KR101667080B1 - 표면개질된 안료를 포함하는 용매계 잉크젯 잉크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 표면개질된 안료를 포함하는 열적 잉크젯 프린트헤드용 용매계 잉크 조성물에 관한 것이다. 상기 잉크 조성물은 다음을 포함한다:
(a) 10~80중량%의 화학식 (A)의 화합물;

식 중:
R¹은 C_1-6 알킬이고;
R², R³ 및 R⁴ 각각은 H, C_1-6 알킬, 할로겐, OH 및 C_1-6 알콕시로부터 독립적으로 선택된다;
(b) 10~80중량%의 C_{1 -6} 알코올; 및
(c) 0.01~25중량%의 표면개질된 안료.

Description

표면개질된 안료를 포함하는 용매계 잉크젯 잉크{SOLVENT-BASED INKJET INKS COMPRISING SURFACE-MODIFIED PIGMENTS}

본 발명은 열적 잉크젯 프린터용 잉크젯 잉크에 관한 것이다. 본 발명은 주로 비-다공성 기재들을 포함하는, 광범위한 기재들상에서의 열적 잉크젯 인쇄가 가능하도록 개발되었다.

열적 기포-형성(bubble-forming) 잉크젯 프린트헤드는 노즐 챔버 내에 담긴 인쇄 유액에서 일정량의 열을 생성하므로써 기능한다. 이 열은 기포를 유발하는데, 이는 유액이 노즐을 통해 강제이동됨에 따라 결국 붕괴하게 된다. 기포의 붕괴는 그 후 추가의 유액이 노즐 챔버내로 들어가도록 하여 동일한 과정을 다시 시작한다.

물은 상승된 온도에서 기포를 신속하게 형성하는 능력이 있기 때문에, 이러한 열적 잉크젯 프린트헤드들이 설치된 프린터들은 전형적으로 수계 잉크 제제들을 사용한다.

그러나, 특수 처리된 비다공성 및 반다공성(semi-porous) 기재들 상에 직접 인쇄하는 것이 가능하지만, 수계 잉크젯 잉크들은, 본질적으로 사무용지 및 텍스타일들과 같은 다공성 매질을 사용하는 적용들에 제한된다. 따라서, 열적 잉크젯 프린트헤드들을 사용하는 대부분의 프린터들은 대개 SOHO(소형 가정 사무실) 시장용이다.

반면, 압전(piezoelectric) 프린트헤드들은 광범위한 정도의 잉크 제형 유연성을 제공하는데, 액적 배출은 기포 형성 메커니즘보다는 압전력을 통해 일어나기 때문이다. 이러한 이유 때문에, 많은 상이한 잉크 화학물질들이 압전 프린트헤드들에서 사용될 수 있으며, 예컨대 UV 경화성, 용매계, 열-용융 및 오일계 및 수계 화학물질들이 있다. 압전 프린터들로부터의 출력은 균등하게 다양하여, 패키징, 광폭형(wide-format) 디스플레이들, CD 및 유리 장식을 포함하는 다수의 그래픽 시장 부문들을 다루고 있다. 광폭 인쇄를 예로들면, 압전 프린트헤드들을 사용하는 다수의 용매계 프린터들이 시중에 있다. 이들은, 코팅되지 않은 비닐 및 폴리에스테르들과 같은 저가의 비다공성 및 반다공성 기재들을 포함하는, 다양한 범위의 매질 상에 인쇄된다.

압전 프린트헤드들에 사용되는 것과 같은, 안료들을 포함하는 용매계 잉크젯 잉크는 고농도의 중합체를 포함하여 적절한 입자크기의 안정한 분산액들을 형성하도록 돕는다.

예로서, 마이크로리스(Microlith) 종류(Ciba)의 것들과 같은, 용매계 잉크젯 잉크들에의 적용을 위한 상업적으로 입수가능한 안료들은 염화비닐/비닐 아세테이트 공중합체 결합제에 예비분산된 안료들로 이루어진다. 전형적인 용매계 잉크젯 잉크를 제형화하기 위하여, 상업적으로 입수가능한 안료 분산액들을 용매 및 추가적인 중합체들 중에 넣어 놓는다("let-down"). 추가적인 중합체들의 통합은 필름 성질들을 개선시키고, 입자 안정성의 유지를 돕는다. 그러나, 열적 프린트헤드들에서 고농도의 중합체는, 히터 소자에 붙어서 잉크 잠재성(latency)을 감소 및/또는 액적 속도를 감소시키는 경향이 있기 때문에 바람직하지 않다.

본 출원인은 벤드-작동화(bend-actuated) 프린트헤드들을 개발하였으며, 이는 압전 프린트헤드들과 같이 잉크 분출을 위해 기포 형성에 의존하지 않아서, 수성 또는 비수성 잉크들 중 하나에 사용될 수 있다. 본 출원인의 벤드-작동화 잉크젯 프린트헤드들 중 일부는, 예로서 US 7,416,280; US 6,902,255; US 2008/0129793; 및 US 2008/0225082에 설명되어 있으며, 이들의 내용은 본 명세서에 참고문헌으로서 통합된다.

본 출원인은, 예로서 US 6,755,509; US 7,246,886; US 7,401,910에 설명된 것과 같이, 다양한 열적 기포-형성 프린트헤드들도 개발하였으며, 이들의 내용은 본 명세서에 참고문헌으로서 통합된다.

본 출원인의 열적 기포-형성 잉크젯 프린터들은 현재, SOHO 시장용 수계 잉크들의 고해상도 및 고속 인쇄(예로서, 1600dpi에서 분당 60 페이지)를 제공한다. 이들 수계 잉크들은 다공성 및 반다공성 매질 상에서의 인쇄에 적당하다. 그러나, 비다공성 매질을 포함하는 보다 광범위한 기재들 상에 잉크를 인쇄할 수 있는 열적 기포-형성 잉크젯 프린트헤드들을 제공하는 것이 바람직할 것이다. 이는, 광범위한 종류의 인쇄 매질에 대해 고해상도 및 고속 잉크젯 인쇄를 제공하여, 열적 잉크젯 프린트헤드들이 압전 프린터들과 충분히 경쟁하는 것을 가능하게 할 것이다.

본 발명의 제 1 측면에서, 표면개질된 안료를 포함하는 열적 잉크젯 프린트헤드용 용매계(즉, 비수성) 잉크 조성물이 제공된다.

임의로, 상기 잉크 조성물은 다음을 포함한다:

(a) 10~80중량%의 화학식 (A)의 화합물;

식 중:

R¹은 C_{1 -6} 알킬이고;

R², R³ 및 R⁴ 각각은 H, C_{1 -6} 알킬, 할로겐, OH 및 C_{1 -6} 알콕시로부터 독립적으로 선택된다;

(b) 10~80중량%의 C_{1 -6} 알코올;

(c) 0.01~25중량%의 표면개질된 안료.

임의로, R¹은 C_{1 -6} 알킬이고; R², R³ 및 R⁴ 각각은 H이다.

임의로, 화학식 (A)의 화합물은 N-메틸-2-피롤리디논 또는 N-에틸-2-피롤리디논이다.

임의로, 본 발명과 관련된 모든 측면에서, 상기 C_{1 -6} 알코올은 에탄올이다.

임의로, 본 발명과 관련된 모든 측면에서, 상기 잉크 조성물은 0.001~10중량%의 계면활성제를 포함한다.

임의로, 본 발명과 관련된 모든 측면에서, 상기 계면활성제는 비이온성 계면활성제이다.

임의로, 본 발명과 관련된 모든 측면에서, 상기 계면활성제는 비-중합체성이다.

임의로, 본 발명과 관련된 모든 측면에서, 상기 조성물은 아크릴레이트 중합체 또는 공중합체를 포함하지 않는다.

임의로, 본 발명과 관련된 모든 측면에서, 상기 조성물은 임의의 중합체들을 포함하지 않는다.

임의로, 상기 잉크 조성물은 상기 화학식 (A)의 화합물, 상기 C_{1 -6} 알코올 및 상기 표면개질된 안료로 필수적으로 이루어지거나 또는 이들만으로 이루어진다.

임의로, 상기 잉크 조성물은 상기 화학식 (A)의 화합물, 상기 C_{1 -6} 알코올, 상기 표면개질된 안료 및 0.01~10중량%의 계면활성제만으로 이루어진다.

제 2의 측면에서, 열적 잉크젯 프린트헤드로부터 잉크의 분출방법이 제공되며, 상기 방법은 하기 단계들을 포함한다:

(i) 잉크를 프린트헤드의 적어도 하나의 노즐 챔버로 공급하는 단계; 및

(ii) 노즐 챔버 내 히터 소자(heater element)를 작동시키고, 그 안에서 기포가 형성되기에 충분한 온도로 잉크를 가열하므로써, 상기 잉크가 노즐 챔버와 연결된 노즐 개구로부터 분출되도록 하는 단계,

여기에서 상기 잉크는 다음을 포함하는 용매계 잉크 조성물이다:

(a) 10~80중량%의 화학식 (A)의 화합물;

식 중:

R¹은 C_{1 -6} 알킬이고;

R², R³ 및 R⁴ 각각은 H, C_{1 -6} 알킬, 할로겐, OH 및 C_{1 -6} 알콕시로부터 독립적으로 선택된다;

(b) 10~80중량%의 C_{1 -6} 알코올; 및

(c) 0.01~25중량%의 표면개질된 안료.

임의로, 본 발명과 관련된 모든 측면에서, 상기 잉크는 비다공성 또는 반다공성 기재 상에 분출된다.

임의로, 본 발명과 관련된 모든 측면에서, 상기 잉크는 기재에 부착된다.

임의로, 본 발명과 관련된 모든 측면에서, 상기 기재는 플라스틱 기재이다.

임의로, 본 발명과 관련된 모든 측면에서, 상기 기재는 미처리된(untreated) 비닐 또는 폴리에스테르로 구성된다.

임의로, 본 발명과 관련된 모든 측면에서, 상기 히터 소자는 1나노그램 미만의 질량을 갖는다.

임의로, 본 발명과 관련된 모든 측면에서, 상기 히터 소자는, 잉크 조성물이 상기 히터 소자를 감싸도록 잉크 챔버 내에 현수(suspended)된다.

임의로, 본 발명과 관련된 모든 측면에서, 상기 히터 소자에 대한 구동 에너지는 500nJ 미만이다.

임의로, 본 발명과 관련된 모든 측면에서, 상기 프린트헤드는 정지상 페이지폭 프린트헤드이다.

임의로, 본 발명과 관련된 모든 측면에서, 상기 프린트헤드는 적어도 50,000개의 노즐들을 포함한다.

제 3의 측면에서, 열적 잉크젯 프린트헤드용 용매계 잉크 조성물이 제공되며, 상기 잉크 조성물은 다음을 포함한다:

(a) 10~80중량%의 화학식 (B)의 화합물;

식 중,

R⁵은 C_{1 -6} 알킬기, R⁶은 C_{1 -6} 알킬기; 또는

R⁵ 및 R⁶은 함께 결합하여 C_{3 -12} 시클로알킬렌기를 형성한다;

(b) 10~80중량%의 C_{1 -6} 알코올; 및

(c) 0.01~25중량%의 표면개질된 안료.

임의로, 상기 화학식 (B)의 화합물은 메틸에틸케톤이다.

임의로, 상기 화학식 (B)의 화합물은 시클로헥사논이다.

제 4의 측면에서, 열적 잉크젯 프린트헤드로부터의 잉크 분출방법이 제공되며, 상기 방법은 하기 단계들을 포함한다:

(i) 잉크를 프린트헤드의 적어도 하나의 노즐 챔버로 공급하는 단계; 및

(ii) 노즐 챔버 내 히터 소자를 작동시키고, 그 안에서 기포가 형성되기에 충분한 온도로 잉크를 가열하므로써, 상기 잉크가 노즐 챔버와 연결된 노즐 개구로부터 분출되도록 하는 단계,

여기에서 상기 잉크는 다음을 포함하는 용매계 잉크 조성물이다:

(a) 10~80중량%의 화학식 (B)의 화합물;

식 중:

R⁵은 C_{1 -6} 알킬기, R⁶은 C_{1 -6} 알킬기; 또는

R⁵ 및 R⁶은 함께 결합하여 C_3-12 시클로알킬렌기를 형성한다;

(b) 10~80중량%의 C_1-6 알코올;

(c) 0.01~25중량%의 표면개질된 안료.

제 5의 측면에서, 열적 잉크젯 프린트헤드용 용매계 잉크 조성물이 제공되며, 상기 잉크 조성물을 다음을 포함한다:

(a) 10~80중량%의 화학식 (C)의 화합물;

식 중,

R⁷은 0, 1, 2 또는 3개의 산소 원자들이 개재된(interrupted) C_{2 -12} 알킬기이고;

(b) 10~80중량%의 C_{1 -6} 알코올; 및

(c) 0.01~25중량%의 표면개질된 안료.

임의로, R⁷은 0, 1 또는 2개의 산소 원자들이 개재된 C_{4 -8} 알킬기이다.

임의로, 상기 화학식 (C)의 화합물은: 헥실 아세테이트; 카르비톨 아세테이트; 부틸디글리콜 아세테이트; 및 메톡시프로필 아세테이트로 이루어지는 군으로부터 선택된다.

제 6의 측면에서, 열적 잉크젯 프린트헤드로부터의 잉크 분출 방법이 제공되며, 상기 방법은 하기 단계들을 포함한다:

(i) 잉크를 프린트헤드의 적어도 하나의 노즐 챔버로 공급하는 단계; 및

(ii) 노즐 챔버 내 히터 소자를 작동시키고, 그 안에서 기포가 형성되기에 충분한 온도로 잉크를 가열하므로써, 상기 잉크가 노즐 챔버와 연결된 노즐 개구로부터 분출되도록 하는 단계,

여기에서 상기 잉크는 다음을 포함하는 용매계 잉크 조성물이다:

(a) 10~80중량%의 화학식 (C)의 화합물;

식 중,

R⁷은 0, 1, 2 또는 3개의 산소 원자들이 개재된 C_{2 -12} 알킬기이고;

(b) 10~80중량%의 C_1-6 알코올; 및

(c) 0.01~25중량%의 표면개질된 안료.

제 7의 측면에서, 열적 잉크젯 프린트헤드용 용매계 잉크 조성물이 제공되며, 상기 잉크 조성물을 다음을 포함한다:

(a) 10~80중량%의 화학식 (D)의 화합물;

식 중:

R⁸ 및 R⁹는 각각 0, 1, 2 또는 3개의 산소 원자들이 개재된 C_1-12 알킬기로부터 독립적으로 선택되거나; 또는

R⁸ 및 R⁹는 함께 결합하여 C_{3 -12} 시클로알킬렌기를 형성한다;

(b) 10~80중량%의 C_{1 -6} 알코올; 및

(c) 0.01~25중량%의 표면개질된 안료.

임의로, R⁸ 및 R⁹ 중 적어도 하나는 하나 이상의 산소 개재물을 포함한다.

임의로, 상기 화학식 (D)의 화합물은 하기로 이루어지는 군으로부터 선택된다:

디프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 디프로필렌 글리콜 디메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 디에틸 에테르, 프로필렌 글리콜 부틸 에테르, 디프로필렌 글리콜 디메틸 에테르, 디프로필렌 글리콜 부틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노프로필 에테르, 프로필렌 글리콜 프로필 에테르, 테트라에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 메틸 부틸 에테르, 트리프로필렌 글리콜 메틸 에테르, 테트라하이드로푸란 및 테트라하이드로피란.

제 8의 측면에서, 열적 잉크젯 프린트헤드로부터의 잉크 분출 방법이 제공되며, 상기 방법은 하기 단계들을 포함한다:

(i) 잉크를 프린트헤드의 적어도 하나의 노즐 챔버로 공급하는 단계; 및

(ii) 노즐 챔버 내 히터 소자를 작동시키고, 그 안에서 기포가 형성되기에 충분한 온도로 잉크를 가열하므로써, 상기 잉크가 노즐 챔버와 연결된 노즐 개구로부터 분출되도록 하는 단계,

여기에서 상기 잉크는 다음을 포함하는 용매계 잉크 조성물이다:

(a) 10~80중량%의 화학식 (D)의 화합물;

식 중:

R⁸ 및 R⁹은 각각 0, 1, 2 또는 3개의 산소 원자들이 개재된 C_{1 -12} 알킬기로부터 독립적으로 선택되거나; 또는

R⁸ 및 R⁹는 함께 결합하여 C_3-12 시클로알킬렌기를 형성한다;

(b) 10~80중량%의 C_1-6 알코올; 및

(c) 0.01~25중량%의 표면개질된 안료.

추가의 측면에서, 다음을 포함하는 프린터가 제공된다:

개별적인 잉크를 담고 있는 잉크 저장소(reservoir); 및

상기 잉크 저장소와 유체 소통되는 열적 잉크젯 프린트헤드,

여기에서 상기 잉크는 상기 설명된 용매계 잉크 조성물들 중 어느 하나이다.

임의로, 상기 열적 잉크젯 프린트헤드는 다수의 노즐들을 포함하고, 상기 다수의 노즐들 각각은 다음을 포함한다:

상기 잉크를 포함하는 노즐 챔버로서, 상기 노즐 챔버는 잉크의 분출을 위한 노즐 개구를 갖고;

상기 잉크와 접촉하는 히터 소자로서, 상기 히터 소자는 그 안에서 기포를 형성하기에 충분한 온도로 잉크를 가열하여 상기 노즐 개구로부터 잉크의 분출이 일어나도록 구성된다.

추가의 측면에서, 열적 잉크젯 프린트헤드용 잉크 카트리지가 제공되며, 상기 잉크 카트리지는 상기 설명된 용매계 잉크 조성물들 중 어느 하나를 포함한다.

임의로, 상기 잉크 카트리지는, 이와 함께 통합된 열적 잉크젯 프린트헤드를 포함한다.

추가의 측면에서, 상기 설명된 잉크 조성물들 중 어느 하나가 그 위에 배치된 기재가 제공된다.

임의로, 상기 기재는 반다공성 또는 비다공성 기재이다.

임의로, 상기 기재는 비닐 기재이다.

본 발명의 임의의 구현예들을, 첨부된 도변을 참조하여 이제 단지 예시적으로 설명되며, 여기에서
도 1은 열적 잉크젯 프린트헤드 일부의 투시도이다;
도 2는 도 1에 나타낸 노즐 어셈블리들 중 하나의 측면도이다;
도 3은 도 2에 나타낸 노즐 어셈블리의 투시도이다; 및
도 4는 열적 잉크젯 프린트 엔진의 투시도이다.
발명의 상세한 설명
본 발명은 용매계 잉크 조성물을 제공하며, 상기 잉크 조성물은 잉크를 분출하기 위하여 각 노즐 챔버에서 기포를 신속하게 형성하는 유형의 열적 잉크젯 프린트헤드로부터 분출될 수 있다. 종래기술에서는 열적 잉크젯 프린트헤드들로부터 수성 잉크 조성물을 분출하는 것이 압도적으로 선호된다. 그러나, 상기 언급된 것과 같이, 수성 잉크 조성물들은 열적 잉크젯 프린트헤드들이 사용될 수 있는 적용들의 수를 제한한다. 본 발명은, 비수성 잉크 조성물들을 이용하여, 열적 잉크젯 프린트헤드들이, 비다공성 및 반다공성 인쇄 매질에 부착되는 잉크를 인쇄하는 것을 가능하게 하므로써, 열적 잉크젯 프린트헤드들에 대한 가능한 적용들의 수를 확장시킨다. 따라서, 광폭 및 기타 시장에서 열적 잉크젯 프린트헤드의 이용은 본 발명을 이용하여 현실적으로 가능한 것이다.
본 발명에 따른 잉크 조성물들은, 특히 압전 프린트헤드들에 전형적으로 사용되는 이들의 용매계 잉크조성물 대응물들에 비교시, 이들의 상대적인 간단성에 의해 특징된다. 압전 프린트헤드들에 사용되는 전형적인 용매계 잉크 조성물은 약 5 이상의 상이한 용매들로 구성된 용매계를 갖는다. 또한, 이들 용매계 잉크 조성물들은 잉크 내에서 착색제(들)을 안정화하기 위하여, 일반적으로 고농도의 중합체들(예로서, 아크릴레이트)을 포함한다. 본 발명의 장점은 용매계가 둘 이상의 용매들만을 포함할 수 있으며, 중합체 농도가 낮거나 중합체가 전혀 없도록 제형화될 수 있다는 것이다.
중합체들의 최소화는 비용을 감소시킬 뿐 아니라, 비휘발성 잔사들이 프린트헤드 내 열적 히터 소자들 상에 퇴적되는 경향(다르게는, 코게이션(kogation)으로 알려짐)을 최소화한다. 상대적으로 간단한 용매계 잉크 조성물들이 효과적으로 분사될 수 있고, 낮은 중합체 농도로, 특히 아크릴레이트 중합체들의 저농도 또는 부재하에서, 비다공성 기재들에 부착될 수 있다는 것은 놀라운 일이다.
본 발명의 잉크 조성물들은 일반적으로 세 개의 주요 성분들을 포함하며, 이들 각각은 더욱 상세히 설명될 것이다. 제 1 성분은 용매로, 이는 비다공성 표면(예로서, 비닐 표면)에 대한 잉크의 부착을 증진시킨다. 제 2 성분은 열적 프린트헤드 내에서 기포 형성을 증진시킨다. 제 3 성분은 표면개질된 안료이다.
잉크들은 이들 세 개의 성분들만을 이용하여 제형화될 수 있으나, 비다공성 매질상에서 잉크의 필름 외관의 향상 및/또는 상기 표면개질된 안료의 초기 분산에서의 보조를 위하여 제 4 성분이 부가적으로 존재할 수 있다.
제 1 및 제 2 성분들은 함께 전형적으로, 상기 잉크 조성물의 적어도 70%중량%, 적어도 80중량% 또는 적어도 90중량%를 차지한다.
상기 제 1 성분("접착-증진 용매")의 양은 잉크 조성물의 총 중량을 기준으로 10 내지 80중량%의 범위이다. 임의로, 상기 제 1 성분의 양은 30 내지 60중량%, 또는 임의로 40 내지 50중량%의 범위이다.
상기 제 2 성분("기포-증진 용매")의 양은 잉크 조성물의 총 중량을 기준으로 10 내지 80중량%의 범위이다. 임의로, 상기 제 1 성분의 양은 30 내지 60중량%, 또는 임의로 40 내지 50중량%의 범위이다.
상기 제 1 및 제 2 성분들의 비는 3:1 내지 1:3, 임의로 2:1 내지 1:2, 또는 임의로 1.5:1 내지 1:1.5의 범위이다. 바람직한 잉크 조성물에서, 상기 제 1 및 제 2 성분들은 거의 균등량, 즉 약 1:1의 비율로 존재한다.
상기 제 3 성분("표면개질된 안료")의 양은 잉크 조성물의 총 중량을 기준으로 0.01 내지 25중량%의 범위이다. 제 3 성분의 정확한 양은 일반적으로 특정 안료(예로서, 광학 밀도) 및 기타 인쇄 파라미터들(예로서, 액적 크기, 돗트(dot) 밀도 등)의 특징들에 따라 달라진다. 임의로, 상기 제 3 성분의 양은 0.1 내지 10중량%, 또는 임의로 1 내지 5중량%의 범위이다.
상기 제 4 성분("계면활성제")은, 상기 잉크 조성물 중에 존재하는 경우, 0.01 내지 10중량%의 범위이다. 임의로, 제 4 성분의 양은 0.05 내지 5중량%, 또는 임의로 0.1 내지 1중량%의 범위이다.
상기 잉크 조성물은 본질적으로 제 1, 2 및 3 성분들로 이루어질 수 있다. 즉, 상기 제 1, 2 및 3 성분들은 함께, 잉크 조성물의, 적어도 90중량%, 적어도 95중량%, 또는 적어도 98중량%를 구성할 수 있다.
일부 구현예들에서, 상기 잉크 조성물은 단지 제 1, 2 및 3 성분들로만 이루어질 수 있다. 다른 구현예들에서, 상기 잉크 조성물은 단지 제 1, 2, 3 및 4 성분들로만 이루어질 수 있다.
전형적으로, 상기 잉크 조성물은, 종래기술에서 설명된 용매계 잉크 조성물들에서 일반적으로 사용되는 어떤 아크릴레이트 중합체들도 포함하지 않는다. 선택적으로, 상기 잉크 조성물은 어떤 중합체들도 포함하지 않을 수 있다.
접착-증진 용매
본 출원인은, 특정 유형의 용매들이, 열적 잉크젯 프린트헤드로부터 사출가능하면서도, 비다공성 기재와 강하게 상호작용하는 것을 발견하였다. 특히, 일부 용매들은 비닐 인쇄 매질과 강하게 접착되고, 쉽게 제거될 수 없는 필름 자국(impression)을 남긴다. 반면, 물과 에탄올은 비닐 표면 상에 어떤 자국도 남기지 않는다.
첫번째 유형의 접착-증진 용매는 화학식 (A)의 용매이다:

식 중:
R¹은 C_1-6 알킬이고;
R², R³ 및 R⁴ 각각은 H, C_1-6 알킬, 할로겐, OH 및 C_1-6 알콕시로부터 독립적으로 선택된다.
화학식 (A)의 용매의 전형적인 예들은 N-메틸-2-피롤리디논 (NMP) 및 N-에틸-2-피롤리디논 (NEP)이다.
두번째 유형의 접착-증진 용매는 화학식 (B)의 용매이다:

식 중,
R⁵은 C_{1 -6} 알킬기, R⁶은 C_{1 -6} 알킬기; 또는
R⁵ 및 R⁶은 함께 결합하여 C_3-12 시클로알킬렌기를 형성한다.
화학식 (B)의 전형적인 예들로는 메틸 에틸 케톤 (MEK), 메틸 프로필 케톤, 메틸 부틸 케톤, 시클로헥사논, 시클로펜타논, 시클로헵타논, 시클로옥타논 및 이소포론이 있다.
세번째 유형의 접착-증진 용매는 화학식 (C)의 용매이다:

식 중,
R⁷은 0, 1, 2 또는 3개의 산소 원자들이 개재된 C_{2 -12} 알킬기이다.
화학식 (C)의 용매의 전형적인 예들로는, 헥실 아세테이트, 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트, 카르비톨 아세테이트 [2-(2-에톡시에톡시)에틸 아세테이트], 이소옥틸 아세테이트, 부틸 카르비톨 아세테이트 [2-(2-부톡시에톡시)에틸 아세테이트], 부틸디글리콜 아세테이트 [2-(2-부톡시에톡시)에틸 아세테이트] 및 메톡시프로필 아세테이트가 있다.
네번째 유형의 접착-증진 용매는 화학식 (D)의 용매이다:

식 중:
R⁸ 및 R⁹는 각각 0, 1, 2 또는 3개의 산소 원자들이 개재된 C_1-12 알킬기로부터 독립적으로 선택되거나; 또는
R⁸ 및 R⁹는 함께 결합하여 C_3-12 시클로알킬렌기를 형성한다.
화학식 (D)의 용매의 전형적인 예들로는, 디프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 디프로필렌 글리콜 디메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 디에틸 에테르, 프로필렌 글리콜 부틸 에테르, 디프로필렌 글리콜 디메틸 에테르, 디프로필렌 글리콜 부틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노프로필 에테르, 프로필렌 글리콜 프로필 에테르, 테트라에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 메틸 부틸 에테르, 트리프로필렌 글리콜 메틸 에테르, 테트라하이드로푸란 및 테트라하이드로피란이 있다.
본 명세서에서 사용된 "알킬"은 직쇄형 및 분지형 모두의 알킬기들을 의미한다. 달리 언급되지 않는 한, 상기 알킬기에는 O, NH 또는 S로부터 선택된 1, 2 또는 3개의 헤테로원자가 개재되어 있을 수 있다. 예로서, C-C 결합에서 O 원자의 개재는 에테르를 제공한다. 다르게는, C-H 결합 에서 O 원자의 개재는 알코올을 제공한다. 따라서, 에테르 및 알코올은 본 명세서에서 정의된 것과 같은 "알킬"의 범위 내에 속한다.
달리 언급되지 않는 한, 상기 알킬기에는 1, 2 또는 3개의 이중 및/또는 삼중 결합들이 개재될 수도 있다. 그러나, "알킬"이라는 용어는 일반적으로 이중 또는 삼중 결합 개재가 없는 알킬기들을 의미한다. 알케닐, 에테르, 알콕시 등의 기가 특별히 언급되는 경우, 이는 상기 "알킬"의 정의에 대한 제한적인 의미로 해석하고자 하는 것은 아니다.
참조로서, 예로서 C_{1 -6} 알킬은, 1 내지 6개 사이의 임의의 수의 탄소 원자들을 포함할 수 있는 알킬기를 의미한다. 예로서, C_{1 -6} 알킬은, 예컨대 메틸, 에틸, 프로필(n-프로필, 이소프로필 등 포함), 부틸(n-부틸, t-부틸 등 포함), 펜틸, 헥실, 부테닐, 펜테닐, 헥세닐, 이소-프로페닐, 메톡시프로필, 에톡시에틸, 메톡시메틸, 에톡시부틸 등과 같은 기들을 포함할 수 있다.
"알킬"이라는 용어는 일반적으로 비시클릭 알킬기들을 의미하지만, 이는 시클로알킬기들도 포함할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 것과 같은 "시클로알킬"은, 시클로알킬, 폴리시클로알킬 및 시클로알케닐기들 및 이들과 선형 알킬기들의 조합(예로서, 고리에 부착된 알킬 치환기(들)을 포함하는 시클로알킬기)도 포함한다. 상기 시클로알킬기에는 O, N 또는 S로부터 선택된 1, 2 또는 3 개의 헤테로원자들이 개재될 수 있다. 이러한 시클로알킬기들은, 예로서 알콕시기(들)로 치환된 시클로알킬 고리의 형태일 수 있거나, 또는 이들은 헤테로시클로알킬기의 형태일 수 있다. 헤테로시클로알킬기들의 예들로는 피롤리디노, 모르폴리노, 피페리디노 등이 있다. 그러나, "시클로알킬"이라는 용어는 일반적으로 헤테로원자 개재물들을 갖지 않는 시클로알킬기들을 의미한다. 시클로알킬기들의 예들은 시클로펜틸, 시클로헥실, 시클로헥세닐, 시클로헥실메틸 및 아다만틸기들을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 "할로겐" 또는 "할로"라는 용어는, 불소, 염소, 브롬 및 요오드 중 임의의 것을 의미한다. 그러나, 일반적으로 할로겐은 염소 또는 불소 치환기들을 의미한다.
기포-형성 용매
상기 설명된 것과 같은 접착-증진 용매들은 고유한 기포-형성 특징(또한 비닐 기재들에의 양호한 접착)을 갖지만, 열적 잉크젯 장치에서 기포들을 형성하는 이들 용매들의 능력은 C_1-6 알코올의 첨가에 의해 현저히 개선된다. 의문을 피하기 위하여, 본 명세서에서 사용된 "C_1-6 알코올"이라는 용어는 1 내지 6개의 탄소 원자들 및 단지 하나의 히드록실기만을 갖는 알코올 화합물들을 의미한다. "C_{1 -6} 알코올"이라는 용어는, 메톡시프로판올, 에톡시에탄올 등과 같은 알콕시 알코올들도 포함한다. 하나 이상의 C_1-6 알코올이 상기 잉크 조성물 중에 존재할 수 있다.
적당한 C_1-6 알코올의 예들로는, 메탄올, 에탄올, 프로판올(예로서, 이소프로판올), 메톡시프로판올, 부탄올, 펜탄올 및 헥산올이 있다. 본 발명에서 기포-형성 용매로서의 사용에 바람직한 C_1-6 알코올은 에탄올이다.
표면개질된 안료
표면개질된 안료들은 수성 잉크젯 잉크에서 많은 양의 안정화 중합체들에 대한 요구를 감소시키기 위하여 개발되었다. 코게이션은 안료계 수성 잉크들에서의 심각한 문제로, 프린트헤드 성능을 영향을 미친다. 중합체 코게이션을 보상하기 위하여 히터 소자들을 "오버파워(overposer)"하는 것이 가능하지만, 특히 프린트헤드들은(예로서, Memjet® 프린트헤드들) 보다 낮은 액적 분사 에너지(예로서, 노즐 당 50 내지 200nJ) 방향으로 움직이기 때문에 이는 일반적으로 만족스럽지 않다. 따라서, 표면개질된 안료들의 새로운 세대가 수성 잉크젯 잉크의 조제를 위해 부상되어 왔다. 예로서, CAB-O-JET® 종류의 수성 안료 분산액들은, 카르복실기 및 술포네이트기들과 같은 표면 음이온기들로 변경된 흑색 또는 착색된 안료를 포함한다. 하기 화학식 (i)는 카르복실레이트-변경된 흑색 안료를 나타내는 한편, 화학식 (ii)는 술포네이트-개질된 컬러 안료를 나타낸다. 그러나, 음이온성 인산기들 또는 양이온성 암모늄기들과 같은 다른 표면-개질기들이 사용될 수도 있다.

상기 설명된 것과 같은 표면개질된 안료들은 수성 잉크젯 잉크를 조제하기 위하여 개발되어 왔다. 이들은 수성 안료 분산액들로서 판매되며, 용매계 잉크들을 조제하는데 내재적으로 부적절하다.
본 발명에서, 수성 안료 분산액을 120℃ 오븐에서 항량으로 밤새 건조시켜, 표면개질된 안료들의 입자들을 제조하였다. 본 발명에서의 사용에 적당한 수성의 표면개질된 안료 분산액의 특이적인 예들은, Cabot Corporation사에 의해 제공되는 CAB-O-JET®200, 300, 250C, 260M 및 270Y이다.
상기 표면개질된 안료들은 개별적으로 또는 둘 이상의 안료들의 조합으로서 사용될 수 있다.
표면개질된 안료 입자들의 평균 입자 크기는 임의로 50 내지 500nm 또는 임의로 50 내지 250nm의 범위이다.
계면활성제
상기 표면개질된 안료 입자들의 분산의 보조 및/또는 비다공성 기재, 예로서 비닐 또는 폴리에스테르 기재 상에 퇴적되는 경우 잉크의 필름 외관의 개선을 위하여, 제 4 성분이 본 발명의 잉크 조성물들 중에 포함될 수 있다.
임의로, 상기 계면활성제는 0.001중량% 내지 10중량%, 0.01중량% 내지 5중량%, 0.05중량% 내지 2중량% 또는 0.1중량% 내지 1중량%의 양으로 포함된다. 상기 계면활성제는, 존재하는 경우, 전형적으로 비이온성 계면활성제이다.
본 발명의 사용에 적당한 계면활성제들은 불소계면활성제들(fluorosurfactants)(예로서, 에톡시화 불소계면활성제들)을 포함한다. 본 발명에 따른 잉크 조성물들의 필름 외관의 개선에 적당한 불소계면활성제들의 특정 예들로는 Zonyl®FSO 및 Zonyl®FSO-100이 있다.
본 발명에 따른 잉크 조성물들의 필름 외관 개선에 적당한 계면활성제들의 다른 특정 예들은 Tego® Wet450, Tegoglide®410, Twin®400, Tego Wet®270 및 Tegoglide®482를 포함한다.
용매 매질 내에 표면개질된 안료의 초기 분산의 보조에 적당한 계면활성제의 예는 Solsperse®32500이다.
본 발명에 따른 잉크 조성물들은 유리하게는 중합체 첨가제들(특히, 아크릴레이트 중합체들)의 부재 하에서 뛰어난 인쇄 품질 및 분사성을 제공하지만, 인쇄시 잉크의 필름 외관을 개선시키기 위하여, 조제동안 초기 분산을 개선하기 위하여 특정 중합체들이 저농도로 사용될 수 있다. 예로서, 비닐 기재들 상에 인쇄시, 비닐 중합체들이 잉크의 필름 외관을 개선시킬 수 있다. 비닐 중합체 첨가제의 예는 염화비닐 및 비닐 아세테이트의 고분자량 공중합체(예로서, UCAR^TM VYHH)이다. 이러한 중합체 첨가제들은 0.01중량% 내지 5중량%, 또는 0.05중량% 내지 2중량%, 또는 0.1중량% 내지 1중량%의 양으로 포함될 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 잉크 조성물들은, 균등하게, 임의의 중합체 첨가제들이 완전히 없을 수 있다.
열적 잉크젯 프린트헤드들
본 발명에 따른 용매계 잉크 조성물들은 열적 잉크젯 프린트헤드들과 함께 사용되도록 설계된다. 이하에서, 본 출원인의 열적 잉크젯 프린트헤드들 중 하나에 대해 간략히 설명하며, 이는 미국특허 제 7,303,930호에 설명된 바와 같으며, 상기 특허는 본 명세서에 참고문헌으로서 통합된다.
도 1을 참조하여, 복수의 노즐 어셈블리들을 포함하는 프린트헤드의 일부를 나타내었다. 도 2 및 3은 이들 노즐 어셈블리들 중 하나의 측면 단면 및 절단 투시도이다.
각 노즐 어셈블리들은 실리콘 웨이퍼 기재(2) 상에서 MEMS 제작 기술에 의해 형성된 노즐 챔버(24)를 포함한다. 상기 노즐 챔버(24)는 지붕(21)과 상기 지붕(21)으로부터 상기 실리콘 기재(2)로 연장되어 있는 측벽들(22)에 의해 한정된다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 각 지붕은 노즐 플레이트(56)의 일부에 의해 한정되며, 이는 프린트헤드의 사출면에 걸쳐 뻗어있다. 상기 노즐 플레이트(56) 및 측벽들(22)은 동일한 물질로 형성되어 있으며, 이는 MEMS 제작 동안 포토레지스트의 희생적 스캐폴드(scaffold) 위에서 PECVD에 의해 증착된다. 전형적으로, 상기 노즐 플레이트(56) 및 측벽들(22)은, 이산화규소 또는 질화규소와 같은 세라믹 물질로 형성된다. 이들 경성 물질들은 프린트헤드 강성에 대해 뛰어난 성질을 가지며, 이들의 내재적인 친수성 성질은 모세관 작용에 의해 잉크를 상기 노즐 챔버들(24)로 공급하기에 유리하다.
노즐 챔버(24)의 상세한 설명으로 되돌아가서, 노즐 개구(26)가 각 노즐 챔버(24)의 지붕에 한정되어 있는 것을 볼 수 있을 것이다. 각 노즐 개구(26)는 일반적으로 타원형이고, 연결된 노즐 림(rim)(25)을 갖는다. 상기 노즐 림(25)은 인쇄동안 액적의 방향성을 보조하고, 적어도 어느 정도까지는 노즐 개구(26)로부터의 잉크 넘침을 감소시키는 것을 보조한다. 노즐 챔버(24)로부터의 잉크 사출을 위한 구동자는, 상기 노즐 개구(26) 아래, 피트(pit)(8)에 걸쳐 현수되어 위치하는 히터 소자(29)이다. 기재(2)의 밑에 있는 CMOS 층들에서 드라이브 회로에 연결된 전극들(9)을 통하여 전류가 상기 히터 소자(29)로 공급된다. 전류가 히터 소자(29)를 통과할 때, 이는 주변 잉크를 신속하게 과열시켜 기포를 형성하고, 이로 인해 잉크가 노즐 개구(26)를 통해 밀어내어진다. 상기 히터 소자(29)를 현수하므로써, 노즐 챔버(24)가 준비완료될 때, 히터 소자는 잉크에 완전히 잠긴다. 보다 적은 열이 기저의 기재(2) 내로 소실되고, 보다 많은 입력 에너지가 기포를 생성하는데 사용되기 때문에, 이는 프린트헤드 효율을 개선시킨다.
도 1에 명확히 나타낸 것과 같이, 상기 노즐들은 일렬로 배열되고, 상기 줄을 따라 길이방향으로 연장되어 있는 잉크 공급 채널(27)은 줄에 있는 각 노즐로 잉크를 공급한다. 상기 잉크 공급 채널(27)은 잉크를 각 노즐에 대한 잉크 주입 경로(15)로 전달하고, 이는 노즐 챔버(24) 내의 잉크 도관(23)을 통하여 노즐 개구(26)의 측면으로부터 잉크를 공급한다.
이러한 프린트헤드들을 제조하기 위한 MEMS 제작 공정은 US 7,303,930에 상세하게 설명되어 있으며, 이의 내용은 본 명세서에 참고문헌으로서 통합된다.
현수된 히터 소자들을 갖는 프린트헤드들의 작동은, 본 출원인의 US 7,278,717에 상세하게 설명되어 있으며, 이의 내용은 본 명세서에 참고문헌으로서 통합된다.
본 출원인은, 임베드된(embedded) 히터 소자들을 갖는 열적 기포-형성 잉크젯 프린트헤드들도 설명한다. 이러한 프린트헤드들은 예로서, US 7,246,876 및 US 2006/0250453에 설명되어 있으며, 이의 내용은 본 명세서에 참고문헌으로서 통합된다.
본 출원인의 열적 잉크젯 프린트헤드들은 일반적으로 하나 이상의 하기 특징부들을 갖는 것으로써 특징화될 수 있다: (i) 현수된 히터 소자; (ii) 1나노그램 미만, 임의로 500피코그램 미만의 질량을 갖는 히터 소자; (iii) 500nJ 미만, 임의로 200nJ 미만의 구동 에너지; 및 (iv) 질화 티타늄 또는 질화 티타늄 알루미늄 히터 소자.
본 발명의 용매계 잉크 조성물들은, 상기 설명된 것과 같은, 본 출원인의 열적 잉크젯 프린트헤드들과 조합시 최적으로 작동한다. 그러나, 이들의 이용이 본 출원인의 열적 프린트헤드들에만 한정되는 것은 아니다. 본 명세서에 기재된 용매계 잉크 조성물들은, Hewlett-Packard 및 Canon사에서 상업적으로 판매되는 것들과 같은, 통상의 열적 기포-형성 잉크젯 프린트헤드들에서도 사용될 수 있다.
통상의 스캐닝 열적 잉크젯 프린트헤드들(또는, 본 출원인의 페이지폭 프린트헤드들)의 경우, 본 발명은 상기 설명된 용매계 잉크 조성물들 중 임의의 것을 포함하는 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지에 관한 것이다. 상기 잉크 카트리지는 임의로 그와 함께 통합된 열적 잉크젯 프린트헤드를 포함할 수 있다.
완전성을 위하여, 본 출원인의 열적 잉크젯 프린트헤드들을 포함하는 프린터들은, 예로서 US 7,201,468; US 7,360,861; US 7,380,910; 및 US 7,357,496에 설명되어 있으며, 이들 각각의 내용은 본 명세서에 참고문헌으로서 통합된다.
도 4는, 그 내용이 본 명세서에 참고문허으로서 통합된, 본 출원인의 미국 특허출원 제 12/062,514호에 설명된 것과 같은 열적 잉크젯 프린터용 프린트 엔진(103)을 나타낸다.
상기 프린트 엔진(103)은 페이지폭 프린트헤드를 포함하는 제거가능한 인쇄 카트리지(102), 및 사용자-대체가능한 잉크 카트리지들의 저장소(128)를 포함한다. 각 컬러 채널은 전형적으로 그 자신의 잉크 저장소(128) 및 프린트헤드로 공급된 잉크의 정수압(hydrostatic pressure)의 조절을 위한 대응 압력-조절 챔버(106)를 갖는다. 따라서, 상기 프린트 엔진(103)은 5개의 잉크 저장소(128) 및 5개의 대응 압력-조절 챔버들(106)을 갖는다. 이 5개-채널프린트 엔진(103)에 대한 전형적인 컬러 채널 구조는 CMYKK 또는 CMYK(IR)이다. 각 잉크 카트리지(128)는 본 명세서에서 설명된 것과 같은 용매계 잉크 조성물을 포함할 수 있다. 따라서, 프린터는 비다공성(예로서, 비닐) 기재들 상에서의 인쇄에 적당하다.
다양한 성분들간의 유체 연결들을 도 4에 나타내지는 않았지만, 예로서 미국 특허출원 제 12/062,514에 설명된 것과 같은 유체계에 따라 적당한 호스들을 이용하여 이러한 연결들이 만들어진다는 것은 이해될 수 있을 것이다.
나아가, 본 발명에 따른 잉크 조성물들은 열적 잉크젯 프린트헤드들에서의 이용을 위하여 설계되었지만, 다른 유형의 잉크젯 프린트헤드, 예로서, 이들의 내용이 본 명세서에 참고문헌으로서 통합된, US 7,416,280; US 6,902,255; US 2008/0129793; 및 US 2008/0225082에 설명된 것과 같은 본 출원인의 벤드-구동 잉크젯 프린트헤드들에도 유용할 수 있다는 것도 더욱 이해되어야 할 것이다.

실험예

기포-형성 용매들의 평가

"오픈 풀 보일러(open pool boiler)" 시험 장치를 이용하여, 광범위한 용매들을 평가한 후, 표 A에 설명된 용매들은 열적 잉크젯 장치에서 기포들을 생성하는 것으로 나타났다. ("오픈 풀 보일러" 시험 장치는 지붕 구조(21) 없이 도 2에 나타낸 것과 같은 하나 이상의 잉크젯 노즐들을 본질적으로 포함한다).

각 용매의 일부 물리적 특징들도 표 A에 제공하였다.

표 A. 열적 잉크젯 시험 장치에서 기포들을 생성하는 용매들

* n-부틸 아세테이트의 값 1에 대한 상대적 값

표 A에 열거된 모든 용매들이 시험 장치에서 기포들을 생성하였지만, 각 용매에 에탄올 첨가시 기포 형성이 현저하게 향상되는 것이 관찰되었다.

우수한 기포 형성을 제공하는 바람직한 용매 조합은 1:1 비율의 N-메틸-2-피롤리딘(NMP)과 에탄올이었다.

비닐에 대한 용매의 부착

표 A에 열거된 각각의 용매들을 비닐 표면에 대한 부착에 대해 시험하였다. 4개의 큰 용매 방울들을 코팅되지 않은 비닐 위에 배치하고, 대기 조건 하에서 60초 동안 두었다. 용매들을 티슈로 부드럽게 닦아내었으며, 비닐 표면 상에서 임의의 자국이 관찰되었다.

물과 에탄올을 제외하고, 표 A에 열거된 모든 용매들은 비닐 상에 필름 자국을 남겼다. 필름 자국들이 비닐 표면에 남겨진 정도의 순서대로 용매들을 하기에 열거하였다.

MEK > NMP > 시클로헥사논 >> 헥실 아세테이트 = 카르비톨 아세테이트 = 부틸디글리콜 아세테이트 = 메톡시프로필 아세테이트 > 디프로필렌 글리콜 메틸 에테르

단일 용매 잉크 조성 물의 필름 성질

추가의 접착 실험에서, 단일 용매(표 A) 및 염료로 이루어지는 잉크 조성물들을 조제하였다. 각 잉크 조성물은 97중량%의 용매 및 3중량%의 Bricosol 적색 K10B (Solvent 적색 8)로 이루어졌다.

잉크들을 6미크론의 습윤 필름으로서 비닐 표면에 적용하였다. 물로 닦고, 접착 및 외관을 기재하였다. 약간의 작은 불균일성을 나타낸 카르비톨 아세테이트 및 헥실아세테이트 조성물만을 제외하고, 일반적으로 모든 잉크 조성물들이, 시험 전 상기 비닐 표면에서 양호한 필름 외관을 가졌다.

물에 담근 면봉을 사용하여 물로 닦아내는 것을 수행하였으며, 그 후 이들을필름 위에서 문질렀다. 필름을 손상시키는데 요구된 문지름 횟수를 기재하거나, 또는 손상이 관찰되지 않은 경우, 100회 문지름에서 멈추었다. 모든 잉크 조성물들은 상기 물 문지름 시험에서 뛰어난 내성을 나타내었으며, 100회 초과의 물 문지름 후에 현저한 변화를 갖지 않았다(일반적으로, 50회 문지름 초과시 우수한 것으로 간주됨).

면도날을 이용하여 격자 내에 6개의 수직선 및 6개의 수평선을 교차하여 표시하므로써(크로스 해치(cross hatch)), 접착 시험들을 수행하였다. Scotch® 테이프를 그 후 상기 격자 위에 놓았다가 신속히 제거하였다. 필름에 대한 손상(있는 경우)을 관찰하고, 소정의 접착 등급을 매겼다: 0 (불량)~5 (우수). 모든 잉크 조성물들이 5의 접착등급을 가졌다.

실온에서 각 필름의 건조 시간도 기재하였으며, 그 결과를 표 B에 나타내었다:

표 B. 비닐 상에서 각종 단일 용매 조성물들의 건조 시간

비교를 위하여, 표준 용매계 압전 청녹색 잉크를 측정하여, 동일한 시험 조건 하에서 >120초의 건조시간으로 측정되었다.

제조된 모든 잉크 조성물들에서, 내수성 및 비닐에 대한 접착성은 우수하였으며, 적어도 압전 용매계 표준만큼 양호하게 수행되었다.

기포 형성 및 필름 성질들을 기준으로, NMP 및 에탄올을 1:1의 비율로 포함하는 잉크 조성물이 열적 잉크젯들용으로 우수한 조성물인 것으로 고려되었다. 그러나, 접착-증진 용매 및 에탄올을 포함하는 모든 잉크 조성물들이 열적 잉크젯 장치를 사용하는 분출에 적당한 것으로 고려되며, 실제로 이러한 장치로부터 양호한 액적 분출 특징들을 나타내었다.

필름 외관 개선제들의 첨가

바람직한 용매계인 NMP 및 에탄올을 이용하고, 추가적으로 비이온성 계면활성제(Zonyl® FSO)를 포함하는 몇몇 잉크 조성물들을 제조하였다. 이들 잉크 조성물들을 표 C에 기재하였다.

표 C. NMP , 에탄올, 착색제 및 계면활성제를 포함하는 잉크 조성물들

각 잉크 조성물을 적당한 잉크 저장소에 넣고, 현수된 빔(beam) 히터 소자들을 갖는, 상기 설명된 것과 같은 열적 잉크젯 프린트헤드를 이용하여 비닐 상에 인쇄하였다. 모든 인쇄물들은 뛰어난 필름 외관, 내수성 및 비닐 표면에 대한 접착성을 가졌다.

상기 계면활성제의 첨가는, 계면활성제가 없는 잉크 조성물들에 비해, 비닐 상에서 잉크의 필름 외관을 개선시켰다.

비닐 상에서 인쇄물들의 필름 외관을 개선시키는 유익한 효과를 갖는 것으로 보이는 기타 계면활성제들은 Tego Wet®450, Tegoglide®410, Twin®400, Tego Wet®270 및 Tegoglide®482이었다.

유사하게, 비닐 중합체의 상기 잉크 조성물 내로의 통합은 인쇄물들의 필름 외관에서 어느 정도의 개선을 나타내었다. 예로서, UCAR^TM VYHH (염화비닐 및 비닐 아세테이트의 고분자량 공중합체)의 잉크 조성물로의 첨가는 비닐 기재 상에서의 인쇄물의 필름 외관을 개선시켰다. 그러나, 중합체 첨가제들은 비닐 인쇄 매질 상에서 허용가능한 필름 외관에 필수적인 것으로 보이지는 않았다.

표면개질된 안료 제형들

표면개질된 안료 분산액들을 이용하여 잉크들의 CMYK 세트를 제조하였다. CaboJet® 수성 안료 분산액들을, 120℃ 오븐에서 밤새 건조시켜 항량으로 하였다. 건조된 안료 파우더들을, Silverson 믹서를 이용하여 NMP와 Solsperse® 32500 분산제의 용액 내로 고속으로 교반시켰다. (임의의 적당한 믹서, 예컨대 음파 프로브(sonic probe) 또는 비드 밀(bead mill)이 선택적으로 사용될 수 있다). 결과의 안료 분산액들을 표 D에 나타내었다. 초기 분산을 돕기 위하여 이들 실시예들에서 표준 분산제를 사용하였지만, 본 발명에 따른 잉크 조성물들은 이러한 분산제들 없이 제형화될 수 있다.

표 D: 안료 분산액들의 조성

안료 분산액들을 그 후 용매 중에 가라앉게 두었다. 황색의 경우, 메톡시프로판올을 사용하였으며; 다른 경우들에서는, NMP/EtOH을 사용하였다(표 E).

표 E: 표면개질된 안료 잉크들의 조성

각 잉크를 0.8미크론 나일론 필터를 통하여 여과시키고, 도 1~3에 나타낸 열적 잉크젯 노즐들을 이용하여 비닐 기재 상에 인쇄하였다.

노즐들로부터 분사된 각 잉크는 임의의 건조 단계 없이 비닐에 잘 부착되었다. 내수성도 양호한 것으로 관찰되었다. 나아가, 상기 잉크들을 장치 내에서 뚜껑을 닫지 않고 하룻밤동안 둘 수 있었으며, 일회의 퍼지 및 닦아냄 이후, 양호한 노즐 회복이 관찰되었다.

표면개질된 안료들을 포함하는 용매계 잉크 조성물들은 열적 기포-형성 잉크젯 프린트헤드를 이용하여 비다공성 기재들 상에서의 인쇄에 우수한 후보들인 것으로 결론지어졌다.

본 발명은 단지 예시적으로 설명되었으며, 상세한 부분에서의 변형들이, 첨부된 특허청구범위에서 정의되는, 본 발명의 범주 내에서 만들어질 수 있음은 물론 이해될 것이다.

Claims (20)

1. (a) 10~80중량%의 화학식 (A)의 화합물;
   

   

   
   식 중:
   R¹은 C_1-6 알킬이고;
   R², R³ 및 R⁴ 각각은 H, C_1-6 알킬, 할로겐, OH 및 C_1-6 알콕시로부터 독립적으로 선택된다;
   (b) 10~80중량%의 C_1-6 알코올; 및
   (c) 0.01~25중량%의 표면개질된 안료
   를 포함하는 열적 잉크젯 프린트헤드용 용매계 잉크 조성물이고,
   상기 조성물은 어떤 중합체들도 포함하지 않는 잉크 조성물.
2. 제1항에 있어서, 상기 화학식 (A)의 화합물은 N-메틸-2-피롤리디논 또는 N-에틸-2-피롤리디논인 잉크 조성물.
3. 제1항에 있어서, 상기 C_1-6 알코올은 에탄올인 잉크 조성물.
4. 제1항에 있어서, 상기 화학식 (A)의 화합물, 상기 C_1-6 알코올 및 상기 표면개질된 안료로만 이루어지는 것인 잉크 조성물.
5. 제1항에 있어서, 상기 화학식 (A)의 화합물, 상기 C_1-6 알코올, 상기 표면개질된 안료 및 0.01~10중량%의 계면활성제만으로 이루어지는 것인 잉크 조성물.
6. 제1항에 따른 잉크 조성물이 배치된 기재.
7. 제6항에 있어서, 반다공성 또는 비다공성 기재인 것인 기재.
8. 제6항에 있어서, 비닐 기재인 것인 기재.
9. 열적 잉크젯 프린트헤드로부터의 잉크 분출 방법으로서, 상기 방법은 하기 단계들을 포함하고:
   (i) 잉크를 상기 프린트헤드의 적어도 하나의 노즐 챔버로 공급하는 단계; 및
   (ii) 그 안에서 기포가 형성되기에 충분한 온도로 잉크 부분이 가열되도록 노즐 챔버 내 히터 소자를 작동시키므로써, 상기 잉크의 액적이 노즐 챔버와 연결된 노즐 개구로부터 분출되도록 하는 단계,
   상기 잉크는 제1항에 따른 용매계 잉크 조성물인 방법.
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제
20. 삭제

Images