KR20090103112A

KR20090103112A - 잉크 세트, 이를 포함한 잉크 카트리지 및 잉크 젯트 기록장치

Info

Publication number: KR20090103112A
Application number: KR1020080028495A
Authority: KR
Inventors: 정재윤; 유승민
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2008-03-27
Filing date: 2008-03-27
Publication date: 2009-10-01
Also published as: US8008369B2; US20090247669A1

Abstract

본 발명은 고분자 수지로 피복된 블랙 안료를 포함하는 캡슐화 블랙 안료를 갖는 잉크 조성물; 및 고분자 수지로 피복된 컬러 안료를 포함하는 캡슐화 컬러 안료를 갖는 잉크 조성물을 포함하는 잉크 세트, 이를 포함한 잉크 카트리지 및 잉크 젯트 기록 장치를 제공한다.

Description

잉크 세트, 이를 포함한 잉크 카트리지 및 잉크 젯트 기록 장치{Ink set, ink cartridge including the same, and inkjet recording apparatus employing the same}

본 발명은 고분자 수지로 피복된 블랙 안료를 포함하는 캡슐화 블랙 안료를 갖는 잉크 조성물; 및 고분자 수지로 피복된 컬러 안료를 포함하는 캡슐화 컬러 안료를 갖는 잉크 조성물을 포함하는 잉크 세트, 이를 포함한 잉크 카트리지 및 잉크 젯트 기록 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하기로는 상기 캡슐화 블랙 안료 및 캡슐화 컬러 안료의 부피 평균 입경 및 유리 전이 온도를 조절하여 잉크젯 프린터 헤드에서의 노즐막힘 현상을 방지하고 보다 좋은 화상을 출력할 수 있는 잉크 세트에 관한 것이다.

잉크젯 잉크는 염료 또는 안료를 사용한다. 염료는 높은 색구현력을 가지나 내수성, 내광성이 좋지 않아 인쇄화상을 장기보전하기 어렵다. 그에 비해 안료는 내수성, 내광성 같은 내구성은 좋으나 내마모성이 좋지 않고 낮은 색구현력 범위와 안료 입자의 숨김 효과로 인한 낮은 OD로 화상 품질이 좋지 않은 단점이 있다. 이에 최근에는 안료 입자를 비수용성 고분자로 피막시키는 캡슐화 (encapsulation) 방법이 개발되었다. 캡슐화는 안료 입자를 비수용성 고분자로 피막하여 캡슐화된 착색미립자를 제조하는 것으로 염료의 내구성 문제와 안료의 색구현력, 내마모성, 화상품질 문제를 동시에 해결할 수 있는 방법으로 알려져 있다.

근래는 가정이나 사무실에서 간단히 인쇄할 수 있는 잉크젯 프린터가 널리 보급되고 화질도 은염 사진에 필적하는 것이 개발되어 있다. 이러한 잉크젯 프린터의 화상은 사용 용도에 따라 여러 가지 물성을 달리해야 한다.

일반 문서의 경우 높은 시각력이 필요하여 높은 광학 농도(Optical Density)값이 요구된다. 따라서 분사량이 많아야 하며 안료 입자의 크기가 커짐에 따라 OD가 증가하므로 안료 자체의 입자도 커야 한다. 그리고 용지에서의 퍼짐성이 낮아야 하기 때문에 피복된 고분자의 높은 T_g값이 요구된다.

반면에 사진, 그림 같은 컬러 문서의 경우 보다 세밀한 화상을 구현해야 되기 때문에 노즐 크기가 작아야 하므로 안료 자체도 크기가 작아져야 한다. 그러나 일반 안료의 경우 크기가 너무 작으면 용지의 섬유에 쉽게 침투하여 OD가 낮아지는 단점이 있으나 캡슐화된 안료 잉크는 피막된 고분자 물질이 용지와의 접착제 역할을 하여 표면에 접착함으로써 용지의 침투에 의한 문제가 상대적으로 적은 장점이 있다. 한편, 캡슐화된 안료 잉크의 경우 용지에서의 투과성이 작기 때문에 잉크가 용지에 닫지 않는 부분에는 종이의 섬유소가 그대로 노출되어 화이트 홀(White hole) 효과가 발생하여 화상이 나빠지는 문제가 발생하게 된다.

따라서 낮은 유리 전이 온도(T_g)를 갖는 고분자로 피막하게 되면 안료입자가 용지에서 퍼지게 되어 용지의 섬유소가 그대로 노출되는 것을 막을 수가 있어 보다 좋은 색을 구현 할 수 있다.

기존의 잉크젯 프린터 헤드에서는 블랙(Black)과 컬러(Color)의 노즐 크기를 조절하지 않았으나 최근에 개발되고 있는 헤드(Head)의 경우 화상의 요구를 충족시키기 위해 블랙과 컬러 노즐간의 노즐차이를 두며 블랙의 노즐크기가 컬러의 헤드 사이즈 보다 크다. 그러나 기존의 캡슐화된 착색 미립자를 사용한 것은 블랙 및 컬러 잉크의 입자 크기와 유리 전이 온도를 구별하지 않아 작은 노즐을 사용하는 컬러 잉크의 경우 노즐 막힘 현상이 발생하고 또한 각 목적에 부합한 최적의 화상을 출력하는데 한계가 있었다.

따라서 각각의 출력 목적에 맞는 캡슐화된 안료의 입자크기와 유리 전이 온도를 조절하여 사용하는 각각의 잉크 조성물을 통하여 목적에 따른 최적의 화상 품질을 출력할 수 있는 잉크 세트의 개발이 여전히 요구된다.

이에 본 발명이 이루고자 하는 첫번째 기술적 과제는 상기 캡슐화 블랙 안료와 캡슐화 컬러 안료의 부피 평균 입경 및 유리 전이 온도를 조절하여 잉크젯 프린터 헤드에서의 노즐막힘 현상을 방지하고 우수한 광학 농도를 갖는 화상을 출력할 수 있는 잉크 세트를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 두번째 기술적 과제는 상기 잉크 세트에 적용할 수 있는 캡슐화 블랙 안료를 갖는 잉크 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 세번째 기술적 과제는 상기 잉크 세트에 적용할 수 있는 캡슐화 컬러 안료를 갖는 잉크 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 네번째 기술적 과제는 상기 잉크 세트를 포함하는 잉크젯 기록 장치용 카트리지를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다섯번째 기술적 과제는 상기 잉크젯 기록 장치용 카트리지를 포함하는 잉크젯 기록 장치를 제공하는 것이다.

상기 첫번째 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,

고분자 수지로 피복된 블랙 안료를 포함하는 캡슐화 블랙 안료를 갖는 잉크 조성물; 및 고분자 수지로 피복된 컬러 안료를 포함하는 캡슐화 컬러 안료를 갖는 잉크 조성물을 포함하는 잉크 세트로서,

상기 캡슐화 블랙 안료의 부피 평균 직경(D₁)이 120 내지 150 nm 이고, 상기 캡슐화 블랙 안료의 유리 전이 온도(T_g1)가 30 내지 50℃이고, 상기 캡슐화 컬러 안료의 부피 평균 직경(D₂)이 90 내지 120 nm 이고, 상기 캡슐화 컬러 안료의 유리 전이 온도(T_g2)가 10 내지 30℃ 이고,

상기 캡슐화 블랙 안료와 캡슐화 컬러 안료의 부피 평균 입경의 차이(D₁-D₂)는 1 내지 60nm 이고, 및 상기 캡슐화 블랙 안료와 캡슐화 컬러 안료의 유리 전이 온도의 차이(T_g1-T_g2)는 1 내지 40℃ 인 잉크 세트를 제공한다.

상기 두번째 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 블랙 안료 및 상기 블랙 안료를 피복하는 고분자를 포함하는 캡슐화 블랙 안료를 갖는 잉크 조성물로서, 상기 캡슐화 블랙 안료의 부피 평균 직경이 120 내지 150 nm 이고, 상기 캡슐화 블랙 안료의 유리 전이 온도가 30 내지 50℃ 인 잉크 조성물을 제공한다.

상기 세번째 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 컬러 안료 및 상기 컬러 안료를 피복하는 고분자를 포함하는 캡슐화 컬러 안료를 갖는 잉크 조성물로서, 상기 캡슐화 컬러 안료의 부피 평균 직경이 90 내지 120 nm 이고, 상기 캡슐화 컬러 안료의 유리 전이 온도가 10 내지 30℃ 인 잉크 조성물을 제공한다.

상기 네번째 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 상기 잉크 세트를 포함하는 잉크젯 기록 장치용 카트리지를 제공한다.

상기 다섯번째 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 상기 잉크젯 기록 장치용 카트리지를 포함하는 잉크젯 기록 장치를 제공한다.

본 발명에 따르면, 고분자 수지로 피복된 블랙 안료를 포함하는 캡슐화 블랙 안료를 갖는 잉크 조성물 및 고분자 수지로 피복된 컬러 안료를 포함하는 캡슐화 컬러 안료를 갖는 잉크 조성물을 포함하는 잉크 세트에 있어서, 캡슐화 블랙 안료와 캡슐화 컬러 안료의 부피 평균 입경 및 유리 전이 온도를 조절하여 일반 문서의 경우 시각력이 높은 화상을 제공하고, 컬러 문서의 경우 잉크젯 프린터 헤드에서의 노즐 막힘 현상이 없으면서 세밀하고 폭 넓은 색상 범위(color gamut)를 갖는 화상을 동시에 구현할 수 있는 잉크 세트를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일구현예에 따른 잉크 카트리지를 구비하는 잉크젯 기록 장치의 사시도이다.

도 2는 본 발명의 일구현예에 따른 잉크 카트리지의 단면도이다.

<도면의 주요부호에 대한 간단한 설명>

3…종이 5…프린터

7…홀 8…프린터 커버

9…고정 래치 10…이동성 래치

11…잉크 카트리지 13…프린터의 본체

14…리세스

100…카트리지 112…잉크통

114…내부 커버 116…외부 커버

123…수직 장벽 124…제1 챔버

126…제2 챔버 126a …벤트 홀

128…잉크통 130… 프린트 헤드의 노즐

132…스탠드파이프 140…필터

142…훅

이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명은 고분자 수지로 피복된 블랙 안료를 포함하는 캡슐화 블랙 안료를 갖는 잉크 조성물; 및 고분자 수지로 피복된 컬러 안료를 포함하는 캡슐화 컬러 안료를 갖는 잉크 조성물을 포함하는 잉크 세트로서,

본 발명에 사용가능한 블랙 안료 및 컬러 안료에는 특별한 제한은 없고, 예를 들어, 하기에 언급한 안료를 적합하게 사용할 수 있다.

상기 블랙 안료로서는 카본 블랙을 사용할 수 있는데, 퍼니스 (furnace)법 또는 채널법에 따라 제조된 카본 블랙을 사용하거난 표면 처리한 카본 블랙을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 표면 처리된 카본 블랙은 양이온성, 음이온성, 또는 중성이거나, 탄소수가 1 내지 20인 탄화수소기를 가질 수 있다.

상기 카본 블랙은 BET 방법으로 측정한 비표면적이 50 내지 300 m²/g이고 DBP로 측정한 흡유량이 40 내지 150 ml/100 g이고, 휘발분은 0.5 내지 10 질량％이며 pH는 2 내지 9라는 특성을 갖는 것이 바람직하다.

이러한 특성을 갖는 카본 블랙으로는 시판되는 제품 등을 사용할 수 있는데, 예를 들면, No. 2300, No. 900, MCF 88, No. 40, No. 52, MA 7, MA 8 및 No. 2200B (미쯔비시 카가쿠 코포레이션 (Mitsubishi Kagaku Co.) 제품), 라벤 (RAVEN) 1255 (콜럼비안 카본 재팬 리미티드 (Columbian Carbon Japan Limited) 제품), 레갈 (REGAL) 400R, 레갈 660R, 모굴 엘 (MOGUL L) 및 캐보젯(Cabojet) 200, 캐보젯 300 (캐보트 (Cabot) 제품) 및 컬러 블랙 (Black) FW1, 블랙 FW18, 컬러 블랙 S170, 컬러 블랙 S150, 프린텍스 (Printex) 35 및 프린텍스 U (데구사 (Degussa) 제품) 등이 있다.

상기 본 발명에 사용되는 컬러 안료로는 옐로우(Yellow), 마젠타(magenta). 시안(Cyan) 안료를 각각 사용할 수 있다.

각각의 컬러 안료의 예로는 옐로우의 경우 C.I. 피그먼트 옐로우1, C.I. 피그먼트 옐로우3, C.I. 피그먼트 옐로우13, C.I. 피그먼트 옐로우16, C.I. 피그먼트 옐로우83 등이 있다.

마젠타 안료의 예로는 C.I. 피그먼트 레드5, C.I. 피그먼트 레드7, C.I. 피그먼트 레드12, C.I. 피그먼트 레드48, C.I. 피그먼트 레드57, C.I. 피그먼트 레드112, C.I. 피그먼트 바이올렛 19등이 있으며 퀴나크리돈 안료가 특히 바람직하다.

시안 안료의 예로는 C.I. 피크먼트 블루1, C.I. 피크먼트 블루2, C.I. 피크먼트 블루3, C.I. 피크먼트 블루15:3, C.I. 피크먼트 블루16, C.I. 피크먼트 블루22, C.I. 바트 블루4 및 C.I. 바트 블루6등이 있으며 금속 프탈로시아닌 안료가 특히 바람직하고 구리 프탈로시아닌 안료가 더욱 바람직하다. 하지만, 상기 기재한 안료 만으로 제한되지는 않는다.

상기 안료는 부피 평균 입경이 5 내지 110 nm, 바람직하게는 50 내지 100 nm인데, 상기 부피 평균 입경이 5 nm 미만이면 반데르 발스 인력으로 인한 응집현상이 심해지며, 화상 인쇄시 종이 섬유소 사이로 침투하여 가리움 효과가 발생하여 화상 성능이 떨어지는 단점이 있고, 120 nm 초과이면 캡슐화 과정에서 고분자 피막에 의하여 입자 크기가 증대되어 궁긍적으로 노즐막힘 현상이 발생하므로 바람직하지 않다.

상기 블랙 안료 및 컬러 안료의 피복에 사용되는 고분자 수지는 안료에 대한 흡착성 및 사용되는 중합성 불포화 단량체 중에서의 용해성을 고려해서 선택한다. 특히 비닐수지, 예를 들어 염화 비닐 수지, 아세트산 수지, 아세트산 비닐 수지, 염화 비닐/아세트산 비닐 공중합체 수지 및 폴리비닐 아세탈 수지, 셀룰로스 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리 우레탄 수지, 폴리 아미드 수지 및 아크릴 수지가 바람직하다. 이중에서 중합성 불포화 단량체 중에서 안료의 미립안정화와 입자 및 Tg조절의 용이성 면에서 아크릴 수지가 적합하며 필요에 따라 2종 이상의 비수용성 수지를 조합하여 사용할 수 있다.

상기 캡슐화 블랙 안료 및 캡슐화 컬러 안료, 즉 캡슐화 안료에 피복된 고분자 수지는 중합성 불포화 단량체, 수성 매질, 안료, 및 중합 개시제를 포함하는 중합 조성물의 중합 반응이 상기 안료 상에서 진행된 결과 형성된다.

상기 중합 반응은 수용성 중합 개시제를 사용하는 유화 중합법 또는 지용성 중합 개시제를 사용하는 현탁 중합법을 사용할 수 있으며, 입자 크기 및 반응 조절이 용이한 이유로 유화 중합법이 더 바람직하다.

이때, 유화 중합법을 사용하는 경우, 직접 유화법, 자연 유화법 또는 상전이 유화법 등이 적용될 수 있다.

구체적으로 직접 유화법은 중합성 불포화 단량체 중에서 안료의 분산물을 호모믹서, 라인 믹서 또는 고압 호모게나이저 등과 같은 분산기를 사용하여 유화제를 첨가한 수성 매질 중에서 유화시키는 방법이고, 자연 유화법은 중합성 불포화 단량체 중에서 안료의 분산물에 유화제를 첨가한 후, 이 혼합물을 대량의 물에 붓는 방법이며, 상전이 유화법은 중합성 불포화 단량체 중에서 착색제의 분산물에 유화제를 첨가한 후, 이 혼합물을 교반하면서 여기에 물을 조금씩 첨가하는 방법이다.

중합성 불포화 단량체의 예로는 비닐 방향족 탄화수소, (메트)아크릴 에스테르, (메트)아크릴아미드, 알킬-치환된 (메트)아크릴아미드, N-치환된 말레이미드, 말레산 무수물, (메트)아크릴로니트릴, 메틸 비닐 케톤, 아세트산 비닐 및 염화 비닐리덴 등이 있다.

상기 비닐 방향족 탄화수소의 구체적인 예로는 스티렌, α-메틸스티렌, o-, m- 또는 p-클로로스티렌, p-에틸스티렌 및 디비닐벤젠 등이 있다. 이러한 단량체들은 단독으로 사용하거나 이들의 임의의 조합물로 사용할 수 있다. 그러나, 본 발명에 사용되는 비닐 방향족 탄화수소는 이에 제한되지 않는다.

상기 (메트)아크릴 에스테르의 구체적인 예로는 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 시클로헥실 아크릴레이트, 페닐 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 헥실 메타크릴레이트, 2-에틸헥실 메타크릴레이트, 에틸 β-히드록시아크릴레이트, 프로필 γ-히드록시아크릴레이트, 부틸 δ-히드록시아크릴레이트, 에틸 β-히드록시메타크릴레이트, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트 및 테트라에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트 등이 있다. 그러나, 본 발명에 사용되는 (메트)아크릴 에스테르는 이에 제한되지 않는다.

이러한 중합성 불포화 단량체들은 단독으로 사용하거나 이들의 임의의 조합물로 사용할 수 있다. 물론, 생성되는 캡슐화 안료의 성질을 용도에 따라 개선시킬 목적으로 소량의 수용성 단량체를 첨가하여 중합을 수행할 수 있음은 당연하다. 수용성 단량체의 예로는 음이온성기, 예를 들면, 술폰산기, 인산기 또는 카르복실산기 등이 있다. 이러한 산들은 알칼리 금속염, 예를 들면, 나트륨염, 암모늄염, 아민염 및 유리 산의 임의의 형태일 수 있다. 이들의 적합한 예로는 스티렌술폰산, 스티렌술폰산 나트륨, 2-아크릴아미도-2-메틸프로펜술폰산, 2-히드록시메틸메타크릴로일 포스페이트, 3-클로로-2-히드록시프로필메타크릴로일 포스페이트, 아크릴산, 메타크릴산, 푸마르산, 크로톤산, 테트라히드로테레프탈산, 이타콘산 및 말레산 등이 있다.

상기 수성 매질로는 물 또는 물과 유기용매의 혼합용액을 사용한다. 상기 수성 매질의 함량은 중합성 불포화 단량체 100 중량부를 기준으로 100 내지 1,000 중량부, 바람직하기로는 400 내지 700 중량부이다. 상기 함량이 100 중량부 미만이면 반응이 너무 빠르게 진행되어 피복되는 고분자 수지의 두께가 너무 두꺼워지고, 1,000 중량부 초과이면 단량체가 각 반응 사이트에 이동하기가 어려워지므로 반응이 너무 느리게 진행되어 고분자 수지가 안료를 피복하기가 어려워지므로 바람직하지 않다.

상기 안료의 함량은 중합성 불포화 단량체 100 중량부를 기준으로 20 내지 500 중량부, 바람직하기로는 50 내지 400 중량부이다. 상기 함량이 20 중량부 미만이면 착색제에 피복되는 수지의 함량이 너무 많아 착색제 고유의 색상을 발현하기가 어렵고, 500 중량부 초과이면 착색제에 피복되는 수지의 함량이 너무 적어 착색제를 완전하게 캡슐화 구성하기가 어려우므로 바람직하지 않다.

상기 중합 개시제로는, 수용성 또는 지용성 과황산염, 과산화물, 아조 화합물 또는 과산화물과 환원제, 예를 들면 아황산염과의 조합으로 구성된 산화환원 (redox) 조성물을 사용할 수 있다. 이들의 예로는 과황산 암모늄, 과황산 칼륨, 과황산 나트륨, 과산화수소, t-부틸 히드로과산화물, t-부틸 퍼옥시벤조에이트, 2,2-아조비스-이소부티로니트릴, 2,2-아조비스(2-디아미노프로판) 히드로클로라이드 및 2,2-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴) 등이 있다.

상기 중합 개시제의 함량은 중합성 불포화 단량체 100 중량부를 기준으로 0.05 내지 3 중량부, 바람직하기로는 0.5 내지 1.5 중량부이다. 상기 함량이 0.5 중량부 미만이면 반응 개시가 잘 안되어 반응이 너무 느리게 일어나고, 3 중량부 초과이면 반응속도가 너무 빨라 반응 속도의 조절이 어려워지므로 바람직하지 않다.

상기 중합 개시제는 상기 중합 반응에 참여하는 다른 원료, 즉 중합성 불포화 단량체, 수성 매질, 안료 등과 반응 초기에 첨가될 수도 있고, 다른 원료들을 먼저 유화 또는 현탁한 후 승온하고 나서, 이후에 첨가될 수도 있다. 이때, 전자의 경우는 반응속도의 제어가 다소 어려운 특징이 있고, 반면에 후자의 경우는 반응속도의 제어가 쉬운 특징이 있다.

상기 안료를 피복하는 고분자 수지를 유화 중합법에 의해 형성하는 경우에, 중합 조성물에는 유화제를 더 포함하게 되는데, 이때 상기 유화제로는 비이온성, 음이온성 또는 양자를 함유하는 양성(ampholytic) 유화제를 사용할 수 있다.

상기 유화제의 함량은 중합성 불포화 단량체 100 중량부를 기준으로 0.01 내지 10 중량부, 바람직하기로는 0.1 내지 7 중량부이다. 상기 함량이 0.01 중량부 미만이면 임계 유화 농도 이하이므로 유화중합이 효율적이지 않으며, 10 중량부 초과이면 과다한 유화제 사용으로 반응종료 후에도 거품이 많이 발생하여 바람직하지 않다.

또한, 상기 캡슐화 안료의 제조 방법에서, 중합 조성물이 가교 가능 단량체를 더 포함하고, 상기 착색제 상에서 상기 중합성 불포화 단량체 및 가교 가능 단량체를 중합하여 대입경 캡슐화 착색제를 제조하여, 가교 구조를 갖는 고분자 수지로 피복된 캡슐화 착색제를 제조할 수 있다.

이때, 상기 가교 가능 단량체로는 (메트)아크릴레이트 및 비닐 화합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.

상기 가교 가능 단량체의 함량은 중합성 불포화 단량체 100 중량부를 기준으로 10 내지 80 중량부, 바람직하기로는 15 내지 60 중량부이다. 상기 함량이 10 중량부 미만이면 가교정도가 너무 낮아 지나치게 큰 고분자 수지가 합성되고, 80 중량부 초과이면 가교정도가 너무 높아져서 착색제를 둘러싸기에는 너무 작은 고분자 수지가 합성되어 바람직하지 않다.

또한, 상기 중합성 조성물에는 연쇄 이동제를 더 포함할 수 있는데,이는 전술한 바와 같이, 황 함유 화합물, 아인산(phosphorous acid) 화합물, 차인산(Hypophosphorous acid) 화합물, 및 알콜로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.

상기 연쇄 이동제의 함량은 중합성 불포화 단량체 100 중량부를 기준으로 0.05 내지 5 중량부, 바람직하기로는 0.5 내지 2 중량부이다. 상기 함량이 0.05 중량부 미만이면 가교 너무 높아지고, 5 중량부 초과이면 가교정도가 너무 낮아져서 바람직하지 않다.

이외에, 필요에 따라, 상기 중합성 조성물은 첨가제, 예를 들면 자외선 흡수제, 산화방지제, 현색향상제, 살충제(biocide)등을 더 포함할 수 있다.

전술한 중합 과정을 거쳐, 사용한 안료의 종류에 따라, 고분자 수지로 피복된 블랙 안료를 포함하는 캡슐화 블랙 안료 및 고분자 수지로 피복된 컬러 안료를 포함하는 캡슐화 컬러 안료를 얻을 수 있다.

본원 발명은 상기 캡슐화 블랙 안료 및 캡슐화 컬러 안료의 부피 평균 입경 및 유리 전이 온도를 조절하여 일반 문서의 경우 시각력이 높은 화상을 제공하고, 컬러 문서의 경우 잉크젯 프린터 헤드에서의 노즐 막힘 현상이 없으면서 세밀하고 폭 넓은 색상 범위(color gamut)를 갖는 화상을 동시에 구현할 수 있는 잉크 세트를 제공하는 것을 특징으로 한다.

상기 캡슐화 안료의 부피 평균 입경은 안료에 대한 피복용 고분자 수지의 질량 비율을 조절함으로써 제어할 수 있게 된다.

즉, 상기 안료에 대한 이를 피복하는 고분자 수지의 질량비(%)는, 블랙 안료인 경우에는 20 내지 500%, 바람직하게는 50 내지 400%이고, 컬러 안료인 경우에는 블랙 안료 보다 그 부피 평균 입경이 작게 조절되므로 20 내지 200%, 바람직하게는 50 내지 200%이다. 상기 질량비가 20% 미만이면 고분자 수지의 함량이 과도하고 안료의 농도가 작아져서 화상의 광학 농도가 낮아지고, 500 % 초과이면 안료의 함량이 과도하여 안료의 피복이 불충분하고 안료끼리 서로 응집될 수 있다.

이렇게, 캡슐화 블랙 안료의 경우 캡슐화 컬러 안료인 경우보다 부피 평균 입경을 더 크게 형성시키는 이유는, 최근 문자 및 화상의 인쇄에 있어서, 각각의 요구하는 특성을 모두 만족시키기 위함이다.

즉, 블랙 안료가 일반 문서, 즉 문자를 인쇄하는데 사용되는데, 이때는 안료 입자의 크기가 클수록 광학 농도가 증가하므로 문자를 보다 뚜렷하게 인쇄하기 위해 상대적으로 부피 평균 입경이 클 것이 요구된다. 반면에, 컬러 안료는 화상을 인쇄하는데 사용되고, 이때는 정밀한 화상의 구현이 요구되므로, 프린터 헤드의 노즐의 크기가 작아지게 되고, 그 결과, 컬러 안료 자체도 더 작은 부피 평균 입경을 갖는 것이 요구된다.

또한, 호모폴리머의 유리전이 온도를 바탕으로 코폴리머의 유리전이 온도를 예상할 수 있는 하기 폭스 방정식(Fox Equation)을 근거로 하여, 불포화 단량체의 종류와 무게비율을 조절함으로써, 상기 캡슐화 안료의 유리전이온도를 제어할 수 있다.

1/T_g=w₁/T_g1+w₂/T_g2+··········+ w_n/T_gn

이때, w₁, w₂,········, w_n 는 상이한 단량체의 중량 분율을 나타내고, T_g1,T_g2,······, T_gn 는 단량체의 호모폴리머의 T_g를 나타낸다.

이렇게 상이한 유리 전이 온도를 갖는 고분자 수지를 함유하는 캡슐화 블랙 안료를 포함하는 잉크 조성물 및 캡슐화 컬러 안료를 포함하는 잉크 조성물을 사용하는 잉크 세트에서, 유리 전이 온도가 높은 고분자 수지를 함유하는 캡슐화 블랙 안료를 포함하는 잉크 조성물은 문자를 인쇄하고, 유리 전이 온도가 낮은 고분자 수지를 함유하는 캡슐화 컬러 안료를 포함하는 잉크 조성물은 화상을 인쇄함에 있어서, 보다 유리하다.

즉, 유리 전이 온도가 높은 고분자 수지로 피복된 캡슐화 블랙 안료는 매우 단단한(hard) 성질이 있어 용지에서의 퍼짐성이 좋지 않아 인쇄후의 두께도 변화가 없으므로 광학농도가 우수한 문자를 구현할 수 있고, 유리 전이 온도가 낮은 고분자 수지로 피복된 캡슐화 컬러 안료는 용지에 대해 퍼짐성이 우수하여 인쇄 후 용지 위에 고르게 평평하게 퍼질 수 있어서 내구성뿐만 아니라 인쇄광택도 우수한 화상을 구현할 수 있어, 본 발명에 따른 잉크 세트는 문자 및 화상에서 각각 개선된 인쇄 결과물을 제공할 수 있게 된다.

구체적으로, 상기 캡슐화 블랙 안료의 부피 평균 입경(D₁)은 120 내지 150 nm, 바람직하게는 135 내지 150nm 이고, 상기 캡슐화 블랙 안료의 유리 전이 온도(T_g1)는 30 내지 50℃, 바람직하게는 35 내지 50℃ 이다.

상기 캡슐화 블랙 안료의 부피 평균 입경이 120nm 미만이면 광학 농도가 낮아져 인쇄 화상이 나빠지고, 150nm 초과이면 노즐 막힘 현상이 발생하여 바람직하지 않다.

또한, 상기 캡슐화 블랙 안료의 유리 전이 온도가 30℃ 미만이면 안료의 퍼짐성이 높아져 글자의 라인(Line) 매끄러움이 떨어지게 되고, 50℃ 초과이면 용지와의 접착력이 떨어져 바람직하지 않다.

한편, 상기 캡슐화 컬러 안료의 부피 평균 입경(D₂)은 90 내지 120 nm, 바람직하게는 100 내지 120nm 이고, 상기 캡슐화 컬러 안료의 유리 전이 온도(T_g2)는 10 내지 30℃, 바람직하게는 15 내지 30℃ 이다.

상기 캡슐화 컬러 안료의 부피 평균 입경이 100nm 미만이면 광학 농도가 낮아서 문자 인쇄시 선명하지 않고, 120nm 초과이면 노즐 막힘 현상이 발생하여 바람직하지 않다.

또한, 상기 캡슐화 컬러 안료의 유리 전이 온도가 10℃ 미만이면 안료가 헤드 표면에 부착되어 잉크 흐름성을 방해하고, 30℃ 초과이면 안료의 퍼짐성이 나빠져 화이트 홀 효과로 인한 화상저하가 발생하여 바람직하지 않다.

이때, 상기 캡슐화 블랙 안료와 캡슐화 컬러 안료의 부피 평균 입경의 차이(D₁-D₂)는 1 내지 60nm, 바람직하게는 5 내지 40nm 이고, 상기 캡슐화 블랙 안료와 캡슐화 컬러 안료의 유리 전이 온도의 차이(T_g1-T_g2)는 1 내지 40℃, 바람직하게는 5 내지 35℃ 이다.

상기 부피 평균 입경의 차이(D₁-D₂)가 1 nm 미만 또는 60nm 초과이면 문자 인쇄시 캡슐화 블랙 안료의 경우에는 화상의 광학 농도 저하가 발생하고 캡슐화 컬러 안료의 경우에는 노즐 막힘 현상이 발생하여 바람직하지 않다.

또한, 상기 유리 전이 온도의 차이(T_g1-T_g2)가 1℃ 미만 또는 40℃ 초과이면 캡슐화 블랙 안료의 경우에는 라인 매끄러움이 감소하거나 용지 정착성이 나빠지고 캡슐화 컬러 안료의 경우에는 화이트홀 효과에 의한 광학 농도 저하 현상이 발생)하여 바람직하지 않다.

또한, 본 발명에 따른 잉크 세트는 전술한 고분자 수지로 피복된 캡슐화 블랙 안료를 포함하는 잉크 조성물, 및 고분자 수지로 피복된 캡슐화 컬러 안료를 포함하는 잉크 조성물을 포함한다.

이때, 상기 각 잉크 조성물에서, 상기 캡슐화 블랙 안료 및 캡슐화 컬러 안료의 함량은 각각 잉크 조성물 100중량부를 기준으로 1 내지 20 중량부, 바람직하게는 2 내지 10 중량부, 더 바람직하게는 3 내지 7 중량부이다.

상기 함량이 1 중량부 미만인 경우에는 원하는 광학 농도(Optical Density)를 구현하기 어렵고, 20 중량부 초과인 경우에는 점도가 너무 높아져 잉크젯 토출 성능이 떨어져 바람직하지 않다.

상기 본 발명에 따른 잉크 조성물에서 사용되는 용매는 물과 같은 수계 용매를 사용할 수 있으며, 1 종 이상의 유기 용매를 더 포함할 수 있다. 이와 같은 용매는 상기 잉크 조성물 100 중량부를 기준으로 80 내지 99 중량부, 바람직하게는 85 내지 98 중량부, 더 바람직하게는 90 내지 97 중량부로 사용될 수 있다.

상기 용매의 함량이 80 중량부 미만이면 잉크 조성물의 점도가 지나치게 높아져 토출 성능이 저하될 우려가 있으며, 99 중량부 초과하는 경우에는 표면 장력의 증가로 인한 토출 성능의 저하가 발생하여 바람직하지 않다.

상기 용매에 포함되는 유기용매는 알콜계 용매, 케톤계 용매, 에스테르계 용매, 다가알콜계 용매, 함질소계 용매, 디메틸 술폭사이드, 테트라메틸술폰 및 티오글리콜의 함황 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이 사용될 수 있다.

상기 유기용매로서 사용가능한 알코올계 용매로는 메틸알콜, 에틸 알콜, n-프로필알콜, 이소프로필알콜, n-부틸알콜, sec-부틸알콜, t-부틸알콜 또는 이소부틸알콜이 있고, 상기 케톤계 용매로는 아세톤, 메틸에틸케톤, 디에틸케톤 또는 디아세톤알콜이 있고, 상기 에스테르계 용매로는 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트 또는 에틸 락테이트가 있고, 상기 다가알콜계 용매의 예로는 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜, 1,4-부탄디올, 1,2,4-부탄트리올, 1,5-펜탄디올, 1,2,6-헥산트리올, 헥실렌글리콜, 글리세롤, 글리세롤 에톡실레이트 또는 트리메틸롤프로판 에톡실레이트이 있다. 유기 용매로서 사용되는 일가 알코올은 잉크의 표면 장력을 조절하여 보통 용지 혹은 전문 용지 등의 기록 매체 상에서의 침투성, 도트 형성능 및 인쇄된 화상의 건조 특성을 향상시킬 수 있으며, 다가알콜 및 그의 유도체는 쉽게 증발하지 않으며 잉크의 빙점을 낮춤으로써 잉크의 보존 안정성을 향상시켜 노즐의 막힘을 방지하는 역할을 수행할 수 있다.

상기 유기용매로서 사용 가능한 함질소계 용매의 예로는, 2-피롤리돈 또는 N-메틸-2-피롤리돈이 있고, 상기 함황계 용매의 예로는 디메틸 술폭사이드, 테트라메틸렌술폰 또는 티오글리콜이 있다.

이와 같은 유기 용매가 물과 같은 수계 용매와 함께 사용되는 경우 유기용매의 함량은 물 100중량부를 기준으로 하여 0.1 내지 130 중량부, 바람직하게는 10 내지 50 중량부인 것이 바람직한 바, 0.1 중량부 미만이면 잉크의 표면 장력이 지나치게 상승하고, 130 중량부를 초과하면 잉크의 점도가 증가하여 토출 성능이 저하되므로 바람직하지 않다.

본 발명에 따른 상기 잉크 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 있고, 상기 첨가제의 함량은 캡슐화 블랙 안료 및 캡슐화 컬러 안료와 같은 캡슐화 안료 100 중량부를 기준으로 0.5 내지 600 중량부, 바람직하게는 10 내지 300 중량부이다. 상기 첨가제의 함량이 0.5 중량부 미만이면 성능발현이 어렵고, 600 중량부 초과이면 저장안정성이 나빠져 바람직하지 않다.

특히, 상기 첨가제 중 계면활성제로는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적절하게 선택할 수 있으며, 예컨대 양성 계면활성제, 음이온계 계면활성제, 양이온계 계면활성제, 비이온계 계면활성제 등을 들 수 있다. 이들은 1종 단독으로 사용할 수 있고, 2종 이상을 병용하여도 무방하다.

상기 양성 계면활성제로서는 예컨대, 알라닌, 도데실디(아미노에틸)글리신, 디(옥틸아미노에틸)글리신, N-알킬-N,N-디메틸암모늄베타인 등을 들 수 있다.

상기 음이온계 계면활성제로서는 예컨대, 알킬벤젠술폰산염, α-올레핀술폰산염, 폴리옥시에틸렌알킬에테르아세트산염 계면활성제, 인산에스테르 등을 들 수 있다.

상기 양이온계 계면활성제로서는 예컨대, 알킬아민염, 아미노알콜지방산 유도체, 폴리아민지방산 유도체, 이미다졸린 등 아민염형 계면활성제, 알킬트리메틸암모늄염, 디알킬디메틸암모늄염, 알킬디메틸벤질암모늄염, 피리디늄염, 알킬이소퀴놀리늄염, 염화벤제토늄 등의 4급 암모늄염형 계면활성제 등을 들 수 있다.

상기 비이온계 계면활성제로서는 예컨대, 폴리옥시에틸렌알킬에테르 계면활성제, 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르 계면활성제, 아세틸렌글리콜 계면활성제 등을 들 수 있다.

이 중에서 비이온계 계면활성제가 소포 성능이 우수하기 때문에 바람직하다.

바람직한 비이온계 계면활성제로는 아세틸레닉 에톡실레이티드 디올(Acetylenic ethoxylated diol) 구조를 갖는 Air Products 사의 SURFYNOL 계열, 폴리에틸렌 옥사이드 또는 폴리프로필렌 옥사이드 구조를 갖는 Union Carbide 사의 TERGITOL 계열, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 지방산 에스테르(Polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester) 구조를 갖는 Tween 계열 등이 있다.

상기 본 발명에 따른 잉크 조성물은 최적의 사용상태를 나타내기 위해서는 20℃에서의 표면장력이 15 내지 70 dyne/cm, 바람직하게는 25 내지 55 dyne/cm이고, 20℃에서의 점도는 1 내지 20cps, 바람직하게는 1.5 내지 3.5 cps의 값을 갖는 것이 좋다. 상기 표면 장력의 범위를 벗어나는 경우에는 인쇄 성능이 저하 되고, 상기 점도의 범위를 벗어나는 경우에는 토출이 제대로 이루어지지 않아 바람직하지 않다.

또한, 본원 발명의 잉크 세트는 잉크젯 기록 장치의 잉크 수용부 또는 잉크젯 프린터 카트리지에 제공될 수 있다.

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 있다. 또한, 상기 잉크젯 기록 장치는 스캐닝형 프린터(scanning type printer) 또는 어레이형 프린터(array type printer)일 수도 있으며, 데스크탑(desktop)용, 텍스타일(textile)용 및 산업용으로도 사용될 수 있다. 상기 본 발명의 잉크젯 기록 장치와 관련한 헤드 타입, 프린터 타입 및 용도는 본 발명의 잉크젯 기록 장치를 보다 상세히 설명하기 위하여 나열한 것에 불과한 것으로서, 본 발명의 잉크 조성물이 사용될 수 있는 잉크젯 기록 장치는 전술한 잉크젯 기록 장치에 한정되지 않고 다양하게 사용될 수 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 잉크젯 기록 장치를 나타낸 도면이다.

이를 참조하면, 잉크젯 기록 장치는 거대 발색단 함유 착색제 및 착색제 유사 첨가제를 함유하는 잉크 조성물을 포함하는 잉크젯 프린터 카트리지를 구비한다. 프린터 커버(8)은 프린터 (5)의 본체(13)과 연결되어 있다. 이동성 래치(10)의 서로 맞물린 영역은 홀(7)을 통하여 돌출되어 있다. 이동성 래치(10)은 고정 래치(9)와 서로 맞물리게 되어 있고, 고정 래치(9)는 커버가 닫혀질 때 프린터 커버의 내부에 연결된다. 상기 커버는 홀을 통하여 연장된 이동성 래치(10)의 맞물린 영역에 대응되는 리세스(14)를 구비한다. 잉크젯 프린터 카트리지(11)는 잉크젯 프린터 카트리지(11)의 하부를 통과하는 종이(3)에 잉크를 위치하도록 장착된다.

도 2는 본 발명의 잉크 세트를 포함하는 잉크젯 프린터 카트리지의 단면도이다. 상기 잉크젯 프린터 카트리지(100)는 잉크 저장기(112)를 형성하는 카트지리 본체(110), 잉크 저장기(112)의 탑 영역을 커버하는 내부 커버(114), 상기 내부커버(114)와 소정 간격으로 이격되고, 상기 잉크 저장기(112)와 내부 커버(114)를 실링하는 외부 커버(116)를 구비한다.

상기 잉크 저장기(112)는 수직 배리어 벽(123)에 의하여 제1 챔버 (124) 및 제2 챔버(126)이 구획된다. 제1 챔버 (124) 및 제2 챔버 (126)사이에 잉크 통로(ink passage) (128)가 수직 배리어 벽(123)의 바닥에 형성된다. 잉크가 제1챔버(124) 및 스폰지 (129)를 채우고, 잉크는 제2챔버(126)을 채운다. 상기 제2챔버(126)에 대응되는 벤트 홀(126a)에 내부 커버(114)에 형성된다.

필터(14)은 제2챔버(126)의 하부에 형성되어 잉크내의 불순물 및 미세 버블을 여과하여 프린터헤드(13)의 배출 홀(ejection hole)이 글로깅되는 것을 막는다. 후크(142)는 필터(140)의 에지(가장자리 영역)상에 형성되어 스탠드파이프(132)의 탑 영역에 배치(커플링)된다. 잉크 저장기(120)의 잉크가 프린터헤드(130)의 배출 홀을 통과하여 인쇄 매채에 작은 방울 형상으로 배출된다.

이하에서 본 발명을 실시예 및 비교예를 들어 보다 상세히 설명하지만 본 발명이 이들에 한정되는 것은 아니다.

부피 평균 입경의 측정

하기 제조예에서 제조된 캡슐화 안료의 부피 평균 입경을 측정장치(제조회사: HORIBA, 상품명: LA-910)을 이용하여 레이져 산란 분광분석법(Lazer Light Scattering Distribution Analyzer)의 방법으로 측정하였다.

유리 전이 온도(T _g )의 측정

하기 제조예에서 제조된 캡슐화 착색제의 고분자 수지의 유리 전이 온도는 (Baehr, Germany)사의 DTA/DSC 703 기기로 1기압, -50~200℃의 조건 하에서 측정하였다.

제조예 1.

Cabojet 300 10g(안료 고형분 기준), 스티렌 12g, 에틸 메타크릴레이트 15g, 헥실 메타크릴산 10g, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트 0.3g, BYK-190 1g, Solsperse-46000 0.5g 물 110g의 혼합물에 넣었다. 여기에 40g의 유리구슬을 넣고 17시간 동안 Dispermat으로 교반하면서 에멀젼을 형성 시켰다. 여기에 90℃의 40ml의 물이 들어있는 용기에 고체 과황산 칼륨 0.3g을 넣고 단량체-안료 에멀젼을 적가하고 2 시간 동안 90℃에서 교반하고 상온으로 냉각하고 KOH로 pH9까지 중화하였다. 이를 200mesh 필터로 걸러서 부피 평균 입경 146nm, Tg가 46℃인 캡슐화 블랙 안료의 분산 용액을 얻었다.

제조예 2

Cabojet 300 10g(안료 고형분 기준), 스티렌 4g, 헥실메타크릴산 5g, 메타크릴산 1g, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트 0.1g, BYK-190 0.3g, Solsperse-46000 0.17g, 및 물 130g을 사용한 것을 제외하고 제조예 1과 동일한 과정을 통하여 부피 평균 입경 118nm, Tg가 46℃인 캡슐화 블랙 안료의 분산 용액을 얻었다.

제조예 3

Cabojet 300의 10g(안료 고형분 기준), 스티렌 12g, 헥실 메타크릴산 9g, 메타크릴산 6g, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트 0.2g, BYK-190 1g, Solsperse-46000 0.5g, 및 물 130g을 사용한 것을 제외하고 제조예 1과 동일한 과정을 통하여 부피 평균 입경 143nm, Tg가 26℃인 캡슐화 블랙 안료의 분산 용액을 얻었다.

제조예 4

Cabojet 300의 10g(안료 고형분 기준)을 스티렌 8g, 헥실 메타크릴산 5g, 메타크릴산 6g, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트 0.2g, BYK-190 1g, Solsperse-46000 0.5g, 및 물 130g을 사용한 것을 제외하고 제조예 1과 동일한 과정을 통하여 부피 평균 입경 117nm, Tg가 23℃인 캡슐화 블랙 안료의 분산 용액을 얻었다.

실시예 1 - 캡슐화 블랙 안료의 잉크 조성물 제조

제조예 1의 캡슐화 안료 분산 용액 40 중량부

글리세롤 2 중량부

디에틸렌글리콜 3 중량부

비이온계 계면활성제(상품명: Tween 40, Aldrich 社) 0.6 중량부

물(탈이온수) 55 중량부

비교예 1-3 캡슐화 블랙 안료의 잉크 조성물 제조

실시예 1에서 제조예1의 캡슐화 안료 분산 용액 대신에 제조예 2-4의 용액을 사용하여 실시예 1의 조성과 동일하게 잉크 조성물을 제조하였고, 이를 비교예 1-3라 명명하였다.

제조예 5

프탈로시아닌 블루(C.I. 피그먼트 블루 15:3) 10g, 스티렌 4g, 헥실 메타크릴산 3g, 메타크릴산 2g, 에틸렌 글리콜 디메틸아크릴레이트 0.15g, BYK-190 0.25g, Solsperse-46000 0.13g, 및 물 130g을 사용한 것을 제외하고 제조예 1과 동일한 방법을 통하여 부피 평균 입경 101nm, 유리 전이 온도가 25℃인 캡슐화 시안 안료의 분산 용액을 얻었다.

제조예 6

프탈로시아닌 블루(C.I. 피그먼트 블루 15:3) 10g, 스티렌 12g, 헥실 메타크릴산 9g, 메타크릴산 6g, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트 0.2g, BYK-190 1g, Solsperse-46000 0.5g, 및 물 110g을 사용한 것을 제외하고 제조예 1과 동일한 방법을 통하여 부피 평균 입경 146nm, 유리 전이 온도가 26℃인 캡슐화 시안 안료의 분산 용액을 얻었다.

제조예 7

프탈로시아닌 블루(C.I. 피그먼트 블루 15:3) 10g, 스티렌 4g, 헥실 메타크릴산 5g, 메타크릴산 1g, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트 0.15g, BYK-190 0.25g, Solsperse-46000 0.13g 물 135g을 사용한 것을 제외하고 제조예 1과 동일한 방법을 통하여 부피 평균 입경 103nm, 유리 전이 온도가 43℃인 캡슐화 시안 안료의 분산 용액을 얻었다.

제조예 8

프탈로시아닌 블루(C.I. 피그먼트 블루 15:3) 10g, 스티렌 12g, 헥실 메타크릴산 15g, 메타크릴산 3g, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트 0.3g, BYK-190 1g, Solsperse-46000 0.5g 물 110g을 사용한 것을 제외하고 제조예 1과 동일한 방법을 통하여 부피 평균 입경 143nm, 유리 전이 온도가 42℃인 캡슐화 시안 안료의 분산 용액을 얻었다.

실시예 2 - 캡슐화 시안 안료의 잉크 조성물 제조

제조예 1의 캡슐화 블랙 안료의 분산 용액 대신 제조예 5의 캡슐화 시안 안료의 분산 용액을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법을 통하여 캡슐화 시안 안료의 잉크 조성물을 얻었다

비교예 4-6

실시예 2에서 제조예 5의 분산 용액 대신 제조예 6-8의 분산 용액을 사용하여 실시예 2의 조성과 동일하게 잉크 조성물을 제조하고, 이를 비교예 4-6이라 명명하였다.

제조예 9

프탈로시아닌 블루대신 퀴나크리돈 (C.I. 피그먼트 레드 112)를 사용한 것을 제외하고 제조예 5와 동일한 방법을 통하여 부피 평균 입경 112nm, 유리 전이 온도가 25℃인 캡슐화 마젠타 안료의 분산 용액을 얻었다.

제조예 10

프탈로시아닌 블루대신 퀴나크리돈 (C.I. 피그먼트 레드 112)를 사용한 것을 제외하고 제조예 6과 동일한 방법을 통하여 부피 평균 입경 148nm, 유리 전이 온도가 23℃인 캡슐화 마젠타 안료의 분산 용액을 얻었다.

제조예 11

프탈로시아닌 블루대신 퀴나크리돈 (C.I. 피그먼트 레드 112)를 사용한 것을 제외하고 제조예 7과 동일한 방법을 통하여 부피 평균 입경 110nm, 유리 전이 온도가 44℃인 캡슐화 마젠타 안료의 분산 용액을 얻었다.

제조예 12

프탈로시아닌 블루대신 퀴나크리돈 (C.I. 피그먼트 레드 112)를 사용한 것을 제외하고 제조예 8과 동일한 방법을 통하여 부피 평균 입경 145nm, 유리 전이 온도가 47℃인 캡슐화 마젠타 안료의 분산 용액을 얻었다.

실시예 3 - 캡슐화 마젠타 안료의 잉크 조성물 제조

제조예 1의 캡슐화 블랙 안료의 분산 용액 대신 제조예 9의 캡슐화 마젠타 안료의 분산 용액을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법을 통하여 캡슐화 마젠타 안료의 잉크 조성물을 얻었다

비교예 7-9

실시예 2에서 제조예 1의 캡슐화 블랙 안료의 분산 용액 대신 제조예 10-12의 용액을 사용하여 실시예 1의 조성과 동일하게 잉크 조성물을 제조하고, 이를 비교예 7-9이라 명명하였다.

제조예 13

프탈로시아닌 블루대신 C.I. 피그먼트 Yellow 16을 사용한 것을 제외하고 제조예 5와 동일한 방법을 통하여 부피 평균 입경 112nm, 유리 전이 온도가 25℃인 캡슐화 옐로우 안료의 분산 용액을 얻었다.

제조예 14

프탈로시아닌 블루대신 C.I. 피그먼트 Yellow 16을 사용한 것을 제외하고 제조예 6과 동일한 방법을 통하여 부피 평균 입경 142nm, 유리 전이 온도가 23℃인 캡슐화 옐로우 안료의 분산 용액 을 얻었다.

제조예 15

프탈로시아닌 블루대신 C.I. 피그먼트 Yellow 16을 사용한 것을 제외하고 제조예 7과 동일한 방법을 통하여 부피 평균 입경 113nm, 유리 전이 온도가 39℃인 캡슐화 옐로우 안료의 분산 용액을 얻었다.

제조예 16

프탈로시아닌 블루대신 C.I. 피그먼트 Yellow 16을 사용한 것을 제외하고 제조예 8과 동일한 방법을 통하여 부피 평균 입경 139nm, 유리 전이 온도가 41℃인 캡슐화 옐로우 안료의 분산 용액을 얻었다.

실시예 4 - 캡슐화 옐로우 안료의 잉크 조성물 제조

제조예 1의 캡슐화 블랙 안료의 분산 용액 대신 제조예 13의 캡슐화 옐로우 안료의 분산 용액을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법을 통하여 캡슐화 옐로우 안료의 잉크 조성물을 얻었다.

비교예 10-12

실시예 2에서 제조예 1의 캡슐화 블랙 안료의 분산 용액 대신 제조예 14-16의 용액을 사용하여 실시예 1의 조성과 동일하게 잉크 조성물을 제조하여 이를 비교예 10-12라 명명하였다.

<캡슐화 블랙 안료의 잉크 조성물의 광학 농도(Optical Density) 및 라인 매끄러움 측정>

상기 실시예와 비교예에서 얻어진 잉크 조성물을 삼성 잉크카트리지(블랙의 노즐 크기가 7um, 컬러의 노즐 크기가 2um)를 이용하여 용지에 인쇄하고 각 잉크의 광학 농도를 GretagMacbeth D196 장비를 사용하여 측정하고, 라인 가장자리 도트(Dot)의 매끄러운 정도를 육안으로 확인하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

○ --- 라인 가장자리가 매끄러움

△ --- 라인 가장자리에 일부 퍼진 도트가 존재

X --- 라인 가장자리가 매끄럽지 못하고 도트 들이 퍼져있음

	실시예	비교예
구분	1	1	2	3
OD	1.32	1.10	1.28	1.01
라인 매끄러움	O	O	X	△

상기 표를 참조하면 캡슐화 블랙 안료의 잉크 조성물에서 안료의 부피 평균 입경이 클수록 OD가 높아져 텍스트(Text) 표현이 좋아짐을 알 수 있으며 유리 전이 온도가 높아질수록 도트의 퍼짐성이 작아져 라인 가장자리 도트가 매끄러워져 보다 또렷한 텍스트 구현이 가능한 것을 확인할 수 있다.

<캡슐화 컬러 안료의 잉크 조성물의 광학 농도, 컬러 범위(Color Gamut) 및 노즐 막힘 정도 측정>

GretagMacbeth D196장비를 사용하여 캡슐화 컬러 안료의 잉크 조성물의 광학 농도를 측정하고 컬러 범위를 계산하여 컬러 구현력을 측정하였다.또한, 캡슐화 컬러 안료의 잉크 조성물을 삼성 잉크카트리지(블랙의 노즐 크기가 7pl, 컬러의 노즐 크기가 2pl)에 넣고 출력하였고, 이때 각 노즐을 토출 시켜 그 중 토출되지 않는 노즐의 개수를 측정하여 얻은 노즐 막힘 정도를 확인하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

○ --- 노즐막힘 현상이 5% 미만

△ --- 노즐막힘 현상이 5% 이상 10% 미만

X --- 노즐막힘 현상이 10% 이상

	실시예			비교예
구분	2	3	4	4	7	10	5	8	11	6	9	12
컬러	C	M	Y	C	M	Y	C	M	Y	C	M	Y
OD	0.98	1.01	0.78	1.12	1.24	0.92	0.75	0.82	0.62	1.06	1.08	0.82
컬러 범위	10213			11532			8823			10923
노즐 막힘 정도	O	O	O	X	X	X	O	O	O	△	△	△

상기 표 2를 참조하면 같은 캡슐화 컬러 안료의 경우 유리 전이 온도가 낮을 수록, 부피 평균 입경이 클수록 화이트 홀 효과(White hole Effect)의 감소를 통해 진한 색 농도 및 보다 넓은 컬러 범위를 구현할 수 있으나, 부피 평균 입경이 커질수록 노즐 막힘 현상이 증가함을 볼 수 있다. 따라서 캡슐화 컬러 안료의 경우에는 작은 부피 평균 입경과 낮은 유리 전이 온도의 요건을 만족하는 것이 중요함을 알 수 있다.

Claims

고분자 수지로 피복된 블랙 안료를 포함하는 캡슐화 블랙 안료를 갖는 잉크 조성물; 및 고분자 수지로 피복된 컬러 안료를 포함하는 캡슐화 컬러 안료를 갖는 잉크 조성물을 포함하는 잉크 세트로서,

상기 캡슐화 블랙 안료의 부피 평균 직경(D₁)이 120 내지 150 nm 이고, 상기 캡슐화 블랙 안료의 유리 전이 온도(T_g1)가 30 내지 50℃이고, 상기 캡슐화 컬러 안료의 부피 평균 직경(D₂)이 90 내지 120 nm 이고, 상기 캡슐화 컬러 안료의 유리 전이 온도(T_g2)가 10 내지 30℃ 이고,

상기 캡슐화 블랙 안료와 캡슐화 컬러 안료의 부피 평균 입경의 차이(D₁-D₂)는 1 내지 60nm 이고, 및 상기 캡슐화 블랙 안료와 캡슐화 컬러 안료의 유리 전이 온도의 차이(T_g1-T_g2)는 1 내지 40℃ 인 잉크 세트.
제1항에 있어서, 상기 블랙 안료가 카본 블랙인 것을 특징으로 하는 잉크 세트.
제1항에 있어서, 상기 컬러 안료가 시안 안료, 마젠타 안료, 또는 옐로우 안료인 것을 특징으로 하는 잉크 세트.
제3항에 있어서, 시안 안료가C.I. 피크먼트 블루1, C.I. 피크먼트 블루2, C.I. 피크먼트 블루3, C.I. 피크먼트 블루15:3, C.I. 피크먼트 블루16, C.I. 피크먼트 블루22, C.I. 바트 블루4 및 C.I. 또는 바트 블루6이고, 상기 옐로우 안료가 C.I. 피그먼트 옐로우1, C.I. 피그먼트 옐로우3, C.I. 피그먼트 옐로우13, C.I. 피그먼트 옐로우16, 또는 C.I. 피그먼트 옐로우83이고, 상기 마젠타 안료가 C.I. 피그먼트 레드5, C.I. 피그먼트 레드7, C.I. 피그먼트 레드12, C.I. 피그먼트 레드48, C.I. 피그먼트 레드57, C.I. 피그먼트 레드112, C.I. 또는 피그먼트 바이올렛 19인 것을 특징으로 하는 잉크 세트.
제1항에 있어서, 상기 안료의 부피 평균 입경이 5 내지 110nm인 것을 특징으로 하는 잉크 세트.
제1항에 있어서, 상기 고분자 수지가 염화 비닐 수지, 아세트산 수지, 아세트산 비닐 수지, 염화 비닐/아세트산 비닐 공중합체 수지, 폴리비닐 아세탈 수지, 셀룰로스 수지, 아크릴 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리 우레탄 수지, 폴리 아미드 수지로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 잉크 세트.
제1항에 있어서, 상기 잉크 조성물이 용매 및 첨가제 중 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 세트.
제1항에 있어서, 상기 고분자 수지가 중합성 불포화 단량체, 수성 매질, 안료, 및 중합 개시제를 포함하는 중합 조성물을 중합 반응시켜 상기 안료 상에서 피복되는 것을 특징으로 하는 잉크 세트.
제8항에 있어서, 상기 중합 반응이 유화 중합법 또는 현탁 중합법에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 잉크 세트.
제8항에 있어서, 상기 중합성 불포화 단량체가 비닐 방향족 탄화수소, (메트)아크릴 산, (메트)아크릴 에스테르, (메트)아크릴아미드, 알킬-치환된 (메트)아크릴 아미드, N-치환된 말레이미드, 말레산 무수물, (메트) 아크릴로니트릴, 메틸 비닐 케톤, 아세트산 비닐 및 염화 비닐리덴으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 잉크 세트.
블랙 안료 및 상기 블랙 안료를 피복하는 고분자를 포함하는 캡슐화 블랙 안료를 갖는 잉크 조성물로서, 상기 캡슐화 블랙 안료의 부피 평균 직경이 120 내지 150 nm 이고, 상기 캡슐화 블랙 안료의 유리 전이 온도가 30 내지 50℃ 인 잉크 조성물.
컬러 안료 및 상기 컬러 안료를 피복하는 고분자를 포함하는 캡슐화 컬러 안료를 갖는 잉크 조성물로서, 상기 캡슐화 컬러 안료의 부피 평균 직경이 90 내지 120 nm 이고, 상기 캡슐화 컬러 안료의 유리 전이 온도가 10 내지 30℃ 인 잉크 조성물.
제1항 내지 제10항 어느 한 항에 따른 잉크 세트를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록장치용 카트리지.
제13항에 따른 잉크젯 기록장치용 카트리지를 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록 장치.