KR20090099721A - 노즐 표면용 세척액 조성물 - Google Patents
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- C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
- C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
- C11D2111/00—Cleaning compositions characterised by the objects to be cleaned; Cleaning compositions characterised by non-standard cleaning or washing processes
- C11D2111/10—Objects to be cleaned
- C11D2111/14—Hard surfaces
- C11D2111/20—Industrial or commercial equipment, e.g. reactors, tubes or engines
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Abstract
본 발명은 잉크젯 노즐을 세척할 수 있는 조성물에 관한 것으로, 구체적으로는 잉크젯 프린터에서 문제점인 노즐에서의 불순물을 없앨 수 있는 잉크젯 잉크의 안정화제를 함유하고 있는 세척액 조성물에 관한 것이다.
Description
본 발명은 잉크젯 노즐을 세척할 수 있는 세척액 조성물에 관한 것으로, 구체적으로는 잉크젯 프린터용 노즐 표면에서의 불순물을 제거할 수 있는 세척액 조성물에 관한 것이다.
최근 잉크젯 인쇄 시스템은 그 수요가 지속적으로 성장하고 있다. 이와 같은 성장은 인쇄 비용 절감과 결합하여 인쇄 해결책과 전반적인 인쇄 품질에 있어서 많은 개선으로 이어졌다. 잉크젯 프린터는 광고 방송 또는 사업 등 많은 영역에서 적용되고 있고, 소비자의 요구에 의해 제품의 가격이 지속적으로 낮아지고 있다.
화상 처리 등의 부분에서는 하드 카피의 컬러화에 대한 필요성이 높아지고 있다. 그에 따라 컬러 하드 카피의 생성을 위한 다양한 방법이 개발되어 왔으며, 이러한 방법의 예로는 승화형 열전사(dye-sublimation) 기록 방법, 용융 열전사 (thermal wax transfer) 기록 방법, 잉크젯 기록 방법, 전자사진 기록 방법 및 열현상 은염 (thermally processed silver) 기록 방법 등이 있다.
이와 같은 다양한 기록 방법 중, 잉크젯 기록 방법은 잉크젯 프린터의 기록 헤드에 있는 노즐로부터 잉크 액적을 용지 등의 기록 매체 상에 토출(ejection)함으로써 "도트(dot)"라고 불리우는 점을 형성하여 문자 및 화상을 기록한다. 이와 같은 잉크젯 인쇄는 다른 인쇄 방법에 비해 비용이 적게 들고, 품질이 높으며, 컬러 화상의 형성이 용이하다는 이점을 갖는다. 상기 잉크젯 인쇄에 사용되는 잉크는 수용성 염료 또는 안료를 물 및 수용성 유기 용매를 포함하는 용매중에 용해 또는 분산시켜 제조한다. 필요에 따라 계면활성제 등의 첨가제를 첨가할 수 있다.
상기 잉크젯 기록방법에 사용되는 잉크젯 프린터는, 잉크 액적을 토출시키는 방법에 따라 압전소자를 이용하여 잉크를 토출시키는 압전 방식, 발열 소자를 이용하여 잉크를 토출시키는 열 방식으로 분류할 수 있다.
한편, 열 인쇄 방법에 따라 잉크젯 기록 헤드의 잉크실 내에 포함된 잉크는 발열 소자에 의해 국소적으로 가열되어 기포를 발생시키며, 이에 따라 잉크실 내의 잉크 액적이 노즐 등의 토출구(orifice)를 통해 기록 매체 상에 방출된다. 따라서 열 방식의 프린터는 잉크실 내에 설치되어 잉크를 가열시키는 발열 소자 및 이 발열 소자를 구동시키는 논리 집적 회로와 같은 구동 회로를 포함하는 잉크젯 기록 헤드를 갖는다.
잉크젯 프린터의 출력 속도를 향상시키고, 인쇄 화상의 선명도와 명암을 향상시키기 위해 잉크에 많은 연구가 이루어지고 있다. 예를 들어 빠른 인쇄, 선명한 색상, 검정색의 수분견뢰도 등을 향상시키기 위해 안료 잉크를 잉크젯 프린트에 이용하기 시작하였다. 안료와 염료 잉크의 경우 모두 종이 매질에서 건조가 빨리 일어나야 한다. 하지만 빠른 건조는 잉크젯 프린터 헤드에서 잉크자체가 클로 깅(clogging)을 일으킬 뿐 아니라, 다른 먼지나 종이 등도 함께 막힘의 원인이 될 수 있다. 이와 같은 노즐 표면에 형성된 고체는 제거하기도 힘들 뿐 아니라, 화상에도 영향을 미치게 된다. 이러한 현상은 "노즐막힘(클로깅: clogging)"이라고 부른다. 노즐 막힘이나 노즐 젖음 현상이 발생하면 잉크의 토출이 방해되어, 이로 인해 잉크의 토출 속도가 느려지며, 잉크 액적의 토출이 불리한 영향을 받는다.
이와 같은 노즐 표면에 형성된 불순물을 제거하기 위한 방법이 알려져 있으나, 노즐에 남아있는 불순물을 고려하지 않고 일반적인 세척액 조성을 사용하는 것에 불과하여, 최적화된 세척 기능을 발휘하기 힘들다는 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 제1 과제는 노즐 표면에 있는 불순물을 제거하여, 잉크 액적을 프린터 헤드에서 장기간에 걸쳐 양호하게 토출시킬 수 있는 노즐 표면용 세척액 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 제2 과제는 상기 노즐 표면용 세척액 조성물을 함유한 카트리지를 구비한 잉크젯 기록장치를 제공하는 것이다.
상기 제1 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,
용매 및 시클릭 아마이드계 화합물을 포함하는 노즐 표면용 세척액 조성물로서,
상기 시클릭 아마이드계 화합물의 함량이 세척액 조성물의 전체 중량 100중량부를 기준으로 0.1 내지 20중량부이며,
상기 세척액 조성물의 점도가 1.5 내지 20cps인 노즐 표면용 세척액 조성물을 제공한다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 시클릭 아마이드계 화합물은 하기 화학식 1의 구조를 갖는다:
<화학식 1>
식중,
상기 R1, R2, R3, R4, R5, R6 및 R7은 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 카르복실기, 시아노기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C2-20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-20 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기, 혹은 치환 또는 비치환된 C4-30 헤테로아릴기를 나타내고,
상기 n은 1 내지 3의 정수이다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 시클릭 아마이드계 화합물은 2-피롤리돈, 1-메틸-2-피롤리돈, 및 N-(2-하이드록시에틸)-2-피롤리돈 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 세척액 조성물의 pH는 6 내지 10이 바람직하다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 용매는 수계 용매, 유기용매 또는 이들의 혼합물인 것이 바람직하다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 유기용매는 알콜계 용매, 케톤계 용매, 에스테르계 용매, 다가알콜계 용매, 함질소계 용매, 디메틸 술폭사이드, 테트라메틸술폰 및 티오글리콜의 함황 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것이 바람직하다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 용매는 수계용매 100중량부 및 유기 용매 0.1 내지 130중량부를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 조성물의 20℃에서의 표면장력은 15 내지 73 dyne/cm인 것이 바람직하다.
본 발명은 또한 상기 제2 과제를 달성하기 위하여, 노즐표면용 세척액 조성물을 함유하는 세척 유닛을 구비한 카트리지를 구비하는 잉크젯 기록장치를 제공한다.
본 발명에 따른 노즐 표면용 세척액 조성물은 유지보수 공정에 적용할 경우 잉크젯 프린터 헤드로부터 잉크 액적의 토출을 장기간에 걸쳐 양호하게 유지할 수 있다.
이하에서는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명은 노즐 표면용 세척액 조성물을 제공하며, 인쇄 과정에서 발생하는 노즐 표면의 불순물을 효과적으로 제거함으로써 프린터 헤드로부터 잉크 액적의 토출을 장기간에 걸쳐 양호하게 유지함으로써 프린터의 수명을 연장시키고 유지 및 관리 비용을 절감할 수 있게 된다. 즉, 상기 세척액 조성물은 분무나 도포 등의 방법으로 노즐 표면에 적용된 후, 이를 별도로 구비된 블레이드 등의 물리적 힘에 의해 노즐 표면의 불순물을 제거하게 된다.
상기 본 발명의 노즐표면용 세척액 조성물은 용매 및 시클릭 아마이드계 화합물을 포함하며, 상기 시클릭 아마이드계 화합물로서는 하기 화학식 1의 화합물을 사용할 수 있다:
<화학식 1>
식중,
상기 R1, R2, R3, R4, R5, R6 및 R7은 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 카르복실기, 시아노기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C2-20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-20 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기, 혹은 치환 또는 비치환된 C4-30 헤테로아릴기를 나타내고,
상기 n은 1 내지 3의 정수이다.
상기 화학식 1의 시클릭 아마이드계 화합물로서는 예를 들어 2-피롤리돈, 1- 메틸-2-피롤리돈, 및 N-(2-하이드록시에틸)-2-피롤리돈 등을 사용할 수 있으나, 여기에 한정되는 것은 아니며, 상기 화학식 1의 구조를 갖는 화합물을 1종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
상기 시클릭 아마이드계 화합물은 아마이드 모이어티의 질소원자에 존재하는 양성 전하가 노즐 표면에 잔류하는 잉크 잔존물의 음성 전하와 상호 작용하여 서로 전기적으로 결합하여 용해시키므로 상기 잔존물을 보다 효율적으로 제거하게 된다.
상기 시클릭 아마이드계 화합물의 함량은 전체 조성물 중량 100중량부를 기준으로 0.1 내지 20중량부, 바람직하게는 1 내지 10중량부의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 시클릭 아미이드계 화합물의 함량이 0.1중량부 미만이면 농도가 높은 잉크 잔존물을 제거할수 없으므로 충분한 세척 효과를 얻을 수 없으며, 20중량부를 초과하는 경우 조성물의 용해성 저하와 노즐 표면을 손상시킬 우려가 있어 바람직하지 않다.
상기 본 발명의 노즐 표면용 세척액 조성물은 잉크젯 인쇄 과정에서 사용되는 잉크의 점도와 같거나 그보다 작은 것이 바람직하며, 이는 잉크보다 낮은 점도의 조성물을 사용함으로써 점도가 높은 잉크 잔존물 뿐 아니라 잉크 자체의 점도를 낮춤으로써 세척 작용을 강화시킬 수 있기 때문이다. 상기 조성물의 점도로서는 예를 들어 1.5 내지 20cps의 범위를 갖는 것이 더욱 바람직하다. 상기 조성물의 점도가 1.5 미만이면 조성물을 헤드 칩에 적용하기가 어려우며 적용시 빠른 건조와 같은 문제가 있고, 20cps를 초과하면 조성물을 헤드칩 표면에서 완전히 제거하기 힘들 뿐아니라 노즐에 들어가 잉크를 오염시킬수 있어 바람직하지 않다.
또한 상기 본 발명의 노즐표면용 세척액 조성물은 소정 pH 범위를 갖는 것을 사용할 수 있으며, 예를 들어 잉크젯 인쇄 과정에서 사용되는 잉크의 pH를 기준으로 ㅁ2의 범위를 갖는 것이 바람직하며, 보다 구체적으로는 6 내지 10의 pH 범위를 갖는 것이 좋다. 상기 pH 범위가 6 미만이면 산성이 강해 잉크물질이 석출될 수 있으며, 10을 초과하면 잉크물질과 반응할수 있기 때문에 바람직하지 않다.
상기 본 발명의 노즐 표면용 세척액 조성물을 구성하는 용매는 수계 용매 또는 유기 용매를 단독으로 사용하거나, 이들의 혼합 용매를 사용할 수 있다. 이와 같은 용매의 함량은 상기 세척액 조성물의 전체 중량 100중량부를 기준으로 70 내지 99.9중량부를 사용할 수 있으며, 상기 용매의 함량이 70중량부 미만이면 점도가 너무 높아 지고 활성 물질의 양이 많아져서 노즐안에 있는 잉크의 물성에 영향을 줄수 있고, 99.9중량부를 초과하면 세척력이 떨어져 세척액으로 사용할수 없어 바람직하지 않다.
상기 수계 용매로서는 물 등을 예로 들 수 있고, 상기 유기 용매로서는 알콜계 용매, 케톤계 용매, 에스테르계 용매, 다가알콜계 용매, 함질소계 용매, 디메틸 술폭사이드, 테트라메틸술폰 및 티오글리콜의 함황 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. . 예를 들어 상기 1가 알코올계 용매는 잉크의 표면 장력을 조절하여, 보통 용지 또는 전문 용지 등의 기록 매체 상에서의 침투성, 도트 형성능 및 인쇄된 화상의 건조 특성을 향상시킬 수 있다. 상기 다가 알코올계 혹은 그의 유도체는 쉽게 증발하지 않으며 잉크의 빙점을 낮춤으로써 잉크의 보존 안정성을 향상시켜 노즐의 막힘을 방지한다는 특성을 갖는다.
상기 유기용매로서 사용가능한 알코올계 용매로서, 1가 알콜의 예로는 메틸 알콜, 에틸 알콜, n-프로필 알콜, i-프로필 알콜, n-부틸 알콜, s-부틸 알콜 및 t-부틸 알콜 등의 저급 알콜을 들 수 있으며, 특히, 에틸 알콜, i-프로필 알콜 및 n-부틸 알코올이 바람직하고, 상기 다가 알콜의 예로는 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜 및 글리세롤 등의 알킬렌글리콜류, 폴리에틸렌글리콜 및 폴리프로필렌글리콜 등의 폴리알킬렌글리콜류, 및 티오디글리콜을 들 수 있으며, 상기 다가 알콜 유도체의 예로는 에틸렌글리콜디메틸에테르 등의 상기 기재한 다가 알콜의 저급알킬에테르류, 및 에틸렌글리콜디아세테이트 등의 상술한 다가 알콜의 저급카르복실산에스테르류를 들 수 있다. 상기 케톤계 용매로는 아세톤, 메틸에틸케톤, 디에틸케톤 또는 디아세톤알콜이 있고, 상기 에스테르계 용매로는 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트 또는 에틸 락테이트가 있다.
상기 유기용매로서 사용가능한 함질소계 용매의 예로는, 2-피롤리돈 또는 N-메틸-2-피롤리돈이 있고, 상기 함황계 용매의 예로는 디메틸 술폭사이드, 테트라메틸렌술폰 또는 티오글리콜이 있다.
상기 혼합 용매의 경우 수계 용매 및 유기 용매를 모두 포함하며, 이 경우 수계 용매 100중량부에 대하여 유기 용매 0.1 내지 130중량부를 사용할 수 있다. 상기 유기 용매의 함량이 0.1중량부 미만이면, 잉크가 너무 빨리 증발되어 안정성이 저하될 염려가 있으며, 130중량부를 초과할 경우 잉크의 점도가 증가하여 토출 성능이 저하되므로 바람직하지 않다.
상기 본 발명의 노즐 표면용 세척액 조성물의 20℃에서의 표면장력은 15 내지 73 dyne/cm, 바람직하게는 25 내지 55 dyne/cm인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 상기 세척액 조성물은 그 특성을 강화시키기 위하여 다양한 첨가제를 포함할 수 있으며, 구체적으로는 습윤제, 분산제, 계면활성제, 점도조절제, pH 조절제, 및 항산화제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있으며, 그 함량은 상기 세척액 조성물 100중량부에 대하여 0.1 내지 20중량부, 바람직하게는 0.1 내지 10중량부의 함량으로 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 화합물의 정의에서 사용된 각 치환기는 다음과 같이 정의될 수 있다.
"알킬"은 1 내지 20개, 바람직하게는 1 내지 10개, 보다 바람직하게는 1 내지 6개의 탄소 원자의 직쇄 또는 분지쇄 포화 1가 탄화수소 부위를 의미한다. 알킬기는 1 이상의 할로겐 치환체에 의해 임의로 치환될 수 있다. 알킬기의 예로서 메틸, 에틸, 프로필, 2-프로필, n-부틸, 이소-부틸, tert-부틸, 펜틸, 헥실, 도데실, 플루오로메틸, 디플루오로메틸, 트리플루오로메틸, 클로로메틸, 디클로로메틸, 트리클로로메틸, 요오도메틸, 브로모메틸 등을 들 수 있다.
"알콕시"는 -O-알킬을 의미한다.
"아릴"은 6 내지 30개, 바람직하게는 6 내지 18개의 고리 원자를 가지는 1가 모노시클릭, 바이시클릭 또는 트리시클릭 방향족 탄화수소 부위를 의미하며, 1 이상의 할로겐 치환체에 의해 임의로 치환될 수 있다. 아릴기의 방향족 부분은 탄소 원자만을 포함한다. 아릴기의 예로서 페닐, 나프탈레닐 및 플루오레닐을 들 수 있 다.
"헤테로알킬" 또는 "헤테로아릴"은 상기 알킬 및 아릴을 구성하는 쇄의 탄소원자 중 일부가 헤테로 원자, 즉 질소원자, 황원자, 인원자, 산소원자 등의 헤테로원자로 치환된 것을 의미한다.
본 발명에 따른 상기 노즐 표면용 세척액 조성물은 상이한 조성으로 1종 이상 사용하여 잉크젯 세척액 유닛을 구성하게 된다. 이와 같은 세척액 유닛은 잉크젯 기록 장치 내의 세척액 수용부 또는 별도의 잉크젯 프린터 카트리지에 제공될 수 있다.
한편, 본 발명의 잉크젯 기록 장치는 잉크 조성물을 가열하여 수증기압으로 잉크 액적을 토출시키는 방식의 써멀 헤드(thermal head), 피에조 소자를 이용하여 잉크 액적을 토출시키는 방식의 피에조 헤드(piezo head), 디스포저블 헤드(disposable head) 또는 퍼머넌트 헤드(permanent head)를 구비할 수 있으며, 특히 써멀 헤드 방식이 바람직하다. 또한, 상기 잉크젯 기록 장치는 스캐닝형 프린터(scanning type printer) 또는 어레이형 프린터(array type printer), 바람직하게는 노즐수가 10000개 이상인 어레이형 프린터일 수도 있으며, 데스크탑(desktop)용, 텍스타일(textile)용 및 산업용으로도 사용될 수 있다. 상기 본 발명의 잉크젯 기록 장치와 관련한 세척액 적용 방버브 헤드 타입, 프린터 타입 및 용도는 본 발명의 잉크젯 기록 장치를 보다 상세히 설명하기 위하여 나열한 것에 불과한 것으로서, 본 발명의 세척액이 사용될 수 있는 잉크젯 기록 장치는 전술한 잉크젯 기록 장치에 한정되지 않고 다양하게 사용될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 세척액 조성물을 사용하는 노즐면 세척장치의 일예를 나타낸 잉크젯 기록 장치 도면이나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 노즐 세척장치(100)가 채용된 잉크젯 프린터의 개략적인 구조를 도시한 것이고, 도 2는 본 발명에 따른 노즐 세척장치(100)의 구조를 잘 볼 수 있도록 해당 장치 부분을 발췌하여 보인 것이다.
여기서는, 인쇄를 수행하는 잉크젯 헤드(200)로서, 복수개의 노즐(210)이 인쇄매체인 용지 폭방향으로 배치된 어레이 타입이 구비된 경우를 예시한다.
이러한 잉크젯 헤드(200)의 노즐(210)을 세척하기 위한 장치로서 본 발명에서는, 세척액 조성물을 발진소자로 요동치게 하여 직접 노즐(210) 표면에 부딪히게 한 후, 블레이드의 물리적 힘으로 닦아내는 세척방법을 사용할 수 있으며, 또한 본유체가 채워진 연질백(101)이 노즐(210) 표면을 문질러서 방출구(211)를 닦아내도록 하는 구성을 사용할 수 있다.
그 상세 구조를 살펴보면, 우선 순환벨트(100c)가 구동되면 가이드레일(100d)을 따라 왕복이동하는 외부하우징(100a)이 마련되어 있고, 그 외부하우징(100a) 속의 내부하우징(100b) 안에는 상기 연질백(101)과, 그 연질백(101) 속에 채워진 유체에 진동을 전달하여 연질백(101)을 유동하게 만드는 발진소자인 초음파소자(102), 그리고 연질백(101)과 초음파소자(102)가 탑재되며 완충용 스프링(103)에 의해 탄력적으로 유동가능하게 지지된 지지부재(106)가 구비되어 있다. 그리고, 상기 내부하우징(100b)은 구동모터(105)에 의해 편심 궤적으로 회전하는 캠샤프트(104)와 결합되어 있어서, 캠샤프트(104)가 회전하면 그 편심 궤적을 따라 승강 하도록 구성되어 있다. 따라서, 캠샤프트(104)가 회전하면 내부하우징(100b)이 승강하게 되고, 이때 연질백(101)은 그 상방의 노즐(210) 표면에 밀착되거나 떨어지게 된다.
그리고, 잉크젯 헤드(200)의 영역 바깥 쪽에는 상기 연질백(101) 표면을 클리닝하기 위한 연질백클리닝유닛(110)이 마련되어 있다. 이것은 연질백(101)이 노즐(210)의 방출구(211)를 닦아내면서 묻은 잉크 자국을 세정액으로 클리닝해주기 위한 수단으로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 내장된 초음파소자(111)의 발진에 의해 본 발명에 따른 세척액 조성물을 분무공(112b)을 통해 분무하는 분무헤드(112)를 구비하고 있다. 즉, 챔버(112a) 내에 충전된 세척액이 상기 초음파소자(111)의 발진에 의해 마치 가습기와 같이 분무공(112b)을 통해 분무되면서 연질백(101) 표면에 묻은 잉크 자국을 클리닝하게 되는 것이다. 분무된 세척액은 잉크 자국과 함께 기화된다. 도 1의 참조부호 120은 상기 연질백클리닝유닛(110)에 세척액을 공급하기 위한 세척액탱크를 나타낸다.
상기와 같은 구성의 노즐 세척장치에 의한 세척작업은 다음과 같이 진행된다.
먼저, 세척작업을 수행하기 위해서는, 세척을 하고자 하는 노즐(210)의 직하방에 연질백(101)이 위치되도록 외부하우징(100a)을 이동시킨다. 외부하우징(100a)의 이동은 전술한 바와 같이 순환벨트(100c)를 돌려서 가이드레일(100d)을 따라 외부하우징(100a)이 이동하게 함으로써 이루어진다. 물론, 이것은 잉크젯 헤드가 어레이 타입인 경우이고, 만일 셔틀 타입인 경우라면 반대로 헤드를 연질백(101) 상 방 위치로 이동시켜서 세척을 준비하면 된다.
이후 해당 노즐에 대한 세척이 개시되면, 상기 캠샤프트(104)가 구동모터(105)에 의해 회전하게 되고, 이에 따라 내부하우징(100b)이 상승하면서 도 3과 같이 상기 연질백(101)이 해당 노즐(210)의 표면에 밀착하게 된다. 이 상태에서 초음파소자(102)가 발진하여 연질백(101) 내부에 채워진 유체를 통해 진동을 전달하게 되며, 이에 따라 연질백(101)이 유동하면서 노즐(210) 표면의 방출구를 닦아내게 된다. 따라서, 세척액을 직접 노즐에 적시지 않고 세척작업이 진행되기 때문에, 주변으로 세척액이 범람할 위험도 없고, 더구나 유체가 채워진 밀봉된 연질백(101)으로 닦는 것이라 기존처럼 세척액을 공급했다 회수했다 할 필요도 없어지게 된다.
그리고, 해당 노즐에 대한 세척이 완료되면, 순환벨트(100c)를 돌려서 다음 노즐(210) 위치로 외부하우징(100a)을 이동시킨 후 상기한 승강과 발진에 의한 세척과정을 반복하면 된다.
이렇게 해서, 모든 노즐에 대한 세척작업이 완료되면, 외부하우징(100a)을 상기 연질백클리닝유닛(110)이 있는 위치로 이동시킨다. 이 상태에서 도 3과 같이 분무헤드(112)의 초음파소자(111)를 가동하면, 챔버(112a) 내의 세척액이 분무공(112b)을 통해 안개 형태로 연질백(101)에 분무된다. 그러면, 분무된 세척액이 연질백(101)에 묻는 잉크 자국과 결합하여 함께 기화됨으로써 연질백(101) 표면을 클리닝하게 된다. 이렇게 하여 연질백(101)을 이용한 노즐의 세척작업이 완료된다.
한편, 상기 연질백(101)으로는 예컨대 비닐백이나 고무백 등 내부에 채워진 유체로 외부의 진동이 잘 전달되고, 또 그 유체의 유동이 외부로 잘 전달될 수 있 는 재질의 것이면 된다.
이를 참조하면, 잉크젯 기록 장치는 착색제 및 착색제 유사 첨가제를 함유하는 잉크 조성물을 포함하는 카트리지와 잉크 세척액 조성물을 포함한 잉크젯 프린터 카트리지를 구비한다. 프린터 카트리지(3)은 프린터의 본체와 연결되어 있다. 이동성 케리어(6)의 안쪽에 습식 와이핑 유닛(wet wiping unit)이 있으며 세척액 탱크(4)에 있는 노즐에 의해 와이퍼(5)를 젖게 한다. 젖어 있는 와이핑 유닛(5)은 캐리어 이송 샤프트(1)와 연결되어 있는 밸트(7)에 의해 이동하여 카트리지(3)에 설치 되어 있는 노즐의 불순물을 제거하게 된다.
도 2는 본 발명의 잉크 세트를 포함하는 잉크젯 프린터 초음파 세척기의 도면이다. 상기 잉크젯 프린터 초음파 유닛 케리지(11)는 피에조 장치가 설치되어 있으며 각 노즐(16)에 이동하여 세척액을 분무한 뒤 초음파 유닛 케리지(11)가 이동하면서 세척액 배쓰(12)에 장착되어 있는 와이퍼 블레이드(13)에 의해 노즐 불순물을 제거하게 된다.
이하에서 본 발명을 실시예 및 비교예를 들어 보다 상세히 설명하지만 본 발명이 이들에 한정되는 것은 아니다.
- 노즐 표면 세척액 조성물의 제조
하기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3에 나타낸 성분을 믹서로 완전히 혼합하여 노즐 표면 세척용 세척액 조성물을 제조하였다.
실시예 1
글리세롤 5 중량%
디에틸렌글리콜 10 중량%
2-피롤리돈 2.5 중량%
Surfynol 465 1 중량%
물 (탈이온수) 81.5 중량%
실시예 2
글리세롤 5 중량%
디에틸렌글리콜 2 중량%
에틸렌글리콜 3 중량%
Surfynol 485 0.5 중량%
물 (탈이온수) 89.5 중량%
실시예 3
글리세롤 10.5 중량%
디에틸렌글리콜 4.5 중량%
에틸렌글리콜 5.5 중량%
N-(2-하이드록시에틸)-2-피롤리돈 2.5 중량%
Surfynol 465 1 중량%
물 (탈이온수) 76 중량%
비교예 1 내지 3
비교예 1
글리세롤 5 중량%
디에틸렌글리콜 10 중량%
Surfynol 465 1 중량%
물 (탈이온수) 84 중량%
비교예 2
글리세롤 5 중량%
디에틸렌글리콜 2 중량%
Surfynol 485 0.5 중량%
물 (탈이온수) 92.5 중량%
비교예 3
글리세롤 10.5 중량%
디에틸렌글리콜 4.5 중량%
에틸렌글리콜 5.5 중량%
Surfynol 465 1 중량%
물 (탈이온수) 78.5 중량%
실험예 1 : 미싱 노즐수 테스트 (Missing nozzle test)
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3에서 얻어진 각각의 세척액 조성물 및 증류수를 블레이드 기능이 있는 잉크젯 프린터에 같은 양으로 적용하여 실험하였다. 노즐 표면에 마젠타 잉크로 도포하고, 2일 동안 건조시킨 후 실험을 하였다. 미싱 노즐 검출 패턴(Missing Nozzle Detecting Pattern)을 이용하여 토출 못한 노즐을 계수하여 노즐 세척 정도를 확인하였다. 총 노즐의 수는 760으로 하여 미싱 노즐의 수와 노즐에 남아 있는 잉크의 정도를 하기 기준으로 평가하여 하기 표 1에 나타내었다.
평가기준: A는 미싱 노즐의 수를 나타낸다.
◎ : A ≤ 10
O : 10≤ A < 50
X : 50 ≤A < 100
XX : 100 < A
실험예 2 : 노즐표면 관찰 (Observation of nozzle surface)
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3에서 얻어진 각각의 세척액 조성물 및 증류수를 블레이드 기능이 있는 잉크젯 프린터에 같은 양으로 적용하여 실험하였다. 노즐 표면에 마젠타 잉크로 도포하고, 2일 동안 건조시킨 후 실험을 하였다.
노즐을 한번 닦아낸 후 표면을 관찰한 결과를 조사하였다. 노즐 표면에 잉크의 잔존물이 실질적으로 존재하지 않는 상태를 "A"로 평가하였다. 상기 표면에서 잔존물이 거의 존재하지 않는 상태를 "B"로 평가하였다. 상기 표면에서 잔존물이 실질적인 양으로 존재하는 상태를 "C"로 평가하였다. 평가 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
실험예 3 : 노즐 막힘 테스트 (clogging test)
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3에서 얻어진 각각의 세척액 조성물 및 증류수를 블레이드 기능이 있는 잉크젯 프린터에 같은 양으로 적용하여 실험하였다. 시안, 옐로우, 마젠타, 블랙 잉크를 카트리지에 채우고 개봉(uncap) 상태에 서 일주일을 보관한 후, 습식 블레이드 기능을 이용하여 메인테넌스(maintanence)를 한 후 25% 솔리드 패턴(solid pattern)으로 실험을 하였다.
일주일 보관한 카트리지를 잉크젯 프린트에 장착한 후, 25% 솔리드 패턴으로 측정하였다. 100 dot 내에서 회복할경우 "A"로 평가하였다. 상기 25% 솔리드 패턴으로 인쇄하였을 때, A4지 한장 내에서 회복할 경우 "B"로 평가하였다. 상기 25% 솔리드 패턴으로 인쇄하였을 때 한 노즐이라도 A4지 한장 내에서 회복하지 않을 경우 "C"로 평가하였다. 평가 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
| 구분 | 미싱 노즐수 (총 760개) | 노즐 표면 상태 | 노즐 막힘 테스트 | |||
| 시안 | 옐로우 | 마젠타 | 블랙 | |||
| 실시예 1 | ◎ | A | A | A | A | A |
| 실시예 2 | ◎ | A | A | A | A | A |
| 실시예 3 | ◎ | A | A | A | A | A |
| 증류수 | XX | C | C | B | C | C |
| 비교예 1 | X | C | B | B | B | C |
| 비교예 2 | X | C | B | B | B | C |
| 비교예 3 | O | C | B | B | B | B |
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 세척액 조성물을 사용하는 실시예 1 내지 3의 경우, 노즐 표면에 잉크가 거의 남아 있지 않았으며, 노즐 빠짐 현상도 거의 관찰되지 않는 것뿐만 아니라 1주 개봉 클로깅 테스트(uncap clogging test)에서 습식으로 닦아내었을 경우 회복정도가 양호하였다.
한편, 증류수 및 비교예 1 내지 3의 세척액 조성물을 사용한 경우, 노즐 표면에 잉크가 없어지지 않고 다량 남아 있었으며, 노즐 빠짐 현상도 많이 관찰 되었고, 1주 개봉 클로깅 테스트(uncap clogging test)에서 습식으로 닦아내었을 경우에도 회복정도가 좋지 않았다.
특히, 증류수를 세척액 조성물로 사용하였을 경우, 노즐 표면에 얼룩이 많이 남고 노즐 빠짐 현상이 현저하게 많이 나타나는 것으로 관찰되었다.
상기 결과는 시클릭 아마이드계 화합물을 포함하는 본 발명에 따른 노즐 표면용 세척액 조성물을 사용할 경우 프린터 헤드 노즐 표면에 생길 수 있는 불순물을 제거하는데 우수한 효과가 있음을 보여준다.
도 1은 본 발명에 따른 노즐 세척장치가 채용된 잉크젯 프린터의 구조를 도시한 도면,
도 2는 도 1에 도시된 노즐 세척장치를 발췌하여 도시한 도면,
도 3은 도 1에 도시된 노즐 세척장치의 연질백 클리닝 과정을 보인 도면,
도 4는 도 1에 도시된 노즐 세척장치의 작동 상태를 보인 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100...노즐 세척장치 110...연질백 클리닝 유닛
101...연질백 102...초음파소자
103...스프링 104...캠샤프트
105...구동모터 200...잉크젯 헤드
Claims (9)
- 용매 및 시클릭 아마이드계 화합물을 포함하는 노즐 표면용 세척액 조성물로서,상기 시클릭 아마이드계 화합물의 함량이 세척액 조성물의 전체 중량 100중량부를 기준으로 0.1 내지 20중량부이며,상기 세척액 조성물의 점도가 1.5 내지 20cps인 노즐 표면용 세척액 조성물.
- 제1항에 있어서,상기 시클릭 아마이드계 화합물이 하기 화학식 1의 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 노즐 표면용 세척액 조성물:<화학식 1>
식중,상기 R1, R2, R3, R4, R5, R6 및 R7은 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 카르복실기, 시아노기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환 된 C1-20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C2-20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-20 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기, 혹은 치환 또는 비치환된 C4-30 헤테로아릴기를 나타내고,상기 n은 1 내지 3의 정수이다. - 제1항에 있어서,상기 시클릭 아마이드계 화합물이 2-피롤리돈, 1-메틸-2-피롤리돈, 및 N-(2-하이드록시에틸)-2-피롤리돈로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 노즐 표면용 세척액 조성물.
- 제1항에 있어서,상기 세척액 조성물의 pH가 6 내지 10인 것을 특징으로 하는 노즐 표면용 세척액 조성물.
- 제1항에 있어서,상기 용매가 수계 용매, 유기용매 또는 이들의 혼합용매인 것을 특징으로 하는 노즐 표면용 세척액 조성물.
- 제5항에 있어서,상기 유기용매가 알콜계 용매, 케톤계 용매, 에스테르계 용매, 다가알콜계 용매, 함질소계 용매, 디메틸 술폭사이드, 테트라메틸술폰 및 티오글리콜의 함황 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 노즐 표면용 세척액 조성물.
- 제1항에 있어서,상기 용매가 수계용매 100중량부 및 유기 용매 0.1 내지 130중량부를 포함하는 혼합용매인 것을 특징으로 하는 노즐 표면용 세척액 조성물.
- 제1항에 있어서,상기 세척액 조성물의 20℃에서의 표면장력이 15 내지 73 dyne/cm인 것을 특징으로 하는 노즐 표면용 세척액 조성물.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 노즐표면용 세척액 조성물을 함유하는 세척 유닛을 구비한 카트리지를 구비하는 잉크젯 기록장치.
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