KR20070039619A - 잉크젯 기록 장치 및 잉크젯 기록 방법 - Google Patents

잉크젯 기록 장치 및 잉크젯 기록 방법 Download PDF

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Abstract

여러 종류의 기록 매체에 대하여, 충분한 인쇄 농도를 가지며, 견뢰성이 우수한 고품위 화상을 기록하는 잉크젯 기록 장치 및 그 방법을 제공한다. 자기 분산형 안료를 함유하는 블랙 잉크와, 폴리머 미립자에 수불용성 또는 난용성의 색재(色材)를 함유시켜 이루어지는 폴리머 에멀젼을 함유하는 적어도 시안, 마젠타, 옐로우의 컬러 잉크로 이루어지는 잉크 세트를 이용하며, 블랙 잉크와 컬러 잉크의 특성을 고려한 다음에, 잉크의 종류를 변경하여 토출하는 기록 제어 수단을 구비한 잉크젯 기록 장치 및 기록 매체의 종류 및 인쇄 모드에 따라서 잉크의 종류를 변경하여 사용하는 잉크젯 기록 방법이다.

Description

잉크젯 기록 장치 및 잉크젯 기록 방법{INK-JET RECORDING APPARATUS AND INK-JET RECORDING METHOD}
도 1은 본 발명의 기록액을 수용한 잉크 카트리지를 탑재한 시리얼 타입 잉크젯 기록 장치의 구성예를 도시하는 개략 정면도이다.
도 2는 본 발명의 기록 장치에 장전하기 전의 잉크 카트리지의 외관 사시도이다.
도 3은 본 발명의 잉크 카트리지의 정단면도이다.
도 4는 본 발명의 기록 헤드와 일체화된 기록 유닛의 외관 사시도이다.
도 5는 본 발명의 잉크 카트리지의 다른 구체예의 외관 사시도이다.
도 6은 본 발명의 기록액을 수용한 잉크 카트리지를 탑재한 잉크젯 기록 장치의 다른 구체예의 개략도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시형태인 인쇄 시스템의 구성을 도시하는 블록도 이다.
도 8은 본 발명의 색 변환 모듈의 구성예를 도시하는 블록도이다.
도 9는 본 발명의 색 변환 모듈의 다른 구성예를 도시하는 블록도이다.
도 10은 도 9에 도시한 BG/UCR 처리부에 있어서의 문자부 및 선화부용 BG/UCR 수속 처리시의 설명에 사용하는 선도이다.
도 11은 도 9에 도시한 BG/UCR 처리부에 있어서의 사진부용 BG/UCR 수속 처리시의 설명에 사용하는 선도이다.
도 12는 본 발명의 색 변환 모듈의 다른 구성예를 도시하는 블록도이다.
본 발명은 안료 잉크를 사용하는 잉크젯 기록 장치 및 기록 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 잉크 흡수성, 정착성이 우수한 양호한 색조의 고품위 화상을 얻을 수 있고, 내수 ·내광성 등의 화상 견뢰성이 우수한 화상을 얻을 수 있으며, 보존 안정성이 우수하고, 또한 인쇄 시의 헤드의 눈막힘이 없어 토출 안정성이 우수한 잉크젯 기록 장치 및 기록 방법에 관한 것이다.
잉크젯 프린터는 저소음, 낮은 유지 비용이라는 이점이 있어서 상당할 정도로 보급되어, 잉크젯 전용 기록 매체뿐만 아니라 일반 용지에도 인쇄될 수 있는 컬러 프린트도 시장에 활발히 투입되고 있다. 그러나, 화상의 색재현성, 내구성, 내광성, 화상의 건조성, 문자 스며듦(페더링), 색 경계 스며듦(컬러 블리드), 양면 인쇄성, 토출 안정성 등의 요구되는 모든 특성을 만족하는 것은 매우 어렵기 때문에, 용도에 따라서 우선되는 특성을 고려하여 사용 잉크를 선택하고 있다. 특히, 일반 용지에 고속으로 인쇄하는 프린터로는 이들 특성을 만족하기는 어렵다.
잉크젯 기록에 사용되는 잉크는 물을 주성분으로 하여, 이것에 착색제 및 눈막힘 방지 등의 목적으로 글리세린 등의 습윤제를 함유한 것이 일반적이다. 착색 제로서는, 발색성이나 안정성이 우수한 염료가 이용되고 있다. 그러나, 염료계 잉크를 이용하여 얻어지는 화상의 내광성, 내수성 등은 떨어지는 것이다. 내수성은 잉크 흡수층을 갖는 잉크젯 전용 기록 매체의 개선에 의해서 어느 정도 향상되고 있지만, 일반 용지에 있어서는 만족할만한 것은 아니다.
최근, 이들 문제점을 개선하기 위해서, 염료 대신에 유기 안료나 카본 블랙 등의 안료를 착색제로서 이용하는 안료 잉크가 검토되고 있다. 안료는 물에 불용하기 때문에, 안료를 분산제와 함께 혼합, 분산 처리하여 물에 안정 분산시킨 수성 잉크로서 이용된다. 안료를 이용함으로써, 내수성, 내광성은 부여되지만, 다른 특성을 동시에 달성할 수 있는 것은 아니다. 특히, 일반 용지에 고속 인쇄하는 경우에는 높은 화상 농도 및 발색성을 얻기 어렵고, 문자 스며듦, 색 경계 스며듦, 양면 인쇄성도 충분히 만족스럽지 않다.
또한, 잉크젯 기록에 있어서는 잉크젯 기록 헤드의 미세한 노즐로부터 안정적인 잉크 액적의 토출이 요구되기 때문에, 잉크젯 기록 헤드의 오리피스의 건조에 의해서 잉크의 고화(固化) 등이 발생해서는 안된다. 그러나, 상기한 분산제가 함유된 잉크를 잉크젯 기록에 이용한 경우에는, 분산제를 형성하고 있는 수지 등이 오리피스 등에 부착된 후, 재용해되지 않아, 눈막힘이 발생하거나 잉크가 토출되지 않는 등의 문제가 생기는 경우가 있다. 특히, 인쇄를 장기간 중지한 경우에 노즐 등의 눈막힘이 발생하기 쉽고, 또한 노즐 캡 안이나 흡인용 튜브 등의 유지 기구에 점도가 증가된 잉크가 퇴적되어, 유지 기구의 기능을 손상시킬 우려가 있다. 또한, 인쇄를 일시 중지한 경우, 또는 공백이 있는 문서나 화상의 인쇄 중에 공백에 대응 하는 노즐에 인쇄의 중지 기간이 생긴 경우에도, 잉크 방울의 분사 방향이 흐트러짐에 의한 인쇄 불량(간헐 토출 불량) 등의 문제가 많이 발생한다. 또한, 분산제를 포함하는 수성 안료 잉크는 점조(粘稠)하며, 장시간에 걸친 연속 토출 및 고속 인쇄를 할 때에 노즐 선단까지의 경로에서 저항을 일으켜, 토출이 불안정하게 되어, 원활한 기록이 곤란하게 된다고 하는 문제도 있다.
이들 문제점의 개선을 도모하는 것으로서, 이하의 잉크가 제공된다.
수지 분산 안료 잉크
예컨대, 일본 특허 공개 2000-212486호 공보에는 안료, 안료 농도, 수용성 분산제, 침투제를 특정한 잉크, 나아가서는 특정한 다가알콜알킬에테르 유도체를 함유하는 잉크, 이들 잉크 세트가 개시되어 있다. 개시된 잉크는 초(超)침투성이기 때문에 고속 인쇄의 경우에도 건조성이 충분하며, 토출 안정성도 확보되지만, 일반 용지에서의 화상 농도, 색 재현성은 염료계 잉크에 비해서 떨어지는 것으로, 문자 스며듦, 색 경계 스며듦, 양면 인쇄성은 종래의 잉크젯 기록 화상과 비교하면 개선되었지만, 시장에서 일반 용지 인쇄에 이용되고 있는 전자 사진 방식 등의 기록 화상에 비해서 떨어져, 더욱 개선을 필요로 한다.
착색제 내포 수지 분산체를 함유하는 잉크
또한, 화상의 내구성을 개선하는 것으로서, 착색제를 물에 불용이며 분산성인 수지에 내포한 착색제 내포 수지 분산체를 함유하는 잉크가 개시되어 있다. 그러나, 착색제로서 카본 블랙을 이용한 경우에 충분한 화상 농도를 얻을 수 없다고 하는 문제가 있다. 또한, 착색제로서 컬러 유기 안료를 이용한 경우, 종래 공지의 잉크 처방에는 염료 잉크에 비해서 일반 용지 상에서의 화상 농도, 색 재현성은 떨어진다. 또한, 이들 착색제 내포 수지 분산형의 블랙 잉크와 컬러 잉크를 조합시킨 잉크 세트에 있어서의, 블랙과 옐로우 사이의 색 경계 스며듦도 만족할만한 것은 아니다.
자기 분산형 안료 잉크
다른 분산 방식으로서, 분산제를 사용하지 않고 안정적으로 분산시킬 수 있는 소위 자기 분산형 안료 잉크가 있다. 흑색계 안료 잉크에서는 일본 특허 공개 평5-186704호 공보나 일본 특허 공개 평8-3498호 공보에 설명되어 있는 바와 같이, 카본의 표면에 친수성기를 도입함으로써, 분산제를 사용하지 않고 안정적으로 분산시킬 수 있는 소위 자기 분산형 카본 블랙이 개발되었다. 또한, 컬러 안료계 잉크에 있어서도, 일본 특허 공개 2000-513396호 공보에 설명되어 있는 바와 같이, 분산제를 사용하지 않고 안정적으로 분산시킬 수 있는 컬러 안료가 개발되었다.
이들 자기 분산형 안료 잉크를 조합시킨 경우에는, 일반 용지에서의 컬러 화상의 채도가 낮고, 또한 광택지 등의 전용 기록 매체 상에서의 내찰과성(耐擦過性)이 뒤떨어진다.
이 밖에, 블랙 잉크와 컬러 잉크로 이루어지는 잉크 세트로서, 자기 분산형 카본 블랙을 갖는 블랙 잉크와, 이 블랙 잉크의 색재(色材)에 대하여 역극성의 색재를 함유하는 컬러 잉크로 이루어지는 잉크 세트가 일본 특허 공개 평10-140064호 공보에 개시되어 있다. 또한, 일본 특허 공개 2000-191972호 공보에는 착색제 내포 수지 분산형 잉크에 있어서 잉크의 이온성이 다른 잉크 세트가 개시되어 있다. 그 러나, 이들 잉크 세트를 이용한 인쇄물은 색 경계 스며듦은 개선되지만, 다른 일반 용지 특성은 여전히 만족할만한 것은 아니다.
한편, 안료 잉크에 대한 적성을 개량하기 위한 노력은 기재 상에 도공층을 형성한 도공지 타입의 잉크젯 전용 기록 매체에 있어서도 이루어져 왔다. 수용성 수지를 주체로 하는 잉크 수용층을 갖는 것으로서는 일본 특허 공개 평11-342669호 공보에, 히드록시프로필메틸셀룰로오스를 함유하고, 또한 잉크 수용층이 N-비닐피롤리돈의 단일 중합 수지 또는 N-비닐피롤리돈과 다른 중합성 단량체의 공중합 수지를 함유하는 잉크젯 기록체가 기재되어 있고, 일본 특허 공개2000-108508호 공보에는 메톡실기를 함유하는 수용성 셀룰로오스 유도체 및 수용성 양이온성 수지를 함유하는 잉크젯 기록 시트가 기재되어 있으며, 일본 특허 공개 평10-329405호 공보에는 친수성 고분자 수지와 특정한 음이온성 불소계 계면활성제를 함유하는 잉크젯 기록용 시트가 기재되어 있다.
무기 안료와 결착제를 주성분으로 하는 잉크 수용층을 갖는 것으로서는, 일본 특허 공개 평10-119417호 공보에, 기재 시트 상에 무기질 필러를 주성분으로 하는 잉크 침투층, 수용성 수지를 주성분으로 하는 잉크 팽윤층이 형성된 잉크젯용 기록 시트가 기재되어 있고, 일본 특허 공개 평10-329417호 공보에는 (A) 수용성 수지, 조면화 형성제 및 가교제를 포함하는 잉크 수용층과, (B) 도트 형상 조정제 함유층을 순차 적층한 기록층을 갖는 기록용 필름에 있어서, (A)의 조면화 형성제로서 흡유량이 다른 적어도 2종의 합성 실리카를 이용하고, 이들의 사용량을 바꿔, 기록층의 표준 닦아내기 횟수 20∼100회, 잉크 정착 시간 5분 이하로 조정하는 것 을 특징으로 하는 잉크젯용 기록 필름이 기재되어 있으며, 일본 특허 공개 평11-99739호 공보에는 제1 잉크 수용층과, 제2 잉크 수용층을 갖고, 제1 잉크 수용층이, 제2 잉크 수용층용 도포액에 의해 용해 혹은 팽윤되는 수지 성분을 포함하며, 제2 잉크 수용층에서의 안료 함유율이 제1 잉크 수용층의 안료 함유율보다 큰 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록 시트가 기재되어 있고, 일본 특허 공개 평11-245502호 공보에는 흡수성 폴리우레탄을 함유하고, 또 흡수성 폴리우레탄을 전 도공제의 15∼90 중량%, 평균 입자 지름이 6∼9 ㎛인 실리카를 10∼30 중량%, 평균 입자 지름이 10∼15 ㎛인 광 확산용 실리카를 15∼40 중량%, 평균 입자 지름이 10∼22 ㎛인 다공성 실리카를 15∼40 중량%로 이루어지는 실리카 혼합물을 전 도공제의 고형분 중량비로 10∼80 중량%를 함유하는 잉크젯용 도공제가 기재되어 있다.
또한, 일본 특허 공개 평11-291619호 공보에는 (A) 바인더, (B) 도포막 형성 보조제 및 (C) 가교제를 주성분으로 하는 접착층과, 상기 (A) 성분과 동일한 바인더, (D) 조면화 형성제, 상기 (C) 성분과 동일한 가교제 및 (E) 촉매를 주성분으로 하고, 또한 바인더와 조면화 형성제의 중량비가 2:3 내지 1:3인 잉크 수용층을 순차 적층한 잉크젯용 기록 필름이 기재되어 있고, 일본 특허 공개 평11-301093호 공보에는 잉크 수용층 위에 용매는 투과하지만 안료는 투과하지 않는 잉크 용매 투과층을 갖는 잉크젯 기록 재료가 기재되어 있으며, 일본 특허 공개 2000-1043호 공보에는 폴리비닐아세탈 수지, 요소·글리옥살·아크릴아미드 중축합물 및/또는 에폭시 화합물 및 미립자로 이루어지는 수지 조성물로 형성되는 수성 잉크용 기록 재료가 기재되어 있고, 일본 특허 공개 2000-79752호 공보에는 실리카 등과 양이온 강도가 1.5 m당량/g 이상 6 m당량/g 이하인 양이온성 수지를 함유하는 잉크젯 기록체가 기재되어 있다.
또한, 일본 특허 공개 2000-79752호 공보 및 일본 특허 공개 2000-79754호 공보에는 잉크 수용층에 대하여, 상용성을 갖지 않는 안료 잉크에 의한 잉크젯 인쇄 패턴을 담지한 일부 소거 가능한 기록 시트가 기재되어 있고, 일본 특허 공개 2000-127610호 공보에는 세공 중에 무기 혹은 유기의 미립자를 매설시킨 다공성 전분 입자와 바인더 수지로 이루어지는 잉크젯 기록 시트가 기재되어 있으며, 일본 특허 공개 2000-190622호 공보에는 무기안료, 수불용성 수지 및 2가 이상의 이온가수를 갖는 금속염을 함유하는 잉크 수용층을 형성하여 이루어지는 잉크젯 기록 재료가 기재되어 있으며, 일본 특허 공개 2000-238420호 공보에는 안료와 결착제가 안료 100 중량부에 대하여 결착제 10∼50 중량부이고, 기록층이 안료로서 평균 입자 지름 3∼15 ㎛의 합성 실리카와 결착제로서 비누화도가 96 mol% 이상인 폴리비닐알콜을 주체로 하여 이루어지며, 4급암모늄염 폴리머를 안료 100 중량부에 대하여 1∼40 중량부 및 경화제를 결착제 100 중량부에 대하여 20∼100 중량부 함유하여 이루어지는 잉크젯 기록 시트가 기재되어 있다.
또한, 일본 특허 공개 2000-247014호 공보에는 폴리비닐알콜을 방향족 알데히드를 이용하여 아세탈화함으로써 얻어진 폴리비닐아세탈 수지를 주성분으로 하고, 이것에, 수용성 아크릴산계 수지와, 수용성 에폭시계 화합물과, 규산, 실리카, 카올린, 크레이, 알루미나, 탄산칼슘, 제올라이트, 산화티탄, 탈크 및 구형 고분자로 이루어지는 그룹에서 선택한 적어도 1종으로 이루어지는 미립자를 포함하는 수 성 잉크용 기록재가 기재되어 있고, 일본 특허 공개 2000-318298호 공보에는 수지 필름, 비정질 합성 실리카와 수불용성 수지 함유 하층 및 비정질 합성 실리카, 수불용성 수지와 실라놀 변성 폴리비닐알콜 함유 상층, 평활도가 5초 이상 40초 이하인 잉크젯 기록용 시트가 기재되어 있다.
또한, 산화알루미늄계 수용층으로서는 일본 특허 공개 2000-37945호 공보에, 잉크 수용층이 2종의 입자 지름인 산화알루미늄 미립자와 중합도 1000 이상이며 비누화도 80∼95 몰%인 부분 비누화 폴리비닐알콜을 주성분으로 하는 바인더에 의해 고착하여 이루어지는 층인 잉크젯 기록용 시트가 기재되어 있고, 일본 특허 공개 평11-198520호 공보에는 γ형 또는 δ형 산화알루미늄층, 수용성 또는 수팽윤성의 고분자 함유층을 순차 적층하여 이루어지는 잉크젯용 피기록재가 기재되어 있다.
어느 것이나 잉크 흡수성, 화상 농도, 비딩, 정착성(내찰과성) 등의 잉크젯 적성을 충분히 만족시키는 것은 아니었다.
본 발명은, 이러한 종래의 결점을 해소한 잉크젯 기록 방법 및 기록 장치를 제공하며, 특히, 토출 안정성이나 보존 안정성이 우수하고, 또한 ① 양호한 색조, ② 높은 화상 농도, ③ 문자, 화상의 주변 부분으로의 번짐, 스며듦이 생기지 않는 선예도(鮮銳度)가 높은 기록 화상, ④ 다른 색 사이의 경계 스며듦(컬러 블리드), ⑤ 얼룩짐이 적은 화상, ⑥ 내수성이나 내광성, 내찰과성 등의 화상의 견뢰성을 부여할 수 있는 잉크젯 기록 장치 및 기록 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 여러 종류의 기록 매체에 대하여, 고품위로 견뢰성이 우수 한 화상을 형성하는 기록 장치 및 기록 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 상기 과제에 대해서 예의 것들을 검토한 결과, 폴리머 미립자에 색재를 함유시킨 에멀젼을 이용하여 특정한 습윤제, 침투제, 수용성 유기 용매로 구성한 잉크는 종래의 잉크에 비해서 고점도이지만 표면 장력이 낮고, 일반 용지의 고속 인쇄 시에, 비히클(vehicle)이 신속하게 침투하여, 색재 성분이 표면에 남기 쉽고, 침투성이 높은 잉크임에도 불구하고 높은 채도, 높은 발색 농도이며, 더구나 안으로 빠짐이 적은 화상을 얻을 수 있음을 알아냈다.
또한, 착색 폴리머 미립자를 함유하는 상기 구성의 컬러 잉크와, 색재로서 자기 분산형 카본 블랙을 이용하여 컬러 안료 잉크와 마찬가지로 고점도 저표면 장력으로 한 블랙 잉크를 조합시키면, 일반 용지의 고속 인쇄 시에, 블랙의 화상 농도가 높고, 블랙/컬러 사이의 색 경계 스며듦이 매우 적고, 컬러의 발색성이 우수하며, 안으로 빠짐이 적은 양면 인쇄성이 우수한 기록 화상을 얻을 수 있음을 알아냈다.
또한, 자기 분산형 카본 블랙을 함유하는 블랙 잉크와 착색 폴리머 미립자를 함유하는 컬러 잉크의 특성을 고려한 다음에, 기록 매체의 종류 및 인쇄 모드에 따라서 사용하는 잉크의 종류나 비율을 변경하여, 여러 가지 기록 매체에 대하여, 고품위로 견뢰성이 우수한 화상을 기록할 수 있음을 알아내어 본 발명에 이르렀다.
즉, 본 발명에 따르면, (1) 자기 분산형 안료를 함유하는 블랙 잉크를 토출하는 토출부와, 폴리머 미립자에 수불용성 또는 난용성의 색재를 함유시켜 이루어 지는 폴리머 에멀젼을 함유하는 적어도 시안, 마젠타, 옐로우의 컬러 잉크를 토출하는 각 토출부를 기록 매체에 대하여 상대적으로 주사하여, 기록 매체 상에 화상을 기록하는 잉크젯 기록 장치로서, 투명 기재 상에 잉크 수용층을 형성한 광 투과성의 기록 매체에 기록하는 경우, 상기 기록 매체 상에, 모노크롬 화상과 복수 색의 컬러 화상 중 어느 쪽을 기록하고자 할 때에도, 상기 블랙 잉크용 토출부를 실질적으로 사용하지 않고 상기 컬러 잉크용 토출부만을 이용하여 기록하는 기록 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록 장치가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, (2) 상기 (1)에 기재한 기록 장치를 이용하는 기록 방법으로서, 투명 기재 상에 잉크 수용층을 형성한 광 투과성의 기록 매체에 기록하는 경우, 상기 기록 매체 상에, 모노크롬 화상과 복수 색의 컬러 화상 중 어느 쪽을 기록하고자 할 때에도, 상기 블랙 잉크를 실질적으로 사용하지 않고 상기 컬러 잉크만을 이용하여 기록하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록 방법이 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, (3) 자기 분산형 안료를 함유하는 블랙 잉크를 토출하는 토출부와, 폴리머 미립자에 수불용성 또는 난용성의 색재를 함유시켜 이루어지는 폴리머 에멀젼을 함유하는 적어도 시안, 마젠타, 옐로우의 컬러 잉크를 토출하는 각 토출부를 기록 매체에 대하여 상대적으로 주사하여, 기록 매체 상에 화상을 기록하는 잉크젯 기록 장치로서, 불투명 기재 상에 표면이 광택을 갖는 잉크 수용층을 형성한 기록 매체에 기록하는 경우, 상기 기록 매체 상에, 모노크롬 화상과 복수 색의 컬러 화상 중 어느 쪽울 기록하고자 할 때에도, 상기 블랙 잉크용 토출부를 실질적으로 사용하지 않고 상기 컬러 잉크용 토출부만을 이용하여 기록하는 기록 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록 장치가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, (4) 상기 (3)에 기재한 기록 장치를 이용하는 기록 방법으로서, 불투명 기재 상에 표면이 광택을 갖는 잉크 수용층을 형성한 기록 매체에 기록하는 경우, 상기 기록 매체 상에, 모노크롬 화상과 복수 색의 컬러 화상 중 어느 쪽을 기록하고자 할 때에도, 상기 블랙 잉크를 실질적으로 사용하지 않고 상기 컬러 잉크만을 이용하여 기록하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록 방법이 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, (5) 자기 분산형 안료를 함유하는 블랙 잉크를 토출하는 토출부와, 폴리머 미립자에 수불용성 또는 난용성의 색재를 함유시켜 이루어지는 폴리머 에멀젼을 함유하는 적어도 시안, 마젠타, 옐로우의 컬러 잉크를 토출하는 각 토출부를 기록 매체에 대하여 상대적으로 주사하여, 기록 매체 상에 화상을 기록하는 잉크젯 기록 장치로서, 일반 용지에 컬러 화상을 기록하는 경우에, 상기 컬러 화상 중 흑색 영역을 기록할 때는 상기 블랙 잉크용 토출부와 상기 컬러 잉크용 토출부를 병용하여 기록하는 기록 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록 장치가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, (6) 상기 (5)에 기재한 기록 장치를 이용하는 기록 방법으로서, 일반 용지에 컬러 화상을 기록하는 경우에, 상기 컬러 화상 중 흑색 영역을 기록할 때는 상기 블랙 잉크와 상기 컬러 잉크를 병용하여 기록하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록 방법이 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, (7) 자기 분산형 안료를 함유하는 블랙 잉크를 토 출하는 토출부와, 폴리머 미립자에 수불용성 또는 난용성의 색재를 함유시켜 이루어지는 폴리머 에멀젼을 함유하는 적어도 시안, 마젠타, 옐로우의 컬러 잉크를 토출하는 각 토출부를 기록 매체에 대하여 상대적으로 주사하여, 기록 매체 상에 화상을 기록하는 잉크젯 기록 장치로서, 불투명 기재 상에 표면에 광택이 없는 잉크 수용층을 형성한 기록 매체에 컬러 화상을 기록하는 경우에, 상기 컬러 화상 중 흑색 영역을 기록할 때는 상기 블랙 잉크용 토출부와 상기 컬러 잉크용 토출부를 병용하여 기록하는 기록 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록 장치가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, (8) 상기 (7)에 기재한 기록 장치를 이용하는 기록 방법으로서, 불투명 기재 상에 표면에 광택이 없는 잉크 수용층을 형성한 기록 매체에 컬러 화상을 기록하는 경우에, 상기 컬러 화상 중 흑색 영역을 기록할 때는 상기 블랙 잉크와 상기 컬러 잉크를 병용하여 기록하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록 방법이 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, (9) 자기 분산형 안료를 함유하는 블랙 잉크를 토출하는 토출부와, 폴리머 미립자에 수불용성 또는 난용성의 색재를 함유시켜 이루어지는 폴리머 에멀젼을 함유하는 적어도 시안, 마젠타, 옐로우의 컬러 잉크를 토출하는 각 토출부를 기록 매체에 대하여 상대적으로 주사하여, 기록 매체 상에 화상을 기록하는 잉크젯 기록 장치로서, 투명 기재 상에 잉크 수용층을 형성한 광 투과성의 기록 매체 및 불투명 기재 상에 표면이 광택을 갖는 잉크 수용층을 형성한 기록 매체에 기록하는 경우, 모노크롬 화상과 복수 색의 컬러 화상 중 어느 쪽을 기록하고자 할 때에도, 상기 블랙 잉크용 토출부를 실질적으로 사용하지 않고 상기 컬러 잉크용 토출부만을 이용하여 기록하는 기록 제어 수단을 구비하고, 일반 용지에 컬러 화상을 기록하는 경우 및 불투명 기재 상에 표면에 광택이 없는 잉크 수용층을 형성한 기록 매체에 컬러 화상을 기록하는 경우에, 상기 컬러 화상 중 흑색 영역을 기록할 때는 상기 블랙 잉크용 토출부와 상기 컬러 잉크용 토출부를 병용하여 기록하는 기록 제어 수단을 구비하고, 상기 기록 제어 수단은 상기 일반 용지에 모노크롬 화상을 기록하고자 할 때 및 불투명 기재 상에 표면에 광택이 없는 잉크 수용층을 형성한 기록 매체에 모노크롬 화상을 기록하고자 할 때에 상기 컬러 잉크용 토출부를 사용하지 않고 상기 블랙 잉크용 토출부만을 이용하여 기록하는 기록 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록 장치가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, (10) 상기 (9)에 기재한 기록 장치를 이용하는 기록 방법으로서, 투명 기재 상에 잉크 수용층을 형성한 광 투과성의 기록 매체 및 불투명 기재 상에 표면이 광택을 갖는 잉크 수용층을 형성한 기록 매체에 기록하는 경우, 모노크롬 화상과 복수 색의 컬러 화상 중 어느 쪽을 기록하고자 할 때에도, 상기 블랙 잉크를 실질적으로 사용하지 않고 상기 컬러 잉크만을 이용하여 기록하고, 일반 용지에 컬러 화상을 기록하는 경우 및 불투명 기재 상에 표면에 광택이 없는 잉크 수용층을 형성한 기록 매체에 컬러 화상을 기록하는 경우에, 상기 컬러 화상 중 흑색 영역을 기록할 때는 상기 블랙 잉크와 상기 컬러 잉크를 병용하여 기록하고, 모노크롬 화상을 기록하고자 할 때는 상기 컬러 잉크를 사용하지 않고 상기 블랙 잉크만을 이용하여 기록하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록 방법이 제공 된다.
또한, 본 발명에 따르면, (11) 자기 분산형 안료 및 정착제로서 폴리머 에멀젼을 함유하는 블랙 잉크를 토출하는 토출부와, 폴리머 미립자에 수불용성 또는 난용성의 색재를 함유시켜 이루어지는 폴리머 에멀젼을 함유하는 적어도 시안, 마젠타, 옐로우의 컬러 잉크를 토출하는 각 토출부를 기록 매체에 대하여 상대적으로 주사하여, 기록 매체 상에 화상을 기록하는 잉크젯 기록 장치로서, 투명 기재 상에 잉크 수용층을 형성한 광 투과성의 기록 매체에 기록하는 경우, 불투명 기재 상에 표면이 광택을 갖는 잉크 수용층을 형성한 기록 매체에 기록하는 경우, 일반 용지에 컬러 화상을 기록하는 경우, 불투명 기재 상에 표면에 광택이 없는 잉크 수용층을 형성한 기록 매체에 컬러 화상을 기록하는 경우 중 어느 쪽의 경우에도, 상기 컬러 화상 중 흑색 영역을 기록할 때는 상기 블랙 잉크용 토출부와 상기 컬러 잉크용 토출부를 병용하여 기록하는 기록 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록 장치가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, (12) 상기 (11)에 기재한 기록 장치를 이용하는 기록 방법으로서, 투명 기재 상에 잉크 수용층을 형성한 광 투과성의 기록 매체에 기록하는 경우, 불투명 기재 상에 표면이 광택을 갖는 잉크 수용층을 형성한 기록 매체에 기록하는 경우, 일반 용지에 컬러 화상을 기록하는 경우, 불투명 기재 상에 표면에 광택이 없는 잉크 수용층을 형성한 기록 매체에 컬러 화상을 기록하는 경우 중 어느 쪽의 경우에도, 상기 컬러 화상 중 흑색 영역을 기록할 때는 상기 블랙 잉크와 상기 컬러 잉크를 병용하여 기록하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록 방법이 제공된다.
본 발명에 따른 기록액을 수용한 기록액 카트리지 및 기록액 카트리지를 구비하는 잉크젯 기록 장치에 대해서 도면을 참조하여 설명하지만, 본 발명은 이하의 구성예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 기록액을 수용한 기록액 수용부를 구비한 잉크 카트리지를 탑재하는 시리얼 타입 잉크젯 기록 장치 기구부의 개략 정면도이다.
이 잉크젯 기록 장치의 기구부는 양측의 측판(1, 2) 사이에 주 지지 가이드 로드(3) 및 종 지지 가이드 로드(4)를 대략 수평한 위치 관계로 가로로 걸쳐 놓고, 이들 주 지지 가이드 로드(3) 및 종 지지 가이드 로드(4)로 캐리지 유닛(5)을 주 주사 방향으로 미끄럼 이동이 자유롭게 지지하고 있다. 캐리지 유닛(5)에는 각각 옐로우(Y) 잉크, 마젠타(M) 잉크, 시안(C) 잉크, 블랙(Bk) 잉크를 각각 토출하는 4개의 헤드(6)를, 그 토출면(노즐면)(6a)을 아래쪽으로 향해 탑재하고, 또한 캐리지 유닛(5)의 헤드(6)의 상측에는 4개의 헤드(6)에 각각 잉크를 공급하기 위한 각 색의 잉크 공급체인 4개의 잉크 카트리지(7y, 7m, 7c, 7k)를 교환 가능하게 탑재하고 있다.
그리고, 캐리지 유닛(5)은 주 주사 모터(8)에 의해 회전되는 구동 풀리(구동 타이밍 풀리)(9)와 종동 풀리(아이들 풀리)(10)와의 사이에 뻗어 설치한 타이밍 벨트(11)에 연결하여, 주 주사 모터(8)를 구동 제어함으로써 캐리지(5), 즉 4개의 헤드(6)를 주 주사 방향으로 이동하도록 하고 있다.
또한, 측판(1, 2)을 잇는 바닥판(12) 상에 서브프레임(13, 14)을 세워 설치 하여, 이 서브프레임(13, 14) 사이에 용지(16)를 주 주사 방향과 직교하는 부 주사 방향으로 보내기 위한 반송 롤러(15)를 회전이 자유롭게 유지하고 있다. 그리고, 서브프레임(14) 측방에 부 주사 모터(17)를 배치하여, 이 부 주사 모터(17)의 회전을 반송 롤러(15)에 전달하기 위해서, 부 주사 모터(17)의 회전축에 고정한 기어(18)와 반송 롤러(15)의 축에 고정한 기어(19)를 구비하고 있다.
또한, 측판(1)과 서브프레임(12) 사이에는, 헤드(6)의 신뢰성 유지 회복 기구(이하, 「서브시스템」이라 함)(21)를 배치하고 있다.
서브시스템(21)은 각 헤드(6)의 토출면을 캡핑하는 4개의 캡 수단(22)을 홀더(23)로 유지하고, 이 홀더(23)를 링크 부재(24)로 요동 가능하게 유지하며, 캐리지 유닛(5)의 주 주사 방향의 이동으로 홀더(23)에 설치한 결합부(25)에 캐리지 유닛(5)이 접촉함으로써, 캐리지 유닛(5)의 이동에 따라서 홀더(23)가 리프트업되어 캡 수단(22)으로 잉크젯 헤드(6)의 토출면(6a)을 캡핑하고, 캐리지 유닛(5)이 인쇄 영역 쪽으로 이동함으로써, 캐리지 유닛(5)의 이동에 따라서 홀더(23)가 리프트다운되어 캡 수단(22)이 잉크젯 헤드(6)의 토출면(6a)으로부터 떠나도록 하고 있다.
한편, 캡 수단(22)은 각각 흡인 튜브(26)를 통해 흡인 펌프(27)에 접속하는 동시에, 대기 개방구를 형성하여, 대기 개방 튜브 및 대기 개방 밸브를 통해 대기에 연통하고 있다. 또한, 흡인 펌프(27)는 흡인한 폐액을, 드레인 튜브 등을 통해 도시하지 않는 폐액 저류조로 배출한다. 또한, 홀더(23)의 측방에는 잉크젯 헤드(6)의 토출면(6a)을 와이핑하는 섬유 부재, 발포 부재 혹은 고무 등의 탄성 부재로 이루어지는 와이핑 수단인 와이퍼 블레이드(28)를 블레이드 아암(29)에 부착하 고, 이 블레이드 아암(29)은 요동 가능하게 피봇 지지하여, 도시하지 않는 구동 수단에 의해 회동되는 캠의 회전에 의해서 요동시키도록 하고 있다.
이어서, 잉크 카트리지(7)에 대해서, 도 2와 도 3을 참조하여 설명한다.
여기서, 도 2는 기록 장치에 장전하기 전의 잉크 카트리지의 외관 사시도, 도 3은 잉크 카트리지의 정단면도를 나타낸 것이다.
잉크 카트리지(7)는 도 3에 도시한 바와 같이, 카트리지 본체(41) 내에 소요 색의 잉크를 흡수시킨 잉크 흡수체(42)를 수용하여 이루어진다. 카트리지 본체(41)는 상부에 넓은 개구를 갖는 케이스(43)의 상부 개구에 상부 덮개 부재(44)를 접착 또는 용착하여 형성한 것으로, 예컨대 수지 성형품으로 이루어진다. 또한, 잉크 흡수체(42)는 발포 합성 고무체 등의 다공질체로 이루어지며, 카트리지 본체(41) 안에 압축되어 삽입된 후, 잉크를 흡수한다.
카트리지 본체(41)의 케이스(43) 바닥부에는 기록 헤드(6)에 잉크를 공급하기 위한 잉크 공급구(45)를 형성하여, 이 잉크 공급구(45) 내주면에는 실링(46)을 끼워 부착하고 있다. 또한, 상부 덮개 부재(44)에는 대기 개방구(47)를 형성하고 있다.
그리고, 카트리지 본체(41)에는 장전전의 상태에서, 잉크 공급구(45)를 막는 동시에 장전시나 수송시 등의 카트리지를 취급할 때, 혹은 진공 포장할 때의 광폭측 벽에 걸리는 압력으로 케이스(43)가 압축 변형되어 내부의 잉크가 누설되는 것을 방지하기 위해서, 캡 부재(50)를 장착하고 있다.
또한, 대기 개방구(47)는 도 2에 도시한 바와 같이, 산소 투과율이 100 ml/m2 이상인 필름형 시일 부재(55)를 상부 덮개 부재(44)에 점착하여 시일하고 있다. 이 시일 부재(55)는 대기 개방구(47)와 함께 그 주위에 형성한 복수 라인의 홈(48)도 시일할 정도의 크기를 갖는다. 이와 같이 대기 개방구(47)를 산소 투과율이 100 ml/m2 이상인 시일 부재(55)로 시일함으로써, 잉크 카트리지(7)를 투기성(透氣性)이 없는 알루미늄 라미네이트 필름 등의 포장 부재를 이용하여 감압 상태로 포장함으로써, 잉크를 충전할 때나 잉크 흡수체(42)와 카트리지 본체(41) 사이에 생기는 공간(A)(도 3 참조)에 있는 대기 때문에 잉크 중에 기체가 용존되었을 때라도, 시일 부재(55)를 통해 잉크 중의 공기가 진공도가 높은 카트리지 본체(41) 밖의 포장 부재 사이의 공간으로 배출되어, 잉크의 탈기도가 향상된다.
또한, 도 4는 본 발명의 기록액을 수용한 기록액 수용부와, 기록액 방울을 토출시키기 위한 헤드부를 구비한 기록 카트리지의 구성예를 도시한 것이다.
즉, 기록 유닛(30)은 시리얼 타입의 것으로, 잉크젯 헤드(6)와, 이 잉크젯 헤드(6)에 공급되는 기록액을 수용하는 잉크 탱크(41)와, 이 잉크 탱크(41) 안을 밀폐하는 덮개 부재로 주요부가 구성된다. 잉크젯 헤드(6)에는 기록액을 토출하기 위한 다수의 노즐(32)이 형성되어 있다. 기록액은 잉크 탱크(41)로부터, 도시하지 않는 잉크 공급관을 통해, 역시 도시하지 않는 공통 액실로 유도되어, 전극(31)으로부터 입력되는 기록 장치 본체로부터의 전기 신호에 따라서, 노즐(32)로부터 토출된다. 이러한 타입의 기록 유닛은 구성상, 저렴하게 제조할 수 있는 타입의 헤드, 소위 서멀 방식, 버블 방식이라고 불리는, 열에너지를 구동의 동력원으로 하는 헤드에 적합한 구조이다. 본 발명의 기록액은 버블이나 서멀 방식 등의 기록 방법에 있어서, 탄소수 8∼11의 폴리올 또는 글리콜에테르를 첨가함으로써, 열 소자에의 젖는 성질이 개량되기 때문에, 소량의 첨가량이라도 토출 안정성 및 주파수 안정성를 얻을 수 있으며, 또한 안전성도 높고, 매우 적합하다.
또한, 잉크 카트리지의 다른 구체예의 외관 사시도를 도 5에 도시한다.
도 5에 도시하는 잉크 카트리지(1)에 있어서, 잉크 주머니(2)는 케이스(3)에 수납되어 있고, 또한, 케이스(3)는 (11), (12), (13)의 3개의 구성 부재로 구성되어 있고, 나사 부재(82)에 의해서 체결 고정되는 식으로 되어 있다. 이에 따라 잉크 카트리지(1)가 기록 장치 본체에 착탈될 때에 자연스럽게 분해되는 것이 방지할 수 있다.
도 5에 도시하는 잉크 카트리지(1)에는 잉크 공급구(25), 이 잉크 공급구(25)를 위한 개구부(53), 기록 장치 본체에의 착탈을 위한 오목부(41), 걸림부(42), 가이드부(44, 45)가 설치되고, 또한 잉크의 색을 나타내기 위한 색 식별 수단(64)이 설치되어 있다.
이어서, 전술한 잉크 카트리지(1)를 사용하는 잉크젯 기록 장치의 일례에 관해서 도 6을 참조하여 설명한다. 도 6은 잉크젯 기록 장치의 기구부의 전체 구성을 설명하는 구체적인 개략 구성도이다.
이 잉크젯 기록 장치는 장치 본체(101)와, 장치 본체(101)에 장착한 용지를 장전하기 위한 급지 트레이(102)와, 장치 본체(101)에 장착된 화상이 기록(형성)된 용지를 비축하기 위한 배지 트레이(103)를 구비하고 있다. 그리고, 장치 본체(101) 의 상부 커버(111)의 상면은 대략 평탄한 면이며, 장치 본체(101)의 정면 커버의 전면(112)이 상면에 대하여 비스듬하게 아래쪽 후방으로 경사지고, 이 경사진 전면(112)의 아래쪽 측에, 전방(바로 앞쪽)으로 돌출된 배지 트레이(103) 및 급지 트레이(102)를 구비한다.
장치 본체(101) 내에는 도 6에 도시한 바와 같이, 도시하지 않는 좌우의 측판에 가로 걸쳐놓은 가이드 부재인 가이드 로드(131)와 스테이(132)에 의해 캐리지(133)를 주 주사 방향으로 미끄럼 이동이 자유롭게 유지하여, 도시하지 않는 주 주사 모터에 의해서 이동 주사한다.
이 캐리지(133)에는 옐로우(Y), 시안(C), 마젠타(M), 블랙(Bk)의 각 색의 잉크 방울을 토출하는 4개의 잉크젯 헤드로 이루어지는 기록 헤드(134)를 복수의 잉크 토출구를 주 주사 방향과 교차하는 방향으로 배열하여, 잉크 방울 토출 방향을 아래쪽으로 향하여 장착하고 있다.
기록 헤드(134)를 구성하는 잉크젯 헤드로서는 압전 소자 등의 압전 액츄에이터, 발열 저항체 등의 전기 열 변환 소자를 이용하여 액체의 막비등에 의한 상변화를 이용하는 서멀 액츄에이터, 온도 변화에 의한 금속 상변화를 이용하는 형상 기 억 합금 액츄에이터, 정전력을 이용하는 정전 액츄에이터 등을 잉크를 토출하기 위한 에너지 발생 수단으로서 구비한 것 등을 사용할 수 있다.
또한, 캐리지(133)에는 기록 헤드(134)에 각 색의 잉크를 공급하기 위한 각 색의 서브탱크(135)를 탑재하고 있다. 이 서브탱크(135)에, 도시하지 않는 잉크 공급 튜브를 통해, 잉크 카트리지 장전부에 장전된 본 발명에 따른 잉크 카트리지(1) 로부터 잉크가 보충 공급된다.
한편, 급지 트레이(103)의 용지 적재부(압판)(141) 상에 적재한 용지(142)를 급지하기 위한 급지부로서, 용지 적재부(141)로부터 용지(142)를 1장씩 분리 급송하는 반월 회전자(급지 회전자)(143) 및 급지 회전자(143)에 대향하며, 마찰 계수가 큰 재질로 이루어지는 분리 패드(144)를 구비하고, 이 분리 패드(144)는 급지 회전자(143) 측으로 압박되고 있다.
그리고, 이 급지부로부터 급지된 용지(142)를 기록 헤드(134)의 아래쪽 측에서 반송하기 위한 반송부로서, 용지(142)를 정전 흡착하여 반송하기 위한 반송 벨트(151)와, 급지부로부터 가이드(145)를 통해 보내진 용지(142)를 반송 벨트(151)와의 사이에서 끼워 반송하기 위한 카운터 롤러(152)와, 대략 수직 위쪽으로 보내어지는 용지(142)를 대략 90° 방향 전환시켜 반송 벨트(151) 상으로 따라가게 하기 위한 반송 가이드(153)와, 누름 부재(154)로 반송 벨트(151) 측으로 압박된 선단 가압 회전자(155)를 구비하고 있다. 또한, 반송 벨트(151) 표면을 대전시키기 위한 대전 수단인 대전 롤러(156)를 구비한다.
여기서, 반송 벨트(151)는 무단형 벨트이며, 반송 롤러(157)와 텐션 롤러(158)와의 사이에 걸쳐져, 벨트 반송 방향으로 주위를 도는 식으로 구성되어 있다. 이 반송 벨트(151)는, 예컨대 저항 제어를 하지 않은 순수한 두께 40 ㎛ 정도의 수지재, 예컨대 ETFE 퓨어(pure)재로 형성한 용지 흡착면으로 되는 표층과, 이 표층과 동일한 재질로 카본에 의한 저항 제어를 행한 안층(중간 저항층, 어스층)을 갖고 있다.
또한, 반송 벨트(151)의 이면에는 기록 헤드(134)에 의한 인쇄 영역에 대응하여 가이드 부재(161)를 배치하고 있다.
더욱이, 기록 헤드(134)에 의해 기록된 용지(142)를 배지하기 위한 종이 배출부로서, 반송 벨트(151)로부터 용지(142)를 분리하기 위한 분리 갈고리(171)와, 배지 롤러(172) 및 배지 회전자(173)를 구비하며, 배지 롤러(172)의 아래쪽으로 배지 트레이(103)를 구비한다.
또한, 장치 본체(101)의 배면부에는 양면 급지 유닛(181)이 착탈 자유롭게 장착되어 있다. 이 양면 급지 유닛(181)은 반송 벨트(151)의 역방향 회전으로 되돌려지는 용지(142)를 받아들여 반전시켜 재차 카운터 롤러(152)와 반송 벨트(151) 사이로 급지한다. 또한, 이 양면 급지 유닛(181)의 상면에는 수동 급지부(182)를 설치하고 있다.
이와 같이 구성한 잉크젯 기록 장치에 있어서는, 급지부로부터 용지(142)가 1장씩 분리 급지되어, 대략 수직 상측으로 급지된 용지(142)는 가이드(145)에 의해 안내되어, 반송 벨트(151)와 카운터 롤러(152) 사이에 끼워져 반송되고, 또한 선단을 반송 가이드(153)에 의해 안내받아 선단 가압 회전자(155)로 반송 벨트(151)에 꽉 눌리어, 대략 90° 반송 방향을 전환된다.
이 때, 대전 롤러(156)에 의해서 반송 벨트(157)가 대전되고 있으며, 용지(142)는 반송 벨트(151)에 정전 흡착되어 반송된다. 그래서, 캐리지(133)를 이동시키면서 화상 신호에 따라서 기록 헤드(134)를 구동함으로써, 정지하고 있는 용지(142)에 잉크 방울을 토출하여 1행분을 기록하고, 용지(142)를 소정량 반송한 후, 다음 행을 기록한다. 기록 종료 신호 또는 용지(142)의 후단이 기록 영역에 도달한 신호를 받음으로써, 기록 동작을 종료하고, 용지(142)를 배지 트레이(103)에 배지한다.
그리고, 서브탱크(135) 내의 잉크의 잔량 니어 엔드가 검지되면, 잉크 카트리지(1)로부터 소요량의 잉크가 서브탱크(135)에 보급된다.
이 잉크젯 기록 장치에서는 본 발명에 따른 잉크 카트리지(1)를 구비하기 때문에, 잉크 카트리지(1)도 다 사용했을 때에는 케이스(3)를 분해하여 내부의 잉크주머니(2)만을 교환하는 것이 가능하고, 또한, 잉크 카트리지(1)를 세로 배치로 하여 전면 장전 구성으로 하여도, 안정적으로 잉크 공급을 할 수 있기 때문에, 장치 본체(101)의 위쪽이 막혀 설치되어 있는 경우, 예컨대, 랙 내에 수납하거나 혹은 장치 본체(101)의 상면에 물건이 놓여 있는 경우라도, 잉크 카트리지(1)의 교환을 용이하게 행할 수 있다.
여기서는, 전술한 것과 같은 시리얼 타입 잉크젯 기록 장치를 설명했지만, 본 발명의 기록액은 노즐을 지그재그 등 임의의 배열로, 목적으로 하는 화상의 해상도와 동일하거나 수분의 1 정도의 밀도로 집적하여, 기록 매체의 폭 이상으로 배열시킨, 소위 라인 헤드를 갖는 기록 장치에 적용하는 것도 가능하다.
또한, 여기서 말하는 기록 장치란 PC(호스트 컴퓨터)나 디지털 카메라용의 출력 프린터뿐만 아니라, 팩시밀리나 스캐너, 전화 등과 조합한 복합적인 기능을 갖는 장치라도 상관없다.
잉크젯 기록 장치가 PC의 출력 프린터로서 사용되는 경우, 잉크젯 기록 장치 는 PC에 케이블을 통해 접속되어, PC 내에 설치된 드라이버 소프트웨어에 의해 제어된다.
하기 표 1 및 표 2는 본 발명에 있어서 기록 매체의 종류에 따라서, 어떤 잉크를 이용하여 기록하는지를 도시한 것이다. 한편, 표 1 및 표 2에서, C : 시안, M : 마젠타, Y : 옐로우, K : 블랙의 각 잉크를 나타낸다.
(블랙 잉크에 수지 에멀젼을 포함하지 않는 경우)
기록 매체 컬러 화상 모드 모노크롬 화상 모드
OHP 시트 CMK 3색으로 기록, K는 사용하지 않음 CMK 3색으로 기록, K는 사용하지 않음
광택지 CMK 3색으로 기록, K는 사용하지 않음 CMK 3색으로 기록, K는 사용하지 않음
일반 용지 CMYK 4색으로 기록 K1색 또는 CMYK 4색으로 기록
매트 코팅지 CMYK 4색으로 기록 K1색 또는 CMYK 4색으로 기록
(블랙 잉크에 수지 에멀젼을 포함하는 경우)
기록 매체 컬라 화상 모드 모노크롬 화상 모드
OHP 시트 CMYK 4색으로 기록 K1색 또는 CMYK 4색으로 기록
광택지 CMYK 4색으로 기록 K1색 또는 CMYK 4색으로 기록
일반 용지 CMYK 4색으로 기록 K1색 또는 CMYK 4색으로 기록
매트 코팅지 CMYK 4색으로 기록 K1색 또는 CMYK 4색으로 기록
자기 분산 블랙 잉크에 수지 에멀젼을 포함하지 않는 경우는, OHP 시트나 광택지와 같이, 잉크 수용층 표면의 세공이 미세한 기록 매체에 대해서는, 주로 내찰과성이 뒤떨어지기 때문에 실질적으로 블랙 잉크를 사용하지 않지만, 자기 분산 블랙 잉크에 수지 에멀젼을 함유시킨 경우에는, OHP 시트나 광택지에 대하여도 내찰과성이 향상되기 때문에, 블랙 잉크를 사용할 수 있게 된다.
이어서, 본 발명에 있어서의 각 모드에 관해서 설명한다.
기록 매체가 투명 기재 상에 잉크 수용층을 형성한 기록 매체(OHP 시트 등)의 경우, 컬러 모드라면 CMY의 3색의 잉크로 기록한다. 흑색 부분은 CMY를 겹침으로써(소위 콤포지트 블랙) 형성한다. 이와 같이 하는 이유는, 기록 매체의 잉크 수용층이 수지를 주체로 형성되어 있는 경우에, 흑색 부분을 자기 분산형 블랙 잉크를 이용하여 기록하면, 기록부에 균열이 발생한다. 또한, 기록 매체의 잉크 수용층이 무기 미립자로 이루어지는 투명한 다공질층인 경우에는, 기록 화상의 내찰과성이 없어 용이하게 박리되어 버린다. 자기 분산형 블랙 잉크의 안료는 입자 지름이 크기 때문에 잉크 수용층의 내부에 침투할 수 없어, 표면에 잔류되고, 더구나 결착제로서 작동하는 성분을 포함하고 있지 않기 때문이다. CMY의 컬러 잉크도 착색제는 안료이지만, 폴리머 에멀젼을 형성하는 폴리머로서 사용되는 비닐계 폴리머, 폴리에스테르계 폴리머 및 폴리우레탄계 폴리머 등이 잉크 수용층과의 친화성이 높고, 착색제의 결착제로서의 효과가 충분히 발현되기 때문에, 기록 화상의 내찰과성이 우수한 것으로 추측된다.
또한, 같은 이유에서, 모노크롬 화상 모드의 경우도, CMY의 3색 잉크로 기록하는, 소위 콤포지트 블랙으로 기록한다.
기록 매체가 불투명 기재 상에 표면이 광택을 갖는 잉크 수용층을 형성한 기록 매체(광택지 등)인 경우, 컬러 모드도 모노크롬 화상 모드도 CMY 3색의 잉크로 기록한다. 이유는 상기 OHP 시트의 경우와 같다.
기록 매체가 일반 용지인 경우, 컬러 모드는 CMYK 4색의 잉크로 기록한다. 일반 용지는 잉크 수용층이 설치되고 있지 않고, 기록 매체의 표면이 조면(粗面)으로, OHP 시트나 광택지와 비교하여 큰 요철이 있기 때문에, 흑색 부분을 자기 분산형 블랙 잉크를 이용하여 기록한 경우라도, 안료가 표면의 볼록부에 보호되기 때문에, 기록 화상의 내찰과성이 확보된다. 모노크롬 화상 모드일 때는 블랙 잉크 1색으로 기록한다. 한편, 본 발명에 있어서, 일반 용지란, 사무실 등에서 일반적으로 사용되고 있는 잉크 수용층이 형성되어 있지 않은 종이를 말한다.
기록 매체가 불투명 기재 상에 표면에 광택이 없는 잉크 수용층을 형성한 기록 매체(매트 코팅지 등)의 경우, 일반 용지와 마찬가지로 컬러 모드는 CMYK 4색의 잉크로 기록하고, 모노크롬 화상 모드일 때는 블랙 잉크 1색으로 기록한다. 잉크젯 전용지라고도 일컬어지는 매트 코팅지도 일반 용지만큼은 아니지만, 비교적 큰 요철이 있기 때문에, 흑색 부분을 자기 분산형 블랙 잉크를 이용하여 기록한 경우라도, 안료가 표면의 볼록부에 보호되기 때문에, 기록 화상의 내찰과성이 확보된다.
도 7은 본 발명의 잉크젯 기록 장치 시스템의 구성의 일례를 도시하는 블록도이다.
이 인쇄 시스템은 문자부, 선화부 및 사진부로 이루어지는 문서 데이터를 묘화 커맨드 열로 변환하는 호스트 컴퓨터(101)와, 호스트 컴퓨터(101)로부터 수취한 묘화 커맨드 열을 비트맵 이미지화하는 프린터(102)로 이루어진다.
호스트 컴퓨터(101)는 CPU, ROM 및 RAM 등으로 이루어지는 마이크로 컴퓨터에 의해서 실현되는 제어부(110)가 애플리케이션 소프트웨어(111)를 실행하여 문자부, 선화부 및 사진부로 이루어지는 전자 문서(문서 데이터)(112)를 작성하고, 그 문서 데이터(112)를 프린터 드라이버 소프트웨어(113)에 의해서 프린터(102)가 해석할 수 있는 묘화 커맨드 열인 인쇄 데이터(PDL)(114)로 변환하여, 프린터(102)에 전송한다.
프린터(102)는 컬러 레이저 프린터 등의 컬러 인쇄 가능한 인쇄 장치이며, CPU, ROM 및 RAM 등으로 이루어지는 마이크로 컴퓨터에 의해서 실현되는 프린터 컨트롤러(120)가 호스트 컴퓨터(101)로부터 전송된 인쇄 데이터(114)를 입력 버퍼(121)에 읽어들인다.
프린터 컨트롤러(120)는 입력 버퍼(121)에 축적된 인쇄 데이터(114)의 묘화 커맨드 열을 해석하여, 그것이 색 정보라면 색 변환 모듈(122)로 흑색 생성(BG)/하색(undercolor) 제거(UCR) 수속 처리 및 인쇄시 잉크 총량치 규제 처리를 실시하여 CMYK치로 변환한다.
또한, 묘화 정보의 경우에는 색 변환 모듈(122)로 결정된 CMYK치에 따라서 비트맵 생성 모듈(123)이 묘화 도형을 비트맵용 메모리(124) 상에 전개한다. 또한, 묘화 커맨드가 인쇄 시작 커맨드인 경우에는 지금까지 비트맵용 메모리(124) 상에 전개된 비트맵 이미지를 엔진(잉크젯 헤드부)(125)에 의해서 기록 용지에 인쇄한다.
이어서, 상기 본 발명의 색 변환 모듈(122)에 관해서 설명하지만, 우선, 도 8에 의해서 종래부터 있는 일반적인 색 변환 모듈에 관해서 설명한다. 우선, BG/UCR 처리부(130)에 의해서 입력 RGB를 BG/UCR 처리하여 CMYK로 변환한다. 여기서의 입력 RGB는 문자부나 선화부의 경우에는 그 색 농도, 사진부의 경우에는 각 화소의 농도를 의미한다.
또한, 총량 규제 처리부(131)에 의해서 CMYK의 총화가 일정량을 넘고 있는 경우에는 일정량으로 수습되도록 CMYK치를 보정하고, 마지막으로 γ 테이블(132)에 의해서 γ 변환을 한다. 총량 규제 처리부와 γ 테이블은 순서를 반대로 하는 것도 가능하다.
즉, 상기 프린터 컨트롤러(120)와 색 변환 모듈(122)이, 문서 데이터의 묘화 커맨드 열의 문자부, 선화부 및 사진부에 대하여 각각 다른 흑색 생성 처리 및 하색 제거 처리를 실시하고 나서 비트맵 이미지화하는 수단의 기능을 한다.
또한, 상기 총량 규제 처리부(131)는 문서 데이터의 묘화 커맨드 열의 문자부, 선화부 및 사진부에 대하여 각각 다른 인쇄시 잉크 총량치의 규제를 적응하는 수단의 기능을 한다.
이 인쇄 시스템은 호스트 컴퓨터(101)에 의해서 문서 데이터를 묘화 커맨드 열로 변환하고, 프린터(102)에 의해서 상기 묘화 커맨드 열의 문자부, 선화부 및 사진부에 대하여 각각 다른 BG/UCR 수속 처리를 실시하고 나서 비트맵 이미지화하여, 그 비트맵 이미지화된 데이터 기록 용지에 인쇄한다.
또한, 프린터(102)에 있어서, 상기 묘화 커맨드 열의 문자부, 선화부 및 사진부에 대하여 각각 다른 인쇄시 잉크 총량치의 규제를 적응한다.
도 9는 도 7에 도시한 색 변환 모듈(122)의 다른 구성예를 도시하는 블록도이다. 이 색 변환 모듈(122)에서는 도 6에 도시한 종래의 색 변환 모듈과 달리, BG/UCR 처리부(140)에 입력 RGB의 정보와 함께, 문자부, 선화부 및 사진부의 어느 묘화로 사용하기 위한 RGB치인지를 나타내는 무료 정보(Tag)의 입력을 추가하고 있다.
한편, 이 실시형태의 인쇄 시스템은 프린터 컨트롤러(120)측에서 문서 데이터를 비트맵화하는 PDL 방식의 프린터(102)를 사용하기 때문에, 묘화 도형이 문자부, 선화부 및 사진부의 어느 것인지는 확실하게 식별할 수 있다.
BG/UCR 처리부(140)는 상기 묘화 커맨드 열의 문자부, 선화부 및 사진부에 대하여 각각 다른 흑색 생성(BG) 수속 처리 및 하색 제거(UCR) 수속 처리를 실시한다. 그 처리시, 색 문자나 착색선은 계조성보다도 날카로움을 중시하며, 사진부에서는 계조성이나 색깔을 중시한다.
도 10은 상기 BG/UCR 처리부(140)에 있어서의 문자부 및 선화부용 BG/UCR 수속 처리시의 설명에 사용하는 선도이다. 도 10의 (b)와 (a)에 각각 도시한 바와 같이, 시안, 마젠타, 옐로우의 농도로 최소의 농도분을 모든 색에서 빼고, 그 뺀 양을 블랙(흑)으로 대체하는 100% BG와 100% UCR이라 불리는 수속 처리를 실시한다. 이 경우, 잉크의 총 부착량은 적어지기 때문에, 문서 데이터는 전체적으로 날카로운 화상이 된다.
이렇게 해서, 문서 데이터의 사진부의 계조성이 저하되거나 문자부의 날카로움이 손상되는 일없이 BG/UCR 수속 처리를 실시할 수 있다.
도 11은 상기 BG/UCR 처리부(140)에 있어서의 사진부용 BG/UCR 수속 처리시의 설명에 사용하는 선도이다. 도 11의 (b)와 (a)에 각각 도시한 바와 같이, 사진부에서는 계조성이나 색깔을 중시하여 BG와 UCR 처리를 실시한다. 따라서, 총 부착량은 「색 경계 스며듦」, 「비딩」, 「건조 불량」이나 「이면 찍힘」 등이 발생하지 않을 정도로 BG, UCR 처리를 한다.
투명 기재 상에 잉크 수용층을 형성한 광 투과성의 기록 매체 및 불투명 기재 상에 표면이 광택을 갖는 잉크 수용층을 형성한 기록 매체에 기록하는 경우, 모노크롬 화상과 복수 색의 컬러 화상 중 어느 쪽을 기록하고자 할 때에도, 실질적으로 블랙 잉크를 사용하지 않고 그 컬러 잉크만을 이용하여 기록하기 때문에, BG와 UCR는 모두 10% 미만, 바람직하게는 0%으로 하는 것이 좋다.
도 9의 총량 규제 처리부(141)는 문자부, 선화부 및 사진부에 대하여 각각 다른 잉크의 총량 규제를 한다. 전술한 BG/UCR 수속 처리에 의해, 잉크의 부착량은 경감할 수 있지만, 입력이 CMYK인 경우나 2차색인 경우에는 경감할 수 없다. 따라서, 잉크의 스며듦을 억제해야 하는 경우는 BG/UCR 수속 처리된 CMYK치에 대하여 총량 규제를 할 필요가 있다.
일반적으로 잉크의 스며듦은 문자나 세선의 엣지부에서 발생하기 쉽다. 그래서, 총량 규제 처리부(141)에의 입력으로서 문자부 및 선화부의 경우에는 잉크 총량치를 낮게 억제하는 규제량을 부여함으로써, 사진부의 계조성이나 색깔을 손상하는 일없이 문자부 및 선화부의 잉크의 스며듦을 억제한다. 그리고, 마지막으로 γ테이블(142)에 의해서 γ변환을 행한다.
이렇게 해서, 문서 데이터의 사진부의 계조성이 저하되거나 문자부의 샤프함이 손상되는 일없이 잉크의 총량을 억제할 수 있다.
이어서, 잉크의 스며듦은 프린터(102)의 기계차, 기록 용지 및 인쇄 출력 환경에 의존하는 경우가 있다. 그래서, 전술한 프린터(102)의 조작부(도시 생략)나 프린터 드라이버 소프트웨어(113)로부터 지정된 표준의 총량 규제량에 대한 미세 조정량을 입력하는 수단을 설치하면, 기계차나 출력 환경에 의한 변동을 흡수할 수 있다.
도 12는 도 7에 도시한 본 발명에 따른 색 변환 모듈(122)의 다른 구성예를 도시하는 블록도이다. 입력 수단(143)으로부터 입력된 문자부, 선화부 및 사진부에 대한 각 총량 규제 미세 조정치(144)를 총량 규제 처리부(141)에 설정한다. 입력 수단(143)은 프린터(102)의 조작부 또는 프린터 컨트롤러(120)가 프린터 드라이버 소프트웨어(113)를 실행함으로써 실현되는 프린터 드라이버에 의한다.
이 경우의 인쇄 시스템은 조작부 또는 프린터 드라이버에 의한 입력 수단(143)에 의해, 문서 데이터의 묘화 커맨드 열의 문자부, 선화부 및 사진부에 대하여 각각 적응하는 인쇄시의 잉크의 총량 규제 미세 조정치(144)를 총량 규제 처리부(141)에 입력 설정한다.
즉, 상기 입력 수단(143)은 문서 데이터의 묘화 커맨드 열의 문자부, 선화부 및 사진부에 대하여 각각 적응하는 인쇄시의 잉크 총량치의 미세 조정치를 입력 설정하는 수단의 기능을 한다.
이와 같이 하여, 문서 데이터의 문자부, 선화부, 사진부의 각각에 대하여 잉크 총량 규제량을 인쇄 환경에 맞게 최적치로 조정할 수 있다.
이 실시형태의 인쇄 시스템은, 인쇄 시의 입력 데이터를 해석할 때, 묘화 도형이 문자부인지 선화부인지 사진부인지의 태그 정보를 결정하고 나서 BG/UCR 수속 처리를 행하기 때문에, 데이터의 문자부, 선화부 및 사진부의 각각에 대해 다른 BG/UCR 수속을 할 수 있어, 사진부의 계조성을 떨어뜨리지 않고서 문자부의 날카로움을 유지할 수 있다.
또한, 인쇄 시의 입력 데이터를 해석할 때, 묘화 도형이 문자부인지 선화부인지 사진부인지의 태그 정보를 결정하고 나서 잉크 총량 규제 처리를 행하기 때문에, 문서 데이터의 문자부, 선화부 및 사진부의 각각에 대해서 다른 총량 규제를 하는 것이 가능하다.
또한, 인쇄 시의 입력 데이터를 해석할 때, 문자부, 선화부 및 사진부의 각각에 대한 잉크 총량 규제량을 조정하는 것이 가능하다.
한편, 전술한 실시형태에서는 인쇄 시스템을 설명했지만, 상기 호스트 컴퓨터(101)와 프린터(102)의 기능을 함께 가진 인쇄 장치도 마찬가지로 실시할 수 있다.
그 경우는 인쇄 장치의 제어부 등이 문서 데이터를 묘화 커맨드 열로 변환하고, 그 묘화 커맨드 열을 비트맵 이미지화할 때, 상기 묘화 커맨드 열의 문자부, 선화부 및 사진부에 대하여 각각 다른 흑색 생성 처리 및 하색 제거 처리를 실시하고 나서 비트맵 이미지화하는 수단의 기능을 하도록 하면 된다.
또한, 상기 묘화 커맨드열의 문자부, 선화부 및 사진부에 대하여 각각 다른 인쇄시 잉크 총량치의 규제를 적응하는 수단도 이루게 하면 좋다.
또한, 조작부 등이 상기 묘화 커맨드 열의 문자부, 선화부 및 사진부에 대하여 각각 적응하는 인쇄시 잉크 총량치의 미세 조정치를 입력 설정하는 수단을 이루게 하면 좋다.
다음에, 본 발명에서 사용하는 잉크에 관해서 설명한다.
첫째로, 본 발명에 있어서 사용하는 잉크는 25℃에서의 표면 장력이 40 mN/m 이하인 저표면 장력의 수성 잉크, 잉크 세트를 이용하는 것이 바람직하다. 이것은, 본 발명자들이 기록 화상의 건조성을 개선하기 위해서 여러 가지 수단에 대해서 검토한 결과, 잉크의 표면 장력을 40 mN/m 이하가 되도록 조정하면 대부분의 피기록재에 대하여도 빠른 침투 건조가 가능한 것을 알아낸 데에 기초한 것이다. 또한, 잉크의 표면 장력을 40 mN/m 이하로 함으로써, 잉크의 헤드 부재에 대한 젖는 성질이 좋아져, 8 mPa·sec(25℃) 이상의 고점도 잉크라도 주파수 응답성이 향상되어, 토출 안정성이 현저히 향상된다. 이 저표면 장력의 잉크는 탄소수 8∼11의 폴리올 또는 글리콜에테르와, 음이온 또는 비이온계 계면활성제를 이용함으로써 달성할 수 있다.
또한 둘째로, 본 발명에 있어서 바람직하게는 5 mPa·sec 이상, 보다 바람직하게는 8 mPa·sec(25℃) 이상의 고점도 잉크, 잉크 세트를 이용함으로써 인쇄 품위가 현저히 향상된다. 종래의 잉크젯 프린터에 이용된 3 mPa·sec(25℃) 정도의 저점도 잉크에서는 잉크 중의 수분이 약 70 중량%이지만, 8 mPa·sec(25℃) 정도의 고점도 잉크에서는 약 50 중량% 이하가 되어, 잉크 방울이 지면 상에 착탄(着彈)될 때의 수분 증발율이 2.0∼3.0배로 높아진다. 이 때문에 고농도의 안료가 지면 상에서 응집되는 속도도 빨라져 스며듦이 거의 없어진다.
또한 셋째로, 본 발명에 있어서, 잉크 중의 색재 농도는 고형분으로 바람직하게는 8 중량% 이상, 보다 바람직하게는 10 중량% 이상이다. 폴리머 에멀젼 농도 혹은 안료 농도를 높임으로써, 잉크의 점도가 높아져, 안료가 기록 매체의 잉크 수용층 표면에서 응집하여 머물기 쉽게 되어 발색 농도, 색조가 향상되는 동시에 스며듦도 거의 없어진다.
또한 넷째로, 본 발명에 있어서는, 종래에 이용된 에틸렌글리콜(디에틸렌글리콜)과 글리세린이 혼합된 저점도의 습윤제보다도, 글리세린, 1,3-부탄디올, 트리에틸렌글리콜, 1,6-헥산디올, 프로필렌글리콜, 1,5-펜탄디올, 디에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 트리메틸올프로판, 트리메틸올에탄에서 선택된 적어도 1종류 이상의 고점도의 습윤제와 글리세린이 혼합된 고점도의 습윤제를 이용하는 것이 바람직하다. 고점도의 습윤제를 이용하면, 고안료 농도와 더불어 고점도의 잉크로 할 수 있다.
본 발명에서 사용하는 바람직한 잉크 조성물은 다음의 구성으로 이루어지는 잉크 점도 5 mPa·sec 이상, 바람직하게는 8 mPa·sec(25℃) 이상의 기록용 잉크이다. 인쇄하기 위한 착색제, 그것을 분산시키기 위한 물을 필수 성분으로 하며, 필요에 따라서 첨가되는 습윤제, 수용성 유기 용매, 음이온 또는 비이온계 계면활성제, 에멀젼, 방부제, pH 조제제로 구성된다. 습윤제 1과 2를 혼합하는 것은 각각의 습윤제의 특징을 살리기 위해서와, 점도 조제를 할수 있기 위해서이지만, 습윤제 1과 2를 반드시 병용할 필요는 없다.
① 착색제
② 습윤제 1(글리세린)
③ 습윤제 2(1,3-부탄디올, 트리에틸렌글리콜,
1,6-헥산디올, 프로필렌글리콜,
1,5-펜탄디올, 디에틸렌글리콜,
디프로필렌글리콜, 트리메틸올프로판,
트리메틸올에탄에서 선택된 적어도 1종류 이상)
④ 수용성 유기 용매
⑤ 음이온 또는 비이온계 계면활성제
⑥ 탄소수 8∼11의 폴리올 또는 글리콜에테르
⑦ 방부제
⑧ pH 조제제
⑨ 순수(純水)
이하, 본 발명에서 사용하는 각 잉크의 구성 요소에 관해서 설명한다.
블랙 잉크용 색재로서는, 예컨대 카본 블랙이 이용되며, 퍼니스법, 채널법 등으로 제조된 카본 블랙으로, 1차 입자 지름이 15 nm에서 40 nm, BET 흡착법에 의한 비표면적이 50∼300 m2/g, pH 2∼9을 갖는 것이 바람직하게 사용되고, 특히 pH 6 이하의 산성 카본 블랙이 고농도인 것이 바람직하다. 또한 차아염소산화 처리한 카본 블랙이나 술폰화제 처리한 카본 블랙, 디아조늄 화합물로 처리하여 술폰산, 카르복실산 등의 음이온성 해리기를 도입한 카본 블랙, 소위 자기 분산형 카본 블랙이 바람직하다.
자기 분산형 카본 블랙을 이용한 블랙 잉크는 토출 안정성이 우수하고, 일반 용지에 기록한 경우의 화상 농도, 문자 품위가 우수하다는 특징이 있지만, 광택지 등 기재 상에 잉크 흡수층을 설치한 기록 매체에 기록하는 경우에는 내찰과성이 부족한 경우도 있어, 내찰과성을 보충할 목적으로 자기 분산형 카본 블랙에 수지 에멀젼을 첨가한 구성으로 할 수도 있다.
수지 에멀젼이란, 연속상이 물이며, 분산상이 다음과 같은 수지 성분인 에멀젼을 의미한다. 분산상의 수지 성분으로서는 아크릴계 수지, 초산비닐계 수지, 스티렌-부타디엔계 수지, 염화비닐계 수지, 아크릴-스티렌계 수지, 부타디엔계 수지, 스티렌계 수지 등을 들 수 있다.
본 발명의 바람직한 형태에 따르면, 이 수지는 친수성 부분과 소수성 부분을 더불어 갖는 중합체인 것이 바람직하다. 또, 이들 수지 성분의 입자 지름은 에멀젼을 형성하는 한 특별히 한정되지 않지만, 150 nm 정도 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 5∼100 nm 정도이다.
이들 수지 에멀젼은 수지 입자를, 경우에 따라서 계면활성제와 함께 물에 혼합함으로써 얻을 수 있다. 예컨대, 아크릴계 수지 또는 스티렌-아크릴계 수지의 에멀젼은 이들 수지와, 계면활성제를 물에 혼합함으로써 얻을 수 있다.
수지 성분과 계면활성제와의 혼합의 비율(중량비)은 통상 10:1∼5:1 정도로 하는 것이 바람직하다. 계면활성제의 사용량이 상기 범위에 차지 않는 경우, 에멀젼으로 되기 어렵고, 또한 상기 범위를 넘는 경우, 잉크 조성물의 내수성이 저하되거나, 침투성이 악화되는 경향이 있기 때문에 바람직하지 못하다.
또한, 상기 에멀젼의 분산상 성분으로서의 수지와 물의 비율은 수지 100 중량부에 대하여 물 60∼400 중량부, 바람직하게는 100∼200의 범위가 적당하다.
시판되는 수지 에멀젼으로서는, 마이크로젤 E-1002, E-5002(스티렌-아크릴계 수지 에멀젼, 니혼페인트사 제조), 본코트 4001(아크릴계 수지 에멀젼, 다이닛폰잉크가가쿠고교사 제조), 본코트 5454(스티렌-아크릴계 수지 에멀젼, 다이닛폰잉크가가쿠고교사 제조), SAE-1014(스티렌-아크릴계 수지 에멀젼, 니혼제온사 제조), 사이비놀 SK-200(아크릴계 수지 에멀젼, 사이덴가가쿠사 제조) 등을 들 수 있다.
본 발명에 있어서 수지에멀젼을 첨가하는 경우에는 그 수지 성분이 잉크 조성물의 0.1∼40 중량%가 되도록 함유하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 1∼25 중량%의 범위이다.
수지 에멀젼은 증점 ·응집하는 성질을 지니며, 착색 성분의 침투를 억제하고, 또한 기록재에의 정착을 촉진하는 효과를 갖는다. 또한, 수지 에멀젼의 종류에 따라서는 기록재 상에서 피막을 형성하여, 인쇄물의 내찰과성도 향상시키는 효과를 갖는다.
컬러 잉크용 색재는 폴리머 미립자에 수불용성 또는 난용성의 색재를 함유시킨 폴리머 에멀젼으로 이루어진다. 본 발명에 있어서, 「색재를 함유시킨」의 의미는 폴리머 미립자 중에 색재를 봉입한 상태 및 폴리머 미립자의 표면에 색재를 흡착시킨 상태의 어느 하나 또는 쌍방을 나타낸다. 이 경우, 본 발명의 잉크에 배합되는 색재는 전부 폴리머 미립자에 봉입 또는 흡착되어 있을 필요는 없으며, 본 발명의 효과가 손상되지 않는 범위에서, 그 색재가 에멀젼 중에 분산되고 있더라도 좋다. 상기 색재로서는 수불용성 혹은 수난용성으로, 상기 폴리머에 의해서 흡착될 수 있는 색재라면 특별히 제한 없이 이용된다.
본 발명에서, 수불용성 혹은 수난용성이란, 20℃에서 물 100 중량부에 대하여, 색재가 10 중량부 이상 용해되지 않는 것을 말하며, 용해한다란, 눈으로 보아 수용액 표층 또는 하층에 색재의 분리나 침강이 인정되지 않는 것을 말한다. 상기 색재로서는, 예컨대 유용성(油溶性) 염료, 분산 염료 등의 염료나, 안료 등을 들 수 있다. 양호한 흡착·봉입성의 관점에서 유용성 염료 및 분산 염료가 바람직하지만, 얻어지는 화상의 내광성의 점에서는 안료가 바람직하게 이용된다.
본 발명에 이용되는 상기한 각 염료는 폴리머 미립자에 효율적으로 함침되는 관점에서, 유기 용매, 예컨대 케톤계 용제에 2 g/리터 이상 용해되는 것이 바람직하며, 20∼600 g/리터 용해되는 것이 더욱 바람직하다.
컬러 잉크용 안료로서는 황색 잉크용으로 C.I. 피그먼트 옐로우 1(제1 옐로우 G), 3, 12(디스아조 옐로우 AAA), 13, 14, 17, 23, 24, 34, 35, 37, 42(황색 산화철), 53, 55, 74, 81, 83(디스아조 옐로우 HR), 95, 97, 98, 100, 101, 104, 108, 109, 110, 117, 120, 128, 138, 150, 153 등을 사용할 수 있다.
마젠타용으로 C. I. 피그먼트 레드 1, 2, 3, 5, 17, 22(브릴리언트 퍼스트 스칼렛), 23, 31, 38, 48:2(퍼머넌트 레드 2B(Ba)), 48:2(퍼머넌트 레드 2B(Ca)), 48:3(퍼머넌트 레드 2B(Sr)), 48:4(퍼머넌트 레드 2B(Mn)), 49:1, 52:2, 53:1, 57:1(브릴리언트 카민 6B), 60:1, 63:1, 63:2, 64:1, 81(로다민 6G 레이크), 83, 88, 92, 101(레드 옥사이드), 104, 105, 106, 108(카드뮴 레드), 112, 114, 122(디메틸퀴나크리돈), 123, 146, 149, 166, 168, 170, 172, 177, 178, 179, 185, 190, 193, 209, 219 등을 사용할 수 있다.
시안용으로 C. I. 피그먼트 블루 1, 2, 15(구리 프탈로시아닌 블루 R), 15:1, 15:2, 15:3(프탈로시아닌 블루 G), 15:4, 15:6(프탈로시아닌 블루 E), 16, 17:1, 56, 60, 63 등을 사용할 수 있다.
또한 중간색으로서는 레드, 그린, 블루용으로서 하기 안료를 단독 혹은 혼합하여 이용할 수 있다. 또한, 하기안료는 상기 한 마젠타, 시안의 조색용으로서도 이용할 수 있다.
C. I. 피그먼트 레드 177, 194, 224, C. I. 피그먼트 오렌지 43, C. I. 피그먼트 바이올렛 3, 19, 23, 37, C. I. 피그먼트 그린 7. 36
다른 적절한 착색 안료의 예는 The Color Index, 제3판(The Society of Dyers and Colourists, 1982)에 기재되어 있다.
한편, 안료를 착색제로서 이용하는 경우에 보색, 조색 등을 위해 상기 염료를 병용할 수도 있다.
상기 색재의 배합량은 폴리머의 배합량과의 관계에 있어서, 그 폴리머의 중량에 대하여 약 10∼200 중량%가 바람직하며, 특히 약 25∼150 중량%인 것이 바람직하다.
상기 폴리머 에멀젼을 형성하는 폴리머로서는, 예컨대 비닐계 폴리머, 폴리에스테르계 폴리머 및 폴리우레탄계 폴리머 등을 이용할 수 있다. 특히 바람직하게 이용되는 폴리머는 비닐계 폴리머 및 폴리에스테르계 폴리머이며, 일본 특허 공개 2000-53897호 공보, 일본 특허 공개 2000-53898호 공보, 일본 특허 공개 2001-139849호 공보에 개시되어 있는 폴리머를 들 수 있다.
본 발명의 바람직한 형태에 따르면, 이들 색재를 함유하는 폴리머 미립자의 평균 입자 지름은 잉크 중에 있어서 가장 바람직하게는 0.16㎛ 이하이다.
잉크 중의 폴리머 미립자의 함유량은 고형분으로 8∼20 중량% 정도가 바람직하며, 보다 바람직하게는 8∼12 중량% 정도이다.
습윤제와 수용성 유기 용매에 대해서 말하자면, 본 발명의 잉크는 물을 액매체(液媒體)로서 사용하는 것인데, 잉크를 원하는 물질로 하기 위해서, 잉크의 건조를 방지하기 위해서, 또, 분산 안정성을 향상시키기 위해서 등의 목적으로, 예컨대 하기의 수용성 유기 용매가 사용된다. 이들 수용성 유기 용매는 복수 혼합하여 사용하더라도 좋다.
습윤제와 수용성 유기 용매의 구체예로서는 예컨대 이하의 것을 들 수 있다. 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디프로플렌글리콜, 트리프로필렌글리콜, 테트라에틸렌글리콜, 헥시렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리 프로필렌글리콜, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 글리세롤, 1,2,6-헥산트리올, 1,2,4-부탄트리올, 1,2,3-부탄트리올, 페트리올 등의 다가알콜류;
에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르, 테트라에틸렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르 등의 다가알콜알킬에테르류;
에틸렌글리콜모노페닐에테르, 에틸렌글리콜모노벤질에테르등의 다가알콜아릴에테르류;
2-피롤리돈, N-메틸-2-피롤리돈, N-히드록시에틸-2-피롤리돈, 1,3-디메틸이미이다졸리디논, ε-카프로락탐, γ-부티로락톤 등의 함질소 복소환 화합합물;
포름아미드, N-메틸포름아미드, N,N-디메틸포름아미드 등의 아미드류;
모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 모노에틸아민, 디에틸아민, 트리에틸아민 등의 아민류;
디메틸설폭시드, 설포란, 티오디에탄올 등의 함유황 화합물;
프로필렌카르보네이트, 탄산에틸렌 등이다.
이들 유기 용매 중에서도, 특히 디에틸렌글리콜, 티오디에탄올, 폴리에틸렌글리콜 200∼600, 트리에틸렌글리콜, 글리세롤, 1,2,6-헥산트리올, 1,2,4-부탄트리올, 페트리올, 1,5-펜탄디올, 2-피롤리돈, N-메틸-2-피롤리돈이 바람직하다. 이들은 용해성과 수분 증발에 의한 분사 특성 불량의 방지에 대하여 우수한 효과를 얻을 수 있다.
그 밖의 습윤제로서는 당을 함유하는 것이 바람직하다. 당류의 예로서는 단당류, 이당류, 올리고당류(삼당류 및 사당류를 포함함) 및 다당류을 들 수 있으며, 바람직하게는 글루코스, 만노스, 프럭토스, 리보스, 키실로스, 아라비노스, 갈락토스, 말토스, 셀로비오스, 락토스, 슈크로스, 트레할로스, 말토트리오스 등을 들 수 있다. 여기서, 다당류란 광의의 당을 의미하며, α-시클로덱스트린, 셀룰로오스 등 자연계에 널리 존재하는 물질을 포함하는 의미로 이용하기로 한다.
또한, 이들 당류의 유도체로서는 상기한 당류의 환원당(예컨대, 당알콜(일반식 HOCH2(CHOH)nCH2OH(여기서 n=2∼5의 정수를 나타냄)로 나타내어짐), 산화당(예컨대, 알돈산, 우론산 등), 아미노산, 티오산 등을 들 수 있다. 특히 당알콜이 바람직하며, 구체예로서는 말티톨, 솔비톨 등을 들 수 있다.
이들 당류의 함유량은 잉크 조성물의 0.1∼40 중량%, 바람직하게는 0.5∼30 중량%의 범위가 적당하다.
안료와 습윤제의 비는 헤드로부터의 잉크 토출 안정성에 매우 영향이 있다. 안료 고형분이 높은 데 습윤제의 배합량이 적으면 노즐의 잉크 메니스커스 부근의 수분 증발이 진행되어 토출 불량을 초래한다.
습윤제의 배합량은 10∼50 중량%가 바람직하며, 이에 대하여 색재를 함유하는 폴리머 미립자는 8 중량% 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 8∼20 중량%이기 때문에, 습윤제와 폴리머 미립자 고형분의 양자의 비는 0.5∼6.25가 바람직하지만, 보다 바람직하게는 2.0∼6.0이며, 가장 바람직하게는 3.0∼5.0의 범위이다. 이 범위에 있는 잉크는 건조성이나 보존 시험이나 신뢰성 시험이 매우 양호하다.
계면활성제로서는 음이온계 계면활성제 또는 비이온계 계면활성제가 이용된다. 색재의 종류나 습윤제, 수용성 유기 용매의 조합에 의해서, 분산 안정성을 손상시키지 않는 계면활성제를 선택한다.
음이온성 계면활성제로서는, 예컨대 폴리옥시에틸렌알킬에테르초산염, 도데실벤젠술폰산염, 라우릴산염, 폴리옥시에틸렌알킬에테르설페이트의 염 등을 들 수 있다.
비이온성 계면활성제로서는, 예컨대 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌알킬에스테르, 폴리옥시에틸렌솔비탄지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르, 폴리옥시에틸렌알킬아민, 폴리옥시에틸렌알킬아미드 등을 들 수 있다.
아세틸렌글리콜계 계면활성제는 2,4,7,9-테트라메틸-5-데신-4,7-디올, 3,6-디메틸-4-옥틴-3,6-디올, 3,5-디메틸-1-헥신-3-올 등의 아세틸렌글리콜계(예컨대 에어프로덕트사(미국)의 사피놀 104, 82, 465, 485 혹은 TG 등)를 이용할 수 있지만, 특히 사피놀 465, 104나 TG가 양호한 인쇄 품질을 보인다.
상기 계면활성제는 단독 또는 이종 이상을 혼합하여 이용할 수 있다.
본 발명에서는 계면활성제를 사용함으로써 기록 용지가 젖는 성질을 개선할 수 있다. 바람직한 계면활성제로서는 폴리옥시에틸렌알킬에테르초산염, 디알킬술포호박산염, 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르, 폴리옥시에틸렌폴리옥시프로필렌 블록 공중합체, 아세틸렌글리콜계 계면활성제를 들 수 있다. 보다 구체적으로는 음이온계 계면활성제로서는 하기 일반식 (I)으로 나타내어지는 폴리옥시에틸렌알킬에테르초산염 및/또는 하기 일반식 (II)으로 나타내어지는 탄소쇄가 5∼16인 분기된 알킬쇄를 갖는 디알킬술포호박산염을 들 수 있으며, 이들을 이용함으로써 일반 용지 특성도 개선되고 또한 착색제의 용해 ·분산 안정성을 얻을 수 있다.
R1-O-(CH2CH2O)mCH2COOM … (I)
(R1 : 탄소수 6∼14의 분기되더라도 좋은 알킬기, m=3∼12, M : 알칼리 금속 이온, 제4급 암모늄, 제4급 포스포늄, 알칸올아민)
Figure 112007022440665-PAT00001
(R2 : 탄소수 5∼16의 분기된 알킬기, M : 알칼리 금속 이온, 제4급 암모늄, 제4급 포스포늄, 알칸올아민)
본 발명에 이용하는 계면활성제 (I), (II)를 구체적으로 유리산형으로 하기에 예시한다.
Figure 112007022440665-PAT00002
Figure 112007022440665-PAT00003
Figure 112007022440665-PAT00004
Figure 112007022440665-PAT00005
Figure 112007022440665-PAT00006
더욱이 본 발명의 계면활성제의 쌍이온으로서 리튬 이온 및 하기 일반식으로 나타내어지는 제4급 암모늄 이온, 제4급 포스포늄 이온을 이용함으로써 계면활성제가 우수한 용해 안정성을 보인다.
Figure 112007022440665-PAT00007
(식에서, Z는 질소 또는 인을 나타내고, R3∼R6은 독립적으로 수소, 탄소수 1∼4의 알킬기, 히드록시알킬기 또는 할로겐화알킬기를 나타냄)
바람직한 비이온계의 계면활성제로서 하기 일반식 (III)으로 나타내어지는 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르, 하기 일반식 (IV)으로 나타내어지는 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 하기 일반식 (V), (V')으로 나타내어지는 폴리옥시에틸렌폴리옥시프로필렌알킬에테르, 하기 일반식 (VI)으로 나타내어지는 아세틸렌글리콜계 계면활성제를 들 수 있다. 이들을 병용함으로써 또 상승 효과로서 침투성을 들 수 있으며, 이에 따라 색 경계 스며듦이 저감되고, 또한 문자 번짐도 적은 잉크를 얻을 수 있다.
Figure 112007022440665-PAT00008
(R은 분기되더라도 좋은 탄소수 6∼14의 탄화수소기, k=5∼20)
R -(OCH2CH2)nOH … (IV)
(R은 분기되더라도 좋은 탄소수 6∼14의 탄화수소기, k=5∼20)
Figure 112007022440665-PAT00009
(R'은 탄소수 6∼14의 탄화수소기, m≤20, n≤20)
Figure 112007022440665-PAT00010
(p, q=0∼40)
한편, 이 잉크의 pH를 6 이상으로 함으로써 잉크의 보존 안정성을 얻을 수 있으며, 또한, 사무실에서 사용되고 있는 복사 용지나 메모 용지 등은 pH가 5∼6인 것이 많이, 이들 기록 용지에 잉크를 9∼60 ㎛의 미세한 토출구로부터 토출 중량이 3 ng∼50 ng인 액적으로서 5∼20 m/s로 비상시키고, 단색에서의 부착량을 1.5 g/m2에서 30 g/m2로 하여 JIS P-8122 시험법에 의한 스테키히트 사이즈도가 3초 이상인 소위 일반 용지에 기록함으로써 고화질, 고해상의 기록 화상을 형성하는 기록 방식을 제공할 수 있다. 다만, 상기 일반식 (II)으로 나타내어지는 계면활성제를 이용하는 경우는, pH가 9 이상이면 보존시에 분해에 의한 물질 변화가 발생하기 쉽기 때문에, pH를 6∼9로 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 이용할 수 있는 상기 일반식 (I), (II), (III), (IV), (V), (V'), (VI)로 나타내어지는 계면활성제의 첨가량은 0.05∼10 중량% 사이에서 인쇄 시스템에 의해 요구되는 잉크 특성에 대하여 원하는 침투성을 부여하는 것이 가능하다. 여기서 0.05 중량% 미만이면 어느 쪽의 경우도 2색 겹침부의 경계에서의 번짐이 발생하고, 10 중량%보다 많이 첨가하는 경우는 화합물 자체가 저온에서 석출되기 쉽기 때문에 신뢰성이 나빠진다.
본 발명에 있어서의 표면 장력은 종이에 대한 침투성을 나타내는 지표이며, 특히 표면 형성되어 1초 이하의 짧은 시간에서의 동적 표면 장력을 나타내며, 포화 시간으로 측정되는 정적 표면 장력과는 다르다. 측정법으로서는 일본 특허 공개 소63-31237호 공보 등에 기재된 종래 공지된 방법으로 1초 이하의 동적인 표면 장력을 측정할 수 있는 방법이라면 사용할 수 있지만, 본 발명에서는 Wilhelmy식의 현수 판식 표면 장력계를 이용하여 측정했다. 표면 장력의 값은 40 mN/m 이하가 바람직하며, 보다 바람직하게는 35 mN/m 이하로 하면 우수한 정착성과 건조성을 얻을 수 있다.
본 발명에 이용하는 탄소수 8∼11의 폴리올 또는 글리콜에테르는 25℃의 수중에서 바람직하게는 0.1∼4.5 중량% 미만 사이의 용해도를 갖는 부분적으로 수용성인 폴리올 및/또는 글리콜에테르이며, 기록용 잉크 전체 중량에 대하여 바람직하게는 0.1∼10.0 중량% 첨가함으로써, 상기 잉크의 열 소자로의 젖는 성질이 개량되어, 소량의 첨가량이라도 토출 안정성 및 주파수 안정성을 얻을 수 있다.
이들의 바람직한 예로서 다음의 것이 있다.
① 2-에틸-1,3-헥산디올
용해도 : 4.2 중량%(20℃)
② 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올
용해도 : 2.0 중량%(25℃)
25℃의 수중에 있어서 0.1∼4.5 중량% 미만 사이의 용해도를 갖는 폴리올, 글리콜에테르로 이루어지는 침투제는 용해도가 낮은 대신에 침투성이 매우 높다고 하는 장점이 있다. 따라서, 25℃의 수중에 있어서 0.1∼4.5 중량% 미만 사이의 용해도를 갖는 침투제와 다른 용제와의 조합이나 다른 계면활성제와의 조합으로 매우 높은 침투성의 잉크를 작성하는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 잉크에는 상기 착색제, 용매, 계면활성제 등의 외에 종래부터 알려져 있는 첨가제를 가할 수 있다.
예컨대, 방부제 및 곰팡이 방지제로서는 데히드로초산나트륨, 소르브산나트륨, 2-피리딘티올-1-옥사이드나트륨, 안식향산나트륨, 펜타클로로페놀나트륨 등을 사용할 수 있다.
또한 pH 조정제로서는 조합되는 잉크에 악영향을 주지 않고서 pH를 7 이상으로 조정할 수 있는 것이라면, 임의의 물질을 사용할 수 있다.
그 예로서, 디에탄올아민, 트리에탄올아민 등의 아민, 수산화리튬, 수산화나트륨, 수산화칼륨 등의 알칼리 금속 원소의 수산화물, 수산화암모늄, 제4급 암모늄수산화물, 제4급 포스포늄수산화물, 탄산리튬, 탄산나트륨, 탄산칼륨 등의 알칼리 금속의 탄산염 등을 들 수 있다.
또한 킬레이트 시약으로서는, 예컨대 에틸렌디아민사초산나트륨, 니트릴로삼초산나트륨, 히드록시에틸에틸렌디아민삼초산나트륨, 디에틸렌트리아민오초산나트륨, 우라밀이초산나트륨 등을 사용할 수 있다.
더욱이 방청제로서는, 예컨대 산성아황산염, 티오황산나트륨, 티오디글리콜산안몬, 디이소프로필암모늄니트라이트, 사질산펜타에리스리톨, 디시클로헥실암모늄니트라이트 등을 사용할 수 있다.
그 목적에 따라서 수용성 자외선 흡수제, 수용성 적외선 흡수제 등을 첨가할 수 있다.
실시예
이하 본 발명의 실시예 및 비교예를 나타내지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.
<잉크의 작성>
착색제 예 1.
프탈로시아닌 안료 함유 폴리머 미립자 분산체의 조정
일본 특허 공개 2001-139849호 공보의 조정예 3을 따라, 구체적으로는 하기의 조작에 의해 실시했다.
(1) 폴리머 용액의 조제
기계식 교반기, 온도계, 질소 가스 도입관, 환류관 및 적하 깔때기를 구비한 1 L 용적의 플라스크 안을 충분히 질소 가스 치환한 후, 스티렌 11.2 g, 아크릴산 2.8 g, 라우릴메타크릴레이트 12.0 g, 폴리에틸렌글리콜메타크릴레이트 4.0 g, 스틸렌마크로마(도아고세이(주) 제조, 상품명 : AS-6) 4.0 g 및 머캅토에탄올 0.4 g를 넣어, 65℃로 승온했다.
이어서, 스티렌 100.8 g, 아크릴산 25.2 g, 라우릴메타크릴레이트 108.0 g, 폴리에틸렌글리콜메타크릴레이트 36.0 g, 히드록시에틸메타크릴레이트 60.0 g, 스티렌마크로마(도아고세이(주) 제조, 상품명 : AS-6) 36.0 g, 머캅토에탄올 3.6 g, 아조비스디메틸파레로니트릴 2.4 g 및 메틸에틸케톤 18 g의 혼합 용액을 2.5시간 걸쳐 플라스크 내에 적하했다.
적하 종료후, 아조비스디메틸발레로니트릴 0.8 g 및 메틸에틸케톤 18 g의 혼합 용액을 0.5시간 걸쳐 플라스크 내에 적하했다. 65℃에서 1시간 숙성한 후, 아조비스디메틸발레로니트릴 0.8 g을 첨가하여, 추가 1시간 숙성했다.
반응 종료후, 플라스크 내에 메틸에틸케톤 364 g을 첨가하여, 농도가 50 중량%인 폴리머 용액 800 g을 얻었다.
(2) 폴리머 미립자의 수분산체의 조제
상기 (1)에서 얻어진 폴리머 용액 28 g, 프탈로시아닌 안료(다이닛폰잉크가가쿠고교(주)제조, 상품명 : TGR-SD) 26 g, 1 mol/L의 수산화칼륨 수용액 13.6 g, 메틸에틸케톤 20 g 및 이온교환수 30 g을 충분히 교반한 후, 3단 롤밀을 이용하여 20회 반죽했다. 얻어진 페이스트를 이온교환수 200 g에 투입하여, 충분히 교반한 후, 증발기를 이용하여 메틸에틸케톤 및 물을 증류 수거하여, 청색의 폴리머 미립자 분산체를 얻었다.
폴리머 미립자의 마이크로트랙 UPA로 측정한 평균 입자 지름(D50%)은 93 nm이었다.
착색제 예 2.
디메틸퀴나크리돈 안료 함유 폴리머 미립자 분산체의 조정
착색제 예 1의 프탈로시아닌 안료를 피그먼트 레드 122로 변경한 것 외에는 착색제 예 1과 같은 식으로 하여 적보라색의 폴리머 미립자 분산체를 얻었다. 폴리머 미립자의 마이크로트랙 UPA로 측정한 평균 입자 지름(D50%)은 127 nm이었다.
착색제 예 3.
모노아조 황색 안료 함유 폴리머 미립자 분산체의 조정
착색제 예 1의 프탈로시아닌 안료를 피그먼트 옐로우 174로 변경한 것 외에는 착색제 예 1과 같은 식으로 하여 황색의 폴리머 미립자 분산체를 얻었다. 폴리머 미립자의 마이크로트랙 UPA로 측정한 평균 입자 지름(D50%)은 76 nm이었다.
착색제 예 4.
디아조 화합물 처리한 카본 블랙 분산액(자기 분산형)
표면적이 230 m2/g이고 DBP 흡유량이 70 ml/100 g인 카본 블랙 100 g과, p-아미노-N-안식향산 34 g을 물 750 g에 혼합 분산하여, 이것에 질산 16 g을 적하하여 70℃에서 교반했다. 5분후, 50 g의 물에 11 g의 아질산나트륨을 녹인 용액을 가하고, 추가 1시간 교반했다. 얻어진 슬러리를 10배로 희석하여 원심 처리하여 조대 입자를 빼고, pH를 디에탄올아민으로 조정하여 pH 8∼9로 하고, 초여과막으로 탈염 농축하여 안료 농도 15중량%의 카본 블랙 분산액으로 했다. 이것을 폴리프로필렌의 0.5 ㎛ 필터일로 카본 블랙 분산액 1로 했다. 마이크로트랙 UPA로 측정한 평균 입자 지름(D50%)은 99 nm이었다.
착색제 예 5.
차아염소산 처리한 카본 블랙 분산액(자기 분산형)
시판되는 pH 2.5의 산성 카본 블랙(캬보트사 제조 상품명 : 모나크 1300) 300 g를 물 1000 밀리리터에 잘 혼합한 후에 차아염소산소다(유효 염소 농도 12%) 450 g를 적하하여, 100∼105℃에서 8시간 교반했다. 이 액에 또 차아염소산소다(유효 염소 농도 12%) 100 g를 가하여, 횡형 분산기로 3시간 분산했다. 얻어진 슬러리를 물로 10배로 희석하고, 수산화리튬으로 pH를 조정하고, 전도도 0.2 mS/cm까지 초여과막으로 탈염 농축하여 안료 농도 15%의 카본 블랙 분산액으로 했다. 원심 처리에 의해 조대 입자를 빼고, 또한 1 마이크론의 나일론 필터로 여과하여 카본 블랙 분산액 2로 했다. Fe, Ca, Si의 함유량의 총계가 ICP의 측정으로 100 ppm 이하였다. 또한 염소 이온 농도도 10 ppm 이하로 했다. 마이크로트랙 UPA로 측정한 평균 입자 지름(D50%)은 95 nm이었다.
잉크 a
하기 처방의 잉크 조성물을 작성하여, pH가 9가 되도록 수산화리튬 10% 수용액으로 조정했다. 그 후, 평균 구멍 지름 0.8 ㎛의 멤브레인 필터로 여과하여 잉크 조성물을 얻었다.
착색제 예 4의 디아조 화합물 처리한
카본 블랙 분산액 1 8.0 중량%(고형분으로서)
1,4-부탄디올 22.5 중량%
글리세린 7.5 중량%
N-메틸-2-피롤리돈 2.0 중량%
구체예(II-2)의 계면활성제 2.0 중량%
2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올 2.0 중량%
프록셀 LV(방부제) 0.2 중량%
이온교환수 잔량
잉크 b
하기 조성물을 이용하는 것 이외에는 잉크 a와 같은 식으로 하여, pH를 수산화리튬으로 9로 하여 잉크 조성물을 조제했다.
착색제 예 1의 프탈로시아닌 안료
함유 폴리머 미립자 분산체 15.0 중량%(고형분으로서)
1,5-펜탄디올 15.0 중량%
글리세린 15.0 중량%
N-히드록시에틸-2-피롤리돈 2.0 중량%
구체예(II-3)의 계면활성제 2.0 중량%
2-에틸-1,3-헥산디올 2.0 중량%
프록셀 LV(방부제) 0.2 중량%
이온교환수 잔량
잉크 c
하기 조성물을 이용하는 것 이외에는 잉크 a와 같은 식으로 하여, pH를 수산화리튬으로 9로 하여 잉크 조성물을 조제했다.
착색제 예 2의 디메틸퀴나크리돈
안료 함유 폴리머 미립자 분산체 15.0 중량%(고형분으로서)
1,6-헥산디올 22.5 중량%
글리세린 7.5 중량%
2-피롤리돈 3.0 중량%
구체예(II-4)의 계면활성제 2.0 중량%
2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올 2.0 중량%
프록셀 LV(방부제) 0.2 중량%
이온교환수 잔량
잉크 d
하기 조성물을 이용하는 것 이외에는 잉크 a와 같은 식으로 하여, pH를 수산화나트륨으로 9로 하여 잉크 조성물을 조제했다.
착색제 예 3. 모노아조 황색
안료 함유 폴리머 미립자 분산체 15.0 중량%(고형분으로서)
2-메틸-2,4-펜탄디올 22.5 중량%
글리세린 7.5 중량%
N-메틸-2-피롤리돈 5.0 중량%
일반식(III)으로 나타내어지는
계면활성제(R=n-헥실기, k=5) 2.0중량%
2-에틸-1,3-헥산디올 2.0 중량%
프록셀 LV(방부제) 0.2 중량%
이온교환수 잔량
잉크 e
하기 처방의 잉크 조성물을 작성하여, pH가 9가 되도록 수산화리튬 10% 수용액으로 조정했다. 그 후, 평균 구멍 지름 0.8 ㎛의 멤브레인 필터로 여과하여 잉크 조성물을 얻었다.
착색제 예 1. 프탈로시아닌 안료
함유 폴리머 미립자 분산체 5.0중량%(고형분으로서)
에틸렌글리콜 15.0 중량%
글리세린 5.0 중량%
2-피롤리돈 2.0 중량%
ECTD-3NEX
(닛코케미칼즈 제조 음이온계 계면활성제) 1.0 중량%
2-에틸-1,3-헥산디올 2.0 중량%
아크릴산 에멀젼 3.0 중량%
프록셀 LV(방부제) 0.2 중량%
이온교환수 잔량
잉크 f
하기 조성물을 이용하는 것 이외에는 잉크 a와 같은 식으로 하여, pH를 수산화리튬으로 9로 하여 잉크 조성물을 조제했다.
착색제 예 2. 디메틸퀴나크리돈
안료 함유 폴리머 미립자 분산체 6.0 중량%(고형분으로서)
디에틸렌글리콜 15.0 중량%
글리세롤 5.0 중량%
N-메틸-2-피롤리돈 2.0 중량%
ECTD-6NEX
(닛코케미칼즈 제조 음이온계 계면활성제) 1.0 중량%
2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올 2.0 중량%
프록셀 LV(방부제) 0.2 중량%
이온교환수 잔량
잉크 g
하기 조성물을 이용하는 것 이외에는 잉크 a와 같은 식으로 하여, pH를 수산화리튬으로 9로 하여 잉크 조성물을 조제했다.
착색제 예 3. 모노아조 황색 안료
함유 폴리머 미립자 분산체 5.0 중량%(고형분으로서)
트리에틸렌글리콜 15.0 중량%
글리세린 5.0 중량%
N-히드록시에틸-2-피롤리돈 2.0 중량%
일반식(IV)으로 나타내어지는
계면활성제(R=C13H27, n=8) 1.0 중량%
2-에틸-1,3-헥산디올 2.0 중량%
아크릴산 에멀젼 3.0 중량%
프록셀 LV(방부제) 0.2 중량%
이온교환수 잔량
잉크 h
하기 조성물을 이용하는 것 이외에는 잉크 a와 같은 식으로 하여, pH를 수산화나트륨으로 9로 하여 잉크 조성물을 조제했다.
착색제 예 4. 디아조 화합물 처리한
카본 블랙 분산액 14.0중량%(고형분으로서)
에틸렌글리콜 15.0 중량%
글리세린 5.0 중량%
2-피롤리돈 2.0 중량%
ECTD-6NEX
(닛코케미칼즈 제조 음이온계 계면활성제) 1.0 중량%
2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올 2.0 중량%
프록셀 LV(방부제) 0.2 중량%
이온교환수 잔량
잉크 i
하기 조성물을 이용하는 것 이외에는 잉크 a와 같은 식으로 하여, pH를 수산화나트륨으로 9로 하여 잉크 조성물을 조제했다.
착색제 예 5. 차아염소산 처리한
카본 블랙 분산액 2 8.0중량%(고형분으로서)
아크릴산 수지 에멀젼 3.0 중량%(고형분으로서)
트리에틸렌글리콜 15.0 중량%
글리세롤 10.0 중량%
N-히드록시에틸피롤리돈 5.0 중량%
구체예(I-2)의 계면활성제 1.0 중량%
2-에틸-1,3-헥산디올 1.0 중량%
데히드로초산나트륨 0.2 중량%
이온교환수 잔량
잉크 a∼i의 잉크 조성물의 색재 고형분(안료와 에멀젼)의 농도와 습윤제 농도와 잉크 점도를 다음의 표 3에 나타낸다.
Figure 112007022440665-PAT00011
기록 매체의 설명
기록 매체 1(OHP 시트)
알루미늄알콕시드의 가수분해·해교법으로 합성한 고형분 18 중량%의 알루미나졸 100 g, 폴리비닐알콜 6.2 중량% 수용액 32 g을 혼합하여 도공액으로 했다. 이 도공액을 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(두께 100 ㎛, 백색) 상에, 건조후의 도공량이 26 g/m2가 되도록 바코터를 이용하여 도공하고, 건조하여 의사 베마이트층을 형성했다. 또한, 1차 입자 지름 10∼20 nm의 실리카졸과 실라놀기를 갖는 폴리비닐알콜 공중합체((주)쿠라레 제조, 상품명 : R-폴리머 R-1130)로 이루어지는 고형분 5 중량%(이 공중합체/SiO2=0.3)의 실리카졸 도공액을 건조후의 실리카겔층의 두께가 1 ㎛가 되도록 도공하고, 건조하고, 140℃에서 열처리하여 얻어진 OHP 시트.
기록 매체 2(광택지)
평량이 83 g/m2이며 평활도가 200초인 기지(基紙)의 양면에 20 ㎛ 두께의 폴리에틸렌 수지 피복층(겉에는 표면 처리한 아나타아제형 이산화티탄 안료, 스테아린산아연을 함유)을 용융 압출 코팅하여 설치한 잉크젯 기록 시트용 수지 피복 지지지체의 겉쪽의 수지면에 코로나 방전 처리를 실시하고, 폴리비닐알콜(비누화도 98.5 몰%, 평균 중합도 1700)의 5% 수용액 16.6 중량%, 술포호박산-2-에틸헥실에스테르염의 메탄올과 물의 2% 혼합액 1 중량%, 건조 중량으로 4.5 중량%분의 콜로이드형 실리카(침상의 콜로이드형 실리카를 베이스로 하여, 실리카(SiO2 환산)에 대하여 Al2O3 환산으로 약 6.2 중량%의 함수산화알루미늄으로 양이온 변성된 침상의 콜로이드형 실리카(닛산가가쿠주식회사 제조)) 및 나머지 중량%의 순수한 물로 이루어지는 잉크젯 수용층 도포액을 건조 중량으로 10 g/m2가 되도록 코터로 도공하고, 건조하여 얻어진 잉크젯용 광택지.
기록 매체 3(일반 용지)
「마이페이퍼」(전자 사진 외 용도의 일반 용지 ; (주)NBS리코 제조).
기록 매체 4(매트 코팅지)
「갓사이마트시아게(畵彩マット仕上げ)(슈퍼 파인 그레이드)」(잉크젯 페이퍼 ; 후지샤신필름(주) 제조).
이어서 상기 기록 매체와 잉크 a∼i에 대해서 표 3의 시안, 마젠타, 옐로우, 블랙으로 이루어지는 잉크 세트 A, B, C를 사용하여 하기의 시험을 실시했다.
잉크젯 프린터 EM-900C(세이코엡슨주식회사 제조) 개조기로, 헤드의 구동 전압, 주파수, 펄스 폭을 바꿔, 상기한 각 기록 매체에 인쇄를 했다. 인쇄 패턴은 C, M, Y의 단색 베타 패턴, B, G, R의 2색 겹침 베타 패턴, K의 베타 패턴을 인쇄했다. K의 베타 패턴은, 블랙 잉크를 사용하는 경우는 블랙 잉크 1색으로, 블랙 잉크를 사용하지 않는 경우는 시안, 마젠타, 옐로우의 3색으로 인쇄했다. 또한, 베타와 같은 잉크를 사용하여 문자도 인쇄했다. 인쇄 조건은 Mj가 35 pl, Vj가 20 m/sec, 주파수가 1 kHz, 기록 밀도는 720 dpi, 원패스 인쇄로 했다. 잉크의 총량 규제치(단위 면적당 잉크의 중량으로 표시)는 OHP 시트에서는 22 g/m2, 광택지에서는 20 g/m2, 일반 용지에서는 17 g/m2, 매트 코팅지에서는 25 g/m2로 했다.
인쇄 건조후, C, M, Y, K의 화상 농도, K 화상부의 내찰과성을 평가했다. 광택지에 대해서는 화상의 광택감도 평가했다.
화상 농도는 광택지, 일반 용지, 매트 코팅지에 대해서는 X-Rite938로 반사 농도를, OHP 시트에 대해서는 X-Rite910T를 사용하여 투과 농도를 측정했다.
내찰과성은 K 화상부를 면포를 붙인 클록 미터를 5번 왕복시켜, 면포의 착색정도로, 하기의 기준에 의해 판정했다.
결과를 표 4 및 표 5에 나타낸다. 한편, 표 4 및 표 5 중, C : 시안, M : 마젠타, Y : 옐로우, K : 블랙의 각 색을 나타낸다.
(판정 기준)
내찰과성
◎ : 면포가 거의 착색되지 않는다.
○ : 약간 착색이 있다.
△ : 분명하게 착색이 있다.
× : 짙은 착색이 있다.
(화상 광택감)
광택지에 대해서, 화상의 광택을 눈으로 확인하여 판정했다.
◎ : 우수하다.
○ : 양호.
△ : 약간 뒤떨어진다.
× : 뒤떨어진다.
Figure 112007022440665-PAT00012
Figure 112007022440665-PAT00013
잉크의 총량 규제치가 상기한 값을 넘은 경우에는, 2색 겹침부 경계에서 스며듦이 발생하거나, 2색 겹침 문자나 3색 겹침 문자가 굵어지는 것이 보였다.
본 발명에 따르면, 기록 매체의 종류 및 인쇄 모드에 따라서 사용하는 잉크의 종류를 선택하기 때문에, 잉크의 특성을 살린 품위 높은 화상을 기록할 수 있다.
또한, 종래의 잉크에 비해서 높은 점도이지만 표면 장력이 낮은 자기 분산형카본 블랙을 함유하는 블랙 잉크와 착색 폴리머 미립자를 함유하는 컬러 잉크의 특성을 살림으로써, 인쇄 농도가 높고, 날카로운 화상을 형성할 수 있으며, 내수성, 내광성, 내찰과성 등의 견뢰성이 높은 화상을 기록할 수 있다.
또한, 색 겹침부에 잉크 총량치의 규제를 적용하도록 함으로써, 보다 스며듦이 적고, 계조성도 우수한 화질의 한층 더 향상된 화상을 기록하는 것이 가능하다.

Claims (12)

  1. 자기 분산형 안료를 함유하는 블랙 잉크를 토출하는 토출부와, 폴리머 미립자에 수불용성 또는 난용성의 색재(色材)를 함유시켜 이루어지는 폴리머 에멀젼을 함유하는 적어도 시안, 마젠타, 옐로우의 컬러 잉크를 토출하는 각 토출부를 기록 매체에 대하여 상대적으로 주사하여, 기록 매체 상에 화상을 기록하는 잉크젯 기록 장치로서,
    일반 용지에 컬러 화상을 기록하는 경우에, 상기 컬러 화상 중 흑색 영역을 기록할 때는 상기 블랙 잉크용 토출부와 상기 컬러 잉크용 토출부를 병용하여 기록하는 기록 제어 수단을 구비하고,
    상기 블랙 잉크 및 컬러 잉크는 각각,
    탄소수 8～11의 폴리올 또는 글리콜에테르와, 음이온 또는 비이온계 계면활성제를 포함하며,
    잉크 중의 색재 고형분 농도가 8 중량% 이상이고,
    습윤제로서, ① 글리세린과, ② 1,3-부탄디올, 트리에틸렌글리콜, 1,6-헥산디올, 프로필렌글리콜, 1,5-펜탄디올, 디에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 트리메틸올프로판, 트리메틸올에탄, 1,4-부탄디올, 2-메틸-2,4-펜탄디올로부터 선택되는 적어도 1종을 함유하며,
    잉크 중의 상기 습윤제의 합계 농도가 30% 이상인 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기록 제어 수단은 상기 일반 용지에 모노크롬 화상을 기록하고자 할 경우, 상기 컬러 잉크용 토출부를 사용하지 않고 상기 블랙 잉크용 토출부만을 이용하여 기록하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 기록 제어 수단은 상기 일반 용지에 모노크롬 화상을 기록하고자 경우, 상기 블랙 잉크용 토출부와 상기 컬러 잉크용 토출부를 병용하여 기록하도록 제어하는 것임을 특징으로 하는 잉크젯 기록 장치.
  4. 제1항에 기재한 기록 장치를 이용하는 기록 방법으로서,
    일반 용지에 컬러 화상을 기록하는 경우에, 상기 컬러 화상 중 흑색 영역을 기록할 때는 상기 블랙 잉크와 상기 컬러 잉크를 병용하여 기록하는 것인 잉크젯 기록 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 일반 용지에 모노크롬 화상을 기록하고자 할 경우, 상기 컬러 잉크를 사용하지 않고 상기 블랙 잉크만을 이용하여 기록하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록 방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 일반 용지에 모노크롬 화상을 기록하고자 할 경우, 상기 블랙 잉크와 상기 컬러 잉크를 병용하여 기록하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 블랙 잉크 및 상기 컬러 잉크의 25℃에서의 점도는 5 mPa·sec 이상인 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 폴리머 미립자에 수불용성 또는 난용성의 색재를 함유시켜 이루어지는 폴리머 에멀젼을 함유하는 컬러 잉크는 글리세린, 1,3-부탄디올, 트리에틸렌글리콜, 1,6-헥산디올, 프로필렌글리콜, 1,5-펜탄디올, 디에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 트리메틸올프로판 및 트리메틸올에탄에서 선택된 적어도 1종류 이상의 습윤제를 함유하고, 적어도 탄소수 8∼11의 폴리올 및/또는 글리콜에테르, 음이온 또는 비이온계 계면활성제, 수용성 유기 용제, 물을 함유하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 블랙 잉크가 자기 분산형 안료를 함유하며, 글리세린, 1,3-부탄디올, 트리에틸렌글리콜, 1,6-헥산디올, 프로필렌글리콜, 1,5-펜탄디올, 디에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 트리메틸올프로판 및 트리메틸올에탄에서 선택된 적어도 1종류 이상의 습윤제를 함유하고, 적어도 탄소수 8∼11의 폴리올 또는 글리콜에테르, 음이온 또는 비이온계 계면활성제, 수용성 유기 용제, 물을 함유하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록 장치.
  10. 제4항에 있어서, 상기 블랙 잉크 및 상기 컬러 잉크의 25℃에 있어서의 점도는 5 mPa·sec 이상인 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록 방법.
  11. 제4항에 있어서, 상기 폴리머 미립자에 수불용성 또는 난용성의 색재를 함유시켜 이루어지는 폴리머 에멀젼을 함유하는 컬러 잉크는, 글리세린, 1,3-부탄디올, 트리에틸렌글리콜, 1,6-헥산디올, 프로필렌글리콜, 1,5-펜탄디올, 디에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 트리메틸올프로판 및 트리메틸올에탄에서 선택된 적어도 1종류 이상의 습윤제를 함유하고, 적어도 탄소수 8∼11의 폴리올 및/또는 글리콜에테르, 음이온 또는 비이온계 계면활성제, 수용성 유기 용제, 물을 함유하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록 방법.
  12. 제4항에 있어서, 상기 블랙 잉크는 자기 분산형 안료를 함유하며, 글리세린, 1,3-부탄디올, 트리에틸렌글리콜, 1,6-헥산디올, 프로필렌글리콜, 1,5-펜탄디올, 디에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 트리메틸올프로판 및 트리메틸올에탄에서 선택된 적어도 1종류 이상의 습윤제를 함유하고, 적어도 탄소수 8∼11의 폴리올 및/또는 글리콜에테르, 음이온 또는 비이온계 계면활성제, 수용성 유기 용매, 물을 함유하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록 방법.
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