KR101235407B1

KR101235407B1 - 잉크젯용 잉크, 잉크젯 기록 방법, 잉크 카트리지, 기록 유닛 및 잉크젯 기록 장치

Info

Publication number: KR101235407B1
Application number: KR20090070332A
Authority: KR
Inventors: 후미히꼬 무까에; 가쯔히로 시로따; 요시히사 야마시따; 마사시 츠지무라; 가쯔히꼬 스즈끼; 히로미쯔 기시; 다까시 사이또; 히로후미 이찌노세; 사요꼬 나가시마
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2008-08-08
Filing date: 2009-07-31
Publication date: 2013-02-20
Also published as: US20100034972A1; EP2878642B1; CN101643604A; EP2151483A1; EP2151483B1; JP5610722B2; US20160280945A1; KR20100019338A; CN101643604B; JP2010059400A; EP2878642A1

Abstract

토출 안정성 등의 잉크의 신뢰성을 만족시키는 동시에, 종래에 없던 높은 레벨의 내찰과성을 갖고, 또한 광택성도 우수한 화상을 기록할 수 있는 잉크젯용 잉크가 제공된다.

적어도, 안료 및 그래프트 중합체를 함유하는 잉크젯용 잉크이며, 상기 그래프트 중합체를 구성하는 유닛이, 적어도 특정의 비이온성 유닛 및 폴리실록산 구조를 갖는 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯용 잉크이다.

잉크젯용 잉크, 잉크젯 기록 장치, 잉크 카트리지, 안료, 그래프트 중합체

Description

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

본 발명은, 색재로서 안료를 함유하는 잉크젯용 잉크, 잉크젯 기록 방법, 잉크 카트리지, 기록 유닛 및 잉크젯 기록 장치에 관한 것이다.

최근, 잉크젯용 잉크에서는, 색재로서 안료를 함유하는 안료 잉크가, 오피스나 홈 용도로 사용되는 소형 프린터용으로서 뿐만 아니라, 포스터나 광고를 인쇄하는 용도로 사용되는 대형 프린터용으로서도 널리 적용되고 있다. 대형 프린터로 인쇄할 때에는, A0 사이즈나 A1 사이즈 등의 상당히 큰 기록 매체를 사용하는 경우가 많고, 화상을 기록 매체에 기록하고 나면, 기록 매체를 감아서 원통 형상으로 하여 운반하는 것이 일반적이므로, 하기하는 바와 같은 문제를 발생시키는 경우가 있다.

즉, 기록 매체를 감을 때에, 기록 매체의 코너 등의 예리한 부분으로 화상을 긁는 경우가 있지만, 이때, 안료 잉크로 기록한 화상에 흠집이 생겨, 색재가 깎아내어지는 문제가 상당한 빈도로 발생한다. 또한, 안료 잉크로 화상을 기록한 기록 매체를 옥외 포스터로서 붙일 때에, 화상이 손톱 등의 예리한 것으로 강하게 긁히는 경우에도, 색재가 깎아내어지는 문제가 상당한 빈도로 발생한다. 이상과 같이, 대형 프린터에 사용하는 잉크로서 안료 잉크를 선택한 경우에는, 예리한 것이 화상에 접촉하였다 해도, 화상의 색재가 깎아내어지는 일이 없이, 종래의 것보다도 현격히 높은 레벨의 내찰과성을 실현하는 것이 큰 과제로 되어 있다.

이에 대해, 지금까지도, 안료 잉크로 기록한 화상의 내찰과성은 과제로 되어 있었으므로, 이러한 과제를 해결하기 위해 다양한 방법이 제안되어 있다. 그러나, 그 대부분이, 오피스나 홈에서 사용되는 소형 프린터용 안료 잉크에 대해 검토가 행해지고 있으므로, 종래의 기술을 사용하는 것만으로는, 손가락으로 화상에 접촉하여서 흠집이 생기지 않을 정도의 내찰과성을 얻는 것이 고작이다. 즉, 여전히, 상기한 바와 같은, 예리한 것이 화상에 접촉한 경우에 발생하는 내찰과성의 과제를 해결하지 못하고 있는 것이다.

물론, 예리한 것이 화상에 접촉되는 상황에 있어서도 내찰과성을 만족시킬 수 있는 화상의 제공을 가능하게 하기 위해, 보다 높은 레벨의 화상의 내찰과성을 얻기 위한 방법에 관한 몇 가지 제안이 이루어져 있다. 예를 들어, 잉크젯용 잉크로 기록한 화상 상에 특정 화합물을 부여함으로써, 화상의 평활성 및 내찰과성을 향상시키는 것에 관한 제안이 있다(일본 특허 공개 제2000-108495호 공보 및 일본 특허 공개 제2004-284362호 공보 참조). 또한, 화상의 내찰과성을 향상시킨다고 되어 있는 실리콘계 중합체를 잉크 내에 함유시키는 것에 관한 제안도 있다(일본 특허 공개 평09-188732호 공보 참조).

한편, 안료 잉크를 사용하여 기록 매체에 기록을 행하는 경우, 상기한 화상의 내찰과성에 관한 문제 뿐만 아니라, 안료나, 분산제로서 사용하는 수지가 기록 매체의 표면 상에 다량 존재하므로, 화상의 광택성의 저하가 발생하기 쉽다는 과제가 있다. 예를 들어, 잉크젯 기록 방법에 다용되는 기록 매체인 팽윤형의 기록 매체의 잉크 수용층에는 구멍이 존재하지 않고, 또한 잉크젯 기록 방법에 다용되는 기록 매체인 공극형의 기록 매체의 잉크 수용층에는 구멍은 존재하지만, 그 구멍 각각의 직경보다도 안료의 평균 입경이 크다. 따라서, 안료의 대부분은 임의의 이러한 기록 매체의 잉크 수용층의 내부에 침투할 수 없고, 따라서 기록 매체의 표면 상에 노출되어 존재하게 된다. 이 결과, 기록 매체의 안료 잉크로 기록을 행한 화상의 부분에는, 노출된 안료에 의해 새로운 표면이 형성된 상태가 된다. 또한, 분산제로서 수지를 함유하는 안료 잉크가 기록 매체에 부여된 후, 물 등의 증발에 의해 잉크 중 수지의 농도가 높아지면, 수지 분자의 응집이 진행되므로, 그 결과 기록 매체의 표면 상에 보다 다량의 수지가 잔류하게 된다. 이와 같이, 안료나 수지가 기록 매체의 표면 상에 노출되어 존재하는 상태에 있어서는, 기록 매체의 화상 표면의 평활성이 낮아지고, 따라서 화상의 광택성이 저하된다. 또한, 화상 표면의 평활성이 낮아지면, 화상 표면의 평활성과, 화상이 기록되어 있지 않은 기록 매체 표면의 평활성의 차이가 생긴다. 또한, 이러한 평활성의 차이는, 기록 매체의 기록부와 비기록부 간의 광택성의 차이로서 인식되므로, 전체 기록 매체의 광택 균일성이 저하되어, 화상을 보는 사람이 위화감을 느낀다는 문제가 있다.

화상의 광택성이 저하된다는 상기 과제에 대해, 잉크 중의 안료를 미립자화 하고, 안료의 광학적인 입자성을 없앰으로써, 화상의 광택성을 향상시키는 것에 관한 제안이 있다(일본 특허 공개 평09-176543호 공보 및 일본 특허 공개 평11-181342호 공보 참조). 또한, 안료 잉크에 수지 에멀전을 함유시킴으로써, 화상의 평활성을 향상시키는 것이나(일본 특허 공개 평09-208870호 공보 참조), 잉크 중의 안료를 수불용성의 비닐 중합체에 포함시킴으로써, 안료의 노출을 없애는 것에 관한 제안이 있다(일본 특허 공개 제2006-282760호 공보 참조).

그러나, 본 발명자들의 검토 결과, 잉크젯용 잉크로 화상을 기록한 경우, 상기 기재된 종래 기술의 어느 것을 이용해도, 기록한 화상은, 상술한 본 발명이 목적으로 하는 현격히 높은 레벨의 내찰과성 및 광택성을 만족시키지 않음을 알 수 있었다. 즉, 화상의 내찰과성에 관해서는, 상기 기재된 각각의 종래 기술에서는, 손톱으로 가볍게 접촉해도 화상에 흠집이 나지 않는 레벨로 내찰과성을 만족시킬 수 있는 화상을 얻을 수 있지만, 이들 중 어느 것도 그것보다도 높은 레벨의 화상의 내찰과성을 실현할 수는 없다. 구체적으로는, 기록 매체의 비기록부에 흠집이 생길 정도의 강한 압력을 가하여 손톱 등의 예리한 것으로 화상을 긁으면, 색재가 깎아내어지는 현상이 일어난다.

본 발명자들의 검토에 따르면, 일본 특허 공개 제2000-108495호 공보나 일본 특허 공개 제2004-284362호 공보에 기재한 바와 같이, 윤활 물질이나 평활성 화합물을 함유하는 잉크를 사용하는 경우나, 윤활 물질이나 평활성 화합물을 함유하는 수용액을 화상 상에 부여하는 경우에는, 윤활 물질이나 평활성 화합물이 수성 매체와 함께 기록 매체의 내부에 침투하며, 그 결과, 이들 액체를 화상에 부여하는 것에 의한 화상의 내찰과성 향상의 효과는 거의 발휘되지 않는 것을 알 수 있었다. 즉, 일본 특허 공개 제2000-108495호 공보 및 일본 특허 공개 제2004-284362호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 단순히 내찰과성을 향상시키는 물질을 함유하는 잉크를 사용하는 것이나, 이러한 물질을 함유하는 수용액을 화상에 부여하는 것으로써는, 본 발명이 목적으로 하는 내찰과성을 만족시킬 수 없다. 또한, 일본 특허 공개 평09-188732호 공보에는, 실리콘계 중합체를 함유하는 잉크가 기재되어 있지만, 상기 잉크를 사용하여 화상의 내찰과성이 향상하는 것에 대해서는 전혀 기재되어 있지 않다.

화상의 광택성에 관해서는, 일본 특허 공개 평09-176543호 공보나 일본 특허 공개 평11-181342호 공보에 기재된 미립자화된 안료를 함유하는 안료 잉크를 사용하여, 광택성 기록 매체에 화상을 기록하면, 일반적인 입경의 안료를 함유하는 잉크를 사용하여 기록한 화상보다 화상의 광택성은 어느 정도 향상된다. 그러나, 염료를 함유하는 염료 잉크로 기록한 화상보다는, 미립자화된 안료를 함유하는 안료 잉크를 사용하여 기록한 화상의 광택성은 여전히 뒤떨어지는 레벨이며, 상기 문헌 중 어느 것도 광택성이 우수한 선명한 화상을 얻을 수 있는 레벨에는 도달하고 있지 않다. 또한, 이러한 안료 잉크를 사용하여 기록한 화상의 내찰과성에 관해서도, 색의 전사는 어느 정도 억제되지만, 안료는 여전히 기록 매체의 표면 상에 적층하여 노출된 상태이므로, 손가락 등으로 화상을 긁으면, 색재가 깎아내어지거나, 화상이나 기록 매체의 비기록부가 더럽혀지는 문제가 있다.

또한, 일본 특허 공개 평09-208870호 공보에 기재되어 있는 바와 같은, 수지 에멀션을 함유하는 잉크를 사용하여 기록한 화상에 있어서는, 광택의 균일성이 상실되고, 불균일이 현저하게 되어, 전체적인 화상의 광택성이 향상되어 있다고는 말할 수 없다. 또한, 일본 특허 공개 제2006-282760호 공보에 기재된 잉크로 기록한 화상에서는, 광택성의 향상이 어느 정도 보이지만, 실리콘 성분을 갖는 분산제가 안료를 흡착하고 있기 때문에, 기록 매체에 있어서, 안료 입자의 응집물끼리가 미끄러지게 되어, 화상의 내찰과성이 저하된다. 즉, 잉크 중의 안료의 분산제로서, 실리콘 성분을 갖는 분산제를 사용하면, 화상의 광택성은 어느 정도 향상될 수 있지만, 내찰과성은 향상되지 않는 것을 알 수 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은, 종래에 없던 높은 레벨의 내찰과성을 갖고, 또한 광택성도 우수한 화상을 기록할 수 있는 잉크젯용 잉크를 제공하는 것에 있다. 구체적으로는, 기록 매체의 비기록부에 흠집이 생길 정도의 강한 압력을 가하여 손톱으로 화상을 긁은 경우라도, 색재가 거의 깎아내어지지 않는 높은 레벨의 내찰과성을 갖는 화상을 얻을 수 있는 잉크젯용 잉크를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은, 기록부와 비기록부의 광택성이 서로 동등해지는 높은 레벨의 광택성을 갖는 화상을 얻을 수 있는 잉크젯용 잉크를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은, 이와 같은 높은 레벨의 내찰과성을 갖고, 또한 광택성도 우수한 화상을 얻을 수 있는 잉크젯 기록 방법, 잉크 카트리지, 기록 유닛 및 잉크젯 기록 장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적은, 하기의 본 발명에 의해 달성된다. 즉, 본 발명에 따른 잉크젯용 잉크는, 안료 및 그래프트 중합체를 적어도 포함하는 잉크젯용 잉크이며, 상기 그래프트 중합체가 하기 화학식 1로 나타내어지는 비이온성 유닛, 및 폴리실록산 구조를 갖는 유닛을 적어도 포함하는 것을 특징으로 한다.

(식 중, R₁ 및 R₂는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, x는 1 또는 2를 나타냄)

본 발명에 따르면, 종래의 기술이 목적으로 하고 있던 내찰과성보다 훨씬 우수한 내찰과성을 갖고, 또한 광택성도 우수한 화상을 기록할 수 있는 잉크젯용 잉크가 제공된다. 구체적으로는, 본 발명의 잉크로 기록한 화상은, 기록 매체의 비기록부에 흠집이 생길 정도의 강한 압력을 가하여 손톱으로 화상을 긁은 경우라도, 색재가 거의 깎아내어지지 않는 높은 레벨의 내찰과성을 갖는다. 또한, 본 발명의 잉크로 기록한 화상은, 기록부와 비기록부의 광택성이 서로 동등해지는 높은 레벨의 광택성을 갖는다. 또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상술한 바와 같은, 현격히 높은 레벨의 내찰과성을 갖고, 또한 광택성도 우수한 화상을 안정되게 얻을 수 있는, 잉크젯 기록 방법, 잉크 카트리지, 기록 유닛 및 잉크젯 기록 장치가 제공된다.

본 발명의 추가의 특징은 첨부된 도면을 참고하여 하기 예시적인 실시 형태의 기재로부터 명백해질 것이다.

이하에, 바람직한 실시 형태를 들어, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명의 가장 두드러진 특징은, 잉크젯용 잉크(이하, 단순히 "잉크"라 하는 경우가 있음)가 하기 화학식 1로 나타내어지는 비이온성 유닛 및 폴리실록산 구조를 갖는 유닛을 포함하는 그래프트 중합체의 형태인 것에 있다.

<화학식 1>

(화학식 1 중, R₁ 및 R₂는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, x는 1 또는 2를 나타냄)

또한, 이러한 구성의 잉크를 사용하여 기록한 화상의 경우, 화상의 표면이 슬립성 있게 되고, 잉크가 레벨링성을 발휘함으로써, 화상 표면의 평활성을 향상시킬 수 있다. 또한, 기록 매체의 표면에 존재하는 양이온성 화합물과 잉크 성분의 응집 반응을 억제하는 것도 가능해진다. 그 결과, 화상의 내찰과성과 광택성을 향상시킬 수 있다. 이들 효과는, 잉크의 구조 중에, 화상의 표면을 슬립성 있게 하 는 기능을 갖는 폴리실록산 구조를 갖는 유닛과, 상기 응집 반응을 억제하여 화상의 표면을 레벨링하는 기능을 갖는 상기 비이온성 유닛을 갖는 그래프트 중합체를 함유시킴으로써 얻을 수 있다.

여기서, 이러한 특징을 갖는 본 발명의 잉크의 구성을 발견한 경위에 대해 설명한다. 화상의 내찰과성과 광택성을 향상시키는 한 가지 가능한 방법으로서는, 예를 들어 화상의 내찰과성을 향상시키는 실리콘계 중합체를 함유하는 잉크에, 친수성이 높으며 화상 표면의 평활성을 향상시키는 수지 에멀션을 첨가하는 것을 포함하는 방법이다. 그러나, 상술한 바와 같이, 본 발명자들의 검토에 따르면, 실리콘계 중합체를 함유하는 잉크에 수지 에멀션을 첨가해도, 얻어지는 화상의 광택성의 향상의 효과는 매우 작은 것이었다. 본 발명자들은 그 이유를 이하와 같이 추측하고 있다. 상기 화합물을 둘다 함유하는 잉크를 기록 매체에 부여하면, 실리콘계 중합체는 소수성이 높고, 수지 에멀션은 친수성이 높기 때문에, 기록 매체에 있어서, 실리콘계 중합체와 수지 에멀션이 상분리를 일으킨다. 이 결과, 실리콘계 중합체와 수지 에멀션이 본래 갖는 기능을 서로 상쇄하게 되어, 기록 화상의 내찰과성과 광택성 간에 양립할 수 없었던 것이라 생각된다.

상기 관점에서, 본 발명자들은, 화상의 내찰과성과 광택성을 둘다 향상시킬 수 있는 잉크의 구성에 대해 다양한 검토를 행하였다. 그 결과, 도막 표면의 슬립성을 향상시키는 폴리실록산 구조를 갖는 유닛과, 친수성을 갖는 구조의 비이온성 유닛이 포함된 그래프트 중합체를 잉크 내에 함유시키는 것이 유효한 것을 발견하였다. 또한, 본 발명자들이 한층 더 검토한 결과, 이러한 그래프트 중합체로서, 상술한 화학식 1로 나타내어지는 비이온성 유닛 및 폴리실록산 구조를 갖는 유닛을 포함하는 구조의 그래프트 중합체가 적합한 것을 발견하였다. 이러한 구조의 그래프트 중합체를 함유하는 잉크를 기록 매체에 부여하였을 때에는, 소수성인 폴리실록산 구조를 갖는 유닛과, 친수성인 상기 비이온성 유닛이 중합체의 분자 구조 내에서 상분리를 일으킨다. 그러나, 이 경우에 있어서의 상분리는, 중합체의 분자 구조 내에서 일어나는 마이크로적인 것이므로, 기록 매체에 있어서도, 상기 그래프트 중합체의 분자 구조는 유지된다. 이로 인해, 이들 유닛이 갖는 기능은 서로 상쇄하지 않고, 이 잉크를 사용하여 기록한 화상의 표면은 슬립성 있게 되고, 잉크는 레벨링성을 발휘하도록 된 것이라 생각된다. 또한, 기록 매체의 표면에 존재하는 양이온성 화합물과 잉크 성분의 응집 반응을 억제하는 것도 가능해지므로, 화상의 내찰과성과 광택성을 둘다 향상시킬 수 있다.

[잉크젯용 잉크]

이하, 본 발명의 잉크를 구성하는 각 성분에 대해 설명한다.

<그래프트 중합체>

본 발명의 잉크에 사용하는 그래프트 중합체는, 상기 화학식 1로 나타내어지는 비이온성 유닛과, 폴리실록산 구조를 갖는 유닛을 적어도 갖는 것이다. 또한, 본 발명에 사용된 "유닛"이란 용어는, 유닛을 구성하는 반복 단위가 1개인 경우 및 2개 이상인 경우 모두를 포함함을 유념해야 한다.

또한, 본 발명에 있어서의 그래프트 중합체라 함은, "1개의 줄기 중합체(주쇄)에 가지 중합체(측쇄)가 결합한 구조를 갖는 중합체"이다. 또한, 어느 중합체 의 구조가 그래프트 중합체로 되어 있는지 여부를 판별하는 방법으로서는, 예를 들어 이하와 같은 방법을 들 수 있다. 즉, 겔 투과 크로마토그래피와 다각도 광 산란 검출기를 조합하여, 절대 분자량과 분자 크기를 측정함으로써, 어느 중합체의 구조가 그래프트 중합체로 되어 있는 지를 판별할 수 있다. 구체적으로는, 이들 방법에 의해 측정되는 절대 분자량과 분자 크기의 측정치가 상호 괴리하면 할수록, 그 중합체는 분기도가 높은 것을 나타내고 있고, 그래프트 중합체의 형태를 취하고 있다고 판단할 수 있다.

본 발명에서 사용하는 그래프트 중합체는, 폴리실록산 구조를 갖는 유닛과 상기 비이온성 유닛에 있어서의 각 기능이 효율적으로 발휘되도록 하기 위해, 중합체의 각각의 분자 중에 있어서 이들 유닛이 명확하게 서로 기능 분리된 구조의 것인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 이들 유닛의 기능이 보다 명확하게 분리되게 하기 위해, 상기 그래프트 중합체는, 중합체의 측쇄에 비이온성 유닛과 폴리실록산 구조를 갖는 유닛이 포함된 구조인 것이 바람직하다. 즉, 상기 비이온성 유닛이나 폴리실록산 구조를 갖는 유닛의 한쪽의 말단부가 그래프트 중합체의 주쇄의 일부를 구성하고 있는 것이 바람직하다. 나아가, 측쇄가 상기 비이온성 유닛과 폴리실록산 구조를 갖는 유닛만으로 이루어진 그래프트 중합체인 것이 바람직하다. 이러한 구조의 그래프트 중합체를 사용함으로써, 폴리실록산 구조를 갖는 유닛에 의한 내찰과성 향상의 효과와, 상기 비이온성 유닛에 의한 내찰과성 및 광택성 향상의 효과가, 특히 효율적으로 얻어질 수 있다. 또한, 상기 비이온성 유닛으로서, 고분자량의 유닛이 아닌 저분자량의 유닛을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 상기 비이온성 유닛의 분자량이, 중량 평균 분자량으로, 70 내지 190의 범위인 것이 바람직하고, 110 내지 190의 범위인 것이 보다 바람직하다. 이 경우, 그래프트 중합체의 주쇄로부터 상기 비이온성 유닛을 고르게 분기시키는 것, 즉 주쇄로부터 분기하는 상기 비이온성 유닛의 분자를 비국재화시키는 것이 가능해져, 화상의 내찰과성과 광택성을 양립시키는 데 특히 유효하다.

본 발명에 있어서, 잉크 중의 상기 그래프트 중합체의 함유량(질량％)은, 잉크 전체 질량을 기준으로 하여, 0.1질량％ 이상 10.0질량％ 이하인 것이 바람직하고, 0.1질량％ 이상 5.0질량％ 이하인 것이 보다 바람직하다.

또한, 본 발명자들의 검토에 따르면, 적절한 양의 잉크가 기록 매체에 부여되어, 상기 그래프트 중합체가 화상 표면으로 다량 배향하는 것이, 화상의 내찰과성을 향상시키는 데 중요한 것을 알 수 있었다. 또한, 적절한 양의 잉크가 기록 매체에 부여되도록 하기 위해, 본 발명에 있어서는, 상기 그래프트 중합체의 중량 평균 분자량을 5,000 이상 50,000 이하의 범위로 하는 것이 바람직하다. 중량 평균 분자량이 50,000보다 크면, 잉크의 점도가 높아지므로, 충분한 토출 안정성을 얻을 수 없고, 적절한 양의 잉크를 기록 매체에 부여할 수 없어, 화상의 내찰과성을 충분히 얻을 수 없는 경우가 있다. 또한, 중량 평균 분자량이 5,000 미만이면, 잉크를 구성하는 수성 매체 뿐만 아니라 상기 그래프트 중합체도 기록 매체의 내부에 침투하게 되어, 화상의 내찰과성을 충분히 얻을 수 없는 경우가 있다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 그래프트 중합체를 구성하는 유닛이 산성기를 갖는 유닛을 추가로 포함하고, 또한 상기 그래프트 중합체의 산가가 80㎎KOH/g 이 상 150㎎KOH/g 이하인 것이 바람직하다. 산성기를 갖는 유닛으로서는, 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산, 이타콘산, 말레산, 푸마르산, 시트라콘산, 2-메타크릴로일옥시메틸숙신산 등의 카르복실기를 갖는 단량체, 스티렌술포네이트 등의 술폰산기를 갖는 단량체, 비닐포스포산 등의 포스페이트기를 갖는 단량체 등의 산성기를 갖는 단량체; 및 이들 단량체의 무수물이나 염으로부터 유래하는 유닛을 들 수 있다. 또한, 상기 그래프트 중합체의 산가는, 상기 그래프트 중합체가 상술한 바와 같은 산성기를 갖는 유닛을 포함하도록 구성하고, 또한 상기 산성기를 갖는 유닛의 구조나 질량 비율을 적절하게 설정함으로써 조절할 수 있다. 본 발명자들의 검토에 따르면, 산가가 150㎎KOH/g보다 큰 경우에는, 이하와 같은 과제가 발생하는 경우가 있다. 즉, 잉크의 점도가 높아지므로, 토출 안정성을 충분히 얻을 수 없고, 적절한 양의 잉크를 기록 매체에 부여할 수 없어, 얻어지는 화상의 내찰과성을 충분히 얻을 수 없는 경우가 있다. 한편, 산가가 80㎎KOH/g 미만인 경우에는, 상기 그래프트 중합체의 수용성이 낮아지므로, 잉크의 보존 안정성을 충분히 얻을 수 없는 경우가 있다. 또한, 산가가 80㎎KOH/g 미만인 상기 그래프트 중합체를 함유하는 잉크를 열에너지를 이용한 잉크젯 기록 방법에 의해 토출시킬 때에, 토출 안정성을 유지하는 것이 어려운 경우가 있다.

그래프트 중합체에 산성기를 갖는 유닛을 포함시키는 경우에는, 상기 유닛은 그래프트 중합체의 주쇄에 포함되도록 함을 유념해야 한다. 즉 산성기를 갖는 유닛이 중합체의 측쇄에 포함되지 않도록 하는 것이 바람직하다. 이는, 산성기를 갖는 유닛이 중합체의 측쇄에 포함되면, 상기 비이온성 유닛과 폴리실록산 구조를 갖 는 유닛의 작용이 억제되어, 화상의 내찰과성과 광택성을 충분히 얻을 수 없는 경우가 있기 때문이다. 한편, 산성기를 갖는 유닛이 주쇄에 포함되면, 상기 비이온성 유닛과 폴리실록산 구조를 갖는 유닛의 작용이 충분히 발휘되어, 화상의 내찰과성과 광택성을 양립시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서는, 잉크 중의 안료의 함유량(질량％)이, 상기 그래프트 중합체의 함유량(질량％)에 대한 질량 비율로, 0.2배 이상 2.0배 이하인 것이 바람직하다. 즉, (안료의 함유량/상기 그래프트 중합체의 함유량)은 0.2배 이상 2.0배 이하인 것이 바람직하다. 본 발명에 있어서, 안료 및 상기 그래프트 중합체의 함유량이라 함은, 각각 잉크 전체 질량 중의 각 성분의 함유량임을 유념해야 한다. 상기한 질량 비율이 0.2배 미만이면, 상기 잉크를 사용하여 형성된 화상은 내찰과성을 충분히 얻을 수 없는 경우가 있다. 이 이유는, 하기와 같이 생각할 수 있다. 상기한 질량 비율이 0.2배 미만이면, 안료에 대해 상기 그래프트 중합체의 양이 많아지므로, 화상 표면뿐만 아니라, 화상을 형성하는 안료 내에까지 상기 그래프트 중합체가 존재하게 될 우려가 있다. 이 경우에는, 화상을 형성하는 안료의 입자간에도 상기 그래프트 중합체가 존재하게 되어, 안료 입자의 응집물끼리가 미끄러지기 쉬운 결과, 화상의 내찰과성을 충분히 얻을 수 없는 경우가 있다. 한편, 상기 질량 비율이 2.0배를 초과하면, 화상 표면으로 배향하는 상기 그래프트 중합체의 양이 감소하므로, 화상의 내찰과성을 충분히 얻을 수 없는 경우가 있다.

이하, 본 발명에 사용하는 상기 그래프트 중합체를 구성하는 각 유닛에 대해 보다 상세하게 설명한다.

(비이온성 유닛)

본 발명의 잉크에 사용하는 상기 그래프트 중합체를 구성하는 비이온성 유닛은, 하기 화학식 1로 나타내어지는 구조를 갖는다. 이 구조의 비이온성 유닛은, 에틸렌옥사이드기의 반복 단위의 수가 1 또는 2이며, 한쪽의 말단부에 중합성 관능기를 갖는, 하기 화학식 1a로 나타내어지는 단량체가 공중합되어 얻어진다. 또한, 본 발명에 사용하는 그래프트 중합체는, 하기 화학식 1a로 나타내어지는 단량체의 비닐기 또는 비닐리덴기가 그래프트 중합체의 주쇄의 일부가 되고, 에스테르 결합으로부터 R₁까지의 단량체의 부분이 분기되어 그래프트 중합체의 측쇄가 되는 구조인 것이 바람직하다.

<화학식 1>

(화학식 1a 중, R₁ 및 R₂는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기를 나타 내고, x는 1 또는 2를 나타냄)

본 발명에 있어서는, 상기 화학식 1로 나타내어지는 비이온성 유닛에 있어서의, 에틸렌옥사이드기의 반복 단위의 수는 1 또는 2인, 즉 상기 화학식 1에 있어서의 x가 1 또는 2를 나타내는 것을 사용하는 것이 필요하다. 상기 화학식 1에 있어서의 x가 3 이상이면, 상기 비이온성 유닛이 중합체의 주쇄로부터 분기되는 경우에 있어서, 비이온성을 갖는 부위가 국재화하여 존재하는 경향이 커져, 상기 그래프트 중합체의 전체적인 친수성이 높아진다. 이로 인해, 상기 잉크를 사용하여 형성된 화상의 내찰과성을 충분히 얻을 수 없고, 내수성도 불충분해진다. 또한, 상기한 바와 같이, 상기 그래프트 중합체의 전체적인 친수성이 높아지면, 잉크 중에서 상기 그래프트 중합체가 계면 활성제와 같은 작용을 갖게 된다. 이 경우, 상기 그래프트 중합체의 기록 매체에의 잉크의 침투성이 높아져, 화상의 최표면으로 배향하는 상기 그래프트 중합체의 양이 감소하게 되어, 충분한 화상의 내찰과성을 얻을 수 없다.

그래프트 중합체에 화학식 1로 나타내어지는 비이온성 유닛과는 다른 구조의 에틸렌옥사이드기를 갖는 유닛을 더 포함시키는 경우에는, 상기 유닛에 있어서의 반복 단위, 즉 에틸렌옥사이드기의 수를 1 또는 2로 하는 것이 바람직함을 유념해야 한다. 이 이유는 상기에서 설명한 화학식 1로 나타내어지는 비이온성 유닛에서의 x가 3 이상을 나타내는 경우와 마찬가지로, 상기 잉크를 사용하여 형성된 화상의 내수성이 불충분해지는 경우가 있기 때문이다.

또한, 본 발명자들의 검토의 결과, 상기 비이온성 유닛 대신에, 이온성 유닛 과, 폴리실록산 구조를 갖는 유닛을 갖는 실리콘 그래프트 중합체를 잉크 중에 함유시켜도 화상의 광택성이 향상되는 효과를 얻을 수 없는 것을 알 수 있었다. 본 발명자들은, 이 이유를 이하와 같이 추측하고 있다. 예를 들어, 상기 비이온성 유닛 대신에 음이온성 유닛을 갖는 실리콘 그래프트 중합체를 함유하는 잉크를 기록 매체에 부여하면, 이하와 같은 현상이 일어난다. 즉, 기록 매체 중의 알루미나, 실리카, 탄산칼슘 등의 양이온성의 화합물과, 상기 중합체의 구성의 일부인 음이온성 유닛이 서로 반응하여, 잉크를 구성하는 성분의 응집이 촉진되게 된다. 이러한 경우, 안료나 중합체 등의 응집이 불균일하게 일어나게 되고, 그 결과 화상의 표면에 있어서 레벨링성이 발휘되지 않아, 화상의 광택성을 충분히 얻을 수 없게 되는 것이라 생각된다.

상기 화학식 1로 나타내어지는 비이온성 유닛으로서는, 구체적으로는, (메트)아크릴레이트계 단량체의 공중합체를 들 수 있다. 또한, 본 발명에 사용하는 상기 그래프트 중합체는 상기한 바와 같은 비이온성 유닛의 1종으로 구성될 수 있거나, 상기한 바와 같은 비이온성 유닛의 2종 이상을 조합하여 구성될 수 있다.

(메트)아크릴레이트계 단량체로서는, 예를 들어 2-히드록시에틸메타크릴레이트, 디에틸렌글리콜모노메타크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, 디에틸렌글리콜모노아크릴레이트, 메톡시디에틸렌글리콜모노메타크릴레이트, 메톡시디에틸렌글리콜모노아크릴레이트 등을 들 수 있다. 본 발명에 있어서는, 이들 단량체 중에서도 특히, 2-히드록시에틸아크릴레이트, 2-히드록시에틸메타크릴레이트, 메톡시디에틸렌글리콜모노메타크릴레이트를 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 (메트) 아크릴레이트계 단량체로서는, 예를 들어 블레머(BLEMMER) PE-90, AE-90, PME-100(이상, NOF사(NOF CORPORATION)제), BHEA, HEMA(이상, 닛뽄 쇼꾸바이사(NIPPON SHOKUBAI CO., LTD.)제) 등의 시판품을 사용할 수 있다.

본 발명에 있어서는, 상기 그래프트 중합체의 전체 질량을 기준으로 한, 상기 화학식 1로 나타내어지는 비이온성 유닛의 비율이, 5.0질량％ 이상 45.0질량％ 이하인 것이 바람직하다. 이 비율이 5.0질량％ 미만이면, 잉크의 레벨링성이 저하되므로, 상기 잉크를 사용하여 형성된 화상의 표면이 평활해지지 않아 화상의 광택성을 충분히 얻을 수 없는 경우가 있다. 한편, 이 비율이 45.0질량％보다 크면, 화상의 내찰과성을 충분히 얻을 수 없는 경우가 있다. 이는, 상기한 비율이 45.0질량％보다 크면, 상기 그래프트 중합체의 친수성이 높아져, 잉크 중에 있어서 상기 그래프트 중합체가 안정되게 존재하게 되고, 그 결과, 상기 그래프트 중합체가 기록 매체 내에 침투하기 쉬워져, 화상 표면으로 배향하는 상기 그래프트 중합체의 양이 감소하는 경우가 있기 때문이다.

(폴리실록산 구조를 갖는 유닛)

본 발명의 잉크에 사용하는 상기 그래프트 중합체를 구성하는 폴리실록산 구조를 갖는 유닛으로서는, 폴리실록산 구조를 갖는 유닛이면 임의의 것을 사용할 수 있다. 본 발명에 있어서는, 폴리실록산 구조를 각각 갖는 유닛 중에서도, 하기 화학식 5로 나타내어지는 유닛을 사용하는 것이 특히 바람직하다. 이 화학식 5로 나타내어지는 유닛은, 한쪽 말단부에 중합성 관능기를 갖는, 하기 화학식 5a로 나타내어지는 단량체가 공중합되어 얻어진 것이다. 또한, 본 발명에 사용하는 그래프 트 중합체는, 하기 화학식 5a로 나타내어지는 단량체의 비닐기 또는 비닐리덴기가 그래프트 중합체의 주쇄의 일부가 되고, 에스테르 결합으로부터 R₁₁까지의 단량체의 부분이 분기하여 그래프트 중합체의 측쇄가 되는 구조인 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에 사용하는 상기 그래프트 중합체는, 폴리실록산 구조를 갖는 유닛의 1종으로 구성될 수 있거나, 폴리실록산 구조를 갖는 유닛의 2종 이상을 조합하여 구성될 수 있다.

(화학식 5 중, R₈은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R₉는 탄소수 1 내지 6의 알킬렌기를 나타내고, R₁₀은 각각 독립적으로 메틸기 또는 페닐기를 나타내고, R₁₁은 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 또는 페닐기를 나타내고, m은 1 내지 150을 나타냄)

(화학식 5a 중, R₈은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R₉는 탄소수 1 내지 6의 알킬렌기를 나타내고, R₁₀은 각각 독립적으로 메틸기 또는 페닐기를 나타내 고, R₁₁은 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 또는 페닐기를 나타내고, m은 1 내지 150을 나타냄)

또한, 본 발명에 있어서, 상기 화학식 5a로 나타내어지는 단량체로서는, 예를 들어 실라플레인(SILAPLANE) FM-0711, FM-0721, FM-0725(이상, 치소사(CHISSO CORPORATION)제) 등의 시판품을 사용할 수 있다.

본 발명에 있어서는, 상기 그래프트 중합체의 전체 질량을 기준으로 한, 상기 폴리실록산 구조를 갖는 유닛의 비율이 10.0질량％ 이상 40.0질량％ 이하인 것이 바람직하다. 이 비율이 10.0질량％ 미만이면, 잉크 중의 상기 그래프트 중합체의 함유량에 관계없이, 상기 잉크를 사용하여 형성된 화상의 표면으로 배향하는 상기 그래프트 중합체의 양이 감소하게 되어, 화상의 내찰과성을 충분히 얻을 수 없는 경우가 있다. 한편, 상기한 비율이 40.0질량％보다 크면, 화상의 내찰과성을 충분히 얻을 수 없는 경우가 있다. 이는, 상기와는 반대로, 화상의 표면에 배향하는 상기 그래프트 중합체의 양이 많아지므로, 화상 표면뿐만 아니라, 화상을 형성하는 안료층 내에도 상기 그래프트 중합체가 존재하게 되는 경우가 있기 때문이다. 즉, 안료의 입자간에도 상기 그래프트 중합체가 존재하게 되어, 안료 입자의 응집물끼리가 미끄러지기 쉬워지는 경우가 있기 때문이다.

(그 밖의 유닛)

본 발명의 잉크에 사용하는 상기 그래프트 중합체는, 상술한, 상기 화학식 1로 나타내어지는 비이온성 유닛 및 폴리실록산 구조를 갖는 유닛을 적어도 갖는 것 이 필요하고, 또한 상술한 산성기를 갖는 유닛을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 잉크에 사용하는 상기 그래프트 중합체는 이들 유닛 외에, 그 밖의 유닛을 더 가질 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서는, 상술한 산성기를 갖는 유닛의 경우와 마찬가지의 이유로부터, 상기 그래프트 중합체의 주쇄에 그 밖의 유닛이 포함되는 구조, 즉 그 밖의 유닛이 중합체의 측쇄에 포함되지 않도록 하는 것이 특히 바람직하다.

그 밖의 유닛으로서는, 에스테르 화합물 등의 비이온성의 단량체의 공중합체를 들 수 있다. 또한, 본 발명에 사용하는 상기 그래프트 중합체는, 상기한 그 밖의 유닛의 1종으로 구성될 수 있거나, 상기한 그 밖의 유닛의 2종 이상을 조합하여 구성될 수 있다.

그 밖의 유닛의 구체적인 예로는 하기 단량체가 공중합된 형태인 유닛을 들 수 있다; 아크릴산메틸, 아크릴산에틸, 아크릴산부틸 등의 아크릴레이트, 메타크릴산메틸, 메타크릴산메틸, 메타크릴산부틸 등의 메타크릴레이트, 3-술포프로필(메트)아크릴레이트, 비스-(3-술포프로필)이타콘산에스테르, 비닐포스페이트, 비스(메타크릴옥시에틸)포스페이트, 디페닐-2-메타크릴로일옥시에틸포스페이트, 디부틸-2-아크릴로일옥시에틸포스페이트, 디부틸-2-메타크릴로일옥시에틸포스페이트, 디옥틸-2-(메트)아크릴로일옥시에틸포스페이트등. 이들 중에서도, 아크릴산메틸, 아크릴산부틸, 메타크릴산메틸, 메타크릴산부틸이 바람직하다. 또한, 잉크젯용 잉크의 색재로서 다용되는 안료는 음이온성의 중합체 분산제로 분산된 것인 경우가 많다. 이와 같은 안료를 함유하는 잉크의 안정성을 고려하면, 그래프트 중합체를 구성하 는 유닛으로서는, 상기 중합체와 반응할 수 있는 양이온성 단량체로부터 유래하는 유닛이 포함되지 않는 것이 바람직하다.

<그 밖의 중합체>

본 발명의 잉크에는, 상기 그래프트 중합체와는 다른 중합체를 1종 또는 2종 이상 함유시킬 수 있다. 이러한 중합체는, 안료를 잉크 중에 분산시키기 위한 분산제로서, 또는 그 밖의 목적을 위해 필요에 따라서 잉크에 함유시키는 것이며, 수용성을 갖는 중합체이면 임의의 중합체를 사용할 수 있다.

이러한 중합체는 구체적으로는 이하에 기재된 바와 같은 단량체 및 상기 단량체의 유도체 등으로부터 선택되는 적어도 2개의 단량체(이 중 적어도 1개는 음이온성 단량체)로 합성된, 블록, 랜덤, 그래프트 공중합체나, 상기 공중합체의 염 등을 들 수 있다. 단량체로서는, 예를 들어, 스티렌, 스티렌 유도체, 비닐나프탈렌, 비닐나프탈렌 유도체, α, β-에틸렌성 불포화 카르복실산의 지방족 알코올에스테르, 아크릴산, 아크릴산 유도체, 말레산, 말레산 유도체, 이타콘산, 이타콘산 유도체, 푸마르산, 푸마르산 유도체, 아세트산비닐, 비닐피롤리돈 등을 들 수 있다. 또한, 로진, 셸락, 전분 등의 천연 수지를 바람직하게 사용할 수 있다. 안료를 잉크 중에 분산시키기 위한 중합체는, 알칼리 가용형인 것이 바람직하다.

상술한 그 밖의 중합체는, 그 중량 평균 분자량이 1,000 이상 30,000 이하인 것이 바람직하고, 3,000 이상 15,000 이하인 것이 보다 바람직하며, 그 산가가 100㎎KOH/g이상 300㎎KOH/g 이하인 것이 바람직하다. 또한, 잉크 중의 그 밖의 중합체의 함유량(질량％)은, 잉크 전체 질량을 기준으로 하여, 0.1질량％ 이상 10.0질 량％ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 잉크 중의 그 밖의 중합체의 함유량(질량％)이 상기 그래프트 중합체의 함유량(질량％)에 대한 질량 비율로, 0.2배 이상 2.0배 이하인 것이 바람직하다. 즉, (그 밖의 중합체의 함유량/상기 그래프트 중합체의 함유량)이 0.2배 이상 2.0배 이하인 것이 바람직하다. 본 발명에 있어서, 그 밖의 중합체 및 상기 그래프트 중합체의 함유량이라 함은, 각각 잉크 전체 질량 중에 있어서의 각 성분의 함유량임을 유념해야 한다.

<수용성 유기 화합물>

본 발명의 잉크에는, 상술한 그래프트 중합체에 부가하여, 하기 화학식 2, 화학식 3 및 화학식 4로 나타내어지는 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 수용성 유기 화합물을 추가로 함유시키는 것이 바람직하다. 또한, 이하의 기재에 있어서는, 하기 화학식 2, 화학식 3 및 화학식 4로 나타내어지는 화합물로 이루어지는 군에 속하는 수용성 유기 화합물을, "특정의 수용성 유기 화합물"로 약칭하는 경우가 있다.

(화학식 2 중, R₄는 치환기를 가질 수도 있는 탄소수 2 내지 5의 알킬렌기를 나타내고, R₅는 각각 독립적으로, 수소 원자, 또는 치환기를 가질 수도 있는 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 나타냄. 또한, 화학식 3 중, R₆은 치환기를 가질 수도 있는 탄소수 2 내지 5의 알킬렌기를 나타내고, R₇은 수소 원자, 또는 치환기를 가질 수도 있는 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 나타냄. 또한, 화학식 4 중, n은 1 내지 3의 수를 나타냄)

여기서, 잉크 중에, 본 발명에서 필수로 하는 전술한 상기 그래프트 중합체에 부가하여, 상기 특정의 수용성 유기 화합물을 추가로 함유시키는 것이 바람직한 이유에 대해 설명한다. 우선, 상기 설명한 바와 같이, 화상의 내찰과성과 광택성을 향상시키기 위해서는, 적절한 양의 잉크가 기록 매체에 부여되고, 상기 그래프트 중합체가 화상 표면으로 다량 배향하는 것이 중요하다. 또한, 본 발명의 잉크에 사용하는 상기 그래프트 중합체를 구성하는 상기 비이온성 유닛은 친수성이 높고, 또한 폴리실록산 구조를 갖는 유닛은 친유성이 높다. 이로 인해, 잉크 중에 있어서는, 복수의 상기 그래프트 중합체 분자가 회합체를 형성할 수 있다. 또한, 이러한 상태의 상기 그래프트 중합체를 함유하는 잉크가 기록 매체에 부여되었을 때에, 화상의 내찰과성과 광택성을 특히 현저하게 향상시키기 위해서는, 화상 표면 으로 배향하는 상기 그래프트 중합체의 양을 더욱 늘리는 것이 중요하다.

상기 관점에서, 본 발명자들이 검토를 행한 결과, 상기 그래프트 중합체와 상기 특정의 수용성 유기 화합물을 함유하는 구성의 잉크를 제공함으로써, 화상의 내찰과성과 광택성을 특히 현저하게 향상시킬 수 있는 것을 알 수 있었다. 이러한 구성의 잉크 중에 있어서는, 상기 그래프트 중합체 분자의 회합체가 풀어진 상태가 된다. 여기서, 질소 함유 복소환 화합물인 상기 화학식 2나 화학식 3으로 나타내어지는 화합물은, 친수성 유닛과 친유성 유닛을 갖는 그래프트 중합체에 대한 친화성이 높기 때문에, 잉크 중에서 상기 그래프트 중합체 분자의 회합체를 푸는 작용을 갖고 있다. 또한, 1,2-알칸디올인 화학식 4로 나타내어지는 화합물은, 친수성의 부분과 친유성의 부분이 명확하게 서로 분리된 분자 구조이기 때문에, 계면활성제와 같은 역할을 하고, 잉크 내에서 상기 그래프트 중합체 분자의 회합체를 푸는 작용을 갖고 있다. 즉, 이러한 메커니즘에 의해, 이 구성의 잉크를 기록 매체에 부여하였을 때에는, 회합체를 형성하고 있지 않은 상기 그래프트 중합체 분자가 화상 표면으로 효율적으로 균일하게 배향되게 되므로, 화상의 내찰과성과 광택성을 특히 현저하게 향상시킬 수 있다.

잉크 중에 있어서 상기 그래프트 중합체 분자의 회합체가 풀어진 상태에 있는 것은, 잉크의 동적 표면 장력을 측정함으로써 확인할 수 있음을 유념해야 한다. 예를 들어, 상기 그래프트 중합체 뿐만 아니라, 상기 특정의 수용성 유기 화합물을 함유시킨 잉크와, 상기 특정의 수용성 유기 화합물을 함유시키고 있지 않은 잉크에 대해, 특정 수명 시간에 있어서의 동적 표면 장력을 각각 측정한다. 이때, 상기 특정의 수용성 유기 화합물을 함유시켰으므로, 상기 그래프트 중합체 분자의 회합체를 형성하고 있지 않은 잉크는, 상기 특정의 수용성 유기 화합물을 함유시키고 있지 않은 잉크보다, 특정 수명 시간에 있어서의 동적 표면 장력의 값이 낮아진다. 이는, 상기 그래프트 중합체 분자의 회합체가 풀어진 상태의 잉크의 경우, 상기 그래프트 중합체 분자가 잉크와 공기 사이의 계면으로 상대적으로 다량 배향하게 되므로, 잉크의 동적 표면 장력이 저하되기 때문이다. 즉, 이들 잉크의 동적 표면 장력의 값을 비교하여, 상기 특정의 수용성 유기 화합물을 함유시킨 잉크의 동적 표면 장력의 값이 낮으면, 잉크 중에서 상기 그래프트 중합체 분자의 회합체가 풀어진 상태에 있다고 할 수 있다. 동적 표면 장력을 측정하는 장치로서는, 예를 들어 버블 압력 표면장력계(Bubble Pressure Tensiometer) BP2(크루스(KRUSS)제) 등을 사용할 수 있다.

화학식 2로 나타내어지는 화합물 및 화학식 3으로 나타내어지는 화합물은 질소 함유 복소환 화합물이며, 구체적으로는 2-피롤리돈, N-메틸-2-피롤리돈, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 에틸렌 요소 등을 들 수 있다. 또한, 화학식 4로 나타내어지는 화합물은 1,2-알칸디올이고, 구체적으로는, 1,2-프로판디올, 1,2-부탄디올, 1,2-펜탄디올, 1,2-헥산디올을 들 수 있다. 이들 화합물 중에서도, 특히 2-피롤리돈, N-메틸-2-피롤리돈, 에틸렌 요소, 및 1,2-헥산디올로부터 선택되는 1종 이상을 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 2-피롤리돈, N-메틸-2-피롤리돈, 에틸렌 요소로부터 선택되는 1종 이상과, 1,2-헥산디올을 함께 잉크 내에 함유시키는 것이 특히 바람직하다.

본 발명에 있어서는, 잉크 중에 있어서의, 상기 화학식 2, 화학식 3 및 화학식 4로 나타내어지는 화합물의 합계 함유량(질량％)이, 상기 잉크 중의 그래프트 중합체의 함유량(질량％)에 대한 질량 비율로 2.0배 이상인 것이 바람직하다. 즉, (상기 특정의 수용성 유기 화합물의 합계 함유량/상기 그래프트 중합체의 함유량)이 2.0배 이상인 것이 바람직하다. 상기 특정의 수용성 유기 화합물 및 상기 그래프트 중합체의 함유량은, 각각 잉크 전체 질량 중에 있어서의 각 성분의 함유량임을 유념해야 한다. 한편, 이 질량 비율이 2.0배 미만이면, 잉크 중의 상기 특정의 수용성 유기 화합물의 함유량이 적어지고, 따라서 상기 그래프트 중합체 분자의 회합체를 충분히 풀 수 없어, 화상의 내찰과성과 광택성을 특별히 향상시키는 효과를 얻을 수 없는 경우가 있다. 또한, 상기한 질량 비율의 상한은, 40.0배 이하인 것이 바람직하고, 20.0배 이하인 것이 보다 바람직하며, 10.0배 이하, 그 중에서도 특히 8.0배 이하인 것이 특히 바람직하다. 상기 질량 비율의 상한이 40.0배보다 크면, 잉크의 점도가 높아지므로 토출 안정성을 충분히 얻을 수 없고, 따라서 적절한 양의 잉크를 기록 매체에 부여할 수 없는 경우가 있고, 화상의 내찰과성도 충분히 얻을 수 없는 경우가 있다.

또한, 본 발명에 있어서는, 잉크 중의 상기 화학식 2, 화학식 3 및 화학식 4로 나타내어지는 화합물의 합계 함유량(질량％)이, 잉크 전체 질량을 기준으로 하여, 2.0질량％ 이상인 것이 바람직하다. 이 함유량이 2.0질량％ 미만이면, 잉크 중에 있어서의 상기 특정의 수용성 유기 화합물의 함유량이 적어지고, 따라서 상기 그래프트 중합체 분자의 회합체를 충분히 풀 수 없어, 화상의 내찰과성과 광택성을 특별히 향상시키는 효과를 얻을 수 없는 경우가 있다. 또한, 상기 특정의 수용성 유기 화합물의 함유량의 상한은 20.0질량％ 이하인 것이 바람직하다. 상기 함유량의 상한이 20.0질량％보다 크면, 잉크의 점도가 높아지므로 토출 안정성을 충분히 얻을 수 없고, 따라서 적절한 양의 잉크를 기록 매체에 부여할 수 없는 경우가 있고, 화상의 내찰과성도 충분히 얻을 수 없는 경우가 있다.

<안료>

본 발명의 잉크에는, 상술한 바와 같은 중합체 분산제에 의해 분산된 상태의 안료가 함유되어 있는 것이 바람직하다. 잉크 중의 안료의 함유량(질량％)은, 잉크 전체 질량을 기준으로 하여, 0.1질량％ 이상 15.0질량％ 이하인 것이 바람직하고, 1.0질량％ 이상 10.0질량％ 이하인 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 잉크에 있어서 사용할 수 있는 안료는 특별히 한정되지 않고 하기 무기 안료 및 유기 안료 중 임의의 것을 사용할 수 있지만, 본 발명에 있어서는 유기 안료를 사용하는 것이 특히 바람직하다.

무기 안료로서는, 퍼니스 블랙, 램프 블랙, 아세틸렌 블랙, 채널 블랙 등의 카본 블랙을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 예를 들어, 이하의 시판품 등을 사용할 수 있다. 레이븐(Raven) 1170, 레이븐 1190 ULTRA-II, 레이븐 1200, 레이븐 1250, 레이븐 1255, 레이븐 1500, 레이븐 2000, 레이븐 3500, 레이븐 5000 ULTRA, 레이븐 5250, 레이븐 5750, 레이븐 7000(이상, 콜롬비아사(Columbia Corporation)제); 블랙 펄즈(Black Pearls) L, 리갈(Regal) 330R, 리갈 400R, 리갈 660R, 모굴(Mogul) L, 모나크(Monarch) 700, 모나크 800, 모나크 880, 모나크 900, 모나크 1000, 모나크 1100, 모나크 1300, 모나크 1400, 모나크 2000, 발칸(Valcan) XC-72R(이상, 캐보트사(Cabot Corporation)제); 컬러 블랙(Color Black) FW1, 컬러 블랙 FW2, 컬러 블랙 FW2V, 컬러 블랙 FW18, 컬러 블랙 FW200, 컬러 블랙 S150, 컬러 블랙 S160, 컬러 블랙 S170, 프린텍스(Printex) 35, 프린텍스 U, 프린텍스 V, 프린텍스 140U, 프린텍스 140V, 스페셜 블랙(Special Black) 6, 스페셜 블랙 5, 스페셜 블랙 4A, 스페셜 블랙 4(이상, 데구사(Degussa)제); No. 25, No. 33, No. 40, No. 47, No. 52, No. 900, No. 2300, MCF-88, MA 600, MA 7, MA 8, MA 100(이상, 미쯔비시 가가꾸사(Mitsubishi Chemical Corporation)제). 물론, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 새롭게 제조한 카본 블랙을 무기 안료로서 사용할 수도 있다. 물론, 본 발명은 상기 카본 블랙에 한정되는 것은 아니며, 종래 공지된 임의의 카본 블랙을 사용할 수 있다. 또한, 카본 블랙에 한정되지 않고, 마그네타이트, 페라이트 등의 자성체 미립자나, 티탄 블랙 등을 무기 안료로서 사용해도 된다.

유기 안료로서는, 구체적으로는, 예를 들어 톨루이딘 레드, 톨루이딘 마룬, 한사 옐로우, 벤지딘 옐로우, 피라졸론 레드 등의 수불용성 아조 안료; 리톨 레드, 헬리오 보르도, 피그먼트 스칼렛, 퍼머넌트 레드2B 등의 수용성 아조 안료; 알리자린, 인단트론, 티오인디고 마룬 등의 건염 염료로부터의 유도체; 프탈로시아닌 블루, 프탈로시아닌 그린 등의 프탈로시아닌계 안료; 퀴나크리돈 레드, 퀴나크리돈 마젠타 등의 퀴나크리돈계 안료; 페릴렌 레드, 페릴렌 스카렛 등의 페릴렌계 안료; 이소인돌리논 옐로우, 이소인돌리논 오렌지 등의 이소인돌리논계 안료; 벤즈이미다 졸론 옐로우, 벤즈이미다졸론 오렌지, 벤즈이미다졸론 레드 등의 이미다졸론계 안료; 피란트론 레드, 피란트론 오렌지 등의 피란트론계 안료; 인디고계 안료; 축합 아조계 안료; 티오인디고계 안료; 디케토피롤로피롤계 안료; 프라반트론 옐로우; 아실아미드 옐로우; 퀴노프탈론 옐로우; 니켈 아조 옐로우; 구리 아조메틴 옐로우; 페리논 오렌지; 안트론 오렌지; 디안트라퀴논 레드; 디옥사진 바이올렛 등을 들 수 있다. 물론, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.

또한, 유기 안료를 컬러 인덱스(C.I.) 넘버로 나타내면, 예를 들어, 이하에 예로 드는 것을 사용할 수 있다. C.I. 피그먼트 옐로우: 12, 13, 14, 17, 20, 24, 74, 83, 86, 93, 97, 109, 110, 117 등; C.I. 피그먼트 옐로우: 120, 125, 128, 137, 138, 147, 148, 150, 151, 153, 154, 166, 168, 180, 185 등; C.I. 피그먼트 오렌지: 16, 36, 43, 51, 55, 59, 61, 71 등; C.I. 피그먼트 레드: 9, 48, 49, 52, 53, 57, 97, 122, 123, 149, 168, 175 등; C.I. 피그먼트 레드: 176, 177, 180, 192, 215, 216, 217, 220, 223, 224, 226, 227, 228, 238, 240, 254, 255, 272 등; C.I. 피그먼트 바이올렛: 19, 23, 29, 30, 37, 40, 50 등; C.I. 피그먼트 블루: 15, 15:1, 15:3, 15:4, 15:6, 22, 60, 64 등; C.I. 피그먼트 그린: 7, 36 등; C.I. 피그먼트 브라운 23, 25, 26 등. 물론, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.

<수성 매체>

본 발명의 잉크에는, 물 및 수용성 유기 용제의 혼합 용매인 수성 매체를 사용할 수 있다. 잉크 중 수용성 유기 용제의 함유량(질량％)은, 잉크 전체 질량을 기준으로 하여, 3.0질량％ 이상 50.0질량％ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 이 수 용성 유기 용제의 함유량은, 상기에서 설명한 특정한 수용성 유기 화합물을 포함하는 함유량이다.

수용성 유기 용제는, 수용성이면 특별히 제한은 없고, 이하에 예로 드는 것을 1종 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어, 이하의 수용성 유기 용제를 사용할 수 있다. 1,3-프로판디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올 등의 알칸디올류; 디에틸렌글리콜모노메틸(또는 에틸)에테르, 트리에틸렌글리콜모노에틸(또는 부틸)에테르 등의 글리콜에테르류; 에탄올, 이소프로판올, n-부탄올, 이소부탄올, sec-부탄올, tert-부탄올 등의 탄소수 1 내지 4의 알킬알코올류; N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드 등의 카르복실산아미드류; 아세톤, 메틸에틸케톤, 2-메틸-2-히드록시펜탄-4-온 등의 케톤류 또는 케토알코올류; 테트라히드로푸란, 디옥산 등의 환상 에테르류; 글리세린, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 테트라에틸렌글리콜 등의 에틸렌글리콜류; 1,2- 또는 1,3-프로필렌글리콜, 1,2- 또는 1,4-부틸렌글리콜, 평균 분자량 200 내지 1,000의 폴리에틸렌글리콜, 티오디글리콜, 1,2,6-헥산트리올 등의 폴리올류; 아세틸렌글레콜 유도체 등의 글리콜류.

물로서는 탈이온수(이온 교환수)를 사용하는 것이 바람직하다. 잉크 중의 물의 함유량(질량％)은, 잉크 전체 질량을 기준으로 하여, 50.0질량％ 이상 95.0질량％ 이하인 것이 바람직하다.

<그 밖의 성분>

본 발명의 잉크에는, 상기 성분 이외에, 요소, 요소 유도체, 트리메틸올프로 판, 트리메틸올에탄 등의 보습성 고형분을 함유시킬 수 있다. 잉크 중의 보습성 고형분의 함유량(질량％)은, 잉크 전체 질량을 기준으로 하여, 0.1질량％ 이상 20.0질량％ 이하인 것이 바람직하고, 3.0질량％ 이상 10.0질량％ 이하인 것이 보다 바람직하다.

또한, 본 발명의 잉크에는, 필요에 따라서 원하는 물성치를 갖는 잉크로 하기 위해, pH 조정제, 방청제, 방부제, 방미제(防黴劑), 산화 방지제, 환원 방지제 등의 다양한 첨가제를 함유시킬 수 있다.

[잉크젯 기록 방법]

본 발명의 잉크는, 이러한 잉크를 잉크젯 방식으로 토출하여 기록 매체에 기록을 행하는 것을 포함하는 본 발명의 잉크젯 기록 방법에 사용한다. 잉크젯 기록 방법의 예로는, 잉크에 역학적 에너지를 작용함으로써 잉크를 토출하는 기록 방법이나, 잉크에 열에너지를 작용함으로써 잉크를 토출하는 기록 방법 등이 있다. 특히, 본 발명에 있어서는, 열에너지를 이용하는 잉크젯 기록 방법을 바람직하게 사용할 수 있다.

[잉크 카트리지]

본 발명의 잉크를 사용하여 기록을 행하는 데 적합한 잉크 카트리지는, 예를 들어 이러한 잉크를 수용하는 잉크 수용부를 포함하는 본 발명의 잉크 카트리지이다.

[기록 유닛]

본 발명의 잉크를 사용하여 기록을 행하는 데 적합한 기록 유닛은, 예를 들 어 이러한 잉크를 수용하는 잉크 수용부와, 잉크를 토출하는 기록 헤드를 포함하는 본 발명의 기록 유닛이다. 특히, 상기 기록 헤드가, 기록 신호에 대응한 열에너지를 잉크에 작용함으로써 잉크를 토출하는 기록 유닛을 바람직하게 사용할 수 있다. 특히, 본 발명에 있어서는, 금속 및 금속 산화물 중 적어도 1종을 함유하는 발열부 접액면을 갖는 기록 헤드를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 발열부 접액면을 구성하는 금속 및 금속 산화물 중 적어도 1종의 구체적인 예로는, Ta, Zr, Ti, Ni, 또는 Al 등의 금속, 및 이들 금속의 산화물 등을 들 수 있다.

[잉크젯 기록 장치]

본 발명의 잉크를 사용하여 기록을 행하는 데 적합한 잉크젯 기록 장치는, 예를 들어 이러한 잉크를 수용하는 잉크 수용부와, 잉크를 토출하는 기록 헤드를 포함하는 본 발명의 잉크젯 기록 장치이다. 특히, 상기 잉크를 수용하는 잉크 수용부를 갖는 기록 헤드 내의 잉크에, 기록 신호에 대응한 열에너지를 작용함으로써 잉크를 토출하는 잉크젯 기록 장치를 바람직하게 사용할 수 있다.

이하에, 잉크젯 기록 장치의 기구부의 개략 구성을 설명한다. 잉크젯 기록 장치는, 예를 들어 각 기구의 역할을 달성하도록, 급지부, 반송부, 캐리지부, 배지부, 클리닝부, 및 이들을 보호하고 의장성을 갖게 하는 외장부 등으로 구성된다.

도 1은 잉크젯 기록 장치의 사시도이다. 또한, 도 2 및 도 3은, 잉크젯 기록 장치의 내부 기구를 설명하는 도면이며, 도 2는 우측 상부로부터의 사시도, 도 3은 잉크젯 기록 장치의 측단면도이다.

급지를 행할 때에는, 급지 트레이(M2060)를 포함하는 급지부에 있어서, 기록 매체의 소정 매수만이 급지 롤러(M2080)와 분리 롤러(M2041)로 구성되는 닙부에 보내진다. 기록 매체는 닙부에서 분리되어, 최상위의 기록 매체만이 반송된다. 반송부에 반송된 기록 매체는 핀치 롤러 홀더(M3000) 및 페이퍼 가이드 플래퍼(M3030)로 안내되어, 반송 롤러(M3060)와 핀치 롤러(M3070)의 롤러쌍으로 반송된다. 반송 롤러(M3060)와 핀치 롤러(M3070)의 롤러쌍은, LF 모터(E0002)의 구동에 의해 회전하고, 이 회전에 의해 기록 매체가 플래튼(M3040) 상에서 반송된다.

기록 매체에 화상을 기록할 때에는, 캐리지부는, 기록 헤드(H1001)(도 4 ; 상세한 구성은 후술함)를 목적의 화상을 기록하는 위치에 배치하여, 전기 기판(E0014)으로부터의 신호에 따라서 기록 매체에 잉크를 토출한다. 기록 헤드(H1001)에 의해 기록을 행하면서 캐리지(M4000)가 열 방향으로 주사하는 주 주사와, 반송 롤러(M3060)에 의해 기록 매체를 행 방향으로 반송하는 부 주사를 교대로 반복함으로써, 기록 매체에 화상을 기록한다. 화상이 기록된 기록 매체는, 배지부에 있어서, 제1 배지 롤러(M3110)와 박차(M3120) 사이의 닙에 끼인 상태로 반송되어, 배지 트레이(M3160)에 배출된다.

클리닝부는, 화상을 기록하기 전후의 기록 헤드(H1001)를 클리닝함을 유념해야 한다. 캡(M5010)으로 기록 헤드(H1001)의 토출구를 캡핑한 상태에서, 펌프(M5000)를 작동하면, 기록 헤드(H1001)의 토출구로부터 불필요한 잉크 등이 흡인되도록 되어 있다. 또한, 캡(M5010)을 개방한 상태에서, 캡(M5010)의 내부에 남아 있는 잉크 등을 흡인함으로써, 잔여 잉크에 의한 고착이나 그 밖의 폐해가 일어나지 않도록 되어 있다.

[기록 헤드의 구성]

헤드 카트리지(H1000)의 구성에 대해 설명한다. 도 4는 헤드 카트리지(H1000)의 구성을 도시한 도면이며, 또한 헤드 카트리지(H1000)에 잉크 카트리지(H1900)를 장착하는 모습을 도시한 도면이다. 헤드 카트리지(H1000)는, 기록 헤드(H1001)와, 잉크 카트리지(H1900)를 탑재하는 수단 및 잉크 카트리지(H1900)로부터 기록 헤드에 잉크를 공급하는 수단을 갖고 있고, 캐리지(M4000)에 대해 착탈 가능하게 탑재된다.

잉크젯 기록 장치는, 옐로우, 마젠타, 시안, 블랙, 담마젠타, 담시안 및 그린의 각 잉크로 화상을 기록한다. 따라서, 잉크 카트리지(H1900)도 7색분이 독립적으로 준비되어 있다. 또한, 상기에 있어서, 적어도 하나의 잉크에 본 발명의 잉크를 사용한다. 그리고, 도 4에 도시하는 바와 같이, 각각의 잉크 카트리지(H1900)가 헤드 카트리지(H1000)에 대해 착탈 가능하게 되어 있다. 또한, 잉크 카트리지(H1900)의 착탈은 캐리지(M4000)에 헤드 카트리지(H1000)를 탑재한 상태에서도 행할 수 있다.

도 5는 헤드 카트리지(H1000)의 분해 사시도이다. 헤드 카트리지(H1000)는 기록 소자 기판, 플레이트, 전기 배선 기판(H1300), 카트리지 홀더(H1500), 유로 형성 부재(H1600), 필터(H1700), 시일 고무(H1800) 등으로 구성된다. 기록 소자 기판은 제1 기록 소자 기판(H1100) 및 제2 기록 소자 기판(H1101)으로 구성되고, 플레이트는 제1 플레이트(H1200) 및 제2 플레이트(H1400)로 구성된다.

제1 기록 소자 기판(H1100) 및 제2 기록 소자 기판(H1101) 각각은 Si 기판이 며, 그 한쪽면에 잉크를 토출하기 위한 복수의 기록 소자(노즐)가 포토리소그래피에 의해 형성되어 있다. 각 기록 소자에 전력을 공급하는 Al 등의 전기 배선은 성막 기술에 의해 형성되어 있고, 개개의 기록 소자에 대응한 복수의 잉크 유로가 또한 포토리소그래피에 의해 형성되어 있다. 또한, 복수의 잉크 유로에 잉크를 공급하기 위한 잉크 공급구가 각 기판의 이면에 개방하도록 형성되어 있다.

도 6은 제1 기록 소자 기판(H1100) 및 제2 기록 소자 기판(H1101)의 구성을 설명하는 정면 확대도이다. H2000 내지 H2600은, 각각 다른 잉크 색에 대응하는 기록 소자의 열(train)(이하, "노즐열(nozzle train)"이라고도 함)이다. 제1 기록 소자 기판(H1100)에는, 옐로우 잉크의 노즐열(H2000), 마젠타 잉크의 노즐열(H2100) 및 시안 잉크의 노즐열(H2200)의 3색분의 노즐열이 형성되어 있다. 제2 기록 소자 기판(H1101)에는, 담시안 잉크의 노즐열(H2300), 블랙 잉크의 노즐열(H2400), 그린 잉크의 노즐열(H2500), 및 담마젠타 잉크의 노즐열(H2600)의 4색분의 노즐열이 형성되어 있다.

각 노즐열은, 기록 매체의 반송 방향(부 주사 방향)에 1200dpi(dot/inch ; 참고치)의 간격으로 배열되는 768개의 노즐에 의해 구성되어 있다. 그리고, 각 노즐로부터는, 각각 약 2pl의 잉크가 토출된다. 이로 인해, 각 토출구에 있어서의 개구 면적은, 약 100㎛²로 설정되어 있다.

이하, 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다. 제1 기록 소자 기판(H1100) 및 제2 기록 소자 기판(H1101)은 제1 플레이트(H1200)에 접착 고정되어 있다. 제1 플 레이트(H1200)에는, 제1 기록 소자 기판(H1100) 및 제2 기록 소자 기판(H1101)에 잉크를 공급하기 위한 잉크 공급구(H1201)가 형성되어 있다. 또한, 제1 플레이트(H1200)에는, 개구부를 갖는 제2 플레이트(H1400)가 접착 고정되어 있다. 이 제2 플레이트(H1400)는, 전기 배선 기판(H1300)과 제1 기록 소자 기판(H1100) 및 제2 기록 소자 기판(H1101)이 전기적으로 접속되도록 전기 배선 기판(H1300)을 보유 지지한다.

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 인가한다. 이 전기 배선 기판(H1300)은 제1 기록 소자 기판(H1100) 및 제2 기록 소자 기판(H1101) 각각에 대응하는 전기 배선과, 이 전기 배선 단부에 위치하고, 잉크젯 기록 장치로부터의 전기 신호를 받아들이기 위한 외부 신호 입력 단자(H1301)를 갖는다. 외부 신호 입력 단자(H1301)는 카트리지 홀더(H1500)의 배면측에 위치 결정 고정되어 있다.

잉크 카트리지(H1900)를 보유 지지하는 카트리지 홀더(H1500)에는, 유로 형성 부재(H1600)가, 예를 들어 초음파 용착에 의해 고정되고, 잉크 카트리지(H1900)로부터 제1 플레이트(H1200)로 통하는 잉크 유로(H1501)를 형성한다. 잉크 카트리지(H1900)와 결합하는 잉크 유로(H1501)의 잉크 카트리지 측단부에는, 필터(H1700)가 설치되어 있고, 외부로부터의 먼지가 잉크 유로(H1501)에 침입하는 것을 방지할 수 있도록 되어 있다. 또한, 잉크 유로(H1501)가 잉크 카트리지(H1900)와 결합되는 부분에는 시일 고무(H1800)가 장착되어, 결합부로부터의 잉크의 증발을 방지할 수 있도록 되어 있다.

또한, 상기한 바와 같이, 카트리지 홀더부와 기록 헤드부(H1001)를 접착 등으로 결합함으로써, 헤드 카트리지(H1000)가 구성된다. 또한, 카트리지 홀더부는, 카트리지 홀더(H1500), 유로 형성 부재(H1600), 필터(H1700) 및 시일 고무(H1800)로 구성된다. 또한, 기록 헤드부(H1001)는 제1 기록 소자 기판(H1100) 및 제2 기록 소자 기판(H1101), 제1 플레이트(H1200), 전기 배선 기판(H1300) 및 제2 플레이트(H1400)로 구성된다.

여기서는 기록 헤드의 일 형태로서, 전기 신호에 따른 막 비등을 잉크에 발생시키기 위한 열에너지를 생성하는 전기열 변환체(기록 소자)를 사용하여 기록을 행하는 서멀 잉크젯 방식의 기록 헤드에 대해 설명하였음을 유념해야 한다. 이 대표적인 구성이나 원리에 대해서는, 예를 들어 미국 특허 제4,723,129호, 동 제4,740,796호에 개시되어 있는 기본적인 원리를 이용하여 행하는 것이 바람직하다. 이 방식은, 소위 온디맨드형(on-demand type), 콘티뉴어스형(continuous type) 기록 헤드 모두에 적용할 수 있다.

서멀 잉크젯 방식은, 온디맨드형 기록 헤드에 적용하는 것이 특히 유효하다. 온디맨드형 기록 헤드의 경우에는, 잉크를 유지하는 액 유로에 대응하여 배치되어 있는 전기열 변환체에, 기록 정보에 대응하고 있어 핵 비등을 초과하는 급속한 온도 상승을 부여하는 적어도 하나의 구동 신호를 인가한다. 이에 의해, 전기열 변환체에 열에너지를 발생시켜, 잉크에 막 비등을 발생시키고, 결과적으로 이 구동 신호에 일대일로 대응한 잉크 내의 기포를 형성할 수 있다. 이 기포의 성장 및 수 축에 의해 토출구를 통해 잉크를 토출함으로써, 적어도 하나의 액적을 형성한다. 구동 신호를 펄스 형상으로 하면, 즉시 적절하게 기포의 성장 및 수축이 행해지므로, 특히 응답성이 우수한 잉크의 토출을 달성할 수 있어, 보다 바람직하다.

또한, 본 발명의 잉크는, 상기한 서멀 잉크젯 방식에 따른 잉크젯 기록 장치 뿐만 아니라, 하기에 서술하는 바와 같은, 역학적 에너지를 이용한 잉크젯 기록 장치에 있어서도 바람직하게 사용할 수 있다. 이러한 형태의 잉크젯 기록 장치는, 복수의 노즐을 갖는 노즐 형성 기판과, 노즐에 대향하여 배치되는 압전 재료와 도전 재료로 이루어지는 압력 발생 소자와, 이 압력 발생 소자의 주위를 채우는 잉크를 포함하고, 인가 전압에 의해 압력 발생 소자를 변위시켜, 잉크를 각 노즐로부터 토출한다.

잉크젯 기록 장치는, 상기한 바와 같이, 기록 헤드와 잉크 카트리지가 별도 부재로 된 것에 한정되지 않고, 기록 헤드와 잉크 카트리지가 분리 불가능하게 일체로 된 것을 사용해도 된다. 또한, 잉크 카트리지는, 기록 헤드에 대해 분리 가능 또는 분리 불가능하게 일체화되어 캐리지에 탑재되는 것, 또는 잉크젯 기록 장치의 고정 부위에 설치되어, 튜브 등의 잉크 공급 부재를 통해 기록 헤드에 잉크를 공급하는 것이어도 된다. 또한, 기록 헤드에 대해, 바람직한 부압을 작용시키기 위한 구성을 잉크 카트리지에 설치하는 경우에는, 예를 들어 이하의 구성으로 할 수 있다. 즉, 잉크 카트리지의 잉크 수용부에 흡수체를 배치한 형태, 또는 가요성의 잉크 수용 주머니와, 상기 주머니에 대해 그 내용적을 확장하는 방향의 압박력을 작용하는 스프링부를 갖는 형태 등으로 할 수 있다. 또한, 잉크젯 기록 장치 는, 상기한 바와 같은 일련의 기록 방식을 채용하는 것, 또는 기록 매체의 전체 폭에 대응한 범위에 걸쳐서 기록 소자를 정렬시켜 얻어지는 라인 프린터의 형태이어도 된다.

[실시예]

이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 구체적으로 설명한다. 하지만, 본 발명은, 그 요지를 초과하지 않는 한, 하기의 실시예에 의해 전혀 한정되는 것은 아니다. 또한, "부" 또는 "％"는 특별히 언급하지 않는 한 각각 "질량부" 및 "질량％"이다.

<실리콘 그래프트 중합체의 합성>

이하의 순서에 따라서, 실리콘 그래프트 중합체인 그래프트 중합체 1 내지 23을 각각 합성하였다. 합성 방법으로서는 공지의 중합 방법을 이용할 수 있음을 유념해야 한다. 본 실시예에 있어서는, 그래프트 중합체 1 내지 23은, 이하의 중합 방법을 사용하여 각각 합성하였다. 우선, 교반기, 온도계, 질소 도입관을 구비한 플라스크에, 하기 표 1에 나타내는 조성으로, 각 단량체와 아조비스이소부티로니트릴을 넣고, 용매로서 1-메톡시-2-프로판올 500부를 사용하여, 질소 가스 환류 하, 온도 110℃에서 4시간 중합 반응을 행하였다. 이와 같이 하여 얻어진 공중합체를 함유하는 용액을 감압 건조시켜 공중합체를 얻었다. 얻어진 공중합체에, 용매로서 메틸에틸케톤 25부를 첨가하여 용해시킨 후, 30％의 수산화칼륨 수용액 2부를 용액에 첨가하여 공중합체의 염 생성기의 일부를 중화하고, 또한 이온 교환수 300부를 혼합물에 첨가하여 전체를 교반하였다. 그 후, 감압 하, 온도 60℃에서 용매를 제거하고, 또한 물의 일부를 제거함으로써 농축하여, 고형분 농도가 20.0％인, 그래프트 중합체의 수용액을 얻었다. 이와 같이 하여 각각 얻어진 그래프트 중합체 1 내지 23에 대해, 겔 투과 크로마토그래피(시마쯔 세이사꾸쇼사(Shimadzu Corporation)제)와 다각도 광 산란 검출기(쇼꼬사(SHOKO Co.)제)를 조합하여 절대 분자량과 분자 크기를 측정하였다. 그 결과, 그래프트 중합체 1 내지 23의 각 측정치에서 절대 분자량과 분자 크기의 측정치는 크게 상호 괴리되어 있고, 또한 사용한 단량체의 구조로부터, 주쇄로부터 폴리실록산 구조를 갖는 유닛과 비이온성 유닛이 분기하여 측쇄로 되어 있는 구조의 그래프트 중합체인 것을 확인할 수 있었다.

또한, 하기 표 1 중, (^*1) 내지 (^*6)은 각각 이하의 단량체를 나타낸다.

(^*1) : 실라플레인 FM-0711(치소사제 ; 상기 화학식 5a로 나타내어지는 폴리실록산 구조를 갖는 단량체, 수 평균 분자량 약 1,000)

(^*2) : BHEA(제품명 : 니혼 쇼꾸바이사(NIPPON SHOKUBAI CO., LTD.)제 ; 상기 화학식 1a에 있어서의 R₁ 및 R₂가 각각 수소 원자를 나타내고, x가 1을 나타내는 비이온성 단량체)

(^*3) : HEMA(제품명 : 니혼 쇼꾸바이사제 ; 상기 화학식 1a에 있어서의 R₁이 수소 원자를 나타내고, R₂가 메틸기를 나타내고, x가 1을 나타내는 비이온성 단량 체)

(^*4) : 블레머 PME-100(제품명 : NOF사제 ; 상기 화학식 1a에 있어서의 R₁ 및 R₂가 각각 메틸기를 나타내고, x가 2를 나타내는 비이온성 단량체)

(^*5) : 블레머 PME-200(제품명 : NOF사제 ; 상기 화학식 1a에 있어서의 R₁ 및 R₂가 각각 메틸기를 나타내고, x가 약 4를 나타내는 비이온성 단량체)

(^*6) : 블레머 PME-1000(제품명 : NOF사제 ; 상기 화학식 1a에 있어서의 R₁ 및 R₂가 각각 메틸기를 나타내고, x가 약 23을 나타내는 비이온성 단량체)

<안료 분산액의 제조>

[안료 분산액 1의 제조]

카본 블랙 10부, 글리세린 6부, 중합체(분산제) 10부, 및 물 74부를, 0.6㎜ 직경의 지르코니아 비즈의 충전율을 70％로 한 샌드밀(가네다리까 고교사(KANEDA SCIENTIFIC CO., LTD.)제)에 넣고, 1,500rpm으로 5시간 분산하였다. 상기 카본 블랙으로서는, 비표면적이 220㎡/g, DBP 흡유량이 130ml/100g인 것을 사용하였다. 또한, 상기 중합체로서는, 스티렌, 아크릴산메틸 및 아크릴산의 공중합비(질량비)가 58 : 25 : 17, 중량 평균 분자량이 4,000, 산가가 130㎎KOH/g인 랜덤 공중합체를 사용하였다. 상기 중합체는, 미리 상기한 산가와 당량의 수산화칼륨과 물을 중합체에 첨가하고, 혼합물을 온도 80℃에서 교반하여, 수용액으로 한 것을 사용하였음을 유념해야 한다. 그 후, 5,000rpm으로 10분간 원심 분리를 행하여 응집 성분을 제거하고, 또한 안료의 함유량이 2.5％, 중합체의 함유량이 2.5％가 되도록 물을 사용하여 안료 및 중합체 각각의 농도를 조정하여, 안료 분산액 1을 얻었다.

[안료 분산액 2의 제조]

카본 블랙 대신에 시안 안료인 C.I. 피그먼트 블루 15:3을 사용한 것 이외는 안료 분산액 1의 제조와 같은 방법으로, 안료의 함유량이 2.5％, 중합체의 함유량이 2.5％인 안료 분산액 2를 얻었다.

(안료 분산액 3의 제조)

카본 블랙 대신에 마젠타 안료인 C.I. 피그먼트 레드 122를 사용한 것 이외는 안료 분산액 1의 제조와 같은 방법으로, 안료의 함유량이 2.5％, 중합체의 함유량이 2.5％인 안료 분산액 3을 얻었다.

<잉크의 제조>

하기 표 2에 나타내는 조성으로, 각 성분을 혼합하고, 혼합물을 충분히 교반한 후, 생성물을 공극 크기가 1.2㎛인 폴리프로필렌 필터(니혼 폴사(Nihon Pall Ltd.)제)로 가압 여과를 행하여, 실시예 및 비교예의 잉크를 각각 제조하였다. 하기 표 2 중, 그래프트 중합체는 고형분으로서의 함유량의 값으로 나타내었음을 유념해야 한다. 또한, 하기 표 2 중, '(^*1)'은 평균 분자량 600의 폴리에틸렌글리콜을 나타내고, '(^*2)'는 계면 활성제(가와켄 파인 케미컬사(Kawaken Fine Chemicals Co., Ltd.)제)를 나타낸다. 또한, "특정의 수용성 유기 화합물"이란 용어는, 상기 화학식 2, 화학식 3 및, 화학식 4로 나타내어지는 화합물로 이루어지는 군의 수용성 유기 화합물을 나타낸다. 또한, 하기 표 2 중, "특정의 그래프트 중합체"란 용어는, 본 발명에 사용하는 그래프트 중합체를 나타내고, 본 실시예에 있어서는, 그래프트 중합체 1 내지 19를 나타낸다.

<평가>

(내찰과성의 평가)

상기에서 얻어진 각 잉크를, 잉크젯 기록 장치(상품명 : BJF 900 ; 캐논사(Canon Inc.)제)용 잉크 카트리지에 충전하고, 이들 잉크 카트리지를, 상기 잉크젯 기록 장치의 시안 잉크의 위치에 각각 셋트하였다. 다음에, 이들 잉크젯 기록 장치를 사용하여, 미쯔비시 포토 광택지(미쯔비시(Mitsubishi)제)에, 토출량 4.5ng, 해상도 1200dpi×1200dpi, 8패스 쌍방향 기록으로, 기록 듀티가 100％인 화상을 각각 기록하였다. 얻어진 각 기록물을 실온에서 1일 방치한 후, 각 기록물의 화상을, 기록 매체의 비기록부에 흠집이 생길 정도의 강한 압력을 가하여 손톱으로 긁었다. 그 후, 각 기록물을 육안으로 확인하여, 내찰과성의 평가를 행하였다. 내찰과성의 평가 기준은 하기와 같다. 평가 결과를 표 3에 나타냈다. 본 발명에 있어서는, 하기의 평가 기준에서 C 이상을, 허용할 수 있는 내찰과성의 레벨로 각각 정의하였다.

AAA : 화상의 표면에 손톱 자국이 남지 않았다.

AA : 화상의 표면에 손톱 자국이 거의 남지 않았다.

A : 화상의 표면에 약간 손톱 자국이 남았지만, 기록 매체로부터 색재가 깎아내어지는 일은 없었다.

B : 화상의 표면에 손톱 자국은 남았지만, 기록 매체로부터 색재가 깎아내어지는 일은 없었다.

C : 화상의 표면에 손톱 자국이 남고, 또한 기록 매체로부터 색재가 조금 깎아내어졌다.

D : 기록 매체의 표면은 노출되지 않았지만, 색재가 뚜렷하게 깎아내어졌다.

E : 화상을 가볍게 접촉하는 정도로는 문제가 없는 레벨이었지만, 기록 매체에 흠집이 강하게 생길 정도의 압력으로 긁으면, 기록 매체의 표면이 보일 정도로 색재가 깎아내어졌다.

(광택성의 평가)

상기에서 얻어진 각 기록물의 화상 영역에 있어서의 광택성(20°광택도)을, 마이크로헤이즈 미터(BYK-가트너(BYK-Gartner)제)를 사용하여 측정하고, 광택성의 평가를 행하였다. 광택성의 평가 기준은 하기와 같다. 평가 결과를 표 3에 나타냈다. 본 발명에 있어서는, 하기의 평가 기준에서 A 이상을, 허용할 수 있는 광택성의 레벨로 하였다.

AA : 20°광택도가 40 이상이었다.

A : 20°광택도가 35 이상 40 미만이었다.

B : 20°광택도가 30 이상 35 미만이었다.

C : 20°광택도가 30 미만이었다.

(토출 안정성의 평가)

상기에서 얻어진 각 잉크를, 잉크젯 기록 장치(상품명 : PIXUS 850i ; 캐논사제)용 잉크 카트리지에 각각 충전하고, 상기 잉크젯 기록 장치를 개조한 장치의 시안 잉크의 위치에 잉크 카트리지를 셋트하였다. 오피스 플래너(캐논사제)에, 기록 듀티가 50％로 18㎝×24㎝의 화상을, 디폴트 모드로 3매 기록하였다. 이때, 1매 기록할 때마다 1회의 비율로, PIXUS 850i의 와이퍼 블레이드를 사용하여, 기록 헤드 표면의 클리닝 조작을 행하였다. 그 후, PIXUS 850i의 노즐 체크 패턴을 기록하였다. 상기에서 얻어진 노즐 체크 패턴을 육안으로 확인하여, 토출 안정성의 평가를 행하였다. 토출 안정성의 평가 기준은 하기와 같다. 결과를 표 3에 나타냈다. 본 발명에 있어서는, 하기의 평가 기준에서 B 이상을, 허용할 수 있는 토출 안정성의 레벨, A를 우수한 토출 안정성의 레벨로 하였다.

A : 노즐 체크 패턴에 흐트러짐이 없어 정상적으로 기록할 수 있었다.

B : 노즐 체크 패턴에 약간의 흐트러짐이 있었지만, 패턴에 불토출은 없었다.

C : 노즐 체크 패턴에 확실한 불토출이나 흐트러짐이 있어, 정상적으로 기록할 수 없었다.

본 발명을 예시적인 실시 형태를 참고하여 설명하였으나, 본 발명은 개시된 예시적인 실시 형태에 한정되지 않음이 이해되어야 한다. 하기 특허청구범위는 모든 이러한 변형과 등가의 구조 및 기능을 포괄하도록 가장 넓게 해석되어야 할 것이다.

도 1은 잉크젯 기록 장치의 사시도.

도 2는 잉크젯 기록 장치의 기구부의 사시도.

도 3은 잉크젯 기록 장치의 단면도.

도 4는 헤드 카트리지에 잉크 카트리지를 장착하는 상태를 도시하는 사시도.

도 5는 헤드 카트리지의 분해 사시도.

도 6은 헤드 카트리지에 있어서의 기록 소자 기판을 도시하는 정면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

M2041: 분리 롤러

M2060: 급지 트레이

M2080: 급지 롤러

M3000: 핀치 롤러 홀더

M3030: 페이퍼 가이드 플래퍼

M3040: 플래튼

M3060: 반송 롤러

M3070: 핀치 롤러

M3110: 제1 배지 롤러

M3120: 박차

M3160: 배지 트레이

M4000: 캐리지

M5000: 펌프

M5010: 캡

E0002: LF 모터

E0014: 전기 기판

H1000: 헤드 카트리지

H1001: 기록 헤드

H1100: 제1 기록 소자 기판

H1101: 제2 기록 소자 기판

H1200: 제1 플레이트

H1201: 잉크 공급구

H1300: 전기 배선 기판

H1301: 외부 신호 입력 단자

H1400: 제2 플레이트

H1500: 카트리지 홀더

H1501: 잉크 유로

H1600: 유로 형성 부재

H1700: 필터

H1800: 시일 고무

H1900: 잉크 카트리지

H2000: 내지 H2600 노즐열

Claims

안료 및 그래프트 중합체를 적어도 포함하는 잉크젯용 잉크이며,

상기 안료가 상기 그래프트 중합체와는 다른 중합체 분산제에 의해 분산되어 있고,

상기 그래프트 중합체가 하기 화학식 1로 나타내어지는 비이온성 유닛, 및 폴리실록산 구조를 갖는 유닛을 적어도 포함하는, 잉크젯용 잉크.

<화학식 1>

(식 중, R₁ 및 R₂는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, x는 1 또는 2를 나타냄)
제1항에 있어서, 상기 그래프트 중합체의 중량 평균 분자량이 5,000 이상 50,000 이하인, 잉크젯용 잉크.
제1항에 있어서, 상기 그래프트 중합체의 전체 질량을 기준으로 한, 상기 폴리실록산 구조를 갖는 유닛의 비율이 10.0질량％ 이상 40.0질량％ 이하인, 잉크젯용 잉크.
제1항에 있어서, 상기 그래프트 중합체의 전체 질량을 기준으로 한, 상기 화 학식 1로 나타내어지는 비이온성 유닛의 비율이 5.0질량％ 이상 45.0질량％ 이하인, 잉크젯용 잉크.
제1항에 있어서, 상기 그래프트 중합체가 산성기를 갖는 유닛을 추가로 포함하고, 상기 그래프트 중합체의 산가가 80㎎KOH/g 이상 150㎎KOH/g 이하인, 잉크젯용 잉크.
제1항에 있어서, 상기 잉크 중의 상기 안료의 함유량(질량％)이, 질량 비율로 상기 잉크 중의 상기 그래프트 중합체의 함유량(질량％)의 0.2배 이상 2.0배 이하인, 잉크젯용 잉크.
제1항에 있어서, 수용성 유기 화합물을 추가로 포함하고, 상기 수용성 유기 화합물이 하기 화학식 2, 화학식 3, 및 화학식 4로 나타내어지는 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물인, 잉크젯용 잉크.

<화학식 2>

<화학식 3>

<화학식 4>

(식 중, R₄는 치환기를 가질 수도 있는 탄소수 2 내지 5의 알킬렌기를 나타내고, R₅는 각각 독립적으로 수소 원자, 또는 치환기를 가질 수도 있는 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 나타내고, R₆은 치환기를 가질 수도 있는 탄소수 2 내지 5의 알킬렌기를 나타내고, R₇은 수소 원자, 또는 치환기를 가질 수도 있는 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 나타내고, n은 1 내지 3의 수를 나타냄)
제7항에 있어서, 상기 잉크 중의 상기 화학식 2, 화학식 3 및 화학식 4로 나타내어지는 화합물의 합계 함유량(질량％)이, 질량 비율로 상기 잉크 중의 상기 그래프트 중합체의 함유량(질량％)의 2.0배 이상인, 잉크젯용 잉크.
제7항에 있어서, 상기 잉크 중의 상기 화학식 2, 화학식 3 및 화학식 4로 나타내어지는 화합물의 합계 함유량(질량％)이, 잉크 전체 질량을 기준으로 2.0질량％ 이상인, 잉크젯용 잉크.
잉크를 잉크젯 방법으로 토출하여 기록 매체에 기록을 행하는 잉크젯 기록 방법이며, 상기 잉크로서, 제1항에 기재된 잉크젯용 잉크를 사용하는 잉크젯 기록 방법.
잉크를 수용하는 잉크 수용부를 포함하는 잉크 카트리지이며,

상기 잉크 수용부에 수용되어 있는 잉크가 제1항에 기재된 잉크젯용 잉크인, 잉크 카트리지.
잉크를 수용하는 잉크 수용부와, 잉크를 토출하는 기록 헤드를 포함하는 기록 유닛이며,

상기 잉크 수용부에 수용되어 있는 잉크가 제1항에 기재된 잉크젯용 잉크인, 기록 유닛.
잉크를 수용하는 잉크 수용부와, 잉크를 토출하는 기록 헤드를 포함하는 잉크젯 기록 장치이며,

상기 잉크 수용부에 수용되어 있는 잉크가 제1항에 기재된 잉크젯용 잉크인, 잉크젯 기록 장치.
제1항에 있어서, 상기 잉크가 물을 추가로 함유하는, 잉크젯용 잉크.
제1항에 있어서, 상기 화학식 1로 나타내어지는 비이온성 유닛이, 디에틸렌글리콜모노메타크릴레이트, 디에틸렌글리콜모노아크릴레이트, 메톡시디에틸렌글리콜모노메타크릴레이트 및 메톡시디에틸렌글리콜모노아크릴레이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 단량체로부터 유래하는 유닛인, 잉크젯용 잉크.
제1항에 있어서, 상기 잉크 중의 상기 중합체 분산제의 함유량(질량％)이, 잉크 전체 질량을 기준으로 0.1질량％ 이상 10.0질량％ 이하인, 잉크젯용 잉크.
제1항에 있어서, 상기 잉크 중의 상기 그래프트 중합체의 함유량(질량％)이, 잉크 전체 질량을 기준으로 0.1질량％ 이상 10.0질량％ 이하인, 잉크젯용 잉크.