KR20070027238A

KR20070027238A - 잉크 조성물, 이를 포함한 잉크 카트리지 및 잉크젯 기록장치

Info

Publication number: KR20070027238A
Application number: KR20050082630A
Authority: KR
Inventors: 이종인
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-09-06
Filing date: 2005-09-06
Publication date: 2007-03-09
Also published as: JP4953289B2; KR100750129B1; US20070052784A1; CN1927956A; US7229488B2; JP2007070634A

Abstract

본 발명은 하기 화학식 1의 화합물, 착색제 및 용매를 포함하는 잉크 조성물을 제공한다.

<화학식 1>

상기 식에서, n은 0≤n≤9인 정수이다. 본 발명의 잉크 조성물은 잉크가 용지로 빠르게 침투 (penetration)하게 됨으로 침투하지 못해 잉크가 묻어 나오는 스미어 (Smear) 현상을 감소시켜 주고, 노즐 막힘 (clogging)을 감소시켜 장기 저장안정성을 향상시키는 작용을 한다.

잉크 조성물, 아민 알코올 화합물

Description

잉크 조성물, 이를 포함한 잉크 카트리지 및 잉크젯 기록 장치{Ink composition, ink cartridge and ink jet recording apparatus including the same}

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따라, 아민 알코올류 화합물, 착색제, 수용성 용제 및 물을 포함하는 잉크젯 기록용 잉크 조성물을 포함하는 잉크 카트리지를 구비하는 잉크젯 기록 장치의 사시도이다.

도 2는 본 발명의 다른 구현예에 따라, 아민 알코올류 화합물, 착색제, 수용성 용제 및 물을 포함하는 잉크젯 기록용 잉크 조성물을 포함하는 잉크 카트리지의 횡단면 측면도이다.

<도면의 주요부호에 대한 간단한 설명>

8…프린터 커버 10…이동성 래치

7…홀 9…고정 래치

14…리세스 11…잉크 카트리지

100…카트리지 112…잉크통

123…수직 장벽 124…제1 챔버

126…제2 챔버 128…잉크통

126a …벤트 홀 140…필터

130… 프린트 헤드의 노즐

본 발명은 잉크 조성물, 이를 포함한 잉크 카트리지 및 잉크젯 기록 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 육각형 고리를 갖는 아민 알코올류 화합물을 이용하여 화상의 스미어 (Smear)를 향상시키면서 동시에 장기 저장안정성이 향상된 잉크, 이를 포함한 잉크 카트리지 및 잉크젯 기록 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 육각형 고리를 갖는 아민 알코올류 화합물을 포함하는 잉크 조성물의 이용 분야는 예를 들면 도료, 페인트, 잉크 등이 있으며, 그 중에서도 프린터용 잉크 조성물, 특히 잉크젯 프린터용 잉크 조성물이 대표적이다.

최근, 잉크젯 프린터의 도트 사이즈가 작아지고 고속화하는 경향이 있으며, 고해상도에서 고품질인 인자물이 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. 잉크 배합물의 성분이 노즐의 막힘에 영향을 미치는 것은 알려진 사실이며, 이를 방지하기 위하여 통상 습윤제가 잉크젯용 잉크에 첨가되고 있다.

또한, 잉크젯 잉크의 고속화에 따라 용지에 인쇄된 잉크가 건조되거나 용지에 흡수되지 못할 경우 연속적으로 인쇄되는 다음 용지의 뒷면에 묻어나오는 현상 (스미어: smear)이 발생하는데, 이를 개선하기 위해 침투제인 이소프로필 알코올을 첨가하여 잉크의 용지 내 침투를 빠르게 한 방법 (미국특허 5,529,616), 고분자 첨가제를 바인더 (binder)로 사용한 방법이 방법 (미국 특허 6,646,024)이 제시되었다.

그러나, 침투제를 사용하였을 경우에는 용지 내로의 지나친 침투로 색농도 (OD)가 떨어지는 단점이 있고, 고분자 첨가제의 물에서의 혼화성이 나빠져 잉크의 응집 및 층분리 또는 노즐 표면에서 잉크가 굳어지는 노즐 막힘 (clogging) 현상을 유발하여 잉크의 장기 저장 안정성 및 카트리지의 장기 사용을 저하시키는 문제가 있다.

본 발명은 착색제의 용해성 또는 분산성을 향상되어 장기 보존 안정성이 우수하면서, 용지에서 잉크의 침투를 용이하게 하여 스미어가 우수한 잉크 조성물 및 이를 포함하는 잉크 카트리지와 상기 잉크 카트리지를 구비한 잉크젯 기록장치를 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 하기 화학식 1의 아민 알코올 화합물, 착색제 및 용매를 포함하는 잉크젯 기록용 잉크 조성물을 제공한다.

또한 본 발명의 다른 기술적 과제는 상기 잉크 조성물을 포함하는 잉크 카트리지에 의하여 이루어진다.

본 발명의 또 다른 기술적 과제는 상기 잉크 카트리지를 구비한 잉크젯 기록 장치에 의하여 이루어진다.

이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 잉크 조성물은 하기 화학식 1의 육각형 고리를 갖는 아민 알코올류 화합물, 착색제 및 용매를 포함한다. 본 발명에서 사용하는 아민 알코올류 화합물을 잉크 제조시 첨가제로 사용하면, 고분자 첨가제나 침투제의 첨가없이 착색제의 용해성 또는 분산성을 향상시켜 장기 보존 안정성이 우수하면서, 용지와 잉크의 상호작용을 높여 용지에서 잉크의 침투를 용이하게 함으로 스미어 (Smear)가 우수한 향상된다.

상기 식에서, n은 0≤n≤9인 정수이다.

상기 화학식 1에서 n은 특히 0 내지 4인 것이 바람직하다.

본 발명의 잉크 조성물은 상기 화학식 1로 표시되는 아민 알코올을 포함하는데, 이 물질은 6각형 고리를 가지고 있어 잉크가 인쇄되어지는 종이의 주 구성성분인 셀룰로우스 (화학식 2 참조)의 육탄당의 고리화합물과 같은 골격을 가지며, 아민 알코올에 포함된 -N-, -OH기와 셀룰로우스의 -OH, -H 기와 서로 수소결합이 용이하게 작용할 수 있으므로 용지에 인쇄된 잉크는 용지 내로 신속하게 침투하여 건 조시간이 단축되므로, 스미어 (smear)가 줄어들게 되며, 한편, 착색제 표면에 있는 작용기인 -COO^－, -SO₃ ^－기 등의 음이온기와 아민 알코올의 -N-, -OH 기의 수소결합도 형성될 수 있으므로 착색제가 용지 위에 대한 정착성을 높여주어 내마모성을 향상시켜 줄 수 있고, 용지 내로의 빠른 침투로 인하여 내번짐성도 향상되는 장점이 있다.

셀룰로오스

또한, 착색제 표면의 수소이온(H⁺)이 아민 알코올의 -N-기와 결합하여 착색제가 음이온 상태로 존재하도록 유도하여 물에 대한 용해성을 증가시키므로 착색제의 장기 저장안정성에도 기여하게 된다.

이상의 아민 알코올 화합물을 포함하는 잉크 조성물은 잉크젯 잉크, 인쇄잉크, 도료, 날염, 제지, 화장품 제조, 요업 등에 다양하게 사용이 될 수 있다.

본 발명의 잉크 조성물에서 상기 화학식 1로 표시되는 아민 알코올 함량은 착색제 100 중량부에 대하여 1 내지 500 중량부이다. 만약 화학식 1의 아민 알코올 의 함량이 1 중량부 미만이면 상기 성능 발현이 미미하고, 500 중량부를 초과하면 수용액에서의 용해도가 감소하여 바람직하지 못하다.

본 발명의 잉크 조성물을 구성하는 착색제는 염료 또는 안료를 사용하며, 상기 안료로는 분산제가 별도로 사용하지 않아도 되는 자가분산형 안료를 사용할 수도 있다.

상기 용매로는 수성 액체 매질 또는 수성 액체 매질과 유기용매의 혼합물을 사용한다.

본 발명의 잉크 조성물은 20 ℃에서의 표면장력이 20 내지 65 dyne/cm이고, 점도는 1 내지 10 cps이며, 만약 잉크 조성물의 20 ℃에서의 표면장력이 상기 범위 미만이면, 용지에 인쇄된 잉크의 용지로의 침투가 너무 빨라 색 농도가 감소하여 색상구현이 어려우며, 상기 범위를 초과하면 용지에 침투가 너무 늦어 인쇄 화상이 손에 묻어 나오는 스미어 (Smear) 문제가 발생하게 되어 바람직하지 못하다. 그리고 잉크 조성물의 점도가 상기 범위 미만이면, 잉크가 너무 묽어서 버블 형성에 의한 잉크 방울이 젯팅되지 못하거나, 젯팅되어도 도트 사이즈 (dot size)가 너무 작고 용지에서의 침투 (penetration)도 너무 심해 원하는 화상 농도를 얻을 수가 없으며, 상기 범위를 초과하면 유동성이 나빠져 바람직하지 못하다.

이하에서는, 본 발명의 아민 알코올 화합물이 포함된 잉크젯용 잉크 조성물에 대해 더욱 상세하게 설명되는데, 하기 상세한 설명은 상기 아미드계 아민 알코올 화합물이 포함된 잉크젯용 잉크 조성물의 한 예임을 밝혀두며, 하기 잉크 조성물에 한정되지는 않는다.

발명의 잉크 조성물에서는 용매로서 수성 액체 매질을 사용하는데, 상기 용매는 물만을 사용하거나, 또는 다른 1 이상의 유기 용매를 혼합하여 사용할 수 있다. 여기에서 잉크 조성물을 구성하는 용매의 총함량은 잉크 조성물을 구성하는 착색제 100 중량부에 대하여 1000 내지 9900 중량부인 것이 바람직하다. 만약 용매의 함량이 1000 중량부 미만이면 노즐막힘 등의 장기 저장안정성이 감소하여 바람직하지 못하고, 9900 중량부를 초과하면 색농도가 낮아 색상 구현이 어렵다.

상기 유기 용매의 총함량은 용매 총함량 100 중량부에 대하여 2 내지 60 중량부인 것이 바람직하다. 이와 같이 물과 유기 용매를 함께 사용하면 잉크 조성물의 점도 및 표면 장력을 적정 범위로 조절할 수 있다.

상기 유기 용매로는 특별히 제한되지는 않으나, 메틸알코올, 에틸 알코올, n-프로필알코올, 이소프로필알코올, n-부틸알코올, sec-부틸알코올, t-부틸알코올 또는 이소부틸알코올 등의 알코올류; 아세톤, 메틸에틸케톤 또는 디아세톤알코올 등의 케톤류; 에틸아세테이트 또는 에틸 락테이트 등의 에스테르; 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디프로필렌 글리콜, 부틸렌글리콜, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 1,2,4-부탄트리올, 1,5-펜탄디올, 1,2-헥산디올, 1,2,6-헥산트리올, 헥실렌글리콜, 글리세롤, 글리세롤 에톡실레이트 또는 트리메틸롤프로판 에톡실레이트 등의 다가알코올류; 에틸렌글리콜 모노메틸 에테르, 에틸렌글리콜 모노에틸 에테르, 디에틸렌글리콜 메틸 에테르, 디에틸렌글리콜 에틸 에테르, 트리에틸렌글리콜 모노메틸 에테르 또는 트리에틸렌글리콜 모노에틸 에테르 등의 저급알킬 에테르; 2-피롤리돈 또는 N-메틸-2-피롤리돈 등의 함질소 화합물; 디 메틸 술폭사이드, 테트라메틸렌술폰 또는 티오글리콜 등의 함황 화합물을 예로 들 수 있다.

본 발명의 잉크 조성물은 필요에 따라 유화제를 더 포함할 수 있다. 이 유화제는 조성물의 표면장력을 조절하여 노즐에서의 젯팅 성능을 안정화 시키는 역할을 수행하는 기능을 하며, 그 함량은 착색제 100 중량부를 기준으로 하여 1 내지 50 중량부이다.

만약 유화제의 함량이 1 중량부 미만이면 부가 효과가 미미하고 50 중량부를 초과하면 노즐 표면의 잉크 건조가 빨라지며, 이와 함께 잉크의 점도가 급상승하여 노즐을 막으므로 더 이상 잉크 방울이 토출하기 어렵게 되어 바람직하지 못하다.

상기 유화제의 구체적인 예로서, Air Product 사의 Acetylenic Glycol계열, Union carbide chemical사의 Tergitol, ICI사의 Saccharide poly ethylen oxide , BYK사의 Disperbyk 계열 등이 있으나 이에 국한되지 않는다.

본 발명의 잉크 조성물은 경우에 따라서는 분산제, 점도 조절제, 금속산화물 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 잉크 조성물 제조시 사용되는 분산제의 구체적인 예로서, 스티렌 메틸아크릴레이트-아크릴산 공중합체, 부틸메타클리레이트-메타크릴산 공중합체, SMA (스티렌 말레산 무수물: Styrene Maleic Anhydride), 아크릴계 (Johncryl 61, 62), 나프탈렌 술폰산-포르말린 축합 산물의 소듐염 (Demol N, Kao Co. 제조) 등을 사용하며, 그 함량은 착색제 100 중량부를 기준으로 하여 1 내지 200 중량부가 바람직하다. 여기서 분산제의 함량은 착색제 100 중량부를 기준으로 하여 1 내지 50 중량부가 바람직하다. 만약 분산제의 함량이 1 중량부 미만이면 부가 효과가 미미하고, 50 중량부를 초과하면 노즐 표면의 잉크 건조가 빨라지며, 잉크의 점도가 급상승하여 노즐을 막으므로 더 이상 잉크 방울이 토출하기 어렵게 되어 바람직하지 못하다.

점도조절제는 원활한 제팅이 유지될 수 있도록 점도를 조절하는 물질로서, 폴리비닐알코올, 카세인, 폴리비닐퍼롤리돈, 폴리에틸렌 그릴콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리에틸렌프로필렌 공중합체, 카르복시메틸셀룰로오즈 중에서 선택된 하나를 사용할 수 있으나 이에 국한되지 않는다. 여기서 점도조절제의 함량은 착색제 100 중량부를 기준으로 하여 1 내지 200 중량부가 바람직하다. 만약 점도조절제의 함량이 1 중량부 미만이면 효과 발현이 미미하고, 200 중량부를 초과하면 점도가 급격히 상승하여 바람직하지 않다.

본 발명의 잉크 조성물에는 산 또는 염기가 더 포함될 수도 있다. 여기에서 산 또는 염기는 용매에 대한 습윤제의 용해도를 증가시키고, 착색제를 안정화 시키는 역할을 하며, 그 함량은 착색제 100 중량부를 기준으로 하여 1 내지 50 중량부가 바람직하다. 만약 산 또는 염기의 함량이 1 중량부 미만이면 미만이면 적정 pH를 맞추기가 어려우며, 50 중량부를 초과하면 착색제의 안정성을 떨어뜨릴 수 있으므로 바람직하지 않다.

상술한 바와 같은 조성을 갖는 잉크 조성물을 제조하는 방법에 대하여 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 용매에 착색제, 화학식 1의 아민 알코올 화합물 및 습윤제 등을 부가하 여 혼합한 다음, 교반기로 충분히 교반하여 균일한 상태로 만들어 준다.

그 후, 상기 결과물을 필터에 통과시켜 여과함으로써 본 발명에 따른 잉크 조성물을 얻게 된다.

본 발명의 잉크 조성물은 그 용도가 특별하게 제한되지는 않으며, 잉크 조성물 외에도 토너 조성물, 각종 도료, 코팅액 등에 사용 가능하다. 바람직하게는 본 발명의 잉크는 어레이 헤드 (array 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.

본 발명의 잉크젯 기록 장치는 상술한 잉크 조성물을 함유한 잉크 카트리지를 구비하며, 일 실시예에 따른 잉크 기록 장치의 사시도를 도 1에 나타내었다.

도 1에서 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 구현예에 따른 잉크젯 기록 장치는 상기 화학식 1의 화합물, 착색제, 수용성 용제 및 물을 포함하는 잉크젯 기록용 잉크 조성물을 포함하는 잉크 카트리지를 포함한다. 프린터 커버 (8)은 프린터 (5)의 본체 (13)에 힌지 (hidge)로 연결되어 있다. 이동성 래치 (latch) (10)의 서로 맞물리는 영역이 홀 (7)을 관통하여 돌출되어 있다. 상기 이동성 래치 (10)는 고정 래치 (9)와 맞물리는데, 상기 고정 래치 (9)는 프린터 커버가 닫히면, 프린터 커버 안에서 접촉한다. 상기 커버는, 홀 (7)을 통하여 연장된 이동성 래치 (10)의 맞물림 부분에 대응하는 리세스 (recess) (14)를 갖는다. 잉크 카트리지 (11)은 상기 잉크 카트리지 (11)의 하부를 통과하는 종이 (3) 상에 잉크를 도포할 수 있도록 장치된다.

도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 상기 화학식 1의 화합물, 착색제, 수용성 용제 및 물을 포함하는 잉크젯 기록용 잉크 조성물을 포함하는 잉크 카트리지의 횡단면 측면도를 나타낸 것이다.

상기 카트리지 (100)는 잉크통 (112)을 형성하는 상기 잉크 카트리지 본체 (110), 잉크통 (112)의 상부를 덮는 내부 커버 (114), 상기 잉크통 (112)와 상기 내부 커버 (114)를 밀폐하기 위해서 내부 커버 (114)로부터 소정의 간격으로 이격된 외부 커버 (116)를 구비한다.

상기 잉크통 (112)은 수직 장벽 (123)에 의하여 제1 및 제2 챔버 (124 및 126)로 구획된다. 제1 및 제2 챔버 (124 및 126) 사이의 잉크 통로 (128)은 상기 수직 장벽 (123)의 최하부에 형성되어 있다. 잉크가 제1 챔버 (124)를 채우고, 스폰지 (129) 및 잉크가 제2 챔버 (126)를 채운다. 상기 제2 챔버 (126)에 대응하는 벤트 홀 (vent hole) (126a)은 내부 커버 (114) 상에 형성되어 있다.

필터 (140)가 제2 챔버 (126) 하부에 장치되어 잉크의 불순물과 미세한 거품들을 여과하여, 프린트 헤드의 노즐 (130)이 막히는 것을 막아준다. 훅 (142)은 상기 필터 (140)의 에지 (테두리 부분)에 형성되어 스탠드파이프 (standpipe) (132)의 최상부 상에 배치된다. 프린트 헤드의 노즐 (130)을 통과하여, 상기 잉크통 (112)로부터 잉크가 액적 형태로 인쇄 매개체 위로 토출된다.

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

실시예

하기 실시예에서 사용된 착색제 중 염료, 자가분산형 안료 및 안료는 다음과 같다.

<염료>

Dye-C 1 : Basacid Blue 762, BASF사 제조,

Dye-C 2 : IJ Blue 319H, Daiwa사 제조,

Dye-M 1 : SM-1, Nippon사 제조,

Dye-M 2 : Red AJ, Chugai사 제조,

Dye-Y 1 : Yellow GGN, Spectra사 제조,

Dye-Y 2 : Water Yellow 6, Orient Chemical사 제조,

Dye-Bk 1 : Schwarz SP, Bayer사 제조,

Dye-Bk 2 : Direc Bk HEF, Clariant사 제조,

<자가분산된 안료>

S-Pigment 1 : Cabot 200, Cabot사 제조 (Bk)

S-Pigment 2 : IJX-253, Cabot사 제조 (Cyan), S-Pigment 3 : IJX-266, Cabot사 제조 (Magenta)

S-Pigment 4 : IJX-444, Cabot사 제조 (Yellow)

<안료>

Pigment 1 : Raven 5250, Columbian사 제조,

Pigment 2 : Furnace Black 101, Degussa사 제조,

Pigment 3 : Heliogen blue D 7080, BASF사 제조 (Cyan)

Pigment 4 : Quindo magenta RV-6832, Bayer사 제조 (Magenta),

Pigment 5 : Sicopal Yellow L 1100, BASF사 제조 (Yellow)

상기 착색제 중 안료는 다음과 같은 분산액을 제조하여 적용하였다.

분산액 1

분산제로서, 2.0 g의 스티렌 메틸아크릴레이트-아크릴산 공중합체를 20 g의 물에 녹인 후에, 4.0 g의 Pigment-1을 넣은 후, 500 rpm으로 1시간 동안 프리믹싱 (Premixing)을 한 후 10,000 rpm의 Dipermat 분산기 (0.3 mm의 비드 크기 (Bead size))로 2 시간 교반한 후, 공극 크기 (Pore size)가 2 ㎛인 글래스 필터 (Glass filter)를 통해 여과하여 분산액 1을 얻었다.

분산액 2

2.0 g의 스티렌 메틸아크릴레이트-아크릴산 공중합체를 20 g의 물에 녹인 후에, 4.0 g의 Pigment-1 대신, 분산제인 2.5 g의 부틸 메타크릴레이트- 메타크릴산 코폴리머, 5 g의 Pigment-2를 사용한 점을 제외하고는, 분산액 1의 제조방법과 동일하게 실시하여 분산액 2를 제조하였다.

분산액 3

2.0 g의 스티렌 메틸아크릴레이트-아크릴산 공중합체를 20 g의 물에 녹인 후에, 4.0 g의 Pigment-1 대신, 50 g의 에틸 헥실 메타크릴레이트-메타크릴산 공중합체, 7.0 g의 Pigment-3을 사용한 점을 제외하고는, 분산액 1의 제조방법과 동일하 게 실시하여 분산액 3을 제조하였다.

분산액 4

2.0 g의 스티렌 메틸아크릴레이트-아크릴산 공중합체를 20 g의 물에 녹인 후에, 4.0 g의 Pigment-1 대신, 스티렌 말레산 무수물 (SMA) 5.5 g 및 8.2 g의 Pigment-4를 사용한 점을 제외하고는, 분산액 1의 제조방법과 동일하게 실시하여 분산액 4을 제조하였다.

분산액 5

2.0 g의 스티렌 메틸아크릴레이트-아크릴산 공중합체를 20 g의 물에 녹인 후에, 4.0 g의 Pigment-1 대신, 2 g의 존크릴 (Johncryl)-61 및 4 g의 Pigment-5를 사용한 점을 제외하고는, 분산액 1의 제조방법과 동일하게 실시하여 분산액 5을 제조하였다.

<유화제>

유화제 1 : BYK사 Disperbyk-181

유화제 2 : BYK사 Disperbyk-183

유화제 3 : Air Product사 Surfynol 465

유화제 4 : Air Product사 Surfynol 104

유화제 5 : ICI사 polyoxyethylene(20) sorbitan monostearate

<아민 알코올>

아민 알코올 1 :

아민 알코올 2 :

아민 알코올 3 :

아민 알코올 4 :

아민 알코올 5 :

상기의 염료 및 자가분산 안료와 분산액, 유화제를 적용하여 다음과 같은 방법으로 잉크 샘플을 만들었다.

잉크는 250 mL 비이커에 각각의 착색제, 유화제, 또는 표면 특성 개시제 및 유기 용매와 기타 보조 용매를 하기 표 1과 같은 조성으로 잉크 특성에 맞게 첨가한 후 물을 첨가하여 최종 100 g을 맞춘다. 그런 다음 700 rpm의 교반기에서 30 분 이상 교반하여 균일한 상태로 만들고, 마지막으로 0.45 ㎛의 필터 페이퍼를 통해 여과하여 최종 잉크 조성물을 얻었다.

샘플명	착색제 (중량부)	유화제 A (중량부)	유화제 B (중량부)	아민 알코올 (중량부)	유기 용매 (중량부)
실시예1	Dye-C1, (4)	X	X	아민 알코올 1(4)	1,4-부탄디올 (12)
실시예2	Dye-C2, (4)	유화제3 (0.2)	x	아민 알코올 3(10)	1,2-헥산디올 (6)
실시예3	Dye-M1 (4)	X	x	아민 알코올 4(6)	1,3-부탄디올 (14)
실시예4	Dye-M2 (4)	유화제 5 (0.1)	유화제 1 (0.1)	아민 알코올 2(15)	1,4- 부탄디올 (6)
실시예5	Dye-Y1 (4)	x	X	아민 알코올 5(8)	1,2- 헥산디올 (10)
실시예6	Dye-Y2 (4)	유화제 2 (0.2)	X	아민 알코올 3, (18)	헥실렌 글리콜 (7)
실시예7	Dye-Bk1 (4)	X	X	아민 알코올 1(9)	1,2,6-헥센트리올 (14)
실시예8	Dye-Bk2 (4)	x	유화제 4 (0.2)	아민 알코올 2(15)	디프로필렌 글리콜 (13)
실시예9	S-Pigment1 (4)	X	x	아민 알코올 4(8)	트리에틸렌 글리콜 (11)
실시예10	S-Pigment2 (4)	유화제 5 (0.1)	x	아민 알코올 5(7)	1,3-부탄디올 (13)
실시예11	S-Pigment3 (4)	x	x	아민 알코올 2(5)	트리에틸렌 글리콜 (17)
실시예12	S-Pigment4 (4)	x	유화제 3 (0.1)	아민 알코올 1(8)	1,3-부탄디올 (10)
실시예13	분산액 1, (20)	x	x	아민 알코올 4(3)	1,2-헥산디올 (11)
실시예14	분산액 2 (16)	x	유화제 1 (0.3)	아민 알코올 5(3)	1,4-부탄디올 (6)
실시예15	분산액 3 (12)	x	X	아민 알코올 3(4)	1,3-부탄디올 (11)
실시예16	분산액 4, (10)	유화제 2 (0.1)	유화제 1 (0.2)	아민 알코올 1(7)	1,2-헥산디올 (16)
실시예17	분산액 5 (20)	유화제 4 (0.2)	유화제 5 (0.2)	아민 알코올 2(6)	1,2,6-헥산트리올 (18)
비교예1	Dye-C1 (4)	유화제 3 (3.0)	X	x	디프로필렌 글리콜 (10)
비교예2	Dye-Bk1 (4)	유화제 2 (2.0)	유화제 4 (2.0)	x	1,4-부탄디올 (13)
비교예3	분산액 1 (20)	유화제 1 (2.5)	유화제 5 (2.5)	x	1,2-헥산디올 (12)
비교예4	분산액 2 (16)	유화제 4 (2)	유화제 3 (4)	x	1,3- 부탄디올 (15)
비교예5	분산액 3 (12)	유화제 5 (3)	유화제 2 (4)	x	1,4- 부탄디올 (11)
비교예6	분산액 4 (10)	유화제 3 (4)	유화제 2 (5)	x	1,2,6- 헥산트리올 (10)

실험예 1 : 노즐 막힘 테스트

실시예 1-17 및 비교예 1-6에서 얻어진 잉크 조성물을 삼성 잉크 카트리지에 상온 (25 ℃), 저온 (-5 ℃)에서 2주씩 두었다가 프린팅을 하였을 때 노즐이 막히어 잉크를 배출하지 못하는 정도를 다음과 같이 평가하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

◎ : 기존 노즐 수의 5 % 이하의 노즐 막힘이 관찰됨

○ : 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: 내마모성 테스트

실시예 1-17 및 비교예 1-6에서 얻어진 잉크 조성물을 잉크 카트리지 M-50 (삼성사 제조)에 리필 후 프린터 (MJC-2400C, 삼성사 제조)에서 막대 그림 (2*10cm)을 인쇄한 후 이를 24 시간 동안 말린 후 테스트기를 이용하여 5회 문질러 주었을 때 막대그림에서 전이된 화상의 OD를 문지르기 전의 막대 그림의 화상 OD와 비교하여 백분율로 나타내어 다음과 같이 평가하여 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.

A = (전이된 화상의 OD/原 막대 그림의 OD) × 100(%)

◎ : A ＜ 10,

○ : 10 ≤ A < 20

X : 20 ≤ A ≤ 30

XX : A ＞ 30

실험예 3 : 내번짐성 (Bleeding resistance) 테스트

실시예 1-17 및 비교예 1-6에 따라 얻어진 잉크 조성물을 잉크 카트리지 M-50 (삼성사 제조)에 리필 후 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, 600 dpi 기준시 1 dot 직경 = 100 ㎛)

실험예 4 : 스미어 (Smear) 특성 평가 실험

실시예 1-17 및 비교예 1-6에서 얻어진 잉크 조성물을 잉크 카트리지 M-50 (삼성전자사 제조)에 리필 후 프린터 (MJC-2400C, 삼성전자사 제조)에서 막대 그림 (3*20cm)을 인쇄하고 말린 후 OD (이를 OD 1이라고 함)를 측정하고, 또 다른 용지에 막대 그림 (3*20cm)을 인쇄한 직후 일반용지 50장을 인쇄면 위에 올려 놓고 10초간 두었다가 제거하였을때의 OD (이를 OD 2라고 함)를 측정하여 原 막대그림의 OD와 비교하여 백분율로 나타내어 다음과 같이 평가하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

D = 스미어 (Smear) 특성 = (OD 2 / OD 1) × 100(%)

◎ : 70 < D

○ : 50 ≤ D ≤ 70

X : 30 ≤ D < 50

XX : D < 30

실험예 5 : 저장 안정성 평가 실험

실시예 1-17 및 비교예 1-6에서 얻어진 잉크 조성물을 잉크 카트리지 M-50 (삼성전자社 제조)에 넣고, 상온 (25 ℃), 저온 (-18 ℃), 고온 (38 ℃)에서 2주씩 두었다가 프린팅 (MJC-2400C, 삼성전자社 제조)을 하였을때 노즐이 막히어 잉크를 배출하지 못하는 정도를 다음과 같이 평가하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

E = 저장안정성 = (전체노즐수 - 막힌노즐수)/전체노즐수 × 100(%)

◎ : 90 < E

○ : 70 ≤ E ≤ 90

X : 50 ≤ E < 70

XX : E < 50

	노즐 막힘 테스트	내마모성 테스트	내번짐성 테스트	스미어 (Smear)	저장안정성
실시예1	◎	◎	◎	○	◎
실시예2	○	◎	○	◎	◎
실시예3	◎	○	◎	○	◎
실시예4	○	◎	◎	◎	○
실시예5	○	○	◎	○	◎
실시예6	◎	○	○	◎	◎
실시예7	○	◎	◎	○	◎
실시예8	◎	◎	○	◎	○
실시예9	○	○	○	◎	◎
실시예10	◎	○	◎	◎	◎
실시예11	◎	○	○	◎	○
실시예12	○	◎	○	◎	◎
실시예13	○	○	◎	◎	◎
실시예14	◎	◎	◎	○	○
실시예15	○	○	○	◎	◎
실시예16	◎	◎	○	◎	○
실시예17	◎	○	◎	○	◎
비교예1	X	X	X	○	X
비교예2	◎	○	○	X	○
비교예3	XX	○	○	X	XX
비교예4	○	XX	XX	○	○
비교예5	X	X	○	X	XX
비교예6	○	XX	XX	○	X

본 발명의 잉크 조성물은 아민 알코올 화합물을 용지와의 강한 상호 작용으로 인쇄 후 잉크가 용지로 빠르게 침투 (penetration)하게 됨으로 침투하지 못해 잉크가 묻어 나오는 스미어 (Smear) 현상을 감소시켜 준다. 또한 착색제의 물에 대한 용해도를 높여 주므로 장기 보존 안정성이 향상된다.

Claims

하기 화학식 1의 아민 알코올 화합물, 착색제 및 용매를 포함하는 잉크 조성물:

<화학식 1>

상기 식에서, n은 0≤n≤9인 정수이다.
제1항에 있어서, 상기 n은 0, 1, 2, 3 또는 4인 것을 특징으로 하는 잉크 조성물.
제1항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 아민 알코올 화합물의 함량은 착색제 100 중량부에 대하여 1 내지 500 중량부인 것을 특징으로 하는 잉크 조성물.
제1항에 있어서, 상기 착색제는 염료 또는 안료인 것을 특징으로 하는 잉크 조성물.
제1항에 있어서, 상기 용매는 수성 액체 매질 또는 수성 액체 매질과

유기 용매의 혼합물인 것을 특징으로 하는 잉크 조성물.
제1항에 있어서, 상기 용매의 총함량은 상기 착색제 100 중량부에 대하여 1000 내지 9900 중량부인 것을 특징으로 하는 잉크 조성물.
제5항에 있어서, 상기 유기 용매는 메틸알코올, 에틸 알코올, n-프로필알코올, 이소프로필알코올, n-부틸알코올, sec-부틸알코올, t-부틸알코올, 이소부틸알코올, 아세톤, 메틸에틸케톤, 디아세톤알코올, 에틸아세테이트, 에틸 락테이트 , 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디프로필렌 글리콜, 부틸렌글리콜, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 1,2,4-부탄트리올, 1,5-펜탄디올, 1,2-헥산디올, 1,2,6-헥산트리올, 헥실렌글리콜, 글리세롤, 글리세롤 에톡실레이트, 트리메틸롤프로판 에톡실레이트, 에틸렌글리콜 모노메틸 에테르, 에틸렌글리콜 모노에틸 에테르, 디에틸렌글리콜 메틸 에테르, 디에틸렌글리콜 에틸 에테르, 트리에틸렌글리콜 모노메틸 에테르, 트리에틸렌글리콜 모노에틸 에테르, 2-피롤리돈, N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸 술폭사이드, 테트라메틸렌술폰 및 티오글리콜로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 잉크 조성물.
제1항에 있어서, 상기 잉크 조성물은 20 ℃에서의 표면장력이 20 내지 65 dyne/cm이고, 점도는 1.0 내지 10 cps이고, 백지 (plain paper) 상에서의 원화상의 광학밀도 대비 스미어 테스트 (smear test) 후의 광학밀도는 원화상의 광학밀도의 50 %를 넘는 것을 특징으로 하는 잉크 조성물.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 잉크 조성물을 포함하는 잉크 카트리지.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 잉크 조성물을 포함하는 잉크 카트리지를 구비하는 잉크젯 기록 장치.