KR101429313B1 - 오존 안정성 잉크젯 잉크 - Google Patents

오존 안정성 잉크젯 잉크 Download PDF

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KR101429313B1
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래리 디어더프
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휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피.
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Abstract

본 발명은 오존 안정성 사이안색 잉크; 및 오존 안정성 마젠타(magenta)색 잉크를 포함하는 잉크 세트에 관한 것이다. 이런 예시적 실시양태에 따르면, 상기 오존 안정성 마젠타색 잉크는 오존 안정성 마젠타색 염료 및 하기 화학식 1을 포함하는 중합체로부터 적어도 부분적으로 형성된 플루오로카본 계면활성제를 포함하는 액체 비히클을 포함한다:
화학식 1
Figure 112012084404715-pct00077
상기 식에서,
R1이 H, OH 또는 CH3이고,
R2가 O(CH2)m-(CF2)n-CF3이고,
여기서, m은 1 내지 3이고, n은 0 내지 3이다.

Description

오존 안정성 잉크젯 잉크{OZONE STABLE INK-JET INKS}
잉크젯 프린팅이 다양한 매체 표면, 특히 종이 상에 이미지를 기록하는 인기 있는 방식이 된 것에는 몇몇 이유가 있다. 이들 이유 중 일부는 적은 프린터 소음, 고속 기록능 및 다색상 기록능을 포함한다. 또한, 이들 장점은 비교적 저가로 소비자에게 수득될 수 있다. 수년 간 잉크젯 프린팅 기술은 크게 개선되어 왔지만, 많은 영역에서 여전히 개선될 수 있다.
신규의 잉크젯 잉크 및 프린트 엔진이 개발됨에 따라, 프린팅 표면 또는 기재와 관련하여 잉크를 평가할 때에 몇몇 전통적 특성들이 고려된다. 이런 특성들은 표면 상의 이미지의 에지 정밀도(edge acuity) 및 광학 밀도, 광택, 블랙으로부터 컬러로의 번짐 제어(black to color bleed control), 기재 상에서의 잉크 건조 시간, 기재에 대한 접착성, 잉크 소적 배치에서의 편향, 모든 도트의 존재, 건조 후 잉크의 물 및 다른 용매에 대한 내성, 장기간의 저장 안정성, 및 펜 재료 분해 또는 노즐 막힘 없이 장기간 신뢰할 수 있는 능력을 포함한다.
성취가 바람직한 잉크젯 프린팅 시스템의 한가지 특성은 광학 밀도 및 번짐 제어에 관한 것이다. 또한, 오존 안정성 염료에서 허용가능한 광학 밀도 및 번짐 제어를 성취하는 것이 바람직하다.
발명의 요약
본 시스템 및 방법의 하나의 양태에서, 잉크 세트는 오존 안정성 사이안색 잉크 및 오존 안정성 마젠타색 잉크를 포함한다. 이런 예시적 실시양태에서, 오존 안정성 마젠타색 잉크는 오존 안정성 마젠타색 염료 및 하기 화학식 1을 포함하는 중합체로부터 적어도 부분적으로 형성된 플루오로카본 계면활성제를 포함하는 액체 비히클을 포함한다:
Figure 112009026065338-pct00001
상기 식에서,
R1은 H, OH 또는 CH3이고,
R2는 O(CH2)m-(CF2)n-CF3이고,
여기서, m은 1 내지 3이고, n은 0 내지 3이다.
첨부된 도면은 본 발명의 다양한 실시양태를 예시하고, 이는 본 명세서의 일부이다. 예시된 실시양태는 단지 본 발명의 예일 뿐이고, 본 발명의 범위를 한정 하지 않는다.
도 1은 본 발명의 예시적 실시양태에 따른 잉크젯 물질 분배 시스템을 도시한다.
도면 전체에서, 동일한 참조 번호는 유사하지만 반드시 동일한 것은 아닌 구성요소를 지정한다.
본 명세서는 잉크젯 잉크에 오존 안정성 염료를 사용하는 경우 사이안색으로부터 마젠타색으로의 번짐을 제어하도록 구성된 예시적 잉크젯 잉크 배합물을 개시한다. 보다 구체적으로, 사이안색으로부터 마젠타색으로의 번짐을 방지하기에 충분하도록 오존 안정성 마젠타색 염료의 표면 장력을 저하시킨 특정 세트의 계면활성제가 개시된다. 또한, 특정 세트의 계면활성제의 사용은 또한 이미지가 습한 조건 하에 보관되는 경우 전형적으로 일어나는 사이안색으로부터 마젠타색으로의 번짐을 개선시킨다.
본 시스템 및 방법의 특정 실시양태가 개시 및 기재되기 전에, 본 시스템 및 발명은 어느 정도 변형될 수 있는 본원에 개시된 특정 공정 및 재료에 한정되지 않음을 이해할 것이다. 또한, 본 시스템 및 방법의 범위는 첨부된 청구범위 및 이의 균등범위에 의해서만 정의되기 때문에, 본원에 사용된 용어는 특정 실시양태를 기재할 목적으로만 사용되고, 한정적으로 되는 것을 의도하지 않는다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위에서, 하기의 용어가 사용될 것이다.
단수 형태는 본원에 명시적으로 달리 기재되어 있지 않는 한 복수 대상을 포함한다. 따라서, 예컨대 "안료"에 대한 언급은 이런 물질 하나 이상에 대한 언급을 포함한다.
수치 값 또는 범위의 언급 시 용어 "약"은 측정 시에 일어날 수 있는 실험적 에러에 기인한 값을 포함하는 것으로 의도된다.
본원에 사용된 "액체 비히클(liquid vehicle)"은 염료를 포함하는 착색제를 기재로 운반하는데 사용될 수 있는 액체 조성물을 포함하는 것으로 정의된다. 액체 비히클은 당업계에 공지되어 있으며, 다양한 액체 비히클 성분들이 본 시스템 및 방법의 실시양태에 따라 사용될 수 있다. 이런 액체 비히클은 계면활성제, 조용매, 완충제, 살생물제, 점도 개질제, 금속이온 봉쇄제(sequestering agent), 안정화제 및 물을 비롯한 다양하고 상이한 시약의 혼합물을 포함할 수 있다. 그 자체로는 액체가 아니지만, 액체 비히클은 또한 다른 고체, 예컨대 중합체, UV 경화성 물질, 가소제, 염 등을 또한 운반할 수 있다.
본원에 사용된 "염료"는 사용되는 액체 비히클에서 전형적으로 실질적으로 용해성인 잉크 착색제를 의미한다.
농도, 양 및 다른 수치 데이터는 본원에 범위 형식으로 제공될 수 있다. 이런 범위 형식은 단지 편의성 및 간결성을 위해 사용되고, 범위의 한계로서 명시적으로 인용된 수치 범위뿐만 아니라, 각 수치 값 및 하위 범위가 명시적으로 인용된 것과 같이 그 범위 내에 포함된 모든 개별적 수치 값 또는 하위 범위도 포함되는 것으로 해석되어야 함을 이해할 것이다. 예컨대, 약 1중량% 내지 약 20중량%의 중량 범위는 1중량% 내지 약 20중량%의 명시적으로 인용된 농도 한계뿐만 아니라, 개별적 농도, 예컨대 2중량%, 3중량%, 4중량%, 및 하위 범위, 예컨대 5 중량% 내지 15중량%, 10중량% 내지 20중량% 등도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
본원에 사용된 "번짐(bleed)"은 잉크가 인접해서 프린팅된 잉크로 넘어가서 이와 혼합되는 경향을 의미한다. 번짐은 프린팅된 잉크가 완전히 기재 상에서 건조되기 전에 전형적으로 일어난다. 번짐의 정도는 다른 여러 인자들 중에서도 잉크의 건조 속도, 잉크의 표면 장력, 착색제의 응집 및 일반적인 잉크 화학물질과 같은 다양한 인자들에 의해 좌우될 것이다.
다음의 기재에서는, 설명의 목적으로, 신규의 오존 안정성 염료를 잉크젯 잉크에 사용하는 경우 사이안색으로부터 마젠타색으로의 번짐을 제어하는 본 시스템 및 방법의 완전한 이해를 제공하기 위해 많은 구체적인 세부사항들이 개시된다. 그러나, 본 방법이 이들 구체적 세부사항들 없이도 실시될 수 있다는 것은 당업자에게 자명할 것이다. 명세서에서 "하나의 실시양태" 또는 "실시양태"에 대한 러퍼런스(reference)는 그 실시양태와 관련하여 기재된 특정한 특징부, 구조 또는 성질이 하나 이상의 실시양태에 포함되는 것을 의미한다. 명세서 곳곳에서 구절 "하나의 실시양태에서"의 기재는 반드시 모두 동일한 실시양태를 지칭하는 것은 아니다.
예시적 구조
도 1은 하나의 예시적 실시양태에 따른 잉크 수용 매체(170)에 염료계 잉크젯 잉크(160)를 적용하기 위해 사용될 수 있는 예시적 시스템(100)을 도시한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 시스템은 캐리지 상에 배치된 잉크젯 분배기(dispenser)(150)을 갖는 이동식 캐리지(carriage)(140)에 서보 메커니즘(120)을 통해 제어적으로 커플링된 컴퓨팅 디바이스(110)를 포함한다. 물질 저장소(130)도 또한 이동식 캐리지(140)에, 그리고 최종적으로 잉크젯 프린트 헤드(150)에 커플링된다. 많은 롤러(180)가, 잉크 수용 매체(170)를 선택적으로 위치시키도록 구성된 잉크젯 분배기(150)에 인접하게 위치되어 있다. 예시적인 본 시스템(100)이 염료계 잉크젯 잉크(160)를 잉크 수용 매체(170)로 적용하는 것으로 본원에 기재되어 있지만, 본 시스템 및 방법은 본 염료계 잉크젯 잉크로 임의의 수의 아이템을 마킹하기 위해 사용될 수도 있다. 예시적인 본 시스템(100)의 전술된 구성요소들이 이제 이하에서 보다 상세하게 기재될 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이 서보 메커니즘(120)에 제어적으로 커플링된 컴퓨팅 디바이스(110)는 잉크 수용 매체(170) 상에 염료계 잉크젯 잉크(160)을 선택적으로 침착시키는 것을 제어한다. 목적하는 이미지 또는 텍스트의 표현물은 컴퓨팅 디바이스(110)에 호스팅된 프로그램을 이용하여 형성될 수 있다. 이후 그 표현물은 프로세서 판독성 매체(미도시됨)에 포함되는 서보 지시로 변환된다. 컴퓨팅 디바이스(110)에 의해 액서스(access)할 때에, 프로세서 판독성 매체(미도시됨)에 포함된 지시는 이동식 캐리지(140) 및 잉크젯 분배기(150)뿐만 아니라 서보 메커니즘(120)을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 도 1에 도시된 컴퓨팅 디바이스(110)는 워크스테이션, 개인용 컴퓨터, 랩탑, 개인용 디지털 보조기(PDA) 또는 임의의 다른 프로세서 함유 디바이스일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1에 도시된 본 프린팅 시스템(100)의 이동식 캐리지(140)는 본 염료계 잉크젯 잉크(160)을 분배하도록 구성된 임의의 수의 잉크젯 물질 분배기(150)을 포함할 수 있는 이동식 물질 분배기이다. 상기 이동식 캐리지(140)는 컴퓨팅 디바이스(110)에 의해 제어될 수 있고, 예컨대 서보 메커니즘(120)을 구성하는 샤프트 시스템, 벨트 시스템, 체인 시스템 등에 의해 제어적으로 이동될 수 있다. 이동식 캐리지(140)가 작동함에 따라, 상기 컴퓨팅 디바이스(110)는 사용자 인터페이스를 사용자에게 제공할 뿐만 아니라 작동 조건을 사용자에게 알려줄 수 있다.
이미지 또는 텍스트가 잉크 수용 매체(170) 상에 프린팅되면, 컴퓨팅 디바이스(110)는 이동식 캐리지(140)를 제어적으로 위치시키고, 잉크 수용 매체(170) 상의 소정 위치에 디지털식으로 어드레싱된 드롭(digitally addressed drop)으로서 염료계 잉크젯 잉크를 선택적으로 분배하도록 하나 이상의 잉크젯 분배기(150)에 지시하여, 목적하는 이미지 또는 텍스트를 형성한다. 본 프린팅 시스템에서 사용된 잉크젯 물질 분배기(150)는 본 방법을 수행하도록 구성된 임의의 유형의 잉크젯 분배기일 수 있으며, 이는 열적으로 작동되는(thermally actuated) 잉크젯 분배기, 기계적으로 작동되는 잉크젯 분배기, 정전기적으로 작동되는 잉크젯 분배기, 자기적으로 작동되는 잉크젯 분배기, 압전적으로 작동되는 잉크젯 분배기, 연속식 잉크젯 분배기 등을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.
잉크젯 잉크 물질 분배기(150)에 유체적으로 커플링된 물질 저장소(130)는 프린팅 전에 본 안료계 잉크젯 잉크(160)를 포함한다. 상기 물질 저장소는 프린팅 이전에 안료계 잉크젯 잉크(160)를 밀폐식으로 밀봉하도록 구성된 임의의 용기일 수 있고, 금속, 플라스틱, 복합물 또는 세라믹을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는 임의의 수의 물질로 제조될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 물질 저장소(130)는 잉크젯 물질 분배기(150)와 별개로 될 수 있지만, 이에 유체적으로 커플링될 수도 있다. 다르게는, 물질 저장소(130)는 잉크젯 물질 분배기(150)에 직접적으로 커플링되어 잉크젯 물질 분배기(150)의 일부를 형성할 수 있다.
또한 도 1은 잉크 수용 매체(170)으로의 염료계 잉크젯 잉크(160)의 수용을 촉진시키는 본 시스템의 구성요소들을 도시한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 많은 배치 롤러(positioning roller)(180)가 프린팅 작동 동안 잉크 수용 매체(170)를 수송 및/또는 위치적으로 고정시킬 수 있다. 다르게는, 당업계에 공지된 바와 같이, 임의의 수의 벨트, 롤러, 기재 또는 다른 수송 장치가 프린팅 작동 동안 잉크 수용 매체(170)를 수송 및/또는 위치적으로 고정시킬 수 있다.
최근에는, 오존 안정성인 잉크를 분배하도록 잉크젯 분배 시스템을 구성하는 것이 요망되어졌다. 본원에서 사용된 용어 "오존 안정성"은 오존에 노출된 후에 급속하게 분해되지 않는 임의의 잉크젯 잉크를 포함하는 것으로 이해되는 것을 의미한다. 그러나, 사이안색을 함유하는 오존 안정성 잉크가 오존 안정성 마젠타색 염료(예컨대, 순수 마젠타색 또는 적색)를 함유하는 영역 옆에 프린팅되는 경우, CYMK(사이안색, 황색, 마젠타색, 흑색) 시스템 중 사이안색 염료는 마젠타색 함유 영역으로 이동될 것이다. 본질적으로, 후지(Fuji)의 오존 안정성 마젠타색 염료는 잉크젯 잉크에서 보이는 전형적 계면활성제와 상호작용하는 계면활성제-유사 성질을 갖는다. 이런 상호작용은 마젠타색 잉크의 표면 장력이 31 내지 32 dyne 영역으로 되게 하는 반면, 동일한 계면활성제를 사용한 다른 전형적 잉크는 28 내지 29 dyne의 표면 장력을 가질 것이다. 결과적으로, 마젠타색계 잉크젯 잉크는 사이안색계 잉크젯 잉크보다 높은 표면 장력을 보이고, 마젠타색 염료를 함유하는 영역으로의 사이안색 잉크의 번짐을 초래한다. 이는 이미지가 습한 조건 하에 보관되는 경우 보다 높은 잉크 밀도의 영역 및 보다 낮은 잉크 밀도의 영역에서 특히 잘 적용된다. 오존 안정성 잉크의 사용 시에 사이안색으로부터 마젠타색으로의 번짐의 발생을 방지하기 위해, 본 예시적 시스템 및 방법은, 사이안색으로부터 마젠타색으로의 번짐을 방지하기에 충분하도록 오존 안정성 마젠타색 염료의 표면 장력을 저하시킨 오존 안정성 마젠타색 염료와 함께 특정 세트의 계면활성제를 사용하는 염료계 잉크젯 잉크(160)를 혼입시킨다. 상기 염료계 잉크젯 잉크(160)의 제조 및 조성이 이제 이하에서 기재될 것이다.
예시적 조성
본 시스템 및 방법에 따르면, 기재 상에 이미지를 프린팅하는 시스템은 염료계 잉크젯 잉크(160) 및 상기 염료계 잉크젯 잉크가 적재된 프린트헤드 또는 다른 물질 분배기(150)를 포함할 수 있다. 사이안색으로부터 마젠타색으로의 번짐을 감소시키도록 구성된 본 예시적 염료계 잉크젯 잉크는 하나 이상의 오존 안정성 염료; 물, 조용매, 완충제, 살생물제, 금속이온 봉쇄제, 점도 개질제, 습윤제, 결합제 및/또는 다른 첨가제를 포함할 수 있는 수성 배합물 또는 액체 비히클; 및 옥세탄 화학물질에 기초한 중합체로부터 적어도 부분적으로 형성된 플루오로카본 계면활성제 하나 이상을 포함하는 임의의 수의 계면활성제를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 옥세탄 화학물질에 기초한 플루오로카본 계면활성제에서의 중합체는 하기 화학식 1을 포함하는 중합체로서 달리 기재될 수 있다:
화학식 1
Figure 112009026065338-pct00002
상기 식에서,
R1은 H, OH 또는 CH3이고,
R2는 O(CH2)m-(CF2)n-CF3이고,
여기서, m은 1 내지 3이고, n은 0 내지 3이다.
본 예시적 염료계 잉크젯 잉크(160)의 각 성분의 보다 상세한 내용은 이하에서 제공될 것이다.
염료
하나의 예시적 실시양태에 따르면, 잉크젯 잉크 배합물의 마젠타색 성분에 오존 안정성 마젠타색 염료가 제공되어 생성 잉크에 마젠타색 색상을 부여한다. 이 예시적 실시양태에 따르면, 적합한 염료계 잉크는 예컨대 하기 구조들 중 하나를 갖는 후지로부터의 상업적으로 입수가능한 오존 안정성 마젠타색 염료를 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다:
Figure 112009026065338-pct00003
Figure 112009026065338-pct00004
또는
Figure 112009026065338-pct00005
.
또한, 실시양태에 따르면, 잉크젯 잉크 배합물의 사이안색 성분에 오존 안정성 사이안색 염료가 제공되어 생성 잉크에 사이안색 색상을 부여한다.
이 실시양태에서, 상기 오존 안정성 사이안색 염료는 하기 화학식 4를 포함한다:
Figure 112009026065338-pct00006
상기 식에서,
M은 수소 원자, 금속 원자 또는 이들의 산화물, 수산화물 또는 할라이드이고,
Pc는 (k+l)-가 프탈로사이아닌 핵을 나타내고,
X1 및 X2는 각각 독립적으로 -SO-R1, -SO2-R1 및 -SO2NR2R3로 이루어진 군으로부터 선택되는 치환기를 나타내고, X1로 표시되는 치환기 하나 이상과 X2로 표시되는 치환기 하나 이상이 프탈로사이아닌 핵의 4개의 벤젠 고리의 각 고리에 존재하되, 단 X1 및 X2는 동일하지 않고, X1 및 X2 중 하나 이상은 치환기로서 이온성 친수성 기를 갖고,
R1은 치환 또는 비치환된 알킬기, 치환 또는 비치환된 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 헤테로사이클릭기를 나타내고,
R2는 수소 원자, 치환 또는 비치환된 알킬기, 치환 또는 비치환된 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 헤테로사이클릭기를 나타내고,
R3는 치환 또는 비치환된 알킬기, 치환 또는 비치환된 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 헤테로사이클릭기를 나타내고,
k는 0<k<8인 정수를 나타내고, l은 0<l<8인 정수를 나타내되, 단 k 및/또는 l 각각은 독립적으로 4≤k+l≤8을 만족하는 수를 나타낸다.
하나의 예시적인 오존 안정성 사이안색 염료의 실시양태에 따르면, 적절한 염료계 잉크는 하기 화학식 2를 포함한다:
Figure 112009026065338-pct00007
상기 식에서,
R1은 SO2(CH2)3SO3Li이고, k는 3이고, R2은 SO2(CH3)3SO2NHCH2CH(OH)CH3이고, l은 1이다.
임의의 효과량의 염료가 본 잉크젯 잉크 배합물의 각 색상 성분에서 사용될 수 있지만, 잉크젯 잉크는 약 0.1중량% 내지 10중량%의 염료를 포함할 수 있다.
전술된 오존 안정성 사이안색 및 마젠타색 염료의 추가의 세부사항은 각각 WO 02/083795 A2 및 WO 03/062324 A1에 제공되어 있고, 이들은 그 전체가 본원에 참고로 인용된다.
액체 비히클
전술된 바와 같이, 본 시스템 및 방법의 잉크젯 잉크 조성물은 전형적으로 수성 배합물 또는 액체 비히클을 사용하여 제조된다. 본 시스템 및 방법의 하나의 예시적 양태에서, 상기 액체 비히클은 약 70중량% 내지 약 99중량%의 잉크젯 잉크 조성물을 포함할 수 있다.
하나의 예시적 실시양태에 따르면, 본 예시적 잉크 비히클은, 잉크 성분들의 용해 및/또는 분산을 보조하면서 생성 잉크에 친수성 성질을 제공하도록 구성된 많은 습윤성 조용매를 포함한다. 하나의 예시적 실시양태에 따르면, 본 잉크 비히클은 2-피롤리딘온, LEG-1, 글라이세롤, 다이에틸렌 글라이콜, 트라이메틸올프로판, 또는 1,5-펜탄다이올 등을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는 임의의 수의 습윤성 조용매를 포함할 수 있다.
사용될 수 있는 상기 예시적인 특정 조용매 외에, 사용될 수 있는 조용매 부류는 지방족 알콜, 방향족 알콜, 다이올, 글라이콜 에터, 폴리글라이콜 에터, 카프로락탐, 폼아미드, 아세트아미드 및 장쇄 알콜을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다. 이런 화합물들의 예는 1급 지방족 알콜, 2급 지방족 알콜, 1,2-알콜, 1,3-알콜, 1,5-알콜, 에틸렌 글라이콜 알킬 에터, 프로필렌 글라이콜 알킬 에터, 폴리에틸렌 글라이콜 알킬 에터의 고급 동족체, N-알킬 카프로락탐, 비치환된 카프로락탐, 치환된 폼아미드 및 비치환된 폼아미드 모두, 치환된 아세트아미드 및 비치환된 아세트아미드 모두 등을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다.
하나의 예시적 실시양태에 따르면, 본 예시적 잉크 비히클은 약 10% 내지 70%의 습윤성 조용매를 포함한다. 보다 바람직하게는, 하나의 예시적 실시양태에따르면, 본 예시적 잉크 비히클은 약 10% 내지 35%의 2-피롤리딘온을 포함한다.
또한, 본 예시적 비히클의 전술된 성분들 외에, 다양한 다른 첨가제들이 특정 용도를 위한 생성 잉크젯 잉크 조성물의 성질을 최적화하기 위해 사용될 수 있다. 보다 구체적으로, 허용가능한 첨가제들의 예는 유해 미생물의 성장을 억제하기 위해 첨가되는 첨가제이다. 이러한 첨가제는 잉크 배합물에서 통상적으로 사용되는 살생물제, 살진균제 및 다른 미생물제(microbial agent)일 수 있다. 적합한 미생물제의 예는 누오셉트(Nuosept)(뉴덱스 인코포레이티드(Nudex, Inc.)), 우카사이드(Ucarcide)(유니온 카바이드 코포레이션(Union carbide Corp.)), 반사이드(Vancide)(반더빌트 캄파니(R.T. Vanderbilt Co.)), 프록셀(Proxel)(ICI 아메리카) 및 이들의 조합을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다.
또한, 금속이온 봉쇄제, 예컨대 EDTA(에틸렌 다이아민 테트라아세트산)가 중금속 불순물의 유해 효과를 제거하기 위해 포함될 수 있고, 완충 용액이 생성 잉크의 pH를 제어하기 위해 사용될 수 있다. 하나의 예시적 실시양태에 따르면, 예컨대 상기 비히클의 0중량% 내지 2.0중량%가 금속이온 봉쇄제를 포함할 수 있다. 목적하는 바로 잉크의 성질을 개질하는 것으로 당업계에 공지된 다른 첨가제뿐만 아니라 점도 개질제 및 완충제가 또한 존재할 수 있다. 하나의 예시적 실시양태에 따르면, 이런 첨가제들은, 0중량% 내지 20.0중량%로 존재할 수 있다.
계면활성제
전술된 바와 같이, 임의의 수의 계면활성제 + 옥세탄 화학물질에 기초한 중 합체로부터 적어도 부분적으로 형성된 플루오로카본 계면활성제가 본 예시적 잉크 배합물에 포함될 수 있다. 구체적으로, 하나의 예시적 실시양태에 따르면, 본 예시적 잉크 배합물의 마젠타색 성분의 잉크 비히클은 하기 화학식 3을 갖는 옥세탄 화학물질에 기초하여 제조된 중합체로부터 적어도 부분적으로 형성된 플루오로카본 계면활성제와 같은 플루오로카본 계면활성제를 포함한다:
Figure 112009026065338-pct00008
상기 식에서,
Q1 및 Q2는 H, SO3 -W+, COO-W+, 및 COOH로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고, 여기서 W는 NH4, Li, Na 및 K로 이루어진 군으로부터 선택되고,
R4 및 R2는 H 및 OH로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고,
R1 및 R5는 O(CH2)m-(CF2)n-CF3(여기서 m은 1 내지 3이고, n은 0 내지 3이다)로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고,
R3는 (CH2)L 및
Figure 112009026065338-pct00009
로 이루어진 군으로부터 선택되고,
L은 1 내지 4이고,
x는 1 내지 10이고,
y는 1 내지 30이고,
z는 1 내지 10이다.
예시적 실시양태에서, 상기 옥세탄계 플루오로카본 계면활성제는 상기 화학식 3에서 L이 4이고, m이 1이고, n이 1이고, R2 및 R4가 H인 중합체 물질로부터 적어도 부분적으로 형성된다.
적합한 옥세탄계 플루오로카본 계면활성제는 예컨대 옴노바 솔루션즈 인코포레이티드(Omnova Solutions, Inc., 오하이오주 페어론)에서 입수가능한 상표명 PolyFox(등록상표) 플루오로카본 계면활성제를 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다. 예시적 PolyFox(등록상표) 계면활성제는 PolyFox(등록상표) PF-136A, PolyFox(등록상표) PF-151N, PolyFox(등록상표) PF-154N, PolyFox(등록상표) PF-156A, 및 PolyFox(등록상표) AT-1121을 포함한다.
하나의 예시적 실시양태에 따르면, 상기 열거된 신규의 오존 안정성 마젠타색 염료는 잉크젯 잉크에서 보이는 전형적 계면활성제와 상호작용하는 계면활성제-유사 성질을 보인다. 이런 상호작용은 상기 마젠타색 잉크의 표면 장력이 31 내지 32 dyne 영역이 되게 하는 반면, 동일한 계면활성제를 사용하는 다른 유형의 잉크는 28 내지 29 dyne의 표면 장력을 가질 것이다. 그러나, 옥세탄 화학물질에 기초하여 제조된 중합체로부터 적어도 부분적으로 제조된 플루오로카본 계면활성제의 첨가에 의해 오존 안정성 마젠타색 염료의 표면 장력이 약 28 dyne으로 저하되고, 약 0.25% 내지 2%의 양의 상기 플루오로카본 계면활성제의 첨가에 의해 목적하는 표면 장력이 유지된다.
하기 실시예는 현재 최선의 것으로 알려진 본 시스템 및 방법의 실시양태를 예시한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 시스템 및 방법의 원리의 적용을 단지 예시 또는 설명일 뿐임을 이해해야 한다. 많은 변형 및 대체 조성물, 방법 및 시스템이 본 시스템 및 방법의 정신 및 범위로부터 벗어남이 없이 당업자에 의해 구성될 수 있다. 첨부된 청구범위는 이런 변형 및 배치들을 포함하도록 의도된다. 따라서, 본 시스템 및 방법이 구체적으로 상기에 기재되었지만, 하기 실시예는 본 시스템 및 방법의 가장 실용적이고 바람직한 실시양태인 것으로 현재 여겨지는 것과 연관하여 보다 상세한 내용을 제공한다.
실시예 1
표면 장력을 저하시키기 위해 많은 전통적으로 사용되는 계면활성제들이 상업적으로 입수가능한 오존 안정성 후지 마젠타색 잉크에 첨가되었다. 구체적으로, 다우팩스(Dowfax) 2A1, NDAO, 서파이놀(Surfynol) 465, 터지톨(Tergitol) 15S-5, 15S-7, 조닐(Zonyl) FSA 및 조닐 FSN을 상업적으로 입수가능한 오존 안정성 후지 마젠타색 잉크와 독립적으로 조합시켰고, 표면 장력을 측정하였다. 그러나, 전통적으로 사용되는 계면활성제 각각은, 2%의 적재량에서조차도, 목적하는 28 dyne의 표면 장력을 성취하는데 실패하였다. 그러나, 조닐 FAS는 표면 장력을 저하시키기는 하였으나, 이는 0.5%에서 약 25 dyne으로 너무 많이 저하시켰다. 전통적으로 사용되는 계면활성제와는 대조적으로, 옥세탄 화학물질에 기초하여 제조된 중합체로부터 적어도 부분적으로 제조된 플루오로카본 계면활성제가 사용된 경우, 표면 장력은 약 28 dyne으로 저하되었고, 0.25% 내지 2% 적재 범위에서 일정하게 유지되었다. 또한, 옥세탄 화학물질에 기초하여 제조된 중합체로부터 적어도 부분적으로 제조된 플루오로카본 계면활성제 0.2%를 함유한 상업적으로 입수가능한 오존 안정성 후지 마젠타색 잉크가 상업적으로 입수가능한 후지 사이안색 잉크 옆에 프린팅되는 경우, 사이안색으로부터 마젠타색으로의 번짐은 중단되거나 상당히 감소되었다.
실시예 2
제 2 실시예에서, 옥세탄 화학물질에 기초하여 제조된 중합체로부터 적어도 부분적으로 제조된 플루오로카본 계면활성제를 여러 적재 범위에서 다양한 오존 안정성 사이안색 및 마젠타색 염료에 첨가하였다. 이후 각 잉크의 표면 장력은 하기 표 1에 기재된 바와 같이 측정되었다.
Figure 112009026065338-pct00010
표 1에 도시된 바와 같이, 옥세탄 화학물질에 기초하여 제조된 중합체로부터 적어도 부분적으로 제조된 플루오로카본 계면활성제의 첨가는, 적은 적재 범위에서조차도, 28 dyne/cm의 목적하는 범위로 오존 안정성 마젠타색 염료의 표면 장력을 감소시켜, 옥세탄 화학물질에 기초하여 제조된 중합체로부터 적어도 부분적으로 제조된 플루오로카본 계면활성제가 오존 안정성 마젠타색 염료에 대한 독특하고 강력한 계면활성제임을 입증하였다.
결론적으로, 예시적 잉크젯 잉크 배합물의 제조를 위한 본 시스템 및 방법은, 오존 안정성 염료를 잉크젯 잉크에서 사용할 경우 사이안색으로부터 마젠타색으로의 번짐을 제어하도록 구성된다. 특히, 옥세탄 화학물질에 기초하여 제조된 중합체로부터 적어도 부분적으로 제조된 플루오로카본 계면활성제와 오존 안정성 마젠타색 염료를 포함시킴에 의해 염료의 표면 장력은 목적하는 28 dyne/cm로 감소된다. 약 28 dyne/cm에서, 사이안색으로부터 마젠타색으로의 번짐이 방지된다. 또한, 옥세탄 화학물질에 기초하여 제조된 중합체로부터 적어도 부분적으로 제조된 플루오로카본 계면활성제의 사용은, 이미지가 습한 조건 하에 보관된 경우 전형적으로 일어나는 사이안색으로부터 마젠타색으로의 번짐을 또한 개선한다.
전술된 기재는 단지 본 시스템 및 방법의 예시적 실시양태의 설명 및 기재를 위해서만 제공되었다. 이는 소모적이거나, 개시된 임의의 정밀한 형태로 상기 시스템 및 방법을 한정하는 것으로 의도되지는 않는다. 많은 변형 및 변화가 상기의 교시의 관점에서 가능하다. 하기 청구범위에 의해 상기 시스템 및 방법의 범위가 정의되는 것으로 의도된다.

Claims (21)

  1. 오존 안정성 사이안색(cyan) 잉크; 및
    오존 안정성 마젠타색(magenta) 잉크
    를 포함하는 잉크 세트로서,
    상기 오존 안정성 마젠타색 잉크는 오존 안정성 마젠타색 염료, 및 하기 화학식 1을 포함하는 중합체로부터 적어도 부분적으로 형성된 플루오로카본 계면활성제를 포함하는 액체 비히클을 포함하고,
    상기 오존 안정성 마젠타색 염료는 하기 마젠타색 염료 I, 마젠타색 염료 II 및 마젠타색 염료 III으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 잉크 세트:
    화학식 1
    Figure 112014027060318-pct00079
    상기 식에서,
    R1은 OH이고,
    R2는 O(CH2)m-(CF2)n-CF3이고,
    여기서, m은 1 내지 3이고, n은 0 내지 3이다.
    마젠타색 염료 I
    Figure 112014027060318-pct00080
    상기 식에서,
    마젠타색 염료 I은 하기 조합 A, 조합 B, 조합 C, 조합 D 및 조합 E로 이루어진 군으로부터 선택된 R 치환기를 갖는다.
    조합 A
    Figure 112014027060318-pct00081
    조합 B
    Figure 112014027060318-pct00082
    조합 C
    Figure 112014027060318-pct00083
    조합 D
    Figure 112014027060318-pct00084
    조합 E
    Figure 112014027060318-pct00085
    마젠타색 염료 II
    Figure 112014027060318-pct00086
    상기 식에서,
    마젠타색 염료 II는 하기 조합 F 및 조합 G로 이루어진 군으로부터 선택된 R 치환기를 갖는다.
    조합 F
    Figure 112014027060318-pct00087
    조합 G
    Figure 112014027060318-pct00088
    상기 식에서,
    5-CH3 및 5-NO2는 마젠타색 염료 II의 5번 위치에서의 치환기 R1을 나타내고,
    마젠타색 염료 III
    Figure 112014027060318-pct00089
    상기 식에서,
    마젠타색 염료 III는 하기 조합 H에 개시된 R 치환기를 갖는다.
    조합 H
    Figure 112014027060318-pct00090
  2. 제 1 항에 있어서,
    화학식 1을 포함하는 중합체로부터 적어도 부분적으로 형성된 플루오로카본 계면활성제가 하기 화학식 3으로 표시되는, 잉크 세트:
    화학식 3
    Figure 112014027060318-pct00012
    상기 식에서,
    Q1 및 Q2는 H, SO3 -W+, COO-W+ 및 COOH로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고, 여기서 W는 NH4, Li, Na 및 K로 이루어진 군으로부터 선택되고,
    R4 및 R2는 OH이고,
    R1 및 R5는 O(CH2)m-(CF2)n-CF3(여기서 m은 1 내지 3이고, n은 0 내지 3이다)로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고,
    R3는 (CH2)L 및
    Figure 112014027060318-pct00091
    로 이루어진 군으로부터 선택되고,
    L은 1 내지 4이고,
    x는 1 내지 10이고,
    y는 1 내지 30이고,
    z는 1 내지 10이다.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    오존 안정성 마젠타색 잉크가 28 dyne/cm의 표면 장력을 갖는, 잉크 세트.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    오존 안정성 마젠타색 잉크가, 화학식 1을 포함하는 중합체로부터 적어도 부분적으로 형성된 플루오로카본 계면활성제를 0.25% 내지 2% 포함하는, 잉크 세트.
  7. 제 1 항에 있어서,
    오존 안정성 사이안색 잉크가 오존 안정성 사이안색 염료 및 액체 비히클을 포함하는, 잉크 세트.
  8. 제 7 항에 있어서,
    오존 안정성 사이안색 염료가 하기 화학식 4를 포함하는, 잉크 세트:
    화학식 4
    Figure 112014027060318-pct00031
    상기 식에서,
    M은 수소 원자, 금속 원자 또는 이들의 산화물, 수산화물 또는 할라이드이고,
    Pc는 화학식 4로 나타낸 (k+l)-가 프탈로사이아닌 핵을 나타내고,
    X1 및 X2는 각각 독립적으로 -SO-R1, -SO2-R1 및 -SO2NR2R3로 이루어진 군으로부터 선택되는 치환기를 나타내고, X1로 표시되는 치환기 하나 이상과 X2로 표시되는 치환기 하나 이상이 상기 프탈로사이아닌 핵의 4개의 벤젠 고리의 각 고리에 존재하되, X1 및 X2는 동일하지 않고, X1 및 X2 중 하나 이상은 치환기로서 이온성 친수성 기를 갖고,
    R1은 치환 또는 비치환된 알킬기, 치환 또는 비치환된 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 헤테로사이클릭기를 나타내고,
    R2는 수소 원자, 치환 또는 비치환된 알킬기, 치환 또는 비치환된 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 헤테로사이클릭기를 나타내고,
    R3은 치환 또는 비치환된 알킬기, 치환 또는 비치환된 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 헤테로사이클릭기를 나타내고,
    k는 0<k<8인 정수를 나타내고, l은 0<l<8인 정수를 나타내되, k 및/또는 l은 각각 독립적으로 4≤k+l≤8을 만족하는 수를 나타낸다.
  9. 제 7 항에 있어서,
    오존 안정성 사이안색 염료가 하기 화학식 2를 포함하는, 잉크 세트:
    화학식 2
    Figure 112014027060318-pct00032
    상기 식에서,
    R1은 SO2(CH2)3SO3Li이고, k는 3이고, R2은 SO2(CH2)3SO2NHCH2CH(OH)CH3이고, l은 1이다.
  10. 제 1 항에 있어서,
    오존 안정성 사이안색 잉크에 화학식 1을 포함하는 중합체로부터 적어도 부분적으로 형성된 플루오로카본 계면활성제가 부재하는, 잉크 세트.
  11. 제 1 항에 있어서,
    잉크 세트가
    오존 안정성 황색 잉크; 및
    오존 안정성 흑색 잉크
    를 추가로 포함하는, 잉크 세트.
  12. 오존 안정성 마젠타색 염료; 및
    하기 화학식 1을 포함하는 중합체로부터 적어도 부분적으로 형성된 플루오로카본 계면활성제를 포함하는 액체 비히클
    을 포함하는 오존 안정성 마젠타색 잉크로서,
    상기 플루오로카본 계면활성제는 하기 화학식 3으로 표시되고,
    상기 오존 안정성 마젠타색 염료는 하기 마젠타색 염료 I, 마젠타색 염료 II 및 마젠타색 염료 III으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 오존 안정성 마젠타색 잉크:
    화학식 1
    Figure 112014027060318-pct00033
    상기 식에서,
    R1은 OH이고,
    R2는 O(CH2)m-(CF2)n-CF3이고,
    여기서, m은 1 내지 3이고, n은 0 내지 3이다.
    화학식 3
    Figure 112014027060318-pct00034
    상기 식에서,
    Q1 및 Q2는 H, SO3 -W+, COO-W+ 및 COOH로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고, 여기서 W는 NH4, Li, Na 및 K로 이루어진 군으로부터 선택되고,
    R4 및 R2는 OH이고,
    R1 및 R5는 O(CH2)m-(CF2)n-CF3(여기서 m은 1 내지 3이고, n은 0 내지 3이다)로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고,
    R3는 (CH2)L 및
    Figure 112014027060318-pct00035
    로 이루어진 군으로부터 선택되고,
    L은 1 내지 4이고,
    x는 1 내지 10이고,
    y는 1 내지 30이고,
    z는 1 내지 10이다]
    마젠타색 염료 I
    Figure 112014027060318-pct00092
    상기 식에서,
    마젠타색 염료 I은 하기 조합 A, 조합 B, 조합 C, 조합 D 및 조합 E로 이루어진 군으로부터 선택된 R 치환기를 갖는다.
    조합 A
    Figure 112014027060318-pct00093
    조합 B
    Figure 112014027060318-pct00094
    조합 C
    Figure 112014027060318-pct00095
    조합 D
    Figure 112014027060318-pct00096
    조합 E
    Figure 112014027060318-pct00097
    마젠타색 염료 II
    Figure 112014027060318-pct00098
    상기 식에서,
    마젠타색 염료 II는 하기 조합 F 및 조합 G로 이루어진 군으로부터 선택된 R 치환기를 갖는다.
    조합 F
    Figure 112014027060318-pct00099
    조합 G
    Figure 112014027060318-pct00100
    상기 식에서,
    5-CH3 및 5-NO2는 마젠타색 염료 II의 5번 위치에서의 치환기 R1을 나타내고,
    마젠타색 염료 III
    Figure 112014027060318-pct00101
    상기 식에서,
    마젠타색 염료 III는 하기 조합 H에 개시된 R 치환기를 갖는다.
    조합 H
    Figure 112014027060318-pct00102
  13. 삭제
  14. 제 12 항에 있어서,
    오존 안정성 마젠타색 잉크가 28 dyne/cm의 표면 장력을 갖는, 오존 안정성 마젠타색 잉크.
  15. 삭제
  16. 제 12 항에 있어서,
    오존 안정성 마젠타색 잉크가, 중량 기준으로 측정 시, 하기 화학식 1을 포함하는 중합체로부터 적어도 부분적으로 형성된 플루오로카본 계면활성제를 0.25% 내지 2% 포함하는, 오존 안정성 마젠타색 잉크:
    화학식 1
    Figure 112014027060318-pct00053
    상기 식에서,
    R1은 OH이고,
    R2는 O(CH2)m-(CF2)n-CF3이고,
    여기서, m은 1 내지 3이고, n은 0 내지 3이다.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
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