KR20170016838A

KR20170016838A - 안료계 잉크젯 잉크

Info

Publication number: KR20170016838A
Application number: KR1020167033728A
Authority: KR
Inventors: 래리 디어더프; 자이프라카쉬 씨 바트; 스털링 샤핀스; 코리 제이 루드
Original assignee: 휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피.
Priority date: 2014-06-04
Filing date: 2014-06-04
Publication date: 2017-02-14
Also published as: KR102070041B1; US10040959B2; EP3152271B1; CN106414627A; CN106414627B; WO2015187144A1; EP3152271A4; EP3152271A1; US20170066940A1

Abstract

본 발명은 잉크젯 잉크 및 관련 방법에 관한 것이다. 잉크젯 잉크는 물; 5중량% 내지 50중량%의 유기 용매 시스템; 2중량% 내지 9중량%의 안료 고형분; 0.1중량% 내지 3중량%의 폴리우레탄 결합제; 및 0.4중량% 내지 1.5중량%의 올레일 또는 스테아릴 유형의 폴리옥시에틸렌 글리콜 에터 계면활성제를 포함한다.

Description

안료계 잉크젯 잉크{PIGMENT-BASED INKJET INKS}

잉크젯 인쇄가 다양한 매질 표면, 특히 종이 위에 이미지를 기록하는 인기있는 방법이 된 데에는 몇 가지 이유가 있다. 이들 이유중 몇 개는 낮은 프린터 노이즈, 고속 기록 가능성, 및 다색 기록을 포함한다. 또한, 이들 이점은 소비자에게 비교적 낮은 가격으로 얻어질 수 있다. 잉크젯 인쇄가 크게 개선되었으나, 이러한 개선에는 소비자에 의한 더 많은 요구, 예를 들어 더 높은 속도, 더 높은 해상도, 총천연색 이미지 형성, 증가된 안정성, 대형 포맷 인쇄 등이 수반된다.

달성하는 것이 바람직한 잉크젯 인쇄 시스템의 몇몇 특징은 몇 가지 언급하자면 노즐 청결, 단기 및 지속적인 디캡(decap) 성능, 코게이션(kogation), 색 영역, 내구성, 잉크 효율에 관련된다. 따라서, 과도한 폐색 없이 정확하게 또한 허용가능한 내구성으로 인쇄될 수 있는 잉크 배합물을 개발하고자 연구가 계속되고 있다.

본원은 폴리우레탄 결합제도 포함하는 안료계 잉크에 관한 것이다. 이들 잉크에서, 폴리우레탄 결합제는 지속적인 디캡 성능, 단기 디캡 성능, 및/또는 스크래치 내구성 같은 몇 가지 잉크 성능 문제를 보조하기 위하여 첨가될 수 있다. 그러나, 이들 및/또는 다른 특성을 보조하는 폴리우레탄 결합제를 사용하는 경우, 잉크젯 잉크중 폴리우레탄 결합제의 존재가 바람직하지 못할 수 있는 인쇄 결함(artifact)을 도입할 수 있다. 구체적으로, 특정한 안료계 폴리우레탄-함유 잉크는 인쇄시 초기의 음의 CIE L^*(또는 -ΔL^*) 색 변이(이는 대부분 약 2인치 인쇄 후 저절로 해결됨)를 나타낼 수 있다. 그러므로, 처음 2인치의 인쇄의 경우, 인쇄 헤드 및 잉크가 예측된 색을 제공하기 시작할 때까지 색이 더 어둡게 나타날 수 있다. L^*은 항상 양의 값이지만, 2인치 인쇄 후 더욱 일관되거나 일정해지기 시작하는 L^* 값에 관련된 음의 차이가 통상적인 관찰자에게 보이며, 따라서 바람직하지 못할 수 있다. 달리 말해, 이 음의 L^* 초기 색 변이는 사람 관찰자의 눈에 띄기가 매우 쉬울 수 있고, 이 L^* 차이를 눈에 덜 띄는 범위로 교정하는 것이 바람직하다. 그러므로, 본 기술의 예에 따라, 특정 농도 범위 내의 특정 부류의 계면활성제를 본원의 잉크에 포함시켜, 이 초기 음의 색 변이를 개선할 수 있다.

이에 따라, 한 예에서, 안료계 잉크는 물, 5중량% 내지 50중량%의 유기 용매 시스템, 2중량% 내지 9중량%의 안료, 0.1중량% 내지 3중량%의 폴리우레탄 결합제, 및 0.4중량% 내지 1.5중량%의 올레일 또는 스테아릴 유형의 폴리옥시에틸렌 글리콜 에터 계면활성제를 포함할 수 있다. 한 예에서는, 0.05중량% 내지 2중량%의 비이온성 계면활성제도 포함될 수 있다.

다른 예에서, 잉크젯 인쇄 방법은 잉크젯 잉크를 노즐로부터 매질 표면 상으로 분사(jetting)함을 포함할 수 있다. 잉크젯 잉크는 물, 5중량% 내지 50중량%의 유기 용매 시스템, 2중량% 내지 9중량%의 안료, 0.1중량% 내지 3중량%의 폴리우레탄 결합제, 및 0.4중량% 내지 1.5중량%의 올레일 또는 스테아릴 유형의 폴리옥시에틸렌 글리콜 에터 계면활성제를 포함할 수 있다. 한 예에서는, 0.05중량% 내지 2중량%의 비이온성 계면활성제도 포함될 수 있다. 분사 후, 방법은 노즐로부터의 분사를 0.5초 이상 중지시키고, 노즐로부터의 분사를 재개함을 포함하는데, 이 때 재개 후 처음 인쇄된 잉크젯 잉크의 L^* 값은 잉크젯 잉크를 매질 표면 상으로 2인치 분사한 후 잉크의 L^* 값에 비해 -0.2 내지 1.5의 L^* 차이를 나타낸다.

언급한 바와 같이, 폴리우레탄 결합제는 지속적인 디캡 성능, 단기 디캡 성능, 및/또는 스크래치 내구성 같은 몇 가지 잉크 성능 문제를 보조하기 위하여 잉크에 첨가될 수 있다. 그러나, 이들 및/또는 다른 특성을 보조하는 폴리우레탄 결합제, 예를 들어 DIC 코포레이션(Corporation) 제품인 하이드란(Hydran)™ RW-7500 폴리우레탄, 역시 DIC 코포레이션 제품인 하이드란™ RW-7581, 윗코(Witco) 제품인 윗코본즈(Witcobonds)® 등을 사용하는 경우, 잉크젯 잉크는 바람직하지 못한 인쇄 결함을 나타낼 수 있다. 이 색 변이는 본원의 예에 따라 교정될 수 있다. 폴리우레탄에 관해 더욱 상세하게는, 한 예에서, 폴리우레탄 결합제는 하나의 말단에 2개의 하이드록실기를 갖는 비닐 중합체로부터 유도되는 측쇄를 갖는 폴리우레탄일 수 있다. 더욱 상세하게는, 폴리우레탄은 비닐 중합체를 포함하는 폴리올 및 하나 이상의 다른 유형의 폴리올(예를 들어, 폴리에터 폴리올, 폴리에스터 폴리올, 폴리에스터 에터 폴리올, 폴리카보네이트 폴리올 등)과 폴리이소시아네이트를 반응시킴으로써 수득될 수 있다.

나타낸 바와 같이, 특정 농도 범위에서의 계면활성제 선택은 안료 및 폴리우레탄 결합제에 의해 도입되는 색 변이를 거의 해결하는 것이다. 더욱 구체적으로, 언급한 바와 같이, 올레일 또는 스테아릴 유형의 폴리옥시에틸렌 글리콜 에터 계면활성제가 0.4중량% 내지 1.5중량%로 포함될 수 있고, 하기 화학식에 의해 정의될 수 있다:

[화학식 I]

C₁₈H₃₅(CH₂CH₂O)_nH

올레일 유형의 폴리옥시에틸렌 글리콜 에터

[화학식 II]

C₁₈H₃₇(CH₂CH₂O)_nH

스테아릴 유형의 폴리옥시에틸렌 글리콜 에터

상기 식에서, n은 2 내지 20이다.

올레일 유형의 폴리옥시에틸렌 글리콜 에터와 스테아릴 유형의 폴리옥시에틸렌 글리콜 에터 사이의 주된 차이는 화학식 I에서는 탄화수소 쇄를 따라 단일 "시스" 불포화 (올레일) 기가 존재하는 반면 화학식 II에서는 탄화수소 쇄가 완전히 포화된다는 것이다.

올레일 유형의 폴리옥시에틸렌 글리콜 에터는 상표명 브리즈(Brij)® OX로 구입할 수 있으며, 상기 상표명에서 O는 올레일을 나타내고, X는 2 내지 20이다(즉, 화학식 I의 n이 2 내지 20임). 하나의 구체적인 예에서, 브리즈® O10(화학식 I에서 n=10)은 본원의 예에 따라 잘 작용한다. 사용될 수 있는 다른 예시적인 계면활성제는 브리즈® O20(화학식 I에서 n=20), 브리즈® O2(화학식 I에서 n=2), 브리즈® O3(화학식 I에서 n=3), 브리즈® O5(화학식 I에서 n=5) 등을 포함한다. 스테아릴 유형의 폴리옥시에틸렌 글리콜 에터는 상표명 브리즈® SX로 시판되는 배합물로서 수득될 수 있으며, 상기 상표명에서 S는 스테아릴을 나타내고, X는 2 내지 20이다(즉, 상기 화학식 II의 n이 2 내지 20임). 예로는 브리즈® S10(화학식 II에서 n=10), 브리즈® S5(화학식 II에서 n=5), 브리즈® S15(화학식 II에서 n=15), 브리즈® S20(화학식 II에서 n=20), 브리즈® S2(화학식 II에서 n=2), 브리즈® S7(화학식 II에서 n=7) 등이 있다.

본원에 기재되는 안료계 잉크젯 잉크 및 방법에서, 잉크는 올레일 유형의 폴리옥시에틸렌 글리콜 에터가 첨가되지 않고/않거나, 제거되고 동일한 중량 농도의 물 또는 다른 계면활성제로 교체되는 경우 음의 ΔL^*을 가질 수 있다. 그러므로, 0.4중량% 내지 1.5중량%의 올레일 또는 스테아릴 유형의 폴리옥시에틸렌 글리콜 에터를 첨가함으로써, 이 눈에 띄는 음의 ΔL^* 인쇄 결함을 개선할 수 있다. 언급한 바와 같이 인쇄 결함은 잉크젯 인쇄 헤드가 발사를 중단하고 단시간(예컨대, 0.5초 이상)동안 쉬고 다시 발사를 개시하는 경우에 발생된다. 인쇄 결함은 또한 인쇄 헤드가 더욱 장시간(예를 들어, 수 초, 수 분, 수 시간 등)동안 중단될 때에도 발생될 수 있는데, 이 때 시간의 상한은 잉크젯 노즐이 세정 또는 정비를 받지 않고는 더 이상 회복될 수 없을 때의 시간의 길이이다. 그러므로, 일부 잉크젯 인쇄 헤드 카트리지가 정상적인 프린터 작동 동안 인쇄 매질 시트의 거리를 측방향으로 이동하는데 걸리는 시간에 상응하는 매우 짧은 시간이라도 더 어두운 초기 인쇄 색을 야기할 수 있음에 주목한다.

이것이 매우 눈에 띌 수 있는 실제 인쇄 상황의 예로서, 한 세트의 노즐이 첫 번째 줄을 생성시키도록 발사를 시작하고, 짧은 시간(예컨대, 수 초) 후에, 두 번째 줄의 초기 더 어두운 부분이 이미 그의 L^* 색이 정상화된 첫 번째 줄 바로 다음에 인쇄되도록, 두 번째 세트의 노즐이 인접한 두번째 줄을 따라 발사를 시작하는 잉크젯 인쇄 작업을 고려한다. 이의 예가 도 1의 도면에 의해 도시된다(실제 인쇄 시험에서의 인쇄 바는 자홍색 인쇄 막대이겠지만, 도면에서는 인쇄 패턴을 개략적으로 도시하도록 윤곽을 그리는 선으로 도시됨에 주목한다). 이 도면에서는, 다수개의 자홍색 잉크 줄이 인쇄되고, 개별적인 줄을 따라 L^*을 측정한다. 본질적으로, 페이지를 가로질러 노즐의 중간 1/3을 이용하여 잉크의 연속적인 줄무늬 또는 막대(막대 1)를 인쇄하였다. 대략 중간 표지에서, 상부 1/3 및 하부 1/3이 페이지의 나머지 부분을 가로질러 인쇄하기 시작한다(각각 막대 2 및 막대 3). 실제 예의 값 및 각 줄을 따라 L^*을 측정하는 위치를 나타내는 인쇄 막대에 예시적인 L^* 값이 도시된다. 인쇄 헤드가 왼쪽에서 오른쪽 방향으로, 또는 오른쪽에서 왼쪽 방향으로 인쇄할 수 있기 때문에, 두 번째 시험 패턴을 반대 방향으로도 인쇄하여(첫 번째 인쇄 패턴 아래에 도시됨), L^* 차이가 현저한 2개의 추가적인 위치를 도출해낼 수 있다. 이 도면의 L^* 값은 이 특정 잉크젯 잉크가 적절한 양의 올레일 또는 스테아릴 폴리옥시에틸렌 글리콜 에터 계면활성제의 첨가에 의해 교정되지 않았음을 나타낸다. 이 유형의 계면활성제 0.4 내지 1.5중량%를 첨가함으로써, L^* 에서의 차이(ΔL^*)이 도 1에 도시된 더욱 상당한 음의 차이를 갖기 보다는 -0.2 내지 1.5의 더욱 허용가능한 범위에 있을 수 있도록, 막대 2A, 2B, 3A 및 3B의 위치 A 및 B에서의 L^* 값이 각각 막대 1A 및 1B의 위치 A 및 B에서의 L^* 값에 더 가까워질 것이다. 초기 인쇄시의 더 큰 음의 ΔL^* 값이, 초기 ΔL^* 값이 더욱 양일 때보다 사람의 눈에 더 잘 띈다는 점은 주목할만하다. 더욱 상세하게는, 막대 1A 및 1B는 더 어둡게 시작하고(더 낮은 L^* 값), 이어 밝아진다(더 높은 L^* 값). 이어, 막대 2A와 2B, 및 막대 3A와 3B를 각각 위치 A 및 B에서 막대 1A 및 1B에 인접하게 인쇄하는 경우, 현저한 색 차이가 존재하는데, 특히 이들 색이 서로 매우 인접하게 인쇄되기 때문이다.

이제 잉크젯 잉크 배합물로 돌아가면, 한 예에서는, 제 2 계면활성제가 마찬가지로 존재할 수 있으나, 제 2 계면활성제는 상대적인 초기 음의 ΔL^* 값을 감소시키는데 큰 역할을 할 것으로 예측되지 않는다. 제 2 계면활성제는 디캡 성능 또는 다른 특성 같은 다른 목적을 위해 포함될 수 있다. 올레일 유형의 폴리옥시에틸렌 글리콜 에터 계면활성제와 함께 사용될 수 있는 하나의 특별한 부류의 계면활성제는 아세틸렌 디올 비이온성 계면활성제이다. 이러한 계면활성제중 하나는 상표명 설피놀(Surfynol)® 104(2,4,7,9-테트라메틸-5-데신-4,7-디올)로 시판되고 있다. 계면활성제에 대해 더욱 상세하게는, 한 예에서는, 올레일 유형의 폴리옥시에틸렌 글리콜 에터가 비이온성 계면활성제보다 더 높은 농도로 존재할 수 있고, 다른 예에서는 올레일 또는 스테아릴 유형의 폴리옥시에틸렌 글리콜 에터의 농도가 비이온성 계면활성제의 농도와 무관하게 0.5중량% 내지 1중량%일 수 있다. 다른 계면활성제가 폴리우레탄 및 안료에 의해 도입되는 색 변이 문제를 고치는 올레일 또는 스테아릴 유형의 폴리옥시에틸렌 글리콜 에터의 능력을 방해하지 않는다면, 다른 계면활성제도 사용하기 위해 선택될 수 있다.

본원에 기재된 잉크에서, 사용하기 적합한 보조용매는 물 및 수용성 유기 보조용매를 포함한다. 다수의 용매중 임의의 것을 사용할 수 있으나, 본원의 예에 따라 특정 유기 보조용매를 사용하여 본원에 기재된 몇몇 이점을 제공한다. 트리에틸렌 글리콜이 이러한 용매중 하나이다. 트리에틸렌 글리콜은 개선된 단기 디캡 성능을 제공하는 보습제로서 작용하는 이점을 제공한다. 또한, 환상 아미드의 존재는 단기 및 지속적인 디캡을 비롯한 특정 이점을 제공할 수 있으며, 이들 용매는 본원에 기재된 계면활성제와 잘 작용할 수 있다. 사용될 수 있는 환상 아미드의 예는 2-피롤리딘온 및/또는 단토콜(Dantocol)[디(2-하이드록시에틸)-5,5-디메틸히단토인]을 포함한다. 한 예에서는, 특히 트리에틸렌 글리콜과 조합될 때 함께 특히 효과적일 수 있는 2개의 환상 아미드, 예를 들면 2-피롤리딘온과 단토콜[또는 디(2-하이드록시에틸)-5,5-디메틸히단토인]의 조합이 존재할 수 있다. 환상 아미드 및/또는 트리에틸렌 글리콜의 이 조합에 의해 제공되는 이점은 노즐 청결 및 특정 농도 및 비에서의 궤도에 대한 보조를 포함한다. 한 예에서, 트리에틸렌 글리콜, 단토콜 및 2-피롤리딘온의 존재는 서로 강력하게 상호작용하여, 셋 모두를 사용하는 배합물이 세 용매가 모두 없는 시스템보다 단기 디캡, 지속적인 디캡 및 궤도와 관련하여 더욱 우수하게 작용하는 경향이 있음에 주목한다.

상기 나열된 보조용매에 덧붙여 또는 상기 나열된 보조용매 대신에 사용될 수 있는 수용성 유기 보조용매의 예는 지방족 알콜, 방향족 알콜, 디올, 트리올, 글리콜 에터, 폴리(글리콜) 에터, 락탐, 폼아미드, 아세트아미드, 장쇄 알콜, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 글리세린, 디프로필렌 글리콜, 글리콜 부틸 에터, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 아미드, 에터, 카복시산, 에스터, 유기 설파이드, 유기 설폭사이드, 설폰, 알콜 유도체, 카비톨, 부틸 카비톨, 셀로솔브, 에터 유도체, 아미노 알콜, 및 케톤을 포함하지만, 이들로 한정되지는 않는다. 예를 들어, 보조용매는 탄소 30개 이하의 1급 지방족 알콜, 탄소 30개 이하의 1급 방향족 알콜, 탄소 30개 이하의 2급 지방족 알콜, 탄소 30개 이하의 2급 방향족 알콜, 탄소 30개 이하의 1,2-디올, 탄소 30개 이하의 1,3-디올, 탄소 30개 이하의 1,5-디올, 에틸렌 글리콜 알킬 에터, 프로필렌 글리콜 알킬 에터, 폴리(에틸렌 글리콜) 알킬 에터, 폴리(에틸렌 글리콜) 알킬 에터의 고급 동족체, 폴리(프로필렌 글리콜) 알킬 에터, 폴리(프로필렌 글리콜) 알킬 에터의 고급 동족체, 락탐, 치환된 폼아미드, 치환되지 않은 폼아미드, 치환된 아세트아미드 및 치환되지 않은 아세트아미드를 포함할 수 있다. 사용될 수 있는 보조용매의 구체적인 예는 1,5-펜탄디올, 2-피롤리돈, 리폰산 에톡실화 글리세롤 1(EG-1), 리폰산 에톡실화 글리세롤 7(EG-7), 2-메틸-2,4-펜탄디올, 2-메틸-1,3-프로판디올, 2-에틸-2-하이드록시메틸-1,3-프로판디올, 디에틸렌 글리콜, 3-메톡시부탄올, 프로필렌 글리콜 모노부틸 에터, 1,3-디메틸-2-이미다졸리딘온 및 이들의 유도체를 포함하지만, 이들로 국한되지는 않는다. 보조용매는 잉크중 물의 증발 속도를 감소시켜 폐색을 최소화하기 위해, 또는 점도, pH, 표면 장력, 광학 밀도, 색 영역, 내구성, 디캡 및 인쇄 품질에 관련된 다른 개선된 특성을 제공하기 위해 첨가될 수 있다. 유기 보조용매 시스템의 총 농도는 약 5중량% 내지 약 50중량%, 또는 10중량% 내지 40중량%일 수 있다. 각각의 유기 보조용매는 단독으로 전형적으로는 잉크젯 잉크 조성물의 약 0.1중량% 내지 약 20중량%로 존재할 수 있다. 그렇기는 해도, 용매는 사용하기에 효과적인 임의의 농도로 잉크젯 잉크 조성물에 존재할 수 있다.

본 기술의 다른 양태에서는, 다양한 살생물제를 사용하여 바람직하지 못한 미생물의 생장을 억제할 수 있다. 적합한 살생물제의 몇 가지 비한정적인 예는 벤조에이트 염, 솔베이트 염, 및 예컨대 누오셉트(Nuosept)®, 유카사이드(Ucarcide)®, 반사이드(Vancide)®, 프록셀(Proxel)® GXL, 안티사이드(Anticide)® B20 또는 M20, 코덱스(Kordex)® MLX 같은 시판 제품을 포함한다. 전형적으로, 이러한 살생물제는 잉크젯 잉크 조성물의 약 5중량% 미만, 흔히 약 0.05중량% 내지 약 2중량%를 구성한다.

본원의 실시양태에 따라 사용될 수 있는 안료는 자가-분산 안료, 및 통상적으로 분산되는 안료, 예를 들어 표면에 공유 결합되지 않은 별도의 분산제에 의해 분산되는 안료를 둘 다 포함한다. 자가-분산되는 경우에는, 분산제를 전형적으로 전구체 형태로 제조한 다음, 전구체를 안료에 부착시켜 안료의 표면을 화학적으로 개질시킨다. 한 실시양태에서는, 파라-아미노벤조산, 이소프탈산, 트리카복실산, 카복실기, 설폰일기, 포스페이트, 올리고머, 중합체 및 이들의 이성질체 같은 다양한 전구체 물질을 사용하여 분산제를 안료에 부착시킬 수 있다. 당 업자에게 공지되어 있는 바와 같이, 안료에 부착시키기 위하여 다른 전구체도 사용할 수 있다.

본원의 배합물은 흑색 및 유색 안료 둘 다와 함께 사용하기에 효과적일 수 있다. 구체적으로, 흑색이 사용되는 경우, 흑색 안료는 허용가능한 광학 밀도 및 인쇄 특징을 제공하는 임의의 시판중인 흑색 안료일 수 있다. 이러한 흑색 안료는 채널 방법, 접촉 방법, 화로(furnace) 방법, 아세틸렌 방법 또는 열 방법 같은 다양한 공지 방법에 의해 제조될 수 있고, 캐봇 코포레이션(Cabot Corporation), 콜럼비안 케미칼즈 캄파니(Columbian Chemicals Company), 에보닉(Evonik), 미쓰비시(Mitsubishi) 및 이. 아이. 듀퐁 드 네모아 앤드 캄파니(E. I. DuPont de Nemours and Company) 같은 판매자로부터 구입할 수 있다. 예를 들어, 시판중인 카본 블랙 안료는 컬러 블랙(Color Black) FW 200, 컬러 블랙 FW 2V, 컬러 블랙 FW1, 컬러 블랙 FW 18, 컬러 블랙 FW S160, 컬러 블랙 FW S170; 95, 85, 75, 55, 45, 300, 35, 25, 200, 12를 비롯한 프린텍스(Printex)®; 및 4A, 4, 5, 6, 550, 350, 250을 비롯한 스페셜 블랙(Special Black); BP1100, BP900, BP800, M1100, M900, M800, 모나크(Monarch)® 1400, 모나크® 1300, 모나크® 1100, 모나크® 1000, 모나크® 900, 모나크® 880 및 모나크® 700; 캡-오-젯(Cab-O-Jet)® 200 및 캡-오-젯® 300; 레이븐(Raven)® 2500 울트라, 레이븐® 2000, 레이븐® 7000, 레이븐® 5750, 레이븐® 5250, 레이븐® 5000, 및 레이븐® 3500; 45 B, 및 이들의 조합을 포함한다.

유색 안료가 사용되는 경우에는, 본원의 잉크에 포함시키기 위해 청록색, 자홍색, 황색, 청색, 오렌지색, 녹색, 분홍색 등과 같은 다수의 안료중 임의의 것을 선택할 수 있다. 적합한 유기 안료는 예를 들어 디아조 안료 및 모노아조 안료를 비롯한 아조 안료, 다환상 안료(예를 들어, 프탈로시아닌 블루 및 프탈로시아닌 그린 같은 프탈로시아닌 안료, 페릴렌 안료, 페리논 안료, 안트라퀴논 안료, 퀴나크리돈 안료, 디옥사진 안료, 티오인디고 안료, 이소인돌리논 안료, 피란트론 안료 및 퀴노프탈론 안료), 불용성 염료 킬레이트(예를 들어, 염기성 염료 유형의 킬레이트 및 산성 염료 유형의 킬레이트), 니트로 안료, 니트로소 안료, PR168 같은 안탄트론 안료 등을 포함한다. 프탈로시아닌 블루 및 그린의 대표적인 예는 코퍼 프탈로시아닌 블루, 코퍼 프탈로시아닌 그린 및 이들의 유도체[피그먼트 블루(Pigment Blue) 15, 피그먼트 블루 15:3 및 피그먼트 그린(Pigment Green) 36]를 포함한다. 퀴나크리돈의 대표적인 예는 피그먼트 오렌지(Pigment Orange) 48, 피그먼트 오렌지 49, 피그먼트 레드(Pigment Red) 282, 피그먼트 레드 122, 피그먼트 레드 192, 피그먼트 레드 202, 피그먼트 레드 206, 피그먼트 레드 207, 피그먼트 레드 209, 피그먼트 바이올렛(Pigment Violet) 19 및 피그먼트 바이올렛 42를 포함한다. 안트리퀴논의 대표적인 예는 피그먼트 레드 43, 피그먼트 레드 194, 피그먼트 레드 177, 피그먼트 레드 216 및 피그먼트 레드 226을 포함한다. 페릴렌의 대표적인 예는 피그먼트 레드 123, 피그먼트 레드 149, 피그먼트 레드 179, 피그먼트 레드 1909, 피그먼트 레드 189 및 피그먼트 레드 224를 포함한다. 티오인디고이드의 대표적인 예는 피그먼트 레드 86, 피그먼트 레드 87, 피그먼트 레드 88, 피그먼트 레드 181, 피그먼트 레드 198, 피그먼트 바이올렛 36, 피그먼트 바이올렛 38을 포함한다. 다른 아조 안료의 한 예는 피그먼트 레드 150이다. 헤테로환상 황색의 대표적인 예는 피그먼트 옐로우(Pigment Yellow) 1, 피그먼트 옐로우 3, 피그먼트 옐로우 12, 피그먼트 옐로우 13, 피그먼트 옐로우 14, 피그먼트 옐로우 17, 피그먼트 옐로우 65, 피그먼트 옐로우 73, 피그먼트 옐로우 74, 피그먼트 옐로우 90, 피그먼트 옐로우 110, 피그먼트 옐로우 117, 피그먼트 옐로우 120, 피그먼트 옐로우 128, 피그먼트 옐로우 138, 피그먼트 옐로우 150, 피그먼트 옐로우 151, 피그먼트 옐로우 155 및 피그먼트 옐로우 213을 포함한다. 이러한 안료는 다수의 공급원에서 분말, 압착 케이크 또는 분산액 형태로 시판되고 있다. 이들 안료를 흔히 색과 상관없이 관련 두문자어를 이용하여 칭함에 주목한다(예를 들어, 피그먼트 옐로우 14의 경우 PY14, 또는 피그먼트 레드 282의 경우 PR282).

전형적으로, 본원의 안료는 크기가 약 5nm 내지 약 10㎛일 수 있고, 한 양태에서 안료는 크기가 약 10nm 내지 약 500nm일 수 있으나, 안료가 분산된 채로 유지될 수 있고 적절한 인쇄 특성을 제공할 수 있다면 이 범위 외의 크기를 사용할 수 있다.

안료(포괄적으로는 잉크)에 대해 더욱 상세하게는, 색조-채도 평면에서 색 영역을 개선하는데 사용되는 착색제는 흔히 안료보다는 염료이다. 그러나, 염료계 잉크는 불량한 내구성(예컨대, 수 견뢰도, 광 견뢰도 및 공기/오존 견뢰도)을 가질 수 있다. 본원에 따라 제조되는 잉크 배합물은 염료의 존재 없이도 염료계 잉크에 비해 개선된 내구성 및 허용가능한 디캡 성능을 제공하는 동시에 허용가능한 색 영역을 가질 수 있다.

첨부 도면과 함께 후속되는 상세한 설명으로부터, 본원의 추가적인 특징 및 이점이 명백해질 것이며, 상기 첨부 도면은 예컨대 기술의 특징을 함께 예시한다.
도 1은 본원의 실시예에 따라 상대적인 CIE L^* 값을 평가하기 위하여 막대 패턴으로 잉크젯팅된 자홍색(magenta) 잉크 이미지의 인쇄 패턴의 평면도의 개략도를 제공한다.
도 2는 본원의 실시예에 따라 수 인치 인쇄된 후의 잉크 색상과 초기 인쇄된 잉크 색상을 비교하는 청록색(cyan) 및 자홍색 잉크의 평균 ΔL^* 값을 보여주는 막대 그래프이다.
도 3은 본원의 실시예에 따라 수 인치 인쇄된 후의 잉크 색상과 초기 인쇄된 잉크 색상을 비교하는 청록색 및 자홍색 잉크의 평균 ΔL^* 값을 보여주는 다른 막대 그래프이다.
도 4는 본원의 다른 실시예에 따라 계면활성제 농도와 관련하여 청록색 및 자홍색 잉크에 대해 수집된 데이터를 통계학적인 모델의 형태로 도시한다.
이제, 본원에 예시되는 몇 가지 실시예를 참조하며, 이를 기재하기 위해 본원에서는 특정한 용어를 사용한다. 그럼에도 불구하고, 이로써 본원의 영역을 제한할 의도는 없는 것으로 생각된다.

본원에 사용되는 단수형 "하나의"는 문맥상 명백하게 달리 해석되지 않는 한 복수개의 인용물을 포함함에 주목한다. 그러므로, 예를 들어 "하나의 잉크"의 인용은 이러한 잉크 하나 또는 그 이상을 포함하며, "그 잉크"의 인용은 하나 또는 더 많은 양의 안료에 대한 인용을 포함한다.

본원에 사용되는 "액체 비히클" 또는 "잉크 비히클"은 착색제가 분산 또는 용해되어 잉크를 형성하는 액체 유체를 가리킨다. 액체 비히클은 당 업계에 널리 공지되어 있고, 본원의 실시양태에 따라 다양한 잉크 비히클을 사용할 수 있다. 이러한 액체 비히클은 계면활성제, 유기 보조용매, 완충제, 살생물제, 점도 개질제, 금속 이온 봉쇄제, 안정화제 및/또는 물을 비롯한(이들로 한정되지는 않음) 다양한 상이한 약제의 혼합물을 포함할 수 있다. 액체 비히클은 또한 일부 실시양태에서 라텍스 미립자, 결합제 또는 다른 중합체 같은 다른 첨가제도 함유할 수 있다. 본원의 액체 비히클이 이들 구성성분중 다수를 포함할 수 있다 하더라도, 본 기술은 본원에 기재되는 특정한 소정 유기 보조용매 및/또는 계면활성제의 사용에 더욱 특히 관련된다.

본원에 사용되는 "잉크"는 하나 이상의 안료를 함유하는 단일 액체 비히클을 가리키며, 본원의 실시양태에 따라 잉크는 또한 폴리우레탄 결합제 및 특정한 더욱 특별한 부류의 용매 및/또는 계면활성제도 포함할 수 있다. 한 예에서, 잉크는 잉크젯 잉크, 더욱 상세하게는 열 잉크젯 잉크이다.

본원에 사용되는 "안료"는 전형적으로는 그가 사용되는 액체 비히클에 실질적으로 불용성인 착색제 입자를 말한다. 안료는 별도의 분산제를 사용하여 통상적으로 분산될 수 있거나, 또는 안료 표면에 부착된 분산제를 가져서 자가-분산될 수 있다.

본원에 사용되는 "자가-분산되는"은 일반적으로 예컨대 분산제를 안료 표면에 화학적으로 부착시킴으로써 분산제로 작용화된 안료를 가리킨다. 분산제는 소분자 또는 중합체 또는 올리고머일 수 있다. 분산제는 이러한 안료에 부착되어 안료의 외표면을 전하로 종결시킴으로써 액체 비히클 내에서 안료 입자의 응집을 감소시키는 반발 특성을 형성시킬 수 있다.

본원에 사용되는 용어 "약"은 소정 값이 종점 "약간 위" 또는 "약간 아래"일 수 있도록 함으로써 수치 범위에 융통성을 제공하는데 사용된다. 이 용어의 융통성의 정도는 특정 변수에 의해 해석될 수 있고, 경험 및 관련된 본원의 기재내용에 기초하여 결정하는 것은 당 업자의 지식 범위 내에 있다.

본원에 사용되는 복수개의 아이템, 구조 요소, 조성물 요소 및/또는 물질은 편의상 공통 목록에 제공될 수 있다. 그러나, 이들 목록은 목록의 각 일원이 별도의 개별 일원으로서 개별적으로 확인되는 것처럼 간주되어야 한다. 그러므로, 이 목록의 개별적인 일원은 달리 표시되지 않는 한 공통 군에 존재한다는 것에만 기초하여 동일한 목록의 임의의 다른 일원의 사실상 등가물로 간주되어서는 안된다.

농도, 양 및 다른 수치 데이터는 본원에서 범위 포맷으로 표현되거나 제공될 수 있다. 이러한 범위 포맷은 편의 및 간결성을 위해서만 사용되는 것으로 생각되며, 따라서 범위의 한도로서 명시적으로 인용되는 수치 값뿐만 아니라 그 범위 내에 포괄되는 모든 개별적인 수치 값 또는 더 작은 범위를 마치 이들 수치 값 또는 더 작은 범위 각각이 명시적으로 인용되는 것처럼 포함하는 것으로 융통성 있게 해석되어야 한다. 예로서, "약 1중량% 내지 약 5중량%"는 약 1중량% 내지 약 5중량%의 명시적으로 인용된 값만 포함하는 것이 아니라 표시된 범위 내의 개별적인 값 및 더 작은 범위도 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 그러므로, 이 수치 범위에는 2, 3.5 및 4 같은 개별적인 값, 및 1 내지 3, 2 내지 4 및 3 내지 5 등과 같은 더 작은 범위가 포함된다. 이와 동일한 원리가 하나의 수치 값만을 인용하는 범위에도 적용된다. 또한, 이러한 해석은 기재되는 범위 또는 특징의 폭에 무관하게 적용되어야 한다.

실시예

하기 실시예는 현재 가장 우수한 것으로 알려진 개시내용의 실시양태를 예시한다. 그러나, 하기는 본 기술의 원리의 적용의 예시일 뿐인 것으로 생각되어야 한다. 본 개시내용의 원리 및 영역으로부터 벗어나지 않으면서 당 업자에 의해 다수의 변형 및 다른 조성물, 방법 및 시스템이 고안될 수 있다. 첨부된 특허청구범위는 이러한 변형 및 조치를 포괄하고자 한다.

실시예 1 - 샘플 배합물

아래 표 1에 기재된 바와 같이 다수개의 잉크젯 잉크 배합물을 제조하였다:

구성성분	부류	C1	C2	C3	M1
2-피롤리딘온	유기 보조용매	7.5중량%	7.5중량%	7.5중량%	7.5중량%
트리에틸렌 글리콜	유기 보조용매	10중량%	10중량%	10중량%	10중량%
단토콜	유기 보조용매	4중량%	4중량%	4중량%	4중량%
설피놀® 104	계면활성제	0.3중량%	0.3중량%	0.3중량%	0.3중량%
브리즈®O10	계면활성제	0.3중량%	0.3중량%	0.5중량%	0.3중량%
액티사이드® B20	살생물제	0.16중량%	0.16중량%	0.16중량%	0.16중량%
액티사이드® M20	살생물제	0.07중량%	0.07중량%	0.07중량%	0.07중량%
하이드란™ RW-7581	폴리우레탄 결합제	1중량%	1.15중량%	1중량%	1중량%
PB15:3	청록색 안료	2.96중량%	2.84중량%	2.96중량%	-
PR122:PV19(중량 기준 80:20) 고용액	자홍색 안료	-	-	-	3.03중량%
PR150	자홍색 안료	-	-	-	1.33중량%
물	용매	나머지량	나머지량	나머지량	나머지량

실시예 2 - 색 변이 및 교정

실시예 1의 청록색 잉크 세 가지(C1 내지 C3) 및 자홍색 잉크 한 가지(M1)를 줄무늬 또는 막대 패턴으로 인쇄하고, 다양한 패턴을 따라 L^* 값을 측정하여, 줄무늬 또는 막대의 나머지 부분과 비교하여 초기 인쇄시에, 예를 들어 약 1 내지 2인치 내에 얼마나 많은 색 변이가 존재하는지를 결정하였다. 본질적으로, 상이한 발사 이력을 갖는 노즐을 사용하여 인쇄된 구역의 L^* 값 사이의 차이를 평가하였다. 연구를 수행하기 위하여, 페이지를 가로질러 청록색 또는 자홍색 챔버로부터 노즐의 중간 1/3을 이용하여 연속적인 줄무늬 또는 막대를 인쇄하였다. 대략 중간 표지에서, 상부 1/3 및 하부 1/3이 페이지의 나머지를 가로질러 인쇄하기 시작하였다. 이 개념은 도 1에 이미 도시되어 있다. 이어, 막대를 따라 다양한 지점에서, 그러나 특히는 모든 노즐이 함께 최초로 발사되는 지점에서(대략 중간) 색 넓이의 상부 1/3, 중간 1/3 및 하부 1/3에 대해 CIE 랩 색 좌표를 측정하였다. 모두 동시에 인쇄되는 경우(참조하기 위하여 도 1의 위치 A 참조) 중간 막대와 상부 및 하부 막대 사이에서의 L^* 값의 차이가 있는 곳에서 색 변이가 용이하게 보일 수 있다. 그러므로, 색 변이의 두 척도(L^* _상부-L^* _중간; 및 L^* _하부-L^* _중간)를 수득할 수 있다. 인쇄 헤드가 왼쪽에서 오른쪽 방향으로 또는 오른쪽에서 왼쪽 방향으로 인쇄할 수 있기 때문에, 두 번째 시험 패턴을 반대 방향으로 인쇄하여(예컨대 도 1에 도시됨), 2개의 추가적인 L^* 차이를 결정하였다. 일반적으로, 2 내지 3회 반복 인쇄하여 데이터가 정확하고 재현성있는지를 확인한다. 모든 인쇄는 동일한 종이 상에서 수행되는데, 이 경우 종이는 휴렛-팩커드 멀티-펄포즈 컬러록(Hewlett-Packard Multi-purpose ColorLok®) 종이였다. 사용되는 프린터는 오피스 제트 프로(Office Jet Pro) 8000이었다. 8개 내지 12개의 측정치를 함께 평균내어, 색 변이의 추정치를 생성시켰다. 더 어두운 색이 더 낮은 L^* 값을 갖기 때문에, 음의 차이는 더 바람직하지 못한 색 변이를 나타낸다. 0보다 크거나 0에 매우 가까운 값은 인식가능한 색 변이가 없음을 나타낸다. 실시예 1에서 시험된 네 가지 잉크(C1 내지 C3 및 M1)에 대해 이러한 방식으로 수집된 데이터가 도 2에 제공된다. 0.5중량%의 농도를 가진 C3만이 본원에 기재된 바와 같이 양의 ΔL^* 값을 나타내었다.

실시예 3 - 색 변이 및 교정

브리즈® O10과 설피놀® 104 사이의 양 또는 비의 효과를 평가한 다른 연구를 수행하였다. 구체적으로는, C1 및 M1으로서 상기 기재된 것과 유사한 다수개의 청록색 배합물 및 다수개의 자홍색 배합물을 제조하였다. 유일한 차이점은 개별적인 계면활성제에 대해 중량 백분율을 조정하였다는 점이었다. 설피놀® 104는 0.2중량% 내지 0.3중량%의 범위 내로 조정하였고, 브리즈® O10은 0.3중량% 내지 0.5중량%의 범위 내로 조정하였다. 연구 결과는 도 3에 도시된다. 볼 수 있는 바와 같이, 브리즈® O10이 0.3중량% 제공되는 경우, 이는 잉크의 음의 ΔL^* 값을 개선하는데 그다지 효과를 갖지 못하였다(노즐 및 잉크가 색 면에서 고르게 인쇄하기 시작한 후의 L^* 값과 초기 L^* 값을 비교함). 그러나, 0.5중량%에서는, 양의 ΔL^* 값(이는 사람의 눈에 덜 보임)에 유리하도록 음의 ΔL^* 값이 제거된다. 이 연구 및 다른 연구로부터, 설피놀® 104는 색 변이를 개선하는데 큰 효과를 갖지 못한 것으로 결정되었다.

실시예 4 - 통계학적 모델

색 변이(ΔL^*)에 대한 브리즈® O10 및 설피놀® 104의 효과를 평가하기 위하여, 통계학적 모델을 디자인하였다. 이 모델에서는, 폴리우레탄-함유 청록색(C) 및 자홍색(M) 잉크를 다양한 수준으로 제조하고, 도 4에 도시된 바와 같이 예측 프로파일 상에 색 변이에 대한 데이터를 기록한다. 본질적으로, 계면활성제 농도는 각 계면활성제에 대해 0.1중량%, 0.5중량% 및 0.9중량%로 포함되었고, 결합제는 0.5중량%, 1.0중량% 및 1.5중량%로 포함되었다. (계면활성제에 대한 데이터가 도 4에 도시되어 있음에 주목한다). 그러므로, 모든 가능한 조합이 제조되도록 이들 다양한 수준의 성분으로 다양한 잉크를 제조하였으며, 다양한 잉크를 인쇄하고 색 변이를 측정하였다. 이 색 변이 데이터 및 다양한 상이한 잉크 배합물(중심점 반복)을 이용하여, 시판중인 소프트웨어[SAS 코포레이션(Corporation) 제품인 JMP9 소프트웨어]를 사용함으로써, 각 성분이 어떻게 ΔL^*에 영향을 끼치는지에 대한 통계학적 모델을 생성시켰다. 모델은 연구되는 범위에 걸쳐 연속적인 데이터를 제공하지만, 모델을 생성시키는 데에는 각 성분의 3가지 수준만 이용한다. 이 연구에 따라, 설피놀® 104는 자홍색(M) 잉크와 관련하여 본원에 기재된 바와 같이 색 변이 문제를 고치는데 효과를 갖지 않으며 청록색(C) 잉크에 대해서는 미약한 효과를 가진 것으로 결정되었다. 반면, 브리즈® O10은 폴리우레탄 결합제를 잉크 배합물에 포함시킴으로써 도입되는 색 변이 문제를 개선하는데 상당한 효과를 가졌다. 약 0.4중량%에서 시작되는 농도에서, ΔL^* 값에 관련되는 색 변이는 허용가능한 수준까지 격감한 것으로 결정되었다.

특정 예를 참조하여 본 기술을 기재하였으나, 당 업자는 본원의 원리로부터 벗어나지 않으면서 다양한 변형, 변화, 삭제 및 치환을 이룰 수 있음을 알 것이다. 그러므로, 본원은 첨부된 특허청구범위의 영역에 의해서만 한정되고자 한다.

Claims

물; 5중량% 내지 50중량%의 유기 용매 시스템; 2중량% 내지 9중량%의 안료 고형분; 0.1중량% 내지 3중량%의 폴리우레탄 결합제; 및 0.4중량% 내지 1.5중량%의 올레일 또는 스테아릴 유형의 폴리옥시에틸렌 글리콜 에터 계면활성제를 포함하는, 안료계 잉크젯 잉크.
제 1 항에 있어서,
상기 잉크가 0.05중량% 내지 2중량%의 비이온성 계면활성제를 추가로 포함하는, 안료계 잉크젯 잉크.
제 2 항에 있어서,
상기 비이온성 계면활성제가 아세틸렌 디올 비이온성 계면활성제인, 안료계 잉크젯 잉크.
제 2 항에 있어서,
상기 올레일 또는 스테아릴 유형의 폴리옥시에틸렌 글리콜 에터 계면활성제가 비이온성 계면활성제보다 더 높은 농도로 존재하는, 안료계 잉크젯 잉크.
제 1 항에 있어서,
상기 유기 용매 시스템이 트리에틸렌 글리콜, 2-피롤리딘온, 디-(2-하이드록시에틸)-5,5-디메틸히단토인, 또는 이들의 조합을 포함하는, 안료계 잉크젯 잉크.
제 1 항에 있어서,
상기 올레일 또는 스테아릴 유형의 폴리옥시에틸렌 글리콜 에터 계면활성제가 올레일 유형의 폴리옥시에틸렌 글리콜 에터 계면활성제인, 안료계 잉크젯 잉크.
제 6 항에 있어서,
상기 올레일 유형의 폴리옥시에틸렌 글리콜 에터 계면활성제가 폴리옥시에틸렌 (10) 올레일 에터인, 안료계 잉크젯 잉크.
제 1 항에 있어서,
상기 올레일 또는 스테아릴 유형의 폴리옥시에틸렌 글리콜 에터 계면활성제가 스테아릴 유형의 폴리옥시에틸렌 글리콜 에터 계면활성제인, 안료계 잉크젯 잉크.
제 1 항에 있어서,
상기 올레일 또는 스테아릴 유형의 폴리옥시에틸렌 글리콜 에터 계면활성제의 농도가 0.5중량% 내지 1중량%인, 안료계 잉크젯 잉크.
제 1 항에 있어서,
상기 폴리우레탄 결합제가, 한 말단에 2개의 하이드록실기를 갖는 비닐 중합체를 함유하는 폴리올과 하나 이상의 폴리올의 반응 생성물인, 안료계 잉크젯 잉크.
물; 5중량% 내지 50중량%의 유기 용매 시스템; 2중량% 내지 9중량%의 안료 고형분; 0.1중량% 내지 3중량%의 폴리우레탄 결합제; 및 0.4중량% 내지 1.5중량%의 올레일 또는 스테아릴 유형의 폴리옥시에틸렌 글리콜 에터 계면활성제를 포함하는 잉크젯 잉크를 노즐로부터 매질 표면 상으로 분사하고;
노즐로부터의 분사를 0.5초 이상동안 중단하고;
노즐로부터의 분사를 재개함
을 포함하는 잉크젯 인쇄 방법으로서, 이 때 상기 재개 후 처음으로 인쇄된 잉크젯 잉크의 L^* 값이, 매질 표면 상에 잉크젯 잉크를 2인치 분사한 후 잉크의 L^* 값에 비해 -0.2 내지 1.5의 L^* 차이를 나타내는, 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 잉크젯 잉크가 아세틸렌 디올 비이온성 계면활성제를 추가로 포함하는, 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 유기 용매 시스템이 트리에틸렌 글리콜, 2-피롤리딘온, 디-(2-하이드록시에틸)-5,5-디메틸히단토인, 또는 이들의 조합을 포함하는, 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 올레일 또는 스테아릴 유형의 폴리옥시에틸렌 글리콜 에터 계면활성제가 올레일 유형의 폴리옥시에틸렌 글리콜 에터 계면활성제인, 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 올레일 또는 스테아릴 유형의 폴리옥시에틸렌 글리콜 에터 계면활성제가 스테아릴 유형의 폴리옥시에틸렌 글리콜 에터 계면활성제인, 방법.