KR970006962B1

KR970006962B1 - 잉크, 이 잉크를 이용한 잉크제트기록방법 및 화상형성방법

Info

Publication number: KR970006962B1
Application number: KR1019930008111A
Authority: KR
Inventors: 마사코 시모무라; 히로미치 노구치
Original assignee: 캐논 가부시기가이샤; 미타라이 하지메
Priority date: 1992-05-13
Filing date: 1993-05-12
Publication date: 1997-05-01
Also published as: AU3850993A; GB9309671D0; ES2078775T3; EP0569864A1; GB2267712B; CA2095580A1; US5354369A; DE69300656D1; DE69300656T2; GB2267712A; EP0569864B1; CN1078731A; TW249242B; CN1067706C; CA2095580C; AU664006B2; JPH0625575A; KR940005766A; JP3412857B2; ATE129278T1

Abstract

내용없음

Description

잉크, 이 잉크를 이용한 잉크제트기록방법 및 화상형성방법

제1도는 잉크제트기록장치의 헤드부의 횡단면도.

제2도는 잉크제트기록장치의 헤드부의 종단면도.

제3도는 제1도 및 제2도에 도시한 헤드를 구비한 멀티헤드의 사시도.

제4도는 잉크제트기록장치의 일례를 도시한 사시도.

제5도는 잉크카트리지의 종단면도.

제6도는 잉크제트카트리지(또는 기록유닛)의 사시도.

본 발명은 잉크제트기록용의 잉크, 이 잉크를 이용한 잉크제트기록방법 및 화상형성방법에 관한 것이다.

종래부터, 잉크제트기록용의 잉크로서는, 각종 염료 또는 안료를 물 또는 물과 유기용제로 이루어진 액매체에 용해 또는 분산시켜 제조한 것이 공지되고, 또 사용되고 있다.

이러한 종래의 잉크에, 습윤제 즉 보습제로서, 요소, 요소유도체, 티오요소 또는 티오요소유도체를 첨가하는 것이 일반적으로 행해지고 있다(일본국 특개소 57-74372호, 동 소 56-4488호, 일본국 특개평 3-234775호, 동 평 4-85375호 및 동 평 4-332777호 공보) 이들 요소, 요소유도체, 티오요소 및 티오요소유도체는 염료의 각종 용매에의 용해성을 높이므로, 용해조제로서 사용되며(일본국 특개평 2-173168호 공보), 또, 토출량을 증가시켜 토출성능을 향상시키는데 유효하고(일본국 특개평 1-203483호, 동 특개소 62-1765호, 동소 62-74973호 및 동 소 56-88473호 공보 그리고 일본국 특공소 57-31759호, 동 소 60-42834호 및 동 특공평 1-6236호 공보), pH 유지제로서 작용하여 보존안전성을 향상하는데 유효하다(일본국 특개평 1-203483호, 동 특개소 62-1765호, 동 소 62-74973호 및 동 소 56-88473호 그리고 일본국 특공소 57-31759호 및 동 특공평 1-6236호 공보).

그러나, 염료중에는, 요소의 분해결과로서 발생되는 암모늄이온에 의해 응집을 일으키는 것도 많아, 요소를 첨가한 잉크를 장기간 보존하면 염료의 응집에 의해 침전물이 생성되어, 잉크제트기록장치의 잉크토출구나 잉크공급관에서 막힘이 발생되는 문제가 있었다. 또, 안료를 함유하는 잉크의 경우, 이 요소의 분해결과로서 발생되는 암모늄이온과 안료의 분산제가 화학반응을 일으켜 안료의 응집이 생겨, 잉크제트기록장치의 잉크토출구나 잉크공급관이 막히는 경우도 있었다. 또한, 색재의 종류에 관계없이 분해에 의해 발생된 암모니아가 금속부재를 공격하거나 암모니아의 냄새가 사용자에게 불쾌감을 주었다. 최근에는, 주로 난수용성 염료의 경우, pH 4(JIS-P8133에 의해 측정한 pH) 정도의 강산성종이에 인자를 수행하면 인쇄물의 광택이 증가하여 광의 반사때문에 흑색이 금색으로 보이는 현상(예를들면, 브론즈형상 또는 브론징)이 요소의 첨가에 의해 촉진되는 것이 판명되었다.

이들 문제점때문에, 요소의 첨가에 관한 잉크처방에 대해 연구가 되어 있으며, 예를들면, 용제(끓는점이 높은 극성용제)의 첨가량을 대폭 증가시킴으로써 보습성을 향상시키고, pH 유지제로서의 알콜아민을 첨가하고, 염료용해조제로서의 p-톨루엔술폰아미드에틸렌옥사이드 부가물을 첨가하고, 또 안료를 함유하는 잉크를 사용할때 안료에 대한 분산제의 비율을 증가시켜 응집을 방지하는 등의 연구가 되고 있다.

그러나, 다량의 극성용제의 사용, 알콜아민이나 p-톨루엔술폰아미드에틸렌옥사이드 부가물의 첨가 및 안료에 대한 분산제의 비율의 증가는 다음과 같이 문제점을 내포하고 있었다.

다량의 극성용제의 첨가를 행하면, 잉크와 기록매체간의 접촉각이 작아져 패더링(feathering)이 발생하거나, OD(광밀도)가 저하하여 인자품질이 극도로 악화되는 외에, 잉크의 점도가 증가하여 토출성능이 악화되는 문제점이 있었다.

p-톨루엔술폰아미드에틸렌옥사이드 부가물을 첨가하면, 브론즈현상에 대해서는 효과가 있으나, 다량의 극성용제의 첨가시와 마찬가지로, 잉크와 기록매체간의 접촉각이 작아져 패더링이 발생하거나, OD가 저하하여 인자품질이 극도로 악화되었다. 또, 잉크중에 기포가 발생하여 기록성능도 악화되었다.

트리에탄올아민, 디에탄올아민 또는 모노에탄올아민으로 대표되는 알콜아민을 첨가한 경우, 잉크보존시에 있어서의 염료 또는 안료의 응집이나 브론즈현상의 문제는 해소되었으나, 이들 알콜아민은 강산성이기 때문에, 5wt% 정도의 첨가시에 있어서도 잉크의 pH가 1l∼12 정도로 높아져서, 잉크와 액접촉하게 되는 각종 부재의 성분이 이 부재로부터 용출하여 잉크의 물성을 변화시켜 토출불량 또는 잉크 누설을 일으켰다 또, 잉크의 닿는 위치의 정밀도의 저하에 의한 인자품질의 악화도 발생되었다. 또한, 흑색염료중에는, 색조가 매우 나쁜 것이 많고, 이러한 경우 색조의 악화에 의해 다색인자시에 화질의 저하를 초래하였다. 그외에, 아민류는 그들 특유의 냄새를 지녀 사용자에게 불쾌감을 준다고 하는 결점이 있었다.

안료를 함유하는 잉크를 사용할 때, 안료에 대한 분산제의 비율을 높이면 잉크의 점도가 높아지므로, 스토크스의 침전속도의 방정식에 따른 침전속도가 느려져 응집도 느리게 된다. 따라서, 안료의 응집에 의한 침전물의 문제는 극복되었으나 잉크의 점도가 상승하므로, 잉크의 토출성능이 악화된다. 특히, 열에너지의 작용에 의해 잉크방울을 토출시켜서 기록을 수행하는 잉크제트기록방식의 경우, 잉크속의 유기물농도가 증가하면, 열에 의해 분해된 유기물이 발열부재에 부착하여 잉크방울의 발포를 방해한다고 하는 문제도 있었다.

한편, 잉크제트기록용의 잉크에 관한 것은 아니나, 일본국 특공소 61-55552호 공보에는, 습윤제 및 용해 조제로서의 특정의 요소화합물을 함유하는 필기구용 기록잉크가 기재되어 있다. 그러나, 일반적으로 이용되는 만년필 및 펠트펜과 같은 필기구용 잉크에 비하면, 잉크제트기록용의 잉크는 미세한 토출구로부터 균일한 잉크방울이 장기간 또는 단기간에 걸쳐서 안정하게 토출되어야만 하는 등의 많은 특성이 엄격하게 요구되고 있어, 상기 특정 요소화합물을 첨가한 잉크는 pH가 높게 되므로, 이 잉크를 잉크제트기록에 적용하면, 토출불량 등의 양호한 토출을 얻을 수 없었다. 특히, 열에너지를 이용한 잉크제트기록방법에서는, 이 현상이 현저해져, 토출속도의 저하에 의한 화상왜곡이나 토출량의 감소에 의한 인자농도의 저하 등의 인자에 큰 영향을 미쳤다.

따라서, 본 발명의 목적은, i) 종래의 잉크제트기록에서 이용되고 있던 요소 또는 티오요소 및 그들의 유도체가 첨가된 잉크와 마찬가지로 양호한 보습성, 토출안정성, 염료에 대한 높은 용해성 및 pH 유지능력을 지닌채로, 또 염료나 안료의 응집에 의한 침전물의 발생이 없는 장기간 보존안정성이 우수한 잉크, ii) 이 잉크를 이용한 잉크제트기록방법 및 iii) 이러한 잉크를 이용하는 기기를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 i) 브론즈현상이나 패더링 등이 발생하지 않고, 또, 흑색잉크를 이용한 경우 이상적인 흑색의 색조로 되고, 화상농도가 높고 선명한 우수한 화상을 얻을 수 있는 잉크, ii) 이 잉크를 이용한 잉크제트기록방법 및 iii) 이러한 잉크를 이용하는 기기를 제공하는데 있다.

상기 목적은 이하의 본 발명에 의해 달성될 수 있다.

본 발명은, 기록제 및 이 기록제를 용해 또는 분산시킬 수 있는 액매체를 함유하는 잉크에 있어서, 하기 일반식으로 표시되는 화합물을 함유하고, 또 pH가 7 이상 10 미만인 것을 특징으로 하는 잉크를 제공한다.

즉,

R_lR₂NCONHCH₂CH₂OH

(식중, R₁및 R₂는 각각 수소 또는 C_nH_2nOH(n은 2 또는 3), 단 R₁과 R₂는 동시에 수소는 아님)

또, 본 발명은, 기록매체에 잉크를 부착시켜서 화상을 형성하는 화상형성방법에 있어서, 상기 잉크는, 기록제, 이 기록제를 용해 또는 분산시킬 수 있는 액매체 및 하기 일반식으로 표시되는 화합물을 함유하고, 또 pH가 7 이상 10 미만인 것을 특징으로 하는 화상형성방법을 제공한다. 즉,

R₁R₂NCONHCH₂CH₂OH

(식중, R₁및 R₂는 각각 수소 또는 C_nH_2nOH(n은 2 또는 3), 단, R₁과 R₂는 동시에 수소는 아님)

또한, 본 발명은, 잉크를 잉크방울형태로 토출시켜 기록을 행하는 잉크제트기록방법에 있어서, 상기 잉크는 기록제, 이 기록제를 용해 또는 분산시킬 수 있는 액매체 및 하기 일반식으로 표시되는 화합물을 함유하고, 또 pH가 7 이상 10 미만인 것을 특징으로 하는 잉크제트기록방법을 제공한다. 즉,

R₁R₂NCONHCH₂CH₂OH

또한, 본 발명은 잉크를 수용하는 잉크수용부 및 잉크를 잉크방울형태로 토출시키는 헤드부를 구비한 잉크제트기록유닛에 있어서, 상기 잉크는 전술한 잉크인 것을 특징으로 하는 잉크제트기록유닛을 제공한다.

또, 본 발명은, 잉크를 수용하는 잉크수용부를 구비한 잉크카트리지에 있어서, 상기 잉크는 전술한 잉크인 것을 특징으로 하는 잉크카트리지를 제공한다.

본 발명은 또한, 잉크를 수용하는 잉크수용부와, 잉크를 잉크방울형태로 토출시키는 헤드부를 지닌 기록 을 구비한 잉크제트기록장치에 있어서, 상기 잉크는 전술한 잉크인 것을 특징으로 하는 잉크제트기록장치를 제공한다.

또, 본 발명은, 잉크를 수용하는 잉크수용부를 지닌 잉크카트리지와, 잉크를 잉크방울형태로 토출시키는 기록헤드를 구비한 잉크제트기록장치에 있어서, 상기 잉크는 전술한 잉크인 것을 특징으로 하는 잉크제트기록장치를 제공한다.

본 발명자들은, 잉크제트기록용 잉크에 있어서, 전술한 각종 요구성능을 동시에 만족시키는 잉크의 개발을 행한 결과, 상기 일반식으로 표시되는 요소유도체를 함유하고 또 pH를 7 이상 10 미만으로 제어함으로써 브론즈현상이나 패터링현상이 없으며 또한 양호한 보습성이나 토출안정성을 달성할 수 있다고 하는 상당히 우수한 효과가 얻어지는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

특히, 본 발명은 안료사용시 그 효과가 현저하다.

또, 본 발명자들은, 상기 일반식으로 표시되는 요소유도체와 함께 2-옥소-옥사졸리딘을 잉크에 함유시킴으로써, 요소유도체의 용해성이 향상되고, 장기간의 보존안정성 및 토출성이 더욱 향상될 수 있는 것을 발견하고, 본 발명은 완성하였다.

특히, 본 발명은 R₁및 R₂중 어느 하나가 H인 경우에 그 효과가 현저하다.

본 발명을 주로 특징짓는 요소유도체는, 하기식으로 표시된다. 즉,

R_lR₂NCONHCH₂CH₂OH

식중, R₁및 R₂는 각각 수소 또는 C_nH_2nOH(n은 2 또는 3)이며, 단, R₁과 R₂는 동시에 수소는 아니다.

구체적으로, 요소유도체로서는, R₁=H, R₂=CH₂CH₂OH, R₁=CH₂CH₂OH, R₂=CH₂CH₂OH, R_l=H, R₂=CH₂CH₂CH₂OH, R₁=CH₂CH₂CH₂OH, R₂=CH₂CH₂CH₂OH

를 들 수 있으며, 이 중에서도 ,1,3-비스-(β-히드록시에틸)요소가 특히 바람직하다.

상기 식으로 표시되는 본 발명의 요소유도체는, 요소와 유사한 구조를 지니며, 또 1분자내에 물과의 친화성이 강한 히드록시기(-OH)를 2 또는 3개 지니고 있으므로, 그 보습성은, 보습성이 우수한 요소보다도 훨씬 크며, 또 가수분해에 의해 알칸아민을 발생시키거나 그 분해성은 요소에 비해 낮다. 이때 발생된 알칸아민은, 물 및 기타 용제와의 상용성이 양호하며, 또 직접 염료에 대해서는 용해조제로서 역할한다. 또한, 끓는점이 높아 증발하기 어려우므로, 염료나 안료의 응집 또는 잉크의 건조에 의한 토출불량은 극히 일어나기 어려워, 보습성 등이 우수하게 얻어질 수 있는 것으로 생각된다.

또, 브론즈현상도, 상기 화합물이 거의 수분을 방출하기 어렵기 때문에 억제될 수 있다.

또, 상기 일반식으로 표시되는 요소유도체의 잉크중의 함량은, 색재의 양이나 종류 또는 기록방법에 의해서 변하지만, 바람직하게는 0.1∼10wt%, 보다 바람직하게는 1∼10wt%의 범위이다. 그 양이 0.1wt% 미만이면 노즐선단부에서의 고형화방지의 효과가 없으며, 또 10wt $를 초과하면 토출성능이 악화된다.

다음에, 상기 일반식으로 표시되는 본 발명의 요소유도체의 합성법을 설명한다.

본 발명의 요소유도체는, 그 구조로부터 요소에 에틸렌옥사이드를 부가해서 합성하는 것으로 생각할 수 있으나, 실제로는 이러한 방법으로는 합성할 수 없다. 그 이유는, 에틸렌옥사이드는 일반적으로 기체인 반면 요소는 고체이므로, 요소를 용융 또는 용액으로 한후 합성을 수행해야만 하기 때문이다. 그럼에도 불구하고, 요소는 열분해하기 때문에 용융은 적합하지 않다. 또, 요소는, 프로톤을 공여하는 물, 글리세롤 또는 에틸렌글리콜 등의 요소를 용해시킬 수 있는 극성용매중에서는, 부가반응을 행하기 위하여 가열하면, 에틸렌옥사이드와의 부가반응을 하기전에 극성용매와 반응해 버린다. 한편, N-메틸피롤리돈 또는 디메틸포롬아미드 등의 비프로톤성 극성용매는, 요소를 용해시키지 못한다. 따라서, 요소에의 에틸렌옥사이드의 부가반응에 의한 합성법은 일반적인 것은 아니다. 본 발명에서는, 일본국 특공소 49-33933호 공보에 따르면, 2-옥소-옥사졸리딘과 모노프로판올아민, 디에탄올아민 또는 디프로판올아민 등의 모노에탄올아민을 혼합하여, 120∼130t의 오일욕속에서 20분동안 가열한 후, 냉각고형화하고 나서, 아세톤을 이용해서 결정화시켜,1,3-비스-(β- 히드록시에틸) 요소,1-- 히드록시프로필 -3 -(β- 히드록시에틸) 요소, 1,1-비스-(β- 히드록시에틸) -3-(β-히드록시에틸)요소 또는 1,1-비스-(-히드록시프로필) -3-(β-히드록시에틸)요소를 얻고있다.

본 발명의 잉크는, pH가 7과 10 사이의 범위로 되도록 제어해야만 한다. pH가 7 미만인 경우에는, 막힘이 발생하거나 토출성능이 급격하게 저하하기 때문에 바람직하지 않고, pH가 10 이상인 경우에는, 마찬가지로 토출성능이 저하하거나, 잉크와 액접촉하는 부재가 부식되기 때문에 바람직하지 않다. pH는, 예를들면 색재나 액매체의 종류나 함량, 그리고 본 발명의 요소유도체의 함량을 제어하거나 pH 완충제를 첨가하는 등의 공지의 방법으로 조정할 수 있다.

본 발명의 잉크는 색재(기록제) 및 이 색재를 용해 또는 분산시킬 수 있는 액매체를 함유한다.

본 발명에 있어서의 색재는 특히 제한되지 않는다.

염료로서는, 필기구나 잉크제트기록장치에 이용되고 있는, 프탈로시안계, 크산텐계, 트리페닐메타계, 안트라퀴논계, 모노아조계, 디아조계, 트리아조계 및 테트라아조계 염료가 바람직하다. 특히, 흑색용의 아조염료로서는, 이하의 식[I] 또는 [II]의 구조를 지니는 염료가 바람직하다.

R₁및 R₂는 각각 -H, -NH₂,또는 -SO₃M ; R₃, R₄및 R₅는 각각 -H, -SO₃H, -SO₃M, -COOH, -COOM, -OH, -NH₂또는; R₆및 R₇은 각각 -H, -OCH₃, -CH₃, -NH₂또는 -NHCOCH₃; 그리고 R₈은 -H, -SO₃H 또는 -SO3M(M은 알칼리금속원자, 암모늄 또는 아민을 나타낸다.

W₂-N=N-X₂-N=N-Y₂-N=N-Z₂

R₉및 R₁₀은 각각 -H, -Cl, -NH₂,-CH₃,-SO₃M, -NHCOCH₃또는 -NHCONH₂; R₁₁및 R₁₂는 각각 -H 또는 OCH₃; R₁₃은 -H 또는 -SO₃M , R₁₄, R₁₅및 R₁₆는 각각 -H, -OH, -SO₃M 또는 -NH₂; R₁₇, R₁₈및 R₁₉는 각각 -H, -OH, -NH₂, -SO₃H, -SO₃M, -OCH₃또는 -NHCONH₂(단, M은 알칼리금속원자, 암모늄 또는 아민을 나타냄)를 나타낸다.

구체적으로는, 이하에 표시한 구조를 지닌 염료가 바람직하다. 이들 염료의 잉크중의 함량은, 기록방법에 따라 다르나, 일반적으로는, 잉크전체량을 기준으로해서 0wt% 이하, 보다 바람직하게는 6wt% 이하의 범위에서 사용하면 된다.

안료로서는, 흑색안료로서는, No.2300, No.900, MCF88, No.33, No.40, No.45, No.52, MA7, MA8 및 #2200B(이상 미쯔비시카세이(주)제품), RAVEN1255(일본국 콜롬비아카본(주)제품), REGAL33R, REGAL660R 및 MOGUL L(카보트(CABOT)(주)제품), 컬러블랙 FW18, 컬러블랙 S170, 컬러블랙 S150, 프린텍스35 및 프린텍스 U(이상 일본국 데구사(주)제품)등의 카본블랙과, 또한 본 목적을 위해 새로이 제조된 것이어도 사용가능하다. 이들 안료의 잉크중의 함량은 기록방법에 따라 다르나, 일반적으로는 잉크전체량을 기준으로 해서 3∼12wt%, 보다 바람직하게는 3∼7wt%의 범위내에서 사용하면 된다.

색재로서 안료를 사용할 때의 분산제로서는, 스티렌/아크릴산 공중합체, 스티렌/아크릴산/아크릴산알킬공중합체, 스티렌/말레인산공중합체, 스티렌/말레인산아크릴산 알킬공중합체, 스티렌/메타크릴산공중합체, 스티렌/메타크릴산/아크릴산알킬공중합체, 스티렌/말레인산하프에스테르공중합체, 비닐나프탈렌/아크릴산공중합체 및 비닐나프탈렌/말레인산 공중합체 또는 이들의 염 등을 들 수 있다. 또, 이들 분산제의 잉크중의 함량은, 잉크전체량을 기준으로 해서 0.3∼2wt%의 범위인 것이 바람직하다.

본 발명의 잉크는, 액매체로서, 물외에 이하에 열거한 바와 같은 보습제, 용해조제 및 분산안정제를 함유하는 것이 바람직하다. 즉, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 티오디글리클,1,2,6-헥산트리올 및 프로필렌글리콜 등의 알킬렌기가 2∼6개의 탄소원자를 함유한 알킬렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜 및 폴리프로필렌글리콜 등의 폴리알킬렌글리콜, 모노에탄올아민, 디에탄올아민 및 트리에탄올아민 등의 알콜아민,디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, 디메틸술폭시드 및 술포란 등의 비프로톤 공여성 극성용매, 에틸렌글리콜모노메틸(또는에틸)에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸(또는 에틸)에테르 및 트리에틸렌글리콜 모노메틸(또는 에틸)에테르 등의 다가알콜의 저급알길에테르류, 글리세롤, 포름아미드, 2-피롤리돈, N-메틸피롤리돈, 그리고 소로비톨 등을 들 수 있다. 이들의 잉크중의 함량은, 잉크전체량을 기준으로해서 5∼60wt%의 범위인 것이 바람직하다.

본 발명의 잉크를 잉크제트기록에 사용할때에, 메탄올, 에탄올, 프로판올 또는 부탄올 등의 알킬알콜을 첨가시켜도 된다. 이와 같이 하면, 토출성능이 보다 향상되는 동시에 보다 효과적으로 될 수 있다. 이들 알킬알콜은 잉크전체량을 기준으로 해서 3∼10wt%의 범위인 것이 바람직하다.

본 발명의 잉크는 상기 함유물외에, 2-옥소-옥사졸리딘을 조합해서 함유시켜도 된다.

본 발명에 있어서, 2-옥소-옥사졸리딘의 함량은 본 발명의 상기 일반식으로 표시되는 요소유도체에 대해서 0.5∼30wt%인 것이 바람직하다.

상기 함량이 0.5wt% 미만이면, 2-옥소-옥사졸리딘의 효과는 발휘될 수 없고, 30wt%를 초과하면 토출성능이 악화되어 버린다.

본 발명의 잉크는 필요에 따라 pH 완충제를 함유해도 된다. 필요한 완충제는 공지된 것이면 되고, 예를들면, 아세트산/아세트산염, 구연산/구연산염, 호박산/호박산염, 붕산/붕산염 및 인산/인산염등을 들 수 있다.

또, 상기 잉크는 필요에 따라, 계면활성제, 방청제, 방부제, 항진균제, 산화방지제 및 수용성폴리머 등의 각종 첨가제를 함유하는 것도 가능하다.

본 발명의 기록방법은, 전술한 잉크를 이용하는 것을 특징으로 하는 기록방법이며, 특히 잉크제트기록에 바람직하게 적용될 수 있다. 말할 것도 없이, 본 기록방법은 일반의 필기구에도 적용가능하다. 잉크제트기록 방법중, 열에너지를 이용해서 잉크의 발포현상에 의해 잉크를 토출시키는 유형의 잉크제트기록방법에 적용할 경우에 특히 바람직하다.

본 발명의 잉크는, 통상의 보통지, 즉, 기록면에 섬유가 노출되어 있는 기록매체에 있어서도 이상적인 색조를 지닌 양호한 기록이 가능하다.

본 발명의 잉크는, 열에너지의 작용에 의해 잉크방울을 토출시켜 기록을 행하는 잉크제트기록방법에 특히 바람직하게 이용될 수 있으며, 또한, 일반의 필기구용으로도 이용가능함은 물론이다.

본 발명의 잉크를 이용해서 기록을 행하는데 적합한 장치로서는, 기록헤드의 내부에 수용되어 있는 잉크에 기록신호에 대응하는 열에너지를 부여해서 해당 열에너지의 작용에 의해 잉크방울을 발생시키는 장치를 들 수 있다.

본 장치의 주요구성인 헤드의 구성예가 제1,2 및 3도에 도시되어 있다.

헤드(13)는 잉크가 통과하는 홈(14)을 지닌 유리, 세라믹 또는 플라스틱판 등의 감열기록에 이용되는 발열헤드(15)(동도에서는 헤드가 도시되어 있으나 이것으로 한정되지 않는다)를 접착함으로써 형성되어 있다. 발열헤드(15)는 산화규소 등으로 형성된 보호막(16), 알루미늄전극(17-1),(17-2), 니크롬 등으로 형성된 발열저항체층(18), 축열층(19) 및 방열성이 양호한 기판(20)으로 이루어져 있다.

잉크(21)는 토출구(미세구멍)(22)까지 도달한 채로 있고, 압력(도시안함)에 의해 메니스커스(23)를 형성하고 있다.

이제, 전극(17-1),(17-2)에 전기신호가 인가되면, 발열헤드(15)의 n으로 표시된 영역이 급격히 발열되어, 이 영역과 접하고 있는 잉크(21)에 기포가 발생하고, 이때 발생된 압력에 의해 메니스커스(23)가 돌출하여, 잉크(21)가 토출구(22)로부터 기록용의 미세방울형태(24)로 토출되어 기록매체(25)를 향해 날아간다. 제3도에는, 제1도에 도시한 바와 같은 헤드를 다수개 배열한 멀티헤드의 외관을 도시하였다. 이 멀티헤드는, 멀티홈(26)을 지닌 유리판(27)과 제1도에 예시한 헤드와 마찬가지인 발열헤드(28)를 밀착해서 제작된다.

제1도는 잉크유로를 따른 헤드(13)의 단면도이며, 제2도는 제1도의 A-B선을 따른 단면도이다.

제4도는 이러한 헤드를 내장한 잉크제트기록장치의 일례를 도시한 것이다.

제4도에 있어서,(61)은 와이핑부재로서 기능하는 블레이드이며, 그 일단부가 블레이드유지부재에 의해서 유지된 고정단부로 되어, 캔틸레버의 형태를 이룬다. 이 블레이드(61)는 기록헤드에 의한 기록영역에 인접한 위치에 배치되어 있고, 본 예의 경우, 기록헤드의 이동경로중에 돌출한 형태로 유지된다. (62)는 캡이며, 블레이드(61)에 인접한 홈(home)위치에 배치되어, 기록헤드의 이동방향과 수직인 방향으로 이동해서 토출구면과 당접하여, 캐핑을 행하는 구성을 지니고 있다. (63)은 블레이드(61)와 인접해서 설치된 잉크흡수체이며, 블레이드(61)와 마찬가지로, 기록헤드의 이동경로중에 돌출한 형태로 유지된다. 상기 블레이드(61), 캡(62) 및 흡수체(63)에 의해서 토출회복부(64)가 구성되고, 블레이드(61) 및 흡수체(63)에 의해서 잉크토출구면으로부터 물, 먼지 등의 제거가 행해진다.

(65)는 토출에너지발생수단을 지니고, 토출구가 형성된 토출구면에 대항해서 세트된 기록매체에 잉크를 토출하여 기록을 행하는 기록헤드,(66)은 기록헤드(65)를 탑재하여 기록헤드(65)의 이동을 가능하게 하는 캐리지이다. 이 캐리지(66)는 가이드축(67)에 미끄럼가능하게 연결되어 있고, 캐리지(66)의 일부는 모터(68)에 의해서 구동되는 벨트(69)와 접속(도시안함)되어 있다. 이것에 의해, 캐리지(66)는 가이드축(67)을 따라이동이 가능하므로, 기록헤드(65)가 기록영역으로부터 그 인접영역으로 이동하는 것이 가능하다.

(51)은 기록매체를 삽입하기 위한 용지공급부,(52)는 도시하지 않은 모터에 의해 구동되는 용지급송롤러이다. 이들 구성에 의해서, 기록헤드의 토출구면에 대항하는 위치로 기록매체가 공급되고, 기록이 진행됨에 따라, 용지배출롤러(53)가 설치된 용지배출부로부터 기록매체는 배출된다.

상기 구성에 있어서, 기록헤드(65)가 예를들면 기록종료후에, 그의 홈위치로 복귀될때, 헤드회복부(64)의 캡(62)은 기록헤드(65)의 이동경로부터 물러나지만, 블레이드(61)는 이동경로중에 돌출하고 있다. 그 결과, 기록헤드(65)의 토출구면은 와이핑된다. 또, 캡(62)이 기록헤드(65)의 토출구면과 접촉해서 캐핑을 행할 경우, 캡(62)은 기록헤드의 이동경로중에 돌출하는 방식으로 이동한다.

기록헤드(65)가 홈위치로부터 기록개시위치로 이동할 경우, 캡(62) 및 블레이드(61)는 토출구면이 와이핑되는 위치와 동일한 위치에 있게 된다. 그 결과, 기록헤드(65)의 토출구면은 이 이동시에도 와이핑된다.

상기 기록헤드의 홈위치로의 이동은, 기록종료시 또는 토출회복시뿐만 아니라, 기록헤드가 기록을 위한 기록영역사이를 이동할 때에도, 소정 간격으로 상기 각 기록영역에 인접한 홈위치로 이동하고, 이 이동에 따라서 토출구면은 와이핑된다.

제5도는 헤드에 잉크공급부재, 예를들면 튜브를 개재해서 공급되는 잉크를 수용한 잉크카트리지(45)의 일예를 도시한 도면이다. 여기에서, (40)은 공급용 잉크를 수용하고 있는 잉크수용부, 예를들면 잉크백이며, 그 선단부에는 고무로 이루어진 스토퍼(42)가 설치되어 있다. 이 스토퍼(42)에 바늘(도시생략)을 삽입함으로써 잉크수용부(40)소의 잉크를 헤드에 공급할 수 있도록 해도 된다. (44)는 페잉크를 수용하는 흡수체이다. 잉크수용부로서는, 잉크와의 접촉면이 폴리올레핀, 특히, 폴리에틸렌으로 형성되어 있는 것이 본 발명에 있어서 바람직하다.

본 발명에서 사용되는 잉크제트기록장치로서는, 전술한 바와 같이 헤드와 잉크카트리지가 별체로 된 것으로 한정되지 않고, 제6도에 도시한 바와 같이 일체로 된 것에도 바람직하게 이용될 수 있다.

제6도에 이어서,(70)은 기록유닛이며, 그 내부에는, 잉크를 수용한 잉크수용부, 예를들면 잉크흡수체가 수납되어 있다. 이 기록유닛은, 이러한 잉크흡수체속의 잉크가 복수개의 구멍을 지닌 헤드(71)로부터 잉크방울형태로 토출되는 구성으로 되어 있다. 잉크흡수체의 재료로서는, 폴리우레탄을 이용하는 것이 본 발명에 있어서 바람직하다.

(72)는 카트리지의 내부를 대기와 연통시키기 위한 공기연통구이다.

이 기록유닛(70)은, 제4도에 도시한 기록헤드대신에 이용할 수 있으며, 캐리지(66)에 탈착가능하게 되어있다.

(실시예)

이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 구체적으로 설명하며, 본문중에서 "부"는 특별히 단서가 없는한 "중량부"를 의미한다.

(실시예 1 내지 10 및 비교예 1 내지 3)

하기 조성에 따라서, 전체 성분을 혼합하고 교반한 후, pH를 측정하고, 필요에 따라서 pH를 조정해서 잉크를 제조하였다. 각 잉크의 pH 및 평가결과를 표 1에 표시하였다.

(실시예 1)

(실시예 2)

(실시예 3)

(실시예 4)

(실시예 5)

(실시예 6)

(실시예 7)

(실시예 8)

(실시예 9)

(실시예 10)

(비교예 1)

(비교예 2)

(비교예 3)

평가방법 :

-브론즈현상의 발생유무-

인쇄물이 빛의 반사에 의해 광택이 있는지의 여부를 남여 각 20명이 육안으로 평가하였다. 인자는 잉크제트프린터(상품명 : BJ130, 캐논사 제품)를 이용해서 행하였다.

0점 : 브론즈현상이 있다고 한 사람수

1점 : 브론즈현상이 없다고 한 사람수

-보존안정성 -

l00ml의 잉크를 100ml의 쇼트사 제품인 유리병에 넣고, 60℃의 항온실에서 3개월간 방치한 후, 병의 뚜껑이 아래쪽을 향하도록 해서 세워 병의 바닥에 침전물이 있는지의 여부를 조사하였다.

AA : 침전물 전혀 없음

A : 침전물 약간 보임

C : 침전물 있음

-색조-

무라카미시키사이 기즈츠 켄큐쇼제품인 고속분광광도계 CA-35를 이용해서 색차를 측정하여,의 값을 얻었다. 여기에서, a^*및 b^*는 각각 JIS Z-8729에 따라 측정한 값이며, a^*는 적색을 띠는 색조를,b^*는 청색을 띠는 색조를 나타낸다.의 값이 0에 근접하면, 검은 색조로 되며, 특히, 2의 범위에 있어서 이상적인 검은 색조로 된다.

-보습성 -

잉크제트프린터(상품명 : BJ10V, 캐논사 제품)용 카트리지에 잉크를 채우고 초기인자를 행한 후, 기록장치본체로부터 상기 카트리지를 꺼내고, 실온(25℃)에서 3일간 방치하고 나서, 다시 기록장치에 장착하여 회복조작을 행한 후 인자상태를 조사하였다.

AA : 1회 이하의 회보조작후에 정상인자가 가능

A : 3회 이하의 회복조작후에 정상인자가 가능

C : 4회 이상의 회복조작후에 정상인자가 가능, 또는 여러회의 회복조작에 관계없이 정상인자가 불가능

-pH -

잉크의 제조직후와 60℃에서 3개월 보관한 후의 pH 변동을 조사하였다. pH 미터는 HOR1BA M-12(호리바사 제품)를 이용해서 pH를 측정하였다.

-악취 -

잉크의 냄새를 조사하였다.

-토출안정성 -

잉크제트프린터(상품명 : BJ10V, 캐논사 제품)용 카트리지에 잉크를 채우고 초기인자를 행한 후, 카트리지를 기록장치본체로부터 빼내고 기록액토출구에 테이프를 감고 이 테이프를 고정하기 위한 캡을 장착하고, 60℃, 3개월간 방치한 후, 다시 기록장치에 장착하여, 회복조작을 행한 후, 잉크가 없어질때까지 인자를 행하여 토출성을 조사하였다.

A : 전체의 토출구로부터 잉크가 토출하고, 잉크가 없어질때까지 인자가 가능하며, 인쇄물의 품위가 보존전의 품위로부터 변화하지 않았다.

C : 잉크불토출이 생기고 있는 토출구가 몇몇 있거나, 또, 전체의 토출구로부터 잉크가 토출되고 있으나 인쇄물의 품위가 보존전보다 현저하게 악화되었다.

또, 기록매체로서는, 산요코쿠사쿠펄프(사) 제품인NP-SK를 사용하였다.

(실시예 11 내지 20 및 비교예 4 내지 6)

하기의 조성 및 방법에 따라 각 분산액을 제조한 후, 하기의 각 조성에 따라 잉크를 제조하였다 또, pH를 측정하고 필요에 따라 pH 조정을 행하였다. 각 잉크의 pH 및 평가결과를 표 2에 표시하였다.

(실시예 11)

상기 조성을 혼합하고, 그 혼합물을 수조에서 70t로 가열하여 수지성분을 완전히 용해시켰다. 이 용액에 실험용으로 새로이 제작된 카본블랙(미쯔비시카세이(주) 제품 MCF88) 15부와 이소프로필알콜 5부를 가한 후, 30분간 예비혼합을 행하고 나서, 하기 조건하에서 분산처리를 행하였다.

분산기 : 샌드라인더(이가라시키카이(주) 제품)

분쇄매개물 : 직경 1mm의 지르코늄비드

분쇄매개물의 충전율 : 50vo1%

분쇄시간 : 3시간

또, 원심분리처리(12000rpm, 20분)를 행하여 굵은 입자를 제거해서, 분산액을 제조하였다.

(실시예 12)

상기 성분을 혼합하고, 이 혼합물을 수조에서 70t로 가열하여 수지성분을 완전히 용해시켰다. 이 용액에 실험용으로 새로이 제작된 카본블랙(카보트사 제품 MOGUL L) 15부와 에틸알콜 7부를 가한 후, 30분간 예비혼합을 행하고 나서, 하기 조건하에서 분산처리를 행하였다.

분산기 : 샌드그라인더(이가라시키카이(주) 제품)

분쇄매개물 : 직경 1mm의 유리비드

분쇄매개물의 충전율 : 50vo1%

분쇄시간 : 3시간

또, 원심분리처리(12,000rpm, 20분)를 행하여 굵은 입자를 제거해서, 분산액을 제조하였다.

(실시예 13)

상기 성분을 혼합하고, 이 혼합물을 수조에서 70℃로 가열하여 수지성분을 완전히 용해시켰다. 이 용액에 실험용으로 새로이 제작된 카본블랙(미쯔비시카세이(주) 제품 MCF88) 15부와 에틸알콜 5부를 가한 후, 30분간 예비혼합을 행하고나서, 하기 조건하에서 분산처리를 행하였다.

분산기 : 샌드그라인더(이가라시키카이(주) 제품)

분쇄매개물 : 직경 lmm의 유리비드

분쇄매개물의 충전율 : 50vo1%

분쇄시간 : 3시간

(실시예 14)

(실시예 15)

(실시예 16)

(실시예 17)

(실시예 18)

(실시예 19)

(실시예 20)

(비교예 4)

(비교예 5)

(비교예 6)

구연산/구연산나트륨(1 : 9) 용액을 이용해서 pH를 조정하였다.

본 발명의 잉크를 이용해서 잉크제트기록을 행하면, 인쇄물에 브론즈현상이 생기지 않고, 또 장기간 보존후에도 잉크에 침전물이 생기지 않는다. 또, 요소 또는 티오요소 함유 잉크와 동등 또는 보다 우수한, 양호한 보습성과 토출안정성, 그리고 염료에 대한 높은 용해성을 얻을 수 있고, 잉크의 pH 변화도 적다. 또한, 흑색잉크를 사용한 경우, 이상적인 흑색의 화상을 얻을 수 있고, 또, 화상농도가 높은 선명이고 양호한 화상을 얻을 수 있다.

(실시예 21 내지 23)

하기 조성에 따라, 전체성분을 혼합하고 교반한 후, pH를 측정하고, 필요에 따라 pH 조정을 행하였다. 이와 같이 해서 잉크를 제조하고, 각 잉크의 pH 및 평가결과를 표 3에 표시하였다.

(실시예 21)

(실시예 22)

(실시예 23)

(실시예 24)

상기 실시예 1의 흑색잉크, 실시예 21의 옐로잉크, 실시예 22의 마젠타잉크 및 실시예 23의 시안잉크를 이용해서 컬러기록을 행한 바, 고품위의 풀컬러화상이 얻어졌다.

[표 1]

(1) : 초기, (2) : 3개월후

* 암모니아냄새

** 브론즈현상이 없다고 한 사람수

[표 2]

* 암모니아냄새

[표 3]

Claims

기록제로서 염료 또는 안료와, 이 기록제를 용해 또는 분산시킬 수 있는 액매체를 함유하는 잉크이며 상기 잉크는, 일반식

R₁R₂NCONHCH₂CH₂OH

(식중, R₁및 R₂는 각각 수소 또는 C_nH_2nOH, n은 2 또는 3이고, 단 R₁과 R₂는 동시에 수소는 아님)

로 표현된 화합물과, 상기 잉크의 총중량에 대해 0.3∼30중량%의 2-옥소-옥사졸리딘을 함유하고, pH가 7∼10인 것을 특징으로 하는 잉크.
제1항에 있어서, 상기 2-옥소-옥사졸리딘이 상기 일반식으로 표시되는 화합물의 중량을 기준으로 해서 0.5wt%∼30wt% 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 잉크.
제1항에 있어서, 상기 일반식으로 표시되는 화합물이, 1,3-비스-(β-히드록시에틸)요소인 것을 특징으로 하는 잉크.
제1항에 있어서, 상기 기록제가 안료를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 잉크.
제1항에 있어서, 상기 기록제가 염료를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 잉크.
제1항에 있어서, 상기 기록제가 프탈로시아닌계 염료, 크산텐계 염료, 트리페닐메탄계 염료, 안트라퀴논계 염료, 모노아조계 염료, 디아조계 염료, 트리아조계 염료 및 테트라아조계 염료로 이루어진 군으로부터 선택된 염료를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 잉크.
제1항에 있어서, 상기 기록제가 하기 일반식[I] 또는 [II]로 표시되는 염료를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 잉크.

그리고 R₁, 및 R₂는 각각 -H, -NH₂,또는 -SO₃M ; R₃, R₄및 R₅는 각각 -H, -SO₃H, -SO₃M, -COOH, -COOM, -OH, -NH₂또는이고 ; R₆및 R₇은 각각 -H, -OCH₃, -CH₃, -NH₂, 또는 -NHCOCH₃; 및 R₈는 -H, -SO₃H 또는 -SO₃M이고, M은 알칼리 금속원자, 암모늄 또는 아민 또는

R₉및 R₁₀는 각각 -H,-Cl,-NH₂,-CH₃,-SO₃M,-NHCOCH|₃또는 -NHCONH₂; R₁₁및 R₁₂는 각각 -H 또는 OCH₃, R₁₃은 -H 또는 -SO₃M , R₁₄, R₁₅및 R₁₆는 각각 -H,-OH,-SO₃M 또는 -NH₂; R₁₇, R₁₈및 R₁₉는 각각 -H,-OH, -NH₂, -SO₃H, -SO₃M,-OCH₃또는 -NHCONH₂(단, M은 알칼리금속원자, 암모늄 또는 아민을 나타냄)를 나타냄.
제1항에 있어서, 상기 액매체는 물과 유기용제를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 잉크.
제1항에 있어서, 상기 액매체는 메탄올, 에탄올, 프로판올 및 부탄올로 이루어진 군으로부터 선택된 유기용제를 함유하는 것을 특징으로 하는 잉크.
기록제로서 염료 또는 안료와, 이 기록제를 용해 또는 분산시킬 수 있는 액매체를 함유하는 잉크이며, 상기 잉크는, 일반식

R₁R₂NCONHCH₂CH₂OH

(식중, R₁및 R₂는 각각 수소 또는 C_nH_2nOH, n은 2 또는 3이고, 단 R₁과 R₂는 동시에 수소는 아님)

로 표현된 화합물과, 상기 잉크의 총중량에 대해 0.3∼30중량%의 2-옥소-옥사졸리딘을 함유하고, pH가 7∼10인 것을 특징으로 하는 잉크를 사용하여 기록매체에 잉크를 부착함으로서 화상을 형성하는 방법.
제10항에 있어서, 상기 기록매체는 기록면에 섬유가 노출되어 있는 기록매체인 것을 특징으로 아는 화상형성방법
기록제로서 염료 또는 안료와, 이 기록제를 용해 또는 분산시킬 수 있는 액매체를 함유하는 잉크이며,

상기 잉크는, 일반식

R₁R₂NCONHCH₂CH₂OH

(식중, R₁및 R₂는 각각 수소 또는 C_nH_2nOH, n은 2 또는 3이고, 단 R₁과 R₂는 동시에 수소는 아님)

로 표현된 화합물과, 상기 잉크의 총중량에 대해 0.3∼30중량%의 2-옥소-옥사졸리딘을 함유하고, pH가 7∼10인 것을 특징으로 하는 잉크를 사용하여, 잉크를 잉크방울형태로 토출시킴으로서 기록을 행하는 잉크제트기록방법.
제12항에 있어서, 상기 기록방법은 상기 잉크에 열에너지를 작용시켜서 잉크방울을 토출시키는 방법인 것을 특징으로 하는 잉크제트기록방법.
제12항에 있어서, 상기 2-옥소-옥사졸리딘은, 상기 일반식으로 표시되는 화합물의 중량을 기준으로 해서 0.5wt%∼30wt% 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 잉크제트기록방법.