KR920009280B1 - 백지 인쇄용 저글리콜 잉크 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

백지 인쇄용 저글리콜 잉크
본 발명은 잉크 분사식 인쇄에 사용되는 잉크 조성물, 더욱 구체적으로는 글리콜 함유 잉크 조성물에 관한 것이다.
종래, 열 잉크 분사식 인쇄를 사용하는 데에는 고품질의 인쇄를 위하여 통상 특수 처리지나 또는 다른 인쇄 매체를 사용하여야만 하였다. ＂백지(plain paper)＂, 예를 들면 건식 복사지나 사진 복사지와 같은 비코팅지, 본드지(bond paper) 및 레이저 분사지(laser jet paper)를 사용하는 데 따른 문제점은 잉크 분사식인쇄, 특히 열 잉크 분사식 인쇄에 통상 사용되는 잉크 조성물이 바람직한 고품질의 인쇄를 제공하지 못하였다는 사실이다. 예를 들면, 수성 잉크는 건조 시간이 길기 때문에, 잉크 얼룩이 생긴다.
잉크와 관련된 이러한 문제점들 때문에 코팅된 매체를 사용하여 왔다. 그러나, 미처리된 백지 매체상에 인쇄할 수 있는 열 잉크 분사식 인쇄에 대한 목표는 여전히 남아 있다.
잉크 조성물을 개선하기 위한 많은 시도가 있어 왔다. 그러나, 잉크의 건조 시간을 단축시킬 경우, 역으로 잉크의 다른 특성이 나빠질 수 있다. 예를 들면, 건조 시간을 단축시키면 프린트헤드중의 노즐에 크러스팅(crusting)이 생기게 되며, 그 결과 노즐이 부분적으로 또는 완전히 폐쇄될 수 있다. 따라서, 백지 및 다른 매체상에 인쇄하는데 적합한 잉크 조성물을 개발하려는 노력이 계속되고 있다.
본 발명에 의하면, 열 잉크 분사식 인쇄기를 사용하여 백지 및 다른 매체상에 인쇄하기 위한 잉크 조성물이 제공된다. 이 잉크 조성물은 에틸렌 글리콜 및 디에틸렌 글리콜로 구성되는 군으로부터 선택된 1종 이상의 성분 약 5중량% 내지 10중량%, 염료 약 1중량% 내지 4중량% 및 그 나머지가 물로 이루어진다. 이 조성물은 또한 살생물제 약 0.01중량% 내지 0.3중량%를 포함할 수 있다. 또한 pH를 약 3 내지 11로 조절하기 위한 완충제를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 잉크 조성물은, 본드지, 사진 복사지 및 레이저 분사지 등을 포함한 다양한 종류의 백지상에 인쇄를 가능케 한다. 본 발명의 조성물은 다른 잉크 조성물에 비하여 거의 크러스팅을 나타내지 않고, 적당한 건조 시간을 가지며, 레이저 인쇄기에서와 같은 매우 양호한 인쇄질을 나타낸다는 점에서 개선된 것이다.
좁은 범위의 글리콜 조성물에 대해서 및 단지 두가지 글리콜 화합물에 대해서만이 백지상에서 고 배상도의 활자질 인쇄가 얻어질 수 있음이 밝혀졌다. 에틸렌 글리콜 및 디에틸렌 글리콜이 상기 범위내에서 상기와 같은 효과적인 결과를 제공하는 유일한 2개의 글리콜이다.
상기 두 글리콜은 단독으로 또는 임의로 혼합해서 사용할 수 있으며, 잉크 조성물 중에 약 5중량% 내지약 10중량% 양으로 존재한다. 약 5중량% 미만에서는 프린트헤드 노즐에 심한 클러스트가 형성되고, 반면에 약 10중량% 이상에서는 인쇄질이 불량해진다.
염료는 잉크 분사 인쇄 기술업계에서 통상적으로 사용하는, Food Black 2, Direct Red 227, Direct Blue 119, Direct Yellow 86과 같은 염료로 된다. 이 염료들은 통상적으로 음이온 염료로 알려져 있으며, 1개 이상의 술폰산기(SO3 -를 함유한다. 다르게는, 카르복실산기(CO3 -를 함유하는 음이온 염료를 또한 사용할 수 있다. 공지된 바와 같이, 이 염료들은 통상적으로 나트륨 양이온과 회합(associated)되어 있다.
상기 음이온 염료들을 본 발명을 실시하는데 적합하게 사용할 수 있는 반면에, 이들 음이온과 회합된 나트륨 양이온을 다른 양이온들, 예를 들면 알칼리 금속 이온(예, 리톰이온(Li+)), 또는 테르라알킬암모늄 양이온(예, 테트라메틸 암모늄 양이온((CH3)4N+))으로 부분적으로 또는 실질적으로 전체를 치환시키면, 크러스팅이 감소되고, 그 결과 잉크 비히클(글리콜+물) 중에서의 용해도가 증가된다. 상기와 같은 양이온의 치환은 다른 계류중인 출원, 구체적으로는 1987년 2월 5일자로 출원된 미합중국 특허 출원 제07/011,186호및 동 제07/011,190호의 목적이며, 따라서, 본 발명의 일부를 형성하지 않는다. 다른 치환 예로서는, 1986년 5월 27일자로 출원되어 미합중국 특허 출원 제06/866,728호로 공지 및 청구된, 프로톤화 알카놀 암모늄양이온(예, 트리에탄올 암모늄 양이온(HN+(C2H5OH)3)과 같은 프로톤화 암모늄 화합물 및 포름아미드 형태(HO-C(O)-NH3 +)와 같은 양이온 아미드류가 있다.
염료는 약 1 내지 4중량%, 바람직하기로는 약 2 내지 4중량% 범위의 양으로 존재한다. 최대 염료 농도는 비히클 중에서의 그의 용해도에 의해 결정된다. 따라서, 양이온 치환된 염료들을 사용함으로써 노즐상에서의 잉크의 크러스팅이나 또는 침전을 방지하는데 있어서 안정성을 제공할 수 있다.
보존 기간을 좀 더 연장하기 위해서는 살생물제를 사용하는 것이 바람직하다. 잉크 중에 사용하는 통상직인 살생물제중 어느 것이라도 적합하게 사용할 수 있다. 이와 같은 살생물제의 예로서는 Proxel CRL[ICI사(델라웨어주 윌밍톤 소재)제품], Nuosept 95[Nuodex Co.사(뉴저지주 피스카타웨이 소재)제품]이 있다. 살생물제는 통상적으로 전체 잉크 조성물의 0.01 내지 0.3중량% 범위로 사용한다.
pH 완충제를 임의로 사용할 수 있다. 완충제의 사용 목적은 잉크 조성물의 pH를 부식, 용해 및(또는)프린트혜드중에 사용되는 재료들(예, 접착제,오리피스판,펜 몸체 재료 등)의 접착력 손실을 방지하기 위해 사용하고 있는 물질들과 상용성인 범위내로 유지시키기 위해서이다. pH는 또한 특정 염료를 사용할 경우 그 염료를 완전하게 용해시키기 위해서 그에 맞는 특정 수준으로 유지시켜야 한다.
밀리몰 양으로도 효과적이고, 염료와 반응하지 않으며 바람직한 pH 범위를 얻을 수 있는 임의의 완충제를 본 발명을 실시하는데 사용할 수 있다. 적합한 염기성 완충제의 예로서는 붕산나트륨, 인산수소나트륨 및 인산이수소나트륨을 들 수 있다. 공지된 산성 완충제도 또한 본 발명을 실시하는데 사용할 수 있다.
완충제 농도는 크러스팅 때문에 전체 잉크 조성물의 약 0.5중량%를 초과해서는 안된다. 완충제는 크러스팅 생성 가능성을 줄이기 위해 통상적으로 전체 잉크 농도의 약 0.05 내지 0.1중량%의 범위로 사용한다.
본 발명의 잉크 조성물의 나머지 부분은 물, 특히 탈이온수로 구성된다.
상기 범위내의 잉크 조성물은 건식 복사지, 사진 복사지, 본드지 및 레이저 분사지 등과 같은 여러가지 백지상에 인쇄할 수 있다. 상기 조성물을 사용하여 얻어진 인쇄질은 매우 우수하며, 열 잉크 분사 펜을 사용한 활자질 인쇄를 제공한다.
상기 좁은 범위의 조성물이 어떻게 상기한 여러가지 백지상에 고품질의 인쇄를 가능하게 하는가에 관해서 구체적으로 일치된 이론은 없지만, 상기 조성물은 표면장력 및 특수한 친수성/친유성 평형을 증진시키는 것으로 생각된다. 이러한 요인들이 서로 조합하여 잉크 조성물과 인쇄 매체를 구설하는 섬유 사이에 접촉각을 증가시킨다. 상기 요인들은 모세관 상승의 경향 및 크기를 감소시킨다(따라서, 위킹(wicking), 페더링(feathering) 및 조절불가능한 도트(dot) 크기를 감소키킨다). 그러나, 조성물중에는 계에 친유성을 제공하는 글리콜이 충분하게 존재하여 표면 침투를 상당히 신속하게 해줌으로써 전체적으로 수용성인 계에 비하여 건조시간이 훨씬 빨라진다.
본 발명의 잉크 조성물은 단지 도트 밀도(DPI-인치당 도트수)가 높고, 해상도(resolution)가 방울 겹침(drop overlap)을 허용할 수 있을 정도로 충분히 높은 계에 사용할 수 있다. 선행 기술의 잉크 조성물에 있어서 글리콜은 보습제로서 및 저 해상도 계에서 도트 크기를 증가시키기 위한 모세관 조절제로서 잉크에 첨가된 반면에, 본 발명에 있어서 글리콜은 염료에 대한 비휘발성 용제로서 및 초기 표면 침투제로서 작용한다는 사실에 주목하여야 한다.
본 발명의 잉크 조성물은 여러가지 백지상에 인쇄하기 위해 열 잉크 분사식 인쇄기에 적합하게 사용되어 고 인쇄질 및 고활자질 인쇄를 제공한다.
[실시예]
1. 흑색 잉크
5.5중량%의 디에틸렌 글리콜(DEG), 2.3중량%의 리튬 치환된 Food Black 2 염료(적어도 약 75%의Na-이 치환됨), 0.01중량%의 ICI사의 Proxel CRL 살생물제, 0.08중량%의 붕산나트륨 및 그 나머지가 탈이온수로 되는 조성물을 제조하였다. 이 잉크는 20초미만의 건조 시간을 갖는 레이저 인쇄기 인쇄질 및 뚜껑이 열린 펜에서 최소 20일 동안 크러스팅없이 남아 있을 수 있는 능력을 나타냈다. 이 잉크에서 세균성장은 관찰되지 않았다.
2. 자홍색 잉크(Magenta Ink)
5.5중량%의 DEG, 2중량%의 Direct Red 227 염료, 0.3중량%의 Nuodex사의 Nuosept 95 살생물제, 0.08중량%의 붕산나트륨 및 그 나머지가 탈이온수로 되는 조성물을 제조하였다. 이 잉크 조성물은 실시예1 에서 관찰된 것과 동일한 결과를 나타내었다.
3. 청색 잉크(Cyan Ink)
5.5중량%의 DEG, 2중량%의 Direct Blue 199 염료 0.3중량%의 Nuodex사의 Nuosept 95 살생물제, 0.08중량%의 붕산나트륨 및 그 나머지가 탈이온수로 되는 조성물을 제조하였다. 이 잉크는 실시예 1에서관찰된 것과 동일한 결과를 나타내었다.
4. 황색 잉크
5.5중량%의 DEG, 1중량%의 Direct Yellow 86 염료, 0.3중량%의 Nuodex사의 Nuosept 95 살생물제, 0.08%의 붕산나트륨 및 그 나머지가 탈이온수로 되는 조성물을 제조하였다. 이 잉크는 실시예 1에서 관찰된 것과 동일한 결과를 나타내었다.
5. 흑색 잉크
10중량%의 DEG, 2.3중량%의 리튬 치환된 Food Black 2 염료, 0.08중량%의 붕산나트륨 및 그 나머지가 탈이온수로 되는 조성물을 제조하였다. 이 잉크는 본드지 상에서 레이저 인쇄기 인쇄질을 나타내고, 대부분의 사진 복사기 상에서 양호한 인쇄(활자질)를 나타내었다. 보관후 세균 성장은 관찰되지 않았다.
6. 흑색 잉크
비교하기 위해 12중량%의 DEG, 2.3중량%의 리튬 치환된 Food Black 2 염료, 0.08중량%의 붕산나트륨 및 그 나머지가 탈이온수로 되는 조성물을 제조하였다. 이 잉크는 본드지상에서 레이저 인쇄기의 인쇄질을 나타냈으나, 사진 복사지상에서는 허용될 수 없는(활자질 보다 못한) 인쇄가 얻어졌다.
7. 흑색 잉크
비교하기 위해 15중량%의 DEG, 2.3중량%의 리듬 치환된 Food Black 2 염료, 0.08중량%의 붕산나트륨 및 그 나머지가 탈이온수로 되는 조성물을 제조하였다. 이 잉크는 본드지 상에서 양호한(활자질) 인쇄를 나타냈으나, 사진 복사지에서는 허용될 수 없는(활자질 보다 못한) 인쇄가 얻어졌다. 건조 시간은 보다 적은 양의 DEG를 함유하는 잉크의 건조 시간보다 더 느렸다.
8. 흑색 잉크
비교하기 위해 50중량%의 DEG, 2.3중량%의 리튬 치환된 Food Black 2 염료, 0.08중량%의 붕산나트륨 및 그 나머지가 탈이온수로 되는 조성물을 제조하였다. 이 잉크는 고급 코팅지 이외의 대부분의 매체상에서 허용될 수 없는(활자질 보다 못한) 인쇄가 얻어졌다.

Claims (16)

  1. (a) 에틸렌 글리콜 및 디에틸렌 글리콜로 구성되는 군 중에서 선택된 1종 이상의 글리콜 5중량% 내지 10중량%, (b) 가용성 염료 1중량% 내지 4중량% 및 (c) 그 나머지가 물로 조성되는 것을 특징으로 하는, 백지에 인쇄하기 위한 잉크 분사식 인쇄기용 잉크 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 0.01중량% 내지 0.3중량%의 살생물제 및 0.05중량% 내지 0.5중량%의 완충제로 구성되는 군중에서 선택된 1종 이상의 성분을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 조성물.
  3. 제 2항에 있어서, 완충제가 붕산나트륨, 인산수소나트륨 및 인산이수소나트륨으로 구성되는 군 중에서 선택된 화합물로 구성됨을 특징으로 하는 잉크 조성물.
  4. 제 1항에 있어서, 글리콜이 디에틸렌 글리콜로 되는 것을 특징으로 하는 잉크 조성물.
  5. 제 1항에 있어서, 가용성 염료가 양이온과 회합된 음이온 염료임을 특징으로 하는 잉크 조성물.
  6. 제 5항에 있어서, 음이온 염료가 술포네이트기 및 카르복실레이트기로부터 선택된 하나 이상의 음이온기를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 조성물.
  7. 제 5항에 있어서, 양이온이 알칼리 금속 이온, 테트라알킬 암모늄 양이온, 프로톤화 암모늄 양이온및 프로톤화 아미드로 구성되는 군중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 잉크 조성물.
  8. (a) 에틸렌 글리콜 및 디에틸렌 글리콜로 구성되는 군중에서 선택된 1종 이상의 글리콜 5중량% 내지 10중량%, (b) 술포네이트기 및 카르복실레이트기 중에서 선택된 하나 이상의 음이온기를 포함하는, 양이온과 회합된 음이온 염료로 되는 가용성 염료 1중량% 내지 4중량%, 및 (c) 그 나머지가 물로 조성되는것을 특징으로 하는, 백지에 인쇄하기 위한 열 잉크 분사식 인쇄기용 잉크 조성물.
  9. 제 8항에 있어서, 0.01중량% 내지 0.3중량%의 살생물제 및 0.05중량% 내지 0.5중량%의 완충제로 구성되는 군중에서 선택된 1종 이상의 성분들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 조성물.
  10. 제 9항에 있어서, 완충제가 붕산나트륨, 인산수소나트륨 및 인산이수소나트륨으로 구성되는 군 중에서 선택된 화합물로 구성되는 것을 특징으로 하는 잉크 조성물.
  11. 제 8항에 있어서, 글리콜이 디에틸렌 글리콜로 되는 것을 특징으로 하는 잉크 조성물.
  12. 제 8항에 있어서, 양이온이 알칼리 금속 이온, 테트라알킬 암모늄 양이온, 프로톤화 암보늄 양이온 및 프로톤화 아미드로 구성되는 군 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 잉크 조성물.
  13. (a) 에틸렌 글리콜 및 디에틸렌 글리콜로 구성된 군중에서 선택된 1종 이상의 글리콜 5중량% 내지10중량%, (b) 술포네이트기 및 카르복실레이트기 중에서 선택된 하나 이상의 음이온기를 포함하는, 양이온과 회합된 음이온 염료로 되는 가용성 염료 1중량% 내지 4중량%, (c) 살생물제 0.01중량% 내지 0.3중량%, (d) 완충제 0.05중량% 내지 0.5중량%, 및 (e) 그 나머지가 물로 조성되는 것을 특징으로 하는, 백지에 인쇄하기 위한 열 잉크 분사식 인쇄기용 잉크 조성물.
  14. 제13항에 있어서, 글리콜이 디에틸렌 글리콜로 되는 것을 특징으로 하는 잉크 조성물.
  15. 제13항에 있어서, 완충제가 붕산나트륨, 인산수소나트륨 및 인산이수소나트륨으로 구성되는 군 중에서 선택된 화합물로 구성되는 것을 특징으로 하는 잉크 조성물.
  16. 제13항에 있어서, 양이온이 알칼리 금속 이온, 테트라알킬 암모늄 양이온. 프로톤화 암모늄 양이온및 프로톤화 아미드로 구성되는 군 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 잉크 조성물.
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