KR20080085854A - 잉크, 잉크 카트리지, 잉크젯 기록 장치 및 잉크젯 기록방법 - Google Patents

잉크, 잉크 카트리지, 잉크젯 기록 장치 및 잉크젯 기록방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 셀룰로오스 펄프를 포함하는 기재의 1 이상의 표면에 1 이상의 코팅층을 갖는 기록용 매체 상에, 적어도 색재를 함유하는 잉크를 사용하여 15 g/㎡ 이하의 잉크 부착량으로 화상 기록을 수행하는 단계; 및 기록된 화상을 지촉 건조시키고, 열원을 기록용 매체와 직접 접촉시켜 화상을 정착시키는 단계를 포함하는 잉크젯 기록 방법으로서, 동적 주사 흡액계를 이용하여 측정한 접촉 시간 100 ms에서의 순수의 기록용 매체에 대한 전이량이 1 ㎖/㎡ 이상 30 ㎖/㎡ 이하이고, 접촉 시간 400 ms에서의 순수의 기록용 매체에 대한 전이량이 2 ㎖/㎡ 이상 35 ㎖/㎡ 이하가 되도록 기록용 매체를 형성하는 것인 잉크젯 기록 방법을 제공한다.

Description

잉크, 잉크 카트리지, 잉크젯 기록 장치 및 잉크젯 기록 방법{INK, INK CARTRIDGE, INK JET RECORDING APPARATUS, AND INK JET RECORDING METHOD}
본 발명은 잉크젯 방식에 의해 오프셋 인쇄와 같은 상업 인쇄에 의해 얻어지는 것들에 가까운 고품질 화상을 기록하는 데에 적절한 잉크, 및 또한 잉크 카트리지, 잉크젯 기록 방법 및 잉크젯 기록 장치에 관한 것이다.
잉크젯 기록은 비교적 넓은 범위의 기록용 매체에 적절한 우수한 기록 방법으로서 공지되어 있고, 잉크젯 접근법을 기초로 한 기록 장치, 기록 방법 및 기록용 매체가 널리 연구 및 개발되어 왔다.
최근, 프린터, 잉크 및 기록용 매체의 성능 개선으로 인해 할라이드 사진술과 동등한 고품질을 용이하게 얻을 수 있게 되었다. 이러한 관점에서, 기록용 매체의 진화는 놀랄 만한 것으로서, 잉크의 흡수 속도 및 흡수된 잉크량을 증가시키면서 고광택을 발현하도록 개발된 현재 이용 가능한 기록용 매체는 광택 및 품위감에 있어서 종래의 상업 인쇄를 능가하는 수준에 있다. 이러한 기록용 매체는 일반적으로 팽윤형 및 공극형으로 분류할 수 있지만, 최근에는 공극형 기록용 매체가 잉크 건조 상태가 우수하기 때문에 주로 사용된다.
이러한 공극형 기록용 매체의 예는 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2에 개시되어 있다. 이들 매체에서, 실리카 및 알루미나 수화물을 함유하고 잉크를 수용하기 위한 공극을 갖는 잉크 흡수층을 지지체 본체 상에 마련하고, 필요에 따라 콜로이드 실리카를 함유하는 다공질 광택층을 잉크 흡수층 상에 마련한다. 이러한 구성을 이용하여, 우수한 잉크 흡수능 및 매우 선명한 출력이 얻어진다. 따라서, 이러한 기록용 매체는 소비자용 사진 출력 용도에 적절하다. 그러나, 이러한 유형의 기록용 매체에 대한 원재료는 매우 비싸고 제조 공정이 복합하여, 일반적인 상업 등급 및 출판 등급 코트지에 비해 훨씬 고가이다. 그 결과, 화상이 고품질임에도 불구하고, 이러한 매체는 예컨대 광고지, 카탈로그 및 팜플렛과 같이 낮은 비용 및 대량 출력이 요구되는 상업 인쇄 분야에는 널리 사용되지 않았다. 따라서, 기록용 매체의 비용 저감을 위해 지금까지 상당히 노력해 왔지만, 기록용 매체의 잉크 흡수층을 구성하는 충전제는 잉크 흡수층의 높은 투명성을 유지할 수 있고 흡유량(비표면적)이 높은 재료를 사용할 필요가 있기 때문에, 실리카, 수산화알루미나 및 콜로이드 실리카와 같은 특정의 고가 충전제를 다량 사용할 필요가 있어서 비용 저감을 크게 방해한다.
또한, 상업 등급 및 출판 등급 코트지와 같이 코팅층 재료에 탄산칼슘 및 카올린과 같이 은폐능이 높고 흡유량이 비교적 적은 저렴한 충전제를 다량 첨가한 저렴하게 제조된 코트지를 기록용 매체로서 사용하는 경우, 화상이 상당히 번지고 농도가 발현되지 않는다. 이러한 결과는 하기와 같이 설명할 수 있다. 상업 등급 코트지는 잉크젯 용지와 같이 단시간에 다량의 잉크를 흡수할 수 있도록 설계되어 있지 않기 때문에, 잉크 흡수가 불충분하고 번짐이 발생하며, 잉크가 코팅층에 침투 하더라도, 색재가 코트층에 존재하는 카올린과 같은 은폐능이 높은 충전제로 은폐된다. 또한, 은폐능이 높은 충전제를 사용하는 상업 등급 및 출판 등급 코트지에서, 염료 잉크를 사용하여 잉크젯 프린터로 인쇄를 수행할 때, 잉크량을 증가시키더라도 표면층 가까이에 존재하는 색재에 의해서만 농도가 나타난다. 따라서, 전체로는 농도가 낮고 콘트라스트가 없는 화상이 얻어진다. 따라서, 상업 등급 및 출판 등급 코트지는 잉크젯 기록에 적절하지 않았다.
최근, 색재로서 염료가 아니라 안료를 사용하는 잉크젯 잉크가 많은 주목을 끌고 있다. 안료는 수불용성이기 때문에, 안료 미립자를 용매에 분산시킨 분산액을 사용하는 것이 일반적이다. 안전성을 고려하여, 잉크젯 인쇄용 안료 잉크는 주로 수성 분산액이다. 수성 안료 잉크는 염료 잉크보다 안료 입자의 응집 또는 침전이 더 잘 일어난다. 따라서, 염료 잉크와 동일한 장기간 보존 수명을 얻기 위해 분산 조건 및 첨가제를 적절하게 선택해야 한다. 다른 단점은 분산 안정화제가 점착을 발생시켜 써멀 헤드(thermal head)와 함께 사용하기 어렵다는 것이다. 또한, 색재의 표색 범위가 염료에 비해 뒤떨어진다. 한편, 높은 농도 및 기록 후 우수한 저장 안정성 및 내수성으로 인해 안료 잉크는 매우 매력적이다. 이러한 안료 잉크를 사용하는 잉크젯 인쇄에서, 잉크 색재는 종종 일반적인 상업 인쇄용 잉크의 색재에 가까워서, 인쇄물의 외관을 상업적인 인쇄물에 가깝게 할 수 있지만, 안료 잉크를 사용하는 통상적인 잉크젯 프린터를 이용하여 상업 등급 및 출판 등급 코트지 상에서 실제로 인쇄를 수행하는 경우, 잉크 흡수가 불충분하고, 화상이 번지며, 안료가 건조 후 완전히 정착되지 않아서 광택을 얻을 수 없다. 즉, 이러한 인쇄는 현재 종 래의 염료 잉크를 사용하는 보통지 및 잉크젯 인쇄용 특수지와 같이 잉크 흡수능이 높은 매체 상에의 인쇄에만 적용된다. 이는 잉크젯 화상 인쇄와 관련된 개념 및 설계가 염료 잉크를 사용하는 경우와 동일하고, 안료를 내광성이 높은 염료처럼 사용하고 있기 때문이다. 즉, 안료 잉크의 특정 특징을 전혀 고려하지 않는다.
안료 잉크에 대응하는 기록용 매체도 널리 연구 및 개발되어 왔지만, 특허 문헌 3에 개시된 바와 같이 잉크 흡수를 가속화하면서 화상 광택을 촉진하는 것이 개발의 포인트이며, 기록용 매체 표면의 공극율을 증가시키면서 광택을 발현시키는 방법에 대한 연구가 고가의 충전제 재료를 이용한 종래 기술의 연장선에서 여전히 탐구되고 있다.
상기 언급한 문제를 해결하기 위해, 특허 문헌 4는 침투성이 높은 안료 잉크와 종래 매체와는 대조적으로 잉크 흡수능이 낮은 기록용 매체를 조합하여 상업 등급 용지 상에 화상을 기록하기 위한 저비용 방법을 제안한다. 이 방법을 이용하여, 잉크에 함유된 안료가 매체에 집중적으로 침투하지 않도록 잉크 흡수(침투)를 억제하기 위한 코팅층이 마련된 기록용 매체 상에 소량의 초고침투성 안료 잉크를 사용하여 기록함으로써 잉크를 형성하는 용매(물 또는 유기 용매)만을 선택적으로 기재에 침투시켜, 양이온 정착제와 같은 임의의 특수한 재료를 사용하지 않고 잉크에 함유된 안료를 양호한 효율로 매체 표면에 머물게 할 수 있다. 그 결과, 소량의 잉크로 충분한 농도 및 건조능 모두를 실현할 수 있다. 또한, 잉크에 함유된 안료를 매체 표면에 효율적으로 머물게 하여, 종래의 기록용 매체에 필요한 기능이었던 층의 높은 투명성이 불필요해졌다. 따라서, 코팅층의 재료 구성에 관한 자유도를 상 당히 증가시킬 수 있다. 이 방법을 응용함으로써, 상업 등급 또는 출판 등급 용지와 같이 잉크 흡수능이 낮은 용지 상에도 잉크젯 기록을 수행할 수 있다.
상업 인쇄 및 출판 인쇄를 수행하는 경우, 종종 소량 인쇄라도 한 번에 수백부 내지 수천부를 출력할 필요가 있어, 연속 모드로 화상 결함 없이 안정한 화상을 생성할 것이 프린터에 요구된다. 잉크젯 프린터를 이러한 용도에 이용하는 경우, 건조된 잉크가 노즐을 막고 노즐 주변에 고착된 건조된 잉크에 의해 토출 각도가 굴곡되기 때문에 화상 줄무늬(streak)가 발생한다. 이 현상을 방지하기 위해 다양한 수단이 이용되어 왔지만, 이들 중에서 염료 잉크 및 안료 잉크 모두에 대해 가장 효율적인 것은 마일드한 잉크 건조능을 얻을 목적으로 비점이 높은 습윤제를 잉크에 첨가하는 것이다.
그러나, 특허 문헌 4에 개시된 방법은 잉크 흡수가 불량한 용지 상에의 기록에는 매우 효과적이지만, 상업 등급 잉크와 같이 잉크 흡수가 상당히 불량한 기록용 매체를, 프린터 헤드가 건조(노즐 막힘)되는 것을 방지하기 위해 비점이 높은 습윤제를 추가로 함유하는 잉크와 조합하는 경우, 화상의 건조능은 별로 변화하지 않지만, "정착"에, 즉 건조된 화상을 문질러도 번지지 않는 상태에 이르게 하는 데에 상당히 장시간이 필요하다. 이것은 표면층에 남은 색재가 미량의 습윤제를 함유하여 장기간 습윤 상태로 남아 있기 때문이다. 이 현상은 대두유를 사용한 오프셋 인쇄 잉크가 인쇄 후 정착에 장시간을 필요로 하는 것과 유사하다. 이러한 정착 지연의 관점에서, 안료 잉크는 염료 잉크에 비해 특히 불리한 것으로 보인다. 잉크젯 잉크로서 현재 주로 사용되는 건조형 잉크를 사용하면, 색재 자체가 매체에 확산되 기 쉽다. 그 결과, 습윤제(대부분의 경우에는 고비점 용매)도 비교적 단시간 내에 확산된다. 그 결과, 안료 잉크의 사용에 대해 설계한 특허 문헌 4에 개시된 방법에 기초하여, 화상 줄무늬에 대한 신뢰성을 개선시키기 위해, 고비점 습윤제를 함유하는 잉크를 사용하는 프린터에 상업 등급 용지를 사용하여 기록을 수행할 경우, 상기 방법은 대부분의 경우 불편하다. 따라서, 정착 시간이 길어, 상기 방법은 기록 직후 예컨대 광고지 및 카탈로그로 배포하는 것에 대응할 수 없다.
기록 직후 잉크 인쇄물의 건조능 및 정착능을 개선시키기 위한 다양한 시도가 이루어져 왔다. 특히, 잉크젯 기술이 소비자를 향한 제품에 적용되기 시작할 때, 잉크 및 기록용 매체의 건조능을 개선시키기 위해 가열 건조가 효과적인 것으로 고려되었다. 예컨대, 특허 문헌 5는 미립자 형태로 분산된 착색 수지 입자를 사용하여 기록을 수행한 후, 화상을 가열 및 정착하는 것을 제안한다. 그러나, 이 제안은 재생지 및 복사 용지와 같이 쉽게 번지는 종이에서 번짐을 감소시키는 것을 주요 목적으로 하며, 정착의 대상도 재생지 및 복사 용지와 같이 잉크 흡수가 비교적 빠른 종이이다.
또한, 특허 문헌 6은 잉크 인쇄물에 대한 건조 보조 수단으로서 가열 롤러를 사용하는 것을 개시하고 있지만, 염료계 유성 잉크에 주로 초점을 맞추고 있으며, 수성 안료 잉크 및 상업 등급 용지에의 적용은 개시되어 있지 않다.
특허 문헌 7은 잉크젯 기록을 완료한 기록용 매체를 이면에서 가열하여 건조를 촉진시켜 정착능을 개선시키는 방법을 제안한다. 이 문헌은 이면에서 가열함으로써 건조 및 정착이 가능하다고 기술한다. 그러나, 제안된 방법을 이용하면, 화상 을 직접 가열하지 않기 때문에, 다수의 경우 열 효율이 매우 불량하여, 기록 후 전체 기록용 매체에 함유된 다량의 수분을 건조시키는 경우에는 이 방법이 효과적이지만, 대부분의 경우 화상에 함유된 습윤제(고비점 용매)에 대해서는 실질적으로 효과가 나타나지 않는다. 또한, 고비점 용매를 건조시키기 위해, 특정 온도는 용매 유형에 따라 다르지만, 일반적으로 백수십℃의 고온에서의 가열이 요구된다. 따라서, 종이 황변 및 변형, 그리고 최악의 경우에는 발화와 같은 기록용 매체의 손상을 무시할 수 없어, 이러한 방법은 실제 사용에 전혀 적절하지 않다.
과거에는, 상기 언급한 기술을 이용하여 수계 잉크를 사용하는 잉크젯 프린터에서 보통지 상에서의 건조를 촉진시킨 제품이 시판되었다. 그러나, 전자 사진과 대조적으로 잉크젯 기록의 경우, 잉크에 함유된 다량의 수분이 수증기로 전환되어 장치 내부에 충전되어 응축 및 부식을 쉽게 발생시킨다. 또한, 보통지 및 잉크젯 기록용 특수지 상에 기록시, 건조 향상 수단이 불필요해진다. 이러한 이유로, 보통지 상에서 매우 고속의 기록이 필요한 매우 소수의 상업적인 프린터를 제외하고는, 이러한 제품은 현재 사용되지 않는다.
또한, 특허 문헌 7에 개시된 방법으로 대표되는 건조 방법을 이용하여 잉크 인쇄물의 건조를 수행시 발생하는 문제점은, 잉크젯 인쇄용 특수지에서 표면이 국소적으로 용융하여 화상이 번진다는 것이다.
특허 문헌 8은 외측 표면층에 열가소성 수지를 함유하는 화상 수용지를 가열하여 투명하고 평활하게 만들어서 잉크 인쇄물에 광택을 부여하는 방법을 제안하고, 또한 잉크 및 기록용 매체에 가열 하에서 반응하는 화학 물질을 첨가하고 기록 후 가열함으로써 반응을 유도하여 화상 보존성을 개선하는 것을 제안한다. 그러나, 이 제안은 기록 후 가열 처리를 강조하는 잉크젯 기록용 특수지에 관한 것으로서, 일반적인 상업 등급 용지에는 적용할 수 없다.
따라서, 수계 안료 잉크를 사용하여 상업 등급 용지 상에서 잉크젯 인쇄 및 정착하는 데에 사용할 수 있어 인쇄 직후 인쇄물을 사용 가능하게 하는 잉크 및 기록용 매체를 포함하는 잉크젯 인쇄 기술은 아직 실현되지 않고 있다.
(특허 문헌 1)
일본 특허 출원 공개(JP-A) 제2005-212327호
(특허 문헌 2)
일본 특허 출원 공개(JP-A) 제11-078225호
(특허 문헌 3)
일본 특허 출원 공개(JP-A) 제2001-347749호
(특허 문헌 4)
일본 특허 출원 공개(JP-A) 제2007-144975호
(특허 문헌 5)
일본 특허 출원 공개(JP-A) 제08-92513호
(특허 문헌 6)
일본 특허(JP-B) 제2860123호
(특허 문헌 7)
일본 특허(JP-B) 제2590822호
(특허 문헌 8)
일본 특허 출원 공개(JP-A) 제2004-209799호
발명의 개시
본 발명의 목적은 매우 다양한 등급의 용지 상에, 특히 상업 등급 용지 상에 풀컬러 기록이 가능하고, 저렴하며, 상업 인쇄물에 가까운 질감으로 고품질 인쇄물을 고속으로 기록하는 간단한 방식에 사용할 수 있고, 잉크 인쇄물 상의 내마모성이 우수한 이상적인 잉크를 제공하고, 또한 잉크 카트리지, 잉크젯 기록 방법 및 잉크젯 기록 장치를 제공하는 것이다.
상기 기재한 목적을 달성하기 위해, 본 발명자들은 저렴한 고속 잉크젯 기록 방법에 대해 예의 연구를 수행하여, 침투성이 높은 안료와 잉크 침투성이 낮은 매체, 즉 백색 안료로 코팅된 상업 등급 매체 또는 출판 등급 매체를 조합하고, 후처리 기술을 이용함으로써, 신규한 설계 사상에 기초하는, 온디맨드성(on-demand capability)이 우수한 저비용의 잉크젯 기록 방법을 발명하였다.
따라서, 본 발명자들은 초고침투성 잉크에 함유된 용매가 특정 속도 범위에서 스며들지만, 색재 입자 자체는 매체에 침투하지 않는 기록용 매체를 이용하여, 잉크 사용량을 억제하면서 소량의 잉크로도 고품질 화상을 생성할 수 있는 방법을 조합하고, 화상을 형성시킨 후, 비접촉 상태로 캐리어 흡수 시간을 확보(예비 건조)한 후, 열원에 직접 접촉시키고, 기재를 손상시키지 않고 화상을 형성하는 색재만을 건조 및 정착시킴으로써, 잉크젯 기록 직후 충분한 핸들링성을 실현할 수 있음을 발견하였다.
본 발명은 본 발명자가 이룬 상기 언급한 발견에 기초한 것이며, 상기 설명한 문제를 해결하기 위한 수단을 이하에 설명한다.
<1> 셀룰로오스 펄프를 포함하는 기재의 1 이상의 표면에 1 이상의 코팅층을 갖는 기록용 매체 상에, 적어도 색재를 함유하는 잉크를 사용하여 15 g/㎡ 이하의 잉크 부착량으로 화상 기록을 수행하는 단계; 및 기록된 화상을 지촉 건조(dry-to-touch drying)시키고, 열원을 기록용 매체와 직접 접촉시켜 화상을 정착시키는 단계를 포함하는 잉크젯 기록 방법으로서, 동적 주사 흡액계(dynamic scanning liquid absorptometer)를 이용하여 측정한 접촉 시간 100 ms에서의 순수의 기록용 매체에 대한 전이량이 1 ㎖/㎡ 이상 30 ㎖/㎡ 이하이고, 접촉 시간 400 ms에서의 순수의 기록용 매체에 대한 전이량이 2 ㎖/㎡ 이상 35 ㎖/㎡ 이하가 되도록 기록용 매체를 형성하는 것인 잉크젯 기록 방법.
<2> <1>에 있어서, 열원이 열 롤러인 것인 잉크젯 기록 방법.
<3> <1> 또는 <2>에 있어서, 동적 주사 흡액계를 이용하여 측정한 접촉 시간 100 ms에서의 순수의 기록용 매체에 대한 전이량이 1 ㎖/㎡ 이상 10 ㎖/㎡ 이하이고, 접촉 시간 400 ms에서의 순수의 기록용 매체에 대한 전이량이 2 ㎖/㎡ 이상 11 ㎖/㎡ 이하가 되도록, 기록용 매체 상에 고형분 함량이 3 질량% 이상인 잉크를 사용하여 화상 기록을 수행하는 것인 잉크젯 기록 방법.
<4> <1> 내지 <3> 중 어느 하나에 있어서, 정착 온도가 100℃ 이상인 것인 잉크젯 기록 방법.
<5> <1> 내지 <4> 중 어느 하나에 있어서, 정착 롤러의 니프 시간(nip time)이 0.3 초 이상인 것인 잉크젯 기록 방법.
<6> <1> 내지 <5> 중 어느 하나에 있어서, 비접촉 건조 수단을 이용하여 지촉 건조를 수행하는 것인 잉크젯 기록 방법.
<7> <1> 내지 <6> 중 어느 하나에 있어서, 컬러 인쇄를 수행하기 위한 색 잉크를 기록용 매체 표면에 분사하기 위한 노즐을 구비하는 잉크 헤드를 이용하여 기록용 매체 표면에 잉크 액적을 분사하여 화상 기록을 수행하는 단계; 및 총량 규제 처리에 의해 잉크 부착량을 규제치 이내로 제어하는 단계를 포함하는 것인 잉크젯 기록 방법.
<8> <1> 내지 <7> 중 어느 하나에 있어서, 기록용 매체는 기재 및 기재 상의 코팅층을 포함하며, 코팅층의 고형분 부착량이 0.5 내지 20 g/㎡인 것인 잉크젯 기록 방법.
<9> <1> 내지 <8> 중 어느 하나에 있어서, 기록용 매체의 평량은 50 내지 250 g/㎡인 것인 잉크젯 기록 방법.
<10> <1> 내지 <9> 중 어느 하나에 있어서, 기록용 매체의 코팅층은 안료를 포함하며, 안료는 카올린인 것인 잉크젯 기록 방법.
<11> <1> 내지 <9> 중 어느 하나에 있어서, 기록용 매체의 코팅층은 안료를 포함하며, 안료는 중탄산칼슘인 것인 잉크젯 기록 방법.
<12> <1> 내지 <11> 중 어느 하나에 있어서, 기록용 매체의 코팅층은 수성 수지를 포함하는 것인 잉크젯 기록 방법.
<13> <12>에 있어서, 수성 수지는 수용성 수지 또는 수분산성 수지인 것인 잉크젯 기록 방법.
<14> <1> 내지 <13> 중 어느 하나에 있어서, 잉크는 시안 잉크, 마젠타 잉크, 옐로우 잉크 및 블랙 잉크에서 선택되는 1 종 이상인 것인 잉크젯 기록 방법.
<15> <1> 내지 <14> 중 어느 하나에 있어서, 잉크에 자극을 인가하여 잉크를 비상시킴으로써 기록 매체 상에 화상 기록을 수행하는 단계를 포함하는 것인 잉크젯 기록 방법.
<16> <15>에 있어서, 자극은 열, 압력, 진동 및 광에서 선택되는 1종 이상인 것인 잉크젯 기록 방법.
<17> <1> 내지 <16> 중 어느 하나에 있어서, 잉크 헤드의 잉크 토출 개구부가 형성된 표면에 발잉크층(ink repellant layer)을 형성하는 것인 잉크젯 기록 방법.
<18> <17>에 있어서, 발잉크층은 불소 함유 물질 및 실리콘계 물질 중 어느 하나를 포함하는 것인 잉크젯 기록 방법.
<19> <17> 또는 <18>에 있어서, 발잉크층은 표면 거칠기 Ra가 0.2 ㎛ 이하인 것인 잉크젯 기록 방법.
<20> <17> 내지 <19> 중 어느 하나에 있어서, 발잉크층의 개구부 근방에 있어서 개구부의 중심선에 수직인 평면에서의 단면적이, 기재 표면으로부터의 거리에 따라 순차적으로 증가하도록 형성되는 것인 잉크젯 기록 방법.
<21> <17> 내지 <20> 중 어느 하나에 있어서, 발잉크층의 두께는 1 Å 이상인 것인 잉크젯 기록 방법.
<22> <17> 내지 <21> 중 어느 하나에 있어서, 발잉크층의 임계 표면 장력 γc는 5 내지 40 mN/m인 것인 잉크젯 기록 방법.
<23> <1> 내지 <22> 중 어느 하나에 있어서, 잉크는 적어도 물, 습윤제 및 분말화된 색재를 포함하는 것인 잉크젯 기록 방법.
<24> <1> 내지 <23> 중 어느 하나의 잉크젯 기록 방법에 사용하기 위한 잉크로서, 물, 습윤제 및 분말화된 색재를 포함하는 것인 잉크.
<25> <24>에 있어서, 색재는 안료 또는 착색 미립자이며, 색재의 체적 평균 입자 크기는 0.01 내지 0.16 ㎛인 것인 잉크.
<26> <24> 또는 <25>에 있어서, 잉크는 25℃에서의 점도가 1 cps 이상 30 cps 이하인 것인 잉크.
<27> <24> 내지 <26> 중 어느 하나에 있어서, 잉크는 25℃에서의 표면 장력이 30 mN/m 이하인 것인 잉크.
<28> <24> 내지 <27> 중 어느 하나에 있어서, 침투제를 포함하며, 상기 침투제는 8개 이상의 탄소 원자를 포함하는 폴리올 화합물 및 글리콜 에테르 화합물 중 어느 하나인 것인 잉크.
<29> <28>에 있어서, 8개 이상의 탄소 원자를 포함하는 폴리올 화합물은 2-에틸-1,3-헥산디올 및 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올 중 1 이상인 것인 잉크.
<30> <24> 내지 <29> 중 어느 하나에 있어서, 계면 활성제를 더 포함하며, 상기 계면 활성제는 하기 화학식 I, II, III, IV, V 및 VI으로 표시되는 화합물에서 선택되는 1종 이상인 것인 잉크:
Figure 112008046965811-PCT00001
Figure 112008046965811-PCT00002
Figure 112008046965811-PCT00003
Figure 112008046965811-PCT00004
Figure 112008046965811-PCT00005
Figure 112008046965811-PCT00006
상기 화학식들에서, R1 및 R2는 알킬기를 나타내고, R3, R4 및 R6은 탄화수소기를 나타내며, h는 3 내지 12의 정수를 나타내고, j 및 k는 5 내지 20의 정수이며, L 및 p는 1 내지 20의 정수이고, M은 화학식 I에서는 알칼리 금속 이온, 4급 암모늄, 4급 포스포늄 및 알칸올아민에서 선택되는 1 이상의 염기를 나타내고, 화학식 II에서는 알칼리 금속 이온, 4급 암모늄, 4급 포스포늄 및 알칸올아민에서 선택되는 염기를 나타내며, q 및 r은 0 내지 40의 정수이다.
<31> <24> 내지 <30> 중 어느 하나에 있어서, 습윤제는 폴리올 화합물, 락탐 화합물, 우레아 화합물 및 당류에서 선택되는 1종 이상인 것인 잉크.
<32> <31>에 있어서, 폴리올 화합물은 글리세린, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 트리프로필렌 글리콜, 1,3-부탄디올, 2,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 3-메틸-1,3-부탄디올, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 2-메틸-2,4-펜탄디올, 1,2,4-부탄트리올, 1,2,6-헥산트리올, 티오디글리콜, 펜타에리스리톨, 트리메틸올에탄 및 트리메틸올프로판에서 선택되는 1종 이상인 것인 잉크.
<33> <31> 또는 <32>에 있어서, 락탐 화합물은 2-피롤리돈, N-메틸-2-피롤리돈, N-히드록시에틸-2-피롤리돈 및 ε-카프로락탐에서 선택되는 1종 이상인 것인 잉크.
<34> <31> 내지 <33> 중 어느 하나에 있어서, 우레아 화합물은 우레아, 티오 우레아, 에틸렌 우레아 및 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논에서 선택되는 1종 이상인 것인 잉크.
<35> <31> 내지 <34> 중 어느 하나에 있어서, 당류는 말티토오스, 소르비토오스, 글루코노락톤 및 말토오스에서 선택되는 1종 이상인 것인 잉크.
<36> <31> 내지 <35> 중 어느 하나에 있어서, 잉크 중 습윤제의 함량은 10 내지 50 질량%인 것인 잉크.
<37> 용기; 및 상기 용기에 보관된 <24> 내지 <36> 중 어느 하나의 잉크를 포함하는 잉크 카트리지.
<38> 잉크를 토출하고, 기록용 매체 상에 15 g/㎡ 이하의 잉크 부착량으로 화상 기록을 수행하는 잉크 헤드; 기록용 매체 상의 화상을 지촉 건조시키도록 배치된 건조 수단; 및 화상을 정착시키도록 배치된 정착 수단을 포함하는 잉크젯 기록 장치로서, 기록용 매체는 셀룰로오스 펄프를 포함하는 기재의 1 이상의 표면에 1 이상의 코팅층을 가지며, 동적 주사 흡액계를 이용하여 측정한 접촉 시간 100 ms에서의 순수의 기록용 매체에 대한 전이량이 1 ㎖/㎡ 이상 30 ㎖/㎡ 이하이고, 접촉 시간 400 ms에서의 순수의 기록용 매체에 대한 전이량이 2 ㎖/㎡ 이상 35 ㎖/㎡ 이하가 되도록 형성되며; 잉크는 적어도 분말화된 색재를 포함하고; 정착 수단은 열원이 열 롤러인 정착 롤러를 구비하는 것인 잉크젯 기록 장치.
<39> <38>에 있어서, 정착 수단은 서로에 대해 압접하는 롤러쌍 중 1 이상의 롤러의 전체 길이에 걸쳐 열을 발생하는 전장(full length) 발열 상태와 소정 부분만이 열을 발생하는 부분 발열 상태 사이에서 선택적으로 전환(switching)될 수 있 는 히터를 구비하며, 1개의 온도 센서를 이용하여 롤러 표면 온도를 검지하고 히터를 점멸하여 롤러 온도를 제어하고, 롤러쌍을 이용하여 미정착 화상을 담지하는 기록용 매체를 협지(squeezing) 반송함으로써 정착을 수행하는 온도 제어 장치를 구비하는 정착 장치이고, 온도 제어 장치를 구비하는 정착 장치가 시동 또는 대기 상태일 때, 히터는 전장 발열 상태에서 온도 센서를 이용하여 롤러 표면 온도를 검지함으로써 온도 제어 장치에 의해 제어되고, 종이가 롤러쌍을 통과할 때, 히터는 온도 센서를 이용하여 롤러 표면 온도를 검지하고, 히터가 도통(conductive) 가능한 범위에서 각각의 소정 간격에 대한 전장 발열 상태와 부분 발열 상태 사이를 전환함으로써 제어되고, 소정 간격은 종이 크기에 따라 설정되는 것인 잉크젯 기록 장치.
<40> <38> 또는 <39>에 있어서, 잉크 헤드의 잉크 토출 개구부가 형성된 표면에 발잉크층이 형성되는 것인 잉크젯 기록 장치.
<41> 서로에 대해 압접하는 롤러쌍 중 1 이상의 롤러의 전체 길이에 걸쳐 열을 발생하는 전장 발열 상태와 소정 부분만이 열을 발생하는 부분 발열 상태 사이에서 선택적으로 전환될 수 있는 히터를 구비하며, 1개의 온도 센서를 이용하여 롤러 표면 온도를 검지하고 히터를 점멸하여 롤러 온도를 제어하고, 롤러쌍을 이용하여 미정착 화상을 담지하는 기록용 매체를 협지 반송함으로써 정착을 수행하는 정착 장치를 위한 것인, <38> 내지 <40> 중 어느 하나의 잉크젯 기록 장치에 사용하는 정착 온도 제어 장치로서, 시동 상태 또는 대기 상태에서, 히터는 전장 발열 상태에서 온도 센서를 이용하여 롤러 표면 온도를 검지함으로써 제어되고, 종이가 롤 러쌍을 통과할 때, 히터는 온도 센서를 이용하여 롤러 표면 온도를 검지하고, 히터가 도통 가능한 범위에서 각각의 소정 간격에 대한 전장 발열 상태와 부분 발열 상태 사이를 전환함으로써 제어되고, 소정 간격은 종이 크기에 따라 설정되는 것인 정착 온도 제어 장치.
도 1은, 본 발명에 따른 총량 규제 처리의 흐름을 도시하는 플로우차트이다.
도 2는, 종래의 가열 정착 방식의 정착 장치를 도시한다.
도 3은, 종래의 열 롤러 정착 장치의 히터를 도시한다.
도 4a는, 열 롤러 정착 장치의 2개 히터 방식의 히터의 예를 도시한다.
도 4b는, 열 롤러 정착 장치의 2개 히터 방식의 히터의 다른 예를 도시한다.
도 5는, 종이 통과 폭과 2개 히터 방식의 히터 사이의 관계를 도시한다.
도 6은, 본 발명에 따른 잉크 카트리지의 예를 도시하는 개략도이다.
도 7은, 케이스(외장)을 포함시킨 도 6의 잉크 카트리지의 개략도이다.
도 8은, 잉크젯 기록 장치의 잉크 카트리지 장전부의 커버를 개방한 상태를 도시하는 사시 설명도이다.
도 9는, 잉크젯 기록 장치의 전체 구성을 도시하는 개략 구성도이다.
도 10은, 본 발명에 따른 잉크젯 기록 장치 내 잉크젯 헤드의 예를 도시하는 개략 확대도이다.
도 11은, 본 발명에 따른 잉크젯 기록 장치 내 잉크젯 헤드의 예를 도시하는 요소 확대도이다.
도 12는, 본 발명에 따른 잉크젯 기록 장치 내 잉크젯 헤드의 예를 도시하는 요소 확대 단면도이다.
도 13은, 잉크젯 기록 장치 및 정착 장치의 전체 구성을 도시하는 개략 구성도이다.
도 14는, 외부 부착 정착 장치의 전체 구성의 예를 도시하는 개략 구성도이다.
도 15는, 본 발명에 따른 잉크젯 기록 장치 내 잉크젯 헤드의 노즐판의 예를 도시하는 개략 단면도이다.
도 16a는, 본 발명에 따른 잉크젯 기록 장치 내 잉크젯 헤드의 노즐판을 도시하는 개략 설명도이다.
도 16b는, 본 발명에 따른 잉크젯 기록 장치 내 잉크젯 헤드의 노즐판을 도시하는 개략 설명도이다.
도 16c는, 본 발명에 따른 잉크젯 기록 장치 내 잉크젯 헤드의 노즐판을 도시하는 개략 설명도이다.
도 17a는 비교 잉크젯 헤드의 노즐판을 도시하는 개략 설명도이다.
도 17b는 비교 잉크젯 헤드의 노즐판을 도시하는 개략 설명도이다.
도 17c는 비교 잉크젯 헤드의 노즐판을 도시하는 개략 설명도이다.
도 18은, 디스펜서를 이용한 코팅에 의해 실리콘 수지를 도포하여 발잉크막을 형성시키는 구성을 도시한다.
도 19a는, 본 발명에 따른 잉크젯 기록 장치 내 코팅 대상인 노즐판 상의 니 들 선단의 코팅부와 코팅 폭 사이의 관계를 도시한다.
도 19b는, 코팅 대상인 노즐판 상의 통상적인 니들의 선단과 코팅 폭 사이의 관계를 도시한다.
도 20은, 디스펜서를 이용한 코팅 동작을 도시한다.
도 21은, 노즐의 내벽 상에 실리콘 수지로부터 발잉크층을 소정 깊이로 형성시키는 구성을 도시한다.
도 22는, 본 발명에 따른 잉크젯 기록 장치 내 잉크젯 헤드의 예에서 엑시머 레이저 가공에 의해 노즐 구멍을 형성시키는 구성을 도시한다.
도 23은, 노즐 구멍 가공에 사용하기 위한 엑시머 레이저 가공 장치의 구성을 도시한다.
도 24a는, 잉크젯 헤드의 제조 방법에 있어서 노즐판 제조 단계에서 노즐 형성 부재의 기재를 도시한다.
도 24b는, 수지 막의 표면에 SiO2 박막층을 형성하는 단계를 도시한다.
도 24c는, 불소 함유 발수제를 도포하는 단계를 도시한다.
도 24d는, 증착 후 발수막을 공기에 방치시키는 단계를 도시한다.
도 24e는, 감압 접착 테입의 도포 단계를 도시한다.
도 24f는, 노즐 구멍의 가공 단계를 도시한다.
도 25는, 잉크젯 헤드의 제조 방법에 의해 잉크젯 헤드의 제조에 사용하기 위한 장치를 개략적으로 도시한다.
도 26은, 기록 소자열을 도시한다.
도 27은, 기록 소자열을 도시한다.
도 28은, 기록 소자열을 도시한다.
도 29는, 기록 소자의 조합 패턴의 예이다.
도 30은, 기록 잉크 조합 테이블(제1 테이블)의 예이다.
도 31은, 본 발명에 따른 잉크젯 기록 장치의 구성의 예를 도시하는 블록도이다.
도 32는, 본 발명에 따른 잉크젯 기록 장치에서 화상 처리의 흐름을 도시하는 플로우차트이다.
도 33은, 본 발명에 따라 사용되는 기록 잉크 조합 테이블(제2 테이블)이다.
도 34는, 본 발명에 따라 사용되는 기록 잉크 조합 테이블(제2 테이블)이다.
도 35는, 본 발명에 따라 사용되는 기록 잉크 조합 테이블(제2 테이블)이다.
도 36은, 멀티(4) 패스 기록 방식을 도시한다.
도 37은, 본 발명에 따른 정착 온도 제어 장치의 회로의 예를 도시하는 회로도이다.
도 38은, 본 발명에 따른 정착 온도 제어 장치의 온도 제어 회로의 예를 도시하는 회로도이다.
도 39는, 본 발명에 따른 정착 온도 제어 장치의 타이밍 차트이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
( 잉크젯 기록 방법)
본 발명에 따른 잉크젯 기록 방법은 적어도 셀룰로오스 펄프를 포함하는 기재의 1 이상의 표면에 1 이상의 코팅층을 갖는 기록용 매체 상에, 적어도 색재를 함유하는 잉크를 사용하여 15 g/㎡ 이하의 잉크 부착량으로 화상 기록을 수행하는 화상 기록 단계; 및
기록된 화상을 지촉 건조시킨 후, 열원을 기록용 매체와 직접 접촉시켜 정착시키는 정착 단계
를 포함하고, 임의로 다른 단계를 포함한다.
비용 증가 없이 잉크젯 기록에 의해 고속 화상 형성을 수행하고자 할 때, 가장 효과적인 종래의 접근법은 사용되는 잉크 액적의 크기를 증가시키고 해상도를 감소시키는 것을 수반한다. 따라서, 1200 dpi에서 생성된 화상은 600 dpi로 해상도가 감소한다. 이 공정에서 600 dpi를 얻기 위해 설정된 잉크 액적량은 일반적으로 잉크를 흡수하는 기록용 매체 상에서 기록을 수행하는 것을 전제로 하여 결정된다. 액적으로 도트를 형성할 때의 2배의 도트 직경을 재현하고 싶은 경우, 직경이 약 2배인 액적이 토출된다. 이 공정에서, 잉크 메움(embedding)을 개선하기 위해 인접 도트가 약간 중첩되도록 화상을 형성한다. 잉크 액적을 구형이라고 가정하는 경우, 액적 직경을 2배로 증가시킨다는 것은 액적량을 약 2.8배로 증가시킴을 의미한다. 따라서, 해상도를 1/2로 감소시키는 것은 잉크 흡수의 관점에서 매우 불리하다. 이러한 방법을 점도 및 침투성이 낮으며 다른 컬러와 쉽게 혼화되는 잉크를 사용하여 코팅된 오프셋 인쇄 용지와 같은 잉크 흡수가 느린 기록용 매체에 적용하는 경우, 인접 도트가 간단히 서로 융합하여 비딩(beading) 및 컬러 경계의 블리 딩(bleeding)이 발생한다. 인접 도트가 서로 융합하는 것을 방지하기 위해 인접 도트 사이에 간격을 마련하는 경우, 잉크가 도트 사이에서 매체에 메워지지 않고 화상 농도가 감소하거나 또는 입상감(graininess)이 눈에 띄기 때문에, 화상 품질이 크게 감소한다. 또한, 2차 및 3차 컬러를 생성시키는 경우, 생성된 화상 상의 동일한 어드레스에 도트가 배치되는 것을 가능한 한 효율적으로 피하기 위해 제어를 수행하지만, 도트 위치 정밀도와 관련된 문제로 인해, 외관상 동일한 어드레스에 도트가 착탄한다. 또한, 고농도 화상이 요구되는 경우, 동일 어드레스에 잉크 도트를 배치해야 해서, 블리딩 및 비딩이 점점 강해진다.
본 발명에 따라 사용되는 잉크는 이러한 이슈를 고려하여 발명된 것이다. 이 잉크는 일반적인 잉크젯 잉크에 비해 표면 장력이 더 낮기 때문에 습윤능이 우수하여, 공극이 적은 기록용 매체에 대해서도 캐리어의 침투능이 강하고, 미량의 캐리어가 침투하여도 잉크 점도가 상당히 증가한다. 그 결과, 종래에는 인접 도트가 하나로 용이하게 융합하였던, 상당히 침투성이 저하된 기록용 매체 상에서도 인접 도트가 매체에 착탄 후 융합 내성이 높고 도트 형성이 안정적일 수 있다. 또한, 색재가 기록용 매체에 실질적으로 침투하지 않고 표면에 남기 때문에, 동일한 어드레스에 재차 액적을 배치할 필요가 거의 없어, 매우 적은 잉크 총량으로도 충분한 발색 및 화상 농도를 얻을 수 있다.
이렇게 하여 종래와 비교하여 잉크 총량을 매우 감소시켜 화상을 형성할 수 있다. 그 결과, 기록용 매체에 침투시켜야 하는 캐리어의 양이 감소하고, 컬링 및 코클링(cokling)이 나타나며, 기록 후 종이의 강도가 기록 전과 실질적으로 동일하 다. 따라서, 상업 등급 용지와 같이 잉크 흡수를 고려하지 않는 기록용 매체 상에서도 기재를 손상시키지 않고 기록을 수행할 수 있다.
잉크 액적을 매체 표면에 배치한 후 캐리어 흡수가 완료될 경우, 미량의 습윤제를 함유하는 상태에서 색재를 세트한다. 이 상태는 대두유를 함유하는 잉크를 사용하여 오프셋 인쇄한 직후와 동일하다. 이 상태에서 화상은 가볍게 만져도 번지지 않지만, 문지르거나 고압을 인가하면 화상이 전사된다. 본 발명에 따르면, 이 상태에서 열원과 직접 접촉시켜 100℃ 이상의 온도를 화상(색재)에 적용하여, 색재에 함유된 습윤제만이 매체에 효율적으로 확산되어, 색재의 오프셋 없이 매우 단시간 내에 정착이 완료된다. 이러한 기술을 종래의 안료 잉크에 대해 사용하는 경우, 가열 부재에 대한 색재 전사가 심하기 때문에 적용이 어렵지만, 본 발명에 따라 사용되는 잉크는 응집력이 높은 데다가 표면 장력이 작아서, 접촉 부재 상에 색재 전사가 일어나기 어려워, 접촉 부재를 이용하여 가열 유도 정착을 수행할 수 있다.
열 효율이 높고 색재에 존재하는 습윤제만이 가열되기 때문에, 직접 접촉에 의한 가열이 가열 유도 정착 방법으로서 가장 효율적이다. 또한, 색재만을 가열할 수 있고 반드시 전체 기록용 매체를 건조시킬 필요가 없기 때문에, 기재 손상 또는 수증기 응축과 관련된 문제도 방지할 수 있다.
기록용 매체가 본 발명에 따라 사용하기 위한 기록용 매체로서 적절한지의 여부는, 동적 주사 흡액계에 의해 결정된 순수의 전이량을 지표로 이용하여 판단할 수 있다. 따라서, 동적 주사 흡액계를 이용하여 측정한 접촉 시간 100 ms에서의 순수의 기록용 매체에 대한 전이량이 1 ㎖/㎡ 이상 30 ㎖/㎡ 이하이고, 접촉 시간 400 ms에서의 순수의 기록용 매체에 대한 전이량이 2 ㎖/㎡ 이상 35 ㎖/㎡ 이하이다. 이 조건을 만족시키는 기록용 매체의 코팅층은 명백히 본 발명에 따른 코팅층의 기능을 가지며, 이러한 코팅층을 본 발명에 따른 잉크와 조합하여 소위 양호한 품질의 "외형"을 가지며 문자 또는 화상의 주변부에 번짐, 페더링(feathering) 또는 블리딩이 없는, 광학 밀도(OD)가 높은 기록용 매체를 얻을 수 있다. 물의 흡수량이 상기 언급한 수준보다 높을 경우, 층 또는 기재에의 색재 침지가 일어나서, 코팅층 안료에 의해 색재가 은폐되어 고농도 화상이 얻어지지 않는다.
이러한 기록용 매체의 코팅층은 결합제 수지 및 안료를 주성분으로서 함유하며, 수지 배합량을 증가시켜 전이량을 감소시키는 방향으로, 또는 안료 배합량을 증가시켜 전이량을 증가시키는 방향으로 이의 조성을 조정할 수 있다. 또한, 코팅층을 구성하는 안료 입자의 비표면 비율을 증가시켜, 예컨대 입자 크기를 감소시키거나 또는 비표면적이 큰 종류의 안료를 사용하여 전이량을 증가시킬 수도 있다.
본 발명에 따른 잉크젯 기록 방법 및 기록용 매체의 코팅층에 필요한 기능은 잉크에 함유된 안료 및 용매를 분리하여 용매만을 기재에 침투시키는 능력이다. 따라서, 코팅층은 공극이 있는 미세 구조를 갖는 것이 바람직하다. 코팅층에 미세 구조가 전혀 존재하지 않는 경우, 잉크에 함유된 용매 성분의 침투가 지연되어, 잉크가 쉽게 건조되지 않은 채로 남아 있을 수 있다. 한편, 미세 구조의 양이 너무 많은 경우, 잉크에 함유된 색재 안료를 분리하는 기능이 저하하여 화상 농도가 감소하거나, 또는 기록 후 기록용 매체 표면에 존재하는 안료가 시간 경과에 따라 기록용 매체로 이동하여 변색을 초래한다. 이러한 조건을 만족시키는 경우, 소위 상업 등급 용지 및 출판 등급 용지도 사용할 수 있다.
기록용 매체에 있어서, 동적 주사 흡액계를 이용하여 측정한 접촉 시간 100 ms에서의 본 발명에 따른 잉크의 기록용 매체에 대한 전이량은 2 내지 40 ㎖/㎡, 바람직하게는 3 내지 30 ㎖/㎡이다. 또한, 순수의 기록용 매체에 대한 전이량은 바람직하게는 1 내지 30 ㎖/㎡, 더욱 바람직하게 1 내지 10 ㎖/㎡이다.
접촉 시간 100 ms에서의 잉크 및 순수의 전이량이 너무 적으면 비딩이 발생하기 쉽고, 전이량이 너무 많으면 기록 후 잉크 도트의 직경이 종종 원하는 직경에 비해 너무 작아진다.
동적 주사 흡액계를 이용하여 측정한 접촉 시간 400 ms에서의 본 발명에 따른 잉크의 기록용 매체에 대한 전이량은 3 내지 50 ㎖/㎡, 바람직하게는 4 내지 40 ㎖/㎡이다.
또한, 순수의 기록용 매체에 대한 전이량은 바람직하게는 2 내지 35 ㎖/㎡, 더욱 바람직하게 2 내지 11 ㎖/㎡이다.
접촉 시간 400 ms에서의 전이량이 너무 적으면, 건조능이 불충분하여 박차 흔적(spur track)이 종종 발생하기 쉽다. 전이량이 너무 많으면, 블리딩이 발생하기 쉽고, 건조 후 화상부의 광택이 종종 감소하기 쉽다.
상기 언급한 동적 주사 흡액계[DSA, 문헌(Shipa Gikyoshi, Vol. 48, May 1994, pp. 88-92, Shigenori KUGA)]는 단시간 내에 흡액량을 정확하게 측정할 수 있는 장치이다. 동적 주사 흡액계는 흡액의 속도를 모세관 내 메니스커스의 전이로부터 직접 판독하고, 원형 디스크형 샘플을 이용하여, 흡액 헤드를 이 위에 나선형 으로 주사하고, 현재 패턴에 따라 자동적으로 주사 속도를 변화시켜, 1개의 샘플에서 필요한 점의 수를 측정하는 방법에 의해 자동 측정을 수행한다. 종이 샘플에 액체를 공급하기 위한 헤드는 Teflon® 관을 통해 모세관에 접속되어, 모세관 내 메니스커스의 위치가 광학 센서를 이용하여 자동 판독된다. 더욱 구체적으로는, 동적 주사 흡액계(K350 시리즈 D, 교와 세이코 가부시키가이샤 제조)를 이용하여 순수 및 잉크의 전이량을 측정한다. 접촉 시간 100 ms 및 접촉 시간 400 ms에서의 전이량은 이들 접촉 시간과 가까운 접촉 시간에 관한 전이량의 측정치로부터 내삽에 의해 구할 수 있다. 측정은 23℃ 및 50% RH에서 수행한다.
본 발명에 따르면, 잉크에 존재하는 색재가 침투되는 것을 방지하고 기록용 매체 표면 부근에 색재를 효율적으로 격리시킴과 동시에 충분한 잉크 건조능을 확보하기 위해, 잉크의 총량을 엄격히 제한해야 한다. 잉크 총량은 화상 형성에 있어서 중요한 변수이며, 최고 농도로 솔리드 화상(solid image)이 형성될 때 단위 표면적당 잉크량을 지칭한다. 본 발명에 따르면, 잉크 총량을 규제함으로써, 잉크 흡수가 불량한 매체 상에서도 비딩 또는 블리딩이 적은 균일한 화상을 형성할 수 있다. 역으로, 이 상한을 초과하는 경우, 종래의 잉크젯 기록에서와 같이 다량의 잉크를 사용하면, 잉크의 색재 안료가 잉크 용매와 함께 종이에 침투하거나 또는 잉크의 용매 성분의 침투가 불충분하여, 화상 형성을 방해하여 양호한 품질의 화상을 얻을 수 없다.
더욱 구체적으로는, 본 발명에 따른 잉크를 사용하는 경우, 화상 기록 동안 최대 잉크 부착량(총량 규제치)는 15 g/㎡ 이하이다. 화상을 15 g/㎡ 이하의 잉크 부착량으로 형성함으로써, 비딩 또는 블리딩이 없는 품질이 매우 높은 화상을 얻을 수 있다. 잉크 부착량이 12 g/㎡ 이하인 것이 더더욱 바람직하다.
이는 다음과 같이 설명할 수 있다. 염료 잉크 및 잉크젯 인쇄용 특수 매체의 종래의 조합과는 대조적으로, 본 발명의 안료 잉크 및 매체의 경우, 색재가 매체 표면에 축적된 상태로 존재하여, 기록용 매체의 표면을 덮는 데에 필요한 양으로 색재가 존재하는 경우, 추가의 색재가 필요하지 않을 뿐 아니라, 본 발명에 따른 고침투 잉크를 사용하여, 여분의 잉크 용매가 인접 도트와 간섭하여 비딩 및 블리딩을 일으킬 수 있다.
본 발명에 따른 잉크를 사용하더라도, 종래의 잉크젯 기록에서와 같이 잉크 총량의 규제치를 높게 설정하는 경우, 솔리드부 및 쉐도우부에서 다량의 잉크가 사용되어, 기록용 매체의 색재 분리능이 초과되어, 화상이 번지고 건조능이 크게 감소한다.
본 발명에 따라 화상 형성에 사용하기 위한 잉크 총량은, 화상 농도가 필요에 경우라도 종래의 잉크젯 기록 방법에 비해 상당히 적으며, 종래의 잉크젯 매체와 대조적으로 매체 자체의 잉크 흡수능이 낮은 경우, 색재가 매체 표면에 더 용이하게 균일하게 퍼진다. 즉, 매체 표면에 잉크가 얇게 퍼져서, 잉크 흡수 성능이 낮음에도 불구하고 건조를 수행할 수 있으며, 비딩 및 블리딩이 거의 발생하지 않는다.
캐리어 침투량은 침투제(EHD)의 양 및 불소 함유 계면 활성제(예컨대 듀폰 코포레이션 제조의 FS-300)의 첨가량에 의해 용이하게 조정할 수 있다. 또한, 기록 에 필요한 잉크의 총량을 감소시킴으로써, 종래의 잉크 카트리지에 비해 잉크 카트리지의 용량을 감소시킬 수 있어 장치의 컴팩트성을 증가시킬 수 있다. 종래 크기의 카트리지를 사용하는 경우, 잉크 카트리지 교환 빈도를 감소시킬 수 있어, 더 낮은 비용으로 기록을 수행할 수 있다.
기본적으로, 잉크 총량이 적어질수록, 코팅층에 의한 안료 분리능은 더 양호하게 나타나지만, 잉크 총량이 너무 적으면, 기록 후 화상 도트의 직경이 너무 작아지는 부작용이 있다. 따라서, 목적 화상에 따라 잉크 총량을 적절한 범위로 설정하는 것이 바람직하다.
하기에 "총량 규제" 처리를 설명한다.
총량 규제 처리는 도 1에 도시한 처리이다. 본 명세서에서 지칭하는 바의 총량 규제치란 과다한 잉크 부착에 의해 발생하는 현상, 예컨대 잉크 비딩, 내코클링성의 감소에 의해 발생하는 마찰(rubbing), 전사 및 용지 막힘을 방지하기 위해, 평가 결과를 기초로 하여 결정된 잉크 액적량이다.
총량 규제치의 결정 방법으로서, 이는 예컨대 600×600 dpi에서 100×100의 마스크 사이즈에 있어서 액적량(단위: pl)으로 나타낼 수 있다.
본 발명에 따라 기록용 매체 상에 인쇄를 수행하는 경우 총량 규제치로서, 본 발명자가 수행한 시험은 보통지에 대해서는 총량 규제치와 거의 동일한 액적량이 적절하고, 매터(matter) 광택지에 대해서는 총량 규제치의 약 55%가 적절한 것으로 나타났다. 또한, 예컨대 입력치로부터 얻어진 액적량이 총량 규제치보다 많은 경우 총량 규제 처리를 실제로 수행하며, 이 경우, Bk 잉크의 액적량이 보존되어, CMY 컬러의 잉크 액적량을 감소시킴으로써 총량 규제치 이하로 액적량을 억제하는 처리를 수행한다.
본 발명에서는, 질량법을 이용하여 총 잉크량을 측정한다. 더욱 구체적으로는, 잉크젯 기록용으로 특별히 설계된 종이인 SuperFine Special paper(엡손 컴퍼니 리미티드 제조) 상에 5 ㎝×20 ㎝의 직사각형 솔리드 화상을 최고 농도로 기록하고, 기록 직후 질량을 측정하여, 기록 전 질량을 측정 결과로부터 빼고, 얻어진 값에 100을 곱하여 총 잉크량을 얻었다.
<열 처리>
화상과 직접 접촉하여 가열을 수행하는 정착 장치로서 종래의 수단을 사용할 수 있다. 특히, 도 2에 도시된 열 롤러 정착 장치가 특히 효과적이다. 이 장치에서, 서로에 대해 압접하는 2개의 롤러(1, 2) 중 1 이상에 롤러의 전체 길이에 걸쳐 발열 필라멘트(3)를 갖는 히터(4)를 내장하는 롤러 쌍에 의해 미정착 화상을 담지하는 종이(5)를 지지 및 반송하여, 화상을 종이에 정착시킨다. 가열 롤러를 이용하는 가열 및 정착 방법은 열 효율 및 안전성이 높기 때문에 복사기 등에 가장 널리 이용된다. 이 방법을 이용하여, 2개의 롤러를 서로에 대해 압접하고 롤러 중 1개 이상을 가열하여 2개의 롤러의 접촉부[니프부(nip portion)]로 화상을 담지하는 지지체(기록 용지)를 통과시킴으로써 화상을 가열하여 지지체에 정착시킨다. 2개의 롤러 중 1개를 가열하는 경우, 가열된 롤러를 정착 롤러라고 부르고, 다른 롤러를 가압 롤러라고 부른다. 정착 롤러의 내부에는, 할로겐 램프 또는 전기 히터와 같은 열원이 정착 롤러의 축 방향으로 설치되어 있다. 정착 롤러의 외표면에 온도 센서 가 부착되고, 니프부 온도가 정착에 적절한 수준으로 유지되도록 열원에 공급되는 전력량이 제어된다.
히터에서, 히터를 내장하는 롤러 주위면에 접촉하는 서미스터(thermistor)와 같은 온도 검지 수단(6)에 의해 롤러의 표면 온도를 검지하여, 소정 온도가 유지되도록 히터가 점멸 제어된다. 이 경우, 열 롤러 정착 장치의 히터에는 도 3에 도시된 바와 같이, 정착 롤러 내부에 전체 길이에 걸쳐 발열 필라멘트(3)를 갖는 히터(4)가 구비되어, 정착 롤러의 길이 방향으로 중심 부근에서 롤러의 주위면에 접촉하는 온도 검지 수단(6)의 신호에 의해 발열 필라멘트(3)가 점멸 제어된다.
종래의 이러한 가열 정착 방식의 정착 장치에 있어서, 축 방향으로 온도 분포를 균일하게 유지하는 것은 어렵다. B5 사이즈 또는 A4 사이즈의 기록 용지와 같은 소사이즈 재료가 통과하는 영역(종이 통과 영역)에서는 가열해야 할 재료를 가열시 열이 소비되지만, 비통과 영역에서는 재료 가열시 열이 소비되지 않고 축적된다. 비통과 영역 내 니프부의 온도는 소정 수준으로 유지 및 제어되는 통과 영역의 니프부의 온도보다 더 높아진다.
이 때문에, 소사이즈 재료를 연속 모드로 통과시킨 후 가열해야 할 대사이즈 재료를 통과시키는 경우(예컨대 A4 사이즈 용지를 연속 모드로 통과시킨 후 A3 사이즈 용지를 통과시키는 경우), 대사이즈 재료 상에 불균일 정착 또는 주름이 종종 생긴다. 다른 문제는 색재가 정착 롤러에 부착하여 재료 표면을 오염시키는 현상(이 현상을 "핫 오프셋"이라고 부름)을 포함한다.
상기 설명한 문제를 해결할 목적으로, 용지 폭을 따라 발열 길이를 전환할 수 있는 히터 및 이러한 히터를 이용하는 롤러를 이용할 수 있다. 도 4a 및 4b는 이러한 히터 및 롤러의 구성을 도시한다. 도 4a를 참조로 하면, 2개의 히터, 즉 발열 필라멘트(10)의 길이가 최대 사이즈 용지의 폭보다 더 긴 히터(11), 및 발열 필라멘트(12)의 길이가 짧고 중심부에만 배치되어 있는 히터(13)를 도 5에 도시한 바와 같이 정착 롤러(1) 내부에 설치하고, 사용되는 히터를 전환함으로써 전 점등(full tun-on) 모드 및 부분 점등 모드를 전환한다. 도 4b에 도시된 예는 발열 필라멘트(14)의 중심부에서 소정 길이의 절편의 양단부에 분기 회로를 설치하고, 동일한 필라멘트를 사용하여 전 점등 모드에서 부분 점등 모드로의 전환을 수행하는 듀얼 필라멘트 히터(15)를 도시한다. 이 경우, 전 점등 모드에서의 발열 길이도 최대 사이즈 용지의 폭보다 더 크게 설정한다. 부분 점등 모드에서의 발열 길이는 소사이즈 용지의 폭보다 약간 더 길다.
도 5는 듀얼 히터 방식의 히터와 종이 폭 사이의 관계를 도시한다. 이 방식 뿐 아니라 듀얼 필라멘트 방식으로, 대사이즈 용지(7)가 통과할 때에는 전 점등 회로가 작동하고, 소사이즈 용지(8)가 통과할 때에는 부분 점등 회로가 작동하도록, 롤러 중심부에 접촉하여 설치된 온도 검지 수단(6), 예컨대 서미스터로 점멸 제어를 실시한다.
발잉크성 및 열 안정성을 갖는다면 정착 롤러 표면의 재료는 특별히 한정되지 않으며, 목적에 따라 이 재료를 적절하게 선택할 수 있다. 적절한 재료의 예로는 실리콘, 실리콘 고무, Teflon®과 같은 불소계 수지, 우레탄 고무, 천연 고무, 및 금속 롤러와의 이형능이 우수한 실리콘 수지 및 불소계 수지가 있다. 이들 재료 를 롤러 상에 코팅한다.
이러한 열 정착 장치는 프린터와 일체화할 수 있거나, 필요할 때 사용하기 위해 프린터에 접속할 수 있는 별도의 유닛으로 설치할 수 있다.
프린터를 이용하여 화상을 기록한 후, 그리고 열 정착 장치를 이용하여 화상을 정착시키기 전, 잉크에 함유된 캐리어를 어느 정도 종이에 침투시켜야 한다. 따라서, 잉크에 함유된 물 또는 저점도 용매를 종이에 침투시켜, 매체 상에 존재하는 색재가 가열 부재에 전사되지 않는 상태를 얻기 위해 점도를 증가시켜야 한다. 이를 목적으로, 기록 직후 수초의 지촉 건조 시간을 확보해야 한다.
본 발명에 따라 사용하기 위한 기록용 매체를 이용하는 경우, 잉크가 기록용 매체 상에 배치된 후 (25℃ 및 50% RH에서) 지촉 건조 시간을 바람직하게는 5 초 이상, 더욱 바람직하게는 15 초 이상 확보한다. 더 긴 시간을 선택할 수 있지만, 이 시간은 생산성에 영향을 미치기 때문에, 짧은 시간이 바람직하다. 이 시간을 단축하기 위해, 외부로부터 열을 가하는 것이 효과적이다. 열풍 건조기, 헤어 드라이어 또는 마이크로파에 의해 제공되는 것과 같은 잘 알려진 비접촉 가열을 이용할 수 있다. 상업적인 열풍 발생기(예컨대 츠나시마 세이사쿠쇼 가부시키가이샤 제조)를 이용할 수 있으며, 헤어 드라이어도 이용할 수 있다.
열풍을 이용하는 경우, 40℃ 이하의 온도에서는 효과를 기대할 수 없다. 한편, 바람 온도가 너무 높으면, 기록용 매체가 손상된다. 따라서, 바람직한 온도는 180℃ 이하이다.
본 발명에 따라 사용되는 잉크에 대한 조건으로서, 잉크가 안료의 정착을 촉 진하는 수지 성분을 함유하는 것이 바람직하다. 정착을 촉진하는 수지 성분은 안료와 기록용 매체 표면 사이, 또는 색재 안료의 입자 사이의 결합 강도를 소정 수준 이상으로 확보시키는 성분이다. 이러한 수지 성분이 존재하지 않는 경우, 색재 안료가 쉽게 박리된다. 따라서, 높은 화상 신뢰성이 필요할 경우, 정착제를 사용해야 한다. 정착 성분은 독립적으로 잉크에 존재할 수 있거나, 또는 색재 입자의 표면에 흡착되어 화학적으로 결합될 수 있다. 정착제로서 저분자 성분을 사용할 수 있지만, 수지, 수지 에멀션 또는 UV 경화성 수지가 바람직하다.
매우 높은 침투능은 본 발명에 따른 안료 잉크에 대한 필수 조건이며, 이 조건은 30 mN/m 이하의 표면 장력으로 표시되는 것으로 결정되었다. 표면 장력이 30 mN/m를 초과하는 경우, 잉크 침투가 지연되어 화상 번짐 현상이 발생한다. 그 결과, 고품질 화상을 얻을 수 없다. 표면 장력의 감소에 따라 안료 및 용매의 분리능이 증가하기 때문에, 더 낮은 표면 장력이 바람직하다. 잉크의 표면 장력은 침투제의 양, 및 불소 함유 계면 활성제(예컨대 듀폰 코포레이션 제조의 FS-300)의 첨가량을 변화시켜 쉽게 조정할 수 있다.
본 발명에 따라 사용되는 잉크는 잉크젯 기록을 위해 설계된 종래의 공극형 매체 상에의 기록에도 이용할 수 있다. 그러나, 본 발명에 따라 기록용 매체 상에 기록한 경우보다 잉크 흡수 속도가 더 빠르기 때문에, 잉크 액적이 기록용 매체 표면에 착탄한 후, 도트가 매체를 습윤시켜 퍼지기 전에, 용매가 매체에 침투하여 도트 직경이 감소한다. 그 결과, 농도의 감소 또는 입상감의 증가가 쉽게 발생한다. 그 때문에, 고품질 화상을 생성하기 위해, 본 발명에 따른 기록용 매체에 필요한 것보다 더 높은 해상도로 기록을 수행할 필요가 있다. 그 결과, 기록 속도가 감소하고, 잉크 소비가 증가한다. 따라서, 본 발명에 따른 기록용 매체를 사용하는 것이 바람직하다.
잉크는 바람직하게는 25℃에서의 표면 장력이 30 mN/m 이하, 더욱 바람직하게는 15 내지 30 mN/m, 더더욱 바람직하게는 15 내지 25 mN/m이다. 표면 장력이 15 mN/m 미만인 경우, 잉크가 본 발명에 따른 노즐판을 습윤시키지 않아, 잉크 액적 형성(입자 형성)이 효과적이지 않고, 기록용 매체에서 스며나오는 현상이 현저해져서, 안정한 잉크 토출을 얻을 수 없다. 한편, 표면 장력이 30 mN/m을 초과하는 경우, 기록용 매체에 대한 잉크 침투가 충분히 일어나지 않아서, 비딩이 발생할 수 있고, 건조 시간이 종종 연장된다.
여기서, 표면 장력은 예컨대 표면 장력 측정 장치(교와 인터페이스 사이언스 컴퍼니 리미티드 제조의 CBVP-Z) 및 백금판을 이용하여 25℃의 온도에서 측정할 수 있다.
본 발명에 따른 잉크 중 고형분의 함량은 바람직하게는 3 질량% 이상, 더욱 바람직하게는 5 내지 15 질량%이다. 고형분의 농도가 이 범위 이하인 경우, 건조 동안 점도 증가가 느려서 화상이 쉽게 번진다. 고형분의 함량이 더 높으면 더 좋지만, 너무 높을 경우, 노즐 막힘이 심해져서 화상에 블랭크 영역이 쉽게 발생한다.
<기록용 매체>
기록용 매체는 셀룰로오스 펄프를 포함하는 기재의 1 이상의 표면에 1 이상의 코팅층, 및 필요에 따라 다른 층을 포함한다.
-기재-
기재는 특별히 한정되지 않으며, 목적에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 적절한 재료의 예로는 주성분이 목재 섬유인 종이, 및 주성분이 목재 섬유 및 합성 섬유인 부직포와 같은 시트형 물질이 있다.
종이는 특별히 한정되지 않으며, 목적에 따라 잘 알려진 종이에서 적절하게 선택할 수 있다. 예컨대 목재 펄프 및 재생지 펄프를 사용할 수 있다. 목재 펄프의 예로는 광엽수 표백 크래프트 펄프(LBKP), 침엽수 표백 크래프트 펄프(NBKP), NBSP, LBSP, GP 및 TMP가 있다.
재생지 펄프의 원료는 재생지 재생 촉진 센터에 의해 발행된 재생지 표준 품질 규격표에 제시되어 있다. 원료의 예로는 고급 백지(high-grade white paper), 미가공 백지(crude white paper), 크림 백지, 카드지, 특수 백지(special white paper), 중백지, 모조지, 색백지(color white paper), 켄트지, 백아트지, 특수 고급 커팅지(special top cutting), 분리 고급 커팅지(separated top cutting), 신문 및 잡지용 종이가 있다. 구체예로는 감열지 또는 감압지와 같은 프린터 용지 및 비코팅 컴퓨터 용지와 같은 정보 관련 용지; PPC 용지와 같은 사무용 재생지; 아트지, 코트지, 미세 코트지 및 매트지를 비롯한 코트지; 재생지 또는 보드지, 예컨대 비코팅 용지, 예컨대 목재 무함유 용지(wood-free paper), 목재 무함유 컬러지, 메모용지, 편지지, 포장지, 팬시 용지, 중질지, 신문, 목분지(ground wood paper), 수퍼 칼렌더지(super calendar paper), 모조지, 순백 롤지 또는 밀크 카툰, 화학 펄프지 또는 목분 펄프 함유지가 있다. 이러한 유형의 종이는 단독으로 사용하거나 2종 이상을 병용할 수 있다.
재생지 펄프는 일반적으로 하기 4 단계를 조합하여 제조한다.
(1) 재생지를 펄프로 처리하고, 기계력 및 약품에 의해 섬유로 분리하고, 섬유로부터 인쇄 잉크를 박리하는 섬유 분해(defiberization) 단계.
(2) 재생지에 함유된 이물질(플라스틱 등) 및 분진을 스크린 또는 클리너로 제거하는 이물질 제거 단계.
(3) 섬유로부터 박리된 인쇄 잉크를 계면 활성제를 사용하여 플로테이션법 또는 세정법에 의해 계 밖으로 제거하는 탈잉크 단계.
(4) 접촉 작용 또는 환원 작용을 이용하여 섬유의 백색도를 증가시키는 표백 단계.
인쇄 후 컬링을 방지한다는 관점에서, 재생지는 전체 펄프에 40% 이하의 혼합비로 혼합하는 것이 바람직하다.
예컨대, 잘 알려진 통상적인 안료를 기재 내 내부 첨가제로서 작용하는 백색 안료로서 사용할 수 있다. 백색 안료의 예로는 경질 탄산칼슘, 중질 탄산칼슘, 카올린, 클레이, 탈크, 황산칼슘, 황산바륨, 이산화티타늄, 산화아연, 황화아연, 탄산아연, 새틴 화이트, 규산알루미늄, 규조토, 규산칼슘, 규산마그네슘, 합성 실리카, 수산화알루미늄, 알루미나, 리토폰, 제올라이트, 탄산마그네슘 및 수산화마그네슘과 같은 백색 무기 안료; 및 스티렌계 플라스틱 안료, 아크릴계 플라스틱 안료, 폴리에틸렌, 마이크로캡슐, 우레아 수지 및 멜라민 수지와 같은 유기 안료가 있다. 이들은 단독으로 사용하거나 2종 이상을 병용할 수 있다.
기재 제조의 초지 공정에 사용하기 위한 사이즈제의 예로는 중성지의 제조에 사용되는 중성 로진계 사이즈제, 알케닐 숙신산 무수물(ASA), 알킬 케텐 이량체(AKD) 및 석유 수지계 사이즈제가 있다. 이들 중에서, 중성 로진 사이즈제 및 알케닐 숙신산 무수물이 특히 바람직하다. 알킬 케텐 이량체는 강한 사이즈 효과를 나타내므로 소량으로 사용할 수 있지만, 기록 용지(매체) 표면의 마찰 계수를 쉽게 감소시켜 종이의 슬라이딩능을 증가시키기 때문에, 잉크젯 기록 동안의 용지 반송의 관점에서 종종 바람직하지 않다.
-코팅층-
코팅층은 안료 및 결합제, 필요에 따라 계면 활성제 및 기타 성분을 포함한다.
상기 언급한 안료로서, 무기 안료, 및 무기 안료와 유기 안료의 배합물을 사용할 수 있다.
무기 안료의 예로는 카올린, 탈크, 중질 탄산칼슘, 경질 탄산칼슘, 아황산칼슘, 무정질 실리카, 티타늄 화이트, 탄산마그네슘, 이산화티타늄, 수산화알루미늄, 수산화칼슘, 수산화마그네슘, 수산화아연 및 클로라이트가 있다. 이들 중에서, 카올린이 광택 발현능이 우수하여 오프셋 인쇄용 종이에 가까운 외관을 제공할 수 있기 때문에 특히 바람직하다.
카올린의 예로는 탈라미네이트화 카올린, 소성 카올린 및 표면 개질에 의해 제조된 엔지니어드 카올린(engineered kaolin)이 있다. 광택 발현능을 고려하는 경우, 직경이 2 ㎛ 이하인 입자의 비가 80 질량% 이상인 입도 분포를 갖는 카올린이 전체 카올린의 50 질량% 이상을 차지하는 것이 바람직하다.
카올린의 첨가량은 바람직하게는 결합제 100 질량부를 기준으로 50 질량부 이상이다. 첨가량이 50 질량부 미만인 경우, 광택 기준으로 충분한 효과를 얻을 수 없다. 첨가량의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 카올린의 유동성, 특히 고전단력 하에서의 점도 증가를 고려시, 코팅 적절성의 관점에서 90 질량부 이하의 양이 바람직하다.
적절한 유기 안료의 예로는 스티렌-아크릴 공중합체 입자, 스티렌-부타디엔 공중합체 입자, 폴리스티렌 입자 및 폴리에틸렌 입자의 수성 분산액이 있다. 2종 이상의 유기 안료를 혼합할 수 있다.
유기 안료의 첨가량은 바람직하게는 코팅층 내 안료 100 질량부에 대해 2 내지 20 질량부이다. 유기 안료는 광택 발현능이 우수하고, 무기 안료보다 비중이 더 작으며, 부피가 크고 광택이 높아서, 양호한 표면 피복성을 갖는 코팅층을 얻을 수 있다. 첨가량이 2 질량부 미만인 경우 효과를 달성할 수 없고, 첨가량이 20 질량부를 초과하는 경우 코팅액의 유동성이 저하하여 코팅의 생산성을 감소시켜 첨가로 인한 경비 절감 효과가 불충분하다.
유기 안료는 치밀형(solid form), 중공형 또는 도넛형일 수 있지만, 광택 발현능, 표면 피복능 및 코팅액 유동성 사이에 양호한 균형을 달성하기 위해, 평균 입자 크기가 0.2 내지 3.0 ㎛인 중공형 유기 안료가 바람직하고, 공극율이 40% 이상인 중공형 유기 안료가 더욱 바람직하다.
결합제로서, 수계 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
수계 수지로서, 수용성 수지 및 수분산성 수지 중 1 이상의 수지를 유리하게 사용할 수 있다. 수용성 수지는 특별히 한정되지 않으며, 목적에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 적절한 수지의 예로는 폴리비닐 알콜, 및 음이온 개질 폴리비닐 알콜, 양이온 개질 폴리비닐 알콜 및 아세탈 개질 폴리비닐 알콜과 같은 폴리비닐 알콜의 개질 생성물; 폴리 우레탄; 폴리비닐 피롤리돈과 비닐 아세테이트의 공중합체, 비닐 피롤리돈과 디메틸아미노에틸 및 메타크릴산의 공중합체, 4급화 비닐 피롤리돈과 디메틸아미노에틸 및 메타크릴산의 공중합체, 및 비닐 피롤리돈과 메타크릴아미도프로필 클로라이드 트리메틸 암모늄의 공중합체와 같은 폴리비닐 피롤리돈의 폴리비닐 피롤리돈 개질 생성물; 카르복시메틸 셀룰로오즈, 히드록시에틸 셀룰로오스 및 히드록시프로필셀룰로오스와 같은 셀룰로오스; 양이온화 히드록시에틸 셀룰로오스와 같은 셀룰로오스의 개질 생성물; 폴리에스테르, 폴리아크릴산(에스테르), 멜라민 수지, 이의 개질 생성물, 및 폴리에스테르와 폴리우레탄의 공중합체와 같은 합성 수지; 폴리(메트)아크릴산, 폴리(메트)아크릴아미드, 산화 전분, 인산화 전분, 자기 개질 전분, 양이온화 전분, 다양한 종류의 개질 전분, 폴리에틸렌 옥시드, 폴리아크릴산나트륨 및 알긴산나트륨이 있다. 상기 언급한 화합물은 단독으로 사용하거나 2종 이상을 병용할 수 있다.
잉크 흡수성의 관점에서, 이들 중에서 폴리비닐 알콜, 양이온 개질 폴리비닐 알콜, 아세탈 개질 폴리비닐 알콜, 폴리에스테르, 폴리우레탄 및 폴리에스테르와 폴리우레탄의 공중합체가 특히 바람직하다.
수분산성 수지는 특별히 한정되지 않으며, 목적에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 적절한 수지의 예로는 폴리비닐 아세테이트, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 폴리스티렌, 스티렌-(메트)아크릴산 에스테르 공중합체, (메트)아크릴산 에스테르 공중합체, 비닐 아세테이트-(메트)아크릴산(에스테르) 공중합체, 스티렌-부타디엔 공중합체, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 폴리비닐 에테르 및 실리콘-아크릴계 공중합체가 있다. 수분산성 수지는 메틸올화 멜라민, 메틸올화 우레아, 메틸올화 히드록시프로필렌 우레아 및 이소시아네이트와 같은 가교제를 함유할 수 있거나, 또는 N-메틸올아크릴아미드 단위 등을 포함하는 공중합체의 경우 자기 가교능을 가질 수 있다. 복수의 이러한 수계 수지를 동시에 사용할 수도 있다.
수계 수지의 첨가량은 안료 100 질량부당 바람직하게는 2 내지 100 질량부, 더욱 바람직하게는 3 내지 50 질량부이다. 수계 수지의 첨가량은 기록용 매체의 흡액 특성이 소정 범위에 있도록 결정한다.
수분산성 색재를 색재로서 사용하는 경우, 양이온성 유기 화합물이 반드시 함유되어야 하는 것은 아니지만, 색재는 특별히 한정되지 않으며, 목적에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 예컨대, 수용성 잉크에 함유된 직접 염료 또는 산성 염료에 함유된 설폰산기, 카르복실기 및 아미노기와 반응하여 불용성 염을 형성하는 1급 내지 3급 아민, 4급 암모늄 염의 단량체, 올리고머 및 중합체를 사용할 수 있다. 이들 중에서, 올리고머 및 중합체가 바람직하다.
양이온성 유기 화합물의 예로는 디메틸아민-에피클로로히드린 중축합물, 디메틸아민-암모니아-에피클로로히드린 축합물, 폴리(메타크릴산 트리메틸아미노에틸-메틸 설페이트), 디알릴아민 히드로클로라이드-아크릴아미드 공중합체, 폴리(디알 릴아민 히드로클로라이드-이산화황), 폴리알릴아민 히드로클로라이드, 폴리(알릴아민 히드로클로라이드-디알릴아민 히드로클로라이드), 아크릴아미드-디알릴아민 공중합체, 폴리비닐아민 공중합체, 디시안디아미드, 디시안디아미드-염화암모늄-우레아-포름알데히드 축합물, 폴리알킬렌폴리아민-디시안디아미도암모늄 염 축합물, 디메틸디알릴암모늄 클로라이드, 폴리디알릴메틸아민 히드로클로라이드, 폴리(디알릴디메틸암모늄 클로라이드), 폴리(디알릴디메틸암모늄 클로라이드-이산화황), 폴리(디알릴디메틸암모늄 클로라이드-디알릴아민 히드로클로라이드 유도체), 아크릴아미드-디알릴디메틸암모늄 클로라이드 공중합체, 아크릴산 염-아크릴아미드-디알릴아민 히드로클로라이드 공중합체, 폴리에틸렌이민, 아크릴아미드 중합체 및 기타 에틸렌이민 유도체, 폴리에틸렌 이민 알킬렌 옥시드 개질 생성물 등이 있다. 이들 화합물은 단독으로 사용하거나 2종 이상을 병용할 수 있다.
이들 화합물 중에서, 디메틸아민-에피클로로히드린 중축합물 및 폴리알릴아민 히드로클로라이드와 같이 분자량이 낮은 양이온성 유기 화합물을, 폴리(디알릴디메틸암모늄 클로라이드)와 같이 비교적 분자량이 높은 양이온성 유기 화합물과 병용하는 것이 바람직하다. 이렇게 병용함으로써, 단독 사용으로 달성된 것에 비해 화상 농도가 증가할 수 있고, 페더링이 더욱 감소할 수 있다.
콜로이드 적정법(칼륨 폴리비닐 설페이트 및 톨루이딘 블루를 사용함)에 의해 측정된 양이온성 유기 화합물의 양이온 당량은 바람직하게는 3 내지 8 meq/g이다. 양이온 당량이 이 범위에 있는 경우, 상기 설명한 건조 부착량 범위 내에서 양호한 결과를 얻을 수 있다.
여기서, 콜로이드 적정법에 의해 양이온 당량을 측정할 경우, 양이온성 유기 화합물을 고형분 함량이 0.1 질량%가 되도록 증류수로 희석하고, pH 조정은 수행하지 않는 것으로 한다.
양이온성 유기 화합물의 건조 부착량은 바람직하게는 0.3 내지 2.0 g/㎡이다. 양이온성 유기 화합물의 건조 부착량이 0.3 g/㎡ 미만인 경우, 화상 농도가 충분히 증가할 수 없으며, 페더링을 종종 감소시킬 수 없다.
계면 활성제는 특별히 한정되지 않으며, 목적에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 음이온계 계면 활성제, 양이온계 계면 활성제, 양성 계면 활성제 및 비이온계 계면 활성제를 사용할 수 있다. 이들 중에서, 비이온계 계면 활성제가 특히 바람직하다. 계면 활성제를 첨가함으로써, 화상의 내수성을 개선시킬 수 있고 화상 농도를 증가시킬 수 있어, 블리딩을 개선시킬 수 있다.
적절한 비이온계 계면 활성제의 예로는 고급 알콜의 에틸렌 옥시드 부가물, 알킬 페놀의 에틸렌 옥시드 부가물, 지방산의 에틸렌 옥시드 부가물, 다가 알콜 지방산 에스테르의 에틸렌 옥시드 부가물, 고급 지방족 아민의 에틸렌 옥시드 부가물, 지방산 아미드의 에틸렌 옥시드 부가물, 유지의 에틸렌 옥시드 부가물, 폴리프로필렌 글리콜의 에틸렌 옥시드 부가물, 글리세롤의 지방산 에스테르, 펜타에리스리톨의 지방산 에스테르, 소르비톨 및 소르비탄의 지방산 에스테르, 수크로오스의 지방산 에스테르, 다가 알콜의 알킬 에테르 및 알칸올아민의 지방산 아미드가 있다. 이들 화합물은 단독으로 사용하거나 2종 이상을 병용할 수 있다.
다가 알콜은 특별히 한정되지 않으며, 목적에 따라 적절하게 선택할 수 있 다. 적절한 다가 알콜의 예로는 글리세롤, 트리메틸올프로판, 펜타에리스리톨, 소르비톨 및 수크로오스가 있다. 에틸렌 옥시드 부가물로서, 수용성이 유지될 수 있는 범위에서 에틸렌 옥시드의 일부를 프로필렌 옥시드 또는 부틸렌 옥시드와 같은 알킬렌 옥시드로 치환한 화합물이 효과적이다. 치환율은 바람직하게는 50% 이하이다. HLB(친수성-소수성 균형)는 바람직하게는 4 내지 15, 더욱 바람직하게는 7 내지 13이다.
양이온성 유기 화합물 100 질량부당 계면 활성제의 첨가량은 바람직하게는 0 내지 10 질량부, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 1.0 질량부이다.
본 발명의 목적 및 효과에 영향을 주지 않는 범위에서 필요에 따라 기타 성분을 코팅층에 첨가할 수 있다. 이러한 기타 성분의 예로는 알루미나 분말, pH 조정제, 보존제 및 산화 방지제와 같은 첨가제가 있다.
코팅층의 형성 방법은 특별히 한정되지 않으며, 목적에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 따라서, 코팅층액을 기재에 함침하거나 기재에 도포하는 방법에 의해 코팅을 수행할 수 있다. 코팅층액의 함침 또는 도포 방법은 특별히 한정되지 않으며, 목적에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 따라서, 통상적인 사이즈 프레스, 게이트 롤 사이즈 프레스, 막 트랜스퍼 사이즈 프레스, 블레이드 코터, 로드 코터, 에어 나이프 코터 및 커튼 코터와 같은 적절한 코팅 장치로 코팅을 수행할 수 있다. 비용 관점에서, 초지기에 설치되어 있는 통상적인 사이즈 프레스, 게이트 롤 사이즈 프레스 또는 막 트랜스퍼 사이즈 프레스를 이용하여 함침 또는 부착시킬 수 있으며, 온머신(on-machine) 모드로 마무리를 수행할 수 있다.
코팅층액의 부착량은 특별히 한정되지 않으며, 목적에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 고형분으로서 측정시 부착량은 바람직하게는 0.5 내지 20 g/㎡, 더욱 바람직하게는 1 내지 15 g/㎡이다.
필요에 따라, 함침 또는 코팅 후 건조를 수행할 수 있다. 이 경우 건조 온도는 특별히 한정되지 않으며, 목적에 따라 적절하게 선택할 수 있지만, 바람직한 건조 온도는 약 100 내지 250℃이다.
기록용 매체에서, 기재의 이면에 백층(back layer)을 형성시킬 수 있으며, 기재와 코팅층 사이에 또는 기재와 백층 사이에 다른 층을 형성시킬 수 있다. 코팅층 상에 보호층도 설치할 수 있다. 이들 층은 단층 또는 다층 구성일 수 있다.
기록용 매체의 평량은 바람직하게는 50 내지 250 g/㎡이다. 평량이 50 g/㎡ 미만인 경우, 기록용 매체는 강성이 부족하여, 기록용 매체에 의해 반송 통로가 막히는 것과 같은 반송 불량이 발생하기 쉽다. 평량이 250 g/㎡를 넘는 경우, 강성이 너무 높아져 기록용 매체가 반송 통로의 굴곡부에서 굴곡되지 않아 막힘과 같은 반송 불량을 초래한다.
본 발명에 따르면, 상기 기재한 조건이 충족된다면, 현재 구입 가능한 인쇄용 코트지 상에도 양호한 화상을 형성할 수 있다.
현재 구입 가능한 코트지의 예로는 오프셋 인쇄, 그라비어 인쇄 등에 적절한 소위 아트지(A0 및 A1 사이즈), A2 사이즈 코트지, A3 사이즈 코트지, B2 사이즈 코트지, 경량 코트지 및 마이크로코트지와 같은 상업 및 출판 인쇄에 사용되는 코트지가 있다.
특정 제품으로서, 캐스트 코트지의 예로는 Mirror Coat Platinum(오지 페이퍼 컴퍼니 리미티드 제조) 및 Esprit Coat C(니폰 페이퍼 인더스트리즈 컴퍼니 리미티드 제조)가 있다.
아트지의 예로는 OK Kanefuji N, OK Kanefuji-R40N, SN Kanefuji N, Satin Kanefuji N, Satin Kanefuji-R40N, Ultra-Satin Kanefuji N, Ultra OK Kanefuji N, Kanefuji One-Side(오지 페이퍼 컴퍼니 리미티드 제조), NPi Special Art, NPi Super Art, NPi Super Dull, NPi Dull Art(니폰 페이퍼 인더스트리즈 컴퍼니 리미티드 제조), Utrillo Super Art, Utrillo Super Dull, Utrillo Premium(다이오 페이퍼 코포레이션 제조), High-grade Art A, Special Mitsubishi Art, Super Mat Art A, High-grade Dull Art A(미츠비시 페이퍼 컴퍼니 리미티드 제조) 및 Raicho Super Art N, Raicho Super Art MN, Raicho Special Art 및 Raicho Dull Art N(체츠 펄프 앤드 페이퍼 컴퍼니 리미티드 제조)가 있다.
A2 사이즈 코트지의 예로는 OK Top Coat+(플러스), OK Top Coat S, OK Casablanca, OK Casablanca V, OK Trinity, OK Trinity NaVi, New Age, New Age W, OK Top Coat Matt N, OK Royal Coat, OK Top Coat Dull, Z Coat, OK Takahime, OK Takao, OK Takao Satin, OK Top Coat+, OK Non-wrinkle, OK Coat V, OK Coat N Green 100, OK Matt Coat Green 100, New Age Green 100, Z Coat Green 100(오지 페이퍼 컴퍼니 리미티드 제조), Aurora Coat, Shiraoi matt, Imperial Matt, Silver Die, Recycle Coat 100, Cycle Matt 100(니폰 페이퍼 인더스트리즈 컴퍼니 리미티드 제조), μ Coat, μ White, μ Matt, White μ Matt(호쿠에츠 페이퍼 컴 퍼니 리미티드 제조), Raicho Coat N, Regina Raicho Coat 100, Raicho Matt Coat N, Regina Raicho Matt 100(체츠 펄프 앤드 페이퍼 컴퍼니 리미티드 제조), Pearl Coat, White Pearl coat N, New V Matt, White New V Matt, Pearl Coat REW, White Pearl Coat NREW, New V Matt REW 및 White New V Matt REW(미츠비시 페이퍼 컴퍼니 리미티드 제조)가 있다.
A3 사이즈 코트지(경량 코트지)의 예로는 OK Coat L, Royal Coat L, OK Coat LR, OK White L, OK Royal Coat LR, OK Coat L Green 100, OK Matt Coat L Green 100(오지 페이퍼 컴퍼니 리미티드 제조), Easter DX, Recycle Coat L 100, Aurora L, Recycle matt L1OO, <SSS> Energy White(니폰 페이퍼 인더스트리즈 컴퍼니 리미티드 제조), Utrillo Coat L, Matisse Coat(다이오 페이퍼 코포레이션 제조), High-Alpha, Alpha Matt, (N) Kinmari L, Kinmari HiL(호쿠에츠 페이퍼 컴퍼니 리미티드 제조), N Pearl Coat L, N Pearl Coat LREW, Swing Matt REW(미츠비시 페이퍼 컴퍼니 리미티드 제조), Super Emine, Emine, Shaton(체츠 펄프 앤드 페이퍼 컴퍼니 리미티드 제조)이 있다.
B2 사이즈 코트지(중간 등급 코트지)의 예로는 OK Medium Grade Coat, (F) MCOP, OK Astro Gloss, OK Astro Dull, OK Astro Matt(오지 페이퍼 컴퍼니 리미티드 제조) 및 King O(니폰 페이퍼 인더스트리즈 컴퍼니 리미티드 제조)가 있다.
마이크로코트지의 예로는 OK Royal Light S Green 100, OK Ever Light coat, OK Ever Light R, OK Ever Green, Clean Hit MG, OK Microat Super Eco G, Eco Green Dull, OK Microcoat Matt Eco G1OO, OK Star Light Coat, OK Soft Royal, OK Bright, Clean Hit G, Yamayuri Bright, Yamayuri Bright G, OK Aqua Light Coat, OK Royal Light S Green 100, OK Bright(러프 글로스), Snow Matt, Snow Matt DX, OK Takahime, OK Takayuri(오지 페이퍼 컴퍼니 리미티드 제조), Pyrenees DX, Pegasus Hyper 8, Aurora S, Andes DX, Super Andes DX, Space DX, Senu DX, Special Gravure DX, Pegasus, Silver Pegasus, Pegasus Harmony, Greenland DX1OO, Super Greenland DX1OO, <SSS> Energy Soft, <SSS> Energy Light, EE Henry(니폰 페이퍼 인더스트리즈 컴퍼니 리미티드 제조), Kant Excel, Excel Super B, Excel Super C, Kant Excel Baru, Utrillo Excel, Heine Excel, Dante Excel(다이오 페이퍼 코포레이션 제조), Cosmoes(다이쇼와 페이퍼 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 제조), Semi-Ue L, High Solid, High Gamma, Shiromari L, Humming, White Humming, Semi-Ue HiL, Shiromari HiL(호쿠에츠 페이퍼 컴퍼니 리미티드 제조), Ruby Light HREW, Pearl Soft, Ruby Light H(미츠비시 페이퍼 컴퍼니 리미티드 제조), Shaton, Ariso, Smash(체츠 펄프 앤드 페이퍼 컴퍼니 리미티드 제조), Star Cherry, Cherry Super(마루스미 페이퍼 컴퍼니 리미티드 제조)가 있다.
본 특허 출원에서 상기 기재한 조건을 만족시킨다면, 특수 코트지를 본 발명의 기록용 매체로서 사용할 수 있다. 예컨대, 전자 사진용 코트지 및 그라비어 인쇄용 코트지의 일부 등급을 사용할 수 있다. 구체예로는 POD Gloss Coat(오지 페이퍼 컴퍼니 리미티드 제조), Space DX(니폰 페이퍼 인더스트리즈 컴퍼니 리미티드 제조) 및 Earth(니폰 페이퍼 인더스트리즈 컴퍼니 리미티드 제조)가 있다. 이들 등급의 종이는 적당한 미소공 부피의 코팅층을 갖고 있어, 본 발명의 기록용 매체로 서 사용할 수 있다.
<잉크>
본 발명의 잉크는 적어도 물, 색재, 습윤제 및 침투제를 함유하며, 계면 활성제 및 필요에 따라 기타 성분도 함유한다.
- 색재 -
색재로서 적어도 안료 또는 착색 미립자를 사용하는 것이 바람직하다. 착색 미립자로서는 안료 및 염료 중 1 이상의 색재를 함유하는 중합체 미립자의 수성 분산액이 유리하게 사용될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바의 표현 "1 이상의 색재를 함유하는"은 중합체 미립자에 색재를 도입한 상태, 또는 중합체 미립자의 표면에 색재를 흡착시킨 상태, 또는 이러한 상태 양쪽을 의미한다. 수불용성 또는 수난용성이고 중합체에 의해서 흡착된다면, 색재는 특별히 한정되지 않으며, 색재는 목적에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바의 표현 "수불용성 또는 수난용성"이란 20℃의 온도에서 물 100 질량부에 색재가 10 질량부 이상의 양으로 용해되지 않는 것을 의미한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 바의 용어 "용해한다"는 수용액의 표면층 또는 하층에 색재의 분리 또는 침전이 육안으로 확인될 수 없는 것을 의미한다.
잉크 중에 색재를 함유하는 중합체 미립자(착색 미립자)의 체적 평균 입자 크기는 바람직하게는 0.01 내지 0.16 ㎛이다. 체적 평균 입자 크기가 0.01 ㎛ 미만인 경우, 입경이 염료의 입경에 가까워져서, 내광성이 저하하고 페더링이 증가한다. 또한, 코팅층이 쉽게 침투하여, 화상 농도가 종종 감소한다. 체적 평균 입자 크기가 0.16 ㎛를 초과하는 경우, 노즐이 쉽게 막히고 발색능이 저하한다. 또한, 체적 평균 입자 크기가 0.30 ㎛ 이상인 경우, 토출부 또는 프린터 내부에 위치한 필터가 막혀서, 안정한 토출이 달성될 수 없다.
상기 언급한 색재의 예로는 염료, 예컨대 수용성 염료, 유용성 염료 및 분산성 염료, 및 안료가 있다. 양호한 흡착능 및 충전능을 얻는다는 관점에서, 유용성 염료 및 분산성 염료가 바람직하지만, 화상의 내광성을 위해서는, 안료를 사용하는 것이 바람직하다.
중합체 미립자를 염료로 효율적으로 함침시킨다는 관점에서, 유기 용매, 예컨대 케톤 용매에 2 g/l 이상, 바람직하게는 20 내지 60 g/l의 농도로 염료가 용해되는 것이 바람직하다.
수용성 염료는 이의 컬러 인덱스를 기준으로 산성 염료, 직접성 염료, 염기성 염료, 반응성 염료 및 식용 염료로 분류하며, 내수성 및 내광성이 높은 염료를 사용하는 것이 바람직하다.
산성 염료 및 식용 염료의 예로는 CI Acid Yellow 17, 23, 42, 44, 79, 142; C. I. Acid Red 1, 8, 13, 14, 18, 26, 27, 35, 37, 42, 52, 82, 87, 89, 92, 97, 106, 111, 114, 115, 134, 186, 249, 254, 289; C. I. Acid Blue 9, 29, 45, 92, 249; C. I. Acid Black 1, 2, 7, 24, 26, 94; C. I. Food Yellow 3, 4; C. I. Food Red 7, 9, 14; 및 C. I. Food black 1, 2가 있다.
직접성 염료의 예로는 C. I. Direct Yellow 1, 12, 24, 26, 33, 44, 50, 86, 120, 132, 142, 144; C. I. Direct Red 1, 4, 9, 13, 17, 20, 28, 31, 39, 80, 81, 83, 89, 225, 227; C. I. Direct Orange 26, 29, 62, 102; C. I. Direct Blue 1, 2, 6, 15, 22, 25, 71, 76, 79, 86, 87, 90, 98, 163, 165, 199, 202; C. I. Direct Black 19, 22, 32, 38, 51, 56, 71, 74, 75, 77, 154, 168, 171이 있다.
염기성 염료의 예로는 C. I. Basic Yellow 1, 2, 11, 13, 14, 15, 19, 21, 23, 24, 25, 28, 29, 32, 36, 40, 41, 45, 49, 51, 53, 63, 64, 65, 67, 70, 73, 77, 87, 91; C. I. Basic Red 2, 12, 13, 14, 15, 18, 22, 23, 24, 27, 29, 35, 36, 38, 39, 46, 49, 51, 52, 54, 59, 68, 69, 70, 73, 78, 82, 102, 104, 109, 112; C. I. Basic Blue 1, 3, 5, 7, 9, 21, 22, 26, 35, 41, 45, 47, 54, 62, 65, 66, 67, 69, 75, 77, 78, 89, 92, 93, 105, 117, 120, 122, 124, 129, 137, 141, 147, 155; 및 C. I. Basic Black 2, 8이 있다.
반응성 염료의 예로는 C. I. Reactive Black 3, 4, 7, 11, 12, 17; C. I. Reactive Yellow 1, 5, 11, 13, 14, 20, 21, 22, 25, 40, 47, 51, 55, 65, 67; C. I. Reactive Red 1, 14, 17, 25, 26, 32, 37, 44, 46, 55, 60, 66, 74, 79, 96, 97; 및 C. I. Reactive Blue 1, 2, 7, 14, 15, 23, 32, 35, 38, 41, 63, 80, 95가 있다.
안료는 특별히 한정되지 않으며, 목적에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 예컨대, 무기 안료 또는 유기 안료를 사용할 수 있다.
무기 안료의 예로는 산화티타늄, 산화철, 탄산칼슘, 황산바륨, 수산화알루미늄, 바륨 옐로우, 카드뮴 레드, 크롬 옐로우, 카본 블랙, 프루시안 블루 및 금속 분말이 있다. 이들 중에서, 카본 블랙이 바람직하다. 카본 블랙은 컨택트법, 퍼니 스법 및 서멀법과 같은 잘 알려진 방법에 의해 제조할 수 있다.
유기 안료의 예로는 아조 안료, 다환식 안료, 염료 킬레이트, 니트로 안료, 니트로소 안료 및 아닐린 블랙이 있다. 이들 중에서, 아조 안료 및 다환식 안료가 바람직하다. 아조 안료의 예로는 아조 레이크, 불용성 아조 안료, 아조 안료 축합물 및 킬레이트 아조 안료가 있다. 다환식 안료의 예로는 프탈로시아닌 안료, 페릴렌 안료, 페리논 안료, 안트라퀴논 안료, 퀴나크리돈 안료, 디옥사진 안료, 인디고 안료, 티오인디고 안료, 이소인돌리논 안료, 퀴노플라론 안료, 아조메틴 안료 및 로다민 B 레이크 안료가 있다. 염료 킬레이트의 예로는 염기성 염료 킬레이트 및 산성 염료 킬레이트가 있다.
안료 컬러는 특별히 한정되지 않으며, 목적에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 예컨대 블랙 안료 및 컬러 안료를 사용할 수 있다. 이들 안료는 단독으로 사용하거나 또는 2종 이상을 병용할 수 있다.
블랙 안료의 예로는 카본 블랙(C.I. Pigment Black 7), 예컨대 퍼니스 블랙, 램프 블랙, 아세틸렌 블랙 및 채널 불랙, 금속, 예컨대 구리, 철(C.I. Pigment Black 11) 및 이산화티타늄, 및 유기 안료, 예컨대 아닐린 블랙(C.I. Pigment Black 1)이 있다.
블랙 안료에 적절한 카본 블랙의 예로는 퍼니스법 및 채널법에 의해 제조된 카본 블랙이 있다. 바람직한 카본 블랙은 1차 입경이 15 내지 40 nm이고, BET법에 의해 측정된 비표면적이 50 내지 300 ㎡/g이며, DBP 흡유량이 40 내지 150 ㎖/100 g이고, 휘발분이 0.5 내지 10%이고, pH 값이 2 내지 9이다.
카본 블랙은 특별히 한정되지 않으며, 목적에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 적절한 카본 블랙의 예로는 No. 2300, No. 900, MCF-88, No. 33, No. 40, No. 45, No. 52, MA7, MA8, MA100, No. 2200 B(미쓰비시 케미컬 컴퍼니 리미티드 제조), Raven 700, Raven 5750, Raven 5250, Raven 5000, Raven 3500, Raven 1255(콜럼비아 인코포레이티드 제조), Regal 400R, Regal 330R, Regal 660R, Mogul L, Monarch 700, Monarch 800, Monarch 880, Monarch 900, Monarch 1000, Monarch 1100, Monarch 1300 및 Monarch 1400(카봇 인코포레이티드 제조), Color Black FW1, Color Black FW2, Color Black FW2V, Color Black FW18, Color Black FW200, Color Black S150, Color Black S160, Color Black S170, Printex 35, Printex U, Printex V, Printex 140U, Printex 140V, Special Black 6, Special Black 5, Special Black 4A 및 Special Black 4(데구싸 인코포레이티드 제조)가 있다.
옐로우 잉크에 적절한 안료의 예로는 C. I. Pigment Yellow 1(Fast Yellow G), C. I. Pigment Yellow 2, 3, 12(Disazo Yellow AAA), C. I. Pigment Yellow 13, 14, 16, 17, 23, 24, 34, 35, 37, 42(산화철 옐로우), 53, 55, 73, 74, C. I. Pigment Yellow 75, 81, 83(Disazo Yellow HR), 93, 95, 97, 98, 100, 101, 104, 108, 109, 110, C. I. Pigment Yellow 114, 117, 120, 128, 129, 138, 150, 151, 153 및 154가 있다.
마젠타 잉크에 적절한 안료의 예로는 C. I. Pigment Red 1, 2, 3, 5, 7, 12, 17, 22(Brilliant Fast Scarlet), 23, 31, 38, 48:2[Permanent Red 2B(Ba)], 48:2[Permanent Red 2B(Ca)], 48:3[Permanent Red 2B(Sr)], 48:4[Permanent Red 2B(Mn)], 49:1, 52:2, 53:1, 57:1(Brilliant Carmine 6B), 60:1, 63:1, 63:2, 64;1, 81(Rhodamine 6G Lake), 83, 88, 92, 101(산화철 레드), 104, 105, 106, 108(카드뮴 레드), 112, 114, 122(디메틸퀴나크리돈), 123, 146, 149, 166, 168, 170, 172, 177, 178, 179, 184, 185, 190, 193, 202, 209 및 219가 있다.
시안 잉크에 적절한 안료의 예로는 C. I. Pigment Blue 1, 2, 3, 15(Copper Phthalocyanine Blue R), 15:1, 15:2, 15:3(Phthalocyanine Blue G), 15;4, 15:6(Phthalocyanine Blue E), 15:34, 16, 17:1, 22, 56, 60, 63, C. I. Vat Blue 4 및 C. I. Vat Blue 60이 있다.
중간 컬러, 즉 레드, 그린 및 블루에 적절한 안료의 예로는 C. I. Pigment Red 177, 194, 224, C. I. Pigment Orange 43, C. I. Pigment Violet 3, 19, 23, 37 및 C. I. Pigment Green 7, 36이 있다.
1 이상의 친수성 기가 안료 표면에 직접 또는 다른 원자단을 통해 결합되어 있으며 분산제를 사용하지 않고 양호한 안정성으로 분산될 수 있는 자기 분산형 안료를 상기 언급한 안료로서 유리하게 사용할 수 있다. 그 결과, 종래의 잉크에서와 같이 안료를 분산시키기 위한 분산제가 불필요해진다. 바람직한 자기 분산형 안료는 이온성을 가지며, 음이온으로 대전되거나 양이온으로 대전된 안료가 바람직하다.
잉크 중 자기 분산형 안료의 체적 평균 입자 크기는 바람직하게는 0.01 내지 0.16 ㎛이다.
적절한 음이온성 친수성 기의 예로는 -COOM, -SO3M, -PO3HM, -PO3M2, -SO2NH2, -SO2NHCOR(여기서 M은 수소 원자, 알칼리 금속, 암모늄 또는 유기 암모늄을 나타내고; R은 탄소 원자수 1 내지 12 개의 알킬기, 임의로 치환된 페닐기 또는 임의로 치환된 나프틸기를 나타냄)이 있다. 상기 언급한 기들 중에서 -COOM 및 -SO3M이 컬러 안료 표면에 결합된 색재를 사용하는 것이 바람직하다.
친수성 기에서 "M"으로 표시되는 알칼리 금속의 예로는 리튬, 나트륨 및 칼륨이 있다. 유기 암료늄의 예로는 모노- 내지 트리메틸암모늄, 모노- 내지 트리에틸암모늄 및 모노- 내지 트리메탄올암모늄이 있다. 음이온으로 대전된 컬러 안료를 얻는 방법의 예로는 컬러 안료 표면에 -COONa를 도입하는 방법, 예컨대 컬러 안료를 차아염소산 소다로 산화시키는 방법, 설폰화 방법, 및 디아조늄 염과 반응시키는 방법이 있다.
상기 언급한 양이온 친수성 기로서 4급 암모늄 기가 바람직하며, 하기 설명하는 4급 암모늄 기가 특히 바람직하다. 이들 기가 안료 표면에 결합된 색재가 바람직하다.
Figure 112008046965811-PCT00007
상기 언급한 친수성 기가 결합된 양이온성 자기 분산형 카본 블랙은 예컨대 하기 화학식으로 표시되는 N-에틸피리딜을 결합시킴으로써, 예컨대 카본 블랙을 3-아미노-N-에틸피리듐 브로마이드로 처리함으로써 제조할 수 있지만, 본 발명이 이 방법에 한정되지 않음은 말할 것도 없다.
Figure 112008046965811-PCT00008
본 발명에 따르면, 친수성 기는 다른 원자단을 통해 카본 블랙의 표면에 결합될 수 있다. 다른 원자단의 예로는 탄소 원자수 1 내지 12 개의 알킬기, 임의로 치환된 페닐기 또는 임의로 치환된 나프틸기가 있다. 상기 언급한 친수성 기가 다른 원자단을 통해 카본 블랙 표면에 결합된 경우를 대표하는 구체예로는 -C2H4COOM(여기서 M은 알킬 금속 또는 4급 암모늄을 나타냄), -PhSO3M(여기서 Ph는 페닐기를 나타내고, M은 알킬 금속 또는 4급 암모늄을 나타냄) 및 -C5H10NH3 +가 있 다.
본 발명에 따르면, 안료 분산제를 사용한 안료 분산액도 사용할 수 있다.
안료 분산제로서 친수성 중합체 화합물의 예로는 천연계, 예컨대 아라비아 검, 트래거캔스 검, 구아 검, 카라야 컴, 로커스트 빈 검, 아리비노갈락톤, 펙틴 및 퀸스 시드(quins seed) 전분과 같은 식물성 중합체, 알긴산, 카라기난 및 한천과 같은 해초계 중합체, 젤라틴, 카제인, 알부민 및 콜라겐과 같은 동물계 중합체, 및 크산탄 검 및 덱스트란과 같은 미생물계 중합체가 있다. 반합성계의 예로는 메틸 셀룰로오스, 에틸 셀룰로오스, 히드록시에틸 셀룰로오스, 히드록시프로필 셀룰로오스 및 카르복시메틸 셀룰로오스와 같은 섬유소계 중합체, 전분 글리콜산나트륨, 전분 인산 에스테르 나트륨과 같은 전분계 중합체, 및 알긴산나트륨 및 알긴산 프로필렌 글리콜과 같은 해초계 중합체가 있다. 순합성계의 예로는 폴리비닐 알콜, 폴리비닐 피롤리돈 및 폴리비닐메틸 에테르와 같은 비닐계 중합체, 비가교 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴산 및 그의 알칼리 금속 염 및 수용성 스티렌-아크릴 수지와 같은 아크릴계 수지, 수용성 스티렌-말레산 수지, 수용성 비닐 나프탈렌 아크릴 수지, 수용성 비닐 나프탈렌 말리에이트 수지, 폴리비닐 피롤리돈, 폴리비닐 알콜, β-나프탈렌설핀산 포르말린 축합물의 알칼리 금속염, 4급 암모늄 또는 아미노기와 같은 양이온성 작용기의 염을 측쇄에 갖는 중합체 화합물, 및 쉘락과 같은 천연 중합체 화합물이 있다. 이들 중에서, 아크릴산, 메타크릴산, 스티렌-아크릴산의 호모 중합체, 또는 다른 친수성 기를 갖는 단량체와의 공중합체와 같이 카르복실기를 도입한 중합체가 중합체 분산제로서 특히 바람직하다.
공중합체의 중량 평균 분자량은 바람직하게는 3,000 내지 50,000, 더욱 바람직하게는 5,000 내지 30,000, 더더욱 바람직하게는 7,000 내지 15,000이다. 안료 및 분산제의 혼합 질량비는 바람직하게는 1:0.06 내지 1:3, 더욱 바람직하게는 1:0.125 내지 1:3의 범위이다.
중합체 분산제 및 자기 분산형 안료를 동시에 사용하는 것은 적절한 도트 크기를 얻기 위해 바람직한 조합이다. 그 이유는 명백하지 않지만, 다음을 제안할 수 있다.
중합체 분산제를 도입함으로써 기록 용지에의 침투가 억제된다. 한편, 중합체 분산제를 도입하면 자기 분산형 안료의 응집이 방지되기 때문에, 자기 분산형 안료가 횡방향으로 원활하게 퍼질 수 있다. 그 결과, 넓고 얇은 도트가 얻어져서, 완전한 도트가 형성될 수 있다.
또한, 안료는 친수성 기를 갖는 수지로 코팅하고 마이크로캡슐화하여 분산능을 부여할 수 있다.
수불용성 안료를 유기 중합체로 피복 및 마이크로캡슐화하기 위해 임의의 잘 알려진 종래의 방법을 이용할 수 있다. 이러한 잘 알려진 종래의 방법의 예로는 화학적 방법, 물리적 방법, 물리화학적 방법 및 기계적 방법이 있다. 이러한 방법의 구체예를 하기에 나타낸다.
- 계면 중합법(2종의 단량체 또는 2종의 반응 물질을 분산상 및 연속상을 얻기 위해 따로 용해시키고, 이의 계면에서 2종의 물질을 반응시켜 벽막을 형성시키는 방법);
- 현장 중합법(액체 또는 기체 단량체 및 촉매, 또는 2종의 반응성 물질을 연속상 핵 입자의 어느 하나로부터 공급하고 반응을 유도하여 벽막을 형성시키는 방법);
- 액중 경화 및 코팅법(코어 물질 입자를 포함하는 중합체 용액의 액적을 경화제 등으로 액체에 불용화시켜 벽막을 형성시키는 방법);
- 코어서베이션(corecervation)(상 분리)법[코어 물질 입자가 분산된 중합체 분산액을 중합체 농도가 높은 코어서베이트(corecervate)(농축상)에 희박상으로 분산시켜 벽막을 형성시키는 방법];
- 액중 건조법(코어 물질이 벽막 기재의 용액에 분산된 용액을 제조하고, 분산액을 분산액의 연속상과 혼화되지 않는 액체에 도입하여 복합 에멀션을 얻고, 벽막 물질이 용해되어 있는 매질을 서서히 제거하여 벽막을 형성시키는 방법);
- 용융 분산 냉각법(가열시 용해하여 액체가 되고 상온에서 고화되는 벽막 물질을 사용하여, 물질을 가열 및 액화하고, 코어 물질 입자를 분산시켜 매우 미세한 입자를 얻고, 이를 냉각시켜 벽막을 형성시키는 방법);
- 기체 현탁 코팅법(코어 물질 입자를 유동상법에 의해 가스에 현탁시키고, 기류 중에 부유시킨 후, 벽막 물질의 코팅액을 분사 및 혼합하여 벽막을 형성시키는 방법);
- 분사 건조법(캡슐화된 출발 액체를 분사하고, 열풍과 접촉시킨 후, 휘발분을 증발에 의해 건조시켜 벽막을 형성시키는 방법);
- 산 침전법(음이온성 기를 포함하는 유기 중합체 화합물의 음이온성 기의 적어도 일부를 염기성 화합물로 중화하여 수용성을 부여하고, 색재와 함께 수성 매질 중에서 유기 중합체 화합물을 혼련시킨 후, 산성 화합물로 중성 또는 산성으로 만들어 유기 화합물을 침전시키고, 색재에 고정 부착시킨 후, 중화하여 분산시키는 방법);
- 상 반전 유화법(물에 대해 분산능을 갖는 음이온성 유기 중합체 및 색재를 포함하는 혼합물을 유기 용매 상으로 하고, 유기 용매 상에 물을 투입하거나, 또는 물에 유기 용매 상을 투입하는 방법).
마이크로캡슐의 벽막 물질을 구성하는 재료로서 사용하기 위한 유기 중합체(수지)의 예로는 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리우레아, 에폭시 수지, 폴리카보네이트, 우레탄 수지, 멜라민 수지, 페놀 수지, 다당류, 아라비아 검, 젤라틴, 덱스트란, 카제인, 단백질, 천연 고무, 카르복시폴리메틸렌, 폴리비닐 알콜, 폴리비닐 피롤리돈, 폴리비닐 아세테이트, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 셀룰로오스, 에틸 셀룰로오스, 메틸 셀룰로오스, 니트로셀룰로오스, 히드록시에틸 셀룰로오스, 아세테이트 셀룰로오스, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, (메트)아크릴산의 중합체 또는 공중합체, (메트)아크릴산 에스테르의 중합체 또는 공중합체, (메트)아크릴산-(메트)아크릴산 에스테르 공중합체, 스티렌-(메트)아크릴산 공중합체, 스티렌-말레산 공중합체, 알긴산나트륨, 지방산, 파라핀, 밀납, 워터 왁스(water wax), 경화 우지, 카나우바 왁스 및 알부민이 있다.
상기 언급한 화합물 중에서, 카르복실산기 또는 설폰산기와 같은 음이온성 기를 갖는 유기 중합체를 사용할 수 있다. 또한, 비이온성 유기 중합체의 예로는 폴리비닐 알콜, 폴리에틸렌 글리콜 모노메타크릴레이트, 폴리프로필렌 글리콜 모노메타크릴레이트, 메톡시폴리에틸렌 글리콜 모노메타크릴레이트 또는 이의 (공)중합체, 2-옥사졸린의 양이온 개환 중합체가 있다. 폴리비닐 알콜의 완전 비누화 생성물은 수용성이 낮고, 열수에 쉽게 용해되지만, 냉수에는 잘 용해되지 않기 때문에 특히 바람직하다.
마이크로캡슐의 벽막 물질을 구성하는 재료로서 사용되는 유기 중합체의 양은 유기 안료 또는 카본 블랙과 같은 수불용성 색재를 기준으로 1 질량% 이상 20 질량% 이하이다. 유기 중합체의 양을 상기 언급한 범위로 설정하면, 캡슐 중 유기 중합체의 함량 비가 비교적 낮기 때문에, 유기 중합체로 안료 표면을 피복함으로써 초래되는 안료의 발색능의 감소를 억제할 수 있다. 유기 중합체의 양이 1 질량% 미만인 경우, 캡슐화의 효과가 거의 나타나지 않고, 이 양이 20 질량%를 초과하는 경우, 안료의 발색능의 감소가 현저하다. 다른 특성을 고려하면, 유기 중합체의 바람직한 양은 불용성 색재를 기준으로 5 내지 10 질량%의 범위이다.
색재의 일부가 실질적으로 피복되지 않고 노출되어 있기 때문에, 발색능의 감소를 억제할 수 있다. 역으로, 색재의 일부가 실질적으로 피복되어 있고 노출되지 않기 때문에, 안료의 피복 효과가 동시에 나타난다. 캡슐 제조의 관점에서, 본 발명에 따라 사용되는 유기 중합체의 수 평균 분자량은 2,000 이상인 것이 바람직하다. 본 명세서에서 사용되는 표현 "실질적으로"는 재료가 예컨대 핀홀 및 균열과 같은 결함에 의해 초래되는 일부 노출이 아니라 의도적으로 노출되어 있는 상태를 의미한다.
색재로서 자기 분산능을 갖는 안료 또는 자기 분산능을 갖는 카본 블랙인 유기 안료를 사용하는 경우, 캐슐 중 유기 중합체의 함량이 비교적 낮더라도 안료의 분산능이 증가한다. 따라서, 충분한 잉크 보존 안정성을 확보할 수 있어, 이 특징은 본 발명에 유리하다.
마이크로캡슐화 방법에 따라서 적당한 유기 중합체를 선택하는 것이 바람직하다. 예컨대, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리비닐 피롤리돈 및 에폭시 수지가 계면 중합법에 적절하다. (메트)아크릴산 에스테르 중합체 또는 공중합체, (메트)아크릴산-(메트)아크릴산 에스테르 공중합체, 스티렌-(메트)아크릴산 공중합체, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴 및 폴리아미드가 현장 중합법에 적절하다. 알긴산나트륨, 폴리비닐 알콜, 젤라틴, 알부민 및 에폭시 수지가 액중 경화 및 코팅법에 적절하다. 젤라틴, 셀룰로오스 및 카제인이 코어서베이션법에 적절하다. 초미세 균질 마이크로캡슐화 안료를 얻기 위해 모든 잘 알려진 종래의 캡슐화 방법도 이용할 수 있음은 말할 것도 없다.
마이크로캡슐화 방법으로서 상 반전법 또는 산 침전법을 선택하는 경우, 마이크로캡슐의 벽막 물질을 구성하는 유기 중합체로서 음이온성 유기 중합체를 사용한다. 상 반전법에서는, 물에 자기 분산 또는 용해될 수 있는 음이온성 유기 중합체, 및 자기 분산형 유기 안료 또는 자기 분산형 카본 블랙과 같은 색재의 복합 물질 또는 복합재, 또는 자기 분산형 유기 안료 또는 자기 분산형 카본 블랙, 경화제, 및 음이온성 유기 중합체의 혼합물을 유기 용매상으로 하고, 유기 용매 상에 물을 투입하거나 또는 물에 유기 용매상을 투입하고, 자기 분산(상 반전 유화)을 진행하면서 마이크로캡슐화를 수행한다. 상 반전법에서는, 유기 용매상에 잉크용 비히클 또는 첨가제를 혼합하더라도 문제는 일어나지 않는다. 특히, 잉크용 분산액을 직접 제조할 수 있다는 관점에서, 잉크의 액상 매질을 혼합하는 것이 더욱 바람직하다.
한편, 산 침전법에서는, 음이온성 기 함유 유기 중합체의 음이온성 기의 일부 또는 전부를 염기성 화합물로 중화하는 단계, 및 자기 분산형 유기 안료 또는 자기 분산형 카본 블랙과 같은 색재와 수성 매질 중에서 혼련시키는 단계, 산성 화합물을 사용하여 중성 범위 또는 산성 범위로 pH값을 전환시키는 단계, 음이온 기 함유 유기 중합체를 침전시키는 단계, 및 이를 안료에 고정 결합시키는 단계를 포함하는 제조 공정에 의해 함수 케이크가 얻어지며, 이 케이크는 염기성 화합물을 사용하여 음이온성 기의 일부 또는 전부를 중화시킴으로써 마이크로캡슐화된다. 이들 방법 중 임의의 것을 이용하여, 다량의 미세 안료를 함유하는 음이온성 마이크로캡슐화 안료를 함유하는 수성 분산액을 제조할 수 있다.
이러한 마이크로캡슐화에 사용할 수 있는 용매의 예로는 메탄올, 에탄올, 프로판올 및 부탄올과 같은 알킬 알콜; 벤젠, 톨루올 및 크실올과 같은 방향족 탄화수소; 아세트산메틸, 아세트산에틸 및 아세트산부틸과 같은 에스테르; 클로로포름 및 이염화에틸렌과 같은 염소화 탄화수소; 아세톤 및 메틸 이소부틸 케톤과 같은 케톤; 테트라히드로푸란 및 디옥산과 같은 에테르; 및 메틸 셀로솔브 및 부틸 셀로솔브와 같은 셀로솔브가 있다. 본 발명의 목적에 따라 사용할 수 있는 잉크는, 상기 설명한 방법에 의해 제조된 마이크로캡슐을 원심 분리 또는 여과에 의해 이의 용매로부터 분리하고, 물 및 필요한 용매와 함께 분리된 마이크로캡슐을 교반 및 재분산시켜 얻어진다. 상기 설명한 방법에 의해 얻어진 캡슐화 안료의 평균 입자 크기는 바람직하게는 50 내지 180 nm이다.
잉크 중 색재의 함량은 바람직하게는 2 내지 15 질량%, 더욱 바람직하게는 8 내지 12 질량%이다. 첨가량이 2 질량% 미만인 경우, 착색능이 감소하여 화상 농도가 감소한다. 또한, 점도 감소로 인해 페더링 및 블리딩이 악화된다. 색재의 첨가량이 15 질량%를 초과하는 경우, 대기 모드에 있는 잉크젯 기록 장치 내 노즐이 쉽게 건조되어 비토출 현상이 일어나고, 지나치게 높은 점도로 인해 침투성이 감소하고, 잉크 도트가 퍼지지 않아 화상 농도가 감소하여, 종종 얇은 화상이 얻어진다.
- 침투제 -
폴리올 화합물 및 글리콜 에테르 화합물과 같은 수용성 유기 용매를 침투제로서 사용할 수 있다. 탄소 원자 8개 이상의 폴리올 화합물 및 글리콜 에테르 화합물 중 적어도 어느 하나를 사용하는 것이 특히 바람직하다.
폴리올 화합물 중 탄소 원자가 8개 미만일 경우, 충분한 침투능을 얻을 수 없어, 양면 인쇄 동안 기록용 매체를 오염시키고, 기록용 매체 상에서의 잉크의 퍼짐이 불충분하며, 화소의 메워짐이 저하한다. 그 결과, 문자 품위 또는 화상 농도가 종종 저하한다.
탄소 원자 8개 이상의 폴리올 화합물의 바람직한 예로는 2-에틸-1,3-헥산디올[용해도: 4.2%(25℃)] 및 2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올[용해도: 2.0%(25℃)]이 있다.
글리콜 에테르 화합물은 특별히 한정되지 않으며, 목적에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 적절한 글리콜 에테르 화합물의 예로는 에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 테트라에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르 및 프로필렌 글리콜 모노에틸 에테르와 같은 다가 알콜 알킬 에테르; 및 에틸렌 글리콜 모노페닐 에테르 및 에틸렌 글리콜 모노벤질 에테르와 같은 다가 알콜 아릴 에테르가 있다.
침투제의 첨가량은 특별히 한정되지 않으며, 목적에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 침투제의 바람직한 양은 0.1 내지 2.0 질량%, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 10 질량%이다.
-습윤제-
습윤제는 특별히 한정되지 않으며, 목적에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 따라서, 폴리올 화합물, 락탐 화합물, 아미드, 아민, 황 함유 화합물, 우레아 화합물, 당류, 탄산프로필렌 및 탄산에틸렌에서 선택되는 1 이상의 화합물을 유리하게 사용할 수 있다.
폴리올 화합물의 예로는 다가 알콜, 다가 알콜 알킬 에테르 및 다가 알콜 아릴 에테르가 있다. 이들 화합물은 단독으로 사용하거나 2종 이상을 병용할 수 있다.
다가 알콜의 예로는 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 3-메틸- 1,3-부탄디올, 1,3-프로판디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 글리세린, 1,2,6-헥산트리올, 1,2,4-부탄트리올, 1,2,3-부탄트리올 및 페트리올이 있다.
다가 알콜 알킬 에테르의 예로는 에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 테트라에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르 및 프로필렌 글리콜 모노에틸 에테르가 있다.
다가 알콜 아릴 에테르의 예로는 에틸렌 글리콜 모노페닐 에테르 및 에틸렌 글리콜 모노벤질 에테르가 있다.
락탐 화합물의 예로는 N-메틸-2-피롤리돈, N-히드록시에틸-2-피롤리돈, 2-피롤리돈, 1,3-디메틸이미다졸리디논 및 ε-카프로락탐이 있다.
아미드의 예로는 포름아미드, N-메틸포름아미드 및 N,N-디메틸포름아미드가 있다.
아민의 예로는 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 모노에틸아민, 디에틸아민 및 트리에틸아민이 있다.
황 함유 화합물의 예로는 디메틸설폭시드, 설폴란 및 티오디에탄올이 있다.
우레아, 티오우레아, 에틸렌 우레아 및 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논에서 선택되는 1 이상의 화합물을 우레아 화합물로서 사용할 수 있다.
당류의 예로는 단당류, 이당류, 올리고당류(삼당류 및 사당류 포함), 다당류 또는 이의 유도체가 있다. 바람직한 당류의 예로는 글루코오스, 만노오스, 프룩토오스, 리보오스, 크실로오스, 아라비노오스, 갈락토오스, 말토오스, 셀로보이스, 락토오스, 수크로오스, 트레할로오스 및 말토트리오스가 있다. 말티토오스, 소르비토오스, 글루코락톤 및 말토오스가 특히 바람직하다.
다당류는 일반적인 의미의 당이며, α-시클로덱스트린 및 셀룰로오스와 같이 자연계에 널리 존재하는 물질을 포함하는 의미로 사용된다.
당류의 유도체의 예로는 상기 언급한 당류의 환원당{예컨대, 당 알콜[화학식 HOCH2(CHOH)nCH2OH(여기서 n은 2 내지 5의 정수를 나타냄)로 표시됨]}, 산화당(예컨대 알돈산, 우론산 등), 아미노산 및 티오산이 있다. 이들 중에서, 당 알콜이 특히 바람직하다. 당 알콜의 예로는 말티톨 및 소르비트가 있다.
이들 중에서, 수분 증발 및 용해성에 의해 초래되는 토출 특성 저하의 방지에서 우수한 효과를 나타내는 관점에서, 바람직한 화합물은 글리세린, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 트리프로필렌 글리콜, 1,3-부탄디올, 2,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 3-메틸-1,3-부탄디올, 1,3-프로판디올, 1,5-펜탄디올, 테트라에틸렌 글리콜, 1,6-헥산디올, 2-메틸-2,4-펜탄디올, 폴리에틸렌 글리콜, 1,2,4-부탄트리올, 1,2,6-헥산트리올, 티오디글리콜, 2-피롤리돈, N-메틸-2-피롤리돈 및 N-히드록시에틸-2-피롤리돈이다.
잉크 중 습윤제의 함량은 바람직하게는 10 내지 50 질량%, 더욱 바람직하게는 20 내지 35 질량%이다. 함량이 너무 낮을 경우, 노즐이 쉽게 건조되어 액적의 토출이 종종 저하한다. 습윤제의 함량이 너무 높을 경우, 잉크 점도가 증가하여 적절한 점도 범위를 초과한다.
-계면 활성제-
계면 활성제는 특별히 한정되지 않으며, 목적에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 적절한 계면 활성제의 예로는 음이온성 계면 활성제, 양성 계면 활성제, 비이온성 계면 활성제, 아세틸렌 글리콜계 계면 활성제 및 불소 함유 계면 활성제가 있다.
음이온성 계면 활성제의 예로는 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르 아세테이트, 도데실벤젠설포네이트, 라우리에이트 및 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르 설페이트 염이 있다.
비이온성 계면 활성제의 예로는 아세틸렌 글리콜계 계면 활성제, 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르, 폴리옥시에틸렌 알킬 페닐 에테르, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시프로필렌 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르, 폴리옥시에틸렌 알킬 에스테르, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 알킬아민 및 폴리옥시에틸렌 알킬아미드가 있다.
아세틸렌 글리콜계 계면 활성제의 예로는 2,4,7,9-테트라메틸-5-데신-4,7-디올, 3,6-디메틸-4-옥틴-3,6-디올 및 3,5-디메틸-1-헥신-3-올이 있다. 아세틸렌 글리콜 계면 활성제의 시판 제품의 예로는 에어 프로덕츠 컴퍼니 리미티드(미국) 제조의 Surfynol 104, 82, 465, 485 및 TG가 있다.
양성 계면 활성제의 예로는 라우릴아미노프로피온산 염, 라우릴디메틸 베타인, 스테아릴디메틸 베타인 및 라우릴디히드록시에틸 베타인이 있다. 구체예로는 라우릴디메틸아민 옥시드, 미리스틸디메틸아민 옥시드, 스테아릴디메틸아민 옥시 드, 디히드록시에틸라우릴아민 옥시드, 폴리옥시에틸렌 코코넛유 알킬 디메틸아민 옥시드, 디메틸알킬(코코넛) 베타인 및 디메틸라우릴 베타인이 있다.
상기 언급한 화합물 중에서 바람직한 계면 활성제는 하기 화학식 I, II, III, IV, V 및 VI으로 표시되는 것들에서 선택된다.
화학식 I
Figure 112008046965811-PCT00009
화학식 II
Figure 112008046965811-PCT00010
화학식 III
Figure 112008046965811-PCT00011
화학식 IV
Figure 112008046965811-PCT00012
화학식 V
Figure 112008046965811-PCT00013
화학식 VI
Figure 112008046965811-PCT00014
상기 화학식들에서, R1 및 R2는 알킬기를 나타내고, R3, R4 및 R6은 탄화수소기를 나타내며, h는 3 내지 12의 정수를 나타내고, j 및 k는 5 내지 20의 정수를 나타내며, L 및 p는 1 내지 20의 정수를 나타내고, M은 알칼리 금속 이온, 4급 암모늄, 4급 포스포늄 및 알칸올아민에서 선택되는 어느 하나를 나타내고, q 및 r은 0 내지 40의 정수를 나타낸다.
상기 화학식 I 및 II의 계면 활성제를 하기에 구체적으로 유리 산 형태로 나타낸다.
Figure 112008046965811-PCT00015
Figure 112008046965811-PCT00016
바람직한 불소 함유 계면 활성제는 하기 화학식 (II-5)로 표시된다.
Figure 112008046965811-PCT00017
상기 화학식에서, m은 0 내지 10의 정수를 나타내고, n은 1 내지 40의 정수를 나타낸다.
불소 함유 계면 활성제의 구체예로는 퍼플루오로알킬설폰산 화합물, 퍼플루오로알킬카르복실산 화합물, 퍼플루오로알킬인산 에스테르 화합물, 퍼플루오로알킬 에틸렌 옥시드 부가물 및 퍼플루오로알킬 에테르기를 측쇄에 갖는 폴리옥시알킬렌에테르 중합체 화합물이 있다. 이들 중에서, 퍼플루오로알킬 에테르기를 측쇄에 갖는 폴리옥시알킬렌 에테르 중합체 화합물이, 발포능이 낮고 최근 중요한 이슈가 되고 있는 생체 축적성 수준이 낮으며 안정성 수준이 높아 특히 바람직하다.
퍼플루오로알킬설폰산 화합물의 예로는 퍼플루오로알킬설폰산 및 퍼플루오로알킬설폰산 염이 있다.
퍼플루오로알킬카르복실산 화합물의 예로는 퍼플루오로알킬카르복실산 및 퍼플루오로알킬카르복실산 염이 있다.
퍼플루오로알킬인산 에스테르 화합물의 예로는 퍼플루오로알킬인산 에스테르 및 퍼플루오로알킬인산 에스테르 염이 있다.
퍼플루오로알킬 에테르기를 측쇄에 갖는 폴리옥시알킬렌 에테르 중합체 화합물의 예로는 퍼플루오로알킬 에테르기를 측쇄에 갖는 폴리옥시알킬렌 에테르 중합체, 퍼플루오로알킬 에테르기를 측쇄에 갖는 폴리옥시알킬렌 에테르 중합체의 황산에스테르 및 염, 및 퍼플루오로알킬 에테르기를 측쇄에 갖는 폴리옥시알킬렌 에테르 중합체의 염이 있다.
불소 함유 계면 활성제에 있어서 염의 쌍이온의 예로는 Li, Na, K, NH4, NH3CH2CH2OH, NH2(CH2CH2OH)2 및 NH(CH2CH2OH)3이 있다.
적절하게 합성된 화합물 또는 시판 제품을 불소 함유 계면 활성제로서 사용할 수 있다.
시판 제품의 예로는 Surflon S-111, S-112, S-113, S-121, S-131, S-132, S-141, S-145(모두 아사히 글래스 컴퍼니 리미티드 제조); Fluorad FC-93, FC-95, FC-98, FC-129, FC-135, FC-170C, FC-430, FC-431(모두 스미토모 쓰리엠 컴퍼니 리미티드 제조); Megafac F-470, F1405, F474(모두 다이니폰 잉크 앤드 케미컬 컴퍼 니 리미티드 제조); Zonyl TBS, FSP, FSA, FSN-100, FSN, FSO-100, FSO, FS-300, US(모두 듀폰 코포레이션 제조); FT-110, FT-250, FT-251, FT-400S, FT-150, FT-400SW(모두 네오스 컴퍼니 리미티드 제조); 및 PF-151N(옴노바 컴퍼니 리미티드 제조)가 있다. 이들 제품 중에서, 신뢰성 및 착색 개선의 관점에서, Zonyl FS-300, FSN, FSN-100, FSO(모두 듀폰 코포레이션 제조)이 바람직하다.
-수지 에멀션-
수지 에멀션을 안료 정착제로서 사용할 수 있다. 수지 에멀션에서, 연속상으로서 작용하는 수지 미립자가 물에 분산된다. 필요에 따라, 수지 에멀션은 또한 계면 활성제와 같은 분산제를 함유할 수 있다.
분산상 성분으로서 작용하는 수지 미립자의 함량(수지 에멀션 중 수지 미립자의 함량)은 일반적으로 10 내지 70 질량% 범위인 것이 바람직하다. 잉크젯 인쇄 장치에 사용하는 것을 고려하면, 수지 미립자의 평균 입자 크기는 바람직하게는 10 내지 1000 nm, 더욱 바람직하게는 20 내지 300 nm이다.
분산상의 수지 미립자 성분은 특별히 한정되지 않으며, 목적에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 적절한 수지의 예로는 아크릴계 수지, 아세트산비닐계 수지, 스티렌계 수지, 부타디엔계 수지, 스티렌-부타디엔계 수지, 염화비닐계 수지, 아크릴-스티렌계 수지 및 아크릴-실리콘계 수지가 있다. 이들 중에서, 아크릴-실리콘계 수지가 특히 바람직하다.
적절하게 합성된 에멀션 또는 시판 제품을 수지 에멀션으로서 사용할 수 있다.
상업적 수지 에멀션의 예로는 Microgel E-1002, E-5002(스티렌-아크릴계 수지 에멀션; 니폰 페인트 컴퍼니 리미티드 제조); Voncoat 4001(아크릴계 수지 에멀션; 다이니폰 잉크 앤드 케미컬즈 컴퍼니 리미티드 제조); Voncoat 5454(스티렌-아크릴계 수지 에멀션; 다이니폰 잉크 앤드 케미컬즈 컴퍼니 리미티드 제조); SAE-1014(스티렌-아크릴계 수지 에멀션; 니폰 제온 컴퍼니 리미티드 제조); Saivinol SK-200(아크릴계 수지 에멀션; 사이덴 케미컬 컴퍼니 리미티드 제조); Primal AC-22, AS-61(아크릴계 수지 에멀션; 롬 앤드 하우스 컴퍼니 리미티드 제조); Nanocryl SBCX-2821, 3689(아크릴-실리콘계 수지 에멀션; 토요 잉크 컴퍼니 리미티드 제조) 및 #3070(메틸 메타크릴레이트 중합체 수지 에멀션; 미쿠니 컬러 웍스 리미티드 제조)이 있다
수지 에멀션에 함유된 수지 미립자의 잉크에의 첨가량은 바람직하게는 0.1 내지 50 질량%, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 20 질량%, 더더욱 바람직하게는 1 내지 10 질량%이다. 첨가량이 0.1 질량% 미만인 경우, 막힘에 대한 내성 및 토출 안정성의 개선이 종종 불충분하고, 첨가량이 50 질량%를 초과하는 경우, 잉크 보존 안정성이 종종 저하한다.
필요에 따라, 자외선 경화형 수지를 상기 설명한 수지와 병용할 수 있다.
예컨대, 자외선 경화형 수지는 잘 알려진 아크릴계 광중합성 단량체 및 아크릴계 광중합성 올리고머 중에서 1 이상을 중합하여 얻을 수 있다.
아크릴계 광중합성 단량체의 예로는 (1) (메트)아크릴산 또는 이의 에스테르와 같은 불포화 카르복실산; (2) 아크릴아미드, 메타크릴아미드 또는 이의 유도체; (3) 아크릴 화합물 및 기타 단량체가 있다.
(1) (메트)아크릴산 또는 이의 에스테르와 같은 불포화 카르복실산의 예로는 알킬 (메트)아크릴레이트, 시클로알킬 (메트)아크릴레이트, 할로겐화 알킬 (메트)아크릴레이트, 알콕시알킬 (메트)아크릴레이트, 히드록시알킬 (메트)아크릴레이트, 아미노알킬 (메트)아크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴 (메트)아크릴레이트, 알릴 (메트)아크릴레이트, 글리시딜 (메트)아크릴레이트, 벤질 (메트)아크릴레이트, 페녹시 (메트)아크릴레이트; 알킬렌 글리콜, 폴리알킬렌 글리콜 모노- 또는 디(메트)아크릴레이트; 트리메틸올 프로판 트리(메트)아크릴레이트 및 펜타에리스리톨 테트라(메트)아크릴레이트가 있다.
(2) 아크릴아미드, 메타크릴아미드 또는 이의 유도체의 예로는 알킬기 또는 히드록시알킬기로 일치환 또는 이치환된 (메트)아크릴아미드; 및 디아세톤 (메트)아크릴아미드, N,N'-알킬렌 비스(메트)아크릴아미드가 있다.
(3) 알릴 화합물 및 기타 단량체의 예로는 알릴 알콜, 알릴 이소시아네이트, 디알릴 프탈레이트 및 트리알릴 이소시아누레이트가 있다.
기타 단량체의 예로는 이소보르닐 (메트)아크릴레이트, 노르보르닐 (메트)아크릴레이트, 디시클로펜테녹시에틸 (메트)아크릴레이트, 디시클로펜테녹시프로필 (메트)아크릴레이트; 디에틸렌 글리콜 디시클로펜테닐 모노에테르의 (메트)아크릴산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 또는 폴리프로필렌 글리콜 디시클로펜테닐 모노에테르의 (메트)아크릴산 에스테르; 디시클로펜테닐 신나메이트, 디시클로펜테녹시에틸 신나메이트, 디시클로펜테녹시에틸 모노푸르메이트 또는 디포르메이트; 3,9-비 스(1,1-비스메틸-2-옥시에틸)스피로[5,5]운데칸, 3,9-비스(1,1-비스메틸-2-옥시에틸)-2,4,8,10-테트라옥사스피로[5,5]운데칸, 3,9-비스(2-옥시에틸)-스피로[5,5]운데칸, 3,9-비스(2-옥시에틸)-2,4,8,10-테트라옥사스피로[5,5]운데칸의 모노, 디아크릴레이트 또는 모노, 디메타크릴레이트, 또는 이들 스피로글리콜의 에틸렌 옥시드 또는 프로필렌 옥시드 부가 중합체의 모노, 디아크릴레이트 또는 모노, 디메타크릴레이트, 또는 모노아크릴레이트 또는 메타크릴레이트의 메틸 에테르; 1-아자비사이클[2,2,2]-3-옥테닐 (메트)아크릴레이트, 비시클로[2,2,1]-5-헵텐-2,3-디카르복실모노알릴 에스테르; 디시클로펜타디에닐 (메트)아크릴레이트, 디시클로펜타디에닐 옥시 에테르 (메트)아크릴레이트 및 디히드로디시클로펜타디에닐 (메트)아크릴레이트가 있다.
이들 광중합성 단량체는 단독으로 사용하거나 또는 2종 이상을 병용할 수 있다.
아크릴계 광중합성 올리고머의 예로는 에폭시 수지의 아크릴산 에스테르, 불포화 폴리에스테르 예비 중합체, 폴리비닐 알콜 예비 중합체, 폴리아크릴산 또는 말레산 공중합체 예비 중합체 및 기타 올리고머가 있다.
에폭시 수지의 아크릴산 에스테르의 예로는 비스페놀 A의 디글리시딜 에테르 디아크릴레이트, 에폭시 수지와 아크릴산과 메틸테트라히드로프탈산 무수물의 반응생성물, 에폭시 수지와 2-히드록시에틸 아크릴레이트의 반응 생성물, 및 글리시딜 디아크릴레이트와 프탈산 무수물과의 개환 공중합 에스테르가 있다.
불포화 폴리에스테르 예비 중합체의 예로는 메타크릴산 이량체와 폴리올의 에스테르, 아크릴산과 프탈산 무수물과 프로필렌 옥시드로부터 얻어지는 폴리에스테르, 폴리비닐 알콜과 N-메틸올아크릴아미드의 반응 생성물, 및 폴리에틸렌 글리콜과 말레산 무수물과 글리시딜 메타크릴레이트의 반응 생성물이 있다.
폴리비닐 알콜 예비 중합체의 예로는 폴리비닐 알콜을 숙신산 무수물로 에스테르화한 후 글리시딜 메타크릴레이트를 첨가하여 얻어진 생성물이 있다.
폴리아크릴산 또는 말레산 공중합체 예비 중합체의 예로는 메틸비닐 에테르-말레산 무수물 공중합체와 2-히드록시에틸 아크릴레이트의 반응 생성물, 및 글리시딜 메타크릴레이트와 추가로 반응한 이러한 생성물이 있다.
기타 올리고머의 예로는 우레탄 결합을 통해 폴리옥시알킬렌 절편 또는 불포화 폴리에스테르 절편 또는 양쪽 유형의 절편을 결합시켜 양 말단에 아크릴로일기 또는 메타크릴로일기를 갖는 우레탄 예비 중합체가 있다.
-기타 성분-
기타 성분은 특별히 한정되지 않으며, 필요에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 기타 성분의 예로는 pH 조정제, 방부/항진균제, 방청제, 산화 방지제, 자외선 흡수제, 산소 흡수제 및 광 안정화제가 있다.
방부/항진균제의 예로는 1,2-벤즈이소티아졸린-3-온, 디히드로아세트산나트륨, 소르브산나트륨, 2-피리딘티올-1-옥시드 나트륨, 벤조산나트륨 및 펜타클로로페놀 나트륨이 있다.
pH 조정제는 특별히 한정되지 않으며, 제조되는 잉크에 역효과를 미치지 않고 pH를 7 이상으로 조정할 수 있다면, 임의의 물질을 목적에 따라 사용할 수 있 다.
적절한 pH 조정제의 예로는 디에탄올아민 및 트리에탄올아민과 같은 아민; 수산화리튬, 수산화나트륨 및 수산화칼륨과 같은 알칼리 금속 원소의 수산화물; 수산화암모늄, 4급 수산화암모늄, 4급 수산화포스포늄, 및 탄산리튬, 탄산나트륨 및 탄산칼륨과 같은 알칼리 금속의 탄산염이 있다.
방청제의 예로는 산성 아황산염, 티오황산나트륨, 티오디글리콜산암모늄, 디이소프로필 암모늄 니트레이트, 펜타에리스리톨 테트라니트레이트 및 디시클로헥실암모늄 니트레이트가 있다.
산화 방지제의 예로는 페놀계 산화 방지제(장애 페놀계 산화 방지제 포함), 아민계 산화 방지제, 황 함유 산화 방지제 및 인 함유 산화 방지제가 있다.
페놀계 산화 방지제(장애 페놀계 산화 방지제 포함)의 예로는 부틸히드록시아니솔, 2,6-디-tert-부틸-4-에틸페놀, 스테아릴-β-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트, 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-tert-부틸페놀), 2,2'-메틸렌비스(4-에틸-6-tert-부틸페놀), 4,4'-부틸리덴비스(3-메틸-6-tert-부틸페놀), 3,9-비스[1,1-디메틸-2-[β-(3-tert-부틸-4-히드록시-5-메틸페닐)프로피오닐옥시]에틸]-2,4,8,10-테트라옥사스피로[5,5]운데칸, 1,1,3-트리스(2-메틸-4-히드록시-5-tert-부틸페닐)부탄, 1,3,5-트리메틸-2,4,6-트리스(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시벤질)벤젠 및 테트라키스[메틸렌-3-(3',5'-디-tert-부틸-4'-히드록시페닐)프로피오네이트]메탄이 있다.
아민계 산화 방지제의 예로는 페닐-β-나프틸아민, α-나프틸아민, N,N'-디- sec-부틸-p-페닐렌디아민, 페노티아진, N,N'-디페닐-p-페닐렌디아민, 2,6-디-tert-부틸-p-크레졸, 2,6-디-tert-부틸페놀, 2,4-디메틸-6-tert-부틸-페놀, 부틸히드록시아니솔, 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-tert-부틸페놀), 4,4'-부틸리덴비스(3-메틸-6-tert-부틸페놀), 4,4'-티오비스(3-메틸-6-tert-부틸페놀), 테트라키스[메틸렌-3-(3,5-디-tert-부틸-4-디히드록시페닐)프로피오네이트]메탄 및 1,1,3-트리스(2-메틸-4-히드록시-5-tert-부틸페닐)부탄이 있다.
황 함유 산화 방지제의 예로는 디라우릴 3,3'-티오디프로피오네이트, 디스테아릴 티오디프로피오네이트, 라우릴 스테아릴 티오디프로피오네이트, 디미리스틸-3,3'-티오디프로피오네이트, 디스테아릴-β,β'-티오디프로피오네이트, 2-머캅토벤조이미다졸 및 디라우릴 설피드가 있다.
인 함유 산화 방지제의 예로는 트리페닐포스파이트, 옥타데실포스파이트, 트리이소데실포스파이트, 트리라우릴트리티오포스파이트 및 트리노닐페닐포스파이트가 있다.
자외선 흡수제의 예로는 벤조페논계 자외선 흡수제, 벤조트리아졸계 자외선 흡수제, 살리실레이트계 자외선 흡수제, 시아노아크릴레이트계 자외선 흡수제 및 니켈 착염계 자외선 흡수제가 있다.
벤조페논계 자외선 흡수제의 예로는 2-히드록시-4-n-옥톡시벤조페논, 2-히드록시-4-n-도데실옥시벤조페논, 2,4-디히드록시벤조페논, 2-히드록시-4-메톡시벤조페논 및 2,2',4,4'-테트라히드록시벤조페논이 있다.
벤조트리아졸계 자외선 흡수제의 예로는 2-(2'-히드록시-5'-tert-옥틸페닐) 벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-5'-메틸페닐)벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-4'-옥톡시페닐)벤조트리아졸 및 2-(2'-히드록시-3'-tert-부틸-5'-메틸페닐)-5-클로로벤조트리아졸이 있다.
살리실레이트계 자외선 흡수제의 예로는 페닐 살리실레이트, p-tert-부틸페닐 살리실레이트 및 p-옥틸페닐 살리실레이트가 있다.
시아노아크릴레이트계 자외선 흡수제의 예로는 에틸-2-시아노-3,3'-디페닐 아크릴레이트, 메틸-2-시아노-3-메틸-3-(p-메톡시페닐)아크릴레이트 및 부틸-2-시아노-3-메틸-3-(p-메톡시페닐)아크릴레이트가 있다.
니켈 착염계 자외선 흡수제의 예로는 니켈 비스(옥틸페닐)설피드, 2,2'-티오비스(4-tert-옥틸페놀레이트)-n-부틸아민 니켈(II), 2,2'-티오비스(4-tert-옥틸페놀레이트)-2-에틸헥실아민 니켈(II) 및 2,2'-티오비스(4-tert-옥틸페놀레이트) 트리에탄올아민 니켈(II)이 있다.
본 발명에 따른 잉크는 적어도 물, 색재, 습윤제, 침투제, 계면 활성제 및 필요에 따라 기타 성분을 수계 매질 중에 분산 또는 용해한 후, 필요에 따라 교반 및 혼합하여 제조한다. 분산은 예컨대 샌드밀, 호모게나이저, 볼밀, 페인트 쉐이커 및 초음파 분산 장치로 수행할 수 있다. 교반 및 혼합은 임펠러, 자기 교반기 또는 고속 분산기를 이용하여 일반적인 교반기로 수행할 수 있다.
잉크의 물성, 예컨대 점도 및 pH는 바람직하게는 하기 범위에 있다.
잉크 점도는 바람직하게는 25℃에서 1 cps 이상 30 cps 이하이며, 2 내지 20 cps 범위가 더욱 바람직하다. 점도가 20 cps를 초과하는 경우, 잉크의 토출 안정성 이 종종 확보되기 어렵다. pH는 바람직하게는 7 내지 10이다.
잉크 컬러는 특별히 한정되지 않으며, 목적에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 적절한 컬러의 예로는 옐로우, 마젠타, 시안 및 블랙이 있다. 이러한 컬러를 2종 이상 사용한 잉크 셋트를 사용하여 기록을 수행하는 경우, 다색 화상을 형성할 수 있으며, 컬러 모두를 사용한 잉크 세트를 사용하여 기록을 수행하는 경우, 풀컬러 화상을 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 잉크는 하기 잉크젯 헤드를 사용하는 프린터에 유리하게 사용할 수 있다: 잉크 유로 내에 위치하는 잉크를 가압하는 압력 발생 수단으로서 압전 소자를 이용하여 잉크 유로의 벽 표면을 형성하는 진동판을 변형시켜 잉크 유로의 내체적을 변화시켜 잉크 액적을 토출시키는 소위 피에조형 잉크젯 헤드[일본 특허 출원 공개(JP-A) 제02-51734호 참조]; 또는 발열 저항기를 이용하여 잉크 유로 내에서 잉크를 가열하여 기포를 발생시키는 소위 서멀형 잉크젯 헤드[일본 특허 출원 공개(JP-A) 제61-59911호 참조]; 및 잉크 유로의 벽 표면을 형성하는 진동판을 전극과 대향 배치하여, 진동판과 전극 사이에서 발생된 정전력에 의해 진동판을 변형시켜 잉크 유로의 내체적을 변화시켜 잉크 액적을 배출시키는 정전형 잉크젯 헤드(JP-A 제06-71882호 참조).
(잉크 카트리지)
본 발명에 따른 잉크 카트리지에서, 본 발명에 따른 잉크는 용기에 수용되며, 필요에 따라 카트리지는 적절하게 선택된 다른 부재를 포함할 수 있다.
용기는 특별히 한정되지 않으며, 목적에 따라 형상, 구조, 크기 및 재료를 적절하게 선택할 수 있다. 예컨대, 알루미늄 라미네이트 막 또는 수지 막으로 형성된 잉크 주머니를 적어도 구비하는 용기를 유리하게 사용할 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조로 하여 잉크 카트리지를 설명한다. 여기서, 도 6은 본 발명에 따른 잉크 카트리지의 예를 도시하고, 도 7은 도 6에 도시된 잉크 카트리지의 케이스(외장)도 포함시킨 구성을 도시한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 잉크 카트리지(200)에서, 잉크 장전부(242)를 통해 잉크 주머니(241)를 충전시키고 배기시킨다. 그 다음, 융합에 의해 잉크 장전부(242)를 폐쇄시킨다. 카트리지를 사용할 때, 고무 부재로 제조된 잉크 방출부(243)에 장치의 바늘을 꽂아 잉크가 장치에 공급될 수 있게 한다.
잉크 주머니(241)는 공기 불침투성 알루미늄 라미네이트 막과 같은 포장 부재로 형성된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 잉크 주머니(241)는 일반적으로 다양한 종류의 잉크젯 장치에 착탈 가능하게 장착함으로써 사용할 수 있는 플라스틱 카트리지 케이스(244)에 수용된다.
본 발명의 잉크 카트리지는 본 발명의 잉크를 저장하며, 하기 설명하는 본 발명의 잉크젯 기록 장치에 착탈 가능하게 장착함으로써 사용할 수 있다.
( 잉크젯 기록 장치 및 잉크젯 기록 방법)
본 발명의 잉크젯 기록 장치는 적어도 잉크 비상 수단을 구비하며, 필요에 따라 적절하게 선택된 다른 수단, 예컨대 자극 발생 수단 및 제어 수단을 구비한다.
본 발명의 잉크젯 기록 방법은 잉크 비상 단계를 적어도 포함하며, 필요에 따라 또한 적절하게 선택된 다른 단계, 예컨대 자극 발생 단계 및 제어 단계를 포함한다.
본 발명의 잉크젯 기록 방법은 본 발명의 잉크젯 기록 장치를 이용하여 적절하게 실시할 수 있으며, 잉크 비상 단계는 잉크 비상 수단을 이용하여 유리하게 수행할 수 있다. 다른 단계를 각각의 다른 수단을 이용하여 유리하게 수행할 수 있다.
-잉크 비상 단계 및 잉크 비상 수단-
잉크 비상 단계는 본 발명의 잉크에 자극을 인가하여 잉크를 비상시켜 기록용 매체 상에 화상을 기록하는 단계이다.
잉크 비상 수단은 본 발명의 잉크에 자극을 인가하여 잉크를 비상시켜 기록용 매체 상에 화상을 기록하는 수단이다. 잉크 비상 수단은 특별히 한정되지 않으며, 적절한 수단의 예로는 다양한 종류의 잉크 토출용 노즐이 있다.
본 발명에 따르면, 잉크젯 헤드의 액실(liquid chamber), 유체 저항부, 진동판 및 노즐 부재에서 선택되는 적어도 일부의 부품은 규소 및 니켈에서 선택되는 1 이상의 재료를 포함하는 재료로 형성되는 것이 바람직하다.
잉크젯 노즐의 노즐 직경은 바람직하게는 30 ㎛ 이하, 바람직하게는 1 내지 20 ㎛이다.
또한, 잉크젯 헤드 상에 잉크를 공급하기 위한 서브탱크를 구비하고, 서브탱크 내 잉크가 잉크 카트리지로부터 공급 튜브를 통해 보충되는 구성이 바람직하다.
또한, 본 발명의 잉크젯 기록 방법에 있어서, 300 dpi 이상의 해상도에서 최 대 잉크 부착량은 바람직하게는 8 내지 20 g/㎡이다.
자극은 예컨대 자극 발생 수단을 이용하여 발생시킬 수 있다. 자극은 특별히 한정되지 않으며, 목적에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 적절한 자극의 예로는 열, 압력, 진동 및 빛이 있다. 이들 자극은 단독으로 사용하거나 또는 2종 이상을 병용할 수 있다. 이들 중에서 열 및 압력이 바람직하다.
자극 발생 수단의 예로는 가열 장치, 가압 장치, 압전 소자, 진동 발생 장치, 초음파 발생기 및 라이트가 있다. 구체예로는 압전 소자와 같은 압전 작동기, 발열 저항기와 같은 전기 열 변환 소자를 이용하고 액체의 막비에 의해 초래되는 상 변화를 이용하는 열 작동기, 온도 변화에 의해 초래되는 금속 상 변화를 이용하는 형상 기억 합금 작동기, 및 정전력을 이용하는 정전 작동기가 있다.
잉크 비상 모드는 특별히 한정되지 않으며, 사용되는 자극의 유형에 따라 다르다. 예컨대, 자극이 "열"일 경우, 기록 신호에 대응하는 열 에너지를 예컨대 써멀 헤드 등을 이용하여 기록 헤드 내에 위치한 잉크에 부여하고, 열 에너지에 의해 잉크에 기포를 발생시켜, 잉크를 기포의 압력에 의해 기록 헤드의 노즐 구멍으로부터 액적으로서 토출시킨다. 또한, 자극이 "압력"인 경우, 기록 헤드 내 잉크 유로 내부에 있는 압력실이라고 불리우는 위치에 접착 결합된 압전 소자에 전압을 인가하면, 압전 소자가 휘고 압력실의 체적이 감소하여, 잉크가 기록 헤드의 노즐 구멍으로부터 액적으로서 토출된다.
비상시키는 잉크 액적의 크기는 바람직하게는 1 내지 40 pl이며, 토출 속도는 바람직하게는 5 내지 20 m/s이고, 주동 구파수는 바람직하게는 1 kHz 이상이며, 해상도는 바람직하게는 300 dpi 이상이다.
상기 설명한 수단 각각의 작동을 제어할 수 있다면, 제어 수단은 특별히 한정되지 않으며, 목적에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 예컨대, 시퀀서(sequencer) 또는 컴퓨터와 같은 장치를 이용할 수 있다.
본 발명의 잉크젯 기록 장치를 이용하여 본 발명의 잉크젯 기록 방법을 실시하는 하나의 양태를 첨부 도면을 참조하여 하기에 설명한다. 도 8에 도시된 잉크젯 기록 장치는 주요 장치 본체(101), 주요 장치 본체(101)에 창작되어 용지를 장전하는 역할을 하는 급지 트레이(102), 주요 장치 본체(101)에 장착되어 화상이 기록(형성)된 용지를 스톡하는 역할을 하는 배지 트레이(103), 및 잉크 카트리지 장전부(104)를 구비한다. 잉크 카트리지 장전부(104)의 상부 표면에는 예컨대 조작키 및 표시기를 포함하는 조작 패널(105)이 배치된다. 잉크 카트리지 장전부(104)는 잉크 카트리지(201)를 설치 및 제거하기 위해 개폐 가능한 정면 커버(115)를 구비한다.
주요 장치 본체(101) 내부에는, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 좌우 측판 사이에 횡방향으로 연장되는 가이드 부재(도시 생략)인 가이드 로드(131) 및 스테이(132)에 의해 캐리지(133)가 주요 주사 방향으로 미끄러질 수 있도록 캐리지(133)가 유지되고, 카트리지는 주요 주사 모터(도면에 미도시)에 의해 도 10에서 화살표로 표시된 방향으로 이동 주사할 수 있다.
캐리지(133)에는, 옐로우(Y), 시안(C), 마젠타(M) 및 블랙(Bk) 컬러의 잉크 액적을 토출하는 4개의 잉크젯 기록용 헤드로 구성되는 기록 헤드(134)를, 복수의 잉크 토출구를 주요 주사 방향과 수직 방향으로 배열하고 잉크 액적 토출 방향을 하향시키도록 장착한다.
압전 소자와 같은 압전 작동기, 발열 저항기와 같은 전기 열 변환 소자를 이용하고 액체의 막비에 의해 초래되는 상 변화를 이용하는 열 작동기, 온도 변화에 의해 초래되는 금속 상 변화를 이용하는 형상 기억 합금 작동기, 또는 정전력을 이용하는 정전 작동기를 잉크 토출용 에너지 발생 수단으로서 포함하는 수단을 기록 헤드(134)를 구성하는 잉크젯 기록용 헤드로서 이용할 수 있다.
캐리지(133)는 기록 헤드(134)에 각각의 컬러의 잉크를 공급하기 위한 서브탱크(135)를 탑재한다. 본 발명의 잉크는 잉크 공급 튜브(도면에 미도시)를 통해 잉크 카트리지 장전부(105)에 장전된 본 발명의 잉크 카트리지(201)로부터 서브탱크(135)에 공급되어 보충된다.
한편, 급지 트레이(102)의 용지 적재부(압판)(141) 상에 적재된 용지(142)를 공급하기 위한 급지부로서, 용지 적재부(141)로부터 용지(142)를 1장씩 수송할 수 있는 반달형 롤러(half-moon roller)[급지 롤러(143)], 및 급지 롤러(143)에 대향하고 있으며 마찰 계수가 큰 재료로 제조되는 분리 패드(144)가 구비되며, 분리 패드(144)는 급지 롤러(143)를 향해 압박되어 있다.
용지(142)를 정전 흡착하여 반송하기 위한 반송 벨트(151), 급지부로부터 반송된 용지(142)를 카운터 롤러와 반송 벨트(151) 사이에서 가이드(145)를 통해 반송하기 위한 카운터 롤러(152), 거의 직각 상향으로 공급되는 용지(142)의 방향을 대략 90° 전환시켜 용지를 반송 벨트(151)와 일렬이 되게 하는 반송 가이드(153), 및 밀기 부재(pushing member)(154)로 반송 벨트(151)를 향하여 압박되는 선단 가압 롤러(155)가 급지부로부터 기록 헤드(134) 아래로 공급되는 용지(142)를 반송하기 위한 반송 수단으로서 구비된다. 반송 벨트(151)의 표면을 대전시키기 위한 대전 수단으로서 대전 롤러(156)가 구비된다.
반송 벨트(151)는 반송 롤러(157)와 텐션 롤러(158) 사이에 걸쳐져 벨트 반송 방향으로 회전할 수 있는 무단형 벨트이다. 반송 벨트(151)는 예컨대 저항을 제어하지 않은 두께 약 40 ㎛의 수지 재료, 예컨대 테트라플루오로에틸렌과 에틸렌의 공중합체(ETFE)로 형성된 용지 흡착 표면으로서 작용하는 표면층, 및 저항층으로서 동일한 재료로 제조되지만 탄소로 저항을 제어한 백층(중저항층, 그라운드층)을 갖는다. 반송 벨트(151)의 이면에는 기록 헤드(134)에 의해 생성된 인쇄 영역에 대향하여 가이드 부재(161)가 배치된다. 기록 수단(134)으로 기록된 용지(142)를 배출하기 위한 배지부로서, 반송 벨트(151)로부터 용지(142)를 분리하기 위한 분리 훅(171), 배지 롤러(172) 및 배지 롤러(173)가 구비된다. 배지 롤러(172) 아래에 배지 트레이(103)가 배치된다.
주요 장치 본체(101)의 이면부에는 양면 급지 유닛(181)이 착탈 가능하게 장착된다. 양면 급지 유닛(181)은 반송 벨트(151)의 회전에 의해 반대 방향으로 복귀되는 용지(142)를 수용하여 용지를 반전시키고, 재차 카운터 롤러(152)와 반송 벨트(151) 사이에 용지를 공급한다. 양면 급지 유닛(181)의 상면에는 수동 급지부(182)가 구비된다.
잉크젯 인쇄 장치에서, 급지부로부터 용지(142)가 1장씩 분리 및 공급되고, 대략 수직 방향을 따라 공급된 용지(142)가 가이드(145)에 의해 안내되며, 반송 벨트(151)와 카운터 롤러(152) 사이에서 협지 반송된다. 용지의 선단이 반송 가이드(153)에 의해 안내되어, 선단 가압 롤러(155)에 의해 반송 벨트(151)에 압박되어 이의 반송 방향이 거의 90° 전환된다.
이 때, 대전 롤러(156)에 의해 반송 벨트(151)가 대전되고, 용지(142)가 반송 벨트(151)에 정전 흡착되어 반송된다. 캐리지(133)를 이동시키면서 화상 신호에 따라 기록 헤드(134)를 구동함으로써, 정지된 용지(142) 상에 잉크 액적을 토출하여 한 줄을 기록하고, 용지(142)를 소정 거리 반송한 후, 다음 줄을 기록한다. 기록 종료 신호 또는 용지(142)의 후단이 기록 영역에 도달하였음을 나타내는 신호를 받으면, 기록 동작이 정지되고, 용지(142)가 배지 트레이(103)에 배출된다.
서브탱크(135) 내부에서 잉크 니어 엔드(ink near-end)가 검지되면, 잉크 카트리지(201)로부터 소정량의 잉크가 서브탱크(135)에 보충된다.
도 13에 도시된 잉크젯 기록 장치에서, 도 9에 도시된 잉크젯 기록 장치에 지촉 건조부 및 열 정착부(건조 유닛)를 설치한다.
도 13을 참조로 하면, 기록이 완료된 후 반송 벨트(151)로부터 배지 롤러(173)를 통해 건조 유닛 측의 반송 벨트(151)로 운송된 매체는 필요에 따라 비접촉 상태로 열 에너지 또는 냉풍에 노출되면서 지촉 건조 장치(203)를 이용하여 지촉 건조 처리된다. 지촉 건조 처리된 기록용 매체는 이어서 선단으로부터 정착 장치(202)의 정착 롤러를 통과하여 열 처리가 완료된다.
도 14는 더 고속으로 정착을 수행하기 위해 정착 유닛의 정착 롤러가 2개 구 비된 기본 레이아웃의 예를 도시한다. 반송 벨트(A1)로부터 매체(A4)가 반송될 때, 적외선 히터(A2)를 이용하여 지촉 건조가 수행된다. 정착 롤러(A) 및 정착 롤러(B)의 2개의 정착 롤러를 구비함으로써, 2개의 롤러를 사용하여 1개의 롤러를 사용하는 경우보다 2배 빠른 속도로 처리를 수행할 수 있다. 이 유닛은 도 13에 도시된 바와 같은 프린터에 구비될 수 있거나, 또는 정착 장치로서 개별적으로 구비될 수 있다.
이러한 정착 장치는 본 발명의 정착 온도 제어 장치를 이용하여 제어할 수 있다. 정착 온도 제어 장치의 구성은 1개의 온도 센서로 서로에 대해 압접하는 롤러쌍 중 1 이상의 롤러의 표면 온도를 모니터링(검지)하여 롤러 온도를 제어하도록 설계된다. 2개의 롤러 사이에 종이가 통과할 때, 온도 센서를 이용한 롤러 표면 온도의 검지, 및 히터가 도통 가능한 범위에서 각각의 소정 간격에 대한 전장 발열 상태와 부분 발열 상태 사이의 전환에 의해 제어가 수행된다. 예컨대, 정착 롤러 또는 가압 롤러의 구분 영역의 표면 온도를 모니터링하고, 모니터링된 온도 신호를 예컨대 제어기에 피드백 복귀시킨다. 또한, 설정 온도는 사전에 변경(입력)할 수 있는 소위 전도성 제어 수단과 유사할 수 있다.
정착 온도 제어 장치를 구비하는 이러한 정착 장치는 예컨대 JP-B 제07-82280호에 개시되어 있다. 이의 구성예가 도 37 내지 도 39에 도시되어 있다.
도 37은 정착 롤러 내부에 배치되며 정착 롤러의 전체 길이를 따라 발열 필라멘트를 갖는 히터(긴 히터)(21), 및 더 짧은 발열 필라멘트를 갖는 히터(짧은 히터)(20)를 구비하는 정착 장치에 본 발명을 적용한 예에 관한 회로도이다. 짧은 히 터(20) 및 긴 히터(21)에 각각 릴레이(SSR1 및 SSR2)를 이용하여 100 V의 AC 전압을 인가할 수 있으며, 릴레이(SSR1 및 SSR2)는 온도 제어 회로(22)로부터의 신호에 의해 작동한다. 온도 제어 회로(22)에서, 도 38에 상세히 도시된 바와 같이, 짧은 히터(20) 및 긴 히터(21)를 내장하는 롤러에 대한 단일 부품으로서 구비된 온도 센서(23)로부터의 신호를, 비교기(24)를 이용하여 설정 온도에 대응하는 신호(Ref)와 비교하고, 2개의 신호 사이의 차이가 소정 값 이상인 경우, 온도 제어 신호가 AND 게이트 AND1 및 AND2에 입력된다. AND 게이트 AND1 및 AND2에서, 각각의 타이머(25)로부터 짧은 히터(20) 및 긴 히터(21)에 도통 가능한(사전에 설정된) 타이밍의 신호가 교대로 입력되고, 비교기(24)로부터의 신호 및 타이머(25)로부터의 신호가 중복된 경우, 릴레이(SSR1 및 SSR2)를 작동시키는 신호가 출력된다. 타이머(25)로서 카피 매수의 카운터를 사용할 수 있다.
도 39는, 상기 설명한 회로의 타이머(25)로부터의 제어 히터의 전환 신호, 비교기(24)로부터의 온도 제어 신호, 및 긴 히터 및 짧은 히터를 제어하는 릴레이(SSR2 및 SSR1)에의 입력 신호의 타이밍 차트이다. 대기 상태에서는, 긴 히터만이 온도 제어 신호에 의해 점멸 제어된다. 종이가 통과할 때에는, 긴 히터에 도통 가능한 타이밍 및 짧은 히터에 도통 가능한 타이밍이 T1 및 T2 간격으로 교대로 전환되고, 비교기로부터의 온도 제어 신호 및 긴 히터 및 짧은 히터가 도통 가능한 타이밍이 중복되는 타이밍에 각각의 히터가 도통되어, 롤러의 온도 제어가 수행된다.
이러한 잉크젯 기록 장치에 있어서, 본 발명에 따른 잉크 카트리지(201) 내 잉크를 다 사용한 때에는, 잉크 카트리지(201)의 외장을 분해할 수 있으며, 내부 잉크 주머니를 교환할 수 있다. 또한, 잉크 카트리지(201)는 종 배치로 전면 장전 구성으로 하여 안정한 잉크 공급을 수행할 수 있다. 따라서, 주요 장치 본체(101)가 상측으로부터 접근할 수 없도록 배치되어 있는 경우라도, 예컨대 랙 내에 설치되는 경우, 또는 주요 장치 본체(101)의 상면에 물체가 놓인 경우라도, 잉크 카트리지(201)를 용이하게 교환할 수 있다.
여기서는, 캐리지가 주사하는 직렬형(셔틀형) 잉크젯 기록 장치에 본 발명을 적용한 예를 설명하였지만, 본 발명은 라인형 헤드를 구비하는 라인형 잉크젯 기록 장치에 유사하게 적용할 수 있다.
또한, 본 발명의 잉크젯 기록 장치 및 잉크젯 기록 방법은 잉크젯 기록 원리에 기초한 다양한 기록 방식에 적용할 수 있으며, 잉크젯 기록용 프린터, 팩스, 복사기 및 프린터-팩스-복사기 복합기에 특히 유리하게 적용할 수 있다.
본 발명을 적용한 잉크젯 헤드를 하기에 설명한다.
도 11은 본 발명의 구체예에 관한 잉크젯 헤드의 요소 확대도이다. 도 12는 동일한 헤드의 채널 사이 방향의 요소 확대 단면도이다.
잉크젯 헤드는 잉크 공급부(도면에 미도시) 및 공통 액실(1b)로서 작용하는 공동이 형성된 프레임(10), 저항부(2a) 및 가압 액실(2b)로서 작용하는 공동 및 노즐(3a)에 연결된 연통부(2c)가 형성된 유로(20), 노즐(3a)을 형성하는 노즐판, 블록부(6a), 다이어프램부(6b) 및 잉크 유입부(6c)를 갖는 진동판(60), 진동판(60)에 접착층(70)으로 연결된 적층 압전 소자(50), 및 적층 압전 소자(50)를 고정하는 베 이스(40)를 구비한다.
베이스(40)는 티탄산바륨계 세라믹으로 제조되며, 적층 압전 소자(50)를 2열로 배치하여 접합하고 있다.
적층 압전 소자(50)는 두께가 각각 10 내지 50 ㎛인 티탄산지르콘산납(PZT)의 압전층, 및 두께가 각각 수 ㎛인 은-팔라듐(AgPd)으로 구성된 내부 전극층을 교대로 적층하여 얻어진다. 내부 전극층은 양말단에서 외부 전극에 접속된다.
적층 압전 소자(50)는 하프 커트 다이싱(half-cut dicing)에 의해 콤투스(combtooth) 방식으로 분할하고, 각각의 구역을 구동부(5f) 및 지지부(5g)(비구동부)로서 사용한다. 외부 전극의 외측은 하프 커트 다이싱에 의해 분할할 수 있도록 노칭(notching)과 같은 가공에 의해 길이를 한정하며, 얻어진 구역은 복수의 개별 전극으로서 역할을 한다. 다른 쪽은 다이싱에 의해 분할하지 않고 도통되며, 공통 전극으로서 역할을 한다.
구동부의 개별 전극에는 FPC 8이 땜납에 의해 접합되어 있다. 또한, 공통 전극에는, 적층 압전 소자의 단부에 전극층이 구비되고, 구부려져 FPC 8의 Gnd 전극에 접합되어 있다. FPC 8 상에는 드라이버 IC(도면에 미도시)가 실장되어 있으며, 이것에 의해 구동부(5f)에의 구동 전압 인가가 제어된다.
진동판(60)은 박막 다이어프램부(6b), 적층 압전 소자(50)에 접합되며 구동부(5f)로서 작용하고, 다이어프램부(6b)의 중심부에 형성된 섬 형상 볼록부(아일런드부)(6a), 지지부에 접속하기 위한 빔(beam)을 포함하는 후막부, 및 잉크 유입부(6c)로서 작용하는 개구부를, 전기 주조 방법에 의해 얻어진 Ni 도금막을 2층 쌓 아서 형성된다. 다이어프램부의 두께는 3 ㎛이고, 폭은 35 ㎛(한 쪽)이다.
진동판(60)의 섬 형상 볼록부(6a)와 적층 압전 소자(50)의 구동부(5f)의 접합, 및 진동판(60)과 프레임(10)의 접합은 갭 재료를 포함하는 접착층(70)을 패터닝하여 수행한다.
유로판(20)에는 실리콘 단결정 기판을 사용하며, 이 판은 유체 저항부(2a) 및 가압 액실(2b)로서 작용하는 공동, 및 노즐(3a)에 대응하는 위치에서 연통부(2c)로서 작용하는 관통부를 형성하기 위해 에칭법에 의해 패터닝한다.
에칭 후 남은 부분이 가압 액실(2b)의 격벽(2d)으로 작용한다. 또한, 헤드에서는 에칭 폭이 감소한 부분이 마련되고, 이 부분이 유체 저항부(2a)로서 역할을 한다.
노즐판(30)은 금속 재료, 예컨대 전기 주조에 의해 얻어진 Ni 도금막으로 형성되며, 잉크 액적을 비상시키기 위한 미세 토출부로서 작용하는 다수의 노즐(3a)을 구비한다. 노즐(3a)은 혼(hone)과 유사한 내부(내측) 형상을 가지도록 형성된다(현상이 거의 원주 또는 통과 유사할 수도 있음). 노즐(3a)의 직경은 잉크 액적 토출부의 직경으로 20 내지 35 ㎛이다. 각각의 열의 노즐 피치는 150 dpi이다.
잉크 공급부 및 공통 액실(1b)로서 작용하는 공동을 형성하는 프레임(10)은 수지를 성형하여 제조한다.
상기 설명한 구성의 잉크젯 기록 헤드에서, 기록 신호에 따라 구동부(5f)에 구동 파형(10 내지 50 V의 펄스 전압)을 인가하고, 구동부(5f)에 적층 방향으로 변위가 유도되어, 진동판(60)을 통해 가압 액실(2b)이 가압되고, 거기서 압력이 증가 하여, 노즐(3a)로부터 잉크 액적이 토출된다.
잉크 액적의 토출이 완료되면서, 가압 액실(2b) 내부의 잉크 압력이 감소하고, 잉크 흐름의 관성 및 구동 펄스의 방전 과정에 의해 가압 액실(2b) 내부에 부압이 발생하여, 잉크 충전 단계로 이행한다. 이 때, 잉크 탱크로부터 공급된 잉크가 공통 액실(1b)에 유입되고, 공통 액실(1b)로부터 잉크 유입구(6c)를 지나 유체 저항부(2a)를 통해 가압 액실(2b)이 충전된다.
유체 저항부(2a)는 토출 후 잔류 압력 진동을 효과적으로 감쇠시키며, 또한 표면 장력에 의해 재충전에 대한 저항을 생성시킨다. 유체 저항부를 적절하게 선택함으로써, 잔류 압력의 감쇠와 재충전 사이의 균형을 달성하고, 다음 잉크 액적 토출 동작까지의 시간(구동 기간)을 단축할 수 있다.
<노즐판, 잉크 및 기록용 매체 사이의 관계 설명>
본 발명의 화상 형성 방법에 이용되는 잉크와 같이 표면 장력이 비교적 낮은 잉크를 사용하는 경우, 노즐판은 발수성 및 발잉크성이 우수한 것이 바람직하다. 이것은, 발수성 및 발잉크성이 우수한 노즐판을 사용함으로써, 표면 장력이 낮은 잉크를 사용해도 잉크 메니스커스를 정상적으로 형성할 수 있어, 잉크 액적의 형성을 개선시킬 수 있기 때문이다. 메니스커스가 정상적으로 형성되면, 잉크가 토출될 때 잉크에 인장력이 한쪽 방향으로 적용되는 것을 방지할 수 있어, 잉크 토출 굴곡이 감소하여, 도트 위치 정밀도가 높은 화상을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 기록용 매체와 같이 흡수성이 낮은 매체 상에 인쇄를 수행하는 경우, 도트 위치 정밀도가 화상 품질에 크게 영향을 미친다.
즉, 흡수성이 낮은 매체 상에는 잉크가 잘 퍼지기 않기 때문에, 도트 위치 정밀도가 조금만 감소하여도 잉크가 매체에 메워지지 않는 영역, 즉 흰 점이 생긴다. 잉크가 매체에 메워지지 않는 이 영역으로 인해 화상 농도 불균일 및 화상 농도 감소가 생겨 화상 품질이 저하한다.
그러나, 본 발명에 따른 잉크젯 헤드를 이용하면, 표면 장력이 낮은 잉크를 사용하더라도 도트 위치 정밀도가 높아서, 흡수성이 낮은 매체에도 잉크가 메워진다. 따라서, 화상 농도 불균일 및 화상 농도 감소가 방지되어, 화상 품질이 높은 인쇄물을 얻을 수 있다.
< 발잉크층 >
본 발명에 따라 사용되는 잉크 헤드 내 발잉크층의 표면 거칠기 Ra는 바람직하게는 0.2 ㎛ 이하이다. 표면 거칠기(Ra)를 0.2 ㎛ 이하로 함으로써, 와이핑 동안 와이핑 잔류물의 양을 감소시킬 수 있다.
도 15 및 도 16a 내지 도 16c는 본 발명에 따라 사용되는 잉크젯 헤드의 노즐판의 단면도이다.
본 구체예에서, 잉크젯 헤드의 판 기재인 노즐판(232)은 Ni 전기 주조에 의해 제조되며, 두께가 1 Å(0.1 nm)인 실리콘 수지막인 발잉크막(231)이 이의 표면에 형성되며, 발잉크막의 표면 거칠기(Ra)는 바람직하게는 0.2 ㎛ 이하이다. 발잉크막(231)의 두께는 바람직하게는 0.1 ㎛ 이하, 더더욱 바람직하게는 0.5 ㎛ 이하이다.
잉크 충전 동안, 도 16c에 도시된 바와 같이, 실리콘 수지막으로 구성된 발 잉크막(231) 및 노즐판(232)의 경계부에 메니스커스(액면)(P)가 형성된다.
잉크젯 헤드 내에 잉크 토출용 개구부(노즐)가 구비된 판 표면에 형성된 발잉크막의 개구부 근방에서 개구부의 중심선에 직각인 평면의 단면적이 기재 표면으로부터의 거리에 따라 순차적으로 증가하도록, 발잉크막을 형성한다.
발잉크막은 바람직하게는 개구부 근방에서 곡면 형상을 하고 있다. 또한, 개구부의 중심선을 포함하는 평면에서의 단면에 있어서의 개구부 근방의 발잉크막의 곡선의 곡율 반경은 바람직하게는 발잉크막의 두께 이상이다.
또한, 개구부의 중심선을 포함하는 평면에서의 단면에 있어서의 개구부 에지로부터 개구부 근방으로의 발잉크막의 곡선은 거의 원호 곡선인 것이 또한 바람직하며, 원호의 곡율 반경은 바람직하게는 발잉크막의 두께 이상이다.
개구부의 중심선을 포함하는 평면에서의 개구부의 에지를 통과하는 발잉크막에 대한 접선은 바람직하게는 단부를 포함하는 노즐 부재 표면과 90° 미만의 각을 형성한다.
도 16a 내지 도 16c에 일점쇄선으로 표시된 중심선에 직각인 평면에 의해 형성되는 단면이 이 중심선을 중심으로 하여 대략 라운드 형상이 되도록, 노즐판(2)의 개구부가 마련된다. 또한, 노즐판(232) 내 잉크 토출 표면에 형성된 발잉크막(231)은, 중심선에 직각인 평면에 의해 형성된 개구부의 단면적이 노즐판(2)으로부터의 거리에 따라 순차적으로 증가하도록 형성되어 있다.
더욱 상세하게는, 도 16a에 도시된 바와 같이, 발잉크막(231)의 개구부에서, 개구부 근방의 노즐판(232)의 개구부 에지로부터의 곡선은 곡율 반경이 r인 라운드 형상이다. 이 곡율 반경(r)은 바람직하게는 개구부 근방의 영역 이외의 발잉크막(231)의 두께(d) 이상이다.
두께(d)는 개구부인 라운드부 이외의 발잉크막(231)의 두께이고, 바람직하게는 발잉크막의 최대 두께이다.
따라서, 노즐판(232)의 개구부에 연결된 발잉크막(231)의 개구부는 뾰족한 에지가 없는 형상(뾰족한 부분이 없는 매끄러운 곡선)을 가지며, 돌출 영역이 없는 곡선이다. 따라서, 고무와 같은 재료로 형성된 와이퍼로 와이핑할 경우, 뾰족한 부분이 와이퍼에 걸려서 발잉크막(231)이 노즐판(232)으로부터 분리되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 도 16b에 도시된 바와 같이, 노즐판(232)의 개구부의 중심선을 포함하는 평면에 따른 단면에서 개구부의 에지를 통과하는 발잉크막(231)에 대한 접선은 바람직하게는 개구부의 에지에 연결된 노즐판(232)의 개구부 에지를 포함하는 노즐판(232)의 표면과 90° 미만의 각을 형성한다.
개구부의 에지에서 발잉크막(231)에 대한 접선과 노즐판(232) 표면 사이의 각도(θ)는 90° 미만이며, 도 16c에 도시된 바와 같이, 발잉크막(231)과 노즐판(232)의 경계부에 메니스커스(액면)(P)이 안정적으로 형성되어, 다른 부분에 메니스커스(P)가 형성될 가능성이 크게 감소할 수 있다. 그 결과, 메니스커스 형성 표면이 안정화되기 때문에, 노즐판(232)을 포함하는 잉크젯 헤드를 이용하는 화상 형성 장치에서 화상 형성 동안 잉크 토출 안정성이 개선될 수 있다.
실온에서 경화 가능한 액체 실리콘 수지가 본 구체예에 사용되는 실리콘 수 지로서 바람직하게 사용되며, 경화에 가수분해 반응이 수반되는 유형의 수지가 더더욱 바람직하다. 하기 기재하는 실시예에서는, 토레이-다우 코팅 컴퍼니 리미티드 제조의 SR2411을 사용하였다.
하기 표 A는 본 구체예의 잉크젯 헤드에서 노즐판(232)의 개구부 에지로부터 개구부 에지 근방으로의 발잉크막(231)의 형상, 노즐 부근에서의 잉크 잔류의 발생, 에지 분리 및 토출 안정성의 평가에서 얻은 결과를 나타낸다.
표 A
에지 형상 잉크 잔류 에지 분리 토출 안정성
뾰족한 선단 존재 일부 잉크 잔류 발생 발생 양호
뾰족한 선단 부재(라운드 형상) θ ≤ 90° 없음 없음 양호
θ > 90° 없음 없음 불량
r ≥ d 없음 없음 양호
r < d 없음 일부 에지 분리 발생 불량
상기 표 A에 나타난 결과는, 발잉크막(231)의 에지부(개구부 에지 부근)에 거의 뾰족한 선단이 포함되는 경우, 노즐 부근에서 잉크 잔류가 관찰되고, 와이핑으로 인한 에지 분리가 발생함을 보여준다.
라운드 형상으로는, 잉크 잔류는 발생하지 않지만, 비교를 목적으로 도 17a에 예로서 도시된 바와 같이 r < d의 구성에서는 일부 에지 분리가 관찰되며, 도 17b에 도시된 바와 같이 θ > 90°의 구성에서는 잉크 액적의 토출이 불안정하다.
또한, 도 17c에 도시된 바와 같이 r < d 및 θ > 90°일 경우, 잉크 충전 동안 발잉크막(231)과 노즐판(232)의 경계부에 메니스커스(액면)(P)가 형성될 수 있으며, 발잉크막(231')의 개구부의 중심을 향하여 볼록부(개구부에서 중심선에 직각 인 단면적이 가장 작은 부분)에 메니스커스(Q)가 형성될 수 있다. 그 결과, 노즐판(232)을 포함하는 잉크젯 헤드를 사용하는 잉크젯 기록 장치로 화상을 기록하는 동안 잉크 토출 안정성에서 종종 편차가 관찰된다.
상기 설명한 구체예의 잉크젯 헤드의 노즐 부재를 제조하는 방법을 하기에 설명한다.
도 18은, 본 구체예의 디스펜서(4)를 이용하여 실리콘 수지를 코팅함으로써 발잉크막(231)을 형성하는 구성을 도시한다.
Ni 전기 주조에 의해 제조된 노즐판(232)의 잉크 배출 표면 측에 실리콘 용액을 코팅하기 위한 디스펜서(234)가 배치되며, 노즐판(232)과 니들(235) 사이에 소정의 일정한 간격을 유지한 채로 니들(235)의 선단으로부터 실리콘을 토출하면서 디스펜서(4)를 주사함으로써, 상기 설명한 도 15 및 도 16a 내지 도 16c에 도시된 바와 같이 노즐판(232)의 잉크 토출 표면에 실리콘 수지막을 선택적으로 형성시킬 수 있다.
본 구체예에서 사용되는 실리콘 수지는 상온에서 경화 가능한 실리콘 수지 SR2411(토레이-다우 코팅 컴퍼니 리미티드 제조, 점도 10 mPa·s)이다. 노즐 구멍 및 노즐판의 이면에서 약간의 실리콘 축적이 관찰되었다. 상기 설명한 방식으로 선택적으로 형성된 실리콘 수지막의 두께는 1.2 ㎛이며, 표면 거칠기(Ra)는 0.18 ㎛이다.
본 구체예의 니들(235) 선단에서의 코팅 오르피스는 도 19a에 도시된 바와 같이 코팅 대상인 노즐판(232)의 코팅 폭과 동일한 폭을 갖도록 확보된다. 그 결 과, 디스펜서(도면에 미도시)를 코팅 방향으로 1회 주사함으로써 전체 코팅 대상의 코팅이 완료될 수 있다.
따라서, 코팅 동작을 위한 주사 방향이 단 한 방향이 될 수 있어, 도 19b에 도시된 바와 같이 반대 방향으로 주사를 수행하기 위해 방향을 바꿀 필요성이 없어질 수 있다.
여기서, 종래의 니들(235) 선단은 도 19b에 도시된 바와 같이 코팅 대상인 노즐판(232)의 코팅 폭보다 훨씬 좁다. 따라서, 전체 주사 대상의 주사를 완료하기 위해, 코팅 동작을 위한 주사 방향을 90° 변경하고 니들 선단을 이동시고 반대 방향으로 주사를 수행하여 복수 방향으로의 주사를 수행할 필요가 있다. 그 결과, 전체 코팅 대상에 대해 균일한 두께의 코팅막을 얻기 어려웠다.
본 구체예에서는, 니들(235) 선단에서의 코팅 오르피스의 폭이 코팅 대상인 노즐판(232) 상의 코팅 폭과 동일하도록 확보되어, 전체 코팅 대상에 대해 균일한 코팅 두께를 얻을 수 있어, 정밀도가 양호한 표면을 완성할 수 있다.
도 20은 본 구체예의 디스펜서(234)를 이용한 코팅 동작을 도시한다. 기본 구성은 도 18에 도시한 것과 동일하지만, 노즐판(232)의 노즐 구멍(개구부)으로부터 가스(236)를 분사하면서 실리콘을 코팅한다. 코팅되는 실리콘과 화학 반응에 쉽게 참여하지 않는 다양한 가스를 가스(236)로서 사용할 수 있다. 예컨대, 공기를 사용할 수 있다. 가스(236)를 노즐 구멍으로부터 분사하면서 코팅을 수행함으로써, 노즐판(232)의 노즐 구멍을 제외한 노즐 표면에만 실리콘 수지막을 형성할 수 있다.
또한, 상기 설명한 바와 같이 가스(236)를 분사하지 않는 것을 제외하고는 유사한 실리콘 수지를 사용하여 코팅을 수행한 후, 소정 깊이까지 실리콘 수지가 침투한 후 노즐판(232)으로부터 공기(236)를 분사하는 경우, 도 21에 도시된 바와 같이 노즐 내벽 상에 소정 깊이(예컨대 약 수 ㎛)까지 실리콘 수지의 발잉크층을 형성할 수 있다. 따라서, 상기 설명한 잉크 토출 표면 상의 발잉크막(231) 이외에, 노즐판(232)의 개구부 에지로부터 소정 깊이까지 매우 얇은 발잉크막(231a)(개구부 내벽 상의 발잉크막)을 형성할 수 있다.
상기 설명한 방식으로 제조한 노즐판의 발잉크막(231)에 대하여 EPDM 고무(고무 경도 50°)를 사용하여 와이핑을 수행하였다. 얻어진 결과는, 1000 회의 와이핑에 대해 노즐판의 발잉크막(231)은 양호한 발잉크성을 유지할 수 있음을 증명하였다. 발잉크막이 형성된 노즐 부재를 70℃에서 잉크에 14 일 동안 침지시켰다. 얻어진 결과는, 침지 후에도 변하지 않는 발잉크성을 유지할 수 있음을 증명하였다.
도 22는 본 발명에 따른 잉크젯 헤드의 예를 도시하며, 엑시머 레이저 가공에 의해 노즐 구멍이 형성된 상태를 나타낸다. 노즐판(243)은 수지 부재(221) 및 고강성 부재(225)를 열가소성 접착제(226)를 사용하여 접합하여 얻어진다. SiO2 박막층(22) 및 불소 함유 발수층(223)을 수지 부재(221) 표면에 연속 적층하고, 수지 부재(221)에 소정 직경의 노즐 구멍(244)을 형성하고, 고강성 부재(225)에는 노즐 구멍(44)에 연결되는 노즐 연결 오르피스(227)를 형성한다. SiO2 박막층(122)은 비 교적 소량의 열을 발생시키는 방법에 의해 형성된다. 즉, 수지 부재가 열에 의해 영향을 받지 않는 범위의 온도에서 형성된다. 더욱 구체적으로, 바람직한 방법은 스퍼터링, 이온빔 증착, 이온 플레이팅, CVD(화학 증착) 및 P-CVD(플라즈마 증착)를 포함한다.
SiO2 박막층(122)의 두께는 접착 강도가 확보되는 범위에서 최소 필요 두께로 하는 것이 공정 시간 및 재료 비용의 관점에서 바람직하다. 이는 막 두께가 너무 두꺼우면, 엑시머 레이저를 이용한 노즐 구멍의 형성에 종종 지장을 주기 때문이다. 따라서, 일부 경우에, 수지 부재(221)에 양호한 노즐 구멍 형상이 얻어지더라도, SiO2 박막층(122)의 일부가 충분히 가공되지 않아 미가공 부분이 남는다. 따라서, 적절한 두께는, 양호한 접착 강도가 확보될 수 있고 엑시머 레이저 가공 동안 SiO2 박막층(222)이 남지 않는 1 내지 300 Å(0.1 내지 30 nm)의 범위라고 할 수 있다. 더더욱 바람직한 범위는 10 내지 100 Å(1 내지 10 nm)이다. 시험 결과는, 30 Å(3 nm)의 SiO2 막 두께로도 충분한 접착성이 얻어지며 엑시머 레이저 가공성과 관련된 문제는 없음을 증명하였다. 또한, 300 Å(30 nm)의 막 두께에서는 매우 적은 가공 잔류물이 관찰되었지만, 두께가 300 Å(30 nm)를 초과하는 경우 더 많은 가공 잔류물이 생성되어, 이 잔류물로 인해 사용 불가능한 비정상 노즐 형상이 생겼다.
임의의 발잉크 재료를 발잉크층에 사용할 수 있으며, 구체예로는 불소 함유 발수 재료 및 실리콘계 발수 재료가 있다.
불소 함유 발수 재료로서 다양한 재료가 공지되어 있다. 여기서는, 퍼플루오로폴리옥세탄 및 개질 퍼플루오로폴리옥세탄의 혼합물(상표명 Optool DSX, 다이킨 인더스트리즈 리미티드 제조)을 1 내지 30 Å(0.1 내지 3 nm)의 두께로 증착함으로써 필요한 발수성을 얻는다. 시험 결과는 10 Å, 20 Å 및 30 Å 두께의 Optool DSX 막 사이에서 발수성 및 와이핑 내구성에서 차이는 없음을 증명하였다. 따라서, 막 비용을 고려시, 바람직한 범위는 1 내지 20 Å(0.1 내지 2 nm)이다. 그러나, 특정 잉크에 대해서는, 신뢰성의 관점에서, 더 두꺼운 발수막이 장시간 동안 성능을 유지할 수 있다. 따라서, 이러한 경우, 100 내지 200 Å(10 내지 20 nm)의 두께 범위가 바람직하다. 또한, 수지막 상에 감압 접착제를 코팅하여 얻어진 접착 테입(224)을 불소 함유 발수막(223)의 표면에 접착시켜, 엑시머 레이저 가공 동안 추가 기능을 제공한다. 실리콘계 발수 재료도 사용할 수 있다.
실온에서 경화 가능한 액체 실리콘 수지 또는 엘라스토머가 실리콘계 발수 재료로서 공지되어 있으며, 이를 기재 표면에 코팅하고 실온에서 대기 중에 방치하여 중화 및 경화를 유도함으로써 발잉크막을 형성하는 것이 바람직하다.
가열에 의해 경화 가능한 액체 실리콘 수지 또는 엘라스토머도 실리콘계 발수 재료로서 공지되어 있으며, 기재 표면에 이를 코팅하고 가열에 의해 경화시킴으로써 발잉크막을 형성하는 것이 바람직하다.
자외선에 의해 경화 가능한 액체 실리콘 수지 또는 엘라스토머도 실리콘계 발수 재료로서 공지되어 있으며, 기재 표면에 이를 코팅하고 자외선을 조사하여 경화시킴으로써 발잉크막을 형성하는 것이 바람직하다.
실리콘계 발수 재료의 점도는 바람직하게는 1000 cps(센티포이즈) 이하이다.
도 23은 노즐 구멍 가공에 사용하기 위한 엑시머 레이저 가공 장치의 구성을 도시한다. 레이저 발생기(81)로부터 방출된 엑시머 레이저 빔(82)은 미러(83, 85, 88)에 의해 반사되어 가공 테이블(90)에 유도된다. 특정 가공 대상에 대한 최적의 레이저 빔을 얻기 위해, 레이저 빔(82)이 가공 테이블(90)에 도달하는 광로의 소정 위치에는 빔 익스팬더(84), 마스크(86), 필드 렌즈(87) 및 화상 형성 광학계(89)가 마련된다. 가공 대상(노즐판)(91)은 가공 테이블(90) 상에 배치되어 레이저 빔을 수용한다. 가공 테이블(90)은 잘 알려진 XYZ 테이블로 구성되며, 필요에 따라 가공 대상(91)을 이동시켜 소정 위치에서 레이저 빔으로 조사할 수 있도록 한다. 여기서는 엑시머 레이저의 사용을 설명하지만, 어블레이션 가공을 가능하게 하는 단파장 자외선 레이저라면, 다양한 레이저를 사용할 수 있다.
도 24a 내지 도 24f는 본 발명에 따른 잉크젯 헤드의 제조 방법에서의 노즐판 제조 공정을 개략적으로 도시한다.
도 24a는 노즐 형성 부재에 대한 기재로서 작용하는 재료를 도시한다. 여기서는, 예컨대 수지막(221)으로서 듀폰 코포레이션 제조의 폴리이미드 막인 Kapton(상표명)의 분말 무함유 막을 사용한다. 통상적인 폴리이미드 막에서, 롤 막 취급 장치에서 취급성(슬라이딩능)을 개선시키기 위해 SiO2(실리카)와 같은 입자를 막 재료에 첨가한다. 엑시머 레이저로 노즐 구멍 가공을 실시하는 경우, SiO2(실리카) 입자를 엑시머 레이저로 가공하기 어렵기 때문에, 종종 비정상 노즐 형상이 얻 어진다. 따라서, 본 발명에서는, SiO2(실리카) 입자가 첨가되지 않은 막을 사용한다. 또한, 우베 인더스트리즈 리미티드 제조의 폴리이미드 막인 Upilex도 판 기재로서 사용할 수 있다. Upilex는 가공에 지장을 주지 않는 매우 미세한 입자를 함유하기 때문에 사용할 수 있다.
도 24b는 수지막(221)의 표면에 SiO2 박막층(122)을 형성하는 단계를 도시한다. SiO2 박막층(122)의 형성에는 진공 챔버에서 수행되는 스퍼터링법이 적절하다. 적절한 막 두께는 약 1 내지 300 Å(0.1 내지 30 nm)이다. 여기서는, 10 내지 100 Å(1 내지 10 nm) 두께의 막이 형성된다. Si를 스퍼터링한 후 Si 표면을 O2 이온으로 두들겨서 SiO2 막을 형성하는 스퍼터링법을 이용하는 것이, SiO2 막의 수지막(121)에의 접착 강도를 개선하고 균질하고 치밀한 막을 얻으며 발수막의 와이핑 내구성을 개선시킨다는 점에서 효과적이다.
도 24c는 불소 함유 발수제(123a)를 코팅하는 단계를 도시한다. 스핀 코터, 롤 코터, 스크린 인쇄 또는 스프레이 코터를 이용하는 방법을 불소 함유 발수제의 코팅에 이용할 수 있지만, 증착에 의해 막을 형성하는 방법이 발수막의 점착성을 개선시키기 때문에 더욱 효과적이다. 도 24b에 도시된 바와 같이, SiO2 박막층(122)을 형성한 직후 진공 챔버 내에서 진공 증착을 수행하는 진공 증착으로 더욱 양호한 효과를 얻을 수 있다. 종래 공정에서는, 일단 SiO2 박막층(122)을 형성한 후 진공 챔버로부터 워크를 제거하였다. 그 결과, 불순물 등이 워크 표면에 부착하여 접 착성을 저하시켰다. 불소 함유 발수 재료로서 다양한 재료가 공지되어 있다. 여기서는, 불소 함유 무정질 화합물로서, 퍼플루오로폴리옥세탄, 개질 퍼플루오로폴리옥세탄, 이 둘의 혼합물을 사용함으로써 잉크에 대해 필요한 발수성을 얻을 수 있다. 상기 언급한 다이킨 인더스트리즈 리미티드 제조의 상표명 Optool DSX를 "알콕시실란 말단 개질 퍼플루오로폴리에테르"라고 부른다.
도 24d는 발수막을 증착시켜 공기에 방치시키는 단계를 도시한다. 이 공정으로, 불소 함유 발수제(223a) 및 SiO2 박막층(122)이 공기에 존재하는 수분을 통해 화학적으로 결합하여, 불소 함유 발수층(223)이 형성된다.
도 24e는 접착 테입(124)을 부착하는 단계를 도시한다. 불소 함유 발수층(223)으로 코팅된 표면에 접착 테입(124)을 부착한다. 접착 테입(224)은 기포가 발생하지 않도록 부착한다. 기포가 발생하는 경우, 가공 동안 기포가 존재하는 위치에 뚫린 노즐 구멍의 품질이 종종 이물질의 부착에 의해 저하한다.
도 24f는 노즐 구멍(244)을 가공하는 단계를 도시한다. 이 단계에서, 폴리이미드 막(221) 측에서 엑시머 레이저로 조사하여 노즐 구멍(244)을 형성한다. 노즐 구멍(244)을 형성한 후, 접착 테입(224)을 박리한다. 여기서는, 도 22를 참고로 하여 설명한 노즐판(243)의 강성을 개선시키기 위해 사용되는 고강성 부재(225)에 대한 설명을 생략하였지만, 고강성 부재를 적용하는 경우, 도 24d에 도시한 단계와 도 24e에 도시한 단계 사이에 각각의 단계를 실시한다.
도 25는, 본 발명에 따른 잉크젯 헤드의 제조 방법에 의한 잉크젯 헤드의 제 조에 사용되는 장치를 개략적으로 도시한다.
이 장치는 OCL1(미국 소재 옵티컬 코팅 래보러토리 인코포레이티드 제조)가 개발한 소위 "메타모드 프로세스"를 실시하며, 디스플레이 등을 위한 반사 방지막 및 오염 방지막의 제조에 사용된다. 도 25에 도시된 바와 같이, 드럼(210) 주위의 4개 위치에서 Si 스퍼터(202), O2 이온건(203), Nb 스퍼터(204) 및 Optool 증착 유닛(205)이 스테이션으로서 배치되고, 전체 구성물은 배기 챔버 내에 배치된다. 우선 Si 스퍼터(202)를 이용하여 Si를 스퍼터링하고, O2 이온건(203)을 이용하여 Si를 O2 이온으로 두들겨서 SiO2를 얻는다. 그 다음, Nb 스퍼터(204) 및 Optool 증착 유닛(205)을 이용하여 Nb 및 Optool DSX를 적절하게 증착시킨다. 반사 방지막의 경우, Nb 및 SiO2를 쌓아서 필요한 수의 소정 두께 층을 얻은 후 증착을 수행한다. 본 발명의 경우, 반사 방지막의 기능은 필요하지 않다. 따라서, Nb는 필요하지 않으며, SiO2 및 Optool DSX를 각각 1층씩 증착시킬 수 있다. 이 장치를 이용하여, 상기 설명한 바와 같이, SiO2 박막(122)을 증착시킨 직후에 진공 챔버 내부에 Optool DSX를 증착시킬 수 있다.
발잉크층의 임계 표면 장력은 바람직하게는 5 내지 40 mN/m, 더욱 바람직하게는 5 내지 30 mN/m이다. 임계 표면 장력이 30 mN/m을 초과하는 경우, 장기간 사용시 노즐판이 잉크로 과습윤되는 현상이 관찰된다. 그 결과, 반복 인쇄시 잉크 토출 각도의 굴곡 또는 이상 분사화가 종종 발생한다. 한편, 임계 표면 장력이 40 mN/m을 초과하는 경우, 초기부터 노즐판의 과습윤이 발생하여, 초기부터 잉크 토출 각도의 굴곡 또는 이상 분사화가 종종 발생한다.
실제 실시에서는, 하기 표 B에 나타낸 발잉크 재료를 알루미늄 판에 코팅하고 가열에 의해 건조하여 발잉크층이 마련된 노즐판을 제조하였다. 발잉크층의 임계 표면 장력의 측정에서 얻어진 결과를 하기 표 B에 나타낸다.
여기서, 임계 표면 장력은 지스만법(Zisman method)에 의해 구할 수 있다. 따라서, 공지된 표면 장력을 갖는 액체를 발잉크층에 떨어뜨려 접촉각 θ를 측정하고, 액체의 표면 장력을 x축으로 하고 cosθ를 y축으로 하여 플롯함으로써 우하향 직선(Zisman Plot)이 얻어진다. 직선이 Y=1(θ=0)인 점에서의 표면 장력을 임계 표면 장력 γc로서 산출할 수 있다. 임계 표면 장력을 구하기에 적절한 다른 방법의 예로는 포케스법(Fowkes method), 오웬스 앤드 벤트법(Owens and Wendt method) 및 반 오스법(Van Oss method)이 있다.
상기 설명한 인쇄 헤드의 제조 방법과 유사하게, 발잉크층이 마련된 노즐판을 이용하여 잉크젯 헤드를 제조하였다. 하기 설명하는 시안 잉크를 사용하여 헤드에 잉크를 분사하였다. 잉크 비상 공정을 비디오 카메라로 관찰하였다. 이용된 모든 노즐판에 대해, 정밀한 분사화 및 양호한 토출 안정성이 확인되었다. 결과를 하기 표 B에 나타낸다.
<시안 잉크>
구리 프탈로시아닌 안료를 함유하는 20.0 질량%의 중합체 초미세 입자 분산액, 23.0 질량%의 3-메틸-1,3-부탄디올, 8.0 질량%의 글리세린, 2.0 질량%의 2-에 틸-1,3-헥산디올, 불소 함유 계면 활성제로서 2.5 질량%의 FS-300(듀폰 코포레이션 제조), 방부/항진균제로서 0.2 질량%의 Proxel LV(아베시아 컴퍼니 리미티드 제조), 0.5 질량%의 2-아미노-2-에틸-1,3-프로판디올 및 이온 교환수에 적당량의 이온 교환수를 첨가하여 100 질량%를 얻은 후, 공극 직경이 0.8 ㎛인 막 필터를 이용하여 여과를 수행하였다. 이렇게 하여 시안 잉크를 제조하였다.
표 B
상표명 임계 표면 장력 토출 안정성
토레이 다우 코닝 컴퍼니 리미티드 SR2411 21.6 mN/m 양호
신에츠 케미컬 컴퍼니 리미티드 KBM7803 16.9 mN/m 양호
신에츠 케미컬 컴퍼니 리미티드 KP801M 6.6 mN/m 양호
<화상 형성 방법>
본 발명에 따라 사용되는 화상 처리 방법은 총량에 대한 한정 외에는 특별히 한정되지 않지만, 해상도가 높은 원래 화상을 전송하고 또한 원래 화상의 해상도를 손상시키지 않고 기록하는 것이 바람직하다. 본 발명에 따르면, 컴퓨터와 같은 제어 수단으로 화상 데이터를 압축하고, 간단한 화상 복원 과정이 수행되는 프린터에 고속으로 전송하는 방법을 이용하여, 높은 전송 속도 및 해상도를 유지할 수 있다.
이 절차를 하기에 더욱 상세하게 설명한다.
기록을 원하는 화상의 해상도가 높고 화상 계조수가 고차인 경우, 입력 화상의 용량이 증가하여, 기록 장치에 화상 전송을 시작하는 호스트 및 기록 장치 자체 모두에서 화상 처리에 시간이 걸린다. 따라서, 본 발명에서는, 예컨대 입력 화상의 2×2 화소(4 화소)를 1 화소로 고려한다. 그 결과, 입력 화상의 정보량이 4/1로 감 소하여, 기록에 필요한 시간이 확실히 단축된다. 입력 화상의 2×2 화소를 단일 화소로서 고려하면 해상도가 감소하는데, 이 감소를 방지하기 위한 대책은 하기에 설명한다.
한편, 복수의 기록 소자를 집적 배열하는 기록 소자열을 사용하는 경우, 예컨대 도 26에 도시된 바와 같이 16개의 기록 소자열을 주요 주사 방향에 배치한 잉크젯 기록 소자열을 이용하여 4회의 멀티패스 절차에 기초하여 기록을 수행함으로써, 기록용 매체의 동일 화소를 기록할 수 있는 기록 소자를 도 26에 도시된 기록 소자열에서 1개의 열(6-a)을 참고로 하여 설명하면, a-1-1, a-2-1, a-3-1, a-4-1의 총 4개 기록 소자로부터 기록할 수 있다.
상기 설명한 바와 같이, 동일 화소에 복수의 잉크 도트를 형성하는 기록 방법에서, 도 26에 도시된 기록 소자열을 예로 들면, 동일 화소에 2개의 잉크 도트를 기록하는 경우 4C2=6 조합을 취할 수 있다.
또한, 복수의 농담 잉크(dark and light ink)를 사용하는 경우, 또는 기록 소자열이 동일한 컬러 농도를 갖는 복수의 잉크를 토출하는 경우, 기록 소자로부터 잉크 액적 용량이 상이한 잉크, 즉 큰 도트 및 작은 도트가 토출되는 경우에는, 상기 언급한 조합의 수가 증가한다. 예컨대, 기록용 매체 상에서의 농잉크의 광학 밀도가 담잉크보다 실질적으로 2배 높은 농담 잉크의 조합, 또는 큰 도트의 용량이 작은 도트의 용량보다 약 2배 많은 조합을 이용할 경우, 하기의 결과가 얻어진다.
도 27은 담잉크(A 잉크)의 큰 도트 및 작은 도트를 기록할 수 있는 기록 소 자열(6-a, 6-b), 및 농잉크(B 잉크)의 큰 도트 및 작은 도트를 기록할 수 있는 기록 소자열(6-c, 6-d)을 포함하는 잉크젯 기록 소자열을 도시한다. 여기서, 실질적으로 동일한 화소에 배치되는 잉크 액적의 최대 수에 대한 제한을 최대로 2개의 큰 액적 및 2개의 작은 액적으로 설정하는 경우, 실현할 수 있는 계조치에 대해 매우 다양한 상이한 유형의 조합이 얻어진다.
화소에 기록하는 데에 사용할 수 있는 기록 소자의 조합을 고려하면, 예컨대 특정 계조치를 재현할 때 4개의 기록 소자열이 기록 화소 위를 통과한다고 가정하는 경우, 어느 잉크 도트가 기록되고 어느 것이 통과할지를 나타내는 다수의 조합이 존재한다. 따라서, 본 발명에서는, 어느 노즐을 구동시키는지를 나타내는 조합을 테이블(기록 소자 조합 테이블; 제2 테이블)에 저장하고 입력 화상에 따라 조합을 선택하는 절차를 이용한다.
여기서는, 농담 잉크를 기록하기 위한 도트 수 및 기록에 사용되는 기록 소자를 일원 방식으로 관리함으로써, 상기 언급한 다수의 기록 소자 조합 테이블로부터 실제로 사용하게 될 일련의 기록 소자 조합을 선택한다.
기록 소자 조합 테이블에서, 잉크 농도의 유형 수, 잉크 액적 크기의 유형 수, 기록 소자의 수 및 멀티패스 시스템에서의 패스 수가 증가함에 따라, 선택할 수 있는 조합의 수가 증가한다. 따라서, 특정의 한정된 수의 조합을 저장하는 것이 실제로는 바람직하다. 이러한 경우, 화상 기록 속도의 증가에 기여한다. 잉크의 총량이 본 특허의 제한을 만족시키도록, 조합의 수도 제한할 수 있다.
도 29는 이렇게 저장된 기록 소자의 조합 패턴의 예를 도시한다. 도 29에 도 시된 분류 (a) 내지 (o)에 따라, 2×2 화소에 동일한 계조치를 기록하는 경우라도, 각각의 단위 화소를 고려하면, 계조치가 증가 또는 감소한다. 이것을 기록 화소 내의 농도 분포(기록 화소의 농도 분포 패턴)라고 지칭한다.
기록 화소 내의 농도 분포를 상기 설명한 기록 잉크 조합 테이블(제1 테이블)과 조합하고, 예컨대 도 29에 도시된 분류 (a) 내지 (o)에 따라 기록 잉크 조합 테이블에 저장한다. 도 30은 이렇게 하여 작성된 기록 잉크 조합 테이블(제1 테이블)의 예이다. 여기서는, 간략화를 위해 5개 패턴(패턴 1 내지 5)을 도시한다. 도 30에 도시된 수치는 최대 16개의 잉크 액적을 2×2 화소로 기록한 경우에서 각각의 패턴을 구성하는 단위 화소에 기록된 잉크 액적의 수이다.
입력 화상의 화소치를 기준으로 어느 기록 잉크 조합 테이블을 사용할지를 선택하는 경우, 종종 입력 화상의 단위 화소의 계조치와 기록 화상의 단위 화소의 계조치가 조합 테이블과 일치하지 않을 수 있다. 그러나, 계조가 상이한 경우라도, 입력 화상의 정보량을 감소시킬 수 있어 화상 데이터를 전개할 수 있다. 또한, 해상도를 희생시키지 않고 화상 기록이 수행된다.
입력 화상의 화소의 계조치로부터 기록 잉크 조합 테이블의 패턴을 선택하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 적절한 방법의 예를 하기에 설명한다.
따라서, 주목하는 단위 화소(예컨대 2×2 화소의 좌상 화소)가 입력 화상의 2×2 화소의 계조치의 합계 및 평균치로부터 소정 값 이상 떨어져 있는 경우, 2×2 화소(4 화소)의 특정 특징에 대응하는 패턴을 선택하는 방법을 이용할 수 있다. 그러나, 주목하는 화소가 평균치로부터 소정 값 이상 떨어져 있지 않은 경우, 다른 3 화소도 떨어져 있지 않은 것으로 예상된다.
이렇게 하여 선택된 일련의 기록 소자 조합 패턴으로부터 입력 화상에 기초하여 각각의 화소에 대해 사용하게 될 계조치 및 기록 소자 조합을 결정한다. 거의 동일한 농도의 계조치의 조합 패턴 및 기록 소자 조합이 다수 존재하는 경우, 더욱 상세하게는 3개의 유형, 예컨대 A, B, C에 대한 조합이 거의 동일한 계조치를 갖는 경우, 계조치를 표현시 각각의 화소에 대해 순차적으로 ABCABCABC…와 같은 3가지 종류의 기록 소자 조합을 사용한다.
대안적으로, ACBCBABBCAA…와 같은 3가지 종류의 기록 소자 조합을 랜덤으로 사용하는 것이 바람직하다. 랜덤화 방법은 특별히 한정되지 않는다.
본 구체예의 잉크젯 기록 장치의 구성 및 동작을 하기에 설명한다.
여기서는, 600 dpi의 고해상도 및 흑백 256 계조의 의료용 X선 투과 화상을 블랙 잉크를 사용하여 얻고, 단일 화소에 대해 최대 4개의 잉크 액적을 착탄시키고, 1개의 기록 화소를 2×2 단위 화소(4 화소)로 구성하여, 기록 화소 내에 최대 8개의 잉크 액적을 착탄시킬 수 있는 경우를 설명한다.
도 31은 본 구체예의 잉크젯 기록 장치의 구성을 도시하는 블록도이다.
도면에서, 참조 부호 1은 화상 입력부를, 2는 조작부를, 3은 다양한 처리 동작을 수행하기 위한 중앙 처리부 CPU를, 4는 다양한 데이터를 저장하는 기억 매체를 나타낸다. 저장 매체(4)는 테이블 형식의 기록 소자 조합 정보(4a) 및 다양한 제어 프로그램군(4b)을 저장한다. 참조 부호 5는 RAM을, 6은 화상 처리부를, 7은 화상 출력 제어를 수행하는 프린터 제어부를, 8은 다양한 구성 소자를 서로 접속하 여 데이터를 전송하는 버스부(버스 라인)[bus unit(bus line)]를 나타낸다.
화상 입력부(1)는 예컨대 스캐너 또는 디지털 카메라로 구성된다. 조작부(2)는 다양한 변수의 설정 및 기록 개시를 지시하는 다양한 키를 포함한다. CPU(3)는 기억 매체(4) 내에 위치한 프로그램에 따라 전체 잉크젯 기록 장치를 제어한다.
기억 매체(4)는 제어 프로그램 또는 오차 처리 프로그램에 따라 잉크젯 기록 장치를 작동시키기 위한 프로그램을 저장한다. 잉크젯 기록 장치의 전체 동작은 이 프로그램에 따라 수행된다. 예컨대, 프로그램을 저장하는 기록용 매체(4)로서 ROM, FD, CD-ROM, HD, 메모리 카드 또는 광자기 디스크를 사용할 수 있다.
RAM(5)은 저장 매체(4) 내에 위치한 다양한 프로그램에 대한 워크 영역, 오차 처리 동안의 임시 대기 영역, 및 화상 처리 동안의 워크 영역으로서 이용된다. 또한, RAM(5)은 기록용 매체(4) 내에 위치한 다양한 테이블을 복사한 후, 테이블의 내용을 변경하고, 변경된 테이블을 참조하면서 소정의 화상 처리를 진행시킬 수 있다.
화상 처리부(6)는 입력 화상을 기준으로 하여 잉크젯 방식으로 다중 계조를 실현하기 위한 토출 패턴을 작성한다. 프린터부(7)는 화상 기록 동안 화상 처리부(6)에서 작성된 토출 패턴에 기초하여 도트 화상을 형성한다. 버스 라인(8)은 잉크젯 기록 장치 내 어드레스 신호, 데이터 및 제어 신호를 전송한다.
상기 설명한 기록 소자 조합 정보(4a)는 사용하게 될 잉크에 관한 데이터를 추가로 축적한다. 여기서, 사용하게 될 잉크는 한 종류이지만, 이하에 설명하는 바 와 같이, 동일한 컬러 시스템으로 농도가 상이한 잉크 도트를 인쇄할 목적으로 담잉크 및 농잉크를 사용할 수 있으며, 이러한 접근법은 다수의 계조치를 재현하는 데에 적절하다.
이들 잉크를 사용하여 1 단위 화소를 최대 4개의 잉크 도트로 형성하는 경우, 예컨대 단위 화소를 2×2 배열한 4 단위 화소를 포함하는 화소를 기록함으로써 단위 화소를 표현할 수 있는 기록 잉크 조합 테이블의 수가 매우 많아질 수 있다. 따라서, 본 구체예에서는, 이들 중에서 각각의 계조치에 대해 2×2 매트릭스의 좌상 사분면의 농도가 높게 편향된 패턴 및 우상 사분면이 편향된 패턴의 4 종류의 패턴, 및 또한 편향이 적은 패턴의 모든 5 종류의 패턴에 대해, 기록 화소 단위에 대해 8+1 값을 갖는 총 144+1개의 기록 잉크 조합 테이블을 사용한다.
도 32 내지 도 34는 본 구체예의 기록 잉크 조합 테이블(제2 테이블)을 도시한다.
도면 중 기재 숫자 중에서, "1"은 잉크 액적의 토출을 의미한다. 편의상, 2×2 매트릭스 내 위치에 관한 정보로서, 좌상, 우상, 좌하 및 우하 화소를 순서대로 LU, RU, LL, RL로 표시하고, 단위 화소의 농도가 다른 단위 화소의 농도에 비해 높게 편향된 잉크 조합 테이블 군을 농도 패턴으로서 기재한다.
농도 레벨은 1 화소에 대해 토출된 잉크 수 또는 잉크 내 색재의 총 함량에 완전히 비례하지는 않지만, 일반적으로 이러한 비례 관계는 저농도 부분을 반영하는 기록용 매체 또는 투과 기록용 매체에서는 실질적인 문제는 없을 것으로 예상할 수 있다.
도 32는 본 구체예의 잉크젯 기록 장치에서 화상 처리의 흐름을 도시하는 플로우 차트이다.
이들 도 32 내지 도 35를 참조로 하여, 본 구체예 특유의 화상 처리를 이하에 설명한다.
도 33 내지 도 35에 도시된 기록 소자 조합 테이블을 사용하는 경우, 도 33의 단계 S101에서 입력한 256 계조의 입력 화상의 계조수를 2+1 값(/600 dpi)으로 변환해야 한다. 따라서, 도 31에 도시된 화상 처리부(6)에서, 2+1 값의 다중 값(multivalue) 오차 확산 처리를 수행한다(단계 S102, 단계 S103). 여기서는, 다중 값 오차 확산 처리를 이용하지만, 이 방법에 한정되지 않으며, 예컨대 평균 농도 보존법, 디서(dither) 매트릭스법 및 임의의 중간 계조 처리법을 이용할 수 있다.
다중 값 오차 확산법과 통상적인 오차 확산법의 주요 차이는 2값화(binarization)를 위한 임계치가 복수 개(여기서는 2개) 존재한다는 것이다. 이들 임계치는 통상적으로 계조치의 중심점으로서 결정할 수 있다.
화상 처리부(6)에 있어서, 다중 값 처리를 받은 데이터는 기록용 매체(4) 내 기록 소자 조합 정보를 참조하면서, 더욱 상세하게는 도 33 내지 도 35의 기록 잉크 조합에 따라, 각각의 기록 소자에 대해 토출/비토출 구동 신호에 분배된다. 여기서는, 원래 화상 데이터가 600 dpi이기 때문에, 다중 값 처리를 받은 데이터는 600 dpi에서 2+1 값, 즉 "0", "1", "2"의 3개 값을 갖는다(도 35의 단계 S103).
따라서, 단계 S104에서, 주목하는 기록 화소의 평균치가 좌상 도트의 평균치 와 상이한지를 결정한다. 예컨대, 주목하는 2×2 기록 화소[(I1, J1)로 표현됨]에서, 좌상 단위 화소(i1, j1)의 계조치가 2이고, 우상 단위 화소(i1+1, j1)의 계조치가 1이며, 좌하 단위 화소(i1, j1+1)의 계조치가 1이고, 우하 단위 화소(i1+1, j1+1)의 계조치가 0인 경우를 설명한다. 이 경우, 농도 구배 정보는 좌상 단위 화소의 농도가 높음을 나타낸다. 따라서, 도 29에 도시된 계조 "a"에 해당하는 "LU"의 농도 패턴이 선택된다(단계 S105, 단계 S110).
또한, 2×2 기록 화소 자체의 계조치는 4/8이기 때문에, 도 34에 도시된 농도 4(계조치 4)를 갖는 기록 소자 조합 정보 내 농도 구배 정보 "LU"를 갖는 패턴 정보(즉 45번과 48번의 조합)에 기초하여 데이터 분배를 결정한다. 실제로는, 이들 4개의 조합으로부터 순차적으로 또는 랜덤으로 선택을 수행한다(단계 S115, 단계 S116).
상기 설명한 처리를 이용하여, 주목하는 기록 화소의 1 화소의 처리가 완료된다. 그 다음 후속의 2×2 기록 화소(I2, J2)에 대해서 동일한 처리를 수행한다.
따라서, 기록 화소의 좌상 단위 화소(i2, j2)의 계조치가 2이고, 우상 단위 화소(i2+1, j2)의 계조치가 2이며, 좌하 단위 화소(i2, j2+1)의 계조치가 2이고, 우하 단위 화소(i2+1, j2+1)의 계조치가 1인 경우, 이의 농도 구배 정보는 도 29에 도시된 계조 "1"에 해당한다. 이 패턴은 상기 언급한 LU, RU, LL, RL 중 어느 하나에 속한다고 결정하기 어려울 수 있다. 따라서, 여기서는 간략화를 위해, "AVE"를 선택한다(단계 S114).
또한, 기록 화소의 계조치는 8/8이기 때문에, 도 35에 도시된 농도 8(계조치 8)을 갖는 기록 소자 조합 정보로부터 농도 구배 정보가 "AVE"인 패턴 정보(즉, 141번 내지 144번 조합)에 기초하여 데이터 분배를 결정할 수 있다(단계 S115, 단계 S116).
다른 기록 화소에 대해서, 화상의 농도 데이터를 기준으로 상기 언급한 처리를 화소의 총수에 해당하는 회수만큼 반복함으로써, 각각의 기록 소자열에서 토출/비토출의 2값 구동 신호가 유사하게 형성된다(단계 S120 내지 단계 S123).
도 36은 A 잉크를 토출하는 기록 소자열을 갖는 기록 헤드 6-a, A 잉크를 토출하는 기록 소자열을 갖는 기록 헤드 6-b, B 잉크를 토출하는 기록 소자열을 갖는 기록 헤드 6-c, 및 B 잉크를 토출하는 기록 소자열을 갖는 기록 헤드 6-d를 이용하여 각각의 패스의 기록을 수행하는 멀티(4) 패스 기록 방식을 도시한다.
본 구체예에서, 상기 설명한 바와 같이, 순차적으로 모든 화소를 처리하고, 도 26, 도 27 및 도 28에 도시된 기록 소자열을 갖는 잉크젯 기록 장치를 이용하여 4 패스 기록을 수행한다.
상기 설명한 바와 같이, 본 구체예에서는, 입력 화상의 인접 단위 화소를 서로 조합한 영역을 기록 화소로 하고, 각각의 기록 화소에 대해 사전에 결정된 입력 화상에 해당하는 계조치 패턴을 선택하여, 입력 화상의 해상도를 감소시키지 않고, 화상 데이터의 정보량을 약 1/4로 감소시킬 수 있어, 화상 기록 속도를 증가시킬 수 있고, 제어부(CPU)에 대한 부담을 감소시킬 수 있다.
또한, 기록 화상의 구성 단위인 기록 화상을 구성하는 몇 개의 단위 화소 상에 필요에 따라 단일 잉크 액적 또는 복수 잉크 액적을 토출하여 기록을 수행하는 화상 기록 방법(이러한 방법은 동일한 단위 화소에 대해 적어도 2개의 잉크 액적으로 기록하거나, 적어도 2개의 상이한 도트 직경의 잉크 액적으로 기록하거나, 또는 동일한 컬러의 적어도 2개의 농담 수준의 잉크 액적으로 기록하는 것을 포함함)에 있어서, 복잡한 화상 처리를 수행하지 않고 패턴화된 토출 및 비토출 구동 신호의 제어 데이터를 취급하기 때문에, 효과적인 기록을 수행할 수 있다.
또한, 동일한 계조치에 대하여 복수 유형의 기록 소자 조합 정보를 준비하고, 상이한 유형의 기록 소자 조합 정보에 대응하여 순차적인 또는 랜덤한 기록을 수행함으로써, 잉크가 동일한 기록 소자로부터 장시간 동안 토출되지 않는 경우의 발생을 감소시킬 수 있고, 동시에 특정한 일정 표면적을 초과하는 동일한 기록 소자로부터 잉크 도트가 형성되는 경우의 발생을 방지할 수 있으며, 또한 기록 헤드 교환시 특성의 변화를 억제할 수 있어, 효과적이고 적극적으로 기록 소자의 특성 편차에 대처할 수 있다.
또한, 단순한 신호 처리 알고리즘을 이용하여 더욱 빠르고 용이하게 처리를 수행함으로써, "킹크(kink)"에 의해 초래되는 열화의 수준이 낮은 화상을 얻을 수 있어, 정보로서 해상도가 낮은 데이터를 사용하여 기록하더라도 계조성이 양호한 화상을 얻을 수 있다.
<잉크 인쇄물>
본 발명에 따라 사용하기 위한 잉크 인쇄물은 기록용 매체 상에 본 발명에 따른 잉크에 의해 형성된 화상을 갖는다.
상기 잉크 인쇄물은 품질이 높고, 번짐이 없으며, 시간 경과 안정성이 우수 하여, 다양한 종류의 기호 및 화상이 기록된 자료로서 다양한 용도에 유리하게 이용할 수 있다.
본 발명의 실시예를 하기에 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예의 범위에 한정되지 않는다.
(제조예 1)
-구리 프탈로시아닌 안료를 함유하는 중합체 미립자 분산액의 제조-
기계적 교반기, 온도계, 질소 가스 도입관, 환류관 및 적하 깔때기를 구비한 1 ℓ 플라스크를 질소로 충분히 퍼징한 후, 11.2 g의 스티렌, 2.8 g의 아크릴산, 12.0 g의 라우릴 메타크릴레이트, 4.0 g의 폴리에틸렌 글리콜 메타크릴레이트, 4.0 g의 스티렌 거대 분자(상표명 AS-6; 토아 고세이 컴퍼니 리미티드 제조), 및 0.4 g의 머캅토에탄올을 플라스크에 채우고, 온도를 65℃로 올렸다.
그 다음, 100.8 g의 스티렌, 25.2 g의 아크릴산, 108.0 g의 라우릴 메타크릴레이트, 36.0 g의 폴리에틸렌 글리콜 메타크릴레이트, 60.0 g의 히드록시에틸 메타크릴레이트, 36.0 g의 스티렌 거대 분자(상표명 AS-6; 토아 고세이 컴퍼니 리미티드 제조), 3.6 g의 머캅토에탄올, 2.4 g의 아조비스디메틸 발레로니트릴, 및 18 g의 메틸 에틸 케톤을 함유하는 혼합 용액을 2.5 시간 내에 플라스크에 적가하였다.
적가가 완료되면, 0.8 g의 아조비스디메틸 발레로니트릴 및 18 g의 메틸 에틸 케톤의 혼합 용액을 0.5 시간 내에 플라스크에 적가하였다. 65℃에서 1 시간 동안 숙성시킨 후, 0.8 g의 아조비스디메틸 발레로니트릴을 첨가하고, 1 시간 동안 숙성을 계속시켰다. 반응 완료 후, 364 g의 메틸 에틸 케톤을 플라스크에 첨가하여 농도가 50 질량%인 800 g의 중합체 용액을 얻었다.
얻어진 중합체 용액의 일부를 건조시키고, 겔 투과 크로마토그래피(기준물: 폴리스티렌, 용매: 테트라히드로푸란)에 의해 분석하였다. 중량 평균 분자량은 15,000이었다.
그 다음, 얻어진 28 g의 중합체 용액, 26 g의 구리 프탈로시아닌 안료, 13.6 g의 수산화칼륨의 1 mol/ℓ 수용액, 20 g의 메틸 에틸 케톤 및 30 g의 이온 교환수를 철저히 교반하였다. 그 다음 3개의 롤 밀(상표명: NR-84A, 노리타케 컴퍼니 제조)을 이용하여 총 20 회 혼련을 수행하였다. 얻어진 페이스트를 200 g의 이온 교환수에 채우고, 철저히 교반하였다. 그 다음, 메틸 에틸 케톤 및 물을 증발기를 이용하여 증류시켜 160 g의 고형분 농도가 20.0 질량%인 청색 중합체 미립자 분산액을 얻었다.
얻어진 중합체 미립자의 평균 입자 크기(D50%)를 입도 분포 계측기(Microtrack UPA, 니키소 코포레이션 제조)로 측정하였다. 결과는 93 nm였다.
(제조예 2)
-디메틸 퀴나크리돈 안료를 함유하는 중합체 미립자 분산액의 제조-
제조예 1의 구리 프탈로시아닌을 C. I. Pigment Red 122로 변경한 것 이외에는, 제조예 1과 동일한 방식으로 적보라색의 중합체 미립자 분산액을 제조하였다.
얻어진 중합체 미립자의 평균 입자 크기(D50%)를 입도 분포 계측기(Microtrack UPA, 니키소 코포레이션 제조)로 측정하였다. 결과는 127 nm였다.
(제조예 3)
-모노아조 옐로우 안료를 함유하는 중합체 미립자 분산액의 제조-
제조예 1의 구리 프탈로시아닌을 C. I. Pigment Yellow 74로 변경한 것 이외에는, 제조예 1과 동일한 방식으로 황색의 중합체 미립자 분산액을 제조하였다.
얻어진 중합체 미립자의 평균 입자 크기(D50%)를 입도 분포 계측기(Microtrack UPA, 니키소 코포레이션 제조)로 측정하였다. 결과는 76 nm였다.
(제조예 4)
-카본 블랙 분산액의 제조-
pH가 2.5인 총 300 g의 시판 산성 카본 블랙(상표명: Monarch 1300, 카봇 코포레이션 제조)을 1000 ㎖의 물과 철저히 혼합하였다. 그 다음, 450 g의 차아염소산나트륨(유효 염소 농도: 12%)을 적가하고, 100 내지 105℃에서 8 시간 동안 교반을 수행하였다. 그 다음, 100 g의 차아염소산(유효 염소 농도: 12%)을 액체에 추가로 첨가하고, 수직 분산기를 이용하여 3 시간 동안 분산을 수행하였다. 얻어진 슬러리를 물로 10 배로 희석하고, 수산화리튬을 첨가하여 pH를 조정하였다. 0.2 mS/㎝의 전도도로 초여과하여 탈염 및 농축을 수행하여, 안료 농도가 15 질량%인 카본 블랙 분산액을 얻었다. 원심 분리에 의해 굵은 입자를 제거하고, 1 ㎛ 나일론 필터를 이용하여 여과를 수행하여 카본 블랙 분산액을 얻었다.
얻어진 중합체 미립자의 평균 입자 크기(D50%)를 입도 분포 계측기(Microtrack UPA, 니키소 코포레이션 제조)로 측정하였다. 결과는 95 nm였다.
(제조예 5)
-카본 블랙의 중합체 미립자 분산액의 제조-
제조예 1의 구리 프탈로시아닌을 카본 블랙(FW100, 데구싸 컴퍼니 제조)으로 변경한 것 이외에는, 제조예 1과 동일한 방식으로 흑색의 중합체 미립자 분산액을 제조하였다.
얻어진 중합체 미립자의 평균 입자 크기(D50%)를 입도 분포 계측기(Microtrack UPA, 니키소 코포레이션 제조)로 측정하였다. 결과는 104 nm였다.
(제조예 6)
-디아조 화합물로 처리한 카본 블랙 분산액의 제조-
표면적이 230 ㎡/g이고 DBP 흡유량이 70 ㎖/100 g인 총 100 g의 카본 블랙, 및 34 g의 p-아미노-N-벤조산을 혼합하고, 750 g의 물에 분산시킨 후, 16 g의 질산을 적가하고, 70℃에서 교반하였다. 5 분 후, 50 g의 물에 11 g의 질산나트륨을 용해시켜 제조한 용액을 첨가하고, 1 시간 동안 교반을 추가 수행하였다. 얻어진 슬러리를 10 배로 희석하고, 원심 분리에 의해 굵은 입자를 제거하고, 디에탄올아민으로 pH를 8 내지 9로 조정한 후, 초여과막을 이용하여 탈염 및 농축을 수행하여 안료 농도가 15 질량%인 카본 블랙 분산액을 얻었다. 그 다음, 0.5 ㎛ 폴리프로필렌 필터로 여과를 수행하여 카본 블랙 분산액을 얻었다. 얻어진 카본 블랙 분산액의 평균 입자 크기(D50%)를 입도 분포 계측기(Microtrack UPA, 니키소 코포레이션 제조)로 측정하였다. 결과는 99 nm였다.
(제조예 7)
-설폰화제로 처리한 카본 블랙 분산액의 제조-
총 150 g의 시판 카본 블랙 안료(Printex #85, 데구싸 컴퍼니 제조)를 400 ㎖의 설폴란과 철저히 혼합하고, 볼 밀에서 미분산시켰다. 그 다음, 15 g의 아미도황산을 첨가하고, 140 내지 150℃의 온도에서 10 시간 동안 교반을 수행하였다. 얻어진 슬러리를 1000 ㎖의 이온 교환수에 채우고, 12,000 rpm에서 원심 분리기로 처리하여 표면 처리된 카본 블랙의 습윤 케이크를 얻었다. 카본 블랙의 습윤 케이크를 2,000 ㎖의 이온 교환수에 재분산시키고, 수산화리튬으로 pH를 조정하고, 초여과막을 이용하여 탈염 및 농축을 수행하여, 안료 농도가 10 질량%인 카본 블랙 분산액을 얻었다. 그 다음 이를 1 ㎛ 나일론 필터로 여과하여 카본 블랙 분산액을 얻었다. 얻어진 카본 블랙 분산액의 평균 입자 크기(D50%)를 입도 분포 계측기(Microtrack UPA, 니키소 코포레이션 제조)로 측정하였다. 결과는 80 nm였다.
중합체 미립자 분산액 및 제조예 1 내지 7에서 얻어진 카본 블랙 분산액을 사용하여 하기 잉크를 제조하였다.
(제조예 8)
-시안 잉크 1의 제조-
제조예 1에서 제조된, 구리 프탈로시아닌을 함유하는 20 질량%의 중합체 미립자 분산액, 23.0 질량%의 3-메틸-1,3-부탄디올, 8.0 질량%의 글리세린, 2.0 질량%의 2-에틸-1,3-헥산디올, 2.5 질량%의 FS-300(듀폰 코포레이션 제조), 0.2 질량%의 Proxel LV(아베시아 가부시키가이샤 제조) 및 0.5 질량%의 2-아미노-2-에틸-1,3-프로판디올에 적당량의 이온 교환수를 첨가하여 100 질량%를 얻었다. 그 다음, 평균 공극 크기가 0.8 ㎛인 막 필터를 이용하여 여과를 수행하였다. 그 다음, 이온 교환수를 사용하여 고형분 농도를 12 질량%로 조정하였다. 이렇게 하여 시안 잉크 1을 제조하였다.
얻어진 시안 잉크 1의 25℃에서의 점도는 9 mPa·s였고, 표면 장력은 25 mN/m이었다. 점도는 25℃에서 점도계(R500 Rotary Viscometer, 토키 산교 컴퍼니 리미티드 제조)로 측정하였다.
(제조예 9)
-마젠타 잉크 1의 제조-
제조예 2에서 제조된, 디메틸퀴나크리돈을 함유하는 20.0 질량%의 중합체 미립자 분산액, 22.5 질량%의 3-메틸-1,3-부탄디올, 9.0 질량%의 글리세린, 2.0 질량%의 2-에틸-1,3-헥산디올, 2.5 질량%의 FS-300(듀폰 코포레이션 제조), 0.2 질량%의 Proxel LV(아베시아 가부시키가이샤 제조) 및 0.5 질량%의 2-아미노-2-에틸-1,3-프로판디올에 적당량의 이온 교환수를 첨가하여 100 질량%를 얻었다. 그 다음, 평균 공극 크기가 0.8 ㎛인 막 필터를 이용하여 여과를 수행하였다. 그 다음, 이온 교환수를 사용하여 고형분 농도를 12 질량%로 조정하였다. 이렇게 하여 마젠타 잉크 1을 제조하였다.
얻어진 마젠타 잉크 1의 25℃에서의 점도는 9 mPa·s였고, 표면 장력은 25 mN/m이었다.
(제조예 10)
-옐로우 잉크 1의 제조-
제조예 3에서 제조된, 모노 아조 옐로우를 함유하는 20.0 질량%의 중합체 미 립자 분산액, 24.5 질량%의 3-메틸-1,3-부탄 디올, 8.0 질량%의 글리세린, 2.0 질량%의 2-에틸-1,3-헥산디올, 2.5 질량%의 FS-300(듀폰 코포레이션 제조), 0.2 질량%의 Proxel LV(아베시아 가부시키가이샤 제조) 및 0.5 질량%의 2-아미노-2-에틸 1,3-프로판디올에 적당량의 이온 교환수를 첨가하여 100 질량%를 얻었다. 그 다음, 평균 공극 크기가 0.8 ㎛인 막 필터를 이용하여 여과를 수행하였다. 그 다음, 이온 교환수를 사용하여 고형분 농도를 12 질량%로 조정하였다. 이렇게 하여 옐로우 잉크 1을 제조하였다.
얻어진 옐로우 잉크 1의 25℃에서의 점도는 9 mPa·s였고, 표면 장력은 25 mN/m이었다.
(제조예 11)
-블랙 잉크 1의 제조-
제조예 7에서 제조된 20.0 질량%의 카본 블랙 분산액, 22.5 질량%의 3-메틸 1,3-부탄디올, 7.5 질량%의 글리세린, 2.0 질량%의 2-피롤리돈, 2.0 질량%의 2-에틸-1,3-헥산디올, 2.0 질량%의 R-(OCH2CH2)nOH(식 중, R은 탄소 원자 12개의 알킬기임, n=9), 0.2 질량%의 Proxel LV(아베시아 가부시키가이샤 제조) 및 0.5 질량%의 2-아미노-2-에틸-1,3-프로판디올에 적당량의 이온 교환수를 첨가하여 100 질량%를 얻었다. 그 다음, 평균 공극 크기가 0.8 ㎛인 막 필터를 이용하여 여과를 수행하였다. 그 다음, 이온 교환수를 사용하여 고형분 농도를 12 질량%로 조정하였다. 이렇게 하여 블랙 잉크 1을 제조하였다.
얻어진 블랙 잉크 1의 25℃에서의 점도는 9 mPa·s였고, 표면 장력은 25 mN/m이었다.
(제조예 12)
-염료 잉크 세트의 제조-
하기 기재한 성분들을 혼합하고, 철저히 교반하고 용해시킨 후, 공극 크기가 0.45 ㎛인 Fluoropore Filter(상표명, 스미토모 덴코 가부시키가이샤 제조)를 이용하여 가압 여과하여 염료 잉크 세트를 제조하였다.
염료 잉크 조성
염료
옐로우: C. I. Direct Yellow 86
시안: C. I. Direct Blue 199
마젠타: C. I. Acid Red 285
블랙: C. I. Direct Black 154
조성
염료 4 부
글리세린 7 부
티오디글리콜 7 부
우레아 7 부
아세틸렌 글리콜 1.5 부
물 73.5 부
얻어진 염료 잉크의 25℃에서의 점도는 4 mPa·s였고, 표면 장력은 35 dyne/㎝였다.
(제조예 13)
-기재 1의 제조-
LBKP 80 부
NBKP 20 부
경질 탄산 칼슘(상표명: TP-121, 오쿠타마 고교 컴퍼니 리미티드 제 조) 10 부
황산알루미늄 1.0 부
양성 전분(상표명: Cato 3210, 니폰 엔에스씨 가부시키가이샤 제조)
1.0 부
중성 로진 사이즈제(상표명: NeuSize M-10, 하리마 카세이 가부시키가이샤 제조) 0.3 부
수율 개선제(상표명: NR-11LS, 하이모 가부시키가이샤 제조)
0.02 부
상기 기재한 조성의 0.3 질량%의 슬러리를 장망 초지기(long-mesh papermaking machine)에서 종이로 형성시키고, 머신 칼렌더(machine calendar)로 마무리하여 평량이 79 g/㎡인 기재 1을 얻었다. 초지 공정의 사이즈 프레스 단계에서, 산화 전분의 수용액을 한 면당 1.0 g/㎡의 고형분 부착량이 얻어지도록 코팅하였다.
(실시예 1)
안료로서 크기가 2 ㎛ 이하인 입자의 비율이 97 질량%인 카올린 70 부, 평균 입자 크기가 1.1 ㎛인 중탄산칼슘 30 부, 접착제로서 유리 전이 온도(Tg)가 -5℃인 스티렌-부타디엔 공중합체 에멀션 8 부, 인산으로 에스테르화된 전분 1 부, 및 첨가제로서 스테아르산칼슘 0.5 부를 함께 첨가한 후 거기에 물을 첨가하여, 고형분 농도 60 질량%의 코팅액을 제조하였다.
이렇게 하여 얻어진 코팅액을 기재 한 면에 대해 코팅층 두께 5 ㎛가 되도록 기재 1의 양쪽 면에 블레이드 코터를 이용하여 코팅하였다. 그 다음 코팅액을 열풍 건조시키고, 슈퍼칼렌더 처리를 수행하여 기록용 매체 1을 제조하였다.
그 다음 제조예 8 내지 11에서 제조한 블랙 잉크, 옐로우 잉크, 마젠타 잉크 및 시안 잉크로 구성된 잉크 세트 1을 제조하였다.
그 다음 얻어진 잉크 세트 1 및 기록용 매체 1을 사용하여, 노즐 해상도가 300 dpi인 384 노즐을 구비하는 드랍 온 디맨드(drop-on-demand) 잉크젯 프린터 시험기를 이용하여 600 dpi의 화상 해상도에서 기록을 수행하였다. 큰 액적 크기는 20 pl이었고, 중간 액적 크기는 10 pl이었으며, 작은 액적 크기는 2 pl이었다. 2차 컬러의 총량 규제를 140%로 설정하여 부착량 규제를 수행하였다. 솔리드 기록 동안, 직사각형 300 도트에서 잉크 총량이 15 g/㎡를 초과하지 않도록, 솔리드 화상 및 문자를 인쇄하였다. 기록 후, 23℃ 및 50% RH 환경에서 15 초 동안 인쇄물을 방치하였다(화상 표면을 위로 놓음). 그 다음, 인쇄물을 도 14에 도시된 정착 장치로 옮기고, 150℃의 온도에서 0.8 초 동안 니프 처리를 수행하였다.
잉크젯 프린터의 노즐판 표면에는 실리콘 수지막(실온에서 경화 가능한 실리콘 수지 SR2411, 도레이 다우 코닝 컴퍼니 리미티드)이 형성되었다. 막 두께는 1.2 ㎛이며, 표면 거칠기(Ra)는 0.18 ㎛이고, 임계 표면 장력은 21.6 mN/m이었다. 제조예 8의 시안 잉크를 사용하여 막 위에 잉크 토출을 수행하였다. 잉크 비상 과정을 비디오 카메라로 관찰하였다. 잉크 액적은 정상적으로 형성되었고 토출 안정성이 양호한 것으로 확인되었다.
(실시예 2)
실시예 1의 기록용 매체 1을 상업 등급 용지인 OK TopCoat+(오지 페이퍼 컴퍼니 리미티드 제조)로 변경한 것 이외에는, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 기록을 실시하였다.
(실시예 3)
실시예 2에서 지촉 건조 동안 120℃의 열풍을 사용한 것 이외에는, 실시예 2에서와 동일한 방식으로 기록을 실시하였다.
(실시예 4)
실시예 2에서 정착 온도를 180℃로 변경한 것 이외에는, 실시예 2에서와 동일한 방식으로 기록을 실시하였다.
(실시예 5)
실시예 2에서 정착 온도를 90℃로 변경한 것 이외에는, 실시예 2에서와 동일한 방식으로 기록을 실시하였다.
(실시예 6)
실시예 2에서 잉크 부착량을 15 g/㎡로 변경한 것 이외에는, 실시예 2에서와 동일한 방식으로 기록을 실시하였다.
(실시예 7)
실시예 1의 기록용 매체 1을 상업 등급 용지인 OK Kanefuji + 127 g/㎡(오지 페이퍼 컴퍼니 리미티드 제조)로 변경한 것 이외에는, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 기록을 실시하였다.
(실시예 8)
실시예 1의 기록용 매체 1을 상업 등급 용지인 SA Kanefuji + 127 g/㎡(오지 페이퍼 컴퍼니 리미티드 제조)로 변경한 것 이외에는, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 기록을 실시하였다.
(실시예 9)
실시예 1의 기록용 매체 1을 상업 등급 용지인 Super MI Dull 70 g/㎡(니폰 페이퍼 인더스트리즈 컴퍼니 리미티드 제조)로 변경한 것 이외에는, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 기록을 실시하였다.
(실시예 10)
실시예 1의 기록용 매체 1을 상업 등급 용지인 Aurora Coat 100 g/㎡(니폰 페이퍼 인더스트리즈 컴퍼니 리미티드 제조)로 변경한 것 이외에는, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 기록을 실시하였다.
(실시예 11)
실시예 1의 기록용 매체 1을 상업 등급 용지인 Alpha Matt 80 g/㎡(호쿠에츠 페이퍼 컴퍼니 리미티드 제조)로 변경한 것 이외에는, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 기록을 실시하였다.
(실시예 12)
실시예 1의 기록용 매체 1을 겔젯 인쇄 용지인 Ricoh Business Gloss 100 100 g/㎡(리코 인코포레이티드 제조)로 변경한 것 이외에는, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 기록을 실시하였다.
(비교예 1)
실시예 2의 지촉 건조를 수행하지 않은 것 이외에는, 실시예 2에서와 동일한 방식으로 기록을 실시하였다.
(비교예 2)
실시예 2의 정착 장치를 열 롤러에서 자외선 히터(우시오 덴키 가부시키가이샤 제조)로 변경한 것 이외에는, 실시예 2에서와 동일한 방식으로 기록을 실시하였다.
(비교예 3)
실시예 2의 잉크 부착량을 20 g/㎡로 변경한 것 이외에는, 실시예 2에서와 동일한 방식으로 기록을 실시하였다.
(비교예 4)
실시예 1의 기록용 매체 1을 잉크젯 인쇄 용지인 Crispia Paper(엡손 컴퍼니 리미티드 제조)로 변경한 것 이외에는, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 기록을 실시하였다.
(비교예 5)
실시예 1의 기록용 매체 1을 잉크젯 인쇄 용지인 SuperFine Paper(엡손 컴퍼니 리미티드 제조)로 변경한 것 이외에는, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 기록을 실시하였다.
(비교예 6)
실시예 1의 기록용 매체 1을 상업 등급 용지인 Mirror Coat Platinum 127 g/㎡(오지 페이퍼 컴퍼니 리미티드 제조)로 변경한 것 이외에는, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 기록을 실시하였다.
(비교예 7)
실시예 2의 프린터를 Pixus iP4200(캐논 인코포레이티드 제조)으로 변경하고, Gloss Paper Fine Mode에서 기록을 수행한 후, 실시예 2와 동일한 후처리를 수행하였다.
(비교예 8)
비교예 7의 기록용 매체를 OK Knaefuji +(오지 페이퍼 컴퍼니 제조)로 변경한 것 이외에는, 비교예 7에서와 동일한 방식으로 기록을 수행하였다.
(비교예 9)
비교예 7의 기록용 매체를 SA Knaefuji + 127 g/㎡(오지 페이퍼 컴퍼니 제조)로 변경한 것 이외에는, 비교예 7에서와 동일한 방식으로 기록을 수행하였다.
(비교예 10)
비교예 7의 기록용 매체를 상업 등급 용지인 Super MI Dull 70 g/㎡(니폰 페 이퍼 인더스트리즈 컴퍼니 리미티드 제조)로 변경한 것 이외에는, 비교예 7에서와 동일한 방식으로 기록을 실시하였다.
(비교예 11)
비교예 7의 기록용 매체를 상업 등급 용지인 Aurora Coat 100 g/㎡(니폰 페이퍼 인더스트리즈 컴퍼니 리미티드 제조)로 변경한 것 이외에는, 비교예 7에서와 동일한 방식으로 기록을 실시하였다.
(비교예 12)
비교예 7의 기록용 매체를 상업 등급 용지인 Alpha Matt 80 g/㎡(호쿠에츠 페이퍼 컴퍼니 제조)로 변경한 것 이외에는, 비교예 7에서와 동일한 방식으로 기록을 수행하였다.
(비교예 13)
비교예 7의 기록용 매체를 겔젯 인쇄 용지인 Ricoh Business Gloss 100 100 g/㎡(리코 인코포레이티드 제조)로 변경한 것 이외에는, 비교예 7에서와 동일한 방식으로 기록을 실시하였다.
(비교예 14)
비교예 7의 기록용 매체를 잉크젯 인쇄 용지인 Crispia(엡손 컴퍼니 리미티드 제조)로 변경한 것 이외에는, 비교예 7에서와 동일한 방식으로 기록을 실시하였다.
(비교예 15)
비교예 7의 기록용 매체를 잉크젯 인쇄 용지인 SuperFine Paper(엡손 컴퍼니 리미티드 제조)로 변경한 것 이외에는, 비교예 7에서와 동일한 방식으로 기록을 실시하였다.
(비교예 16)
비교예 7의 기록용 매체를 상업 등급 용지인 Mirror Coat Platimum 127 g/㎡(오지 페이퍼 컴퍼니 리미티드 제조)로 변경한 것 이외에는, 비교예 7에서와 동일한 방식으로 기록을 실시하였다.
그 다음 실시예 1 내지 12 및 비교예 1 내지 16에 사용된 기록용 매체에 대해 하기 설명하는 방식으로 순수 전이량을 측정하였다. 얻어진 결과를 하기 표 1에 나타냈다.
<동적 주사 흡액계를 이용한 순수 전이량의 측정>
동적 주사 흡액계(K350 시리즈 D, 교와 세이코 가부시키가이샤 제조)를 이용하여, 각각의 기록용 매체에 대하여 25℃ 및 50% RH에서 순수의 전이량을 측정하였다. 접촉 시간 100 ms 및 접촉 시간 400 ms에서의 전이량은 이들 접촉 시간과 가까운 접촉 시간에 관해 측정된 전이량으로부터 내삽에 의해 구했다.
실시예 1 내지 12 및 비교예 1 내지 16에서 얻어진 화상에 대하여 하기 설명하는 바와 같이 화상 품질 및 화상 신뢰성을 평가하였다. 얻어진 결과를 하기 표 1에 나타냈다. 기호 x는 평가 결과가 잉크젯 화상으로서 부적절함을 나타낸다.
<화상 농도>
실시예 및 비교예의 마젠타 솔리드부의 광학 농도를 X-Rite 932(엑스 라이트 컴퍼니 리미티드 제조)를 이용하여 측정하고, 하기 기준에 따라 평가하였다.
[평가 기준]
A: 마젠타 화상 농도 1.6 이상
B: 마젠타 화상 농도 1.3 이상
C: 마젠타 화상 농도 1.0 이상
D: 마젠타 화상 농도 1.0 미만
<화상 블리딩>
각 화상 인쇄물의 그린 솔리드 화상부의 비딩, 및 황색 배경에 대한 흑색 기호의 블리딩 정도를 육안으로 관찰하고, 하기 기준에 따라 평가하였다.
[평가 기준]
A: 비딩 또는 블리딩 없음, 균일 인쇄
B: 비딩 및 블리딩이 약간 관찰됨
C: 비딩 및 블리딩이 명백하게 관찰됨
D: 비딩 및 블리딩이 상당히 관찰됨
<광택감의 평가>
화상 인쇄물의 화상부의 광택감 정도를 육안으로 관찰하고, 하기 기준에 따라 평가하였다.
[평가 기준]
A: 광택감 높음
B: 광택감 있음
C: 광택감 없음
<액적 결합>
액적을 사용하여 회색 하프톤(half-tone) 솔리드 화상을 기록하고, 밴딩(줄무늬)의 발생을 평가하였다.
[평가 기준]
A: 밴딩이 없거나 실질적으로 보이지 않고, 화상 균일함
B: 밴딩이 보이고 균일감이 불량함
<화상 흐트러짐>
정착 롤러를 이용하여 화상을 정착시킨 배지 시트에 대해 세선의 파쇄 및/또는 화상 번짐의 발생을 육안으로 평가하고, 이러한 특징이 없는 것을 A로, 있는 것을 B로 평가하였다.
<화상 오프셋>
오프셋 화상(열 처리시 화상의 다른 부분으로부터 정착 롤러에 오프셋된 색재로부터 전사된 색재를 갖는 화상)의 발생을 육안으로 관찰하고, 오프셋 색재가 없는 것을 A로, 있는 것을 B로 평가하였다.
손가락 끝으로 화상 위를 10 회 왕복 이동하는 방식으로 정착 처리를 한 화상을 마찰하고, 색재 분리 및/또는 화상 번짐의 발생을 육안으로 관찰하였는데, 이러한 특징이 없는 것을 A로, 화상 번짐 정도가 낮은 것을 B로, 색재 분리 및 화상 번짐 정도가 심한 것을 C로 평가하였다.
정착 처리를 한 인쇄 시트에 대해 블리스터 발생을 육안으로 평가하고, 블리스터가 없는 것을 A로, 아주 일부에 미소한 블리스터가 있는 것을 B로, 뚜렷하게 블리스터가 있는 것을 C로 평가하였다.
Figure 112008046965811-PCT00018
Figure 112008046965811-PCT00019
본 발명의 잉크젯 기록 방법은 외관이 일반적인 상업 인쇄용 보통지에 가까운 기록용 매체, 또는 특정 조건을 만족시키는 상업 등급 및 출판 등급 용지를 사용하여, 광택감이 있고 문자 또는 화상 주변부에 번짐, 페더링 또는 블리딩이 없이 기록 품질이 우수한 기록 화상을 고속으로 제공할 수 있으며, 이러한 방법은 잉크젯 기록 장치 및 잉크젯 기록에 유리하게 이용할 수 있다. 게다가, 이렇게 하여 얻어진 잉크 인쇄물은 화상의 내마모성이 우수하고, 기록 직후 취급성에 지장을 주지 않는다.
본 발명의 잉크젯 기록 방법은 잉크젯 기록 원리를 기초로 하는 다양한 유형의 기록에 적용할 수 있으며, 잉크젯 기록용 프린터, 팩스, 복사기, 프린터-팩스-복사기 복합기 및 인쇄기에 특히 유리하게 적용할 수 있다.

Claims (32)

  1. 셀룰로오스 펄프를 포함하는 기재의 1 이상의 표면에 1 이상의 코팅층을 갖는 기록용 매체 상에, 적어도 색재를 함유하는 잉크를 사용하여 15 g/㎡ 이하의 잉크 부착량으로 화상 기록을 수행하는 단계; 및
    기록된 화상을 지촉 건조(dry-to-touch drying)시키고, 열원을 기록용 매체와 직접 접촉시켜 화상을 정착시키는 단계
    를 포함하는 잉크젯 기록 방법으로서,
    동적 주사 흡액계(dynamic scanning liquid absorptometer)를 이용하여 측정한 접촉 시간 100 ms에서의 순수의 기록용 매체에 대한 전이량이 1 ㎖/㎡ 이상 30 ㎖/㎡ 이하이고, 접촉 시간 400 ms에서의 순수의 기록용 매체에 대한 전이량이 2 ㎖/㎡ 이상 35 ㎖/㎡ 이하가 되도록 기록용 매체를 형성하는 것인 잉크젯 기록 방법.
  2. 제1항에 있어서, 열원이 열 롤러인 것인 잉크젯 기록 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 동적 주사 흡액계를 이용하여 측정한 접촉 시간 100 ms에서의 순수의 기록용 매체에 대한 전이량이 1 ㎖/㎡ 이상 10 ㎖/㎡ 이하이고, 접촉 시간 400 ms에서의 순수의 기록용 매체에 대한 전이량이 2 ㎖/㎡ 이상 11 ㎖/㎡ 이하가 되도록, 기록용 매체 상에 고형분 함량이 3 질량% 이상인 잉크를 사 용하여 화상 기록을 수행하는 것인 잉크젯 기록 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 정착 온도가 100℃ 이상인 것인 잉크젯 기록 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 정착 롤러의 니프 시간(nip time)이 0.3 초 이상인 것인 잉크젯 기록 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 비접촉 건조 수단을 이용하여 지촉 건조를 수행하는 것인 잉크젯 기록 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    컬러 인쇄를 수행하기 위한 색 잉크를 기록용 매체 표면에 분사하기 위한 노즐을 구비하는 잉크 헤드를 이용하여 기록용 매체 표면에 잉크 액적을 분사하여 화상 기록을 수행하는 단계; 및
    총량 규제 처리에 의해 잉크 부착량을 규제치 이내로 제어하는 단계
    를 포함하는 것인 잉크젯 기록 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 기록용 매체는 기재 및 기재 상의 코팅층을 포함하며, 코팅층의 고형분 부착량이 0.5 내지 20 g/㎡인 것인 잉크젯 기록 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 기록용 매체의 평량은 50 내지 250 g/㎡인 것인 잉크젯 기록 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 기록용 매체의 코팅층은 안료를 포함하며, 안료는 카올린인 것인 잉크젯 기록 방법.
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 기록용 매체의 코팅층은 안료를 포함하며, 안료는 중탄산칼슘인 것인 잉크젯 기록 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 기록용 매체의 코팅층은 수성 수지를 포함하는 것인 잉크젯 기록 방법.
  13. 제12항에 있어서, 수성 수지는 수용성 수지 또는 수분산성 수지인 것인 잉크젯 기록 방법.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 잉크 헤드의 잉크 토출 개구부가 형성된 표면에 발잉크층(ink repellant layer)을 형성하는 것인 잉크젯 기록 방법.
  15. 제14항에 있어서, 발잉크층은 불소 함유 물질 및 실리콘계 물질 중 어느 하나로 구성되는 것인 잉크젯 기록 방법.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 잉크는 적어도 물 및 습윤제를 포함하는 것인 잉크젯 기록 방법.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항의 잉크젯 기록 방법에 사용하기 위한 잉크로서, 물, 습윤제 및 색재를 포함하는 것인 잉크.
  18. 제17항에 있어서, 색재는 안료 또는 착색 미립자이며, 색재의 체적 평균 입자 크기는 0.01 내지 0.16 ㎛인 것인 잉크.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서, 잉크는 25℃에서의 점도가 1 cps 이상 30 cps 이하인 것인 잉크.
  20. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 잉크는 25℃에서의 표면 장력이 30 mN/m 이하인 것인 잉크.
  21. 제17항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 침투제를 더 포함하며, 상기 침투제는 8개 이상의 탄소 원자를 포함하는 폴리올 화합물 및 글리콜 에테르 화합물 중 어느 하나인 것인 잉크.
  22. 제21항에 있어서, 8개 이상의 탄소 원자를 포함하는 폴리올 화합물은 2-에틸-1,3-헥산디올 및 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올 중 적어도 어느 하나인 것인 잉크.
  23. 제17항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 계면 활성제를 더 포함하며, 상기 계면 활성제는 하기 화학식 I, II, III, IV, V 및 VI으로 표시되는 화합물에서 선택되는 1종 이상인 것인 잉크:
    화학식 I
    Figure 112008046965811-PCT00020
    화학식 II
    Figure 112008046965811-PCT00021
    화학식 III
    Figure 112008046965811-PCT00022
    화학식 IV
    Figure 112008046965811-PCT00023
    화학식 V
    Figure 112008046965811-PCT00024
    화학식 VI
    Figure 112008046965811-PCT00025
    상기 화학식들에서, R1 및 R2는 알킬기를 나타내고, R3, R4 및 R6은 탄화수소기를 나타내며, h는 3 내지 12의 정수를 나타내고, j 및 k는 5 내지 20의 정수이며, L 및 p는 1 내지 20의 정수이고, M은 화학식 I에서는 알칼리 금속 이온, 4급 암모늄, 4급 포스포늄 및 알칸올아민에서 선택되는 1 이상의 염기를 나타내고, 화학식 II에서는 알칼리 금속 이온, 4급 암모늄, 4급 포스포늄 및 알칸올아민에서 선택되는 염기를 나타내며, q 및 r은 0 내지 40의 정수이다.
  24. 제17항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 습윤제는 폴리올 화합물, 락탐 화합물, 우레아 화합물 및 당류에서 선택되는 1종 이상인 것인 잉크.
  25. 제24항에 있어서, 폴리올 화합물은 글리세린, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리 콜, 디프로필렌 글리콜, 트리프로필렌 글리콜, 1,3-부탄디올, 2,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 3-메틸-1,3-부탄디올, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 2-메틸-2,4-펜탄디올, 1,2,4-부탄트리올, 1,2,6-헥산트리올, 티오디글리콜, 펜타에리스리톨, 트리메틸올에탄 및 트리메틸올프로판에서 선택되는 1종 이상인 것인 잉크.
  26. 제24항 또는 제25항에 있어서, 락탐 화합물은 2-피롤리돈, N-메틸-2-피롤리돈, N-히드록시에틸-2-피롤리돈 및 ε-카프로락탐에서 선택되는 1종 이상인 것인 잉크.
  27. 제24항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 우레아 화합물은 우레아, 티오우레아, 에틸렌 우레아 및 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논에서 선택되는 1종 이상인 것인 잉크.
  28. 제23항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 잉크 중 습윤제의 함량은 10 내지 50 질량%인 것인 잉크.
  29. 용기; 및
    상기 용기에 보관된 제17항 내지 제28항 중 어느 한 항의 잉크
    를 포함하는 잉크 카트리지.
  30. 잉크를 토출하고, 기록용 매체 상에 15 g/㎡ 이하의 잉크 부착량으로 화상 기록을 수행하는 잉크 헤드;
    기록용 매체 상의 화상을 지촉 건조시키도록 배치된 건조 수단; 및
    화상을 정착시키도록 배치된 정착 수단
    을 포함하는 잉크젯 기록 장치로서,
    기록용 매체는 셀룰로오스 펄프를 포함하는 기재의 1 이상의 표면에 1 이상의 코팅층을 가지며, 동적 주사 흡액계를 이용하여 측정한 접촉 시간 100 ms에서의 순수의 기록용 매체에 대한 전이량이 1 ㎖/㎡ 이상 30 ㎖/㎡ 이하이고, 접촉 시간 400 ms에서의 순수의 기록용 매체에 대한 전이량이 2 ㎖/㎡ 이상 35 ㎖/㎡ 이하가 되도록 형성되며;
    잉크는 적어도 색재를 포함하고;
    정착 수단은 열원이 열 롤러인 정착 롤러를 구비하는 것인 잉크젯 기록 장치.
  31. 제30항에 있어서, 정착 수단은 서로에 대해 압접하는 롤러쌍 중 1 이상의 롤러의 전체 길이에 걸쳐 열을 발생하는 전장(full length) 발열 상태와 소정 부분만이 열을 발생하는 부분 발열 상태 사이에서 선택적으로 전환(switching)될 수 있는 히터를 구비하며, 1개의 온도 센서를 이용하여 롤러 표면 온도를 검지하고 히터를 점멸하여 롤러 온도를 제어하고, 롤러쌍을 이용하여 미정착 화상을 담지하는 기록 용 매체를 협지(squeezing) 반송함으로써 정착을 수행하는 온도 제어 장치를 구비하는 정착 장치이고,
    온도 제어 장치를 구비하는 정착 장치가 시동 또는 대기 상태일 때, 히터는 전장 발열 상태에서 온도 센서를 이용하여 롤러 표면 온도를 검지함으로써 온도 제어 장치에 의해 제어되고, 종이가 롤러쌍을 통과할 때, 히터는 온도 센서를 이용하여 롤러 표면 온도를 검지하고, 히터가 도통(conductive) 가능한 범위에서 각각의 소정 간격에 대한 전장 발열 상태와 부분 발열 상태 사이를 전환함으로써 제어되고, 소정 간격은 종이 크기에 따라 설정되는 것인 잉크젯 기록 장치.
  32. 서로에 대해 압접하는 롤러쌍 중 1 이상의 롤러의 전체 길이에 걸쳐 열을 발생하는 전장 발열 상태와 소정 부분만이 열을 발생하는 부분 발열 상태 사이에서 선택적으로 전환될 수 있는 히터를 구비하며, 1개의 온도 센서를 이용하여 롤러 표면 온도를 검지하고 히터를 점멸하여 롤러 온도를 제어하고, 롤러쌍을 이용하여 미정착 화상을 담지하는 기록용 매체를 협지 반송함으로써 정착을 수행하는 정착 장치를 위한, 제30항 또는 제31항의 잉크젯 기록 장치에 사용하는 정착 온도 제어 장치로서,
    시동 상태 또는 대기 상태에서, 히터는 전장 발열 상태에서 온도 센서를 이용하여 롤러 표면 온도를 검지함으로써 제어되고, 종이가 롤러쌍을 통과할 때, 히터는 온도 센서를 이용하여 롤러 표면 온도를 검지하고, 히터가 도통 가능한 범위에서 각각의 소정 간격에 대한 전장 발열 상태와 부분 발열 상태 사이를 전환함으 로써 제어되고, 소정 간격은 종이 크기에 따라 설정되는 것인 정착 온도 제어 장치.
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