KR20070065396A - 잉크, 잉크 카트리지 및 잉크젯 기록 방법 - Google Patents

잉크, 잉크 카트리지 및 잉크젯 기록 방법 Download PDF

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겐지 에찌젠
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소니 가부시끼 가이샤
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Abstract

안료, 물 및 수용성 유기 용매를 포함하는 잉크가 개시된다. 상기 잉크는 기록 매체에 대한 흡수 계수 Ka가 9 내지 84.2 ml/m2ㆍ초1/2의 범위이고, 상기 기록 매체의 반송 방향에 대하여 수직 방향으로 노즐이 배치되며, 이 노즐을 지지하는 헤드가 고정되어 있는 기록 장치에 이용되는 것을 특징으로 한다. 이러한 잉크는 정착성과 프린트 품질 면에서 우수하다.
잉크, 기록 매체, 흡수 계수

Description

잉크, 잉크 카트리지 및 잉크젯 기록 방법 {INK, INK CARTRIDGE AND INKJET RECORDING METHOD}
본 발명은 잉크 정착성이 양호하면서 또한 프린트 품질이 양호한 잉크, 잉크 카트리지 및 잉크젯 기록 방법에 관한 것이다.
최근에 칼라 잉크젯 프린터의 화상은 포토 잉크의 사용이나 비상(飛翔) 액적의 미소화에 의해 입상감이 거의 없고, 사진에 보다 가까운 화상이 얻어지게 되었다.
또한, 노즐수의 증가나 잉크 토출의 주파수를 높게 함으로써 보다 고속이 되어 왔다.
이러한 상황 가운데, 블랙 잉크에 요구되는 특성은 정착성ㆍ보존성ㆍ색상 외에, 보통지에 대한 문서의 프린트 품질이 요구되었다.
브리스토우(Bristow)법에 의해 측정되는 인쇄 용지에 대한 흡수 계수 Ka를 2 내지 10 ml/m2ㆍ초1/2의 범위로 함으로써 프린트 품질와 정착성을 양립할 수 있는 것이 보고되었다(예를 들면, 일본 특허 2692963호 공보 참조).
그러나, 이 프린터는 1장을 수십 초에 걸쳐 프린팅하는 직렬(serial) 헤드형 프린터이고, 라인 헤드형 프린터와 같은 고속 인화 프린터에서는 정착이 나쁘다고 하는 문제가 있었다.
또한, 단시간에 정착을 얻기 위해서 액적량을 적게 하는 방법도 생각할 수 있지만, 이 경우 단위 면적당 잉크량이 감소되기 때문에 충분한 농도가 얻어지지 않아 프린트 품질이 저하되었다.
<발명의 개시>
본 발명은 상술한 문제의 해결을 도모하여, 잉크 정착성이 양호하면서 또한 프린트 품질이 양호한 잉크를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 잉크 정착성이 양호하면서 또한 프린트 품질이 양호한 잉크를 수용하는 잉크 카트리지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 잉크 정착성이 양호하면서 또한 프린트 품질이 양호한 잉크젯 기록 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 의한 잉크는 안료, 물 및 수용성 유기 용매를 포함하는 잉크에 있어서 기록 매체에 대한 흡수 계수 Ka가 9 내지 84.2 ml/m2ㆍ초1/2의 범위에 있고, 상기 기록 매체의 반송 방향에 대하여 수직 방향으로 노즐이 배치되며, 이 노즐을 지지하는 헤드가 고정되어 있는 기록 장치에 이용되는 것을 특징으로 한다.
이 잉크에 따르면, 기록 매체에 대한 흡수를 양호하게 할 수 있으면서 또한 기록 매체에 대한 번짐(bleeding)을 억제할 수 있다.
본 발명에 의한 잉크 카트리지는 잉크를 수용하는 잉크 카트리지에 있어서, 상기 잉크 카트리지가 기록 매체의 반송 방향에 대하여 수직 방향으로 노즐이 배치되며, 이 노즐을 지지하는 헤드가 고정되어 있는 기록 장치에 이용되고, 상기 잉크는 안료, 물 및 수용성 유기 용매를 포함하며, 상기 기록 매체에 대한 흡수 계수 Ka가 9 내지 84.2 ml/m2ㆍ초1/2의 범위에 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 잉크젯 기록 방법은 잉크를 노즐로부터 토출하는 잉크젯 기록 방법에 있어서, 상기 잉크가 안료, 물 및 수용성 유기 용매를 포함하고, 기록 매체에 대한 흡수 계수 Ka가 9 내지 84.2 ml/m2ㆍ초1/2의 범위에 있으며, 상기 노즐은 상기 기록 매체의 반송 방향에 대하여 수직 방향으로 배치되고, 상기 노즐을 지지하는 헤드는 고정되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 잉크젯 기록 방법에 따르면, 기록 매체에 대한 잉크의 흡수를 양호하게 하면서 또한 기록 매체에 대한 잉크의 번짐을 억제할 수 있기 때문에 고품질의 기록을 행할 수 있다.
<인용 부호의 설명>
1ㆍㆍ프린터 장치, 2ㆍㆍ잉크, 3ㆍㆍ헤드 카트리지, 4ㆍㆍ프린터 본체, 5ㆍㆍ잉크 카트리지, 5y, 5m, 5c, 5kㆍㆍ잉크 카트리지, 6ㆍㆍ종이, 7ㆍㆍㆍ슬릿, 11ㆍㆍ카트리지 용기, 12ㆍㆍ잉크 수용부, 13ㆍㆍ잉크 공급부, 14ㆍㆍ외부 연통 구 멍, 15ㆍㆍ공기 도입로, 16ㆍㆍ저류부, 21ㆍㆍ카트리지 본체, 26ㆍㆍ접속부, 27ㆍㆍ잉크 토출 헤드, 31ㆍㆍ잉크 저장부, 33ㆍㆍ필터, 34ㆍㆍ밸브 기구, 51ㆍㆍ잉크 공급구, 52ㆍㆍ잉크 유로, 53ㆍㆍ헤드 칩, 54ㆍㆍ기판, 55ㆍㆍ노즐 시트, 55aㆍㆍ노즐, 56ㆍㆍ필름, 57ㆍㆍ잉크액실, 58ㆍㆍ발열 저항체
도 1은 잉크의 흡수 계수 Ka를 측정하기 위한 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 잉크의 흡수 시간과 잉크의 전이량과의 관계를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 의한 잉크를 수용하는 잉크 카트리지의 일례와, 이 잉크 카트리지를 구비한 프린터 장치의 구성을 나타내는 개략 사시도이다.
도 4는 본 발명에 의한 잉크를 수용하는 잉크 카트리지의 일례를 나타내는 개략 사시도이다.
도 5는 본 발명에 의한 잉크 카트리지의 일례의 구성을 나타내는 개략 단면도이다.
도 6은 본 발명에 의한 잉크젯 기록 방법의 설명에 사용되는 모식도이다.
도 7A 내지 도 7C는 각각 본 발명에 의한 잉크젯 기록 방법의 일례의 원리를 나타내는 모식도이다.
<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>
이하, 잉크, 잉크 카트리지 및 잉크젯 기록 방법에 관한 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에 대하여 설명한다.
우선, 잉크에 대하여 설명한다.
[잉크에 관한 발명을 실시하기 위한 최선의 형태]
본 발명의 잉크는 안료, 물, 수용성 유기 용매 및 계면 활성제 등을 포함하는 것이다.
안료로서는 카본 블랙, 유기 안료 및 무기 안료 등을 들 수 있다.
카본 블랙으로서는 퍼니스 블랙, 아세틸렌 블랙, 채널 블랙 등의 공지된 카본 블랙을 사용할 수 있다. 또한, 자기 분산형 카본 블랙을 이용할 수도 있다.
카본 블랙의 함유량은 너무 적으면 인화 농도가 낮아서 프린트 품질이 저하되고, 또한 너무 많으면 점도 상승에 의해 잉크의 비상 속도가 저하되거나 잉크 노즐에서의 클로깅(clogging)이 일어나기 쉬워지기 때문에, 바람직하게는 1 내지 10 질량％, 보다 바람직하게는 3 내지 7 질량％이다.
유기 안료의 함유량은 너무 적으면 인화 농도가 낮아서 프린트 품질이 저하되고, 또한 너무 많으면 점도 상승에 의해 잉크의 비상 속도가 저하되거나 잉크 노즐에서의 클로깅이 일어나기 쉬워지기 때문에, 바람직하게는 1 내지 10 질량％, 보다 바람직하게는 3 내지 7 질량％이다.
무기 안료의 함유량은 너무 적으면 인화 농도가 낮아 프린트 품질이 저하되고, 또한 너무 많으면 점도 상승에 의해 잉크의 비상 속도가 저하되거나 잉크 노즐에서의 클로깅이 일어나기 쉬워지기 때문에, 바람직하게는 1 내지 10 질량％, 보다 바람직하게는 3 내지 7 질량％이다.
본 발명의 잉크에 사용되는 수용성 유기 용매로서는, 지방족 1가 알코올, 다가 알코올, 다가 알코올 유도체 중 1종 이상을 사용하는 것이 바람직하다.
지방족 1가 알코올로서는 에틸알코올, 이소프로필알코올, n-프로필알코올 등 이 바람직하다.
다가 알코올로서는 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 테트라에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜, 글리세롤, 헥실렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜 등의 글리콜이나 그의 유도체가 헤드 클로깅이나 잉크 동결 방지의 점에서 바람직하다.
다가 알코올 유도체로서는 에틸렌글리콜 디메틸에테르 등의 상술한 다가 알코올의 저급 알킬에테르류, 에틸렌글리콜 디아세테이트 등의 상술한 다가 알코올의 저급 카르복실산 에스테르류 등이 바람직하다.
또한, 2-피롤리돈이나 N-메틸-2-피롤리돈 등의 피롤리돈류나 기타 잉크젯용으로서 사용되는 수용성 유기 용매를 이용할 수도 있다.
이들 수용성 유기 용매의 함유량은 너무 적으면 잉크 노즐의 클로깅이 일어나기 쉬워지고, 너무 많으면 고점도의 잉크가 되어 잉크의 비상 속도가 저하되기 때문에, 바람직하게는 1 내지 40 질량％, 보다 바람직하게는 5 내지 20 질량％이다.
계면 활성제로서는 아세틸렌글리콜을 이용하는 것이 바람직하고, 예를 들면 닛신 가가꾸사 제조 오르핀 E1010(화 1)을 들 수 있다. 그 밖에 지방산염류, 고급 알코올 황산 에스테르염류, 액체 지방유 황산에스테르염류, 알킬알릴술폰산염류 등의 음이온 계면 활성제, 폴리옥시에틸렌 알킬에테르류, 폴리옥시에틸렌 알킬에스테르류, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 알킬에스테르류 등의 비이온성 계면 활성제 등을 사용할 수 있다.
이들 계면 활성제의 함유량은 너무 적으면 기록 매체에의 침투가 늦어져 정착에 시간이 소요되기 때문에, 연속 인화시에 이면에 전사되거나, 손가락 등으로 문질러져 버리는 경우가 있다. 또한, 너무 많으면 번짐의 발생이나 농도 저하가 일어나기 때문에, 문자가 보기 어려워지므로, 바람직하게는 0.1 내지 3 질량％, 보다 바람직하게는 0.2 내지 1.0 질량％이다.
또한, 본 발명의 잉크에는 소포제, 방부제, pH 조정제를 함유시킬 수도 있다.
소포제는 잉크 중의 기포의 발생을 억제하고, 잉크의 토출 안정성을 높이는 효과가 있는 일반적인 소포제를 사용할 수 있으며, 예를 들면 지방족 1가 알코올을 들 수 있다. 이 잉크 중의 함유량으로서는, 0.5 내지 20 질량％로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1 내지 10 질량％이다.
방부제로서는, 잉크의 부패를 방지하고, 잉크의 보존 안정성을 높이는 효과가 있는 화합물이 사용되며, 구체적으로는 데히드로아세트산나트륨, 소르브산나트륨, 벤조산나트륨, 펜타클로로페놀나트륨 등을 들 수 있다. 이들 방부제의 잉크 중의 함유량은 바람직하게는 0.01 내지 5 질량％, 보다 바람직하게는 0.1 내지 2 질량％이다.
pH 조정제로서는, 잉크가 접촉하는 재료에 미치는 영향을 없애고, 사용되는 기록 장치를 보호하는 것, 또는 잉크의 보존성을 높이는 효과가 있는 일반적인 것을 이용할 수 있으며, 이에 따라 잉크 조성물의 pH를 7 내지 10의 범위로 조정하는 것이 바람직하다.
또한, pH 조정제로서는 암모니아, 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민 등의 각종 유기 아민, 수산화나트륨, 수산화리튬 등의 알칼리 금속 수산화물 등의 무기 알칼리제, 유기산, 무기산 등을 들 수 있다.
잉크의 제조 방법으로서는, 안료, 물, 수용성 유기 용매, 계면 활성제 등을 혼합하여 제조하는 방법을 채용할 수 있다. 또한, 먼저 안료, 물, 분산제 등을 혼합함으로써 분산액을 제조하고, 그 후 이 분산액과 물, 수용성 유기 용매, 첨가제 등을 혼합함으로써 제조하는 방법을 채용할 수 있다.
본 발명의 검토에 따르면, 기록 매체에 대한 흡수 계수 Ka의 값이 크면 클수록 침투 속도가 큰 것을 의미한다. 라인 헤드에서 연속 인화하는 데 있어서, 이 흡수 계수 Ka가 9 ml/m2ㆍ초1/2보다 작은 경우, 완전히 침투하지 못한 상태의 부분에 다음 인화물이 겹쳐져 문자가 없어지거나 이면에의 전사가 일어나 버린다. 또한, 84.2 ml/m2ㆍ초1/2보다 크면 이번에는 문자가 번지는 느낌으로 보여 프린트 품질이 나빠진다. 즉, 흡수 계수 Ka가 9 내지 84.2 ml/m2ㆍ초1/2의 범위에 있는 것이 바람직하다. 또한, 흡수 계수 Ka가 12.7 내지 77 ml/m2ㆍ초1/2의 범위에 있는 것이 보다 바람직하다.
본 발명에서의 흡수 계수 Ka는 J. TAPPI No.51-87에 기초하여 동적 침투성 시험기를 이용하여 구할 수 있다. 이 방법은 브리스토우법이라 불린다.
도 1은 잉크의 흡수 계수 Ka를 측정하기 위한 장치를 모식적으로 나타낸 도 면이다.
우선 기지량의 액체를 슬릿 (7)을 통해 종이 (6)에 완전히 흡수시킨다. 이 때 흡수 시간 (T)는 슬릿폭과 시험편의 이동 속도로부터 하기 식으로 표시되는 접촉 시간으로 정의된다.
흡수 시간 (T)(ms)=슬릿폭(mm)×1000/종이의 이동 속도(mm/s)
또한, 액체의 전이량 (V)는 헤드 박스에의 액체 첨가량을 X μl, 지면에 다 전이되기까지 액체가 남긴 전이 흔적의 길이(트레이스 길이)를 A mm라 하면
액체의 전이량 (V)(ml/m2)=X(μl)×1000/A(mm)×슬릿 길이(mm)로 표시된다.
흡수 시간과 액체의 전이량으로부터 흡수 특성을 알 수 있고, 흡수 시간의 평방근에 대하여 전이량을 플로팅하면, 일반적으로는 도 2의 흡수 곡선이 되고, 다음 등식이 얻어진다.
V=Vr+Ka(T-Tw)1/2
이 식으로부터 Ka를 구한다.
이어서, 잉크 카트리지에 대하여 설명한다.
[잉크 카트리지에 관한 발명을 실시하기 위한 최선의 형태]
도 3은 본 발명의 잉크 카트리지를 사용하는 잉크젯 프린터 장치(이하, 프린터 장치라 함) (1)을 나타내는 것이다.
프린터 장치 (1)은 소정의 방향으로 주행하는 인쇄 용지 (P)에 대하여 잉크 등을 토출하여 화상이나 문자를 인쇄하는, 소위 고속 토출이 가능한 라인형 프린터 장치이다.
이 프린터 장치 (1)은 잉크젯 프린터 헤드 카트리지(이하, 헤드 카트리지라 함) (3)을 장착하고 있다.
헤드 카트리지 (3)은 카트리지 본체 (21)을 가지고, 이 카트리지 본체 (21)에 잉크 카트리지 (5)(후술함)가 장착되어 있다.
이 헤드 카트리지 (3)은 프린터 본체 (4)의 상면측으로부터, 즉, 도 3 중 화살표 A 방향으로부터 장착된다.
헤드 카트리지 (3)은 잉크를 미세하게 입자화하여 토출하고, 인쇄 용지 (P) 등이라는 대상물의 주요면에 액적 상태로 만든 잉크를 분무하여 화상이나 문자 등을 기록하는 토출 수단을 구비한다. 헤드 카트리지 (3)은 인쇄 용지 (P)의 인쇄폭에 따라서, 인쇄 용지 (P)의 폭 방향, 즉, 도 3 중 화살표 (W) 방향으로 잉크 토출구(노즐)가 대략 직선형으로 병설되고, 각 노즐로부터 잉크가 토출된다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 잉크 공급원이 되며 잉크 (2)를 수용하는 액체 카트리지인 잉크 카트리지 (5y), (5m), (5c), (5k)가 헤드 카트리지 (3)에 대하여 착탈 가능하게 장착되어 있다. 즉, 옐로우의 잉크 카트리지 (5y), 마젠타의 잉크 카트리지 (5m), 시안의 잉크 카트리지 (5c) 및 블랙의 잉크 카트리지 (5k)이다. 또한, 색제를 약간 적게 한 포토 잉크나, 옐로우, 마젠타, 시안, 블랙 이외의 색을 병용하여 잉크 카트리지로 할 수도 있다.
잉크 카트리지 (5)는 도 5에 나타낸 바와 같이 카트리지 용기 (11)을 가지고 있다. 카트리지 용기 (11)에는, 잉크 (2)를 수용하는 잉크 수용부 (12), 잉크 수 용부 (12)로부터 헤드 카트리지 (3)의 카트리지 본체 (21)에 잉크 (2)를 공급하는 잉크 공급부 (13), 외부로부터 잉크 수용부 (12)내에 공기를 취입(取入)하는 외부 연통 구멍 (14), 외부 연통 구멍 (14)로부터 취입된 공기를 잉크 수용부 (12)내에 도입하는 공기 도입로 (15), 및 외부 연통 구멍 (14)와 공기 도입로 (15) 사이에서 잉크 (2)를 일시적으로 저류(貯留)하는 저류부 (16)이 설치되어 있다.
잉크 카트리지는 상술한 바와 같이 잉크마다 개개로 분리되는 것으로 한정되지 않는다. 이 외에, 복수개의 잉크 수용부가 일체로 되어 있는 것 등, 일반적으로 사용되는 모든 종류의 잉크 카트리지를 채용할 수 있다.
이어서, 잉크젯 기록 방법에 대하여 설명한다.
[잉크젯 기록 방법에 관한 발명을 실시하기 위한 최선의 형태]
도 6은 본 발명의 잉크젯 기록 방법에 사용되는 헤드 카트리지 (3)을 모식적으로 나타낸 것이다. 잉크 카트리지 (5)에 수용되어 있는 잉크 (2)는 잉크 공급부 (13)을 통해 접속부 (26)에 공급된다. 잉크 (2)는 접속부 (26)을 구성하는 잉크 저장부 (31), 필터 (33), 밸브 기구 (34) 및 잉크 공급구 (51)을 통해 잉크 토출 헤드 (27)의 잉크 유로 (52)에 공급된다. 또한, 잉크 (2)는 잉크 유로 (52)로부터 노즐 (55a)에 공급된다.
잉크 토출 헤드 (27)에는 헤드 칩 (53)이 배치되고, 헤드 칩 (53)에는 노즐 (55a)가 각 색에 대하여 인쇄 용지 (P)의 폭 방향, 즉, 도 6 중 화살표 (W) 방향으로 대략 직선형을 이루도록 병설되어 있다.
헤드 칩 (53)은, 도 7A에 나타낸 바와 같이, 베이스가 되는 기판 (54), 복수 개의 노즐 (55a)가 형성된 노즐 시트 (55), 기판 (54)와 노즐 시트 (55) 사이를 노즐 (55a)마다 구획하는 필름 (56), 잉크 유로 (52)를 통해 공급된 잉크 (2)를 가압하는 잉크액실 (57), 및 잉크액실 (57)에 공급된 잉크 (2)를 가열하는 발열 저항체 (58)을 가지고, 노즐 (55a)로부터 잉크 액적을 토출하는 토출 수단이다.
발열 저항체 (58)은 잉크액실 (57)에 접한 기판 (54) 상에 배치됨과 동시에 이 기판 (54)의 제어 회로와 전기적으로 접속되어 있다. 노즐 (55a)는 노즐 시트 (55)에 원형상으로 개구된 미소 구멍이고, 발열 저항체 (58)과 대향하도록 배치된다.
이 헤드 칩 (53)에서는, 기판 (54)의 제어 회로가 발열 저항체 (58)을 제어하고, 발열 저항체 (58)에 대하여 펄스 전류를 공급한다. 이에 따라, 발열 저항체 (58)이 급속하게 가열된다. 그 결과, 발열 저항체 (58) 표면에 접하는 잉크 (2)가 급속히 가열되고, 잉크 (2)의 온도는 통상적인 비점을 넘어 상승하여 약 330 ℃의 자발핵 생성 온도에 이른다. 이 발열 저항체 (58)에 의한 가열은 단시간의 가열로 인해 잉크액실 (57)내의 온도 구배는 매우 급해지고, 발열 저항체 (58) 표면의 잉크 (2)가 일제히 비등 상태가 되어, 소위 막 비등 상태가 된다. 그 후, 비등으로 발생한 기포의 내부에서는 활발한 비등이 계속되고, 도 7B에 나타낸 바와 같이 잉크 기포 (b)가 성장해간다.
또한, 도 7C에 나타낸 바와 같이, 잉크액실 (57)내의 잉크 (2)는 잉크 기포 (b)의 성장 기세로 노즐 (55a)로부터 튀어나가고, 잉크 기포 (b)는 그의 팽창에 따라서 기화열을 대량으로 빼앗기며 외기보다 기압이 내려간 기포가 급속히 수축된 다. 노즐 (55a)로부터 튀어나간 잉크 (2)는 그의 관성과 잉크 기포 (b)의 수축에 의해 노즐 (55a)로부터 밖으로 늘어난 꼬리가 끊겨, 잉크 액적 (i)가 노즐 (55a)로부터 토출된다.
또한, 잉크액실 (57)에는, 원래의 메니스커스(노즐 (55a)의 액면)로 되돌아가려고 하는 노즐 (55a)의 모세관력에 의해 노즐 (55a)로부터 토출된 양과 동량의 잉크 (2)가 잉크 유로 (52)로부터 공급되고, 한편 잉크 기포 (b)는 이 신선한 잉크 (2)의 유입에 의해 더욱 수축하며, 이윽고 소멸된다.
또한, 상술한 헤드 칩 (53)은 발열 저항체 (58)에 의해 잉크 (2)를 가열하면서 토출시키는 전기 열 변환 방식을 채용하고 있지만, 이러한 방식으로 한정되지 않고, 예를 들면 압전 소자 등의 전기 기계 변환 소자에 의해 잉크 (2)의 액적을 전기 기계적으로 토출시키는 전기 기계 변환 방식을 채용한 것일 수도 있다.
기록 매체로서는 보통지를 사용할 수 있다. 여기서, 보통지란 일반적으로 사무실에서 사용되는 크기의 내전(內塡) 복사지이다. 보통지로서는 리코사 제조 마이 페이퍼나 마이리사이클 페이퍼, 제록스사 제조 P지나 Green 100 등, 복사기 용도로 사용되는 상질지나 재생지, 컬러 복사지를 들 수 있다.
인화시에 있어서의 기록 매체의 반송 속도는 20 내지 100 mm/s의 범위에 있는 것이 바람직하다. 반송 속도가 20 mm/s보다 작으면, 도트의 착탄(着彈) 정밀도는 올라가지만, 인화에 소요되는 시간은 길어져 버린다. 또한, 반송 속도가 100 mm/s보다 크면, 인화에 소요되는 시간은 짧지만, 착탄 정밀도가 내려가 문자 품질이 떨어져 버리기 때문에 바람직하지 않다.
인화에 있어서의 잉크 토출량은 1 내지 50 pl/dot의 범위에 있는 것이 바람직하다. 잉크 토출량이 1 pl/dot보다 작으면, 액적을 만들기 위한 장치가 곤란하고, 또한 액적이 비상하였을 때, 공기 저항을 받기 쉬워 착탄 정밀도가 떨어져 버린다. 또한, 잉크량 토출이 50 pl/dot보다 크면, 도트가 눈에 띄기 쉬워, 화상의 품질이 나빠지기 때문에 바람직하지 않다.
이상의 점으로부터, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에 따르면, 안료, 물 및 수용성 유기 용매를 포함하는 잉크로서, 기록 매체에 대한 흡수 계수 Ka가 9 내지 84.2 ml/m2ㆍ초1/2의 범위에 있고, 상기 기록 매체의 반송 방향에 대하여 수직 방향으로 노즐이 배치되며, 이 노즐을 지지하는 헤드가 고정되어 있는 기록 장치에 이용되기 때문에, 기록 매체에 대한 잉크의 흡수를 양호하게 할 수 있으면서 또한 기록 매체에 대한 잉크의 번짐을 억제할 수 있다. 이 결과, 잉크 정착성이 양호하면서 또한 프린트 품질이 양호한 잉크를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에 따르면, 잉크 카트리지가 기록 매체의 반송 방향에 대하여 수직 방향으로 노즐이 배치되며, 이 노즐을 지지하는 헤드가 고정되어 있는 기록 장치에 이용되고, 상기 잉크가 안료, 물 및 수용성 유기 용매를 포함하며, 상기 기록 매체에 대한 흡수 계수 Ka가 9 내지 84.2 ml/m2ㆍ초1/2의 범위에 있기 때문에, 상기 잉크 카트리지는 기록 매체에 대한 흡수를 양호하게 할 수 있으면서 또한 기록 매체에 대한 번짐을 억제할 수 있는 잉크를 수용한다. 이 결과, 잉크 정착성이 양호하면서 또한 프린트 품질이 양호한 잉크를 수용 하는 잉크 카트리지를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에 따르면, 잉크를 노즐로부터 토출하는 잉크젯 기록 방법에 있어서, 상기 잉크가 안료, 물 및 수용성 유기 용매를 포함하며, 기록 매체에 대한 흡수 계수 Ka가 9 내지 84.2 ml/m2ㆍ초1/2의 범위에 있고, 상기 노즐이 상기 기록 매체의 반송 방향에 대하여 수직 방향으로 배치되며, 상기 노즐을 지지하는 헤드가 고정되어 있기 때문에, 상기 잉크젯 기록 방법은 기록 매체에 대한 잉크의 흡수를 양호하게 하면서 또한 기록 매체에 대한 잉크의 번짐을 억제하는 기록을 행할 수 있다. 이 결과, 잉크 정착성이 양호하면서 또한 프린트 품질이 양호한 잉크젯 기록 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 상술한 발명을 실시하기 위한 최선의 형태로 한정되지 않고 본 발명의 요지를 일탈하지 않으며 그 밖에 다양한 구성을 채용할 수 있는 것은 물론이다.
이어서, 본 발명에 따른 실시예에 대하여 구체적으로 설명한다. 단, 본 발명이 이들 실시예로 한정되지 않는 것은 물론이다.
(실시예 1)
하기 성분을 교반하면서 혼합하고, 30 분간 출력 1 kW의 초음파를 조사한 후, 포아 사이즈 3.0 ㎛의 플루오로포어 필터로써 가압 여과하여 잉크를 제조하였다.실시예 1의 잉크 조성:
카본 블랙 5 질량％
(캐보트사 제조 상품명 CABOJET300)
디에틸렌글리콜 5 질량％
글리세린 10 질량％
오르핀 E1010(화 1) 0.2 질량％
(닛신 가가꾸(주) 제조 계면 활성제)
물 79.8 질량％
(화 1)
Figure 112007029975474-PCT00001
(여기서, EO: O-CH2-CH2이고, m+n=10이다.)
상기 잉크와 보통지(제록스사 제조 P지)를 이용하여 하기의 특성 평가를 행하였다.
<흡수 계수 Ka의 계산>
동적 침투성 시험기(형식 S, (주)도요 세이끼 세이사꾸쇼)를 이용하여 흡수 시간 (T)과 액체의 전이량 (V)를 측정하고, 브리스토우법에 의해 흡수 계수 Ka값을 산출하였다.
<잉크 정착의 평가>
잉크 정착의 평가에는 라인 헤드형 프린터(LPR-5000, 소니사 제조)를 사용하였다. 잉크 카트리지에 잉크를 충전하고, 이 라인 헤드형 프린터로 MS 명조 10 pt의 알파벳트를 프린팅하였다. 보통지의 반송 속도는 50 mm/s이고, 잉크 토출량은 20 pl/dot였다. 프린팅 직후, 수퍼파인지(엡슨사 제조)를 프린트 부분에 덮고, 50 g/cm2가 되는 추를 놓아 1 분 후에 수퍼파인지에의 문자의 전사 여부를 조사하였다. 평가의 기호는 이하와 같고, ○ 및 △를 양호한 결과로 하였다.
○: 전사 없음
△: 희미하게 전사가 보임
×: 분명하게 전사가 보임
<문자 품질의 평가>
상기 프린터로 이번에는 MS 명조 4 내지 6 pt의 한자 「警」, 「曇」, 「靜」를 프린팅하고, 그 문자의 번짐 상태로부터 A 내지 C의 3 단계로 나누었다. A 및 B를 양호한 결과로 하였다.
A: 엣지가 날카로워 4 pt의 문자를 읽을 수 있음
B: 4 pt의 문자는 읽을 수 없지만, 5 또는 6 pt의 문자는 읽을 수 있음
C: pt수에 제한없이 읽을 수 없음
(실시예 2)
하기 잉크 조성에 의해 실시예 1과 동일하게 잉크를 제조하였다.
실시예 2의 잉크 조성:
카본 블랙 5 질량％
(캐보트사 제조 상품명 CABOJET300)
디에틸렌글리콜 5 질량％
글리세린 10 질량％
오르핀 E1010(화 1) 0.4 질량％
(닛신 가가꾸(주) 제조 계면 활성제)
물 79.6 질량％
보통지(NBS 리코사 제조 마이페이퍼)를 이용하여 실시예 1과 동일한 평가를 행하였다.
(실시예 3)
하기 잉크 조성에 의해 실시예 1과 동일하게 잉크를 제조하였다.
실시예 3의 잉크 조성:
카본 블랙 5 질량％
(캐보트사 제조 상품명 CABOJET300)
디에틸렌글리콜 5 질량％
글리세린 10 질량％
오르핀 E1010(화 1) 0.5 질량％
(닛신 가가꾸(주) 제조 계면 활성제)
물 79.5 질량％
보통지(NBS 리코사 제조 마이페이퍼)를 이용하여 실시예 1과 동일한 평가를 행하였다.
(실시예 4)
하기 잉크 조성에 의해 실시예 1과 동일하게 잉크를 제조하였다.
실시예 4의 잉크 조성:
카본 블랙 5 질량％
(캐보트사 제조 상품명 CABOJET300)
2-피롤리돈 10 질량％
글리세린 10 질량％
오르핀 E1010(화 1) 0.5 질량％
(닛신 가가꾸(주) 제조 계면 활성제)
물 74.5 질량％
보통지(NBS 리코사 제조 마이페이퍼)를 이용하여 실시예 1과 동일한 평가를 행하였다.
(실시예 5)
하기 잉크 조성에 의해 실시예 1과 동일하게 잉크를 제조하였다.
실시예 5의 잉크 조성:
카본 블랙 5 질량％
(캐보트사 제조 상품명 CABOJET300)
2-피롤리돈 10 질량％
글리세린 10 질량％
오르핀 E1010(화 1) 0.7 질량％
(닛신 가가꾸(주) 제조 계면 활성제)
물 74.3 질량％
보통지(NBS 리코사 제조 마이페이퍼)를 이용하여 실시예 1과 동일한 평가를 행하였다.
(실시예 6)
하기 잉크 조성에 의해 실시예 1과 동일하게 잉크를 제조하였다.
실시예 6의 잉크 조성:
카본 블랙 5 질량％
(캐보트사 제조 상품명 CABOJET300)
2-피롤리돈 10 질량％
글리세린 10 질량％
오르핀 E1010(화 1) 1.0 질량％
(닛신 가가꾸(주) 제조 계면 활성제)
물 73.5 질량％
보통지(NBS 리코사 제조 마이페이퍼)를 이용하여 실시예 1과 동일한 평가를 행하였다.
(실시예 7)
실시예 5의 잉크를 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 평가를 행하였다.
(실시예 8)
실시예 6의 잉크를 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 평가를 행하였다.
(비교예 1)
보통지(NBS 리코사 제조 마이페이퍼)를 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 평가를 행하였다.
(비교예 2)
하기 잉크 조성에 의해 실시예 1과 동일하게 잉크를 제조하였다.
비교예 2의 잉크 조성
카본 블랙 5 질량％
(캐보트사 제조 상품명 CABOJET300)
2-피롤리돈 10 질량％
글리세린 10 질량％
오르핀 E1010(화 1) 1.5 질량％
(닛신 가가꾸(주) 제조 계면 활성제)
물 73.5 질량％
보통지(NBS 리코사 제조 마이페이퍼)를 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 평가를 행하였다.
이어서, 실시예 1 내지 8 및 비교예 1, 2에 대하여 잉크 정착 및 문자 품질의 평가 결과에 대하여 설명하였다. 평가 결과는 표 1에 나타내는 대로였다.
Figure 112007029975474-PCT00002
표 1의 결과로부터, 실시예 1 내지 8은 잉크 정착이 ○ 또는 △이고, 또한 문자 품질이 A 또는 B로서 양호한 결과였다. 그 때의 흡수 계수 Ka는 9 내지 84.2 ml/m2ㆍ초1/2의 범위였다. 실시예 2 내지 7은 잉크 정착이 ○이고, 또한 문자 품질이 A이며 또한 양호한 결과였다. 그 때의 흡수 계수 Ka는 12.7 내지 77 ml/m2ㆍ초1/2의 범위였다.
비교예 1과 같이, Ka값이 4.5 ml/m2ㆍ초1/2의 경우에는 문자 품질은 양호하지만, 잉크 정착은 나쁜 결과가 되었다. 또한, 비교예 2와 같이, Ka값이 92.3 ml/m2ㆍ초1/2의 경우에는 잉크 정착은 양호하지만, 문자 품질은 나쁜 결과가 되었다.
이들 결과로부터, 문자 품질과 잉크 정착을 양립시키기 위해서는, 흡수 계수 Ka가 9 내지 84.2 ml/m2ㆍ초1/2의 범위에 있는 것이 바람직하고, 흡수 계수 Ka가 12.7 내지 77 ml/m2ㆍ초1/2의 범위에 있는 것이 보다 바람직하다. 흡수 계수 Ka가 9 ml/m2ㆍ초1/2보다 작은 경우에는, 잉크의 흡수가 나빠짐으로써 정착이 나빠지고, 또한 흡수 계수 Ka가 84.2 ml/m2ㆍ초1/2보다 큰 경우에는, 잉크가 보통지 상에서 번지기 때문에, 문자 품질이 나빠지는 것으로 판명되었다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의한 잉크는 안료, 물 및 수용성 유기 용매를 포함하는 잉크로서, 기록 매체에 대한 흡수 계수 Ka가 9 내지 84.2 ml/m2ㆍ초1/2의 범위에 있고, 상기 기록 매체의 반송 방향에 대하여 수직 방향으로 노즐이 배치되며, 이 노즐을 지지하는 헤드가 고정되어 있는 기록 장치에 이용되기 때문에, 잉크 정착성이 양호하면서 또한 프린트 품질이 양호한 잉크를 제공할 수 있었다.
또한, 본 발명은 잉크를 수용하는 잉크 카트리지로서, 상기 잉크 카트리지가 기록 매체의 반송 방향에 대하여 수직 방향으로 노즐이 배치되고, 이 노즐을 지지하는 헤드가 고정되어 있는 기록 장치에 이용되며, 상기 잉크는 안료, 물 및 수용성 유기 용매를 포함하고, 상기 기록 매체에 대한 흡수 계수 Ka가 9 내지 84.2 ml/m2ㆍ초1/2의 범위에 있기 때문에, 잉크 정착성이 양호하면서 또한 프린트 품질이 양호한 잉크를 수용하는 잉크 카트리지를 제공할 수 있었다.
또한, 본 발명은 잉크를 노즐로부터 토출하는 잉크젯 기록 방법으로서, 상기 잉크가 안료, 물 및 수용성 유기 용매를 포함하고, 기록 매체에 대한 흡수 계수 Ka 가 9 내지 84.2 ml/m2ㆍ초1/2의 범위에 있으며, 상기 노즐은 상기 기록 매체의 반송 방향에 대하여 수직 방향으로 배치되고, 상기 노즐을 지지하는 헤드는 고정되어 있기 때문에, 잉크 정착성이 양호하면서 또한 프린트 품질이 양호한 잉크젯 기록 방법을 제공할 수 있었다.

Claims (15)

  1. 안료, 물 및 수용성 유기 용매를 포함하는 잉크로서,
    기록 매체에 대한 흡수 계수 Ka가 9 내지 84.2 ml/m2ㆍ초1/2의 범위이고,
    상기 기록 매체의 반송 방향에 대하여 수직 방향으로 노즐이 배치되며, 이 노즐을 지지하는 헤드가 고정되어 있는 기록 장치에 이용되는 것을 특징으로 하는 잉크.
  2. 안료, 물 및 수용성 유기 용매를 포함하는 잉크로서,
    기록 매체에 대한 흡수 계수 Ka가 12.7 내지 77 ml/m2ㆍ초1/2의 범위이고.
    상기 기록 매체의 반송 방향에 대하여 수직 방향으로 노즐이 배치되며, 이 노즐을 지지하는 헤드가 고정되어 있는 기록 장치에 이용되는 것을 특징으로 하는 잉크.
  3. 제1항에 있어서, 인화시에 있어서의 기록 매체의 반송 속도가 20 내지 100 mm/s의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 잉크.
  4. 제1항에 있어서, 안료가 카본 블랙인 것을 특징으로 하는 잉크.
  5. 제1항에 있어서, 기록 매체가 보통지인 것을 특징으로 하는 잉크.
  6. 잉크를 수용하는 잉크 카트리지로서,
    상기 잉크 카트리지는 기록 매체의 반송 방향에 대하여 수직 방향으로 노즐이 배치되며, 이 노즐을 지지하는 헤드가 고정되어 있는 기록 장치에 이용되고,
    상기 잉크는 안료, 물 및 수용성 유기 용매를 포함하며, 상기 기록 매체에 대한 흡수 계수 Ka가 9 내지 84.2 ml/m2ㆍ초1/2의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
  7. 잉크를 수용하는 잉크 카트리지로서,
    상기 잉크 카트리지는 기록 매체의 반송 방향에 대하여 수직 방향으로 노즐이 배치되며, 이 노즐을 지지하는 헤드가 고정되어 있는 기록 장치에 이용되고,
    상기 잉크는 안료, 물 및 수용성 유기 용매를 포함하며, 상기 기록 매체에 대한 흡수 계수 Ka가 12.7 내지 77 ml/m2ㆍ초1/2의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
  8. 제6항에 있어서, 인화시에 있어서의 기록 매체의 반송 속도가 20 내지 100 mm/s의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
  9. 제6항에 있어서, 안료가 카본 블랙인 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
  10. 제6항에 있어서, 기록 매체가 보통지인 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
  11. 잉크를 노즐로부터 토출하는 잉크젯 기록 방법으로서,
    상기 잉크는 안료, 물 및 수용성 유기 용매를 포함하고, 기록 매체에 대한 흡수 계수 Ka가 9 내지 84.2 ml/m2ㆍ초1/2의 범위에 있으며,
    상기 노즐은 상기 기록 매체의 반송 방향에 대하여 수직 방향으로 배치되고,
    상기 노즐을 지지하는 헤드는 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록 방법.
  12. 잉크를 노즐로부터 토출하는 잉크젯 기록 방법으로서,
    상기 잉크는 안료, 물 및 수용성 유기 용매를 포함하고, 기록 매체에 대한 흡수 계수 Ka가 12.7 내지 77 ml/m2ㆍ초1/2의 범위에 있으며,
    상기 노즐은 상기 기록 매체의 반송 방향에 대하여 수직 방향으로 배치되고,
    상기 노즐을 지지하는 헤드는 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록 방법.
  13. 제11항에 있어서, 인화시에 있어서의 기록 매체의 반송 속도가 20 내지 100 mm/s의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록 방법.
  14. 제11항에 있어서, 안료가 카본 블랙인 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록 방법.
  15. 제11항에 있어서, 기록 매체가 보통지인 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록 방법.
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