UC-3000(Toagosei Co., Ltd. 제조, 아크릴 수지, 산가 89 mgKOH/g, 고형분= 100%)···7.5 g
·탈이온수···77.5 g
<혼련 공정>
우선, 아크릴 수지를 탈이온수 중에 분산시키고, 1 N 수산화리튬 수용액의 당량을 적하하고, 가열하에서 교반하여 수지를 용해시켰다. 다음으로, 상기 복합 안료를 혼합하고 충분한 정도로 습윤시켰다. 스위스의 W.A.Bachofen에서 제조한 DYNO-Mill KDL A에 직경이 0.5 mm인 지르코니아 비드를 충전하고, 2,000 rpm에서 60분간 혼련을 하여, 평균 입자 직경(D50%)이 45 nm인 밀베이스를 얻었다.
<산침전 공정>
얻어진 밀베이스를 교반하면서, 1 N 염산을 적하하여 산침전을 수행하여서 페이스트형의 밀베이스를 얻었다.
<수세-알칼리화공정>
얻어진 밀베이스에 탈이온수 400 g을 부가하고 잘 교반하였으며, 원심 분리기를 이용하여 안료 페이스트와 물로 분리하고, 상등액을 제거하였다. 이 조작을 수회 반복하여 pH가 5.7인 밀베이스 100 g을 얻었다. 여기에, 염기성 화합물로서 2-아미노-2-메틸-1,3-프로판디올을 부가하여 pH를 8.4로 조정하였다.
<재혼련 공정>
다시, 스위스의 W.A.Bachofen에서 제조한 DYNO-Mill KDL A에 직경이 0.5 mm인 지르코니아 비드를 충전하고, 2,000 rpm에서 10분간 혼련하였다. 밀베이스를 추출하여 측정한 이의 평균 입자 직경(D50%)이 86 nm였다.
<조대 입자 제거 공정>
0.8 ㎛ 멤브레인 필터(ADVANTEC 제조)를 이용하여 0.8 ㎛ 이상의 조대 입자를 제거하여서, 평균 입자 직경(D50%)이 65 nm이고 안료 농도가 15%인 수지로 피복된 복합 안료의 분산체 B 82 g을 얻었다. 평균 입자 직경(D50%)은 입도 분포 측정 장치(Nanotrac UPA-EX150, Nikkiso Co., Ltd. 제조)로 측정하였다.
(제조예 3)
-수지로 피복된 복합 안료 분산체 C의 제조-
<1차 입자 III의 제조>
백색 진주 운모 분말(Magnapearl 13000, Takara Tsusho Co., Ltd.에서 입수가능, 입자 형상: 과립상, 평균 입자 직경= 2∼10 ㎛) 30 g, 및 C.I.Solvent Blue 87 분체 5 g을 250 ㎖ 지르코니아 포트에 넣고, 여기에 직경이 10 mm인 50 지르코니아 볼 및 직경이 20 mm인 20 지르코니아 볼을 추가로 넣고, 플라네터리 볼밀로 400 rpm에서 96시간 동안 분쇄 및 혼합하였다.
<밀베이스 제제>
·복합 안료의 1차 입자 III···15 g
·ARUFON UC-3920(Toagosei Co., Ltd. 제조, 스티렌-아크릴 수지, 산가= 243 mgKOH/g, 고형분= 100%)···7.5 g
·탈이온수···77.5 g
<혼련 공정>
우선, 스티렌-아크릴 수지를 탈이온수 중에 분산시키고, 1 N 수산화리튬 수용액의 당량을 적하하고 가열하에서 교반하여 수지를 용해시켰다. 다음으로, 상기 복합 안료를 혼합하고 충분한 정도로 습윤시켰다. 혼련 장치로서 스위스의 W.A.Bachofen에서 제조한 DYNO-Mill KDL A에 직경이 0.5 mm인 지르코니아 비드를 충전하고, 2,000 rpm에서 60분간 혼련하여, 평균 입자 직경(D50%)이 145 nm인 밀베이스를 얻었다.
<산침전 공정>
얻어진 밀베이스를 교반하면서 1 N 염산을 적하하여 산침전을 수행해서 페이스트형의 밀베이스를 얻었다.
<수세-알칼리화 공정>
얻어진 밀 베이스에 탈이온수 400 g을 부가하고 잘 교반하고, 원심 분리기를 이용해서 안료 페이스트와 물을 분리하였으며, 상등액을 제거하였다. 이 조작을 수회 반복하여 pH가 5.7인 밀베이스 100 g을 얻었다. 여기에, 염기성 화합물로서 2-아미노-2-메틸-1,3-프로판디올을 부가하여 pH를 8.4로 조정하였다.
<재혼련 공정>
다시, DYNO-Mill KDL A(스위스의 W.A.Bachofen 제조)에 직경 0.5 mm인 지르코니아 비드를 충전하고, 2,000 rpm에서 10분간 혼련을 하였다. 밀베이스를 추출하고 측정한 이의 평균 입자 직경(D50%)이 184 nm였다.
<조대 입자 제거 공정>
0.8 ㎛ 멤브레인 필터-(ADVANTEC 제조)를 이용하여 0.8 ㎛ 이상의 조대 입자를 제거하여서, 평균 입자 직경(D50%)이 142 nm이고, 안료 농도가 15%인 75 g의 수지 피복된 복합 안료 분산체 C를 제조하였다. 평균 입자 직경(D50%)은 입도 분포 측정 장치(Nanotrac UPA-EX150, Nikkiso Co., Ltd. 제조)로 측정하였다.
(제조예 4)
-수지로 피복된 복합 안료 분산체 D의 제조-
<1차 입자 IV의 제조>
초미립자 황산바륨 분말(BF-1H, Sakai Chemical Industry Co., Ltd. 제조, 입자형상: 과립상, 평균 입자 직경= 0.1 ㎛) 30 g을 5%의 C.I.Solvent Blue 36의 톨루엔 용액 100 g에 가하여, 교반기를 이용하여 1시간 교반하였다. 다음으로, 회전 증발기를 이용하여 톨루엔을 제거하고, 이어 감압하에서 건조기를 이용하여 톨루엔을 완전히 제거하여 복합 고체를 얻었다. 이 복합 고체를 유발로 분쇄하여 1차 입자 IV를 제조하였다.
<밀베이스 제제>
·복합 안료의 1차 입자 IV 복합안료···15 g
·Nichigo POLYESTER W-0030(Nippoon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd. 제조, 폴리에스테르 수지, 산가 100 mgKOH/g, 고형분= 30%)···20 g
·탈이온수···65 g
<혼련 공정>
상기 복합 안료를 혼합하고 충분한 정도로 습윤하였다. 혼련 장치로서 스위스의 W.A.Bachofen에서 제조한 DYNO-Mill KDL A에 직경 0.5 mm인 지르코니아 비드를 충전하고, 2,000 rpm에서 60분간 혼련을 하여 평균 입자 직경(D50%)이 125 nm인 밀베이스를 얻었다.
<산침전 공정>
얻어진 밀베이스를 교반하면서 1 N 염산을 적하하여 산침전을 수행해서 페이스트형의 밀베이스를 얻었다.
<수세-알칼리화 공정>
얻어진 밀베이스에 탈이온수 400 g을 부가하여 잘 교반하고, 원심 분리기를 이용하여 안료 페이스트와 물을 분리해서 상등액을 제거하였다. 이 조작을 수회 반복하여 pH가 5.6인 밀베이스 100 g을 얻었다. 여기에, 염기성 화합물로서 2-아미노-2-메틸-1,3-프로판디올을 부가하여 pH를 8.3으로 조정하였다.
<재혼련 공정>
다시, DYNO-Mill KDL A(스위스의 W.A.Bachofen 제조)에 직경 0.5 mm인 지르코니아 비드를 충전하고, 2,000 rpm에서 10분간 혼련을 하였다. 밀베이스를 추출하고 측정한 이의 평균 입자 직경(D50%)이 163 nm였다.
<조대 입자 제거 공정>
0.8 ㎛ 멤브레인 필터-(ADVANTEC 제조)를 이용하여 0.8 ㎛ 이상의 조대 입자를 제거하여서, 평균 입자 직경(D50%)이 135 nm이고, 안료 농도가 15%인 70 g의 수지 피복된 복합 안료 분산체 D를 제조하였다. 평균 입자 직경(D50%)은 입도 분포 측정 장치(Nanotrac UPA-EX150, Nikkiso Co., Ltd. 제조)로 측정하였다.
(제조예 5)
-수지로 피복된 복합 안료 분산체 E의 제조-
<1차 입자 V의 제조>
콜로이달 실리카 분말(Quartron PL-1, Fuso Chemical Co., Ltd. 제조, 입자 형상: 과립상, 평균 입자 직경= 15 nm) 30 g을 5%의 C.I.Solvent Yellow 16의 톨루엔 용액 100 g에 부가하고 교반기를 이용하여 1시간 동안 교반하였다. 다음으로, 회전 증발기를 이용하여 톨루엔을 제거하고, 감압하에서 건조기를 이용하여 톨루엔을 더욱 완전하게 제거하고 복합 고체를 얻었다. 이 복합 고체를 유발로 분쇄하여 1차 입자 V를 제조하였다.
<밀베이스 제제>
·복합 안료의 1차 입자 V···15 g
·JC-05(Seiko PMC Corporation 제조, 스티렌-아크릴 수지, 산가 170 mgKOH/g, 고형분= 20%)···30 g
·탈이온수···55 g
<혼련 공정>
상기 복합 안료를 혼합하고 충분한 정도로 습윤하였다. 혼련 장치로서 스위스의 W.A.Bachofen에서 제조한 DYNO-Mill KDL A에 직경 0.5 mm인 지르코니아 비드를 충전하고, 2,000 rpm에서 60분간 혼련하여 평균 입자 직경(D50%)이 57 nm인 밀베이스를 얻었다.
<산침전 공정>
얻어진 밀베이스를 교반하면서 1 N 염산을 적하하여 산침전을 수행해서 페이스트형의 밀베이스를 얻었다.
<수세-알칼리화 공정>
얻어진 밀베이스에 탈이온수 400 g을 부가하여 잘 교반하고, 원심 분리기를 이용하여 안료 페이스트와 물을 분리해서 상등액을 제거하였다. 이 조작을 수회 반복하여 pH가 5.6인 밀베이스 100 g을 얻었다. 여기에, 염기성 화합물로서 2-아미노-2-메틸-1,3-프로판디올을 부가하여 pH를 8.3으로 조정하였다.
<재혼련 공정>
다시, DYNO-Mill KDL A(스위스의 W.A.Bachofen 제조)에 직경 0.5 mm인 지르코니아 비드를 충전하고, 2,000 rpm에서 10분간 혼련을 하였다. 밀베이스를 추출하고 측정한 이의 평균 입자 직경(D50%)이 86 nm였다.
<조대 입자 제거 공정>
0.8 ㎛ 멤브레인 필터-(ADVANTEC 제조)를 이용하여 0.8 ㎛ 이상의 조대 입자를 제거하여서, 평균 입자 직경(D50%)이 73 nm이고, 안료 농도가 15%인 85 g의 수지 피복된 복합 안료 분산체 E를 제조하였다. 평균 입자 직경(D50%)은 입도 분포 측정 장치(Nanotrac UPA-EX150, Nikkiso Co., Ltd. 제조)로 측정하였다.
(제조예 6)
-안료 분산체 A의 제조-
-계면 활성제 안료 분산체-
<밀베이스 제제>
·프탈로시아닌 C.I.Pigment Blue 15:3(ECB-301, Dainichiseika Coloar&Chemicals Mfg.Co., Ltd)···15 g
·폴리옥시에틸렌 라우릴에테르<DKS NL-180>···5 g(비이온계 계면활성제, Dai-Ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd. 제조, HLB 값: 16.2)
·탈이온수···80 g
<혼련 공정>
상기 복합 안료를 혼합하고 충분한 정도로 습윤시켰다. 혼련 장치로서 스위스의 W.A. Bachofen의 DYNO-Mill KDLA에 직경 0.5 mm의 지르코니아 비드를 충전하 고, 2,000 rpm에서 60분간 혼련하여 평균 입자 직경(D50%)이 95 nm인 안료 분산체 A를 얻었다. 평균 입자 직경(D50%)은 입도 분포 측정 장치(Nanotrac UPA-EX150, Nikkiso Co., Ltd. 제조)로 측정하였다.
(제조예 7)
-수지로 피복된 복합 안료 분산체 F의 제조-
<1차 입자 VI의 제조>
초미립자 산화아연 분말(FINEX-50, Sakai Chemical Industry Co., Ltd., 입자형상: 분체, 평균 입자 직경= 0.02 ㎛) 30 g을 5%의 C.I.Disperse Violet 31의 메틸에틸케톤 용액 100 g에 부가하고, 교반기를 이용하여 1시간 동안 교반하였다. 다음으로, 회전 증발기를 이용하여 메틸에틸케톤을 제거하고, 감압하에서 건조기를 이용하여 완전히 메틸에틸케톤을 더욱 제거해서 복합 고체를 얻었다. 이 복합 고체를 유발로 분쇄하여 1차 입자 VI을 제조하였다.
<밀베이스 제제>
·복합 안료의 1차 입자 VI···15 g
·Takelac W5025(Mitsui Takeda Chemical Co., Ltd. 제조, 폴리우레탄 수지, 산가 70 mgKOH/g, 고형분 30%)···15 g
·탈이온수···70 g
<혼련 공정>
상기 복합 안료를 혼합하고 충분한 정도로 습윤하였다. 혼련 장치로서 스위스의 W.A.Bachofen에서 제조한 DYNO-Mill KDL A에 직경 0.5 mm인 지르코니아 비드 를 충전하고, 2,000 rpm에서 60분간 혼련을 하여 평균 입자 직경(D50%)이 132 nm인 밀베이스를 얻었다.
<산침전 공정>
얻어진 밀베이스를 교반하면서 1 N 염산을 적하하여 산침전을 수행해서 페이스트형의 밀베이스를 얻었다.
<수세-알칼리화 공정>
얻어진 밀베이스에 탈이온수 400 g을 부가하여 잘 교반하고, 원심 분리기를 이용하여 안료 페이스트와 물을 분리해서 상등액을 제거하였다. 이 조작을 수회 반복하여 pH가 5.5인 밀베이스 100 g을 얻었다. 여기에, 염기성 화합물로서 2-아미노-2-메틸-1,3-프로판디올을 부가하여 pH를 8.2로 조정하였다.
<재혼련 공정>
다시, DYNO-Mill KDL A(스위스의 W.A.Bachofen 제조)에 직경 0.5 mm인 지르코니아 비드를 충전하고, 2,000 rpm에서 10분간 혼련을 하였다. 밀베이스를 추출하고 측정한 이의 평균 입자 직경(D50%)이 179 nm였다.
<조대 입자 제거 공정>
0.8 ㎛ 멤브레인 필터-(ADVANTEC 제조)를 이용하여 0.8 ㎛ 이상의 조대 입자를 제거하여서, 평균 입자 직경(D50%)이 166 nm이고, 안료 농도가 15%인 80 g의 수지 피복된 복합 안료 분산체 F를 제조하였다. 평균 입자 직경(D50%)은 입도 분포 측정 장치(Nanotrac UPA-EX150, Nikkiso Co., Ltd. 제조)로 측정하였다.
(제조예 8)
-수지로 피복된 복합 안료 분산체 G의 제조-
<1차 입자 VIII의 제조>
초미립자 황산바륨 분말(BF-1H, Sakai Chemical Industry Co., Ltd. 제조, 입자 형상: 과립상, 평균 입자 직경= 0.1 ㎛) 30 g을 5%의 C.I.Solvent Blue 36의 톨루엔 용액 100 g에 부가하고, 교반기를 이용하여 1시간 동안 교반하였다. 다음으로, 회전 증발기를 이용하여 톨루엔을 제거하고, 이어서, 감압하에서 건조기를 이용하여 완전히 톨루엔을 제거하여 복합 고체를 얻었다. 이 복합 고체를 유발로 분쇄하여 1차 입자 VIII를 제조하였다.
<밀베이스 제제>
·복합 안료의 1차 입자 VIII···15 g
·Plascoat RZ-142(Goo Chemical Co., Ltd. 제조, 폴리에스테르 수지, 산가 30∼50 mgKOH/g, 고형분= 25 중량%)···24 g
·탈이온수···65 g
<혼련 공정>
상기 복합 안료를 혼합하고 충분한 정도로 습윤하였다. 혼련 장치로서 스위스의 W.A.Bachofen에서 제조한 DYNO-Mill KDL A에 직경 0.5 mm인 지르코니아 비드를 충전하고, 2,000 rpm에서 60분간 혼련을 하여 평균 입자 직경(D50%)이 180 nm인 밀베이스를 얻었다.
<산침전 공정>
얻어진 밀베이스를 교반하면서 1 N 염산을 적하하여 산침전을 수행해서 페이 스트형의 밀베이스를 얻었다.
<수세-알칼리화 공정>
얻어진 밀베이스에 탈이온수 400 g을 부가하여 잘 교반하고, 원심 분리기를 이용하여 안료 페이스트와 물을 분리해서 상등액을 제거하였다. 이 조작을 수회 반복하여 pH가 5.6인 밀베이스 100 g을 얻었다. 여기에, 염기성 화합물로서 2-아미노-2-메틸-1,3-프로판디올을 부가하여 pH를 8.5로 조정하였다.
<재혼련 공정>
다시, DYNO-Mill KDL A(스위스의 W.A.Bachofen 제조)에 직경 0.5 mm인 지르코니아 비드를 충전하고, 2,000 rpm에서 10분간 혼련을 하였다. 밀베이스를 추출하고 입자 직경을 측정하였으나 응집으로 인해 평균 입자 직경을 측정할 수 없었다.
(실시예 1∼7 및 비교예 1∼2)
-기록용 잉크의 제조-
기록용 잉크의 제조는 이하의 순서에 따라 수행하였다. 우선, 하기 표 1에 도시한 바와 같이, 수용성 용매, 침투제, 계면 활성제 및 물을 혼합하고 1시간 동안 교반하여 혼합물을 균일하게 혼합하였다. 이 혼합액에 수지로 피복된 복합 안료 분산체를 첨가하고 1시간 동안 교반하였으며, 안료 분산체 및 소포제를 첨가하고 1시간 동안 교반하였다. 이 분산물을 평균 포어 직경이 0.8 ㎛인 셀룰로스 아세테이트 멤브레인 필터를 이용하여 감압하에서 여과하고, 조대 입자 및 먼지를 제거하고 평가용으로 사용할 기록용 잉크를 제조하였다. 표 1에서, 각 성분의 수치는 중량%로 나타내었다.
Figure 112008068181657-pct00015
표 1에서 일반 명칭, 상품명 등은 다음과 같은 의미를 나타낸다.
* 아크릴 실리콘 에멀션: Toyo Ink Mfg.Co.Ltd. 제조, 고형분 40 중량%, 평균 입자 직경 130 nm, 최저 성막 온도(MFT)= 0℃ 이하
* 아크릴 에멀션: Joncryl 7600, Johnson Polymer 제조, 고형분 47 중량%, 평균 입자 직경 90 nm, MFT= 10℃ 이하
* 폴리우레탄 에멀션: Hydran HW 930, Dainippon Ink and Chemicals(DIC) 제조, 고형분 50 중량%, 평균 입자 직경 200 nm이하, MFT= 0℃ 이하
* 폴리에스테르 에멀션: Pesresin A-520, Takamatsu Oil&Fat, Col, Ltd. 제조, 고형분 30 중량%, 평균 입자 직경 100 nm, MFT= 30℃ 이하
* PolyFox PF-151N: 올리고머형 비이온성 불소계 계면 활성제(OMNOVA Solutions Inc. 제조, 활성 성분 50 중량%)
* Zonyl FS-300: 폴리옥시에틸렌 퍼플루오르알킬에테르(Dupont 제조, 활성 성분 40 중량%)
* Softanol EP-5035: 폴리옥시에틸렌 폴리옥시프로필렌 분지형 알킬에테르(Nippon Shokubai Co., Ltd. 제조, 활성 성분 100 중량%)
* DKS NL-180: 폴리옥시에틸렌 라우릴에테르(비이온계 계면 활성제, Dai-Ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd. 제조, HLB 값: 16.2, 활성 성분 100 중량%)
* Proxel GXL: 1,2-벤즈이소티아졸린-3-온을 활성 성분으로 함, 곰팡이 제거제, Avecia Limited 제조, 활성 성분 : 20 중량%, 디프로필렌글리콜 함유)
* KM-72 F: 자기유화형 실리콘 소포제(Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. 제조, 활성 성분 : 100 중량%)
(실시예 8)
2.5 중량부의 Zonyl FS-300를 1.0 중량부의 KF-643(폴리에테르-폴리메틸실록산 공중합체, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. 제조, 활성 성분= 100 중량%)로 바꾼 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방식으로 실시예 8의 기록용 잉크를 제조하였다.
(실시예 9)
아크릴 실리콘 에멀션 10 중량부를 8.9 중량부의 Joncryl 538J(아크릴 에멀션, BASF사 제조, 고형분 45 중량%, 평균 입자 직경= 100 nm, MFT= 50℃)로 바꾼 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 실시예 9의 기록 잉크를 제조하였다.
다음으로, 실시예 1∼9 및 비교예 1∼2의 각 기록용 잉크에 관해서 다음과 같이 잉크 특성을 평가하였다. 결과는 표 2에 도시하였다. 또한, 각 기록용 잉크를 도 1 및 2에 도시한 바와 같은 잉크 카트리지에 공급하고, 그 잉크 카트리지를 잉크젯 프린터로서, 가부시키가이샤 리코에서 제조한 IPSIO G707에 장전하였다. 다음과 같이 토출 평가 및 화상 평가를 수행하였다. 그 결과는 표 2에 도시하였다.
<표면 장력 측정>
각 기록용 잉크의 표면 장력은 백금 플레이트를 사용하여 표면 장력 측정 장치(CBVP-Z, Kyowa Interface Science Co., Ltd. 제조)를 이용해서 25℃에서 측정한 정적 표면 장력이다.
<보존 안정성>
각 기록용 잉크를 50℃에서 1개월간 보관하고, 입자 직경의 변화를 입도 분포 측정 장치(Nonotrac UPA-EX150, Nikkiso Co., Ltd. 제조)로 측정하였다. 초기값으로서 보관 전에 평균 입자 직경을 이용하여 보관 후 잉크의 평균 입자 직경(D50%)의 변화율을 하기 수학식 2에 구하고, 하기 기준에 따라 평가하였다.
[수학식 2]
변화율=〔(보관 후의 평균 입자 직경/보관 전 평균 입자 직경)-1〕×100
[평가기준]
A: 변화율 ± 5% 미만
B: 변화율 ± 5∼15% 이내
C: 변화율 ± 15% 넘음
<토출 안정성 평가>
토출 안정성 평가는 하기와 같이 평가하였다. 잉크 카트리지에 충전된 각 기록용 잉크를 가부시키가이샤 리코에서 제조한 IPSIO G707에 충전하였다. 프린터 작동 중 캡핑 또는 클리닝 등없이 인쇄를 중지시 복귀성을 조사하고 분사 방향이 얼마 동안(초) 틀어지는지 또는 잉크 액적의 토출량이 얼마나 변하는지의 관점에서 각 신뢰성을 다음의 평가 기준으로 평가하였다.
[평가 기준]
A: 600초 이상
B: 60초 이상 600초 미만
C: 60초 미만
<발색성의 평가>
토출 안정성의 평가와 동일한 방식으로 잉크 카트리지에 충전된 잉크를 가부시키가이샤 리코에서 제조한 IPSIO G707에 충전하고, 각각의 고체 화상을 원패스로 인쇄하였다. 인쇄 시험을 위해 보통지를 사용하였다. 인쇄물을 건조한 후, 각각의 명도 값을 X-Rite의 반사형 칼라 분광 측정 색농도계를 통해 얻었다. 일본 색상 기준표(Japan Color Version 2)의 채도 값(옐로우: 91.34, 마젠타: 74.55, 시안: 62.82)에 대한 측정한 채도 값의 비율을 산출하여, 하기의 평가 기준에 따라서 판정하였다. 각 색상의 농도를 X-Rite 농도계로 측정하는 경우, 각 색상의 하기 농도 기준보다 농도가 낮은 인쇄물에 대해서는 C로 판정하였다.
[각 색상의 농도 판정]
옐로우 : 0.7 이상, 마젠타 : 0.9 이상, 시안 : 0.9 이상
[인쇄 시험 용지]
보통지: PPC 용지 Type 6200(가부시키가이샤 리코 제조)
[채도 평가 기준]
A : 0.8 이상
B : 0.7 이상 0.8 미만
C : 0.7 미만
<내스크래치성의 평가>
채도 평가와 동일한 방법으로 광택지 상에 생성시킨 화상 샘플의 각 인쇄부를 Crock Meter CM-1(TOYO SEIKI Seisaku-sho, Ltd. 제조)를 이용하여, 하중 900 g으로 백면포를 이용해 앞뒤로 5회 마찰시켰다. 이어서, 각 샘플을 육안으로 관찰하고 하기 기준에 따라서 판정하였다.
[인쇄 시험 용지]
광택지: Seiki Epson사에서 제조한 PM 사진 인쇄 용지(광택)
Canon Inc.에서 제조한 전문 사진 용지 RP-101
[평가 기준]
A: 화상 탈락 및 화상 주변 번짐이 거의 없음
B: 화상 탈락이 적지만, 화상 주변에 번짐을 볼 수 있음
C: 현저한 화상 탈락 및 화상 주변 번짐이 보임
<내수성의 평가>
채도 측정과 동일한 방법으로 보통지상에 작성한 화상 샘플 인쇄부에 물방울을 적하하였다. 이후, 잉크 기록물의 각 상태를 육안으로 관찰하고 하기 기준에 따라 평가하였다.
[평가 기준]
A: 동일하게 남음
B: 물방울이 적하된 인쇄부 주변에 자국(물자국)이 보임
C: 물방울 적하한 인쇄부의 주변부가 번짐
<내광성의 평가>
채도 측정과 동일한 방법으로 보통지상에 작성한 각 화상 샘플을 Atlas Weathermeter Ci35AW를 이용하여 24시간 동안 89℃의 블랙 패널 온도, 50% RH 및 70℃의 환경하에서, 옥외 태양과 유사한 크세논 방사선을 방사도 0.35 W/㎡(340 nm)로 조사하였다. 조사전후의 각 얻어진 색상 퇴색 및 변화를 하기에 나타낸 기준으로 평가하였다.
[평가 기준]
A: 거의 동일
B: 변화가 인정되지만 허용가능함
C: 색상 퇴색 및 변화가 높은 정도
Figure 112008068181657-pct00016
* 표 2에서, 비교예 2의 잉크 보존 안정성 컬럼의 "-"는 측정 불능을 의미한다. 비교예 2에서, 수용성 염료를 사용하여서 안료와 달리 입자 직경을 측정하는 것이 불가능하였다. 따라서, 보존 안정성을 평가할 수 없었다.
표 2에 도시한 결과로부터, 실시예 1∼9에서는, 본 발명의 복합 안료 입자 잉크를 사용하여, 유기 안료 잉크와 비교하여 잉크의 보존 안정성, 내광성이 우수하고, 비교예 1 및 2와 비교하여 발색성이 매우 우수하고, 내마찰성 또는 내수성으로 색바램에 대한 신뢰성이 높은, 기록용 잉크 및 이 기록용 잉크를 이용한 잉크 기록물을 얻을 수 있다.
실시예 6은 수분산성 수지를 함유하지 않기 때문에, 발색성 및 내스크래치성이 실시예 3에 비하여 약간 낮다.
실시예 7에서, 복합 안료 입자의 평균 입자 직경(D50%)이 150 nm을 넘기 때문에, 실시예 1에서와 비교하여 토출 안정성이 약간 낮다.
본 발명의 기록용 잉크는 토출 안정성 및 보존 안정성에 우수하고, 내스크래치성, 내수성 및 내광성 등의 화상 견뢰성이 양호하며, 칼라 화상의 색상 재현성이 우수한 고품질 화상을 얻는 것이 가능하다. 따라서, 본 발명의 기록용 잉크는 잉크 카트리지, 잉크 기록물, 잉크젯 기록 장치 및 잉크젯 기록 방법을 위해 적합하게 이용할 수 있다.
본 발명의 잉크젯 기록 장치 및 잉크젯 기록 방법은 잉크젯 기록 방법을 이용하는 다양한 기록에 적용할 수 있고, 가장 적합하게는 예를 들어, 잉크젯 기록용 프린터, 팩시밀리 장치, 복사 장치, 프린터/팩스/복사기의 일체형 복합기 등에 적용할 수 있다.

Claims (14)

  1. 복합 안료 입자;
    수용성 용매; 및
    물을 포함하는 기록용 잉크로서,
    여기서, 복합 안료 입자는 피복 수지로 피복된 1차 입자이고, 이때 1차 입자는 표면에 유용성(oil-soluble) 염료를 흡착 또는 부착시킨 백색 안료인 기록용 잉크.
  2. 제1항에 있어서, 백색 안료는 백색 무기 안료, 진주 안료 및 체질 안료로부터 선택되는 하나 이상인 기록용 잉크.
  3. 제1항에 있어서, 피복 수지는 (메타)아크릴 수지, 폴리에스테르 수지 및 폴리우레탄 수지 중 하나이고, 이때 피복 수지의 산가는 50 mgKOH/g∼250 mgKOH/g인 기록용 잉크.
  4. 제1항에 있어서, 복합 안료 입자의 평균 입자 직경(D50%)은 150 nm 이하인 기록용 잉크.
  5. 제1항에 있어서, 수용성 용매는 글리세린, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 1,3-부탄디올 및 3-메틸-1,3-부탄디올로부터 선택되는 하나 이상인 기록용 잉크.
  6. 제1항에 있어서, 수분산성 수지를 추가로 포함하고, 여기서, 수분산성 수지는 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지, (메타)아크릴 수지 및 아크릴 실리콘 수지 중 하나이고, 수분산성 수지의 최저 성막 온도는 30℃ 이하인 기록용 잉크.
  7. 제1항에 있어서, 계면 활성제를 추가로 포함하고, 여기서, 계면 활성제는 실리콘계 계면 활성제 및 불소계 계면 활성제로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 기록용 잉크.
  8. 제1항에 있어서, 25℃에서 정적 표면 장력이 35 mN/m 이하인 기록용 잉크.
  9. 용기, 및
    상기 용기에 수용되고 복합 안료 입자, 수용성 용매 및 물을 포함하는 기록용 잉크로서, 여기서, 복합 안료 입자는 피복 수지로 피복된 1차 입자이고, 이때 1차 입자는 표면에 유용성 염료를 흡착 또는 부착시킨 백색 안료인 기록용 잉크
    를 포함하는 잉크 카트리지.
  10. 복합 안료 입자, 수용성 용매 및 물을 포함하는 기록용 잉크를 자극하여, 화상을 기록하도록 잉크 액적을 토출하는 단계를 포함하는 잉크젯 기록 방법으로서,
    여기서, 복합 안료 입자는 피복 수지로 피복된 1차 입자이고, 이때 1차 입자는 표면에 유용성 염료를 흡착 또는 부착시킨 백색 안료인 잉크젯 기록 방법.
  11. 제10항에 있어서, 자극은 열, 압력, 진동 및 빛으로부터 선택되는 하나 이상인 잉크젯 기록 방법.
  12. 복합 안료 입자, 수용성 용매 및 물을 포함하는 기록용 잉크를 자극하여, 화상을 기록하도록 기록용 잉크 액적을 토출하게 설정된 잉크 액적 토출 수단을 포함하는 잉크젯 기록 장치로서,
    여기서, 복합 안료 입자는 피복 수지로 피복된 1차 입자이고, 이때 1차 입자는 표면에 유용성 염료를 흡착 또는 부착시킨 백색 안료인 잉크젯 기록 장치.
  13. 제12항에 있어서, 자극은 열, 압력, 진동 및 빛으로부터 선택되는 하나 이상인 잉크젯 기록 장치.
  14. 기록 매체, 및
    복합 안료 입자, 수용성 용매 및 물을 포함하는 기록용 잉크를 사용하여 기록 매체 상에 형성된 화상을 포함하는 잉크 기록물로서,
    여기서, 복합 안료 입자는 피복 수지로 피복된 1차 입자이고, 이때 1차 입자는 표면에 유용성 염료를 흡착 또는 부착시킨 백색 안료인 잉크 기록물.
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