KR100717019B1

KR100717019B1 - 잉크젯 기록용 잉크 조성물

Info

Publication number: KR100717019B1
Application number: KR1020050074565A
Authority: KR
Inventors: 유승민; 정연경
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-08-13
Filing date: 2005-08-13
Publication date: 2007-05-10
Also published as: KR20070019903A; US20070035598A1; CN1974687A

Abstract

본 발명은 미디어에의 호환성이 최적화된 잉크젯 기록용 잉크 조성물로서, 착색제, 물 및 첨가제로 이루어지며, 상기 첨가제는 적어도 하나 이상의 미디어 필릭 첨가제(media-philic additive)를 함유하고 필요에 따라 적어도 하나 이상의 미디어 포빅 첨가제(media-phobic additive)를 더 포함하며, 상기 미디어 필릭 첨가제의 함량은 착색제 100 중량부를 기준으로 하여 2 내지 2500 중량부이며, 상기 미디어 포빅 첨가제의 함량은 미디어 필릭 첨가제 100 중량부를 기준으로 하여 1 내지 12500 중량부인 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록용 잉크 조성물, 이를 포함하는 잉크젯 카트리지 및 이를 구비한 잉크젯 기록 장치를 제공한다. 본 발명에 따르면, 미디어의 표면 특성에 따라 미디어 필릭 첨가제와 미디어 포빅 첨가제가 적절한 비율로 포함된 잉크젯 잉크 조성물을 적용함으로써 고속 고화질의 프린팅 시스템에서 미디어 표면 특성과의 호환성을 최적화하여 염료 및 안료 잉크의 건조를 1초 이하로 유지하며 지나친 침투에 의한 화상 농도 희생 없이 최상의 화상 농도를 유지하며 색간 번짐을 최소화하고 뒤묻음 현상(back-smear)을 방지할 수 있다.

Description

잉크젯 기록용 잉크 조성물 {Ink composition for inkjet recording}

도 1은 본 발명에 따른 잉크 조성물을 포함하는 잉크 카트리지를 구비한 잉크젯트 기록 장치의 투시도이고,

도 2는 본 발명에 따른 잉크 조성물을 포함하는 잉크 카트리지의 단면도이다.

<도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명>

5… 프린터 7… 홀

8… 프린터 커버 9... 고정성 래치

10… 이동성 래치 11…잉크 카트리지

13… 본체 112.. 잉크 저장기

본 발명은 잉크젯 기록용 잉크 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하기로는 고속 고화질의 프린팅 시스템에서 미디어(media) 표면 특성과의 호환성이 최적화된 잉크젯 기록용 잉크 조성물에 관한 것이다.

피기록재인 미디어상에 잉크가 침투되는 특성은 일반적으로 미디어에 잉크가 닿았을 때 미디어 표면과 잉크와의 계면 상호작용에 연관되며, 이와 같이 연관된 특성은 잉크의 접촉각(Contact angle)로 나타낼 수 있다.

미국 특허 제6,095,645호에서는 물에 녹는 실리콘 화합물이나 불소 화합물로 구성된 잉크 발수층(ink-repellent layer)을 포함한 기록지에서 염료 잉크의 접촉각이 1초 후에 0ㅀ가 되는 것을 개시하고, 미국 특허 제 6,572,227호에서는 4㎕의 자가 분산된 안료 잉크가 떨어진 후 1초 후에 그 접촉각이 60ㅀ이하가 되는 것이 공지되었다.

또한, 미국특허 제 5,849,815호에서는 표면장력이 26 x 10-⁵ N/cm 내지 40 x 10-⁵ N/cm이며 고분자를 포함하고 접촉각(contact angle)이 60°내지 180°인 염료 잉크를 개시하고 있다. 그리고 미국 특허 제 6,811,251호에는 안료 잉크와 염료 잉크 간의 접촉각을 개선한 잉크 조성물이 기술되어 있다. 이 특허에 의하면, 잉크가 용지위에 닿은 후 1초 후에 그 접촉각의 차가 염료잉크는 -70°내지 -10°이고, 안료잉크는-15°이상 0°이하일 때에만 각 잉크의 블러링(blurring)이 우수하며 잉크 간에 번짐도 양호하고 건조 또한 우수한 것으로 설명하고 있다.

상술한 바와 같이 종래의 염료 잉크의 초기 (initial) 접촉각은 일반적으로 40°이상이며 안료 잉크는 60°이상이 대부분인데, 이것은 다음과 같은 이유에서이다.

즉, 기존의 잉크젯 프린팅 방식에 의하면, 프린팅 속도가 느리고 액적의 크기가 큰 블랙 안료 잉크는 싱글(single) 프린팅에서 충분한 화상 농도를 확보하여 야 하기 때문에 대부분의 잉크가 종이 위에 머무르는 것이 필요하며, 이를 위해서는 잉크가 종이 아래로 침투(penetration)되는 것을 최소화하는 것이 바람직하다. 따라서 안료 잉크의 초기 접촉각은 대부분 60ㅀ이상이며, 1초 후에도 일정량의 잉크만 아래로 침투되도록 유지시켜 주어야 한다.

반면에 칼라 염료 잉크에서는 높은 화상 농도와 다색의 색상을 구현하기 위해서 여러 색의 칼라 잉크를 여러 번 겹쳐서 인쇄하는 것이 보편적이며 이를 위해서는 잉크가 종이 위에 오래 머물러 있으면 색간 번짐이 심해지게 된다. 따라서 안료 잉크와는 달리 초기 접촉각을 40ㅀ이상으로 낮추는 것을 알 수 있다.

상기 종래의 기술과 같은 초기 접촉각을 갖는 잉크들은 고속 고화질을 구현하는 프린팅 시스템에서는 여전히 색간 번짐을 최적화하기가 어려우며, 특히 높은 접촉각을 갖는 안료 잉크는 인쇄 화상의 건조가 너무 느려 화상이 다음 프린팅 용지의 뒷면에 묻어 나오는 뒤묻음 현상(Back-Smear)을 막을 수 없으며, 심지어 손에까지 묻어 적절하지 못하다.

이에 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 문제점을 해결하여 고속 고화질의 프린팅 시스템에서 미디어 표면 특성과의 호환성을 최적화하여 염료 및 안료 잉크의 건조를 1초 이하로 유지하며 지나친 침투에 의한 화상 농도 희생 없이 최상의 화상 농도를 유지할 수 있을 뿐만 아니라 색간 번짐을 최소화하고 뒤묻음 현상(back-smear)을 방지할 수 있는 잉크젯 기록용 잉크 조성물, 이를 포함하는 잉크젯 카트리지 및 이를 구비한 잉크젯 기록 장치를 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에서는, 미디어 표면 특성과의 호환성이 최적화된 잉크젯 기록용 잉크 조성물로서,

착색제, 물, 및 첨가제로 이루어지며, 상기 첨가제는 적어도 하나 이상의 미디어 필릭 첨가제(media-philic additive)를 함유하고 필요에 따라 적어도 하나 이상의 미디어 포빅 첨가제(media-phobic additive)를 더 포함하며, 상기 미디어 필릭 첨가제의 함량은 착색제 100 중량부를 기준으로 하여 2 내지 2500 중량부이며, 상기 미디어 포빅 첨가제의 함량은 미디어 필릭 첨가제 100 중량부를 기준으로 하여 1 내지 12500 중량부인 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록용 잉크 조성물을 제공한다.

본 발명의 다른 기술적 과제는 상술한 잉크 조성물을 이용한 잉크젯 프린터 카트리지에 의하여 이루어진다.

본 발명의 또 다른 기술적 과제는 잉크 조성물을 포함하는 잉크 카트리지를 구비하는 잉크 젯트 기록 장치에 의하여 이루어진다.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 잉크젯 기록용 잉크 조성물은 착색제, 물 및 첨가제로 이루어지며, 상기 잉크 조성물이 기록되는 피기록재인 미디어의 특성에 따라 첨가제의 성분 및 그 함량을 바람직한 범위로 조절한다.

상기 첨가제는 적어도 하나 이상의 미디어 필릭 첨가제(media-philic additive)를 함유하고, 상기 미디어 필릭 첨가제의 함량은 착색제 100 중량부를 기 준으로 하여 2 내지 2500 중량부를 사용한다.

만약 미디어 필릭 첨가제의 함량이 2 중량부 미만이면 미디어에의 친화력이 약하여 건조되는 데 걸리는 시간이 길어져 뒤묻음 현상(back-smear)이 발생하게 되며, 2500 중량부를 초과하면 미디어에의 친화력이 너무 강하여 잉크가 너무 많이 침투하게 되므로 화상 농도가 낮아져 바람직하지 못하다.

상기 첨가제로는 추가로 필요에 따라 상기 미디어에 대하여 친화력이 없는 미디어 포빅 첨가제를 더 사용할 수 있다. 이 때, 미디어 포빅 첨가제의 함량은 미디어 필릭 첨가제 100 중량부를 기준으로 하여 1 내지 12500 중량부인 것이 바람직하다. 만약 미디어 포빅 첨가제의 함량이 12500 중량부를 초과하면 미디어 필릭 첨가제에 비해 미디어 포빅 첨가제의 비율이 너무 높아져 미디어 필릭 첨가제의 사용에 의한 효과를 볼 수 없으므로 미디어에의 친화력이 크게 떨어져 바람직하지 못하고, 1 중량부 미만이면 부가 효과가 미미하여 바람직하지 못하다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 친수성 미디어에 대한 잉크젯 기록용 잉크 조성물로서, 착색제, 물, 및 상기 친수성 미디어에 대하여 친화력을 갖고 있는 미디어 필릭 첨가제(media-philic additive)를 포함하며, 상기 미디어 필릭 첨가제의 함량은 착색제 100 중량부를 기준으로 하여 2 내지 2500 중량부인 잉크젯 기록용 잉크 조성물을 제공한다.

본 발명의 다른 일실시예에 의하면, 소수성 미디어에 대한 잉크젯 기록용 잉크 조성물로서, 착색제, 물, 상기 소수성 미디어에 대하여 친화력을 갖고 있는 미디어 필릭 첨가제(media-philic additive)를 포함하며, 상기 미디어 필릭 첨가제의 함량은 착색제 100 중량부를 기준으로 하여 2 내지 2500 중량부인 잉크젯 기록용 잉크 조성물을 제공한다.

본 발명에서 사용되는 용어 "미디어 필릭 첨가제"와 "미디어 포빅 첨가제"의 정의에 대하여 설명하면 다음과 같다.

용어 "미디어 필릭 첨가제"는 미디어 상에서 10 중량% 수용액의 초기 접촉각이 50°이하인 유기 용매 또는 1 중량% 수용액의 초기 접촉각이 50°이하인 계면활성제를 말한다.

용어 "미디어 포빅 첨가제"는 미디어 상에서 10 중량% 수용액의 초기 접촉각이 60°이상인 유기 용매 또는 1 중량 % 수용액의 초기 접촉각이 60°이상인 계면활성제를 말한다.

본 발명에서 "초기 접촉각"은 측정하고자 하는 용액을 게이지(gauge) 22의 바늘(needle)을 장착한 주사기를 사용하여 미디어에 한 방울 떨어뜨리고 나서 0.5초 후 용액과 용지 사이의 계면이 이루는 각을 말하며, 이의 측정 장치는 (FTA200)을 사용하였다.

하기 표 1은 본 발명의 잉크 조성물이 친수성이 강한 미디어인 일반용지에 적용될 때, 본 발명의 잉크 조성물에 사용될 수 있는 미디어 필릭 첨가제와 미디어 포빅 첨가제의 구체적인 예 및 이들 수용액의 초기 접촉각을 나타낸 것으로 반드시 이에만 한정되지는 않는다.

[표 1]

	계열	성분(수용액내 함량%)	초기 접촉각 (°)
미디어 포빅 첨가제	글리콜류	EG(30%)	79
		DEG(30%)	83
		PEG 200(10%)	85
		PEG 600(10%)	85
	디올, 트리올	1,4-부탄디올(30%)	86
		1,5-펜탄디올 (10%)	69
		1,6-헥산디올(10%)	64
		에트리톨(ethriol)(10%)	85
		글리세린(10%)	90
	사이클릭아미드	숙신이미드(10%)	86
		카프로락탐(10%)	75
		2-피롤리돈(10%)	86
	계면활성제	BYK 181(1%) (BYK-Chemie사)	66
	계면활성제	폴리에틸렌글리콜 솔비탄 모노라우레이트	71
미디어 필릭 첨가제	디올	1,2-헥산디올(5%)	34
	에테르	DEG-MBE(10%)	38
	사이클릭아미드	2-사이클로헥실-2-피롤리돈(10%)	47
	계면활성제	설피놀(surfynol) 465 (1%) )(Air Products and Chemicals, Inc)	43

상기 표 1에서 EG는 에틸렌글리콜, DEG는 디에틸렌글리콜, PEG는 폴리에틸렌글리콜, DEG-MBE는 디에틸렌글리콜모노부틸에테르, BYK 181(상표명, BYK-Chemie사)은 폴리머의 알킬올 암모늄 용액, 설피놀 465(상표명, Air Products and Chemicals, Inc)는 아세틸레닉 글리콜(acetylenic glycol)을 나타낸다.

만약 본 발명의 잉크 조성물이 소수성이 강한 미디어를 사용하는 경우에는 미디어 필릭 첨가제로서 상기 표 1의 미디어 포빅 첨가제로 사용된 화합물들이 사용되며, 미디어 포빅 첨가제로는 상기 표 1의 미디어 필릭 첨가제로 사용된 화합물들이 사용된다.

본 발명의 잉크 조성물을 구성하는 물의 함량은 착색제 100 중량부를 기준으로 하여 300 내지 9000 중량부이다. 여기에서 물의 함량이 300 중량부 미만이면 잉크 조성물의 점도가 너무 높아져 토출이 어려워지고, 9000 중량부를 초과하면 잉크 조성물의 착색제 농도가 너무 낮아 화상 농도가 낮아지므로 바람직하지 못하다.

본 발명에서 사용되는 착색제에는 특별한 제한이 없다. 즉, 물에 녹거나 분산 될 수 있는 염료, 분산제와 함께 사용되어 물에 안정하게 분산될 수 있는 안료, 별도의 분산제 없이 물에 안정하게 분산될 수 있는 자가분산 안료 또는 이들의 혼합물 모두 사용이 가능하다.

상기 착색제 중 염료의 구체적인 예로는 푸드 블랙 염료(Food Black dyes), 푸드 레드 염료(Food red dyes), 푸드 옐로우 염료(Food Yellow dyes), 푸드 블루 염료(Food Blue dyes), 애시드 블랙 염료(Acid Black dyes), 애시드 레드 염료(Acid Red dyes), 애시드 블루 염료(Acid Blue dyes), 애시드 옐로우 염료(Acid Yellow dyes), 디렉트 블랙 염료(Direct Black dyes), 디렉트 블루 염료(Direct Blue dyes), 디렉트 옐로우 염료(Direct Yellow dyes), 안트라퀴논 염료(anthraquinone dyes), 모노아조염료(monoazo dyes), 디아조염료(disazo dyes), 프탈로시아닌(phthalocyanine) 유도체 등을 들 수 있고, 안료의 구체적인 예로는 카본 블랙, 그래파이트, 유리 카본(vitreous carbon), 활성화 차콜, 활성화 탄소, 안트라퀴논, 프탈로시아닌 블루, 프탈로시아닌 그린, 디아조스(diazos), 모노아조스(monoazos), 피란트론(pyranthrones), 페릴렌(perylene), 퀴나크리돈(quinacridone), 인디고이드계 안료(indigoid pigments) 등을 들 수 있으며, 자가 분산된 안료로는 카보제트 시리즈(cabojet-series)나 오리엔트 케미칼(Orient Chemical)의 CW-series 등이 있으나, 반드시 이에만 한정되는 것은 아니다.

이 밖에도 본 발명의 잉크 조성물은 필요에 따라 추가로 습윤제, 분산제, 점도조절제, pH 조절제, 항산화제 등을 더 포함할 수 있다.

상술한 바와 같은 조성물을 갖는 본 발명의 잉크 조성물은 프린팅 시간 단축 을 위해 프린팅 속도는 빨라지며 화상 해상도를 높이기 위해 액적 크기가 작아지는 고속-고정밀 잉크젯 프린팅 시스템에서 유용하다. 이 시스템에서 선명한 화상 구현을 위해 색간 블리딩(bleeding)을 최소화하며 화상의 색 농도를 선명하게 유지하기 위해서 잉크의 침투에 의한 건조는 1초 이하로 단축시켜주며 이러한 잉크 침투에 의한 화상 농도 저하를 방지하여 일반 용지 위에서도 충분한 광학밀도를 유지하기 위한 것으로 7pL 액적으로 600 dpi, 싱글 패쓰(single pass) 프린팅을 할 때 블랙 잉크의 100% 솔리드(Solid) 화상 농도가 1.05 이상, 칼라는 0.8 이상을 유지할 수 있다.

본 발명의 잉크 조성물은 상기 착색제가 안료인 경우, 용지에서의 초기 접촉각이 30 내지 65°이며, 건조시간이 1초 이내이고, 광학밀도가 1.05 이상이다.

또한 상기 착색제가 염료인 경우에는, 용지에서의 초기 접촉각이 25 내지 45°이며, 건조시간이 1초 이내이고, 광학밀도가 0.8 이상인 특성을 갖는다.

상술한 바와 같은 잉크 조성물은 여러 가지 색상을 인쇄할 수 있는 프린터를 제공하기 위하여 잉크젯 프린터 이용시 다른 잉크와 조합하거나 또는 각각 별개로 사용가능하다.

본 발명을 따르는 잉크 조성물은 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 잉크 젯트 기록 장치를 나타낸 도면이다.

이를 참조하면, 잉크 젯트 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 조성물을 포함하는 잉크젯 프린터 카트리지의 단면도이다. 상기 잉크젯 프린터 카트리지(100)은 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 실 링하는 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.

이하, 본 발명을 특히 미디어가 물에 대한 호환성이 큰 친수성 미디어에 대한 잉크 조성물의 실시예를 들어 상세히 설명하기로 하되, 본 발명이 하기 실시예로만 한정되는 것은 아니다.

이하, 상기한 본 발명의 일 구현예 및 다른 구현예에 따른 잉크 조성물의 제조방법은 다음과 같다.

즉, 다음 표 2와 같이 각 구성 성분들을 혼합하고 여기에 필요에 따라 습윤제, 분산제, 점도 조절제, 항산화제 등을 부가하여 혼합한 다음, 교반기로 충분히 교반하여 균일한 상태로 만들어 준다.

그 후, 상기 결과물을 필터에 통과시켜 여과함으로써 본 발명에 따른 잉크 조성물을 얻게 된다.

상술한 바와 같은 잉크 조성물은 여러가지 색상을 인쇄할 수 있는 프린터를 제공하기 위하여 잉크젯 프린터 이용시 다른 잉크와 조합하거나 또는 각각 별개로 사용가능하다.

실시예

하기 표 2에서 착색제의 함량은 잉크 조성물 100 중량부 기준으로 한 함량을 나타내고, 미디어필릭 첨가제의 함량은 착색제 100 중량부 기준으로 한 중량부를 나타내고, 미디어포빅 첨가제의 함량은 미디어필릭 첨가제 100 중량부 기준으로 한 중량부를 나타낸 것이다.

[표 2]

샘플명	착색제	미디어필릭 첨가제	미디어포빅 첨가제
실시예1	DB199 (4)	1,2-HD (200)	-
실시예2	AY23 (3)	Surfynol 465 (25) 2-cyclohexyl-2-pyrrolidone (400)	-
실시예3	RR180 (4)	DEG-MBE(1000)	DEG (350)
실시예4	CB (5)	Surfynol 465 (10)	1,5-Pentanediol (800)
실시예5	DY132 (4)	1,2-HD (300) DEG-MBE (400)	Polyoxyethylene sorbitan mono laurate (10)
실시예6	AB9 (5)	2-cyclohexyl-2-pyrrolidone (2000)	PEG 200 (4000) Glycerin (6000)
실시예7	ＤBＫ168 (5)	1,2-HD (100)	2-Pyrrolidone (1000)
비교예1	DB199 (4)	DEG-MBE (3000)	-
비교예2	AY23 (3)	1,2-HD (25)	Ethriol (15000)
비교예3	CB (5)	Surfynol 465 (0.5)	PEG 600 (10000) Polyoxyethylene sorbitan mono laurate (10)
비교예4	PR180(3)	2-사이클로헥실-2-피롤리돈 (1.5)	-

실험예 1 : 잉크 장기 저장 안정성

상기 실시예 1-7과 비교예 1-4에서 얻어진 잉크 조성물을 내열성 유리병에 100ml씩 담은 다음 입구를 밀봉하고 60℃ 항온조에 저장하였다. 이를 2개월동안 방치한 후 바닥의 침전유무와 층분리를 확인하여 다음과 같이 평가하고, 그 결과를 다음 표 3에 나타내었다.

O : 침전 없음, 층분리 없음.

△ : 침전 없음, 층분리 있음.

X : 침전 발생

실험예 2. 초기 접촉각

상기 실시예 1-7 및 비교예 1-4에서 얻어진 잉크 조성물을 게이지(gauge) 22의 바늘(needle)을 장착한 20 ml 주사기를 사용하여 친수성 미디어인 일반 용지 위에 한 방울 떨어뜨리고 나서 0.5초 후 잉크와 일반용지 사이의 계면이 이루는 각을 접촉각 측정 장비 FTA 200(First Ten Angstroms사)을 사용하여 측정하고 그 결과를 다음 표 3에 나타내었다.

실험예 3 : 화상 농도(광학 밀도)

상기 실시예 1-7 및 비교예 1-4에서 얻어진 잉크 조성물 중 염료 잉크(실시예 1,2,3,5,6,7 비교예 1,2)는 잉크 카트리지 C-60(삼성전자)에, 안료 잉크(실시예 4, 비교예 3)는 잉크 카트리지 M-50(삼성전자)에 리필하고 프린터(MJC-3300p, 삼성전자)에서 삼성 일반용지에 솔리드 박스 (10*10cm)를 인쇄한 후 솔리드 박스의 화상 농도를 측정장비 GretagMacbeth D196 장비를 이용하여 측정하고 그 결과를 다음 표 3에 나타내었다.

실험예 4 : 뒤묻음 (Back-smear) 평가

상기 실시예 1-7 및 비교예 1-4에서 얻어진 잉크 조성물 중 염료 잉크(실시예 1,2,3,5,6,7 비교예 1,2)는 잉크 카트리지 C-60(삼성전자)에, 안료 잉크(실시예 4, 비교예 3)는 잉크 카트리지 M-50(삼성전자)에 리필하고 프린터(MJC-3300p, 삼성전자)에서 삼성 일반용지(A4)에 풀-커버리지(full-coverage)로　연속　인쇄할　때，먼저　인쇄된　용지의　화상이　미처　건조되지　않아서　다음　인쇄되어　나오는　용지의　뒷면에　묻어나오는　뒤묻음　현상　정도를　다음과　같이　평가하고그　결과를　하기　표　3에　나타내었다.

O : 뒤묻음 현상이 없음

△ : 뒤묻음 현상 약간 나타남

X : 뒤묻음 현상 심하게 나타남

실험예 5 : 색간 번짐 평가

상기 실시예 1-7 및 비교예 1-4에서 얻어진 잉크 조성물 중 염료 잉크(실시예 2,5,7 비교예 1,2)는 잉크 카트리지 C-60(삼성전자)에, 안료 잉크(실시예 4, 비교예 3)는 잉크 카트리지 M-50(삼성전자)에 리필하고 프린터(MJC-3300p, 삼성전자)에서 삼성 일반용지에 서로 인접하도록 인쇄할 때，　인접한 경계면에서 색간 번짐이 발생하는 정도를 다음과 같이 평가하고 그 결과를 다음 표 4에 나타내었다.

◎ : 색간 번짐 거의 없음

○ : 색간 번짐 약간 나타남

X : 색간 번짐 심하게 나타남

XX : 색간 번짐 매우 심하게 나타남

실험예 6 : 노즐 막힘 평가

상기 실시예 1-7 및 비교예 1-4에서 얻어진 잉크 조성물 중 염료 잉크(실시예 1,2,3,5,6,7 비교예 1,2)는 잉크 카트리지 C-60(삼성전자)에, 안료 잉크(실시예 4, 비교예 3)는 잉크 카트리지 M-50(삼성전자)에 리필하고 프린터(MJC-3300p, 삼성전자)에서 리필하고 상온(25℃)에서 2주씩 두었다가 인쇄하였을 때 정상 인쇄가 가능하는 데 필요한 노즐청소 횟수를 측정하고 다음과 같이 평가하여 그 결과를 다음 표 3에 나타내었다.

◎ : 노즐청소 1회 시 정상 인쇄 가능

O : 노즐청소 2~4회 시 정상 인쇄 가능

X : 노즐청소 5~10회 시 정상 인쇄 가능

XX : 노즐청소 11회 해도 정상 인쇄 불가

[표 3]

샘플명	잉크장기 저장안정성	초기접촉각 (°)	화상 농도 (광학밀도)	뒤묻음	노즐막힘
실시예1	Ｏ	34	0.91	Ｏ	◎
실시예2	Ｏ	37	0.83	Ｏ	◎
실시예3	Ｏ	35	0.87	Ｏ	Ｏ
실시예4	Ｏ	55	1.22	Ｏ	Ｏ
실시예5	Ｏ	28	0.88	Ｏ	◎
실시예6	Ｏ	33	0.86	Ｏ	◎
실시예7	Ｏ	42	0.95	Ｏ	Ｏ
비교예1	Ｏ	15	0.52	Ｏ	Ｏ
비교예2	Ｏ	62	0.85	Ｘ	◎
비교예3	Ｏ	74	1.34	Ｘ	Ｏ
비교예4	Ｏ	65	0.94	Ｘ	Ｏ

[표 4]

샘플명	적용 잉크	평가　결과
잉크 세트 1	실시예 2 & 실시예 4	◎
잉크 세트 2	실시예 5 & 실시예 7	Ｏ
잉크 세트 3	비교예 1 & 비교예 3	Ｘ
잉크 세트 4	비교예 2 & 비교예 3	ＸＸ

상기 표 3 및 표 4로부터, 실시예 1~7의 잉크조성물의 경우, 잉크의 장기보관 안정성이 우수하고, 화상 농도(광학밀도)가 높으며 연속인쇄시에도 뒤묻음 현상이 발생하지 않으며 서로 다른 색간의 경계면에서 색간 번짐이 거의 생기지 않고 장기간 보관하여도 카트리지에서의 노즐막힘을 유발하지 않는 것을 알 수 있었다.

반면, 미디어 필릭 첨가제의 함량이 너무 높은 경우 (비교예 1)에는 접촉각이 너무 낮아 빨리 건조되므로 뒤묻음 현상은 나타나지 않지만 화상 농도가 너무 낮으며, 미디어 포빅 첨가제의 함량이 너무 높게 되거나 (비교예 2) 또는 미디어 필릭 첨가제 단독 사용시 미디어 필릭 첨가제의 함량이 너무 작으면 (비교예 4) 접촉각이 너무 높아 화상이 느리게 건조되므로 화상 농도는 높지만 뒤묻음 현상 및 색간 번짐(잉크 세트 4)이 나타나며, 또 미디어 포빅 첨가제의 함량비가 미디어 필릭 첨가제에 대해 적정량으로 포함되어 있다 하더라도 미디어 필릭 첨가제의 함량이 너무 낮게 되면 (비교예 3) 미디어에서 충분히 빨리 건조되지 않으므로 뒤묻음 현상 및 색간 번짐(잉크 세트 3, 잉크 세트 4)이 나타나게 됨을 알 수 있었다.

본 발명에 따르면, 미디어의 표면 특성에 따라 미디어 필릭 첨가제와 미디어 포빅 첨가제를 적절한 비율로 포함된 잉크젯 잉크 조성물을 적용함으로써 고속 고화질의 프린팅 시스템에서 미디어 표면 특성과의 호환성을 최적화하여 염료 및 안료 잉크의 건조를 1초 이하로 유지하며 지나친 침투에 의한 화상 농도 희생 없이 최상의 화상 농도를 유지하며 색간 번짐을 최소화하고 뒤묻음 현상(back-smear)을 방지할 수 있다.

Claims

친수성 미디어에 대한 잉크젯 기록용 잉크 조성물로서,

착색제, 물, 및 상기 친수성 미디어에 대하여 친화력을 갖고 있는 미디어 필릭 첨가제(media-philic additive)를 포함하며,

상기 미디어 필릭 첨가제가 1,2-헥산디올, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르, 2-사이클로헥실-2-피롤리돈 및 아세틸레닉 글리콜(설피놀 465)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이고,

상기 미디어 필릭 첨가제의 함량이 착색제 100 중량부를 기준으로 하여 2 내지 2500 중량부인 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록용 잉크 조성물.
제1항에 있어서, 상기 친수성 미디어에 대하여 친화력이 없는 미디어 포빅 첨가제(media-phobic additive)를 더 함유하며,

상기 미디어 포빅 첨가제가 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 1,4-부탄디올, 1,5-헥산디올, 에트리톨, 글리세린, 숙신이미드, 카프로락탐, 2-피롤리돈, 폴리에틸렌글리콜 솔비탄 모노라우레이트 및 폴리머의 알킬올 암모늄염 용액(BYK 181)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이고,

상기 미디어 포빅 첨가제의 함량이 상기 미디어 필릭 첨가제 100 중량부를 기준으로 하여 1 내지 12500 중량부인 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록용 잉크 조성물.
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제1항에 있어서, 상기 착색제가 안료인 경우, 용지에서의 초기 접촉각이 30 내지 65°이며, 건조시간이 1초 이내이고, 광학밀도가 1.05 이상인 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록용 잉크 조성물.
제1항에 있어서, 상기 착색제가 염료인 경우, 용지에서의 초기 접촉각이 25 내지 45°이며, 건조시간이 1초 이내이고, 광학밀도가 0.8 이상인 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록용 잉크 조성물.
소수성 미디어에 대한 잉크젯 기록용 잉크 조성물로서,

착색제, 물, 상기 소수성 미디어에 대하여 친화력을 갖고 있는 미디어 필릭 첨가제(media-philic additive)를 포함하며,

상기 미디어 필릭 첨가제가 1,2-헥산디올, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르, 2-사이클로헥실-2-피롤리돈 및 아세틸레닉 글리콜(설피놀 465)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이고,

상기 미디어 필릭 첨가제의 함량이 착색제 100 중량부를 기준으로 하여 2 내지 2500 중량부인 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록용 잉크 조성물.
제7항에 있어서, 상기 소수성 미디어에 대하여 친화력이 없는 미디어 포빅 첨가제(media-phobic additive)를 더 함유하며,

상기 미디어 포빅 첨가제가 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 1,4-부탄디올, 1,5-헥산디올, 에트리톨, 글리세린, 숙신이미드, 카프로락탐, 2-피롤리돈, 폴리에틸렌글리콜 솔비탄 모노라우레이트 및 폴리머의 알킬올 암모늄염 용액(BYK 181)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이고,

상기 미디어 포빅 첨가제의 함량이 상기 미디어 필릭 첨가제 100 중량부를 기준으로 하여 1 내지 12500 중량부인 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록용 잉크 조성물.
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제7항에 있어서, 상기 착색제가 안료인 경우, 용지에서의 초기 접촉각이 30 내지 65°이며, 건조시간이 1초 이내이고, 광학밀도가 1.05 이상인 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록용 잉크 조성물.
제7항에 있어서, 상기 착색제가 염료인 경우, 용지에서의 초기 접촉각이 30 내지 65°이며, 건조시간이 1초 이내이고, 광학밀도가 0.8 이상인 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록용 잉크 조성물.
제1항, 제2항, 제5항, 제6항, 제7항, 제8항, 제11항 및 제12항 중 어느 한 항의 잉크젯 기록용 잉크 조성물을 포함하는 잉크젯 카트리지.
제1항, 제2항, 제5항, 제6항, 제7항, 제8항, 제11항 및 제12항 중 어느 한 항의 잉크젯 기록용 잉크 조성물을 포함하는 잉크 카트리지를 구비하는 잉크젯 기록 장치.