KR101376248B1

KR101376248B1 - 잉크젯용 잉크, 잉크 카트리지, 잉크젯 기록 방법, 잉크젯 기록 장치 및 잉크 기록물

Info

Publication number: KR101376248B1
Application number: KR20137004634A
Authority: KR
Inventors: 히로시 고토우; 기요후미 나가이; 미찌히코 남바; 히데토시 후지이; 유우키 요코하마
Original assignee: 가부시키가이샤 리코
Priority date: 2010-08-04
Filing date: 2011-07-29
Publication date: 2014-03-26
Also published as: EP3308962A1; JP5601075B2; US20150307729A1; ES2839221T3; EP2601271A1; US20130113860A1; US9518190B2; EP2601271B1; EP3308962B1; WO2012018098A1; EP2601271A4; US9085706B2; ES2661442T3; CN103052692A; KR20130056295A; JP2012036255A; CN103052692B

Abstract

본 발명은, 물, 습윤제, 계면활성제 및 착색제를 포함하는 잉크젯용 잉크로서, 상기 습윤제는 적어도 하기의 구조식 (I)로 표시되는 아미드 화합물을 함유하는 잉크젯용 잉크를 제공한다:

Description

잉크젯용 잉크, 잉크 카트리지, 잉크젯 기록 방법, 잉크젯 기록 장치 및 잉크 기록물{INKJET INK, INK CARTRIDGE, INKJET RECORDING METHOD, INKJET RECORDING DEVICE, AND INKJET RECORDED MATTER}

본 발명은 잉크젯용 잉크, 그리고 이 잉크젯용 잉크를 이용한 잉크 카트리지, 잉크젯 기록 방법, 잉크젯 기록 장치 및 잉크 기록물에 관한 것이다.

종래에는, 염료 잉크가 그의 우수한 발색성 및 높은 신뢰성으로 인해 잉크젯용 잉크로서 주류였다. 그러나, 염료 잉크는 내수성과 내광성이 부족한 점과 같은 단점들을 가지므로, 근래에는 안료 잉크가 더 주목받고 있다. 안료 잉크에서는, 안료를 수중에 안정적으로 분산시키거나 잉크의 고착 후 기록 매체 상에 안료를 정착시키는 데에 중합체 화합물이 사용되고 있다.

한편, 잉크젯 기록 장치는, 고화질 및 고속 인쇄를 달성하기 위해 잉크 토출 수단의 역할을 하는 노즐의 지름이 작아지는 경향이 있다. 그러나, 중합체 화합물을 함유하는 안료 잉크는, 수분이 증발함에 따라 그의 고형분이 응집되는 경향이 있어, 이 잉크가 지름이 작은 노즐을 갖는 잉크젯 기록 장치에 사용되는 경우, 잉크의 토출 안정성을 확보하기 어렵다. 이 문제를 해결하기 위해, 중합체 화합물을 함유하는 안료 잉크의 토출 안정성을 개선하기 위한 다양한 시도들이 있어왔다.

예를 들어, 특허 문헌 1에는, 잉크가 2배의 농도를 갖도록 농축되는 경우, 이 잉크는 10배 이하의 점도 변화를 갖는 것으로 개시되어 있다. 이 제안에 따르면, 개시된 잉크는, 우수한 토출 안정성을 가지며, 잉크젯 인쇄 용지상의 인쇄에 사용되는 경우에는 안료의 응집으로 인해 잉크의 확산을 억제할 뿐만 아니라, 생성된 화상에 백색의 누락 반점이 발생하는 것을 방지한다. 그러나, 2배의 농도를 갖도록 농축되는 경우에 10배 이하의 점도 변화를 갖는 잉크라고 구체적으로 개시된 잉크는 안료 농도 및 점도가 낮다. 이러한 잉크는 일반 용지상의 인쇄에 사용될 경우에도, 고품질 화상을 제공하는 것을 달성하기가 어렵다. 또한 특허 문헌 1에는, 수분 증발시, 안료 농도가 높은 잉크의 점도 증가를 방지하는 방법에 대한 지침이 없다.

또한, 특허 문헌 2에는, 수분 증발량이 잉크의 총중량에 대하여 30 질량% 이하인 경우에는 수분 증발에 따른 점도 증가율(mPa·s/%)이 5.0 이하이고 수분 증발량이 30 질량% 내지 45 질량%인 경우에는 점도 증가율이 50 초과인 잉크가 개시되어 있다. 이 제안된 잉크로는, 잉크가 일반 용지상에 고착될 때 극적으로 점도가 증가되어 고속 인쇄에 의해 고품질 화상이 제공된다고 개시되어 있다. 그러나, 제안된 잉크는, 잉크가 잉크젯 기록 장치의 노즐에서 건조되는 경우, 잉크의 토출 안정성이 감소한다는 문제가 있다.

또한, 특허 문헌 3에는, 잉크의 낮은 점도 및 바람직한 토출 안정성을 확보하기 위해 히드록시에틸포름아미드를 함유하는 잉크가 개시되어 있다. 그러나, 제안된 잉크에 함유된 히드록시에틸포름아미드는, 분해될 경우 포름아미드를 생성하여, 인체에 대한 안정성의 문제(예컨대, 돌연변이 유발 및 유전독성)가 있다.

상기 기술된 바와 같이, 일반 용지에 고속 인쇄로 고품질 화상을 형성시키기 위해서는 수분 증발에 따라 점도가 극적으로 증가하는 잉크를 사용할 필요가 있다고 여겨졌으나, 이러한 잉크의 신뢰성을 확보하기 어렵고, 그 잉크를 활용하기 어려운 것이 현재의 상황이다. 특히 토출 안정성 면에 있어서, 노즐 개구부 부근의 안료의 응집 및 건조는 큰 문제이다. 이 문제를 해결하기 위해, 다양한 잉크 재료가 개발되고 있으나, 잉크의 낮은 점도와 잉크의 용매 증발(노즐 개구부 부근의 건조)의 감소 모두를 달성하기가 여전히 어려운 것이 현재의 상황이다.

특허 문헌 1 일본 특허 출원 공개(JP-A) 제 2002-337449호 JP-A 제 2006-16412호 특허 문헌 3 JP-A 제 49-97620호

본 발명의 목적은, 일반 용지에서 화질이 우수하고, 고속 인쇄 대응성이 우수하며, 바람직한 저장 안정성 및 토출 안정성을 갖고, 잉크젯 기록 장치의 유지 장치에 부하가 적은 잉크젯용 잉크를 제공하는 것 뿐만 아니라, 언급된 바와 같은 잉크젯용 잉크를 이용한 잉크 카트리지, 잉크젯 기록 장치, 잉크젯 기록 방법 및 잉크 기록물을 제공하는 것이다.

전술한 문제들을 해결하기 위한 수단들은 하기와 같다:

<1> 물, 습윤제, 계면활성제 및 착색제를 포함하는 잉크젯용 잉크로서,

상기 습윤제는 적어도 하기의 구조식 (I)로 표시되는 아미드 화합물을 함유하는 잉크젯용 잉크:

<2> 잉크젯용 잉크 중, 구조식 (I)로 표시되는 아미드 화합물의 양이 1 질량% 내지 50 질량%인, <1>에 따른 잉크젯용 잉크.

<3> 습윤제가, 23℃ 및 80% RH에서 평형 수분량이 30 질량% 이상인 다가 알코올을 1종 이상 함유하는, <1> 또는 <2>에 따른 잉크젯용 잉크.

<4> 다가 알코올이 글리세린, 1,3-부탄디올, 또는 글리세린과 1,3-부탄디올 모두인, <3>에 따른 잉크젯용 잉크.

<5> 착색제가

표면에 1 이상의 친수기를 가지며 분산제 없이 수분산성을 갖는 안료;

안료, 안료 분산제 및 고분자 분산 안정화제를 함유하는 안료 분산물; 또는

안료를 각각 함유하는 중합체 입자를 함유하는 중합체 에멀션

을 함유하는, <1> 내지 <4> 중 어느 하나에 따른 잉크젯용 잉크.

<6> C8-C11 폴리올 화합물 또는 C8-C11 글리콜 에테르 화합물을 함유하는 침투제를 추가로 포함하는, <1> 내지 <5> 중 어느 하나에 따른 잉크젯용 잉크.

<7> C8-C11 폴리올 화합물은 2-에틸-1,3-헥산디올 또는 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올인, <6>에 따른 잉크젯용 잉크.

<8> 25℃에서 점도가 3 mPa·s 내지 20 mPa·s이고, 25℃에서 정적 표면 장력이 35 mN/m 이하이며, pH가 8.5 이상인, <1> 내지 <7> 중 어느 하나에 따른 잉크젯용 잉크.

<9> 시안색 잉크, 마젠타색 잉크, 황색 잉크 및 흑색 잉크로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상인, <1> 내지 <8> 중 어느 하나에 따른 잉크젯용 잉크.

<10> 용기; 및

이 용기에 수용되는 <1> 내지 <9> 중 어느 하나에 잉크젯용 잉크

를 포함하는 잉크 카트리지.

<11> <1> 내지 <9> 중 어느 하나에 기재된 잉크젯용 잉크에 자극을 가하여 잉크젯용 잉크를 토출시킴으로써 화상을 기록하는 것을 포함하는 잉크젯 기록 방법.

<12> <1> 내지 <9> 중 어느 하나에 기재된 잉크젯용 잉크에 자극을 가하여 잉크젯용 잉크를 토출시킴으로써 화상을 기록하도록 구성된 잉크 토출 수단을 포함하는 잉크젯 기록 장치.

<13> 기록 매체; 및

이 기록 매체 상에 <1> 내지 <9> 중 어느 하나에 기재된 잉크젯용 잉크로 기록된 화상

을 포함하는 잉크 기록물.

본 발명은, 당업계의 다양한 문제들을 해결하고 상기 언급한 본 발명의 목적을 달성하며, 일반 용지에서 화질이 우수하고, 고속 인쇄 대응성이 우수하며, 바람직한 저장 안정성 및 토출 안정성을 갖고, 잉크젯 기록 장치의 유지 장치에 부하가 적은 잉크젯용 잉크를 제공할 뿐만 아니라, 언급된 바와 같은 잉크젯용 잉크를 이용한 잉크 카트리지, 잉크젯 기록 장치, 잉크젯 기록 방법 및 잉크 기록물을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 잉크 카트리지의 한 예를 도시하는 개략도이다.
도 2는 도 1의 잉크 카트리지의 변형예를 도시하는 개략도이다.
도 3은 잉크 카트리지 장착부의 덮개가 개방된 잉크젯 기록 장치의 한 예를 도시하는 사시도이다.
도 4는 도 3의 잉크젯 기록 장치의 전체 구조를 도시하는 단면도이다.
도 5는 잉크젯 기록 장치 내의 잉크젯 헤드의 한 예를 도시하는 확대 개략도이다.
도 6은 잉크젯 기록 장치 내의 토출 장치의 유지 장치를 포함하는 서브시스템(subsystem)의 한 예를 도시하는, 주요 구간의 평면 해설도이다.
도 7은 서브시스템의 개략적인 구성도이다.
도 8은 서브시스템의 우측면을 도시하는 해설도이다.
도 9는 본 발명의 잉크젯 기록 장치에 사용되는 스피팅 수신부(spitting receiver) 구간의 한 예의 정면 단면도이다.
도 10은 스피팅 수신부 구간의 측면 해설도이다.

(잉크젯용 잉크)

본 발명의 잉크젯용 잉크는 적어도 물, 습윤제 및 착색제를 함유하며, 침투제, 수분산성 수지 및, 필요할 경우 기타 성분들을 더 함유할 수 있다.

<물>

물로서는, 순수 또는 초순수, 예컨대 이온교환수, 한외여과수(ultrafiltered water), 역삼투수(Milli-Q water) 및 증류수가 사용될 수 있다.

잉크젯용 잉크 내의 물의 양은 20 질량% 내지 60 질량%인 것이 바람직하다.

<습윤제>

습윤제는 적어도 하기의 구조식 (I)로 표시되는 아미드 화합물을 함유하며, 필요할 경우, 하기에 기술하는 습윤제들이 혼합되어 바람직하게 사용된다.

구조식 (I)로 표시되는 아미드 화합물은 216℃의 높은 비등점을 갖고, 23℃, 80%RH의 환경에서 39.2 질량%의 높은 평형 수분량을 갖는데다가, 25℃의 환경에서 1.48 mPa·s의 매우 낮은 유체 점도를 갖는다. 또한, 구조식 (I)로 표시되는 아미드 화합물은 습윤제 및 물에 용이하게 용해된다. 따라서, 구조식 (I)로 표시되는 아미드 화합물의 사용은 낮은 점도의 잉크젯용 잉크를 제조할 수 있게 하며, 이 이유로 구조식 (I)로 표시되는 아미드 화합물은 잉크젯용 잉크에 사용하는 습윤제로서 특히 바람직하다. 구조식 (I)로 표시되는 아미드 화합물을 함유하는 잉크젯용 잉크는, 저장 안정성 및 토출 안정성이 우수할 뿐만 아니라 토출 장치의 유지 장치에 부하가 적은 잉크이다.

본 발명에서 사용하는, 구조식 (I)로 표시되는 아미드 화합물은 적절하게 합성하거나 시판품에서 선택할 수 있다.

구조식 (I)로 표시되는 아미드 화합물(β-메톡시-N,N-디메틸프로피온아미드)은 하기의 방식으로 합성할 수 있다.

구체적으로, 교반기, 열전대 및 질소-도입관을 갖춘 500 mL 3구 플라스크에 198.0 g(2 몰)의 N,N-디메틸아크릴아미드 및 96 g(3 몰)의 메탄올을 주입한다.

여기에, 실온에서 질소 가스를 주입하고 교반하면서, 1.08 g (0.02 몰)의 나트륨 메톡시드를 함유하는 메탄올 용액 20 mL를 첨가한다. 용액의 온도가 점진적으로 증가하고, 반응 개시 30분 후 반응 온도가 38℃에 이른다. 수조를 사용하여 반응 온도를 30℃ 내지 40℃의 범위로 조절한다. 5시간 후, 반응 용액의 발열은 멈추며, 반응 용액을 아세트산으로 중화한다. 미반응물을 증류로 제거한 후, 133Pa, 58℃에서 증류하여 생성물을 얻는다. 핵자기 공명 스펙트럼(¹H-NMR 및 ¹³C-NMR)의 분석 결과로, 이 생성물은 β-메톡시-N,N-디메틸프로피온아미드인 것이 밝혀지며, 그의 수득량은 199 g(수율: 76%)이다. 언급한 합성법에 따라, 구조식 (I)로 표시되는 아미드 화합물을 합성할 수 있다.

시판품의 예로는 Idemitsu Kosan Co., Ltd가 제조한 EQUAMIDE M-100이 있다.

잉크젯용 잉크 중 구조식 (I)로 표시되는 아미드 화합물의 양은, 1 질량% 내지 50 질량%인 것이 바람직하고, 2 질량% 내지 40 질량%인 것이 더 바람직하며, 5 질량% 내지 30 질량%인 것이 더욱더 바람직하다. 그 양이 1 질량% 미만인 경우, 아미드 화합물은 생성된 잉크의 점도를 감소시키는 효과를 주지 못하고, 생성된 잉크의 토출 안정성을 저하시키는데, 이는 잉크 토출 장치의 유지 장치 내의 폐잉크(waste ink)의 고착의 관점에서 심각한 상황으로 이어질 수 있다. 그 양이 50 질량% 초과인 경우에는, 생성된 잉크가 용지상에서의 건조성이 떨어지며, 이는 일반 용지 상의 인쇄 품질을 저하시킬 수 있다.

구조식 (I)로 표시되는 아미드 화합물과 조합하여 사용되는 습윤제는, 23℃ 및 80%RH의 환경에서 평형 수분량(EMC)이 30 질량% 이상인 다가 알코올을 1 이상 함유한다. 예를 들어, 습윤제는 바람직하게는, 평형 수분량 및 비등점이 높은 습윤제 A(23℃, 80%RH의 환경에서 평형 수분량(EMC)이 30 질량% 이상, 바람직하게는 40 질량% 이상이며, 비등점(BP)은 250℃ 이상), 및 평형 수분량은 높으나 비등점이 낮은 습윤제 B(23℃, 80%RH의 환경에서 평형 수분량(EMC)이 30 질량% 이상, 비등점(BP)은 140℃ ∼ 250℃)를 함유한다.

다가 알코올 중에서, 정상 기압 하에서 비등점이 250℃ 이상인 습윤제 A의 예로는: 1,2,3-부탄트리올(BP: 175℃/33hPa, EMC: 38 질량%), 1,2,4-부탄트리올(BP: 190℃ ∼ 191℃/24hPa, EMC: 41 질량%), 글리세린(BP: 290℃, EMC: 49 질량%), 디글리세린(BP: 270℃/20hPa, EMC: 38 질량%), 트리에틸렌 글리콜(BP: 285℃, EMC: 39 질량%) 및 테트라에틸렌 글리콜(BP: 324℃ ∼ 330℃, EMC: 37 질량%)가 있다. 비등점이 140℃ 내지 250℃인 습윤제 B의 예로는 디에틸렌 글리콜(BP: 245℃, EMC: 43 질량%) 및 1,3-부탄디올(BP: 203℃ ∼ 204℃, EMC: 35 질량%)이 있다.

이들 습윤제 A 및 B는 모두, 23℃, 80%RH의 환경에서 평형 수분량이 30 질량% 이상인, 흡습성이 높은 물질이나, 습윤제 B가 습윤제 A보다 증발성이 비교적 더 큰 것도 사실이다.

습윤제 A는 글리세린 및 1,3-부탄디올로 구성된 군에서 선택되는 하나인 것이 특히 바람직하다.

습윤제 A와 습윤제 B가 병용되는 경우에, 습윤제 A와 습윤제 B의 질량비(습윤제 B/ 습윤제 A)는 차후에 기술할 습윤제 C의 양 및 사용하는 다른 첨가제, 예컨대 침투제의 양과 종류에 어느 정도까지는 의존하므로 구체적으로 정해지지는 않으나, 예를 들어 10/90 내지 90/10인 것이 바람직하다.

본 발명에서, 평형 수분량은, 각각의 습윤제 1 g을 측량하여 넣은 페트리 접시를, 각각, 온도 및 습도가 23℃ ± 1℃ 및 80%RH ± 3%RH로 유지되는 데시케이터에, 염화칼륨/염화나트륨의 포화 수용액을 사용하여 질량에 어떠한 변화도 관찰되지 않을 때까지 보관하고, 하기의 수학식에 기초하여 계산함으로써 구할 수 있다:

습윤제의 총량에 대하여 50 질량% 이상의 양으로 다가 알코올을 사용하는 것은, 토출 안정성 및 잉크 토출 장치의 유지 장치 내의 폐잉크의 고착 방지의 측면에서 우수하다.

본 발명의 잉크젯용 잉크에서, 상기 언급한 습윤제 A 및 B 이외에 다른 습윤제, 예컨대 습윤제 C는, 습윤제 A 및 B에 첨가하거나 혹은 대신하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 습윤제 C는 일반적으로 23℃, 80%RH의 환경에서 평형 수분량이 30 질량% 미만인 것이다.

습윤제 C의 예로는 다가 알코올, 다가 알코올 알킬 에테르, 다가 알코올 아릴 에테르, 질소 함유 복소환 화합물, 아미드, 아민, 황 함유 화합물, 프로필렌 카보네이트, 에틸렌 카보네이트 및 기타 습윤제가 있다.

다가 알코올의 예로는 디프로필렌 글리콜(BP: 232℃), 1,5-펜탄디올(BP: 242℃), 3-메틸-1,3-부탄디올(BP: 203℃), 프로필렌 글리콜(BP: 187℃), 2-메틸-2,4-펜탄디올(BP: 197℃), 에틸렌 글리콜(BP: 196℃ ∼ 198℃), 트리프로필렌 글리콜(BP: 267℃), 헥실렌 글리콜(BP: 197℃), 폴리에틸렌 글리콜(점성 유체 내지 고체), 폴리프로필렌 글리콜(BP: 187℃), 1,6-헥산디올(BP: 253℃ ∼ 260℃), 1,2,6-헥산트리올(BP: 178℃), 트리메틸올 에탄(고체, 융점: 199℃ ∼ 201℃) 및 트리메틸올 프로판(고체, 융점: 61℃)이 있다.

다가 알코올 알킬 에테르의 예로는 에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르(BP: 135℃), 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르(BP: 171℃), 디에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르(BP: 194℃), 디에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르(BP: 197℃), 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르(BP: 231℃), 에틸렌 글리콜 모노-2-에틸헥실 에테르(BP: 229℃) 및 프로필렌 글리콜 모노에틸 에테르(BP: 132℃)가 있다.

다가 알코올 아릴 에테르의 예로는 에틸렌 글리콜 모노페닐 에테르(BP: 237℃) 및 에틸렌 글리콜 모노벤질 에테르가 있다.

질소 함유 복소환 화합물의 예로는 2-피롤리돈(BP: 250℃, 융점: 25.5℃, 47 질량% ∼ 48 질량%), N-메틸-2-피롤리돈(BP: 202℃), 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논(BP: 226℃), ε-카프로락탐(BP: 270℃) 및 γ-부티로락톤(BP: 204℃ ∼ 205℃)이 있다.

아미드의 예로는 포름아미드(BP: 210℃), N-메틸포름아미드(BP: 199℃ ∼ 201℃), N,N-디메틸포름아미드(BP: 153℃) 및 N,N-디에틸포름아미드(BP: 176℃ ∼177℃)가 있다.

아민의 예로는 모노에탄올 아민(BP: 170℃), 디에탄올 아민(BP: 268℃), 트리에탄올 아민(BP: 360℃), N,N-디메틸모노에탄올 아민(BP: 139℃), N-메틸디에탄올 아민(BP: 243℃), N-메틸에탄올 아민(BP: 159℃), N-페닐에탄올 아민(BP: 282℃ ∼ 287℃) 및 3-아미노프로필디에틸 아민(BP: 169℃)이 있다.

황 함유 화합물의 예로는 디메틸 술폭시드(BP: 139℃), 술포란(BP: 285℃) 및 티오디글리콜(BP: 282℃)이 있다.

기타 고체 습윤제로는, 당류가 바람직하다.

당류의 예로는 단당류, 이당류, 올리고당류(삼당류 및 사당류를 포함) 및 다당류가 있다.

그의 구체적인 예로는 글루코스, 만노스, 과당, 리보스, 크실로스, 아라비노스, 갈락토스, 말토스, 셀로비오스, 유당, 자당, 트레할로스 및 말토트리오스가 있다.

여기서, "다당류"는 넓은 의미에서 당분을 뜻하며, 자연계에 널리 존재하는 화합물, 예컨대 α-시클로덱스트린 및 셀룰로스를 포함한다.

또한, 이들 당류의 유도체의 예로는 환원당[예컨대, 일반식: HOCH₂(CHOH)_nCH₂OH(n은 2 ∼ 5의 정수)로 표시되는 당알코올], 산화당(예컨대, 알돈산 및 우론산), 아미노산 및 티오산이 있다.

이들 중에서, 당알코올이 특히 바람직하며, 그의 구체적인 예로는 말티톨 및 소르비톨이 있다.

안료와 습윤제의 질량비는 헤드로부터의 잉크 토출 안정성에 큰 영향을 줄 뿐만 아니라 잉크 토출 장치의 유지 장치 내의 폐잉크 고착의 방지에도 영향을 준다.

잉크가 안료의 고형분 함량은 높은데 습윤제의 배합량이 적을 경우, 노즐의 잉크 반월판 근처의 수분이 증발하여 토출 불량이 야기된다.

구조식 (I)로 표시되는 아미드 화합물 및 습윤제 A, B 및 C를 포함하는 습윤제의 사용량은 잉크젯용 잉크의 총량에 대하여 20 질량% 내지 70 질량%인 것이 바람직하고, 30 질량% 내지 60 질량%인 것이 더 바람직하다.

습윤제의 양이 30 질량% 미만인 경우, 생성된 잉크는, 낮아진 토출 안정성 및 유지 장치 내의 폐잉크의 고착과 같은 현저히 악화된 특성을 갖는다. 습윤제의 양이 70 질량% 초과인 경우, 생성된 잉크젯용 잉크는 극히 높은 점도를 가지게 되어, 이러한 잉크를 잉크 토출 장치로 토출시키기 매우 어렵다. 또한, 이러한 잉크는 용지 상에서의 건조 특성이 불량하여, 일반 용지에 기록되는 문자의 품질을 저하시킨다.

일반 용지에 기록되는 화상의 화질을 개선하기 위해, 평형 수분량이 30 질량% 이상인 다가 알코올 이외의 습윤제로, 비등점이 240℃ 미만이고 평형 수분량이 30 질량% 미만인 습윤제 C1을 적절한 비율로 첨가하는 것이 바람직하다. 습윤제 C1은 습윤제 C 중에서, 23℃, 80%RH의 환경에서 평형 수분량이 30 질량% 미만이고 비등점이 240℃ 미만인 습윤제이다.

습윤제(아미드 화합물, 습윤제 A, 습윤제 B, 습윤제 C 또는 습윤제 C1)의 사용량은, 토출 안정성 및 잉크 토출 장치의 유지 장치 내의 폐잉크 고착의 방지 측면에서, 습윤제의 총량에 대하여 60 질량% 미만인 것이 바람직하다.

<착색제>

제1 형태에서, 착색제는 표면에 1 이상의 친수기를 가지며 분산제 없이 수분산성인 안료(이 안료는 이하에 "자기-분산성 안료"로 일컬어질 수 있음)이다.

제2 형태에서, 착색제는 안료가 각각의 중합체 입자에 함유된 중합체 에멀션이다.

제3 형태에서, 착색제는 안료, 안료 분산제 및 고분자 분산 안정화제를 함유하는 안료 분산물이며, 여기서 상기 고분자 분산 안정화제는 하기의 구조식 (II)로 표기되는 α-올레핀-무수 말레산 공중합체, 스티렌-(메트)아크릴 공중합체, 수용성 폴리우레탄 수지 및 수용성 폴리에스테르 수지로 구성되는 군에서 선택되는 1 이상의 것이다.

상기 구조식 (II)에서, R은 C8-C24 알킬기를 나타내고, n은 10 내지 70의 정수이다.

-안료-

안료로는, 유기 안료 또는 무기 안료가 사용될 수 있다. 염료는, 생성되는 잉크의 내후성을 손상시키지 않는 경우에 한해서 색소 조절의 목적으로 안료와 배합되어 사용될 수 있음을 주지하라.

무기 안료의 예로는 티타늄 옥사이드, 철 옥사이드, 칼슘 카보네이트, 바륨 설페이트, 알루미늄 히드록시드, 바륨 옐로우, 카드뮴 레드, 크롬 옐로우 및 카본 블랙이 있다. 이들 중에서, 카본 블랙이 특히 바람직하다. 카본 블랙의 예로는 업계에 공지된 종래의 방법, 예컨대 접촉법, 퍼네스법(furnace method) 및 가열법(thermal method)으로 제조한 것들이 있다.

유기 안료의 예로는 아조 안료, 다환 안료, 염료 킬레이트, 니트로 안료, 니트로소 안료 및 아닐린 블랙이 있다. 이들 중, 아조 안료 및 다환 안료가 바람직하다. 아조 안료의 예로는 아조 레이크(azo lake), 불용성 아조 안료, 축합 아조 안료 및 킬레이트 아조 안료가 있다. 다환 안료의 예로는 프탈로시아닌 안료, 페릴렌 안료, 페린온 안료, 안트라퀴논 안료, 퀴나크리돈 안료, 디옥사진 안료, 인디고 안료, 티오인디고 안료, 이소-인돌리논 안료 및 퀴노프타론 안료가 있다. 염료 킬레이트의 예로는 염기성 염료 킬레이트 및 산성 염료 킬레이트가 있다.

착색제의 색상은 어떠한 제한 없이 의도한 목적에 따라 적절하게 선택되며, 그의 예로는 흑색용 착색제 및 컬러용 착색제가 있다. 이들은 독립적으로 또는 배합하여 사용될 수 있다.

흑색용 착색제의 예로는: 카본 블랙(C.I. PIGMENT BLACK 7), 예컨대 퍼네스 블랙, 램프 블랙, 아세틸렌 블랙 및 채널 블랙; 금속, 예컨대 구리, 철(C.I. PIGMENT BLACK 11) 및 티타늄 옥사이드; 및 유기 안료, 예컨대 아닐린 블랙(C.I. PIGMENT BLACK 1)이 있다.

컬러용 착색제의 예로는: C.I. PIGMENT YELLOW 1, 3, 12, 13, 14, 17, 24, 34, 35, 37, 42(황색 옥사이드), 53, 55, 74, 81, 83, 95, 97, 98, 100, 101, 104, 408, 109, 110, 117, 120, 128, 138, 150, 151, 153 및 183; C.I. PIGMENT ORANGE 5, 13, 16, 17, 36, 43 및 51; C.I. PIGMENT RED 1, 2, 3, 5, 17, 22, 23, 31, 38, 48:2, 48:2(불변 적색 2B(Ca)), 48:3, 48:4, 49:1, 52:2, 53:1, 57:1(브릴리언트 카민 6B), 60:1, 63:1, 63:2, 64:1, 81, 83, 88, 101(적황토색), 104, 105, 106, 108(카드뮴 레드), 112, 114, 122(퀴나크리돈 마젠타), 123, 146, 149, 166, 168, 170, 172, 177, 178, 179, 185, 190, 193, 209 및 219; C.I. PIGMENT VIOLET 1(로다민 레이크), 3, 5:1, 16, 19, 23 및 38; C.I. PIGMENT BLUE 1, 2, 15(프탈로시아닌 블루), 15:1, 15:2, 15:3(프탈로시아닌 블루), 16, 17:1, 56, 60, 63; 및 C.I. PIGMENT GREEN 1, 4, 7, 8, 10, 17, 18 및 36이 있다.

제1 형태의 자기-분산성 안료는, 1 이상의 친수기가 직접 또는 다른 원자단을 통해 입자의 각각의 표면에 결합되어 표면이 개질된 안료이다. 이 표면 개질 방법으로서, 소정의 작용기(술폰기, 카르복실기 등과 같은 작용기)를 안료의 각 입자의 표면에 화학적으로 결합시키는 방법, 또는 하이포할로겐산(hypohalous acid) 또는 이의 염을 사용하는 습식 산화 공정이 이용된다. 이들 방법 중, 카르복실기가 안료의 각 입자의 표면에 결합된 다음, 이 안료를 수중에 분산시키는 방법이 특히 바람직하다. 안료의 각 입자의 표면에 카르복실기를 결합시킴으로써, 안료의 분산 안정성이 향상되고, 생성된 잉크로 고품질 화상이 제공될 수 있으며, 기록 후의 기록 매체의 내수성이 향상된다.

또한, 제1 형태의 자기-분산성 안료를 함유하는 잉크는, 건조된 후의 재분산능(re-dispersibility)이 우수하므로, 노즐에 채워진 잉크의 수분이 증발하는 경우에도 기록 장치의 노즐의 막힘을 유발하지 않으며, 간단한 세정 처리 후에 용이하게 우수한 인쇄를 할 수 있다.

상기 잉크 내의 자기-분산성 안료의 부피 평균 입경(D₅₀)은 0.01 ㎛ 내지 0.16 ㎛인 것이 바람직하다.

예를 들어, 자기-분산성 카본 블랙으로서는, 이온 자기-분산성 카본 블랙이 바람직하고, 음이온 또는 양이온으로 대전된 것들이 적합하다.

음이온 친수기의 예로는 -COOM, -SO₃M, -PO₃HM, -PO₃M₂, -SO₂NH₂ 및 -SO₂NHCOR(여기서 M은 수소 원자, 알칼리 금속, 암모늄 또는 유기 암모늄을 나타내고; R은 C1-C12 알킬기, 치환되거나 치환되지 않은 페닐기, 또는 치환되거나 치환되지 않은 나프틸기임)이 있다. 이들 중, 표면상에 -COOM 또는 -SO₃M이 결합된 컬러 안료를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 친수기 중 "M"의 예로는 리튬, 나트륨 및 칼륨이 있다. 유기 암모늄의 예로는 모노메틸, 디메틸 또는 트리메틸 암모늄; 모노에틸, 디에틸 또는 트리에틸 암모늄; 및 모노메탄올, 디메탄올 또는 트리메탄올 암모늄이 있다. 음이온으로 대전된 컬러 안료를 얻는 방법으로서, 컬러 안료 입자의 각 표면에 -COONa를 도입하는 방법이 이용되며, 이러한 방법의 예로는 컬러 안료를 나트륨 하이포클로라이트로 산화 처리하는 방법, 컬러 안료의 술폰화에 의한 방법 및 컬러 안료를 디아조늄 염과 반응시키는 방법이 있다.

양이온 친수기로서, 예를 들어, 4급 암모늄기가 바람직하고, 하기의 4급 암모늄기들이 더 바람직하다. 본 발명에서, 하기의 4급 암모늄기들 중의 어느 하나가 표면에 결합된 안료를 착색제로 적합하게 사용한다.

친수기가 결합된 양이온 자기-분산성 카본 블랙을 제조하는 방법은, 어떠한 제한 없이 의도한 목적에 따라 적절하게 선택된다. 예를 들어, 하기의 구조식으로 표시되는 N-에틸 피리딜기를 결합시키는 방법으로서는, 카본 블랙을 3-아미노-N-에틸피리듐 브로마이드로 처리하는 방법이 있다.

친수기는 다른 원자단을 통해 카본 블랙의 표면에 결합될 수 있다. 다른 원자단의 예로는 C1-C12 알킬기, 치환되거나 치환되지 않은 페닐기 및 치환되거나 치환되지 않은 나프틸기가 있다. 친수기가 다른 원자단을 통해 카본 블랙의 표면에 결합되는 경우의 구체적인 예로는 -C₂H₄COOM(M은 알칼리 금속 또는 4급 암모늄임), -PhSO₃M(Ph는 페닐기이고, M은 알칼리 금속 또는 4급 암모늄임) 및 -C₅H₁₀NH₃+가 있다.

제2 형태의 착색제로는, 상기 언급한 안료 이외에, 안료가 각각의 중합체 입자에 함유된 중합체 에멀션을 사용할 수 있다. 안료가 각각의 중합체 입자에 함유된 중합체 에멀션은, 각각의 중합체 입자에 안료가 캡슐화된 에멀션, 및 각각의 중합체 입자의 표면상에 안료가 흡착된 에멀션을 포함한다. 이 경우에, 안료의 모든 입자가 캡슐화 또는 흡착될 필요는 없으며, 본 발명으로 얻을 수 있는 효과에 악영향을 주지 않는 한해서는, 안료의 일부 입자를 에멀션에 분산시킬 수 있다. 중합체 에멀션을 형성시키기 위한 중합체의 예로는 비닐계 중합체, 폴리에스테르계 중합체 및 폴리우레탄계 중합체가 있다. 비닐계 중합체 및 폴리에스테르계 중합체가 특히 바람직하게 사용되며, JP-A 제 2000-53897호 및 제 2001-139849에 개시된 중합체들도 사용될 수 있다.

또한, 흔히 알려진 유기 또는 무기 안료 입자가 유기 안료 또는 카본 블랙으로 각각 코팅된 복합 안료가 착색제로 적합하게 사용될 수 있다. 복합 안료는, 무기 안료 입자의 존재 하에 유기 안료를 침전시키는 방법 및 무기 안료와 유기 안료가 기계적으로 혼합되고 분쇄되는 기계화학적 방법으로 얻을 수 있다. 이 경우에는, 폴리실록산 또는 알킬 실란으로부터 형성되는 유기실록산 화합물의 층을 무기 안료와 유기 안료 사이에 임의로 제공하여 이들 안료의 층간의 접착력을 향상시킬 수 있다.

흑색 안료용 유기 안료의 예로는 아닐린 블랙이 있고, 컬러 안료용 유기 안료의 예로는 안트라퀴논, 프탈로시아닌 블루, 프탈로시아닌 그린, 디아조, 모노아조, 피란트론, 페릴렌, 복소환식 옐로우, 퀴나크리돈 및 (티오)인디고이드가 있다. 이들 중, 카본 블랙, 프탈로시아닌계 안료, 퀴나크리돈계 안료, 모노아조 옐로우계 안료, 디스아조 옐로우계 안료 및 복소환식 옐로우 안료가 발색성의 측면에서 특히 우수하다.

프탈로시아닌 블루의 대표적인 예로는 구리 프탈로시아닌 블루 및 이의 유도체(C.I. PIGMENT BLUE 15:3, 15:4) 및 알루미늄 프탈로시아닌이 있다. 퀴나크리돈의 예로는 C.I. PIGMENT ORANGE 48, C.I. PIGMENT ORANGE 49, C.I. PIGMENT RED 122, C.I. PIGMENT RED 192, C.I. PIGMENT RED 202, C.I. PIGMENT RED 206, C.I. PIGMENT RED 207, C.I. PIGMENT RED 209, C.I. PIGMENT VIOLET 19 및 C.I. PIGMENT VIOLET 42가 있다. 모노아조 옐로우의 대표적인 예로는 C.I. PIGMENT YELLOW 74, C.I. PIGMENT YELLOW 109, C.I. PIGMENT YELLOW 128 및 C.I. PIGMENT YELLOW 151이 있다. 디스아조 옐로우의 대표적인 예로는 C.I. PIGMENT YELLOW 14, C.I. PIGMENT YELLOW 16 및 C.I. PIGMENT YELLOW 17이 있다. 복소환식 옐로우의 대표적인 예로는 C.I. PIGMENT YELLOW 117 및 C.I. PIGMENT YELLOW 138이 있다. 다른 적합한 컬러 안료는, The Color Index, 3차 개정판(The Society of Dyers and Colourists, 1982)에 개시된 것들이 있다.

무기 안료로는, 예를 들어 티타늄 디옥사이드, 실리카, 알루미나, 철 옥사이드, 철 히드록시드, 주석 옥사이드 등이 있으나, 입자의 형상 비율이 작은 것들이 바람직하고, 구형 입자를 갖는 것들이 특히 바람직하다. 컬러 착색제가 무기 안료 상에 흡착되는 경우, 무기 안료의 색상은 투명하거나 백색인 것이 바람직하다. 흑색 착색제가 무기 안료의 표면상에 흡착되는 경우, 무기 안료의 색상은 흑색일 수 있다. 무기 안료 입자의 입경은 100 nm 이하인 것이 바람직하고, 5 nm 내지 50 nm인 것이 더 바람직하다.

착색제 역할을 하는 유기 안료 또는 카본 블랙에 대한 무기 안료 입자의 질량비는 3:1 내지 1:3이 바람직하고, 3:2 내지 1:2가 더 바람직하다. 착색제의 질량이 무기 안료의 질량보다 작을 경우, 생성된 잉크의 발색성 또는 착색력이 저하될 수 있다. 착색제의 질량이 무기 안료의 질량보다 클 경우, 생성된 잉크의 투명성 또는 색조가 바람직하지 않을 수 있다.

무기 안료 입자가 유기 안료 또는 카본 블랙으로 코팅된 착색제 입자로서, TODA KOGYO CORPORATION이 제조한 실리카-카본 블랙 복합재, 실리카-프탈로시아닌 PB 15:3 복합재, 실리카-디아조 옐로우 복합재 및 실리카-퀴나크리돈 PR122 복합재가 평균 일차 입자 직경이 작기 때문에 적합하게 사용된다.

일차 입자 직경이 20 nm인 무기 안료 입자를 동일한 양의 유기 안료로 각각 코팅하는 경우, 생성되는 코팅된 안료의 일차 입자 직경은 대략 25 nm가 될 것이다. 적절한 분산제를 사용하여 이 코팅 안료를 그의 일차 입자 직경의 크기로 분산시켜, 25 nm의 매우 미세한 분산물 입자 지름을 갖는 안료 분산 잉크를 제조할 수 있다. 분산시에, 복합재의 표면에 존재하는 유기 안료만 분산에 기여하는 것이 아니라, 두께가 약 2.5 nm인 유기 안료의 얇은 층을 통해 무기 안료의 특성도 나타나므로, 유기 안료와 무기 안료 모두의 특성을 고려하여 복합재의 분산 상태를 안정시킬 수 있는 안료 분산제를 선택하는 것이 중요하다.

제3 형태의 착색제는, 무기 안료, 유기 안료, 복합 안료 및 안료 분산제, 그리고 고분자 분산 안정화제를 함유하는 안료 분산체(dispersion elements)이며, 여기서 상기 고분자 분산 안정화제는, 하기의 구조식 (II)로 표시되는 α-올레핀-무수 말레산 공중합체, 스티렌-(메트)아크릴 공중합체, 수용성 폴리우레탄 수지 및 수용성 폴리에스테르 수지로 구성되는 군에서 선택되는 1 이상의 것이 바람직하다.

상기 구조식 (II)에서, R은 C8-C24 알킬기를 나타내고, n은 10 내지 70이다.

고분자 분산 안정화제는, 안료 분산제에 의해 수중에 미세하게 분산되는 안료 분산체의 분산 상태를 안정적으로 유지하는 데 효과적인 재료이다. 구조식 (II)로 표기되는 α-올레핀-무수 말레산 공중합체, 스티렌-(메트)아크릴 공중합체, 수용성 폴리우레탄 수지 및 수용성 폴리에스테르 수지는 정상 온도에서 모두 고체이며, 냉수에 잘 용해되지 않는다. 이 재료들은, 동일한 양 이상(바람직하게는 공중합체 또는 수지의 산가의 1.0 ∼ 1.5배)의 알칼리 용액 또는 알칼리 수용액에, 언급한 공중합체 또는 수지의 산가로 용해시켰을 경우, 분산 안정화제와 같은 효과를 나타낸다.

알칼리 용액 또는 알칼리 수용액에 상기 중합체 또는 수지를 용해시키는 것은 가열 및 교반으로 용이하게 실시할 수 있다. 그러나, α-올레핀-무수 말레산 공중합체 내의 올레핀 사슬이 긴 경우, α-올레핀-무수 말레산 공중합체를 알칼리 용액 또는 알칼리 수용액에 용해시키기가 비교적 어려우며, 이것이 종종 불용물이 잔류하는 경우이다. 그렇긴해도, 알칼리 용액 또는 알칼리 수용액에 용해된 α-올레핀-무수 말레산 공중합체는, 적절한 필터 등을 사용하여 이 불용물들을 제거하는 한에서는 분산 안정화제로서의 효과를 잃지 않는다.

알칼리 용액 또는 알칼리 수용액에 사용되는 염기의 예로는 알칼리 금속의 히드록시드, 예컨대 나트륨 히드록시드, 칼륨 히드록시드 및 리튬 히드록시드; 염기성 물질, 예컨대 암모늄, 트리에틸 아민 및 모르폴린; 및 알코올 아민, 예컨대 트리에탄올 아민, 디에탄올 아민, N-메틸디에탄올 아민, 2-아미노-2-에틸-1,3-프로판디올 및 콜린이 있다.

구조식 (II)로 표시되는 α-올레핀-무수 말레산 공중합체는, 적절하게 합성하여 사용하거나 시판품에서 선택할 수 있다. 그 시판품의 예로는 T-YP112, T-YP115, T-YP114 및 T-YP116(전부 SEIKO PMC CORPORATION 제조)이 있다.

스티렌-(메트)아크릴 공중합체는, 적절하게 합성하여 사용하거나 시판품에서 선택할 수 있다. 그 시판품의 예로는 JC-05(SEIKO PMC CORPORATION 제조); 및 ARUFON UC-3900, ARUFON UC-3910 및 ARUFON UC-3920(전부 TOAGOSEI CO., LTD. 제조)이 있다.

수용성 폴리우레탄 수지는, 적절하게 합성하여 사용하거나 시판품에서 선택할 수 있다. 그 시판품의 예로는 TAKELAC W-5025, TAKELAC W-6010 및 TAKELAC W-5661(Mitsui Chemicals, Inc. 제조)이 있다.

수용성 폴리에스테르 수지는, 적절하게 합성하여 사용하거나 시판품에서 선택할 수 있다. 그 시판품의 예로는 NICHIGO POLYESTER W-0030, NICHIGO POLYESTER W-0005S30WO 및 NICHIGO POLYESTER WR-961(Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd. 제조); 및 PESRESIN A-210 및 PESRESIN A-520(TAKAMATSU OIL & FAT CO., LTD. 제조)이 있다.

고분자 분산 안정화제의 산가는 40 mgKOH/g 내지 400 mgKOH/g인 것이 바람직하고, 60 mgKOH/g 내지 350 mgKOH/g인 것이 더 바람직하다. 그의 산가가 40 mgKOH/g 미만인 경우, 알칼리 용액에 대한 그의 용해도가 불량할 수 있다. 그의 산가가 400 mgKOH/g 초과인 경우, 안료의 점도가 높으며, 이는 토출력을 저하시키거나 안료 분산물 자체의 분산 안정성을 저하시킬 수 있다.

고분자 분산 안정화제의 질량 평균 분자량은 20,000 이하인 것이 바람직하고, 5,000 내지 20,000인 것이 더 바람직하다. 그의 질량 평균 분자량이 5,000 미만인 경우, 안료 분산물의 분산 안정성이 낮을 수 있다. 그의 질량 평균 분자량이 20,000 초과인 경우, 알칼리 용액의 용해도가 불량하거나, 그의 점도가 높을 수 있다.

고분자 분산 안정화제의 사용량은, 안료의 100 질량부에 대하여 1 질량부 내지 100 질량부(고형분 함량 기준)가 바람직하고, 5 질량부 내지 50 질량부가 더 바람직하다. 그 양이 1 질량부 미만인 경우, 분산을 안정시키는 효과가 나타나지 않을 수 있다. 그 양이 100 질량부 초과인 경우, 생성된 잉크의 점도가 증가하며, 이는 노즐로부터의 잉크의 토출력을 악화시킬 수 있으므로, 경제적으로 불리하다.

-안료 분산제-

제3 형태의 착색제는 안료 분산제를 함유하는 것이 바람직하다. 안료 분산제는, 음이온계 계면활성제 또는 HLB 치(number)가 10 내지 20인 비이온계 계면활성제인 것이 바람직하다.

음이온계 계면활성제의 예로는 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르 아세트산염, 알킬 벤젠 술폰산염(예를 들어, NH₄, Na, Ca 등의 것), 알킬디페닐 에테르 디술폰산염(예를 들어, NH₄, Na, Ca 등의 것), 디알킬 숙시네이트 나트륨 술포네이트(Na 염), 나트륨 나프탈렌 술포네이트-포르말린 축합물(Na 염), 폴리옥시에틸렌 다환식 페닐 에테르 황산 에스테르 염(예를 들어, NH₄, Na 등의 것), 라우르산 염, 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르 설페이트 염 및 올레산염이 있다. 이들 중, 나트륨 디옥틸술포숙시네이트(Na 염) 및 폴리옥시에틸렌 스티렌 페닐 에테르 암모늄 술포네이트(NH₄ 염)가 특히 바람직하다.

HLB 치가 10 내지 20인 비이온계 계면활성제의 예로는 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르, 폴리옥시알킬렌 알킬 에테르, 폴리옥시에틸렌 다환식 페닐 에테르, 소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 알킬페닐 에테르, 폴리옥시에틸렌 알킬 아민, 폴리옥시에틸렌 알킬 아미드 및 아세틸렌 글리콜이 있다. 이들 중, 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르, 폴리옥시에틸렌-β-나프틸 에테르, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노올리에이트 및 폴리옥시에틸렌 스티렌 페닐 에테르가 특히 바람직하다.

분산제의 양은, 안료의 100 질량부에 대하여 1 질량부 내지 100 질량부가 바람직하고, 10 질량부 내지 50 질량부인 것이 더 바람직하다. 분산제의 사용량이 적을 경우, 안료가 충분히 미세하게 분산될 수 없다. 그 양이 극히 클 경우, 안료 상에 흡착되지 않는 그의 과잉 성분이, 생성된 잉크의 물리적 특성에 영향을 미치며, 이는 화상의 번짐(smearing), 낮은 내수성 및 낮은 내마모성을 야기할 수 있다.

안료 분산물은, 수성 매질에 안료 분산제를 용해시키고, 여기에 안료를 첨가하여 안료가 충분히 습윤하게 한 다음, 이 혼합물을 균질기, 볼을 사용하는 분산기(예컨대 비드 밀 및 볼 밀), 전단력을 이용하는 혼련 분산기(예컨대 롤 밀) 또는 초음파 분산기를 사용하여 고속으로 분산시킴으로써 제조할 수 있다. 많은 경우에서, 상기 언급한 혼련 및 분산 단계 후에 조대 입자(coarse particles)가 분산물에 함유되며, 이는 잉크젯 노즐 또는 공급 경로의 막힘을 야기한다. 따라서, 필터 또는 원심분리기를 사용하여 지름이 1 ㎛ 이상인 입자를 제거할 필요가 있다.

잉크 중 안료 분산물의 액적의 평균 입경(D₅₀)은 150 nm 이하인 것이 바람직하고, 100 nm 이하인 것이 더 바람직하다. 그의 평균 입경(D₅₀)이 150 nm 초과인 경우, 생성된 잉크의 토출 안정성이 현저히 저하되며, 이는 노즐의 막힘 또는 토출되는 잉크의 선로의 굴곡을 유발할 수 있다. 또한, 그의 평균 입경(D₅₀)이 100 nm 이하인 경우, 생성된 잉크의 토출 안정성이 향상되며, 게다가 생성된 잉크로 형성되는 화상의 채도가 향상된다.

잉크젯용 잉크에 사용되는, 착색제의 양은 2 질량% 내지 15 질량%가 바람직하고, 3 질량% 내지 12 질량%가 더 바람직하다.

그 양이 2 질량% 미만인 경우, 잉크의 발색성 및 화상 농도가 낮다. 그 양이 15 질량% 초과인 경우, 생성된 잉크의 점도가 높을 수 있으며, 이는 경제적으로 바람직하지 않다.

<계면활성제>

계면활성제는, 사용하는 착색제 또는 습윤제와의 배합에 따라 분산 안정성을 악화시키지 않고, 표면 장력 및 레벨링 성능이 높은 것에서 선택되는 것이 바람직하며, 이 계면활성제는 실리콘계 계면활성제 및 불소계 계면활성제로 구성되는 군에서 선택되는 1 이상의 것이 바람직하다. 이들 중, 불소계 계면활성제가 특히 바람직하다.

불소계 계면활성제에서, 불소 원자로 치환되는 탄소 원자의 수는 2개 내지 16개가 바람직하고, 4개 내지 16개인 것이 더 바람직하다. 탄소 원자의 수가 2개 미만인 경우, 불소에서 유래되는 효과가 나타나지 않을 수 있다. 그 수가 16개 초과인 경우, 잉크의 저장 안정성이 불량한 것과 같은 문제들이 있다.

불소계 계면활성제의 예로는 퍼플루오로알킬 술폰산 화합물, 퍼플루오로알킬 카르복실산 화합물, 퍼플루오로알킬 인산 에스테르 화합물, 퍼플루오로알킬 에틸렌 옥사이드 부가물 및 측쇄에 퍼플루오로알킬 에테르기를 갖는 폴리옥시알킬렌 에테르 중합체 화합물이 있다. 이들 중, 측쇄에 퍼플루오로알킬 에테르기를 갖는 폴리옥시알킬렌 에테르 중합체 화합물이, 기포성이 낮아 특히 바람직하다.

퍼플루오로알킬 술폰산 화합물의 예로는 퍼플루오로알킬 술폰산 및 퍼플루오로알킬 술폰산염이 있다.

퍼플루오로알킬 카르복실산 화합물의 예로는 퍼플루오로알킬 카르복실산 및 퍼플루오로알킬 카르복실산 염이 있다.

퍼플루오로알킬 인산 에스테르 화합물의 예로는 퍼플루오로알킬 인산 에스테르 및 퍼플루오로알킬 인산 에스테르 염이 있다.

측쇄에 퍼플루오로알킬 에테르기를 갖는 폴리옥시알킬렌 에테르 중합체 화합물의 예로는, 측쇄에 퍼플루오로알킬 에테르기를 갖는 폴리옥시알킬렌 에테르 중합체, 측쇄에 퍼플루오로알킬 에테르기를 갖는 폴리옥시알킬렌 에테르 중합체의 황산 에스테르 염, 및 측쇄에 퍼플루오로알킬 에테르기를 갖는 폴리옥시알킬렌 에테르 중합체의 염이 있다.

상기 언급한 불소계 계면활성제 내의 염의 반대 이온의 예로는 Li, Na, K, NH₄, NH₃CH₂CH₂OH, NH₂(CH₂CH₂OH)₂ 및 NH(CH₂CH₂OH)₃가 있다.

불소계 계면활성제는 적절하게 합성하여 사용하거나 시판품에서 선택할 수 있다.

그 시판품의 예로는: SURFLONS-111, S-112, S-113, S-121, S-131, S-132, S-141, S-145(전부 AGC SEIMI CHEMICAL CO., LTD 제조); FLOURAD FC-93, FC-95, FC-98, FC-129, FC-135, FC-170C, FC-430, FC-431(전부 Sumitomo 3M Limited 제조); MEGAFACE F-470, F-1405, F-474(전부 DIC Corporation 제조); ZONYL TBS, FSP, FSA, FSN-100, FSN, FSO-100, FSO, FS-300, UR(전부 Du Pont Kabushiki Kaisha 제조); FT-110, FT-250, FT-251, FT-400S, FT-150, FT-400SW(전부 NEOS COMPANY LIMITED 제조); 및 PolyFox PF-151N(Omnova Solutions, Inc. 제조)이 있다. 이들 중, Du Pont Kabushiki Kaisha의 FS-300, NEOS COMPANY LIMITED의 FT-110, FT-250, FT-251, FT-400S, FT-150 및 FT-400SW, 및 Omnova Solutions, Inc.의 PolyFox PF-151N이, 이들 사용시에 우수한 인쇄 품질, 특히 채도를 얻게 하고, 용지상의 레벨 염색(level dying)을 현저히 향상시키기 때문에 특히 바람직하다.

불소계 계면활성제의 구체적인 예로, 하기의 구조식들로 표시되는 것들이 바람직하다.

(1) 음이온성 불소계 계면활성제

상기 구조식에서, Rf는 하기의 구조식들로 표기되는 불소 함유 소수기의 혼합물을 나타내며; A는 -SO₃X, -COOX 또는 -PO₃X이고, 여기서 X는 반대 이온, 특히 수소 원자, Li, Na, K, NH₄, NH₃CH₂CH₂OH, NH₂(CH₂CH₂OH)₂ 또는 NH(CH₂CH₂OH)₃이다.

상기 식에서, Rf'는 하기의 구조식으로 표시되는 불소 함유 기를 나타내고, X는 앞서 기술한 바와 동일한 것을 나타내며, n은 1 또는 2의 정수를 나타내고, m은 2-n을 나타낸다.

상기 식에서, n은 3 내지 10의 정수를 나타낸다.

상기 식에서, Rf' 및 X는 앞서 기술한 바와 동일한 것을 나타낸다.

(2) 비이온성 불소계 계면활성제

상기 식에서, Rf는 앞서 기술한 바와 동일한 것을 나타내고, n은 5 내지 20의 정수이다.

상기 식에서, Rf'는 앞서 기술한 바와 동일한 것을 나타내고, n은 1 내지 40의 정수이다.

(3) 양성 불소계 계면활성제

상기 식에서, Rf는 앞서 기술한 바와 동일한 것을 나타낸다.

(4) 소중합체 불소계 계면활성제

상기 식에서, Rf"는 하기 식으로 표시되는 불소 함유 기를 나타내고, n은 0 내지 10의 정수이며, X는 앞서 기술한 바와 동일한 것을 나타낸다.

상기 식에서, n은 1 내지 4의 정수이다.

상기 식에서, Rf"는 앞서 기술한 바와 동일한 것을 나타내며, l은 0 내지 10의 정수이고, m은 0 내지 10의 정수이며, n은 0 내지 10의 정수이다.

실리콘계 계면활성제는, 어떠한 제한 없이 의도한 목적에 따라 적절하게 선택되나, 높은 pH에서 분해되지 않는 것들에서 선택되는 것이 바람직하다. 실리콘계 계면활성제의 예로는 측쇄-변성 폴리디메틸실록산, 양말단-변성 폴리디메틸실록산, 편말단-변성 폴리디메틸실록산 및 측쇄와 양말단 변성된 폴리디메틸실록산이 있다. 폴리옥시에틸렌기 및 폴리옥시에틸렌 폴리옥시프로필렌기를 갖는 실리콘계 계면활성제가, 수성 계면활성제로서 우수한 특성을 가지기 때문에 특히 바람직하다.

사용할 이러한 계면활성제는, 적절하게 합성하거나 시판품에서 선택할 수 있다.

실리콘계 계면활성제의 시판품은 BYK Japan K.K., Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., Dow Corning Toray Co., Ltd. 등으로부터 용이하게 입수할 수 있다.

폴리에테르-변성 실리콘계 계면활성제는 어떠한 제한 없이 의도한 목적에 따라 적절하게 선택되고, 그 예로는 폴리알킬렌 옥사이드 구조를 디메틸 폴리실록산의 Si의 측쇄에 도입한 하기의 구조식으로 표시되는 화합물이 있다.

상기 구조식에서, m, n, a 및 b는 각각 독립적으로 정수를 나타내며; R 및 R'는 각각 독립적으로 알킬기 또는 알킬렌기를 나타낸다.

폴리에테르 변성 실리콘 화합물은 시판품으로 입수할 수 있으며, 그 예로는 KF-618, KF-642 및 KF-643(전부 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. 제조)이 있다.

음이온계 계면활성제의 예로는 폴리옥시에틸렌 알킬에테르의 아세트산 염, 도데실벤젠 술폰산염, 숙신산 에스테르 술폰산염, 라우릴산 염 및 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르 설페이트의 염이 있다.

비이온계 계면활성제의 예로는 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르, 폴리옥시프로필렌 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르, 폴리옥시에틸렌 알킬 에스테르, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 알킬페닐 에테르, 폴리옥시에틸렌 알킬 아민 및 폴리옥시에틸렌알킬아미드가 있다.

잉크젯용 잉크 중 계면활성제의 양은 0.01 질량% 내지 3.0 질량%가 바람직하고, 0.5 질량% 내지 2 질량%인 것이 더 바람직하다.

그 양이 0.01 질량% 미만인 경우, 계면활성제가 그의 효과를 충분히 나타내지 않을 수 있다. 그 양이 3.0 질량% 초과인 경우, 생성된 잉크는 기록 매체에 대해 극히 높은 침투성을 가지게 되며, 이는 낮은 화상 농도 또는 뒤배임을 야기할 수 있다.

<침투제>

침투제는 C8-C11 폴리올 화합물 또는 C8-C11 글리콜 에테르 화합물을 함유하는 것이 바람직하다.

침투제는 습윤제와는 상이하나, 이것이 침투제가 습윤성을 전혀 갖지 않는 것을 의미하진 않는다. 그러나, 침투제의 습윤성은 습윤제의 그것의 비해 비교적 낮으므로, 침투제가 비습윤성이라 말할 수 있다. 본 명세서에서, "비습윤성"은 하기의 의미를 갖는다.

침투제는, 25℃의 물에 대해 0.2 질량% 내지 5.0 질량%의 용해도를 갖는 것들에서 선택되는 것이 바람직하다.

이들 중, 2-에틸-1,3-헥산디올[용해도: 4.2% (25℃)], 및 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올[용해도: 2.0% (25℃)]이 특히 바람직하다.

다른 폴리올 화합물로는 지방족 디올이 있고, 지방족 디올의 예로는 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 및 5-헥센-1,2-디올이 있다.

상기 언급한 것들과 배합하여 사용할 수 있는 다른 침투제는, 잉크에 용해되어 잉크가 바람직한 특성을 갖도록 조절할 수 있는 한에서 어떠한 제한 없이 의도한 목적에 따라 적절하게 선택되며, 그의 예로는: 다가 알코올의 알킬 또는 알릴 에테르, 예컨대 디에틸렌 글리콜 모노페닐 에테르, 에틸렌 글리콜 모노페닐 에테르, 에틸렌 글리콜 모노알릴 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노페닐 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노부틸에테르, 프로필렌 글리콜모노부틸에테르 및 테트라에틸렌 글리콜 클로로페닐 에테르; 및 저급 알코올, 예컨대 에탄올이 있다.

잉크젯용 잉크에 사용하는 침투제의 양은 0.1 질량% 내지 4.0 질량%인 것이 바람직하다. 그 양이 0.1 질량% 미만인 경우, 생성된 잉크는 신속한 건조 특성을 갖지 않아, 번진 화상이 형성될 수 있다. 그 양이 4.0 질량% 초과인 경우, 착색제의 분산 안정성이 악화되며, 이는 노즐 막힘을 쉽게 일으키거나, 생성된 잉크가 필요 이상으로 기록 매체에 대한 침투성이 극도로 높아져, 낮은 화상 농도 또는 뒤배임을 야기할 수 있다.

<수분산성 수지>

수분산성 수지는 막 형성력(화상 형성력)이 우수하고, 높은 발수도, 높은 내수성 및 높은 내후성을 가지며, 높은 화상 농도에서 높은 내수성(높은 발색성)의 화상을 기록하는 데 효과적이다.

수분산성 수지의 예로는 축합계 합성 수지, 부가계 합성 수지 및 천연 고분자 화합물이 있다.

축합계 합성 수지의 예로는 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리에폭시 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에테르 수지, 폴리(메트)아크릴 수지, 아크릴-실리콘 수지 및 플루오로수지가 있다.

부가계 합성 수지의 예로는 폴리올레핀 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리비닐 알코올 수지, 폴리비닐 에스테르 수지, 폴리아크릴산 수지 및 불포화 카르복실산 수지가 있다.

전술한 천연 고분자 화합물의 예로는 셀룰로스, 로진 및 천연 고무가 있다.

이들 중, 폴리우레탄 수지 입자, 아크릴-실리콘 수지 입자 및 플루오로수지 입자가 특히 바람직하다.

또한, 2 이상의 수지가, 아무런 문제 없이 수분산성 수지로서 배합되어 사용될 수 있다.

플루오로수지로서, 플루오로올레핀 단위를 갖는 플루오로수지 입자가 바람직하다. 이들 중, 플루오로올레핀 단위 및 비닐 에테르 단위로 구성되는 불소 함유 비닐 에테르 수지 입자가 특히 바람직하다.

플루오로올레핀 단위는 어떠한 제한 없이 의도한 목적에 따라 적절하게 선택된다. 그 예로는 -CF₂CF₂-, -CF₂CF(CF₃)- 및 -CF₂CFCl-이 있다.

비닐 에테르 단위는 어떠한 제한 없이 의도한 목적에 따라 적절하게 선택된다. 그 예로는 하기의 구조식들로 표기되는 화합물들이 있다.

플루오로올레핀 단위 및 비닐 에테르 단위로 구성되는 불소 함유 비닐 에테르 수지 입자는, 플루오로올레핀 단위 및 비닐 에테르 단위가 교대로 공중합되는 교대 공중합체의 입자인 것이 바람직하다. 이러한 플루오로수지 입자는 적절하게 합성한 것들 또는 시판품에서 선택하여 사용할 수 있다.

그 시판품의 예로는: DIC Corporation 제조의 FLUONATE FEM-500, FEM-600, DIC GUARD F-52S, F-90, F-90M, F-90N, AQUAFURFURAN TE-5A; ASAHI GLASS CO., LTD 제조의 LUMIFLON FE4300, FE4500, FE4400, AsahiGuard AG-7105, AG-950, AG-7600, AG-7000, AG-1100이 있다.

수분산성 수지는, 단독중합체의 형태, 또는 공중합체를 사용하는 복합계 수지의 형태로 사용될 수 있으며, 단상 구조, 코어셸 구조 또는 파워-피드 에멀션 중 어느 구조도 가질 수 있다.

수분산성 수지로서, 친수기 및 자기-분산능을 갖는 수지 및, 분산능을 갖지 않고 계면활성제 또는 친수기를 갖는 수지에 의해 분산능이 부여된 수지가 사용될 수 있다. 이들 중, 폴리에스테르 수지 또는 폴리우레탄 수지의 이오노머 또는 불포화 단량체를 유화시키거나 현탁-중합하여 얻는 수지 입자 에멀션이 특히 적합하다. 수지 입자 에멀션을 불포화 단량체의 유화-중합으로 제조하는 경우에, 수지 에멀션은 불포화 단량체, 중합 개시제, 계면활성제, 연쇄 이동제, 킬레이트제, pH 조절제 등을 첨가한 물에서 반응시켜 얻는다. 따라서, 수분산성 수지를 용이하게 얻을 수 있으며, 이 방법으로, 수지 구조가 용이하게 변경될 수 있으므로 바람직한 특성의 수지를 용이하게 제조할 수 있다.

불포화 단량체의 예로는, 불포화 카르복실산 단량체, 단작용성 또는 다작용성 (메트)아크릴레이트 단량체, (메트)아크릴산 아미드 단량체, 방향족 비닐 단량체, 비닐시아노 화합물 단량체, 비닐 단량체, 알릴 화합물 단량체, 올레핀 단량체, 디엔 단량체 및 탄소-탄소 불포화 결합을 갖는 소중합체에서 선택되는, 하나 또는 임의의 복수 조합이 있다.

이들 단량체를 조합하여, 제조할 수분산성 수지의 특성을 용이하게 변화시킨다. 또한, 전술한 중합 개시제로서 소중합체 중합 개시제를 사용하여 중합 반응 또는 그래프트 반응(graft reaction)을 실시함으로써 수지의 특성을 변화시킬 수도 있다.

불포화 단량체로서의 불포화 카르복실산 단량체의 예로는 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 푸마르산 및 말레산이 있다.

불포화 단량체로서의 단작용성 (메트)아크릴레이트 단량체의 예로는 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소프로필메타크릴레이트, n-부틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, n-아밀메타크릴레이트, 이소아밀메타크릴레이트, n-헥실메타크릴레이트, 2-에틸헥실메타크릴레이트, 옥틸메타크릴레이트, 데실메타크릴레이트, 도데실메타크릴레이트, 옥타데실메타크릴레이트, 시클로헥실메타크릴레이트, 페닐메타크릴레이트, 벤질메타크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이트, 2-히드록시에틸메타크릴레이트, 2-히드록시프로필메타크릴레이트, 디메틸아미노에틸메타크릴레이트, 메타크릴옥시에틸트리메틸 암모늄 염, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 이소프로필아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, n-아밀아크릴레이트, 이소아밀아크릴레이트, n-헥실아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 옥틸아크릴레이트, 데실아크릴레이트, 도데실아크릴레이트, 옥타데실아크릴레이트, 시클로헥실아크릴레이트, 페닐아크릴레이트, 벤질아크릴레이트, 글리시딜아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, 2-히드록시프로필아크릴레이트, 디메틸아미노에틸아크릴레이트 및 아크릴옥시에틸트리메틸 암모늄 염이 있다.

다작용성 (메트)아크릴레이트 단량체의 예로는 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 디에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 트리에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 1,3-부틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 1,4-부틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 1,6-헥산디올 디메타크릴레이트, 네오펜틸 글리콜 디메타크릴레이트, 디프로필렌 글리콜 디메타크릴레이트, 폴리프로필렌 글리콜 디메타크릴레이트, 폴리부틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 2,2'-비스(4-메타크릴옥시디에톡시페닐)프로판, 트리메틸올 프로판 트리메타크릴레이트, 트리메틸올 에탄 트리메타크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 트리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 1,3-부틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 1,4-부틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 네오펜틸 글리콜 디아크릴레이트, 1,9-노난디올 디아크릴레이트, 폴리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트, 2,2'-비스(4-아크릴옥시프로필옥시페닐)프로판, 2,2'-비스(4-아크릴옥시디에톡시페닐)프로판 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 트리메틸올 에탄 트리아크릴레이트, 테트라메틸올 메탄 트리아크릴레이트, 디트리메틸올 테트라아크릴레이트, 테트라메틸올 메탄 테트라아크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트 및 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트가 있다. (메트)아크릴산 아미드 단량체의 예로는 아크릴 아미드, 메타크릴 아미드, N,N-디메틸아크릴 아미드, 메틸렌 비스아크릴 아미드 및 2-아크릴아미드-2-메틸프로판 술폰산이 있다.

방향족 비닐 단량체의 예로는 스티렌, α-메틸스티렌, 비닐톨루엔, 4-t-부틸스티렌, 클로로스티렌, 비닐 아니솔, 비닐 나프탈렌 및 디비닐 벤젠이 있다.

비닐 시아노 화합물 단량체의 예로는 아크릴로니트릴 및 메타크릴로니트릴이 있다.

비닐 단량체의 예로는 비닐 아세테이트, 비닐리딘 클로라이드, 비닐 클로라이드, 비닐 에테르, 비닐 케톤, 비닐 피롤리돈, 비닐 술폰산 또는 이의 염, 비닐 트리메톡시 실란 및 비닐 트리에톡시 실란이 있다.

알릴 화합물 단량체의 예로는 알릴 술폰산 및 이의 염, 알릴 아민, 알릴 클로라이드, 디알릴 아민 및 디알릴디메틸 암모늄 염이 있다.

올레핀 단량체의 예로는 에틸렌 및 프로필렌이 있다.

디엔 단량체의 예로는 부타디엔 및 클로로프렌이 있다.

탄소 원자의 불포화 결합을 갖는 소중합체의 예로는: 메타크릴로일기를 갖는 스티렌 소중합체, 메타크릴로일기를 갖는 스티렌-아크릴로니트릴 소중합체, 메타크릴로일기를 갖는 메틸메타크릴레이트 소중합체, 메타크릴로일기를 갖는 디메틸실록산 소중합체, 및 아크릴로일기를 갖는 폴리에스테르 소중합체가 있다.

수분산성 수지는, 강알칼리 또는 강산성 조건 하에서는 분산 파괴(dispersion breakage) 또는 가수분해에 의해 분자쇄의 절단이 야기된다. 따라서, 잉크로 제조되기 전의 수분산성 수지의 pH 값은 4 내지 12가 바람직하고, 수분산성 안료와의 상용성을 고려하면 6 내지 11이 더 바람직하며, 7 내지 9가 더욱 바람직하다.

수분산성 수지의 평균 입경(D₅₀)은 그의 분산액의 점도와 관련되며, 분산액의 조성 및 고형분 함량이 동일한 경우, 그 점도는 입경이 감소할수록 증가한다.

따라서, 생성된 잉크의 점도가 너무 높아지는 것을 방지하기 위해, 수분산성 수지의 평균 입경(D₅₀)은 50 nm 이상인 것이 바람직하다.

그 입경이 대략 수십 마이크로미터인 경우, 수분산성 수지의 입자가 기록 장치의 헤드의 노즐의 개구부 직경보다 크므로, 이러한 수분산성 수지는 사용할 수 없다.

수분산성 수지의 큰 입자가 잉크에 존재하는 경우, 그의 입경이 노즐의 개구부보다 작을지라도 잉크는 토출력이 불량하다.

수분산성 수지의 평균 입경(D₅₀)은, 생성된 잉크의 토출 안정성을 보장하기 위해 200 nm 이하인 것이 바람직하고, 150 nm 이하인 것이 더 바람직하다.

또한, 수분산성 수지는 수분산성 착색제를 기록 매체 상에 정착시키는데 도움을 주는 기능을 가지므로, 수분산성 수지는 정상 온도에서 바람직하게 막을 형성할 수 있다.

이 이유로, 수분산성 수지의 최저 막 형성 온도(MFT)는 30℃ 이하인 것이 바람직하다.

수분산성 수지의 유리 전이 온도가 -40℃ 이하인 경우, 수지 막의 점도가 증가하며, 이는 기록물에 점착성(예컨대 건조된 잉크의 점착성)을 줄 수 있다. 따라서, 수분산성 수지의 유리 전이 온도는 -30℃ 이상인 것이 바람직하다.

잉크에 함유된 수분산성 수지의 양은, 그의 고형분 함량을 기준으로 1 질량% 내지 15 질량%인 것이 바람직하고, 2 질량% 내지 7 질량%인 것이 더 바람직하다.

착색제, 착색제 중의 안료 및 수분산성 수지의 고형분 함량은, 예를 들어, 잉크로부터 착색제 부분과 수분산성 수지 부분을 분리함으로써 측정할 수 있다.

안료가 착색제로 사용되는 경우, 착색제와 수분산성 수지의 비율은, 열 질량 분석으로 질량 감소율을 평가함으로써 측정할 수 있다.

착색제의 분자 구조가 알려진 경우, 안료 또는 염료에는 NMR로 착색제의 고형분 함량을 구할 수 있다. 착색제가 그의 분자 구조에 중금속 원자를 함유하는 무기 안료, 금속 함유 유기 안료 또는 금속 함유 염료인 경우, 착색제의 고형분 함량은 X선 형광 분광법으로 구할 수 있다.

또한, 본 발명의 잉크젯용 잉크는 수분 함량이 일반적으로 50 질량% 초과이고, 잉크 중의 수지와 안료의 총량은 일반적으로 3 질량% 초과이다. 따라서, 잉크의 용매 증발율은 일반적으로 50 질량% 내지 97 질량%이다.

-기타 성분-

기타 성분들은 어떠한 제한 없이 의도한 목적에 따라 적절하게 선택되며, 그 예로는 pH 조절제, 방부제와 살진균제, 킬레이트 시약, 방청제, 산화방지제, 자외선 흡수제, 산소 흡수제 및 광안정제가 있다.

pH 조절제는, 생성된 잉크에 악영향을 주지 않고 생성된 잉크의 pH 값을 7 내지 11의 범위로 조절할 수 있는 한에서는, 어떠한 제한 없이 의도한 목적에 따라 적절하게 선택된다. 그 예로는 알코올 아민, 알칼리 금속 히드록시드, 암모늄 히드록시드, 포스포늄 히드록시드 및 알칼리 금속 카보네이트가 있다. 잉크의 pH 값이 7 미만 또는 11 초과인 경우, 잉크가 기록 장치의 헤드 또는 잉크 공급 유닛을 녹여서 잉크의 특성을 변화시키거나 잉크의 누출을 야기할 수 있으며, 이는 토출 불량과 같은 문제를 일으킬 수 있다.

알코올 아민의 예로는 디에탄올 아민, 트리에탄올 아민, 2-아미노-2-에틸-1,3-프로판디올이 있다.

알칼리 금속 히드록시드의 예로는 리튬 히드록시드, 나트륨 히드록시드 및 칼륨 히드록시드가 있다.

암모늄 히드록시드의 예로는 암모늄 히드록시드 및 4급 암모늄 히드록시드가 있다. 포스포늄 히드록시드의 예로는 4급 포스포늄 히드록시드가 있다.

알칼리 금속 카보네이트의 예로는 리튬 카보네이트, 나트륨 카보네이트 및 칼륨 카보네이트가 있다.

방부제 및 살진균제로는, 예를 들어, 나트륨 데히드로아세테이트, 나트륨 소르베이트, 나트륨-2-피리딘티올-1-옥사이드, 나트륨 벤조에이트, 나트륨 펜타클로로페놀 등이 적합하게 사용된다.

킬레이트 시약으로는, 예를 들어, 나트륨 에틸렌디아민테트라아세테이트, 나트륨 니트릴로트리아세테이트, 나트륨 히드록시에틸에틸렌디아민트리아세테이트, 나트륨 디에틸렌트리아민펜타아세테이트, 나트륨 우라밀디아세테이트 등이 적합하게 사용된다.

방청제로는, 예를 들어, 산성 설피트 염, 나트륨 티오설페이트, 암모늄 티오디글리콜레이트, 디이소프로필 암모늄 니트리트, 펜타에리트리톨 테트라니트레이트, 디시클로헥실 암모늄 니트리트 등이 적합하게 사용된다.

산화방지제로는, 예를 들어, 페놀계 산화방지제(부자유 페놀계 산화방지제 포함), 아민계 산화방지제, 황계 산화방지제, 인계(phosphorous-based) 산화방지제 등이 적합하게 사용된다.

페놀계 산화방지제(부자유 페놀계 산화방지제 포함)의 예로는 부틸화 히드록시아니솔, 2,6-디-tert-부틸-4-에틸 페놀, 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 및 테트라키스[메틸렌-3-(3',5'-디-tert-부틸-4'-히드록시페닐)프로피오네이트] 메탄이 있다.

아민계 산화방지제의 예로는 페닐-β-나프틸 아민, α-나프틸 아민, N,N'-디-sec-부틸-p-페닐렌 디아민, 페노티아진, N,N'-디페닐-p-페닐렌 디아민, 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 및 1,1,3-트리스(2-메틸-4-히드록시-5-tert-부틸페닐)부탄이 있다.

황계 산화방지제의 예로는 디라우릴-3,3'-티오디프로피오네이트, 디스테아릴티오디프로피오네이트, 라우릴스테아릴티오디프로피오네이트, 디미리스틸-3,3'-티오디프로피오네이트, 디스테아릴-β,β'-티오디프로피오네이트, 2-메르캅토벤조이미다졸 및 디라우릴 설피드가 있다.

인계 산화방지제의 예로는 트리페닐 포스페이트, 옥타데실 포스페이트, 트리이소데실 포스페이트, 트리라우릴트리티오 포스페이트 및 트리노닐페닐 포스페이트가 있다.

자외선 흡수제의 예로는 벤조페논계 자외선 흡수제, 벤조트리아졸계 자외선 흡수제, 살리실레이트계 자외선 흡수제, 시아노아크릴레이트계 자외선 흡수제 및 니켈 착염계 자외선 흡수제가 있다.

벤조페논계 자외선 흡수제의 예로는 2-히드록시-4-n-옥톡시벤조페논, 2-히드록시-4-n-도데실옥시벤조페논, 2,4-디히드록시벤조페논, 2-히드록시-4-메톡시벤조페논 및 2,2',4,4'-테트라히드록시벤조페논이 있다.

벤조트리아졸계 자외선 흡수제의 예로는 2-(2'-히드록시-5'-tert-옥틸페닐)벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-5'-메틸페닐)벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-4'-옥톡시페닐)벤조트리아졸 및 2-(2'-히드록시-3'-tert-부틸-5'-메틸페닐)-5-클로로벤조트리아졸이 있다.

살리실레이트계 자외선 흡수제의 예로는 페닐 살리실산염, p-tert-부틸페닐 살리실산염 및 p-옥틸페닐 살리실산염이 있다.

시아노아크릴레이트계 자외선 흡수제의 예로는 에틸-2-시아노-3,3'-디페닐 아크릴레이트, 메틸-2-시아노-3-메틸-3-(p-메톡시페닐) 아크릴레이트 및 부틸-2-시아노-3-메틸-3-(p-메톡시페닐) 아크릴레이트가 있다.

니켈 착염계 자외선 흡수제의 예로는 니켈비스(옥틸페닐) 설피드, 니켈(II) 2,2'-티오비스(4-tert-옥틸페레이트)-n-부틸 아민, 니켈(II) 2,2'-티오비스(4-tert-옥틸페레이트)-2-에틸헥실 아민 및 니켈(II) 2,2'-티오비스(4-tert-옥틸페레이트)트리에탄올 아민이 있다.

본 발명의 잉크젯용 잉크는, 물, 착색제 및 계면활성제, 바람직하게는 침투제 및 수분산성 수지, 그리고 임의로 다른 물질들을 분산 또는 용해시키고, 그 혼합물을 교반 및 혼합하여 제조할 수 있다.

분산은, 예를 들어, 샌드 밀, 균질기, 볼 밀, 페인트 쉐이커(paint shaker), 초음파 분산기 등으로 실시할 수 있으며, 교반 블레이드를 사용하는 교반기, 자석 교반기, 고속 분산기 등으로 실시할 수도 있다.

본 발명의 잉크젯용 잉크의 물리적 특성은, 어떠한 제한 없이 의도한 목적에 따라 적합하게 조절한다. 예를 들어, 잉크의 점도, 표면 장력 및 pH가 하기의 범위 이내인 것이 바람직하다.

잉크젯용 잉크의 점도는 25℃에서 3 mPa·s 내지 20 mPa·s인 것이 바람직하다.

25℃에서 점도가 3 mPa·sec 이하인 경우, 인쇄물의 화상 농도 또는 기록되는 문자의 화질이 개선될 수 있다. 그 점도가 20 mPa·s 이하인 경우, 토출 특성을 바람직하게 확보할 수 있다.

점도는, 예를 들어, 25℃에서 점도계(RL-550, Toki Sangyo Co., Ltd. 제조)를 사용하여 측정할 수 있다.

잉크젯용 잉크의 표면 장력은 25℃에서 35 mN/m 이하인 것이 바람직하고, 32 mN/m 이하인 것이 더 바람직하다.

그의 표면 장력이 35 mN/m 초과인 경우, 생성된 잉크는 기록 매체 상에서 용이하게 레벨링되지 않으며, 이는 건조하는데 필요한 시간을 지연시킬 수 있다.

잉크젯용 잉크의 pH는 8.5 이상이 바람직하고, 9.0 내지 10.0인 것이 더 바람직하다.

그의 pH가 8.5 미만일 경우, 보관 동안 시간 경과에 따라 잉크의 pH가 감소하며, 잉크의 응집이 발생하거나 잉크의 점도가 증가할 수도 있다.

잉크의 pH는, 예를 들어, pH 미터 HM-30R(TOA-DKK CORPORATION 제조)을 사용하여 측정할 수 있다.

본 발명의 잉크젯용 잉크의 색상은 어떠한 제한 없이 의도한 목적에 따라 적절하게 선택되며, 그 예로는 황색, 마젠타색, 시안색 및 흑색이 있다.

이 잉크의 색상들을 2개 이상 함께 함유하는 잉크 세트를 사용하여 기록하면 멀티컬러 화상을 형성시킬 수 있으며, 상기 잉크의 색상들을 모두 함유하는 잉크 세트를 사용하여 기록하면 풀 컬러 화상을 형성시킬 수 있다.

본 발명의 잉크젯용 잉크는, 피에조 잉크젯 헤드, 열 잉크젯 헤드, 정전기 잉크젯 헤드 중 어느 것을 구비한 프린터에 적합하게 사용할 수 있으며, 여기서 상기 피에조 잉크젯 헤드는, 잉크 유로 내에서 잉크를 가압하기 위한 압력 발생 수단으로 압전 소자를 사용하여, 잉크 유로의 벽면을 구성하는 진동판을 변형시켜 잉크 유로 내의 부피를 변화시킴으로써 잉크 액적을 토출시키도록 구성되고(JP-A 제 02-51734호 참고), 상기 열 잉크젯 헤드는, 발열체를 사용하여 잉크 유로 내의 잉크를 가열함으로써 기포를 생성하도록 구성되며(JP-A 제 61-59911호), 상기 정전기 잉크젯 헤드는, 진동판과 이 진동판을 마주보도록 잉크 유로의 벽면상에 제공된 전극 사이에 생성되는 정전력으로 진동판을 변형시켜 잉크 유로 내의 부피를 변화시킴으로써 잉크 액적을 토출시키도록 구성된다(JP-A 제 06-71882호 참조).

본 발명의 잉크젯용 잉크는 다양한 분야, 예컨대 잉크젯용 잉크, 만년필용 잉크, 볼펜용 잉크, 마커펜용 잉크 및 펠트펜용 잉크에 적합하게 사용되며, 잉크젯 기록 시스템의 화상 형성 장치(예컨대, 프린터)에 사용되는 것이 특히 바람직하다. 예를 들어, 상기 잉크젯용 잉크는, 인쇄 중 또는 인쇄 전후에 50℃ 내지 200℃에서 기록 용지 및 잉크젯용 잉크를 가열함으로써 인쇄 정착을 촉진하는 기능을 갖는 프린터에 사용될 수 있으며, 상기 잉크젯용 잉크는 본 발명의 잉크 카트리지, 잉크 기록 방법, 잉크 기록 장치 및 잉크 기록물에 특히 적합하게 사용된다.

(잉크 카트리지)

본 발명의 잉크 카트리지는 용기와, 이 용기 내에 수용된 본 발명의 잉크젯용 잉크를 포함하며, 필요할 경우 다른 부재를 더 포함할 수 있다.

상기 용기는 특별히 제한되지 않으며, 그의 형상, 구조, 크기 및 재료는 의도한 목적에 따라 적절하게 선택된다. 예를 들어, 용기는, 알루미늄 라미네이트 필름, 수지 필름 등으로 제조된 잉크 주머니를 적어도 갖는 것들로부터 선택되는 것이 바람직하다.

잉크 카트리지는 이하에 도 1 및 도 2를 참조하여 기술한다. 도 1은 본 발명의 잉크 카트리지의 한 예를 도시하는 도면이고, 도 2는 케이스(외장)가 포함된, 도 1의 잉크 카트리지(200)를 도시하는 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 잉크 카트리지(200)는 잉크 주입구(242)로부터 잉크를 공급받는 잉크 주머니(241)를 포함하며, 잉크 주입구(242)는 잉크 주머니(241) 내의 공기를 방출한 후 융합으로 밀봉된다. 사용시에는, 장치 내에 제공된 바늘을, 고무 소재로 제조된 잉크 토출구(243)에 삽입함으로써, 잉크가 장치에 공급된다.

잉크 주머니(241)는 비통기성 포장 소재, 예컨대 알루미늄 라미네이트 필름으로 형성된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 잉크 주머니(241)는 일반적으로 플라스틱으로 제조된 카트리지 케이스(244)에 수용되며, 다양한 잉크젯 기록 장치에 탈착 가능하게 장착되어 사용된다.

본 발명의 잉크 카트리지는 그 안에 본 발명의 잉크젯용 잉크를 수용하며, 다양한 잉크젯 기록 장치에 탈착 가능하게 장착되어 사용된다. 또한, 본 발명의 잉크 카트리지는, 후에 기술할 본 발명의 잉크젯 기록 장치에 탈착 가능하게 장착되어 사용되는 것이 특히 바람직하다.

(잉크젯 기록 장치 및 잉크젯 기록 방법)

본 발명의 잉크젯 기록 장치는 적어도 잉크 토출 수단을 포함하며, 필요할 경우, 적절하게 선택되는 다른 부재, 예컨대 자극 발생 수단 및 제어 수단을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 잉크젯 기록 방법은 적어도 잉크 토출 단계를 포함하며, 필요할 경우, 적절하게 선택되는 다른 단계, 예컨대 자극 발생 단계 및 제어 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 잉크젯 기록 방법은 본 발명의 잉크젯 기록 장치에 의해 적절하게 실시될 수 있고, 잉크 토출 단계는 잉크 토출 수단에 의해 적절하게 실시될 수 있다. 또한, 상기에 언급한 다른 단계들은 상기 언급한 다른 수단들에 의해 적절하게 실시될 수 있다.

-잉크 토출 단계 및 잉크 토출 수단-

잉크 토출 단계는, 화상을 형성하기 위해 본 발명의 잉크젯용 잉크에 자극을 가하여 이 잉크젯용 잉크가 토출되게 하는 것이다.

잉크 토출 수단은, 화상을 형성하기 위해 본 발명의 잉크젯용 잉크에 자극을 가하여 이 잉크젯용 잉크가 토출되도록 구성된 수단이다. 잉크 토출 수단은 특별히 제한되지 않으며, 그 예로는 잉크를 토출시키는 다양한 노즐이 있다.

자극은, 예를 들어 자극 발생 수단에 의해 생성될 수 있으며, 어떠한 제한 없이 의도한 목적에 따라 적절하게 선택된다. 자극의 예로는 열(온도), 압력, 진동및 빛이 있다. 이들은 단독으로 사용되거나 병용될 수 있다. 이들 중, 열 및 압력이 바람직하다.

자극 발생 수단의 예로는 가열기, 가압 장치, 압전 소자, 진동 발생 장치, 초음파 발진기 및 빛이 있다. 그의 구체적인 예로는: 압전 소자와 같은 압전 구동기; 전기 열 변환 소자, 예컨대 발열 저항기를 사용함에 의한 액체의 막 비등에 의한 상 변화를 이용하는 열 구동기; 온도 변화에 의한 금속 상 변화를 이용하는 형상 기억 합금 구동기; 및 정전력을 이용하는 정전기 구동기가 있다.

잉크젯용 잉크의 토출 형태는 특별히 제한되지 않으며, 가해지는 자극에 따라 달라진다. 예를 들어, 자극이 열인 경우에는, 서멀 헤드를 이용하여, 기록 신호에 해당하는 열 에너지를 기록 헤드에 위치하는 잉크젯용 잉크에 가하여, 이 열 에너지에 의해 잉크젯용 잉크가 기포를 형성하도록 하고, 이 기포의 압력을 이용하여, 기록 헤드의 노즐 개구부로부터 잉크젯용 잉크를 액적으로 토출시키는 방법이 있다. 또한, 자극이 압력인 경우, 기록 헤드 내의 잉크 유로에 있는 압전실이라 불리는 위치에 접착된 압전 소자에 압력을 가해 이 압전 소자를 휘게하여 압전실의 내부 부피를 줄게 함으로써 기록 헤드의 노즐 개구부로부터 잉크젯 기록 잉크를 액적으로 토출 및 분무시키는 방법이 있다.

토출되는 잉크젯용 잉크의 액적 크기는, 예를 들어, 3 pL 내지 40 pL인 것이 바람직하고, 토출 속도는 5 m/s 내지 20 m/s인 것이 바람직하며, 구동 주파수는 1 kHz 이상인 것이 바람직하고, 해상도는 300 dpi 이상인 것이 바람직하다.

제어 수단은, 각각의 수단의 움직임을 제어할 수 있는 한 어떠한 제한 없이 의도한 목적에 따라 적절하게 선택되며, 그 예로는 시퀀서(sequencer) 및 컴퓨터와 같은 기기가 있다.

본 발명의 잉크젯 기록 장치를 사용하여 본 발명의 잉크젯 기록 방법을 실시하는 한 형태를 도면과 관련하여 기술할 것이다. 도 3에 도시된 잉크젯 기록 장치는 장치 본체(101), 장치 본체에 투입된 용지를 공급하기 위한 급지 트레이(102), 장치 본체에 투입되고 화상이 기록(형성)된 용지를 스태킹(stacking)하기 위한 배지 트레이(103) 및 잉크 카트리지 장착부(104)를 포함한다. 도 3에서, 11은 상부 덮개이고, 12는 전면이다.

잉크 카트리지 장착부(104)의 상면에, 조작부(105), 예컨대 조작키 및 표시기가 배치된다. 잉크 카트리지 장착부(104)에는, 잉크 카트리지(201)를 탈착할 수 있도록, 개폐 가능한 전면 덮개(15)가 구비된다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같은 장치 본체(101)에서, 캐리지(33)는, 측판들(도시되지 않음)에 가로질러 놓은 가이드 부재인 가이드 로드(31) 및 스테이(32)에 의해 주요 주사 방향으로 슬라이딩 가능하게 유지된다. 주사는, 주요 주사 모터(도시되지 않음)에 의해, 도 5에 화살표로 표시된 방향으로 실시된다.

캐리지(33)에서, 각각의 색상, 황색(Y), 시안색(C), 마젠타색(M) 및 흑색(Bk)의 기록 잉크 방울을 토출하는 4개의 잉크젯 기록 헤드를 포함하는 기록 헤드(34)는, 다수의 잉크 토출부가 주요 주사 방향을 가로지르는 방향으로 배치되고 잉크 방울 토출 방향이 아래를 향하도록 장착된다.

기록 헤드(34)를 구성하는 잉크젯 기록 헤드로서는, 압전 소자와 같은 압전 구동기, 전기 열 변환 소자, 예컨대 발열 저항기를 사용함에 의한 액체의 막 비등에 의한 상 변화를 이용하는 열 구동기, 온도 변화에 의한 금속 상 변화를 이용하는 기억 금속 구동기, 정전력을 이용하는 정전기 구동기 등을 기록 잉크를 토출하기 위한 에너지 발생 수단으로서 포함하는 잉크젯 기록 헤드가 사용될 수 있다.

추가로, 캐리지(33)는 기록 헤드(34)에 각 색상의 잉크를 공급하기 위한 각 색상의 서브 탱크(35)를 구비하고 있다. 서브 탱크(35)는, 잉크 카트리지 장착부(105)에 장착된 잉크 카트리지(201)로부터 기록 잉크 공급 튜브(도시되지 않음)를 통해 본 발명의 기록 잉크가 공급되고 보충된다.

한편, 급지 트레이(103)의 용지 장착부(압력판)(41) 상에 적재한 용지(42)를 공급하기 위한 급지 수단으로서, 용지 장착부(41)로부터 용지(42)를 1장씩 별개로 공급하는 반월형 롤러(급지 롤러(143)) 및 이 급지 롤러(143)를 마주보는, 마찰 계수가 큰 물질로 제조된 분리 패드(144)가 구비된다. 이 분리 패드(144)는 급지 롤러(143)의 측면을 압박하도록 장착된다.

이 급지 수단으로부터 공급된 용지(42)를 기록 헤드(34) 아래에 반송하기 위한 반송부로서, 용지(42)를 정전기적으로 흡착하고 반송하기 위한 반송 벨트(151), 가이드(145)를 통해 급지부로부터 공급된 용지(42)를 카운터 롤러(152)와 반송 벨트(151) 사이에 이 용지(42)를 끼워서 이송하기 위한 카운터 롤러(152), 급지부에 걸쳐 대략 수직으로 공급되는 용지(42)의 방향을 약 90°의 각으로 변경하고 이 용지(42)가 반송 벨트(151)에 이끌려 가도록 하기 위한 반송 가이드(153), 및 가압 부재(154)에 의해 반송 벨트(151)의 측면에 압박된 선단 가압 롤러(155)가 구비된다. 추가로, 반송 벨트(151)의 표면을 대전시키기 위한 대전 수단인 대전 롤러(156)가 구비된다.

반송 벨트(151)는 순환 벨트이다. 반송 벨트(151)는 반송 롤러(157)와 장력 롤러(158) 사이에 걸쳐지며, 벨트 반송 방향으로 순환할 수 있다. 이 반송 벨트(151)는, 두께가 약 40 ㎛인 수지 재료(저항 제어 없음), 예를 들어 테트라플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체(ETFE)로 형성되고 용지 흡착면의 역할을 하는 표층, 및 이 표층에 사용된 것과 동일한 재료이며 탄소에 의해 저항 제어를 받는 후면층(중간 저항층, 기초층)을 갖는다. 기록 헤드(34)에 의해 인쇄 영역에 대응하는 가이드 부재(161)가 반송 벨트(151)의 후면에 배치된다. 기록 헤드(34)에 의해 기록된 용지(42)를 토출시키기 위한 배지부로서, 반송 벨트(151)에서 용지(42)를 분리하기 위한 분리 클로(171), 배지 롤러(172) 및 배지 롤러(173)가 구비되며, 배지 트레이(103)가 배지 롤러(172) 밑에 배치된다.

양면 급지 수단(181)은 장치 본체(101)의 후면부에 탈착 가능하게 장착된다. 양면 급지 수단(181)은, 반송 벨트(151)의 역회전에 의해 반송되는 용지(42)를 받아들이고, 이 용지(42)를 뒤집어서 카운터 롤러(152)와 반송 벨트(151) 사이에 다시 공급한다. 수동 급지부(182)는 양면 급지 수단(181)의 상면에 구비된다.

이 잉크젯 기록 장치에서, 용지(42)는 급지부로부터 1장씩 별개로 공급된다. 이어서, 급지부에 걸쳐 대략 수직으로 공급되는 용지(42)는 가이드(145)에 의해 인도되고, 반송 벨트(151)와 카운터 롤러(152) 사이에 끼어서 반송된다. 또한, 용지(42)의 선단은 반송 가이드(153)에 의해 인도되고, 선단 가압 롤러(155)에 의해 반송 벨트(151) 상에 압박된다. 이어서, 용지(42)의 반송 방향은 약 90°의 각으로 변경된다.

이때, 반송 벨트(157)는 대전 롤러(156)에 의해 대전되고, 이어서, 용지(42)는, 이 용지(42)가 반송 벨트(151)에 의해 정전기적으로 흡착된 상태로 반송된다. 캐리지(33)를 이동시키면서 화상 신호에 따라 기록 헤드(34)를 구동함으로써, 잉크 방울이 정지된 용지(42)에 토출되고 한 행이 기록된다. 용지(42)가 소정량 이송된 후, 다음 행이 기록된다. 기록 종료 신호 또는 용지(42)의 말단이 기록 영역에 도달했다는 신호가 수신될 때, 기록 작동이 종료되고, 용지(42)는 배지 트레이(103)로 토출된다.

서브 탱크(35) 내의 기록 잉크의 잔량 근단(near end)이 검지되는 경우, 필요량의 기록 잉크가 잉크 카트리지(201)에서 서브 탱크(35)로 재공급된다.

이 잉크젯 기록 장치에서, 잉크 카트리지(201) 내의 기록 잉크가 소진된 경우, 잉크 카트리지(201) 내의 케이스(housing)를 분해하여 내부의 잉크 주머니만 교체할 수 있다. 또한, 잉크 카트리지(201)는, 잉크 카트리지(201)가 수직으로 놓이고 전면 장착 구조를 갖는 경우에도 기록 잉크를 안정적으로 공급할 수 있다. 따라서, 장치 본체(101)의 상면의 공간이 막힌 상태로 설치를 하는 경우, 예를 들어, 장치 본체(101)가 랙(rack)에 수용되거나, 장치 본체(101)의 상면에 물건이 놓이는 경우에도, 잉크 카트리지(201)를 용이하게 교체할 수 있다.

본 발명에 사용하는 토출 장치의 유지 장치를 포함하는 서브시스템(91)의 구성예를 도 6 내지 도 8을 참조하여 기술할 것이다.

도 6은 토출 장치의 유지 장치를 포함하는 서브시스템의 한 예를 도시하는, 주요 구간의 평면 해설도이고, 도 7은 서브시스템의 개략적인 구성도이며, 도 8은 도 6의 시스템의 우측을 도시하는 해설도이다.

이 서브시스템의 프레임(유지 장치 프레임)(111)에, 캡 유지 수단의 역할을 하는 2개의 캡 홀더(112A, 112B), 클리닝 수단으로서 탄성 재료를 함유하는 와이핑 부재인 와이퍼 블레이드(93) 및 캐리지 락(115)이, 이들 수단이 상하로 이동할 수 있는 방식으로 슬라이딩할 수 있게 유지된다.

또한, 스피팅 수신부(94)가 와이퍼 블레이드(93)와 캡 홀더(112A) 사이에 구비되며, 와이퍼 클리너(118)는 와이퍼 블레이드(93)를 세정하기 위해 진동할 수 있는 방식으로 유지된다. 와이퍼 클리너(118)는 세정 부재이며, 프레임(111)의 외부로부터 스피팅 수신부(94)의 세정 부재인 와이퍼 클리너(95)의 측으로 와이퍼 블레이드(93)를 압박하게 구성된 세정 부재인 클리닝 롤러(96)를 포함한다.

캡 홀더(112A) 및 캡 홀더(112B)[각각을 구별할 필요가 없을 경우, "캡 홀더(112)"로 일컬어질 수 있음] 각각은, 두 기록 헤드의 노즐면을 캡핑하는 2개의 캡(92a)과 캡(92b), 및 캡(92c)과 캡(92d)을 각각 갖는다.

캡 홀더들 중에서 인쇄 영역에 가장 가까운 캡 홀더(112A)가 붙들고 있는 캡(92a)은, 가요성 튜브(119)를 통해, 흡인 수단의 역할을 하는 배관 펌프(흡인 펌프)(120)에 연결되며, 다른 캡들(92b, 92c 및 92d)은 배관 펌프(120)에 연결되지 않는다. 구체적으로, 오직 캡(92a)만 흡인(회복) 및 수분 유지용 캡으로 사용되며(이하 "흡인 캡"으로 간단히 일컬어질 수 있음), 다른 캡들(92b, 92c 및 92d)은 각각 단순히 수분 유지용 캡으로 사용된다.

따라서, 기록 헤드의 회복 처리시, 회복 처리를 받는 기록 헤드는, 이 회복 처리를 받는 기록 헤드가 흡인 캡(92a)으로 캡핑될 수 있는 위치로 선택적으로 이동된다.

또한, 캡 홀더(112A 및 112B)의 아래에, 프레임(111)을 회전가능하게 지지하는 방식으로 캠축(121)이 구비되며, 이 캠축(121)은 캡 홀더(112A)와 캡 홀더(112B)를 각각 상하로 이동시키기 위한 캡 캠(122A)과 캡 캠(122B)을 구비하고, 와이퍼 블레이드(93)를 상하로 이동시키기 위한 와이퍼 캠(124), 캐리지 락 암(117)을 통해 캐리지 락(115)을 슬라이딩하게 하기 위한 캐리지 락 캠(125), 와이퍼 클리너(118)를 진동시키기 위한 클리너 캠(128), 및 롤러(126)를 각각 구비하며, 여기서 롤러는 스피팅된 액적이 스피팅 수신부(94)에 수신되게 하는 스피팅 수신 부재인 회전체이다.

캡(92)은 캡 캠(122A 및 122B)에 의해 상하로 이동됨을 주지하라.

와이퍼 블레이드(93)는 와이퍼 캠(124)에 의해 이동되며, 와이퍼 클리너(118)는 와이퍼 블레이드(93)가 하강시에 돌출한다. 이 와이퍼 클리너(118)의 클리너 롤러(96)와 스피팅 수신부(94)의 와이퍼 클리너(95) 사이에 끼어진 채로 와이퍼 블레이드(93)를 하강시킴으로써, 와이퍼 블레이드(93) 상에 고착된 잉크가 스크랩핑되고(scraped), 스피팅 수신부(94)에 떨어뜨려진다.

캐리지 락(115)은, 도면에 도시되지 않은 압축 스프링에 의해 상측(잠김 방향)으로 압박되며, 캐리지 락 캠(125)에 의해 구동되는 캐리지 락 암(117)을 통해 이동된다.

배관 펌프(120) 및 캠축(121)이 회전하도록 구동시키기 위해, 모터(131)의 회전 운동이 모터축(131a)을 구비한 모터 기어(132)에 전달되며, 이 모터 기어(132)는 배관 펌프(120)의 펌프축(120a)에 구비된 펌프 기어(133)와 맞물리고, 이 펌프 기어(133)와 일체화된 중간 기어(134)는 중간 기어(135)를 통해 단방향 클러치(137)가 장착된 중간 기어(136)와 맞물리며, 이 중간 기어(136)가 구비된 동일한 축에 구비되는 중간 기어(138)는 중간 기어(139)를 통해 캠축(121)에 고정된 캠 기어(140)와 맞물린다.

클러치(137)가 장착된 중간 기어(136) 및 중간 기어(138)의 회전축인 중간축(141)은, 프레임(111)에 회전가능하게 지지됨을 주지하라.

또한, 정 위치(home position)를 감지하기 위한 정 위치 센서용 캠(142)이 캠축(121)에 구비되며, 정 위치 레버(도시되지 않음)는, 서브시스템(91)에 구비된, 도면에 도시되지 않은 정 위치 센서에 의해, 캡(92)이 최하단에 이동되는 때에 작동되며, 이때 센서가 개방됨으로써 모터(131)[펌프(120) 이외]의 정 위치를 감지한다.

전원이 켜질 때, 정 위치 센서(142)는 캡(92)[캡 홀더(112)]의 위치에 상관없이 상하로 이동하고, 움직이기 시작할 때까지는 위치를 감지하지 않으며, 캡(92)의 정 위치(상승 도중)를 감지한 후에는, 최하단으로 이동하여 소정의 거리를 움직임을 주지하라.

그 후, 캐리지가 옆으로 이동하여 위치를 감지한 후에 캡핑 위치로 되돌아가고, 기록 헤드(34)가 캡핑된다.

스피팅 수신부 구간을 도 9 및 도 10과 관련하여 설명할 것이다.

도 9는 스피팅 수신부 구간을 설명하기 위한 정면 단면도이고, 도 10은 스피팅 수신부 구간을 설명하기 위한 측면도이다.

스피팅 수신부 구간(200)은: 스피팅 수신부(94); 스피팅 수신부(94)의 하측에 위치하며, 캠축(121)에 구비되는 스피팅 수신 부재인 롤러(203); 와이퍼 클리너(95)의 내면에 고착된 잉크젯용 잉크를 스크랩핑하기 위한 스크랩핑 수단(204)을 구성하는 스크랩핑 부재(204A 및 204B); 및 회전체인 롤러(203)에 고착된 잉크젯용 잉크를 스크랩핑하기 위한 스크랩핑 부재(205)를 포함한다. 또한, 스피팅 수신부(94)의 하부에, 흡수제(207)를 포함하는 폐잉크 탱크(206)가 구비된다.

스피팅 수신부(94)의 와이퍼 클리너(95)의 내면에 고착된 잉크젯용 잉크를 스크랩핑하기 위한 스크랩핑 수단(204)에서, 스크랩핑 부재(204A 및 204B)는, 이 스크랩핑 부재(204A 및 204B)의 하단이 축(210)에 의해 진동되는 방식으로, 홀더(201)의 하단부에 구비되는 상기 축(210)에 지지되며, 스크랩핑 부재(204A) 및 스크랩핑 부재(204B)는 연결 부재(211)로 서로 느슨하게 연결되어 있다.

또한, 롤러(203)의 회전에 의해 스크랩핑 부재(204A 및 204B)와 접촉하게 될 수 있는 핀 부재들(212 및 212)이, 캠축(121)에 구비된, 스피팅 수신 부재의 회전체인 롤러(203)의 측면에 구비된다.

스크랩핑 부재(204A 및 204B)의 선단부들(204a)은, 와이퍼 클리너(95)의 경사면에 상응하도록 경사지게 한다.

또한, 돌출부(204b)는, 진동시에 접촉 면적을 감소시키기 위해, 스크랩핑 부재(204A 및 204B)가 구비된 스피팅 수신부(94)의 내벽을 마주하는 면에 구비된다.

상기 언급한 배치의 결과로, 와이퍼 블레이드(93)로부터 제거된 잉크젯용 잉크가, 와이퍼 블레이드(93)의 클리닝 동안에 와이퍼 클리너(95)에 고착된다.

캠축(121)에 따라 롤러(203)가 도 10에 E로 도시된 방향으로 회전한다. 롤러(203)가 이 방식으로 회전함으로써, 핀 부재(212)가 스크랩핑 부재(204A 및 204B)와 접촉하게 되어, 스크랩핑 부재(204A 및 204B)가 도 10에 F 및 G로 도시된 방향에 좌우로(실선으로 도시된 위치와 파선으로 도시된 위치 사이) 이동된다.

스크랩핑 부재(204A 및 204B)의 좌우 이동에 의해, 와이퍼 클리너(95) 상에 고착된 잉크젯용 잉크가 스크랩핑 부재(204A 및 204B)의 선단부들(204a)로 1개의 장소 또는 수개의 장소에 스크랩핑(수거)되고, 잉크젯용 잉크의 질량이 커지며 그 자체의 중량으로 스피팅 수신부(94)의 내벽면을 따라 이동하여, 아래에 구비된 폐잉크 탱크(206)로 낙하한다. 구체적으로, 와이퍼 클리너(95)로 압박함으로써 와이퍼 블레이드(93) 상에 고착된 잉크젯용 잉크를 제거하도록 구성된 와이퍼 클리닝 시스템의 경우에, 와이퍼 클리너(95)에 와이퍼 블레이드(93)를 단순히 압박하고 이동시킨 후에는, 와이퍼 클리너(95)의 선단에 잉크젯용 잉크가 여전히 잔류한다.

특히, 사용하는 잉크젯용 잉크의 점도가 높은 경우에는, 잉크젯용 잉크가 와이퍼 클리너(95)의 선단 상에 잔류하며, 이어지는 클리닝 처리시에 와이퍼 블레이드(93) 상에 고착된 잉크젯용 잉크를 제거하지 못할 수도 있다.

따라서, 와이퍼 클리너(95) 상에 고착된 잉크젯용 잉크를 1개 또는 수개의 장소에 수거(정치)함으로써, 고점도의 잉크젯용 잉크를 사용하는 경우에도 와이퍼 클리너(95)와 접촉하는 면에 대해 잉크젯 액적의 부피가 커지게 되고, 잉크젯용 잉크가 와이퍼 클리너(95)와의 접촉면으로부터 용이하게 낙하(흐름)됨으로써, 이어지는 와이퍼 블레이드(93)의 클리닝 처리가 청정한 상태에서 실시될 수 있으며, 이는 와이퍼 블레이드(93)의 클리닝 성능을 향상시킨다.

수행한 실험에 따르면, 25℃에서 점도가 5 mPa·s 이상인 잉크젯용 잉크를 사용하는 경우, 잉크젯용 잉크가 클리너의 선단 상에 잔류할 가능성이 많고, 이어지는 클리닝 처리에서 블레이드로부터 잉크젯용 잉크를 제거하는 성능이 저하되는 것으로 확인되었다.

상기 언급한 스크랩핑 부재(204A 및 204B)를 제공한 결과, 잉크젯용 잉크가 효과적으로 아래로 흐르는 것이 확인되었다.

또한, 스크랩핑 시스템(204)에서, 스크랩핑 부재들(204A 및 204B)은 캠축(121)에 구비된 스피팅 수신 부재인 롤러(203)의 회전에 의해 구동되므로, 그 구조가 단순하다.

또한, 캠축(121)에 의해 회전되는 스피팅 수신 부재인 롤러(203)는 스피팅 수신부(94) 내부에 구비되므로, 스피팅된 액적의 미스트의 이동 속도가 느려지거나, 스피팅된 액적이 롤러(203)에 고착되고 수거된다. 결과적으로, 잉크젯용 잉크 미스트의 산란이 방지된다.

또한, 롤러(203)에 고착된 잉크젯용 잉크를 스크랩핑하기 위한 스크랩핑 부재(205)가 구비되므로, 롤러(203)에 고착된 잉크젯용 잉크는 스크랩핑 부재(205)에 의해 스크랩핑되고, 그 자체의 중량에 의해 폐잉크 탱크(206)로 낙하한다.

롤러(203)에 고착된 잉크젯용 잉크를 스크랩핑하기 위한 부재를 상기 롤러(203)의 하측 및 폐잉크 수신부(폐잉크 탱크) 상측에 배치함으로써, 저비용에 단순한 구조로 롤러에 고착된 잉크젯용 잉크를 제거하고 재활용할 수 있다.

본원에서는, 캐리지가 주사를 하는 직렬형(셔틀형) 잉크젯 기록 장치에 본 발명을 적용한 사례를 설명하였다. 그러나, 본 발명은 선형(line type) 헤드를 구비한 선형 잉크젯 기록 장치에 유사하게 적용될 수 있다.

본 발명의 잉크젯 기록 장치 및 잉크젯 기록 방법은 잉크젯 기록 시스템의 다양한 기록에 적용할 수 있으며, 잉크젯 기록 프린터, 팩시밀리, 복사기 및 프린터/팩시밀리/복사기 복합기에 특히 적합하게 사용될 수 있다.

(잉크 기록물)

본 발명의 잉크젯 기록 방법을 따라 본 발명의 잉크젯 기록 장치로 기록한 기록물이 본 발명의 잉크 기록물이다.

본 발명의 잉크 기록물은 기록 매체, 및 상기 언급한 잉크젯용 잉크로 상기 기록 매체 상에 형성된 화상을 포함한다.

기록 매체는 어떠한 제한 없이 의도한 목적에 따라 적절하게 선택되며, 그 예로는 일반 용지, 광택지, 특수 용지, 범용 인쇄 용지, 천, 필름 및 OHP 시트가 있다. 이들은 독립적으로 사용하거나 병용할 수 있다.

상기 잉크 기록물은 어떠한 번짐 또는 흐림(blurring)도 없는 고품질 화상을 가지며, 시간 경과에 따른 안정성이 우수하고, 다양한 문자 및/또는 화상이 기록되는 문서로서 다양한 용도에 적합하게 사용될 수 있다.

실시예

본 발명의 실시예를 하기에 설명할 것이나, 이 실시예들은 어떻게든 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 이해되어서는 안될 것이다.

(합성예 1)

- 구조식 (I)로 표시되는 β-메톡시-N,N-디메틸프로피온아미드의 합성 -

교반기, 열전대 및 질소 가스 도입관을 갖춘 500 mL 3구 플라스크를 198.0 g(2 몰)의 N,N-디메틸아크릴아미드 및 96g(3 몰)의 메탄올로 채웠다.

여기에, 질소 가스를 주입하고, 1.08 g(0.02 몰)의 나트륨 메톡시드를 함유하는 메탄올 용액 20 mL를, 실온에서 교반하면서 첨가하였다. 생성된 용액의 온도가 점진적으로 상승하여, 반응 개시 30분 후 반응 온도가 38℃에 도달했다. 수조를 사용하여 반응 온도를 30℃ 내지 40℃로 조절하였다. 5시간 후, 반응 용액의 발열이 멈췄고, 이 반응 용액을 아세트산으로 중화하였다. 미반응물을 증류로 제거한 후, 133 Pa, 58℃에서 증류하여 생성물을 얻었다. 핵자기 공명 스펙트럼(¹H-NMR 및 ¹³C-NMR)의 분석 결과, 수득한 생성물은 β-메톡시-N,N-디메틸프로피온아미드이고, 그 수득량이 199 g(수율: 76%)임을 발견하였다.

(조제예 1)

- 수용성 고분자 화합물 수용액 A의 조제 -

ㆍ하기의 구조식 (II)의 α-올레핀-무수 말레산 공중합체 10.0 질량부

(T-YP112, SEIKO PMC CORPORATION 제조,

올레핀 사슬: C20 ∼ C24, 산가: 190 mgKOH/g,

중량 평균 분자량: 10,000)

ㆍ1N LiOH 수용액(하기의 구조식 (II)의 17.34 질량부

α-올레핀-무수 말레산 공중합체의 산가의 1.2배)

ㆍ이온교환수 72.66 질량부

상기 구조식 (II)에서, R은 C8 ∼ C24 알킬기이고, n은 10 내지 70의 정수이다.

상기 성분들을 혼합하고, 그 혼합물을 가열하고 교반기로 교반하여 구조식 (II)의 α-올레핀-무수 말레산 공중합체를 용해시키고, 생성된 용액을 평균 공경(pore diameter)이 5 ㎛인 필터로 여과하여 미량의 불용물을 제거함으로써, 수용성 고분자 화합물 수용액 A을 조제하였다.

(조제예 2)

- 표면 처리 흑색 안료 분산액의 조제 -

3,000 mL의 2.5N 황산나트륨 용액에, CTAB 비표면적이 150 m²/g이고 DBP 흡유량이 100 mL/100 g인 카본 블랙 90 g을 첨가하고, 그 혼합물을 60℃의 온도에서 300 rpm의 속도로 교반하였다. 그 혼합물을 10시간 동안 반응시켜 산화 처리를 하였다.

생성된 반응액을 여과하고, 여과로 제거된 카본 블랙을 수산화나트륨 용액으로 중화한 다음, 한외 여과(ultrafiltration)를 하였다.

얻은 카본 블랙을 물로 세정하고, 건조한 다음, 순수에 분산시켜 고형분 함량이 30 질량%가 되도록 하였다. 이 분산물을 충분히 교반하여 흑색 안료 분산액을 얻었다.

흑색 안료 분산액 중 안료 분산체의 평균 입경(D₅₀)을 측정하였으며, 이는 103 nm였다.

평균 입경(D₅₀)의 측정을 위해, 입도 분포 측정 장치(NANOTRAC UPA-EX150, NIKKISO CO., LTD. 제조)를 사용하였음을 주지하라.

(조제예 3)

- 마젠타색 안료 함유 중합체 입자 분산액의 조제 -

<중합체 용액 A의 조제>

기계식 교반기, 온도계, 질소 도입관, 응결(condensation) 튜브 및 적하 깔때기(dropping funnel)를 갖춘 1 L-플라스크의 내부 공기를 질소 가스로 치환한 후, 이 플라스크를 11.2 g의 스티렌, 2.8 g의 아크릴산, 12.0 g의 라우릴 메타크릴레이트, 4.0 g의 폴리에틸렌 글리콜 메타크릴레이트, 4.0 g의 스티렌 마이크로머(micromer) 및 0.4 g의 메르캅토에탄올로 채우고, 그 혼합물을 65℃까지 가열하였다. 그 다음, 스티렌 100.8 g, 아크릴산 25.2 g, 라우릴 메타크릴레이트 108.0 g, 폴리에틸렌 글리콜 메타크릴레이트 36.0 g, 히드록실에틸 메타크릴레이트 60.0 g, 스티렌 마크로머(macromer) 36.0 g, 메르캅토에탄올 3.6 g, 아조비스메틸 발레로니트릴 2.4 g 및 메틸에틸 케톤 18 g의 혼합 용액을, 2.5시간에 걸쳐 플라스크에 적하하였다.

적하가 완료된 후, 아조비스메틸 발레로니트릴 0.8 g과 메틸에틸 케톤 18 g의 혼합 용액을 0.5 시간에 걸쳐 플라스크에 적하하였다.

플라스크에 생성된 혼합물을 65℃에서 1시간 동안 숙성시킨 다음, 0.8 g의 아조비스메틸 발레로니트릴을 첨가하고, 이어서 1시간 더 숙성시켰다.

반응의 완료 후, 364 g의 메틸에틸 케톤을 플라스크에 첨가함으로써, 농도가 50 질량%인 중합체 용액 A를 800 g 얻었다.

<안료 함유 중합체 입자 분산액의 조제>

28 g의 중합체 용액 A, 42 g의 C.I. Pigment RED 122, 13.6 g의 1 mol/L 수산화칼륨 수용액, 20 g의 메틸에틸 케톤 및 13.6 g의 이온교환수를 혼합하고 충분히 교반한 후, 그 혼합물을 롤 밀로 혼련시켜 페이스트를 얻었다. 이어서, 얻은 페이스트를 200 g의 순수에 첨가하고, 그 혼합물을 충분히 교반하였다. 그 다음, 상기 혼합물에서 메틸에틸 케톤 및 물을 증발기로 제거하고, 그 결과물을, 평균 개구부 직경(opening diameter)이 5.0 ㎛인 폴리비닐리딘 플루오라이드 막 필터를 사용하는 가압 여과를 하여 조대 입자를 제거함으로써, 15 질량%의 안료를 함유하고 고형분 함량이 20 질량%인 마젠타색 안료 함유 중합체 입자 분산액을 얻었다.

수득한 마젠타색 안료 함유 중합체 입자 분산액에 함유된 중합체 입자의 평균 입경(D₅₀)을 측정하였으며, 그 평균 입경(D₅₀)은 127 nm였다.

(조제예 4)

- 시안색 안료 함유 중합체 입자 분산액의 조제 -

조제예 4의 시안색 안료 함유 중합체 입자 분산액은 조제예 3에서와 동일한 방식으로 조제하였으며, 단, 사용하는 안료를 C.I. PIGMENT RED 122에서 프탈로시아닌 안료(C.I. PIGMENT BLUE 15:3)로 변경하였다.

수득한 시안색 안료 함유 중합체 입자 분산액 중 중합체 입자의 평균 입경(D₅₀)은 입도 분포 측정 장치(NANOTRAC UPA-EX150, NIKKISO CO., LTD. 제조)로 측정하였으며, 이는 93 nm였다.

(조제예 5)

- 황색 안료 함유 중합체 입자 분산액의 조제 -

조제예 5의 황색 안료 함유 중합체 입자 분산액은 조제예 3에서와 동일한 방식으로 조제하였으며, 단, 사용하는 안료를 C.I. PIGMENT RED 122에서 모노아조 옐로우 안료(C.I. PIGMENT YELLOW 74)로 변경하였다.

수득한 황색 안료 함유 중합체 입자 분산액 중 중합체 입자의 평균 입경(D₅₀)을 입도 분포 측정 장치(NANOTRAC UPA-EX150, NIKKISO CO., LTD. 제조)로 측정하였으며, 이는 76 nm였다.

(조제예 6)

- 카본 블랙 안료 함유 중합체 입자 분산액의 조제 -

조제예 6의 카본 블랙 안료 함유 중합체 입자 분산액은 조제예 3에서와 동일한 방식으로 조제하였으며, 단, 사용하는 안료를 C.I. PIGMENT RED 122에서 카본 블랙(FW100, EVONIK DEGUSSA JAPAN CO. LTD. 제조)으로 변경하였다.

수득한 카본 블랙 안료 함유 중합체 입자 분산물 중 중합체 입자의 평균 입경(D₅₀)을 입도 분포 측정 장치(NANOTRAC UPA EX-150, NIKKISO CO., LTD. 제조)로 측정하였으며, 이는 104 nm였다.

(조제예 7)

- 황색 안료 계면활성제 분산액의 조제 -

ㆍ모노아조 옐로우 안료(C.I. PIGMENT YELLOW 74, 30.0 질량부

Dainichiseika Color & Chemicals Mfg. Co., Ltd. 제조)

ㆍ폴리옥시에틸렌 스티렌 페닐 에테르 10.0 질량부

(비이온계 계면활성제, NOIGEN EA-177,

DAI-ICHI KOGYO SEIYAKU CO., LTD. 제조,

HLB 치: 15.7)

ㆍ이온교환수 60.0 질량부

먼저, 상기 계면활성제를 이온교환수에 용해시키고, 여기에 상기 안료를 혼합하며, 안료를 충분히 습윤시킨 다음, 그 혼합물을 지름이 0.5 mm인 지르코니아 비드로 채워진 습식 분산기(DYNO MILL KDL A형, WILLY A. BACHOFEN AG MASCHINENFABRIK 제조)로 2,000 rpm에서 2시간 동안 분산시킴으로써 1차 안료 분산물을 얻었다.

그 다음, 상기 1차 안료 분산물에, 4.26 질량부의 수용성 폴리우레탄 수지(TAKELAC W-5661, Mitsui Chemicals, Inc., 유효 성분: 35.2 질량%, 산가: 40 mgKOH/g, 분자량: 18,000)를 수용성 고분자 화합물 수용액으로서 첨가하고, 그 혼합물을 충분히 교반함으로써 황색 안료 계면활성제 분산액을 얻었다.

수득한 황색 안료 계면활성제 분산액 중 안료 분산체의 평균 입경(D₅₀)을 측정하였으며, 이는 62 nm였다.

(조제예 8)

- 마젠타색 안료 계면활성제 분산액의 조제 -

ㆍ퀴나크리돈 안료 30.0 질량부

(C.I. PIGMENT RED 122,

Dainichiseika Color & Chemicals Mfg. Co., Ltd. 제조)

ㆍ폴리옥시에틸렌-β-나프틸에테르 10.0 질량부

(비이온계 계면활성제, RT-100,

TAKEMOTO OIL & FAT CO., LTD. 제조, HLB 치: l8.5)

ㆍ이온교환수 60.0 질량부

먼저, 상기 계면활성제를 이온교환수에 용해시키고, 여기에 상기 안료를 혼합하며, 안료를 충분히 습윤시킨 다음, 그 혼합물을 지름이 0.5 mm인 지르코니아 비드로 채워진 습식 분산기(DYNO MILL KDL A형, WILLY A. BACHOFEN AG MASCHINENFABRIK 제조)로 2,000 rpm에서 2시간 동안 분산키킴으로써 1차 안료 분산물을 얻었다.

그 다음, 상기 1차 안료 분산물에, 7.14 질량부의 수용성 스티렌-(메트)아크릴 공중합체(JC-05, SEIKO PMC CORPORATION 제조, 유효 성분: 21 질량%, 산가: 170 mgKOH/g, 중량 평균 분자량: 16,000)를 첨가하고, 그 혼합물을 충분히 교반함으로써 마젠타색 안료 계면활성제 분산액을 얻었다.

수득한 마젠타색 안료 계면활성제 분산액 중 안료 분산체의 평균 입경(D₅₀)을 측정하였으며, 이는 83 nm였다.

(조제예 9)

- 시안색 안료 계면활성제 분산액 A의 조제 -

ㆍ프탈로시아닌 안료 30.0 질량부

(C.I. PIGMENT BLUE 15:3,

Dainichiseika Color & Chemicals Mfg. Co., Ltd. 제조)

ㆍ폴리옥시에틸렌스티렌페닐에테르 10.0 질량부

(비이온계 계면활성제, NOIGEN EA-177,

DAI-ICHI KOGYO SEIYAKU CO., LTD. 제조, HLB 치: 15.7)

ㆍ이온교환수 60.0 질량부

그 다음, 상기 1차 안료 분산물에, 조제예 1의 수용성 고분자 화합물 수용액 A 7.51 질량부 및 수용성 폴리에스테르 수지(NICHIGO POLYESTER W-0030, Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd. 제조, 유효 성분: 29.9 질량%, 산가: 100 mgKOH/g, 중량 평균 분자량: 7,000) 2.51 질량부를 첨가하고, 그 혼합물을 충분히 교반함으로써 시안색 안료 계면활성제 분산액 A를 얻었다.

수득한 시안색 안료 계면활성제 분산액 중 안료 분산체의 평균 입경(D₅₀)을 측정하였으며, 이는 78 nm였다.

(실시예 1 ∼ 13 및 비교예 1 ∼ 4)

- 잉크젯용 잉크의 제조 -

각각의 잉크젯용 잉크를 하기의 방식으로 제조하였다.

먼저, 표 1-1 내지 1-4에 열거된 습윤제, 침투제, 계면활성제, 살진균제 및 물을 혼합하고, 그 혼합물을 1시간 동안 교반하여 균일하게 혼합하였다.

이 혼합물에, 수분산성 수지를 첨가하고 1시간 동안 교반한 다음, 안료 분산액 및 소포제를 더 첨가하고 1시간 동안 교반하였다.

생성된 분산액을, 평균 공경이 0.8 ㎛인 폴리비닐리딘 플루오라이드 막 필터를 사용하는 가압 여과를 하여 조대 입자 및 분진을 제거함으로써, 실시예 1 ∼ 13 및 비교예 1 ∼ 4의 각각의 잉크젯용 잉크를 제조하였다.

[표 1-1]

[표 1-2]

[표 1-3]

[표 1-4]

표 1-1 내지 1-4에 기재된 약어들은 하기의 의미를 나타낸다:

* 아크릴-실리콘 수지 에멀션: POLYZOL ROY6312,

SHOWA DENKO K.K. 제조, 고형분 함량 37.2 질량%, 평균 입경 171, 최소 막 형성 온도(MFT) 20℃

* 폴리우레탄 에멀션: HYDRAN APX-101H, DIC Corporation 제조, 고형분 함량 45 질량%, 평균 입경 160 nm, 최소 막 형성 온도 20℃

* KF-643: 폴리에테르-변성 실리콘 화합물(Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. 제조, 유효 성분 함량 100 질량%)

* ZONYL FS-300: 폴리옥시에틸렌 퍼플루오로알킬 에테르

(Du Pont Kabushiki Kaisha 제조, 유효 성분 함량 40 질량%)

* SOFTANOL EP-7025: 폴리옥시알킬렌 알킬 에테르

(Nippon Shokubai Co., Ltd. 제조, 유효 성분 함량 100 질량%)

* Proxel GXL: 1,2-벤즈이소티아졸린-3-온을 주성분으로 함유하는 살진균제(Arch Chemicals, Inc. 제조, 유효 성분 함량 20 질량%, 디프로필렌 글리콜 함유)

* KM-72F: 자기 유화형 실리콘 소포제

(Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. 제조, 성분 함량 100 질량%)

실시예 1 ∼ 13 및 비교예 1 ∼ 4의 각각의 잉크를, 하기에 설명한 평가 방법으로 평가하였다. 그 결과를 표 2, 3-1 및 3-2에 도시한다.

<습윤제의 양>

표 2에 도시된 습윤제의 양은 질량 백분율(%)로 나타낸 양이며, 표 1-1 내지 1-4에 도시된 습윤제의 양과 침투제의 양의 합이었다.

<잉크의 점도 측정>

잉크의 점도는 점도계(RE-80L, Toki Sangyo Co., Ltd. 제조)를 사용하여 25℃에 측정하였다.

<잉크의 표면 장력 측정>

잉크의 표면 장력은 자동 표면 장력계(CBVP-Z, Kyowa Interface Science Co., Ltd.)를 사용하여 25℃에서 측정하였다.

<잉크의 pH 측정>

잉크의 pH 값은 pH 미터 HM-30R(TOA-DKK CORPORATION 제조)을 사용하여 25℃에서 측정하였다.

- 인쇄 평가의 준비 I -

잉크젯 프린터(IPSiO GXe5500, Ricoh Company Limited 제조)를, 28℃ ± 0.5℃ 및 15%RH ± 5%RH의 조절된 환경 하에서, 피에조 소자의 구동 전압을 변화시켜 동일한 양의 잉크를 토출하게 함으로써 My Paper(Ricoh Company Limited 제조)에 동일한 양의 잉크를 고착하도록 설정하였다.

<토출 안정성>

색상당 A4 크기 용지의 5%의 면적을 갖는 고체 화상을 Microsoft Word 2000(Microsoft Corporation 제조)로 작성한 차트를 My Paper(Ricoh Company Limited 제조)에 5세트 인쇄하였고, 여기서 1세트는 용지 200장에서의 연속 인쇄를 포함하며, 각 노즐의 토출 장애는 인쇄 후 출력 화상을 기준으로 평가하였다.

사용한 인쇄 모드는, "일반 용지, 표준 인쇄 속도"의 모드를 프린터에 부착된 드라이버로 일반 용지의 사용자 설정을 통해 "색상 보정 없음"을 갖도록 변경한 모드였다.

[평가 기준]

A: 토출 장애가 관찰되지 않았음

B: 경미한 토출 장애가 관찰되었음

C: 토출 장애, 또는 토출되지 않은 부분이 관찰되었음

- 인쇄 평가의 준비 II -

잉크젯 프린터(IPSiO GXe5500, Ricoh Company Limited 제조)를, 23℃ ± 0.5℃ 및 50%RH ± 5%RH의 조절된 환경 하에서, 피에조 소자의 구동 전압을 변화시켜 동일한 양의 잉크를 토출하게 함으로써 My Paper(Ricoh Company Limited 제조)에 동일한 양의 잉크를 고착하도록 설정하였다.

<화상 농도>

64 포인트 문자 "■"를 Microsoft Word 2000(Microsoft Corporation 제조)으로 작성한 차트를 My Paper(Ricoh Company Limited 제조)에 인쇄하였으며, 문자 "■"가 인쇄면에 인쇄된 부분의 색상을 X-Rite939로 측정하고 하기의 평가 기준에 기초하여 평가하였다.

[평가 기준]

A: 흑색 1.2 이상

황색 0.8 이상

마젠타색 1.0 이상

시안색 1.0 이상

B: 흑색 1.15 이상 1.2 미만

황색 0.75 이상 0.8 미만

마젠타색 0.95 이상 1.0 미만

시안색 0.95 이상 1.0 미만

C: 흑색 1.15 미만

황색 0.75 미만

마젠타색 0.95 미만

시안색 0.95 미만

<내수성>

화상 농도의 평가에서와 동일한 방식으로, 차트를 My Paper(Ricoh Company Limited 제조)에 출력하고, 문자 "■"가 인쇄면에 인쇄된 부분을 23℃의 온도 및 50%RH의 상대 습도에서 24시간 동안 건조한 다음, 인쇄된 차트를 30℃의 물에 1분간 침지시키고, 이어서 차트를 꺼내서 환기 건조(ventilation drying)하였다. 그 결과를 하기의 평가 기준에 기초하여 평가하였다.

[평가 기준]

A: 색상의 배어나옴이 없음

B: 색상의 배어나옴이 관찰됨

<내광성>

화상 농도의 평가에서와 동일한 방식으로, 차트를 My Paper(Ricoh Company Limited 제조)에 출력하고, 문자 "■"가 인쇄면에 인쇄된 부분을 23℃의 온도 및 50%RH의 상대 습도에서 24시간 동안 건조하였다. 이 화상부를, 온도, 상대 습도, 및 흑색 패널의 온도를 각각 70℃, 50%RH, 및 89℃로 설정한 환경에서, Weather-Ometer^® Ci35AW(Atlas Material Testing Technology LLC 제조)를 사용하여 크세논 아크 램프로부터의 야외 일광과 유사한 빛에 0.35W/m²(340 nm)의 크세논 방사선 강도로 24시간 동안 노출시키고, 노출 전후의 퇴색 또는 색상 변화를 하기의 평가 기준에 기초하여 평가하였다.

[평가 기준]

A: 어떠한 변화도 거의 관찰되지 않음

B: 변화가 관찰되었으나, 여전히 오차 한계치 아래임

C: 현저한 퇴색 또는 색상 변화가 관찰됨

<건조성>

화상 농도의 평가에서와 동일한 방식으로, 차트를 My Paper(Ricoh Company Limited 제조)에 출력하고, 문자 "■"가 인쇄면에 인쇄된 부분을 인쇄 직후 여과지에 압박하였다. 여과지에 전사된 잉크의 존재 유무를 하기의 평가 기준에 기초하여 평가하였다.

[평가 기준]

A: 전사된 얼룩(smear) 없음

B: 약간의 전사된 얼룩이 있음

C: 전사된 얼룩 있음

<유지 장치 내의 잉크 고착>

28℃ ± 0.5℃ 및 15%RH ± 5%RH의 환경 하에서, 잉크젯 프린터(IPSiO GXe5500, Ricoh Company Limited 제조)로, 피에조 소자의 구동 전압을 변화시켜 동일한 양의 잉크를 토출시키도록 한 후, 헤드 클리닝 처리를 1시간 마다 연속 10회 실시하고, 이 처리를 10시간에 걸쳐 100회 실시한 다음, 잉크젯 프린터를 12시간 동안 방치하였다. 12시간의 휴지 후, 유지 장치의 와이퍼 및 와이퍼 클리너 상의 잉크 고착이 육안으로 관찰되었다.

[평가 기준]

A: 잉크 고착이 발견되지 않음

B: 미량의 잉크 고착이 관찰됨

C: 잉크 고착이 관찰됨

<잉크 저장 안정성>

상기 언급한 점도계를 사용하여, 잉크의 점도를, 밀봉한 용기에 70℃에서 7일간 저장하기 전과 후에 측정하고, 측정한 점도로부터 저장 안정도(stability coefficient)를 하기의 수학식으로 구하였다. 구한 저장 안정도를 하기에 열거한 평가 기준에 기초하여 평가하였다.

<수학식>

잉크 저장 안정성(%) = [(저장 후 점도)/(저장 전 점도)] × 100

[평가 기준]

A: 100% ± 10% 이하

B: 100% ± 10% 초과 20% 미만

C: 100% ± 20% 이상

[표 2]

[표 3-1]

[표 3-2]

본 발명은, 일반 용지에서 화질이 우수하고, 특히 화상 견뢰도(fastness), 예컨대 화상 농도, 내수성 및 내광성이 높은 화상을 제공하며, 건조 속도 및 고속 인쇄에 대한 대응이 우수하고, 바람직한 저장 안정성 및 토출 안정성을 가지며, 잉크젯 기록 장치의 유지 장치에 부하가 적은 잉크젯용 잉크를 제공할 뿐만 아니라, 언급한 바와 같은 잉크젯용 잉크를 이용한 잉크 카트리지, 잉크젯 기록 장치, 잉크젯 기록 방법 및 잉크 기록물을 제공한다.

또한, 본 발명의 잉크젯용 잉크는, 노즐로부터의 토출의 안정성이 우수하고, 고품질의 화상 형성이 가능하게 하며, 잉크 카트리지, 잉크 기록물, 잉크젯 기록 장치 및 잉크젯 기록 방법에 적합하게 사용된다.

본 발명의 잉크젯 기록 장치 및 잉크젯 기록 방법은 잉크젯 기록 시스템의 다양한 기록에 적합하게 적용되고, 예를 들어, 잉크젯 기록 프린터, 팩시밀리 장치, 복사 장치, 프린터/팩시밀리/복사기 복합기 등에 특히 적합하게 적용된다.

11 상부 덮개
12 전면
15 전면 덮개
31 가이드 로드
32 스테이
33 캐리지
34 기록 헤드
35 서브 탱크
41 용지 장착부
42 용지
91 서브시스템
92 캡
92a 흡인 캡
92b 캡
92c 캡
92d 캡
93 와이퍼 블레이드
94 스피팅 수신부
95 와이퍼 클리너
96 클리너 롤러
101 장치 본체
102 급지 트레이
103 배지 트레이
104 잉크 카트리지 장착부
105 조작부
111 프레임
112 캡 홀더
112A 캡 홀더
112B 캡 홀더
115 캐리지 락
117 캐리지 락 암
118 와이퍼 클리너
119 가요성 튜브
120 배관 펌프(흡인 펌프)
120a 펌프축
121 캠축
122A 캡 캠
122B 캡 캠
124 와이퍼 캠
125 캐리지 락 캠
126 스피팅 수신 부재(회전 롤러)
128 클리너 캠
131 모터
131a 모터축
132 모터 기어
133 펌프 기어
134 중간 기어
135 중간 기어
136 중간 기어
137 단방향 클러치
138 중간 기어
139 중간 기어
140 캠 기어
141 중간축
142 정 위치 센서용 캠
143 급지 롤러
144 분리 패드
145 가이드
151 반송 벨트
152 카운터 롤러
153 반송 가이드
154 가압 부재
155 선단 가압 롤러
156 대전 롤러
157 반송 롤러
158 장력 롤러
161 가이드 부재
171 분리 클로
172 배지 롤러
173 배지 롤러
181 양면 급지 수단
182 수동 급지부
200 스피팅 수신부 구간
201 잉크 카트리지
203 스피팅 수신 부재(회전 롤러)
204 스크랩핑 수단
204A 스크랩핑 부재
204B 스크랩핑 부재
204a 스크랩핑 부재의 선단
204b 돌출부
205 스크랩핑 부재
206 폐잉크 탱크
207 흡수제
210 축
211 연결 부재
212 핀 부재
241 잉크 주머니
242 잉크 주입구
243 잉크 토출구
244 카트리지 케이스

Claims

물, 습윤제, 계면활성제 및 착색제를 포함하는 잉크젯용 잉크로서,
상기 습윤제는 적어도 하기의 구조식 (I)로 표시되는 아미드 화합물을 함유하는 잉크젯용 잉크:
제1항에 있어서, 잉크젯용 잉크 중, 구조식 (I)로 표시되는 아미드 화합물의 양이 1 질량% 내지 50 질량%인 잉크젯용 잉크.
제1항 또는 제2항에 있어서, 습윤제가, 23℃ 및 80% RH에서 평형 수분량이 30 질량% 이상인 다가 알코올을 1종 이상 함유하는 잉크젯용 잉크.
제3항에 있어서, 다가 알코올이 글리세린, 1,3-부탄디올, 또는 글리세린과 1,3-부탄디올 모두인 잉크젯용 잉크.
제1항 또는 제2항에 있어서, 착색제가
표면에 1 이상의 친수기를 가지며 분산제 없이 수분산성을 갖는 안료;
안료, 안료 분산제 및 고분자 분산 안정화제를 함유하는 안료 분산물; 또는
안료를 각각 함유하는 중합체 입자를 함유하는 중합체 에멀션
을 함유하는 잉크젯용 잉크.
제1항 또는 제2항에 있어서, C8-C11 폴리올 화합물 또는 C8-C11 글리콜 에테르 화합물을 함유하는 침투제를 추가로 포함하는 잉크젯용 잉크.
제6항에 있어서, C8-C11 폴리올 화합물은 2-에틸-1,3-헥산디올 또는 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올인 잉크젯용 잉크.
제1항 또는 제2항에 있어서, 25℃에서 점도가 3 mPa·s 내지 20 mPa·s이고, 25℃에서 정적 표면 장력이 35 mN/m 이하이며, pH가 8.5 이상인 잉크젯용 잉크.
제1항 또는 제2항에 있어서, 시안색 잉크, 마젠타색 잉크, 황색 잉크 및 흑색 잉크로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상인 잉크젯용 잉크.
용기; 및
이 용기에 수용된 잉크젯용 잉크
를 포함하는 잉크 카트리지로서,
상기 잉크젯용 잉크는 물, 습윤제, 계면활성제 및 착색제를 포함하며,
상기 습윤제는 적어도 하기의 구조식 (I)로 표시되는 아미드 화합물을 함유하는 잉크 카트리지:
잉크젯용 잉크에 자극을 가하여 잉크젯용 잉크를 토출시킴으로써 화상을 기록하는 것을 포함하는 잉크젯 기록 방법으로서,
상기 잉크젯용 잉크는 물, 습윤제, 계면활성제 및 착색제를 포함하며,
상기 습윤제는 적어도 하기의 구조식 (I)로 표시되는 아미드 화합물을 함유하는 잉크젯 기록 방법:
잉크젯용 잉크에 자극을 가하여 잉크젯용 잉크를 토출시킴으로써 화상을 기록하도록 구성된 잉크 토출 수단을 포함하는 잉크젯 기록 장치로서,
상기 잉크젯용 잉크는 물, 습윤제, 계면활성제 및 착색제를 포함하며,
상기 습윤제는 적어도 하기의 구조식 (I)로 표시되는 아미드 화합물을 함유하는 잉크젯 기록 장치:
기록 매체; 및
이 기록 매체 상에 잉크젯용 잉크로 기록된 화상
을 포함하는 잉크 기록물로서,
상기 잉크젯용 잉크는 물, 습윤제, 계면활성제 및 착색제를 포함하며,
상기 습윤제는 적어도 하기의 구조식 (I)로 표시되는 아미드 화합물을 함유하는 잉크 기록물: