KR20110073310A - 잉크젯 에멀전 잉크 - Google Patents

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KR20110073310A
KR20110073310A KR1020100130760A KR20100130760A KR20110073310A KR 20110073310 A KR20110073310 A KR 20110073310A KR 1020100130760 A KR1020100130760 A KR 1020100130760A KR 20100130760 A KR20100130760 A KR 20100130760A KR 20110073310 A KR20110073310 A KR 20110073310A
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inkjet
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KR1020100130760A
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료조 아키야마
마이코 요시다
타카후미 하라
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가부시끼가이샤 도시바
도시바 테크 가부시키가이샤
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Abstract

일 실시 형태에 의하면, 잉크젯 에멀전 잉크는, 안료와, 수성 액체와, 유성 액체와, 폴리옥시에틸렌 경화 피마자유를 함유한다. 상기 폴리옥시에틸렌 경화 피마자유는, 상기 수성 액체와 상기 유성 액체를 유화한다. 상기 유성 액체의 적어도 일부는, 탄소수 6 내지 9의 지방족 모노알코올이다.

Description

잉크젯 에멀전 잉크{INKJET EMULSION INK}
여기에 기재하는 실시 형태는, 일반적으로는 잉크젯 에멀전 잉크에 관한 것이다.
최근에는 수성 성분과 유성 성분을 포함하는 에멀전 타입의 잉크젯 잉크가 제안되고 있다. 그러한 잉크는, 수성 잉크 및 유성 잉크의 양 장점을 겸비할 수 있기 때문이다.
종이 매체에 대한 기록에 적합한 잉크젯 에멀전 잉크에 대한 요구는 계속 높아지고 있다. 즉, 더 우수한 건조성 및 침투성이 요구되고, 더 고품질의 화상을 종이 매체에 형성할 수 있는 것이 요구되고 있다.
도면은, 잉크젯 기록 장치의 일례를 도시한다.
일반적으로는, 일 실시 형태에 의하면, 잉크젯 에멀전 잉크는, 안료와, 수성 액체와, 유성 액체와, 폴리옥시에틸렌 경화 피마자유를 함유한다. 상기 폴리옥시에틸렌 경화 피마자유는, 상기 수성 액체와 상기 유성 액체를 유화한다. 상기 유성 액체의 적어도 일부는 탄소수 6 내지 9의 지방족 모노알코올이다.
이하, 실시 형태를 구체적으로 설명한다.
도면에 도시한 잉크젯 기록 장치에 있어서는, 용지 카세트(100 및 101)는, 크기가 서로 다른 용지(P)를 수용하고 있다. 급지 롤러(102 또는 103)는 선택된 용지 크기에 대응한 용지(P)를 용지 카세트(100 또는 101)로부터 취출하여, 반송 롤러 쌍(104, 105) 및 레지스트 롤러 쌍(106)에 반송한다.
반송 벨트(107)는, 구동 롤러(108)와 2개의 종동 롤러(109)에 의해 장력이 부여되고 있다. 반송 벨트(107)의 표면에는 소정 간격으로 구멍이 형성되고, 반송 벨트(107)의 내측에는 용지(P)를 반송 벨트(107)에 흡착시키기 위해, 팬(110)에 연결된 부압 챔버(111)가 설치되어 있다. 반송 벨트(107)의 용지 반송 방향 하류에는 반송 롤러 쌍(112, 113, 및 114)이 설치되어 있다.
반송 벨트(107)의 상방에는, 화상 데이터에 따라 잉크를 용지에 토출하는 잉크젯 헤드가 4열로 배열되어 있다. 상류부터, 시안(C) 잉크를 토출하는 잉크젯 헤드(115C), 마젠타(M) 잉크를 토출하는 잉크젯 헤드(115M), 옐로우(Y) 잉크를 토출하는 잉크젯 헤드(115Y), 블랙(Bk) 잉크를 토출하는 잉크젯 헤드(115Bk)의 순이다. 또한, 잉크젯 헤드(115C, 115M, 115Y 및 115Bk)에는 대응한 잉크가 수용되어 있는 시안(C) 잉크 카트리지(116C), 마젠타(M) 잉크 카트리지(116M), 옐로우(Y) 잉크 카트리지(116Y), 블랙(Bk) 잉크 카트리지(116Bk)가 설치되어 있다. 카트리지는, 각각 튜브(117C, 117M, 117Y, 117Bk)에 의해, 잉크젯 헤드에 연결되어 있다.
이러한 구성의 잉크젯 기록 장치의 화상 형성 동작에 대해 설명한다.
우선, 화상 처리 수단(도시하지 않음)에 의해 기록을 위한 화상 처리가 개시되고, 기록을 위한 화상 데이터가 각 잉크젯 헤드(115C, 115M, 115Y, 115Bk)에 전송된다. 또한, 용지 카세트(100 또는 101)로부터 급지 롤러(102 또는 103)에 의해 선택된 용지 크기의 용지(P)를 1매씩 취출하여, 반송 롤러 쌍(104, 105) 및 레지스트 롤러 쌍(106)에 반송한다. 레지스트 롤러 쌍(106)은 용지(P)의 스큐를 보정하여, 소정의 타이밍에 반송을 행한다.
부압 챔버(111)는 반송 벨트(107)의 구멍을 통하여 공기를 흡입하고 있으므로, 용지(P)는 반송 벨트(107)에 흡착된 상태에서 잉크젯 헤드(115C, 115M, 115Y, 115Bk)의 하측에 반송된다. 이로써, 잉크젯 헤드(115C, 115M, 115Y, 115Bk)와 용지(P)는 일정한 간격을 유지할 수 있다. 레지스트 롤러 쌍(106)으로부터 용지(P)가 반송되는 타이밍에 동기시켜, 각 잉크젯 헤드(115C, 115M, 115Y, 115Bk)로부터 각 색의 잉크를 토출시킨다. 이렇게 하여, 용지(P)의 원하는 위치에 컬러 화상이 형성된다. 화상이 형성된 용지(P)는 반송 롤러 쌍(112, 113, 및 114)에 의해 배지 트레이(118)에 배지된다.
각 잉크 카트리지에는 일 실시 형태에 관한 잉크젯 에멀전 잉크가 수용된다.
본 실시 형태에 관한 잉크젯 에멀전 잉크는, 수성 액체와 유성 액체와 폴리옥시에틸렌 경화 피마자유와 안료를 함유하고 있다. 유성 액체는, 소위 비수용성 액체이다. 안료는, 폴리옥시에틸렌 경화 피마자유에 의해 유화된 수성 액체와 유성 액체의 유화액 중에 분산된다.
그러한 유화액이 분산매로서 사용되므로, 본 실시 형태에 관한 잉크젯 에멀전 잉크는, 수성 잉크와 유성 잉크의 양 특성을 갖고 있다. 즉, 본 실시 형태의 잉크는, 건조성 및 침투성이 우수하여, 고품질의 화상을 종이 매체에 형성할 수 있다. 게다가, 잉크 중에 있어서의 안료의 분산 안정성이 우수하므로, 프린터 헤드의 노즐로부터 안정되게 토출하는 것이 가능하다.
본 명세서에 있어서, 종이 매체란, 일반적으로는 인쇄되는 것을 목적으로 사용되는 종이로 된 매체를 가리킨다. 인쇄 특성을 높이기 위한 재료가 도포된 아트 페이퍼나 코트지 등의 도포 시공 용지와, 종이 자체의 특성을 살린 비도포 시공 용지로 크게 구별된다. 종이 매체는, 책, 서적, 신문, 포장 및 프린터 용지 등, 다양한 용도로 사용된다. 또한, 골판지, 종이로 된 용기 및 보드지 등의 두꺼운 종이도 종이 매체에 포함된다. 예를 들어, 사무실이나 가정에서 사용하는 복사기, 프린터에 사용되는 복사 용지와 같은, 소위 보통지는 전형적인 종이 매체이다.
상술한 바와 같이 일 실시 형태에 있어서는, 폴리옥시에틸렌 경화 피마자유에 의해 수성 액체와 유성 액체가 유화되어, 이 유화액 중에 안료가 분산된다.
안료는 특별히 한정되지 않고 무기 안료 및 유기 안료 중 무엇을 사용해도 좋다. 무기 안료로서는, 예를 들어 산화티타늄 및 산화철을 들 수 있다. 또한, 콘택트법, 퍼니스법 또는 서멀법 등의 공지된 방법에 의해 제조된 카본 블랙을 사용할 수 있다.
유기 안료로서는, 예를 들어 아조 안료(아조레이크 안료, 불용성 아조 안료, 축합 아조 안료, 킬레이트 아조 안료 등을 포함한다), 다환식 안료(예를 들어, 프탈로시아닌 안료, 페릴렌 안료, 페리논 안료, 안트라퀴논 안료, 퀴나크리돈 안료, 디옥사딘 안료, 티오인디고 안료, 이소인돌리논 안료, 키노프탈론 안료 등), 염료 킬레이트(예를 들어, 염기성 염료형 킬레이트, 산성 염료형 킬레이트 등), 니트로 안료, 니트로소 안료 및 아닐린 블랙 등을 사용할 수 있다.
블랙 잉크로서 사용되는 카본 블랙으로서는, 구체적으로는 No.2300, No.900, MCF88, No.33, No.40, No.45, No.52, MA7, MA8, MA100, No2200B 등(미쯔비시 가가꾸제), Raven5750, Raven5250, Raven5000, Raven3500, Raven1255, Raven700 등(컬럼비아사제), Regal 400R, Regal 330R, Regal 660R, Mogul L, Monarch 700, Monarch 800, Monarch 880, Monarch 900, Monarch 1000, Monarch 1100, Monarch 1300, Monarch 1400 등(캐봇사제), 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, Special Black 6, Special Black 5, Special Black 4A, 및 Special Black 4 등(데구사사제) 등을 들 수 있다.
옐로우 잉크에 사용되는 안료로서는, 구체적으로는 C.I.Pigment Yellow 1, C.I.Pigment Yellow 2, C.I.Pigment Yellow 3, C.I.Pigment Yellow 12, C.I.Pigment Yellow 13, C.I.Pigment Yellow 14C, C.I.Pigment Yellow 16, C.I.Pigment Yellow 17, C.I.Pigment Yellow 73, C.I.Pigment Yellow 74, C.I.Pigment Yellow 75, C.I.Pigment Yellow 83, C.I.Pigment Yellow 93, C.I.Pigment Yellow 95, C.I.Pigment Yellow 97, C.I.Pigment Yellow 98, C.I.Pigment Yellow 109, C.I.Pigment Yellow 110, C.I.Pigment Yellow 114, C.I.Pigment Yellow 128, C.I.Pigment Yellow 129, C.I.Pigment Yellow 138, C.I.Pigment Yellow 150, C.I.Pigment Yellow 151, C.I.Pigment Yellow 154, C.I.Pigment Yellow 155, C.I.Pigment Yellow 180, 및 C.I.Pigment Yellow 185 등을 들 수 있다.
마젠타 잉크에 사용되는 안료로서는, 구체적으로는, C.I.Pigment Red 5, C.I.Pigment Red 7, C.I.Pigment Red 12, C.I.Pigment Red 48(Ca), C.I.Pigment Red 48(Mn), C.I.Pigment Red 57(Ca), C.I.Pigment Red 57:1, C.I.Pigment Red 112, C.I.Pigment Red 122, C.I.Pigment Red 123, C.I.Pigment Red 168, C.I.Pigment Red 184, C.I.Pigment Red 202, 및 C.I.Pigment Violet 19 등을 들 수 있다.
시안 잉크에 사용되는 안료로서는, 구체적으로는 C.I.Pigment Blue 1, C.I.Pigment Blue 2, C.I.Pigment Blue 3, C.I.Pigment Blue 15:3, C.I.Pigment Blue 15:4, C.I.Pigment Blue 15:34, C.I.Pigment Blue 16, C.I.Pigment Blue 22, C.I.Pigment Blue 60, C.I.Vat Blue 4, 및 C.I.Vat Blue 60을 들 수 있다.
잉크젯 잉크이므로, 안료의 평균 입경은 10 내지 300nm 정도의 범위 내인 것이 바람직하다. 또한 안료의 평균 입경은, 10 내지 200nm 정도의 범위 내인 것이 보다 바람직하다.
안료의 평균 입경은, 동적 광산란법을 사용한 입도 분포계를 사용하여 측정할 수 있다. 입도 분포계로서는, 예를 들어, HPPS(말번사)를 들 수 있다.
안료는, 안료 분산체의 상태에서 사용할 수 있다. 안료 분산체는, 예를 들어 분산제에 의해 물이나 알코올 중 등에 안료를 분산시켜 제조할 수 있다. 분산제로서는, 예를 들어 계면 활성제, 수용성 수지 및 비수용성 수지 등을 들 수 있다. 혹은, 분산제를 사용하지 않고, 물 등에 분산 가능한 자기 분산 안료의 형태로서 사용해도 좋다. 자기 분산 안료란, 안료에 표면 처리를 실시하여, 카르보닐기, 카르복실기, 히드록실기 및 술폰기 중 적어도 1종의 관능기 또는 그의 염을 결합시킨 안료이다. 표면 처리로서는, 예를 들어, 진공 플라즈마 처리, 디아조 커플링 처리 및 산화 처리 등을 들 수 있다. 이러한 표면 처리에 의해 관능기 또는 관능기를 포함한 분자를 안료의 표면에 그래프트시킴으로써, 자기 분산 안료를 얻을 수 있다.
잉크 중에 있어서의 안료의 함유량은, 잉크 전량의 2 내지 20wt%의 범위가 바람직하다. 이 범위 내이면, 잉크의 보존 안정성이나 토출 성능에 관하여 문제를 수반하지 않고, 필요한 화상 농도를 갖는 인쇄물을 형성할 수 있다. 잉크 중에 있어서의 안료의 함유량은, 2 내지 10wt%의 범위가 보다 바람직하다.
안료 분산체와, 소정의 혼합액으로 이루어지는 분산매를 배합함으로써, 본 실시 형태에 관한 잉크젯 에멀전 잉크가 얻어진다. 분산매는, 수성 액체 및 유성 액체와, 유화제로서의 폴리옥시에틸렌 경화 피마자유를 포함한다. 분산매는, 수성 액체와 유성 액체의 유화액이다. 이러한 분산매가 사용되므로, 본 실시 형태의 잉크는, 수성 잉크의 이점과 유성 잉크의 이점을 갖고 있다. 즉, 종이 매체에 대한 잉크의 침투는, 수성 잉크보다 신속해져 유성 잉크의 레벨에 근접할 수 있다. 종이 매체로부터의 잉크의 건조도 마찬가지로, 수성 잉크보다 신속해져 유성 잉크의 레벨에 근접할 수 있다. 게다가, 형성되는 화상의 품질은 수성 잉크만큼 높다.
본 실시 형태의 잉크젯 에멀전 잉크에 있어서, 수성 액체의 함유량은, 잉크 전량의 60 내지 75wt%의 범위 내인 것이 바람직하다. 수성 액체의 함유량이 지나치게 적은 경우에는 유성 액체의 작용이 지나치게 커져, 종이 매체에 대한 잉크의 침투를 억제하는 것이 어려워진다. 수성 액체의 함유량이 지나치게 많은 경우에는 얻어지는 화상의 품질은 높아지기는 하나, 원하는 침투력을 충분히 확보할 수 없다. 잉크의 침투에 의한 건조도 느려진다. 수성 액체의 함유량은, 잉크 전량의 65 내지 70wt%인 것이 보다 바람직하다.
수성 액체의 적어도 60wt%는, 물인 것이 요망된다. 수성 액체의 전량이 물인 경우에는 안료의 분산 안정성에 미치는 영향이 더 작아지므로, 잉크 보존 안정성이 높아진다.
수성 액체는, 수용성 화합물을 포함할 수 있다. 이 경우에는 잉크의 점도를 조정하여, 보존 안정성, 보습성을 높일 수 있다. 잉크의 토출 안정성도 한층 더 높일 수 있다. 수용성 화합물은, 고체 및 액체 중 무엇이든 좋다.
수용성 화합물로서는, 예를 들어 글리세린, 디글리세린, 폴리글리세린, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 1,2,6-헥산트리올, 1,2,4-부탄트리올, 1,2,3-부탄트리올, 3-메틸―1,3,5-펜탄트리올, 소르비톨, 만니톨 및 말티톨 등을 들 수 있다.
수성 액체는, 수용성 수지를 함유해도 좋다. 수용성 수지를 배합함으로써, 본 실시 형태의 잉크젯 에멀전 잉크의 점도를 원하는 범위로 조정할 수 있다. 또한, 수용성 수지는, 얻어지는 인쇄물의 찰과성을 높이는 작용을 갖는다. 수용성 수지로서는, 예를 들어, 폴리비닐알코올, 히드록시프로필셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 수용성 아크릴 수지, 폴리비닐피롤리돈, 아라비아 고무, 덱스트린, 카제인 및 펩틴 등을 들 수 있다. 특히, 수용성 아크릴 수지가 바람직하다. 수용성 아크릴 수지가 함유된 잉크는, 종이 등의 기록 매체에 대한 정착성이 향상된다. 게다가, 잉크 중에 있어서의 안료의 분산성은 전혀 손상되지 않는다.
본 실시 형태의 잉크젯 에멀전 잉크에 있어서, 유성 액체의 함유량은, 잉크 전량의 10 내지 30wt%의 범위 내인 것이 바람직하다. 유성 액체의 함유량이 지나치게 많은 경우에는 얻어지는 화상의 품질이 저하될 우려가 있다. 한편, 유성 액체의 함유량이 지나치게 적은 경우에는 수성 액체의 작용이 커져 건조성이 저하된다. 또한, 종이 매체의 변형도 발생하기 쉬워진다. 유성 액체의 함유량은, 잉크 전량의 15 내지 20wt%가 보다 바람직하다.
유성 액체의 적어도 일부는, 탄소수 6 내지 9의 지방족 모노알코올이다. 모노알코올이란, 수산기(OH기)가 1개인 알코올을 가리킨다. 탄소수 6 내지 9의 지방족 알코올은 침투성 면에서는 우수하다. 즉, 탄소수 6 내지 9의 지방족 알코올을 함유하는 잉크는 종이 중에 스며들기 쉽다. 그러나, 탄소수 6 내지 9의 지방족 알코올은 안정된 유화액을 제조하는 것이 곤란했다. 본 발명자들은, 탄소수 6 내지 9의 지방족 모노알코올과 수성 액체의 유화액을 얻기 위한 최적의 유화제를 발견했다. 즉, 폴리옥시에틸렌 경화 피마자유이다. 이 유화제에 대해서는 후술한다.
탄소수 6 내지 9의 지방족 모노알코올 중에서도 n-헥산올, n-헵탄올 및 n-노난올이 바람직하다.
지방족 모노알코올은, 유성 액체의 적어도 80wt%를 차지하는 것이 바람직하다. 유성 액체가 종이 중에 남은 경우에는 번짐이나 광택감이 발생하여 인쇄 품질이 저하된다. 전술한 지방족 모노알코올은 종이 중에 남기 어려우므로, 유성 액체의 전량이 전술한 지방족 모노알코올인 경우에는 인쇄 품질을 높일 수 있다.
유성 액체는, 이하와 같은 비수용성 유기 용매를 포함하여도 된다. 예를 들어, 파라핀계 오일, 나프텐계 오일, 스핀들유 및 기계유 등의 광물유; 아마인유, 피마자유, 대두유 및 동유(桐油) 등의 식물유 등이다.
유성 액체의 20wt% 이하이면 이러한 비수용성 유기 용매가 포함되어도, 얻어지는 잉크의 특성은 전혀 손상되지 않는다. 예를 들어, 나프텐계 오일이 유성 액체의 10wt% 정도를 차지하는 경우에는 침투에 의한 건조성의 한층 더한 향상이라는 효과가 얻어진다.
본 실시 형태의 잉크젯 에멀전 잉크에는, 폴리옥시에틸렌 경화 피마자유가 함유된다. 이 폴리옥시에틸렌 경화 피마자유는, 유화제로서 작용한다. 폴리옥시에틸렌 경화 피마자유의 구체예를, 이하에 열거한다. 예를 들어, 에마논 CH-25, 에마논 CH-40, 에마논 CH-60(K) 및 에마논 CH-80(모두 가오사제); NIKKOL HCO-5, NIKKOL HCO-10, NIKKOL HCO-20, NIKKOL HCO-30, NIKKOL HCO-40, NIKKOL HCO-50, NIKKOL HCO-60, NIKKOL HCO-80 및 NIKKOL HCO-100(모두 닛꼬 케미컬즈사제); EMALEX HC-10, EMALEX HC-20, EMALEX HC-30, EMALEX HC-40, EMALEX HC-50, EMALEX HC-60(모두 닛본 에멀전사제) 등이다.
특히, 하기 화학식 A로 표시되는 화합물이 바람직하다.
<화학식 A>
Figure pat00001
여기서, n=a+b+c+x+y+z이며, 10≤n≤60을 만족한다.
에마논 CH-25, 에마논 CH-40, 에마논 CH-60(K) 및 에마논 CH-80은 화학식 A에 해당한다.
폴리옥시에틸렌 경화 피마자유는, 잉크젯 잉크 전량의 5 내지 20wt%로 함유되어 있으면, 전혀 문제를 수반하지 않고 효과를 발휘할 수 있다. 폴리옥시에틸렌 경화 피마자유의 양은, 잉크 전량의 10 내지 20wt%가 더 바람직하다.
폴리옥시에틸렌 경화 피마자유를 배합함으로써, 탄소수 6 내지 9의 지방족 모노알코올과 수성 액체의 안정된 유화액을 얻는 것이 가능하게 되었다.
본 실시 형태의 잉크젯 에멀전 잉크에 있어서는, 수성 액체와 유성 액체가 유화액에 포함되어 있다. 수성 액체와 유성 액체는, 종이 매체에 대한 침투 속도가 상이하다. 구체적으로는, 수성 액체의 침투 속도는 느리고, 유성 액체는 수성 액체보다 빠르게 침투한다. 잉크가 종이 매체에 침투하면, 수성 액체와 유성 액체는 분리되기 시작한다.
잉크 중에 함유되는 안료는, 수성 액체와 유성 액체가 유화된 상태의 유화액 중에서는 안정적으로 분산할 수 있다. 수성 액체와 유성 액체가 분리되면, 잉크 중에 있어서의 안료의 분산 안정성이 저하한다. 수성 액체와 유성 액체의 상용성이 무너지므로, 저절로 안료의 응집이 진행되게 된다. 그 결과, 종이 중으로의 안료의 침투가 억제된다.
안료가 종이의 표면 근방에 머무는 점에서, 얻어지는 화상의 농도는 유성 잉크를 사용한 경우보다 높아진다. 유성 액체가 분산매의 일부로서 포함됨으로써, 잉크 중의 수성 액체의 함유량은, 일반적인 수성 잉크보다 저감된다. 그 결과, 말림이나 종이가 우는 것 등 종이 매체에 끼치는 영향도 억제할 수 있다.
또한, 유성 액체는 그 자체의 표면 장력이 낮은 점에서, 잉크의 표면 장력이 저하한다. 유성 액체를 포함하지 않은 수성 잉크에서는 표면 장력을 억제하기 위해, 계면 활성제를 첨가해야 했다. 수성 액체와 함께 유성 액체가 함유됨으로써, 반드시 계면 활성제를 배합할 필요가 없어, 처방이 간소화되었다.
본 실시 형태에 관한 잉크젯 에멀전 잉크는, 수성 액체와 유성 액체가 폴리옥시에틸렌 경화 피마자유에 의해 유화된 유화액과, 안료 분산체를 혼합하여, 제조할 수 있다. 얻어진 혼합물에, 필요에 따라 첨가제를 첨가하여, 원하는 잉크젯 에멀전 잉크가 얻어진다.
잉크젯 기록용이므로, 본 실시 형태에 관한 잉크젯 에멀전 잉크는, 잉크젯 프린터에 있어서의 헤드의 노즐로부터의 토출에 적절한 점도를 갖는 것이 필요하다. 구체적으로는, 25℃에서의 점도가 3 내지 50mPa·s인 것이 바람직하다. 30mPa·s 이하이면 토출 동작 시에 있어서의 헤드 제어 온도를 비교적 낮게 설정할 수 있다.
잉크젯 에멀전 잉크의 토출 성능, 보습성, 보존 안정성 및 적정 물성값 등, 최적의 특성 조건으로 조정하기 위해, 효과가 손상되지 않는 범위에서, 계면 활성제, 보습제, 수지 등을 별도로 배합해도 좋다.
계면 활성제로서는, 예를 들어 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 폴리옥시알킬렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌 다환 페닐에테르, 폴리옥시알킬렌 다환 페닐에테르, 글리세린 지방산 에스테르 및 디메틸올 헵탄 EO 부가물 등을 들 수 있다.
또한, 아세틸렌글리콜계 계면 활성제 또는 불소계 계면 활성제를 사용할 수도 있다. 아세틸렌글리콜계 계면 활성제로서는, 예를 들어 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-올 등을 들 수 있다. 구체적으로는, 서피놀 104, 61, 465, 485 혹은 TG 등(에어 프로덕트사제)이다.
불소계 계면 활성제로서는, 예를 들어 퍼플루오로알킬에틸렌옥시드 부가물, 퍼플루오로알킬아민옥시드, 퍼플루오로알킬카르복실산염, 및 퍼플루오로알킬술폰산 등을 들 수 있다. 구체적으로는 메가팩 F-443, F-444, F-470, F-494(다이닛본 잉크 가가꾸 고교사), 노백 FC-430, FC-4430(3M사), 서플론 S-141, S-145, S-111N, S-113(세이미케미컬사)이다.
계면 활성제는, 잉크 전체 중량의 1.0% 정도 이하의 중량으로 함유되어 있으면, 전혀 문제를 수반하지 않고 효과를 발휘할 수 있다.
필요에 따라, pH 조정제, 방부제·곰팡이 방지제 등의 첨가제를 배합할 수 있다. pH 조정제로서는, 예를 들어 인산이수소칼륨, 인산수소이나트륨, 및 수산화나트륨 등을 들 수 있다.
방부제·곰팡이 방지제로서는, 예를 들어 벤조산나트륨, 펜타클로로페놀나트륨, 2-피리딘티올-1-옥시드나트륨, 소르브산나트륨, 데히드로아세트산나트륨, 및 1,2-디벤조이소티아졸린-3-온(아이씨아이(ICI)사의 프록셀 CRL, 프록셀 BDN, 프록셀 GXL, 프록셀 XL-2, 프록셀 TN) 등을 사용할 수 있다.
이러한 첨가제를 배합함으로써, 인자 화상 품질이나 보존 안정성을 더 높일 수 있다.
이하에, 잉크젯 에멀전 잉크의 구체예를 기재한다.
하기 표 1에 나타내는 수성 액체 및 하기 표 2에 나타내는 유성 액체를 준비했다.
Figure pat00002
Figure pat00003
상기 표 2에 나타낸 화합물 중 OL1, OL2 및 OL3은, 탄소수 6 내지 9의 지방족 모노알코올이다. 또한, OL6의 글리콜 에테르계 화합물은, 구체적으로는 부틸프로필렌글리콜이며, 탄소수 6 내지 9의 지방족 모노알코올에 해당한다. OL7의 디글리콜에테르계 화합물은, 구체적으로는 부틸프로필렌디글리콜이다. 유화제로서는, 하기 표 3에 나타내는 화합물을 준비했다.
Figure pat00004
상기 표 3 중, E1, E2, E3, E4 및 E5는 모두 폴리옥시에틸렌 경화 피마자유이며, 하기 화학식 A로 표시된다.
<화학식 A>
Figure pat00005
여기서, n=a+b+c+x+y+z이며, 10≤n≤60을 만족한다.
E1, E2, E3, E4 및 E5의 화합물에 있어서의 "n"의 값을, 하기 표 4에 정리한다.
Figure pat00006
또한, E6의 피로갈롤은 하기 화학식으로 표시된다.
Figure pat00007
우선, 하기 표 5에 나타내는 처방으로 각 성분을 배합하여, No.1 내지 25의 잉크 샘플의 분산매(유화액)를 제조했다. 하기 표 5 중, 수성 액체(W.lq), 유성 액체(OL.lq.) 및 유화제에 관한 수치는, 잉크 중에 있어서의 wt%를 나타내고 있다.
호모게나이저를 사용하여, 이하의 성분을 5000rpm으로 30분간 혼합하여, 유화액을 얻었다. 얻어진 유화액은 0/W형이었다.
Figure pat00008
이어서, 하기 표 6에 나타낸 바와 같이 색 성분을 각각 추가하여, No.1 내지 25의 잉크 샘플을 얻었다.
안료로서는, 이하의 자기 분산형 안료를 준비했다.
D1 : Cab-O-JET400B(캐봇(Cabot)사제)
D2 : Cab-O-JET465M(캐봇사제)
D3 : Cab-0-JET470Y(캐봇사제)
D4 : Cab-O-JET450C(캐봇사제)
모두 표면에 관능기를 갖는 안료가 수중에 분산되어 있다. 이 분산체 중의 물의 양은, 상기 표 5 중의 수성 액체의 양에 포함되어 있다. 고형분(색 안료)의 양을, 하기 표 6에 나타냈다.
Figure pat00009
얻어진 잉크 샘플에 대해, 보존 안정성을 조사했다.
잉크를, 65℃의 항온조에 보관했다. 1주일 후, 잉크의 분리의 유무 및 점도 증가율을 조사했다. 분리의 유무는 육안에 의해 확인했다. 점도 증가율은, 100((V7-V0)/V0)에 따라 산출했다. V7은 1주일 후의 점도이며, V0은 초기의 점도이다. 점도는, 콘 플레이트형 점도계 VISCOMETER TV-22(도끼 산교사제)에 의해 측정했다.
잉크의 분리의 유무 및 점도 증가율을 종합하여, 이하의 기준에 따라 보존 안정성을 평가했다.
A : 분리 없음, 또한 점도 증가율 ±10% 미만
B : 교반에 의해 사라지는 분리가 발생, 또한 점도 증가율 ±10% 미만
C : 분리 있음 또는 점도 증가율 ±10% 이상
이어서, 보통지로서 도시바 복사 용지를 준비하고, 인쇄를 행하여 건조성 및 인쇄 품질을 조사했다. 사용한 기록 장치에 탑재되어 있는 헤드는, CB-1(도시바 테크니컬제)이다.
건조성의 평가에 있어서는, 우선 보통지의 10mm×10mm의 영역에, 100% duty로 솔리드 인쇄를 행했다. 소정의 시간 방치한 후, 인쇄 부분에 신품의 동일 보통지를 적층하고, 300g의 추를 적재했다. 10초 경과 후, 적층된 보통지를 박리하여, 잉크 샘플이 부착되어 있는지의 여부를 확인했다.
솔리드 인쇄 후, 신품의 보통지를 적층할 때까지의 시간은, 5초 후, 10초 후 및 30초 후의 3종류로 했다. 각각에 있어서의 잉크 부착을 육안에 의해 조사하여, 이하의 기준에 따라 판정했다.
A : 5초 후에 부착 없음
B : 5초의 경우 부착 있음, 10초 후에 부착 없음
C : 10초의 경우 부착 있음, 30초 후에 부착 없음
인쇄 품질의 평가에 있어서는, 우선, 전술한 보통지에 문자 인쇄 및 솔리드 화상 인쇄를 행했다. 인쇄된 문자를 육안에 의해, 번짐이나 페더링을 판단했다. 또한, X-Rite 화상 농도 측정기를 사용하여 솔리드 인자 화상 농도를 조사하고, 표면에 있어서의 화상 농도와 속에 있어서의 화상 농도를 조사했다.
또한, (원주 길이)2/(4π×면적)에 의해, 인자 화상의 도트의 형상 계수를 산출했다. 형상 계수는, 번짐의 정도를 정량화한 평가값이다. 원주 길이 및 면적은, 도트 애널라이저에 의한 화상 분석에 의해 구했다. 도트 형상의 불규칙성이 작으면 1에 가깝다. 표면의 화상 농도, 이면의 화상 농도 및 형상 계수를 종합하여, 하기 표 7에 나타내는 기준에 따라 평가했다.
Figure pat00010
각 잉크의 보존 안정성, 건조성 및 인쇄 품질을, 하기 표 8에 정리한다.
Figure pat00011
3개의 평가 중, 어느 하나라도 "C"인 경우에는 NG이다.
상기 표 8에 나타낸 바와 같이, No.10의 잉크는 보존 안정성이 저하되어 있다. 상기 표 5에 나타낸 바와 같이, No.10의 잉크에 함유되는 유성 액체는 OL5이며, 이 OL5는 탄소수 10의 n-데칸올인 것이 상기 표 2에 나타나 있다. 지방족 모노알코올이어도 탄소수가 6 내지 9가 아니면, 보존 안정성을 확보할 수 없다.
No.12의 잉크는, 보존 안정성이 저하되어 있다. 상기 표 5에 나타낸 바와 같이, No.12의 잉크에 함유되는 유성 액체는 OL7이며, 이 OL7은 디글리콜에테르계 화합물인 것이 상기 표 2에 나타나 있다. 모노알코올이 아니므로, No.12의 잉크는 보존 안정성을 확보할 수 없다.
No.13의 잉크에 있어서는, 보존 안정성, 건조성 및 인쇄 품질이 모두 저하되어 있다. 상기 표 5에 나타낸 바와 같이, No.13의 잉크에 함유되는 유성 액체는 OL8이며, 이 OL8은 광물유인 것이 상기 표 2에 나타나 있다. 유성 액체가 탄소수 6 내지 9의 지방족 모노알코올이 아니면, 원하는 특성을 구비한 잉크젯 에멀전 잉크를 얻지 못한다.
No.16의 잉크에 있어서는, 보존 안정성이 저하되어 있다. 상기 표 5에 나타낸 바와 같이, No.16의 잉크에 함유되는 유성 액체는 OL4이며, 이 OL4는 탄소수 5의 n-펜탄올인 것이 상기 표 2에 나타나 있다. 또한, n-펜탄올은 휘발성이 높아, 안정된 토출 성능을 얻는 것이 어렵다. 이와 같이 지방족 모노알코올이어도, 탄소수가 6 내지 9가 아니면 보존 안정성을 확보할 수 없다.
No.25의 잉크에 있어서는, 보존 안정성이 저하되어 있다. 상기 표 5에 나타낸 바와 같이, No.25의 잉크에 함유되는 유화제는 E6이며, 이 E6은 폴리옥시에틸렌 경화 피마자유가 아니다. 폴리옥시에틸렌 경화 피마자유가 함유되지 않으면, 탄소수 6 내지 9의 지방족 모노알코올과 수성 액체는 안정적으로 유화되지 않는 것이, No.25의 결과로부터 확인되었다.
No.1 내지 9, 11, 14, 15, 17 내지 24의 잉크에 함유되는 유성 액체는, 모두 탄소수 6 내지 9의 지방족 모노알코올이다. 게다가, 이들의 잉크에는 폴리옥시에틸렌 경화 피마자유가 함유되어 있다.
이러한 조건을 갖추고 있으므로, 건조성 및 침투성이 우수한 잉크젯 에멀전 잉크를 얻을 수 있었다. 게다가, 이러한 잉크는 고품질의 화상을 종이 매체에 형성할 수 있다.
No.23, 24의 잉크는, 액체 성분의 함유량이 상이한 것 이외는, 기본적으로는No.1과 마찬가지의 조성이다. No.1의 잉크는, 보존 안정성, 건조성 및 인쇄 품질 모두에 있어서, No.23, 24보다 우수한 결과가 얻어지고 있다. 따라서, No.1의 조성은 No.23, 24보다 바람직한 것을 알았다. 즉, 본 실시 형태의 잉크에 있어서는, 수성 액체의 함유량은 60 내지 75wt%가 바람직하고, 폴리옥시에틸렌 경화 피마자유의 함유량은 5 내지 20wt%가 바람직하다.
본 실시 형태의 잉크젯 에멀전 잉크는, 안료가 안정적으로 분산되어 건조성이 우수함과 함께, 종이 매체에 고품질의 화상을 형성하는 것이 가능하다.
또한, 본 실시 형태의 잉크젯 기록 방법에 의해, 안료의 분산 안정성 및 건조성이 우수한 잉크젯 에멀전 잉크를 사용하여, 고품질의 화상을 형성할 수 있다.
P; 용지
100, 101; 용지 카세트
102, 103; 급지 롤러
104, 105; 반송 롤러 쌍
106; 레지스트 롤러 쌍
107; 반송 벨트
108; 구동 롤러
109; 종동 롤러
110; 팬
111; 부압 챔버
112, 113, 114; 반송 롤러 쌍
115C, 115Bk 115M, 115Y; 잉크젯 헤드
116C, 116Bk, 116M, 116Y; 잉크 카트리지
117C, 117M, 117Y, 117Bk; 튜브
118; 배지 트레이

Claims (18)

  1. 안료,
    수성 액체,
    적어도 일부가 탄소수 6 내지 9의 지방족 모노알코올인 유성 액체 및
    상기 수성 액체와 상기 유성 액체를 유화하는 폴리옥시에틸렌 경화 피마자유(Polyoxyethylene hydrogenated castor oil)를 포함하는 잉크젯 에멀전 잉크.
  2. 제1항에 있어서, 상기 지방족 모노알코올은, n-헥산올, n-헵탄올 및n-노난올로 이루어지는 군으로부터 선택되는 잉크젯 에멀전 잉크.
  3. 제1항에 있어서, 상기 유성 액체는, 상기 잉크젯 에멀전 잉크의 10 내지 30wt%를 차지하는 잉크젯 에멀전 잉크.
  4. 제1항에 있어서, 상기 지방족 모노알코올은, 상기 유성 액체의 적어도 80wt%를 차지하는 잉크젯 에멀전 잉크.
  5. 제1항에 있어서, 상기 수성 액체는, 상기 잉크젯 에멀전 잉크의 60 내지 75wt%를 차지하는 잉크젯 에멀전 잉크.
  6. 제1항에 있어서, 상기 수성 액체의 적어도 60wt%는 물인 잉크젯 에멀전 잉크.
  7. 제1항에 있어서, 상기 폴리옥시에틸렌 경화 피마자유는, 하기 일단 화학식 A로 표시되는 잉크젯 에멀전 잉크.
    <화학식 A>
    Figure pat00012

    여기서, n=a+b+c+x+y+z이며, 10≤n≤60을 만족한다.
  8. 제7항에 있어서, 상기 화학식 A에서, n=25인 잉크젯 에멀전 잉크.
  9. 제7항에 있어서, 상기 화학식 A에서, n=40인 잉크젯 에멀전 잉크.
  10. 제1항에 있어서, 상기 폴리옥시에틸렌 경화 피마자유는, 상기 잉크젯 에멀전 잉크의 5 내지 20wt%를 차지하는 잉크젯 에멀전 잉크.
  11. 제1항에 있어서, 상기 안료는, 상기 잉크젯 에멀전 잉크의 2 내지 10wt%를 차지하는 잉크젯 에멀전 잉크.
  12. 제1항에 있어서, 상기 안료는, 10 내지 300nm의 평균 입경을 갖는 잉크젯 에멀전 잉크.
  13. 제1항에 있어서, 상기 안료는, 표면에 관능기 또는 그의 염을 갖는 잉크젯 에멀전 잉크.
  14. 제13항에 있어서, 상기 관능기는, 카르보닐기, 카르복실기, 히드록실기 및 술폰기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 잉크젯 에멀전 잉크.
  15. 제1항에 있어서, 상기 잉크는, 25℃에서의 점도가 3 내지 50mPa·s인 잉크젯 에멀전 잉크.
  16. 종이 매체에 적어도 1종의 잉크 조성물을 잉크젯 헤드로부터 분사하여 화상을 형성하고, 상기 잉크 조성물은 제1항에 기재된 잉크젯 에멀전 잉크를 포함하는 잉크젯 프린트 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 화상의 형성은, 1종류의 잉크 조성물을 사용하여 행하여지는 잉크젯 프린트 방법.
  18. 제16항에 있어서, 상기 화상의 형성은, 서로 다른 색의 2종류 이상의 잉크 조성물을 사용하여 행하여지는 잉크젯 프린트 방법.
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