KR20060110484A

KR20060110484A - 잉크 세트 및 이를 이용한 잉크젯 프린터 카트리지

Info

Publication number: KR20060110484A
Application number: KR1020050032763A
Authority: KR
Inventors: 이종인; 유승민
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-04-20
Filing date: 2005-04-20
Publication date: 2006-10-25
Also published as: US20060238588A1; KR100677575B1

Abstract

본 발명은 칼라가 상이한 1종 이상의 칼라 잉크를 포함하는 잉크 셋트에 있어서, 상기 잉크가 착색제; 유화제; 유기용매; 및 물;을 포함하며, 상기 잉크 셋트는 칼라가 상이한 2종 이상의 잉크로 이루어지며, 2종 이상의 잉크의 동적 표면 장력의 차이는 10ms와 1000ms일 때 각각 20dyne/cm 이하인 것을 특징으로 하는 잉크 세트 및 이를 이용한 잉크젯 프린터 카트리지를 제공한다. 본 발명에 따르면, 상술한 바와 같이 동적 표면 장력이 서로 유사한 잉크들로 구성된 잉크 세트를 사용하여 기록매체에 풀 칼라 화상이 인쇄되었을 때 건조 시간이 빠르고, 색 경계면의 번짐없이 선명한 화상을 재현성 있게 구현할 수 있다.

Description

잉크 세트 및 이를 이용한 잉크젯 프린터 카트리지{Ink set and ink jet printer cartridge using the same}

본 발명은 잉크 세트 및 이를 이용한 잉크젯 프린터용 카트리지에 관한 것으로서, 보다 상세하기로는 동적 표면장력이 서로 유사한 잉크들로 구성된 잉크세트를 사용하여 기록매체에 풀 칼라 화상이 인쇄되었을 때 건조시간이 빠르고, 색 경계면의 번짐없이 선명한 화상을 재현성있게 구현하는 잉크 세트 및 이를 이용한 잉크젯 프린터 카트리지에 관한 것이다.

프린터에 의한 프린팅 방식은 크게 두 가지로서 비접촉식 프린팅(non-impact printing) 방식과 접촉식 프린팅(impact printing) 방식이 있다. 이 중, 잉크젯 프린팅은 비접촉식 프린팅 방식의 하나로 접촉식 프린팅 방식에 비하여 소음이 적고 레이저 빔 프린터에 비하여 칼라 구현이 용이하다는 장점이 있다.

잉크젯 프린팅 방식은 다시 두 가지 방식이 있는데, 연속 분사 잉크젯 (continuous stream) 방식과 드롭-온-디멘드 (drop-on-demand:DOD)방식으로 구분된다.

연속 분사 잉크젯 방식은 잉크가 오리피스 또는 노즐에서 압력에 의해 연속 적으로 분사된다. 분사된 잉크는 오리피스로부터 소정의 거리에 방울을 형성하면서 교란된다. 이 방울들은 분산되면서 디지털 데이타 신호에 맞게 전하를 띄고 전자기장을 통과하면서 각 방울의 궤도가 조절되어 재순환되거나 또는 기록 매체상의 소정 위치 상의 거터(gutter)로 향하게 된다.

드롭-온-디멘드 방식은 방울이 디지털 데이타 신호에 맞추어 오리피스에서 기록 매체상의 위치로 바로 분사된다. 기록 매체 상으로 분사되지 않는 방울은 형성되거나 방출되지 않는다. 드롭-온-디멘드 방식은 잉크 회복, 전하, 또는 편향을 요구하지 않으므로 연속 분사 방식에 비해서 훨씬 간단하다.

드롭-온-디멘드 잉크젯 방식에는 두 가지가 있으며, 열 잉크젯 (thermal ink jet)(또는 버블 젯이라고도 함) 방식과 압전식 잉크젯 (piezoelectric inkjet) 방식이다.

열 잉크젯 방식은 잉크를 가열하여 발생하는 버블의 팽창에서 발생하는 압력을 이용하여 분사하는데, 높은 속력을 갖는 방울을 생산하고 노즐의 아주 근접한 간격을 허용한다. 이러한 열 잉크젯 방식의 도입으로 드롭-온-디멘드 방식은 연속 분사 방식에 비해 더 단순하고 저렴하면서 고속 프린팅 능력이 유지되는 프린터를 제공할 수 있게 된다.

한편, 최근에는 잉크젯 프린터의 도트 사이즈가 작아지며, 고속화하는 경향이 있고, 고해상도에서 고품질인 인쇄물이 요구되고 있다. 보다 작은 도트 크기를 얻기 위해 잉크젯 프린터의 헤드가 보다 적은 노즐 개구부를 갖게 되는데, 이와 같은 노즐 개구부는 막히기 쉽고, 잉크젯 방울은 크기에 영향을 미치는 침전물 등에 의해 성능이 좌우된다.

잉크의 조성은 노즐의 막힘에 영향을 미치는 인자라는 것은 알려진 사실이며, 이를 방지하기 위하여 통상 습윤제가 잉크젯용 잉크에 첨가되고 있다.

상기 잉크젯용 잉크는 노즐막힘이 없고 토출안정성이 유지되면서 충분한 광학밀도(optical density)값을 나타내는 것이 필수적으로 요구되며, 블랙 잉크를 마젠타 잉크, 시안 잉크, 옐로우 잉크, 레드 잉크, 그린 잉크 및 블루 잉크로부터 선택되는 1종 이상의 컬러 잉크와 같은 다른 컬러 잉크와 함께 사용하여 컬러 화상을 인쇄할 때, 기록 매체 위의 블랙 화상 부분 및 컬러 화상 부분 사이의 경계에서 잉크가 얼룩지고 잉크가 불균일하게 혼합됨으로써 (이하, "색간번짐(bleeding)"으로 언급됨), 화질이 저하되는 현상이 없어야 한다.

이러한 색간번짐을 방지하거나 감소하기 위해, 소위 계면활성제의 첨가에 의한 기록 매체로의 잉크의 투과성을 증가시키는 방법 (예를 들어, 일본 특허 출원 공개 제55-65269호)과 잉크의 건조시간을 단축시키고자 잉크의 용매로서 휘발성 용매를 주로 사용하는 방법 (일본 특허 출원 공개 제55-66976호)이 제안되어 왔다.

그러나, 이러한 개선 효과를 나타내고자 특정한 첨가제를 사용함으로써 토출 안정성이 감소하고, 기록 매체로의 지나친 투과 (penetration)에 의해 화상의 광학 밀도가 감소하고 화질이 떨어지는 문제점이 발생된다.

이에 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 문제점을 해결하여 기록매체에 풀 칼라 화상이 인쇄되었을 때 건조시간이 빠르고, 색 경계면의 번짐없이 선명한 화상을 재현성 있게 구현하는 잉크 세트 및 이를 이용한 잉크젯 프린터 카트리지에 관한 것이다.

상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에서는 칼라가 상이한 1종 이상의 칼라 잉크를 포함하는 잉크 셋트에 있어서,

상기 잉크가 착색제; 유화제; 유기용매 ; 및 물;을 포함하며,

상기 잉크 셋트는 칼라가 상이한 2종 이상의 잉크로 이루어지며,

2종 이상의 잉크의 동적 표면 장력의 차이는 10ms와 1000ms일 때 각각 20dyne/cm 이하인 것을 특징으로 하는 잉크 세트를 제공한다.

본 발명의 다른 기술적 과제는 상술한 잉크 세트를 이용한 잉크젯 프린터 카트리지에 의하여 이루어진다.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

유화제를 함유하는 잉크의 표면장력은 표면에 있는 유화제의 농도에 의하여 좌우된다. 만일 동일한 종류의 유화제를 함유하는 잉크를 사용하는 경우, 잉크 표면에 존재하는 유화제의 양이 많을수록 잉크의 표면장력은 감소하게 된다.

잉크가 기포 형성, 유화 등에서와 같이 표면 또는 계면이 급속히 팽창되면서 새로운 표면이 형성되면 잉크내에 있는 유화제가 표면으로 이동하여 표면장력은 초기의 유화제가 없는 순수한 용액의 표면장력 값(증류수, 25℃에서 약 72.4 dyne/cm)으로부터 유화제가 포함된 잉크의 평형 표면 장력으로 감소하게 된다. 이 때 평형에 도달되는 속도가 빠르면 잉크의 표면장력은 빨리 평형값에 도달하나 평 형에 도달되는 속도가 느리면 잉크의 표면장력값은 서서히 평형값으로 감소하게 된다. 이와 같이 잉크의 표면장력이 순수한 용액의 표면장력으로부터 평형 표면장력에 접근하고 있는 전이 상태의 표면장력을 잉크의 "동적 표면장력(dynamic surface tension)"이라 하며, 이는 잉크의 표면이 생성되는 속도와 시간에 따라 변하게 된다.

이와 같은 동적 표면장력(dynamic surface tention)은 열 잉크젯 방식에서 잉크가 가열되어 발생하는 기포가 형성시 새롭게 형성된 계면이 시간의 경과와 함께 유화제의 배향성(orientation)의 변화와 연관성이 매우 깊다. 시간 경과에 따른 동적 표면장력의 변화에 따라 잉크가 용지에서 투과(penetration)되는 정도가 차이가 나며, 그 결과 잉크의 건조시간 및 색간 번짐(bleeding)도 변하게 된다.

상기 사항을 감안하여 본 발명자들은 많은 종류의 유화제를 사용한 잉크의 제조와 동적 표면장력의 측정, 그리고, 상기 잉크를 사용한 용지에의 인쇄에서의 색간번짐(Bleeding) 및 투과(penetration), 광학밀도 평가 등에 대한 많은 연구를 통해 최적의 인쇄화상을 나타낼 수 있는 동적 표면장력 범위를 알아내었다.

2종 이상의 잉크의 동적 표면 장력의 차이는 10ms와 1000ms일 때 20dyne/cm 이하일 때 상술한 건조시간이 빠르고 색간번짐이 없는 선명한 화상을 구현할 수 있으므로 다색을 인쇄할 수 있는 프린터의 잉크 세트로서 사용이 가능하다.

상기 2종 이상의 잉크의 동적 표면 장력 차이는 10ms와 1000ms일 때 특히 0.01 내지 20 dyne/cm 범위인 것이 바람직하다. 여기서 10ms와 1000ms은 버블 압력(bubble pressure) 방법으로 동적 표면장력을 측정시 잉크 방울이 형성되는데 걸리 는 시간을 나타낸다. 동적 표면 장력은 Kruss사의 BP2-MK2기기를 사용하여 상온(25℃), 1기압에서 10ms에서 5000ms까지 측정한다.

상기 잉크의 동적 표면장력이 10ms일 때, 30 내지 70 dyne/cm이고, 1000ms일 때 22 내지 60 dyne/cm인 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 잉크가 서로 다른 칼라를 갖는 제1색 잉크 및 제2색 잉크를 포함하는 경우, 상기 제2색 잉크의 동적 표면 장력은 제1색 잉크 표면 장력 대비 10ms와 1000ms일 때 20dyne/cm 이하인 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 잉크가 서로 다른 칼라를 갖는 제1색 잉크, 제2색 잉크 및 제3색 잉크를 포함하는 경우, 상기 제2색 잉크의 동적 표면 장력은 제1색 잉크 표면 장력 대비 10ms와 1000ms일 때 20dyne/cm 이하이고, 상기 제3색 잉크의 동적 표면 장력은 제1색 잉크 표면 장력 대비 10ms와 1000ms일 때 20dyne/cm 이하인 것이 바람직하다.

또한 상기 잉크가 제1색 잉크, 제2색 잉크, 제3색 잉크 및 제4색 잉크를 포함하는 경우, 상기 제2색 잉크의 동적 표면 장력은 제1색 잉크 표면 장력 대비 10ms와 1000ms일 때 20dyne/cm 이하이고, 상기 제3색 잉크의 동적 표면 장력은 제1색 잉크 표면 장력 대비 10ms와 1000ms일 때 20dyne/cm 이하이고, 상기 제4색 잉크의 동적 표면 장력은 제1색 잉크의 표면 장력 대비 20dyne/cm 이하인 것이 바람직하다.

본 발명의 일구현예에 의하면, 상기 제1색은 블랙을 나타내고, 제2색, 제3색 및 제4색은 마젠타, 시안, 옐로우, 레드, 그린 및 블루중에서 선택된 칼라가 사용 된다.

본 발명에서 착색제로는 자가분산 염료, 자가분산 안료 또는 분산제와 함께 사용되는 통상적인 안료 또는 염료가 사용된다.

본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 착색제는 블랙 안료; 및 마젠타, 시안, 옐로우, 레드, 그린 및 블루중에서 선택되는 1종 이상의 염료 또는 안료를 포함한다.

본 발명의 잉크 세트가 블랙 착색제를 함유하는 블랙 잉크와, 마젠타, 시안, 옐로우, 레드, 그린 및 블루중에서 선택되는 1종 이상의 칼라 착색제 를 함유하는 칼라 잉크를 함유하는 경우, 상기 블랙 잉크의 액적(drop volume)이 칼라 잉크의 액적에 비하여 4배 이하, 특히 1 내지 2.5배인 것이 바람직하다. 만약 블랙 잉크의 액적이 4배를 초과하면 블랙잉크의 액적 크기가 다른 칼라 잉크에 비해 4배 이상이 되면 일반용지나 코팅용지 또는 포토용지 위에서 하나의 액적이 형성한 도트의 크기가 다른 칼라의 도트에 비해 현저히 커지므로, 일정 면적을 채우는데 있어서 색의 균형을 맞추기가 어렵게 되며, 색의 균형을 맞추기 위해서는 액적이 적은 잉크를 여러 번 토출하여야 하는데 이렇게 되면 프린팅 속도를 저하시키기 때문에 두 색간의 액적의 크기가 4배 이상 차이 나는 것은 바람직하지 못하게 된다.

또한 상기 잉크 세트가 블랙 착색제를 함유하는 블랙 잉크와, 마젠타, 시안, 옐로우, 레드, 그린 및 블루중에서 선택되는 1종 이상의 칼라 착색제를 함유하는 칼라 잉크를 함유하는 경우, 상기 블랙 잉크의 액적이 18 pl 이하, 특히 12 pl 이하, 바람직하게는 0.1 내지 12 pl 인 것이 바람직하다. 만약 블랙 잉크의 액적이 18 pl를 초과하면 액적을 토출하는 헤드 칩의 노즐 크기가 커져야 하며, 이렇게 되면 고속 프린팅이나 고정밀을 위한 노즐 집적도를 높이는데 한계가 있어 어레이 헤드 등에 적용이 불가해지므로 바람직하지 못하게 된다.

본 발명에서 사용되는 유화제로는 이온계 유화제(ionic surfactant) 또는 비이온계 유화제(non-ionic surfactant)를 사용할 수 있다. 그리고 유화제의 함량은 착색제 1 중량부를 기준으로 하여 0.01 내지 2 중량부이다. 만약 유화제의 함량이 0.01 중량부 미만이면 표면장력 강하 효과가 미미하고, 2 중량부를 초과하면 너무 낮은 표면장력으로 적정의 액적 형성이 어려우며 또한 노즐 표면에서 웨팅(wetting)이 심해져 토출이 부정확해지므로 바람직하지 못하다.

상기 이온계 유화제로는, 알킬카르복실산의 염, 알콜 술폰산 에스테르의 염, 알킬술폰산의 염, 알킬벤젠술폰산의 염, 지방산 아민염, 4급 암모늄염, 술포늄염, 또는 포스포늄염을 들 수 있고, 상기 비이온계 유화제(non-ionic surfactant)로는, 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르, 폴리옥시에틸렌 알킬 페닐 에테르, 폴리옥시에틸렌 이차 알콜 에테르, 폴리옥시에틸렌-옥시프로필렌 블록 코폴리머, 폴리글리세린 지방산 에스테르, 소르비탄 지방산 에스테르(sorbitan monoester alkoxylate), 아세틸레닉 폴리알킬렌 옥사이드(acetylenic polyalkylene oxide), 아세틸레닉 다이올(acetylenic diol) 등을 포함하나 이에 국한되지는 않는다.

본 발명에 사용되는 유기용매로는 공용매(cosolvent), 아마이드계 화합물, 또는 그 혼합물을 사용할 수 있고, 유기용매의 총함량은 착색제 1중량부를 기준으로 하여 0.5 내지 20 중량부이다. 만약 유기용매의 함량이 0.5 중량부 미만이면 젖음성 효과와 저장안정성이 발현되기 어렵고, 20 중량부를 초과하면 점도가 높아지고 입자크기가 급상승하여 바람직하지 못하다.

상기 공용매(co-solvent)로는, 메틸알콜, 에틸 알콜, n-프로필알콜, 이소프로필알콜, n-부틸알콜, sec-부틸알콜, t-부틸알콜 또는 이소부틸알콜의 알코올계 화합물; 1,6-헥산디올(1,6-hexanediol), 1,2-헥산디올(1,2-hexanediol), 에틸렌글리콜(Ethylene glycol), 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜, 1,4-부탄디올, 1,2,4-부탄트리올, 1,5-펜탄디올, 1,2,6-헥산트리올, 트리메탄올프로판, 헥실렌글리콜, 글리세롤(glycerol), poly(ethylene glycol) 등의 다가 알코올계 화합물; 아세톤, 메틸에틸케톤, 디아세톤알콜 등의 케톤계 화합물; 에틸아세테이트, 에틸 락테이트 등의 에스테르계 화합물; 에틸렌글리콜 모노메틸 에테르, 에틸렌글리콜 모노에틸 에테르, 디에틸렌글리콜 메틸 에테르, 디에틸렌글리콜 에틸 에테르, 디에틸렌글리콜 모노부틸 에테르(diethylene glycol monobutyl ether), 디에틸렌글리콜 디에틸렌 에테르(diethylene glycol diethyl ether), 트리에틸렌글리콜 모노메틸 에테르, 트리에틸렌글리콜 모노에틸 에테르 등의 저급알킬 에테르계 화합물; 디메틸 술폭사이드,테트라메틸렌술폰, 티오글리콜로 이루어진 군으로부터 선택된 함황계 화합물 또는 이들 혼합물을 포함하나 이에 국한되지는 않는다.

본 발명에서 상기 아미드계 화합물로서 2-피롤리돈, 2-피페리돈(2-piperidone), N-메틸-피롤리돈, 카프로락탐(caprolactam), 테트라하이드로-2-피리미돈, 3-메틸-테트라하이드로-2-피리미돈, 2-이미다졸리디논, 디메틸이미다졸리디 논, 디에틸이미다졸리디논, 부틸 우레아, 1,3-디메틸 우레아, 에틸 우레아, 프로필 우레아, 이소프로필 우레아, 1,3-디에틸 우레아로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용한다.

만약 본 발명에서 유기용매로서 상술한 공용매와 아미드계 화합물을 함께 사용하는 경우, 아미드계 화합물의 함량은 유기용매 총함량 100 중량부에 대하여 0.1 내지 50 중량부이다.

본 발명의 잉크 조성물에서 물의 함량은 착색제 1 중량부를 기준으로 하여 1 내지 30 중량부인 것이 바람직하다. 만약 물의 함량이 1 중량부 미만이면 잉크 수용액의 착색제 밀도가 너무 커서 점도가 높아지고, 30 중량부를 초과하면 착색제의 함량이 너무 적어 색상 발현이 어려워지므로 바람직하지 못하다.

이밖에도 본 발명의 잉크는 점도조절제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 잉크에는 산 또는 염기가 더 포함되기도 한다. 여기에서 산 또는 염기는 용매에 대한 습윤제의 용해도를 증가시키고, 안료를 안정화 시키는 역할을 한다.

상술한 바와 같은 조성을 갖는 잉크 및 그 잉크 세트를 제조하는 방법에 대하여 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 물에 제1색 착색제, 유화제, 유기용매 등을 부가하여 혼합한 다음, 교반기로 충분히 교반하여 균일한 상태로 만들어 준다.

그 후, 상기 결과물을 필터에 통과시켜 여과함으로써 잉크를 얻게 된다.

상기 과정에 따라 얻은 제1착색제 함유 잉크를 제2색 착색제 함유 잉크, 제3 색 착색제 함유 잉크 등과 혼합하여 본 발명의 잉크 세트를 얻을 수 있다.

상기 과정에 따라 얻은 본 발명의 잉크 세트를 구성하는 잉크는 20℃에서 표면장력이 15 내지 70 dyne/cm이고, 점도가 1.0 내지 20 Cp이다. 그리고 본 발명의 잉크는 일반용지에서의 건조 시간이 3초 이하, 특히 0.1 내지 1초로서 그 건조속도도 매우 빠르다.

한편, 본 발명의 잉크는 그 용도가 특별하게 제한되지는 않으며, 잉크 조성물 외에도 토너 조성물, 각종 도료, 코팅액 등에 사용 가능하다. 바람직하게는 본 발명의 잉크는 어레이 헤드(arry head)를 채용한 잉크젯 프린터 카트리지에 유용하게 사용될 수 있다.

어레이 헤드를 채용한 잉크젯 프린터는 1개의 칩을 이송하여 인쇄하는 셔틀형 잉크젯 프린터와는 달리 다수의 칩을 이용하여 고속으로 인쇄하므로 프린터의 처리량을 증가시킬 수 있다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 잉크 세트는 특히 노즐수 10,000개 이상, 바람직하게는 10,000개 내지 1,000,000개를 사용하는 어레이 헤드를 구비하는 잉크젯 프린터에 있어서 2종 이상의 다색의 잉크를 조합으로 사용시, 블랙 잉크의 액적이 18pl이하이며, 동적 표면 장력의 차이는 10ms와 1000ms일 때 각각 20dyne/cm 이하인 특성을 나타낸다.

본 발명의 잉크 세트가 특히 노즐수가 10,000개 이상을 사용하는 어레이 헤드를 구비하는 잉크젯 프린터에 유용한 이유는, 많은 노즐을 갖는 잉크젯 프린터일수록 보다 작은 도트(dot)를 형성하기 위하여 적은 액적을 토출하고 속도가 매우 빠르기 때문에 잉크의 액적이 18pl 이하이며, 고속으로 인쇄시에도 색간 번짐이 없는 화상을 구현하기 위해서는 동적 표면 장력의 차이는 10ms와 1000ms일 때 각각 20dyne/cm 이하인 특성을 가진 잉크셋트가 유리하기 때문이다.

이하, 본 발명을 실시예를 들어 상세히 설명하기로 하되, 본 발명이 하기 실시예로만 한정되는 것은 아니다.

실시예

<착색제>

Black 1 : Raven 5250, Columbian Co.제조,

Black 2 : Regal 330, Cabot Co.제조,

Cyan 1 : Direct Turquoise Blue, Clariant사 제조,

yan 2 : Direct Blue 199, Hodogaya 제조,

agenta 1 : Basacid Rot 495, BASF 제조,

agenta 2 : Acid Red 52, Hodogaya 제조,

Yellow 1 : Yellow GGN, Spectra 제조,

Yellow 2 : Basacid Yellow 099, BASF 제조

<유기용매>

EG : 에틸렌글리콜(Ethylene Glycol)

DEG : 디에틸렌 글리콜(Diethylene Glycol)

Gly : 글리세린(Glycerine)

1,2,6-hex : 1,2,6-hexanetriol

DEGMBE : 디에틸렌글리콜 모노부틸에테르(Diethyleneglycol Monobutyl Ether)

<아마이드 화합물>

2-P : 2-피롤리돈(2-pyrroidone)

NMP : N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrroidone)

Cyclo-P : 사이클로헥실 피롤리돈(Cyclohexyl pyrroidone)

C-lactam : Caprolactam

V-lactam : Valerolactam

<유화제>

유화제 1 : BYK사 Disperbyk-181

유화제 2 : Air Product사 Surfynol 465

유화제 3 : ICI사 Tergitol

유화제 4 : BASF사 Pluronics

유화제 5 : CYTEC사 소듐 디사이클로헥실 술포숙시네이트(sodium dicyclohexyl sulfosuccinate)

상기의 착색제와 유기용매를 적용하여 다음과 같은 방법으로 잉크 샘플을 만들었다.

잉크는 250mL 비이커에 각각의 유기용매를 하기 표 1과 같은 조성으로 잉크 특성에 맞게 첨가한 후 물을 첨가하여 최종 100g을 맞춘다. 그런 다음 700rpm의 교반기에서 30분 이상 교반하여 균일한 상태로 만들고, 마지막으로 0.45um의 필터 페이퍼를 통해 여과하여 최종 잉크 조성물을 얻었다.

[표 1]

샘플명	착색제 (중량부)	유기용매 (중량부)
잉크예1	Black 1, (4)	EG (8), DEG (6),유화제 1 (0.3)
잉크예2	Cyan 1, (4)	Gly (10), DEGMBE (8),NMP (5), 유화제 3 0.5)
잉크예3	Magenta 1, (4)	1,2,6-Hex(10), Cyclo-P (8), 유화제 2(0.7)
잉크예4	Yellow 1, (5)	Gly (10), DEG (6), V-lactam (4), 유화제 4 (1.0)
잉크예5	Black 2, (4)	EG (6), 2-P (5), 유화제 5 (0.5), 유화제 3 (0.05)
잉크예6	Cyan 2, (4)	Gly (10), DEGMBE (2), NMP (7), 유화제 2 (0.8)
잉크예7	Magenta 2, (4)	1,2,6-Hex(10), DEG (6), Cyclo-P (6), 유화제 4 (1.0)
잉크예8	Yellow 2, (5)	Gly (12), C-lactam (4), 유화제 1 (0.6)
잉크예9	Black 1, (4)	EG (8), DEG (6),유화제 1 (0.6)
잉크예10	Black 1, (4)	EG (8), DEG (6),유화제 1 (0.9)
잉크예11	Black 1, (4)	EG (8), DEG (6),유화제 1 (1.2)
잉크예12	Cyan 1, (4)	Gly (10), DEGMBE (8),NMP (5), 유화제 3 (0.8)
잉크예13	Magenta 1, (4)	1,2,6-Hex(10), Cyclo-P (8), 유화제 2(1.2)
잉크예14	Yellow 1, (5)	Gly (10), DEG (6), V-lactam (4), 유화제 4 (1.6)

상기 표 1의 잉크 조성물을 잉크젯 프린터내에 4색(잉크1~잉크4, 잉크5~잉크8) 잉크조합으로 사용될 때의 동적 표면장력을 측정한 결과를 아래 표 2에 나타내었다. 실시예 1~6은 잉크1, 잉크2, 잉크3, 잉크4의 각 구성잉크의 동적 표면장력 차이의 예이며, 비교예 1~3은 잉크5, 잉크6, 잉크7, 잉크8에서 잉크5에 잉크6, 잉크7, 잉크8의 동적 표면장력 차이다. 단, 비교예 1~3은 동적 표면장력이 큰 black 잉크를 기준으로 다른 색상의 잉크와의 동적 표면장력의 차이를 나타내었으나 칼라 잉크 사이의 동적 표면장력의 차이가 20dyne/cm 경우에도 본 특허의 비교예에 해당 한다.

[표 2] 동적 표면장력

		10ms	1000ms			10ms	1000ms
실시예1	잉크예1	53.1	48.2	비교예1	잉크예5	64.2	56.6
	잉크예2	40.4	34.7		잉크예6	32.0	30.2
	차이	12.7	13.5		차이	32.2	26.4
실시예2	잉크예1	53.1	48.2	비교예2	잉크예5	59.2	51.6
	잉크예3	37.6	33.7		잉크예7	30.9	25.0
	차이	15.5	14.5		차이	28.3	26.6
실시예3	잉크예1	53.1	48.2	비교예3	잉크예5	59.2	51.6
	잉크예4	34.6	29.6		잉크예8	33.9	30.8
	차이	18.5	18.6		차이	25.3	20.8
실시예4	잉크예2	40.4	34.7
	잉크예3	37.6	33.7
	차이	2.8	1.0
실시예5	잉크예3	37.6	33.7
	잉크예4	34.6	29.6
	차이	3.0	4.1
실시예6	잉크예4	34.6	29.6
	잉크예2	40.4	34.7
	차이	5.8	5.1

[표 3] 액적 (Bk/C : Black 잉크/Color 잉크 비율)

		액적(pl)			액적(pl)
실시예7	잉크예1	17.2	비교예4	잉크예1	17.2
	잉크예2	5.6		잉크예12	4.2
	Bk/C	3.1		차이	4.1
실시예8	잉크예1	17.2	비교예5	잉크예1	17.2
	잉크예3	4.8		잉크예13	3.4
	Bk/C	3.6		차이	5.1
실시예9	잉크예1	17.2	비교예6	잉크예1	17.2
	잉크예4	4.4		잉크예14	2.0
	Bk/C	3.9		차이	8.6
실시예10	잉크예9	12.8	비교예7	잉크예10	9.1
	잉크예12	4.2		잉크예14	2.0
	Bk/C	3.0		차이	4.5
실시예11	잉크예10	9.1
	잉크예13	3.4
	Bk/C	2.7
실시예12	잉크예11	7.7
	잉크예14	2.0
	Bk/C	3.9

실험예 1 : 카트리지 저장 안정성 테스트

실시예 1-6 및 비교예 1-6에서 얻어진 잉크 조성물을 삼성 잉크 카트리지에 상온(25℃), 저온(-5℃)에서 2주씩 두었다가 프린팅을 하였을때 노즐이 막히어 잉크를 배출하지 못하는 정도를 다음과 같이 평가하여 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.

◎ : 기존 노즐 수의 5% 이하의 노즐 막힘이 관찰됨

O : 기존 노즐 수의 6~10% 의 노즐 막힘이 관찰됨

X : 기존 노즐 수의 11~20% 의 노즐 막힘이 관찰됨

X X : 기존 노즐 수의 21% 이상의 노즐 막힘이 관찰됨

실험예 2 : 건조성 테스트

실시예 1-6 및 비교예 1-6에서 얻어진 잉크 조성물을 잉크 카트리지 M-50(삼 성사 제조)에 리필후 프린터(MJC-2400C, 삼성사 제조)에서 막대 그림(3*20cm)을 인쇄한 직후 용지를 인쇄면 위에 덧대어 압착 롤 테스트기를 통과하였을 때 막대그림에서 전이된 화상의 OD를 압착 롤 통과전의 화상 OD와 비교하여 백분율로 나타내어 다음과 같이 평가하여 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.

A = (전이된 화상의 OD/원 막대 그림의 OD)×100(%)

◎ : A ＜ 15

O : 15 ≤ A < 30

X : : 30 ≤ A ≤ 45

X X : A ＞ 45

실험예 3 : 내번짐성 (Bleeding resistance) 테스트

실시예 1-6 및 비교예 1-6 에 따라 얻어진 잉크 조성물을 잉크 카트리지 M-50(삼성사 제조)에 리필후 C-60(삼성사 제조) 칼라 잉크와 함께 프린터(MJC-2400C, 삼성사 제조)에서 테스트 패턴을 인쇄하고, 30분 후, 인접한 두 칼라간의 경계선을 기준으로 할 때 칼라 믹싱(color mixing)이 일어나는 도트 라인 위치를 현미경으로 측정한다. (평가 기준 : US 제5,854,307호 참조)

다음을 기준으로 하여 번짐성 정도를 평가한다.

5 : 경계선 전체에서 칼라 믹싱이 나타나지 않음.

4 : 1 dot 직경에 해당되는 만큼의 너비에서 칼라 믹싱이 나타남.

3 : 2 dot 직경에 해당되는 만큼의 너비에서 칼라 믹싱이 나타남.

2 : 3 dot 직경에 해당되는 만큼의 너비에서 칼라 믹싱이 나타남.

1 : 4 dot 또는 그 이상의 직경에 해당되는 만큼의 너비에서 칼라 믹싱이 나타남.(단, 600dpi 기준시 1 dot 직경 = 100 ㎛)

[표 4]

	동적표면장력 차이 (dyne/cm)		카트리지 저장안정성	건조성	내번짐성
	10ms	1000ms	카트리지 저장안정성	건조성	내번짐성
실시예1	12.7	13.5	◎	◎	5
실시예2	15.5	14.5	◎	◎	5
실시예3	18.5	18.6	◎	◎	5
실시예4	2.8	1.0	◎	◎	5
실시예5	3.0	4.1	◎	◎	5
실시예6	5.8	5.1	◎	◎	5
비교예1	27.2	21.4	X	XX	2
비교예2	28.3	22.6	X	XX	2
비교예3	25.3	20.8	X	XX	2

실험예 4 : Color Gamut 테스트

실시예 7-12 및 비교예 4-7에서 얻어진 잉크 조성물을 잉크 카트리지 M-50(삼성사 제조)에 리필후 프린터(MJC-2400C, 삼성사 제조)에서 막대 그림(5*5cm)을 인쇄한 후 색상측정 기기인 Colorimeter (Datacolor SF600 PLUS-CT)를 이용하여 Color Gamut(La*b*)을 측정한후 a*와 b*의 차이를 비교하여 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.

△E^* _ab = [a*-b*] 단, a*, b* 차이의 절대값임.

◎ : △E^* _ab ＜ 1

O : 1 ≤△E^* _ab < 2.15

X : : 2.15 ≤ △E^* _ab ≤ 6

X X : △E^* _ab ＞ 6

[표 5]

.	액적		액적비율	Color Gamut
.	Bk	Color	Bk/Color	Color Gamut
실시예7	17.2	5.6	3.1	◎
실시예8	17.2	4.8	3.6	O
실시예9	17.2	4.4	3.9	O
실시예10	12.8	4.2	3.0	◎
실시예11	9.1	3.4	2.7	◎
실시예12	7.7	2.0	3.9	O
비교예4	17.2	4.2	4.1	X
비교예5	17.2	3.4	5.1	X
비교예6	17.2	2.0	8.6	XX
비교예7	9.1	2.0	4.5	X

본 발명은 잉크 세트는 동적 표면장력이 서로 유사한 잉크들로 구성된 잉크세트를 사용하여 기록매체에 풀 칼라 화상이 인쇄되었을 때 건조시간이 빠르고, 색 경계면의 번짐없이 선명한 화상을 재현성 있게 구현한다. 또한 토출안정성 뿐만 장기 저장안정성도 우수하므로 이를 이용하여 잉크젯 잉크, 인쇄 잉크, 도료, 날염, 제지, 화장품제조, 요업 등에 다양하게 사용이 될 수 있다.

Claims

칼라가 상이한 1종 이상의 칼라 잉크를 포함하는 잉크 셋트에 있어서,

상기 잉크가 착색제; 유화제; 유기용매 ; 및 물;을 포함하며,

상기 잉크 셋트는 칼라가 상이한 2종 이상의 잉크로 이루어지며,

2종 이상의 잉크의 동적 표면 장력의 차이는 10ms와 1000ms일 때 각각 20dyne/cm 이하인 것을 특징으로 하는 잉크 세트.
제1항에 있어서, 상기 잉크가 서로 다른 칼라를 갖는 제1색 잉크 및 제2색 잉크를 포함하는 경우,

상기 제2색 잉크의 동적 표면 장력은 제1색 잉크 표면 장력 대비 10ms와 1000ms일 때 20dyne/cm 이하인 것을 특징으로 하는 잉크 세트.
제1항에 있어서, 상기 잉크가 서로 다른 칼라를 갖는 제1색 잉크, 제2색 잉크 및 제3색 잉크를 포함하는 경우,

상기 제2색 잉크의 동적 표면 장력은 제1색 잉크 표면 장력 대비 10ms와 1000ms일 때 20dyne/cm 이하이고,

상기 제3색 잉크의 동적 표면 장력은 제1색 잉크 표면 장력 대비 10ms와 1000ms일 때 20dyne/cm 이하인 것을 특징으로 하는 잉크 세트.
제1항에 있어서, 상기 잉크가 서로 다른 칼라를 갖는 제1색 잉크, 제2색 잉크, 제3색 잉크 및 제4색 잉크를 포함하는 경우,

상기 제2색 잉크의 동적 표면 장력은 제1색 잉크 표면 장력 대비 10ms와 1000ms일 때 20dyne/cm 이하이고,

상기 제3색 잉크의 동적 표면 장력은 제1색 잉크 표면 장력 대비 10ms와 1000ms일 때 20dyne/cm 이하이고,

상기 제4색 잉크의 동적 표면 장력은 제1색 잉크의 표면 장력 대비 20dyne/cm 이하인 것을 특징으로 하는 잉크 세트.
제1항에 있어서, 착색제는 자가분산 염료, 자가분산 안료이거나 또는 분산제와 함께 사용되는 염료 또는 안료인 것을 특징으로 하는 잉크 세트.
제1항에 있어서, 상기 착색제가 블랙 안료; 및

마젠타, 시안, 옐로우, 레드, 그린 및 블루중에서 선택되는 1종 이상의 컬라 착색제를 함유하는 칼라 염료 또는 안료를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 세트.
제1항에 있어서, 상기 잉크 세트가 블랙 착색제를 함유하는 블랙 잉크와,

마젠타, 시안, 옐로우, 레드, 그린 및 블루중에서 선택되는 1종 이상의 컬라 착색제를 함유하는 칼라 잉크를 포함하는 경우,

상기 블랙 잉크의 액적(drop volume)이 칼라 잉크의 액적에 비하여 4배 이하인 것을 특징으로 하는 잉크 세트.
제1항에 있어서, 상기 잉크 세트가 블랙 착색제를 함유하는 블랙 잉크와, 마젠타, 시안, 옐로우, 레드, 그린 및 블루중에서 선택되는 1종 이상의 칼라 착색제를 함유하는 칼라 잉크를 함유하는 경우,

상기 블랙 잉크의 액적이 18 pl 이하인 것을 특징으로 하는 잉크 세트.
제1항에 있어서, 상기 잉크의 동적 표면장력이 10ms일 때, 30 내지 70dyne/cm이고, 1000ms일 때 22 내지 60 dyne/cm인 것을 특징으로 하는 잉크 세트.
제1항에 있어서, 상기 유화제가 알킬카르복실산의 염, 알콜 술폰산 에스테르의 염, 알킬술폰산의 염, 알킬벤젠술폰산의 염, 지방산 아민염, 4급 암모늄염, 술포늄염, 포스포늄염중에서 선택된 하나 이상의 이온계 유화제(ionic surfactant)이거나 또는

폴리옥시에틸렌 알킬 에테르, 폴리옥시에틸렌 알킬 페닐 에테르, 폴리옥시에틸렌 이차 알콜 에테르, 폴리옥시에틸렌-옥시프로필렌 블록 코폴리머, 폴리글리세린 지방산 에스테르, 소르비탄 지방산 에스테르(sorbitan monoester alkoxylate), 아세틸레닉 폴리알킬렌 옥사이드(acetylenic polyalkylene oxide), 아세틸레닉 다 이올(acetylenic diol)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 비이온계 유화제(non-ionic surfactant)인 것을 특징으로 하는 잉크 조성물.
제1항에 있어서, 상기 유기용매가

메틸알콜, 에틸 알콜, n-프로필알콜, 이소프로필알콜, n-부틸알콜, sec-부틸알콜, t-부틸알콜 또는 이소부틸알콜의 알콜류 화합물; 1,6-헥산디올(1,6-hexanediol), 1,2-헥산디올(1,2-hexanediol), 에틸렌글리콜(Ethylene glycol), 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜, 1,4-부탄디올, 1,2,4-부탄트리올, 1,5-펜탄디올, 1,2,6-헥산트리올, 트리메탄올프로판, 헥실렌글리콜, 글리세롤(glycerol), poly(ethylene glycol)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 다가 알코올계 화합물;

아세톤, 메틸에틸케톤, 디아세톤알콜로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 케톤계 화합물;

에틸아세테이트, 에틸 락테이트로 이루어진 군으로부터 선택된 에스테르; 에틸렌글리콜 모노메틸 에테르, 에틸렌글리콜 모노에틸 에테르, 디에틸렌글리콜 메틸 에테르, 디에틸렌글리콜 에틸 에테르, 디에틸렌글리콜 모노부틸 에테르(diethylene glycol monobutyl ether), 디에틸렌글리콜 디에틸렌 에테르(diethylene glycol diethyl ether), 트리에틸렌글리콜 모노메틸 에테르, 트리에틸렌글리콜 모노에틸 에테르로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 저급 알킬 에테르계 화합물;

디메틸 술폭사이드,테트라메틸렌술폰, 티오글리콜로 이루어진 군으로부터 선 택된 하나 이상의 함황계 화합물; 또는

그 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 세트.
제1항에 있어서, 상기 유기용매가

2-피롤리돈, 2-피페리돈(2-piperidone), N-메틸-피롤리돈, 카프로락탐(caprolactam), 테트라하이드로-2-피리미돈, 3-메틸-테트라하이드로-2-피리미돈, 2-이미다졸리디논, 디메틸이미다졸리디논, 디에틸이미다졸리디논, 부틸 우레아, 1,3-디메틸 우레아, 에틸 우레아, 프로필 우레아, 이소프로필 우레아, 1,3-디에틸 우레아로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 아미드계 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 세트.
제1항에 있어서, 상기 물의 함량이 착색제 1 중량부를 기준으로 하여 1 내지 30 중량부인 것을 특징으로 하는 잉크 세트.
제1항에 있어서, 상기 유기용매의 총함량이 착색제 1 중량부를 기준으로 하여 0.5 내지 20 중량부인 것을 특징으로 하는 잉크 세트.
제1항에 있어서, 상기 조성물의 20℃에서 표면장력이 15 내지 70 dyne/cm이고, 점도가 1 내지 20cP인 것을 특징으로 하는 잉크 세트.
제1항 내지 제15항중 어느 한 항에 있어서, 상기 잉크 셋트가 노즐수가

10,000개 이상을 사용하는 어레이 헤드를 구비한 잉크젯 프린터에 이용되는 것을 특징으로 하는 잉크 세트.
제16항에 있어서, 상기 잉크 세트가 2종 이상의 다색의 잉크를 포함하며, 블랙 잉크의 액적이 18pl이하인 것을 특징으로 하는 잉크 세트.
제1항 내지 제15항중 어느 한 항의 잉크 세트를 포함하는 잉크젯 프린터

카트리지.
제18항에 있어서, 상기 잉크 셋트가 노즐수가 10,000개 이상을 사용하는

어레이 헤드를 구비한 잉크젯 프린터에 이용되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 카트리지.
제19항에 있어서, 상기 잉크 세트가 2종 이상의 다색의 잉크를 포함하며, 블랙 잉크의 액적이 18pl 이하인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 카트리지.