KR20070052056A - Ink composition, ink cartridge and ink jet recording apparatus including the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 코게이션 (kogation) 발생을 억제하는 효과가 있는 하기 화학식 1의 화합물, 착색제 및 물을 포함하는 잉크 조성물을 제공한다.The present invention provides an ink composition comprising a compound of formula (1), a colorant, and water, which have an effect of inhibiting the occurrence of cogation.

<화학식 1><Formula 1>

Figure 112005065895013-PAT00001
Figure 112005065895013-PAT00001

상기 식에서, X는, 각각 독립적으로, 질소 또는 산소를 나타내고; R1~R4는, 각각 독립적으로, 수소 또는 C1~C4의 치환 또는 비치환된 알킬기이고; A1~A4는, 각각 독립적으로, C1~C10의 치환 또는 비치환된 알킬기, C1~C10의 에테르기, C1~C10의 카르보닐기, 또는

Figure 112005065895013-PAT00002
이고; R5는 C1~C8의 치환 또는 비치환된 알킬기이다.In the above formula, each X independently represents nitrogen or oxygen; R 1 to R 4 are each independently hydrogen or a C 1 to C 4 substituted or unsubstituted alkyl group; A 1 ~ A 4 are, each independently, C 1 ~ C 10 ether group of a substituted or unsubstituted alkyl group, C 1 ~ C 10, C 1 ~ C 10 of the group, or
Figure 112005065895013-PAT00002
ego; R 5 is a C 1 to C 8 substituted or unsubstituted alkyl group.

본 발명의 잉크젯 기록용 잉크는 열 방식의 잉크젯 기록에 사용되는 경우 코게이션의 발생을 억제하여 잉크젯 프린터 헤드로부터 잉크 액적의 토출을 장기간에 걸쳐 양호하게 유지할 수 있다.The ink for inkjet recording ink of the present invention can suppress the occurrence of coagulation when used for thermal inkjet recording, thereby maintaining good discharge of ink droplets from the inkjet printer head for a long time.

Description

잉크 조성물, 이를 포함한 잉크 카트리지 및 잉크젯 기록 장치{Ink composition, ink cartridge and ink jet recording apparatus including the same}Ink composition, ink cartridge and ink jet recording apparatus including the same

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따라, 착색제, 물 및 화학식 1의 화합물을 포함하는 잉크젯 기록용 잉크 조성물을 포함하는 잉크 카트리지를 구비하는 잉크젯 기록 장치의 사시도이다.1 is a perspective view of an ink jet recording apparatus having an ink cartridge comprising an ink composition for ink jet recording, comprising a colorant, water, and the compound of formula 1, according to one embodiment of the invention.

도 2는 본 발명의 다른 구현예에 따라, 착색제, 물 및 화학식 1의 화합물을 포함하는 잉크젯 기록용 잉크 조성물을 포함하는 잉크 카트리지의 횡단면 측면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional side view of an ink cartridge comprising an ink composition for ink jet recording comprising a colorant, water, and the compound of formula 1, according to another embodiment of the present invention.

<도면의 주요부호에 대한 간단한 설명><Brief description of the major symbols in the drawings>

8…프린터 커버 10…이동성 래치 8… Printer cover 10.. Mobility latch

7…홀 9…고정 래치 7... Hall 9.. Retention latch

14…리세스 11…잉크 카트리지14... Recess 11... Ink cartridge

100…잉크 카트리지 112…잉크통100... Ink cartridge 112... Ink bottle

123…수직 장벽 124…제1 챔버123... Vertical barrier 124... First chamber

126…제2 챔버 128…잉크 통로126... Second chamber 128... Ink passage

126a …벤트 홀 140…필터 126a. Vent hole 140... filter

130… 프린트 헤드의 노즐130... Nozzle of print head

본 발명은, 잉크 조성물, 이를 포함한 잉크 카트리지 및 잉크젯 기록 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 열 (thermal) 방식 잉크젯 프린터에서 특유의 문제인 코게이션 (kogation)이라고 불리는 현상의 발생을 억제할 수 있는 잉크젯 기록용 잉크 조성물, 이를 포함한 잉크 카트리지 및 잉크젯 기록 장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink composition, an ink cartridge and an inkjet recording apparatus including the same, and more particularly, to suppress the occurrence of a phenomenon called cogation, which is a problem unique to a thermal inkjet printer. An ink composition for ink jet recording, an ink cartridge and an ink jet recording apparatus including the same.

잉크젯 인쇄에서는, 잉크젯 프린터의 기록 헤드에 있는 노즐로부터 잉크 액적을 용지 등의 기록 매체 상에 토출 (ejection)함으로써 "도트 (dot)"라고 불리우는 점을 형성하여 문자 및 화상을 기록한다. 잉크젯 인쇄에 사용되는 잉크 조성물은 수용성 염료 또는 안료를 물과 같은 용매 중에 용해 또는 분산시켜 제조한다.In inkjet printing, ink droplets are ejected from a nozzle in a recording head of an inkjet printer onto a recording medium such as paper to form dots called "dots" to record characters and images. Ink compositions used in inkjet printing are prepared by dissolving or dispersing water-soluble dyes or pigments in a solvent such as water.

잉크젯 프린터는, 잉크 액적을 토출시키는 방법에 따라, 압전 (piezoeletric) 소자를 이용하여 잉크를 토출시키는 압전 방식 및 발열 소자를 이용하여 잉크를 토출시키는 열 방식으로 분류할 수 있다.An inkjet printer can be classified into a piezoelectric method for discharging ink using a piezoletric element and a thermal method for discharging ink using a heating element according to a method of discharging ink droplets.

열 인쇄 방법에 따라, 잉크젯 기록 헤드의 잉크실 내에 포함된 잉크는 발열 소자에 의해 국소적으로 가열되어 기포를 발생시키며, 이에 따라 잉크실 내의 잉크 액적이 노즐 등의 토출구 (orifice)를 통해 기록 매체 상에 방출된다. 따라서, 열 방식의 프린터는 잉크실 내에 설치되어 잉크를 가열시키는 발열 소자 및 이 발열 소자를 구동시키는 논리 집적 회로와 같은 구동 회로를 포함하는 잉크젯 기록 헤드 를 갖는다.According to the thermal printing method, the ink contained in the ink chamber of the inkjet recording head is locally heated by the heating element to generate air bubbles, whereby ink droplets in the ink chamber are recorded through the orifice of the nozzle or the like. Is released in the phase. Therefore, a thermal printer has an inkjet recording head which is provided in a ink chamber and includes a heat generating element for heating ink and a driving circuit such as a logic integrated circuit for driving the heat generating element.

또한, 발열 소자는 반도체 제조 프로세스로 널리 사용되는 있는 스퍼터링 (sputtering)법에 의하여 탄탈륨 (Tantalum), 탄탈 알루미늄 (Tantal aluminium), 질화 티탄 (Titan) 등의 저항 재료를 기판상에 형성하고, 그 위에 Al 전극을 형성한 뒤, 실리콘 (silicon) 질화막 등의 보호층을 형성하여 제작한다. 보통 10 ~ 40 ㎛ 직경의 노즐은 잉크에 의해 막히지 않아야 하고, 더욱이 반복되는 토출 동안 발열 소자 표면이 손상되거나, 잉크 펜의 성능이 저하되지 않아야 한다.In addition, the heat generating element forms a resistive material such as tantalum, tantalum aluminum, or titanium nitride on a substrate by a sputtering method, which is widely used in semiconductor manufacturing processes. After forming the Al electrode, a protective layer such as a silicon nitride film is formed to produce. Normally 10 to 40 μm diameter nozzles should not be blocked by ink, and furthermore, the surface of the heating element should not be damaged or the performance of the ink pen deteriorated during repeated ejection.

현재, 저항의 보호층으로는 단단하여 물리적 손상에 강하며 우수한 내화학성을 갖는 탄탈륨이 널리 사용되고 있다. 탄탈륨의 이러한 성질에도 불구하고, 수 억 내지는 심지어 수백 억 번의 반복 토출 후에는 보호층이 부식될 수 있다. 잉크젯 기록에 사용되는 통상의 잉크를 열 잉크젯 프린터에 사용하는 경우, 염료의 합성시 혼입되는 금속 이온 등의 불순물이나 염료의 열 분해물 등의 이물이 잉크젯 프린터를 사용함에 따라 발열 소자의 표면에 침착하게 된다. 이러한 현상은 "코게이션 (kogation)"이라고 부른다. 코게이션이 발생하면 잉크의 국소적 가열이 불충분하게 되어, 기포의 발생이 억제되고, 잉크의 토출 속도가 느려지며, 잉크 액적의 토출이 불리한 영향을 받는다.At present, tantalum, which is hard as a protective layer of resistance, is resistant to physical damage and has excellent chemical resistance, is widely used. Despite this nature of tantalum, the protective layer can corrode after hundreds of millions or even billions of repeated ejections. In the case of using a conventional ink used for inkjet recording in a thermal inkjet printer, impurities such as metal ions mixed in the synthesis of dyes and foreign substances such as thermal decomposition products of dyes are deposited on the surface of the heating element by using the inkjet printer. do. This phenomenon is called "kogation". When the coagulation occurs, local heating of the ink becomes insufficient, the generation of bubbles is suppressed, the ejection speed of the ink is slowed, and the ejection of the ink droplets is adversely affected.

코게이션에 의한 문제 외에 진공 현상 (cavitation)에 의해 발열 소자의 표면 보호층 (passivation layer)이 손상될 수 있다. 이러한 손상은 저항 표면에 미세한 구멍을 만들어 저항의 수명을 단축시킨다. 수억 번 이상의 토출은 표면 보호층을 고온에서의 잉크와 진공 현산에 의한 산화와 화학적 반응에 의해 부식시킬 수 있다. 표면 보호층의 부식은 전기 절연층을 손상시켜 저항에 전기를 공급하는 회로가 단락되거나, 또는 저항의 열 전도성을 떨어뜨려 토출 속도의 안정성이 떨어진다.In addition to the problems caused by cogging, the surface passivation layer of the heating element may be damaged by vacuum cavitation. This damage creates fine holes in the resist surface, shortening the life of the resist. More than hundreds of millions of ejections can corrode the surface protection layer by oxidation and chemical reaction by ink and vacuum presence at high temperatures. Corrosion of the surface protective layer damages the electrical insulation layer, short-circuits the circuit for supplying electricity to the resistance, or lowers the thermal conductivity of the resistance, resulting in poor stability of the discharge rate.

각 노즐마다, 또는 노즐간에 토출 속도 변화를 최소로 하는 것은 종이 기재 위에서의 정확한 점의 위치에 있어서 중요하다. 점의 위치의 오차는 화상의 품질을 저하시킨다. 점의 위치에 있어서 오차는 잉크 액적의 부피가 작을수록 더욱 눈에 띄게 된다.Minimizing the discharge rate change for each nozzle or between the nozzles is important in the position of the exact point on the paper substrate. The error of the position of the point lowers the quality of the image. The error in the position of the dot becomes more noticeable the smaller the volume of the ink droplets.

잉크젯 프린터에 있어서 시장의 경향은 더 높은 해상도를 갖는 작은 액적과 수명이 긴 프린터 헤드를 필요로 한다. 길어진 수명의 프린터 헤드는 비용과 관리의 필요를 감소시킨다. 그러나 액적이 작을 경우 더 많은 수의 토출을 행하므로 표면 보호층의 손상이 더욱 악화될 수 있다. 보호층의 두께를 증가시켜 손상을 줄이는 것은 토출하는데 더 많은 에너지를 필요로하므로 출력 면에서 바람직하지 않다.The market trend for inkjet printers requires smaller droplets with higher resolution and longer printheads. Extended life printheads reduce costs and maintenance needs. However, when the droplets are small, a larger number of discharges are performed, so that damage to the surface protection layer may be further worsened. Increasing the thickness of the protective layer to reduce damage is undesirable in terms of output as it requires more energy to discharge.

코게이션의 방지를 위해 제안된 한가지 기술은 염료의 합성시 도입된 금속 이온과 같은 불순물을 염료로부터 제거하는 것이다. 그러나, 잉크 중의 염료가 열 분해되는 것은 피할 수 없는 문제로서, 잉크를 정제하여 금속 이온과 같은 불순물을 제거했다고 하더라도, 염료의 분해물이 발열 소자에 침착되는 것은 막을 수 없다. 따라서, 이러한 기술로는 코게이션을 완전하게 방지할 수 없고, 다른 알려진 방법들도 효과면에서 제한적이거나, 부작용이 있다.One technique proposed for the prevention of cognation is to remove impurities from the dye, such as metal ions introduced in the synthesis of the dye. However, thermal decomposition of the dye in the ink is inevitable, and even if the ink is purified to remove impurities such as metal ions, the decomposition products of the dye cannot be prevented from being deposited on the heating element. Therefore, such techniques cannot completely prevent cognation, and other known methods are limited in effect or have side effects.

코게이션의 방지를 위해 미국특허 제6610129호에서는 포스페이트 에스테르 화합물을 사용하여 잉크가 보호층위에서 분해되는 것을 막아 코게이션을 방지하는 방 법을 제안하나, 첨가된 포스페이트 에스테르는 잉크의 착색제와 반응하기 쉬워 장기 저장시 잉크 내의 착색제의 엉김 현상이 발생하여 저장안정성이 떨어지는 단점이 있다.In order to prevent cognation, U.S. Patent No. 6610129 proposes a method of preventing cogation by preventing the decomposition of ink on the protective layer by using a phosphate ester compound, but the added phosphate ester is easy to react with the colorant of the ink. When long-term storage, the colorant in the ink is entangled, there is a disadvantage that the storage stability is poor.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 열 방식의 잉크젯 인쇄에 있어서 코게이션을 억제하여 잉크 액적을 프린터 헤드에서 장기간에 걸쳐 양호하게 토출시킬 수 있는 잉크젯 기록용 잉크 조성물, 이를 포함하는 카트리지 및 상기 잉크 카트리지를 구비한 기록 장치를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an inkjet recording ink composition capable of satisfactorily discharging ink droplets from a print head over a long period of time by suppressing cognation in thermal inkjet printing, a cartridge comprising the same and a cartridge and the ink cartridge. It is to provide a recording apparatus provided.

본 발명은 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 화학식 1의 화합물을 포함한 잉크젯 기록용 잉크 조성물을 제공한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention provides an ink composition for ink jet recording comprising the compound of formula (1).

또한 본 발명의 다른 기술적 과제는 상기 잉크 조성물을 포함하는 잉크 카트리지에 의하여 이루어진다.In addition, another technical problem of the present invention is achieved by an ink cartridge including the ink composition.

본 발명의 또 다른 기술적 과제는 상기 잉크 카트리지를 구비한 잉크젯 기록 장치에 의하여 이루어진다. Another technical problem of the present invention is achieved by an inkjet recording apparatus including the ink cartridge.

이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명에 따른 잉크젯 기록용 잉크는 화학식 1의 화합물을 포함하고, 화학식 1의 화합물이 잉크 내 금속 이온이나 보호층의 부식에 의해 생성된 금속이온과 킬레이트 화합물을 형성하여 금속이온을 안정화 시켜 코게이션 발생을 억제한다. The inkjet recording ink according to the present invention comprises a compound of formula (1), wherein the compound of formula (1) forms a chelate compound with a metal ion produced by corrosion of a metal ion or a protective layer in the ink to stabilize the metal ion coglation Suppress occurrence.

Figure 112005065895013-PAT00003
Figure 112005065895013-PAT00003

상기 식에서, X는, 각각 독립적으로, 질소 또는 산소를 나타내고; R1~R4는, 각각 독립적으로, 수소 또는 C1~C4의 치환 또는 비치환된 알킬기이고; A1~A4는, 각각 독립적으로, C1~C10의 치환 또는 비치환된 알킬기, C1~C10의 에테르기, C1~C10의 카르보닐기, 또는

Figure 112005065895013-PAT00004
이고; R5는 C1~C8의 치환 또는 비치환된 알킬기이다.In the above formula, each X independently represents nitrogen or oxygen; R 1 to R 4 are each independently hydrogen or a C 1 to C 4 substituted or unsubstituted alkyl group; A 1 ~ A 4 are, each independently, C 1 ~ C 10 ether group of a substituted or unsubstituted alkyl group, C 1 ~ C 10, C 1 ~ C 10 of the group, or
Figure 112005065895013-PAT00004
ego; R 5 is a C 1 to C 8 substituted or unsubstituted alkyl group.

본 발명의 잉크 조성물은 화학식 1의 화합물을 포함하고 있어서 코게이션 및 불순물의 발열 소자상으로의 침착을 방지할 수 있다. 이 때문에 잉크젯 프린트 헤드로부터 잉크가 토출되는 속도를 늦추지 않고서도 잉크 액적을 기록 매체 상에 장기간에 걸쳐 양호하게 토출시킬 수 있어, 고품질의 기록을 할 수 있게 된다. 특히, 상기 화학식 1의 화합물이 리간드로 작용하여 잉크나 발열소자 상의 금속이온과 킬레이트 화합물을 형성하여 금속이온이 안정화되기 때문에 다른 산화, 환원 반응에 의한 침착을 막는다.The ink composition of the present invention contains the compound of the formula (1) to prevent the deposition of the conjugation and impurities on the heating element. For this reason, ink droplets can be ejected well on the recording medium for a long time without slowing down the rate at which ink is ejected from the inkjet print head, thereby enabling high quality recording. In particular, the compound of Formula 1 acts as a ligand to form metal ions and chelate compounds on the ink or the heating element to stabilize the metal ions to prevent deposition by other oxidation and reduction reactions.

본 발명에 있어서, 잉크젯 기록용 잉크 조성물 중 화학식 1의 화합물의 함량은 착색제 1 중량부를 기준으로 하여 0.001 내지 0.5 중량부이다. 화학식 1의 화합물의 양이 0.001 중량부보다 적으면 코게이션을 완전히 방지할 수 없고 화학식 1의 화합물의 양이 0.5 중량부 보다 많으면 고체로 침전되어 노즐을 막아 잉크가 잉크젯 헤드의 노즐로부터 양호하게 토출되지 않을 수 있다.In the present invention, the content of the compound of formula 1 in the ink composition for ink jet recording is 0.001 to 0.5 parts by weight based on 1 part by weight of the colorant. If the amount of the compound of formula 1 is less than 0.001 part by weight, the coagulation cannot be prevented completely. If the amount of the compound of the formula 1 is more than 0.5 part by weight, it precipitates as a solid, clogging the nozzle and ink is ejected well from the nozzle of the inkjet head. It may not be.

잉크에 사용되는 화학식 1의 화합물의 예로는 1,8-디메틸-1,4,8,11-테트라아자시클로테트라데칸, 1,4,8,12-테트라아자시클로테트라데칸, 1,4,8,12-테트라아자시클로펜타데칸 또는 1,4,8,11-테트라아자시클로테트라데칸-5,7-디온 등 또는 그 혼합물을 들 수 있다. Examples of the compound of formula 1 used in the ink include 1,8-dimethyl-1,4,8,11-tetraazacyclotetradecane, 1,4,8,12-tetraazacyclotetradecane, 1,4,8 , 12-tetraaza cyclopentadecane, 1,4,8,11-tetraazacyclotetradecane-5,7-dione, and the like, or mixtures thereof.

본 발명의 잉크젯 기록용 잉크 조성물은 용매로서 물을 포함한다. 본 발명에 따른 잉크 조성물 내의 물의 함량은 착색제 1중량부를 기준으로 5 내지 100중량부가 적당하다. 5 중량부 미만으로 포함된 경우, 잉크 조성물의 점도를 증가시켜 토출 성능을 저하시키고, 100 중량부 초과하여 포함된 경우, 잉크의 표면 장력을 조절하여 보통 용지 또는 전문 용지 등의 기록 매체 상에서의 침투성, 도트 형성능 및 인쇄된 화상의 건조 특성 등의 효과를 얻기 어렵다.The ink composition for inkjet recording of the present invention contains water as a solvent. The content of water in the ink composition according to the present invention is suitably 5 to 100 parts by weight based on 1 part by weight of the colorant. When included in less than 5 parts by weight, increase the viscosity of the ink composition to lower the discharge performance, when contained in more than 100 parts by weight, the surface tension of the ink is adjusted to penetrate on recording media such as plain paper or specialty paper. , Dot forming ability, and drying characteristics of a printed image are hardly obtained.

또한 본 발명에 따른 잉크 조성물은 수용성 유기 용매를 더 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 잉크 조성물 내의 수용성 유기 용매의 함량은 착색제 1중량부 기준으로 0.1 내지 50 중량부가 바람직하다. 0.1 중량부 미만으로 포함된 경우, 잉크이 표면 장력을 조절하여, 보통 용지 또는 전문 용지등의 기록 매체 상에서의 침투성, 도트 형성능 및 인쇄된 화상의 건조 특성등이 효과를 얻기 어렵고, 50 중량부 초과하여 포함된 경우, 잉크 조성물의 점도를 증가시켜 토출 성능을 저하시킨다. 이러한 수용성 유기 용매의 예로는 지방족 1가 알코올, 다가 알코올 및 다가 알코올 유도체를 들 수 있다. 수용성 유기 용매가 더 포함되는 경우, 물과 수용성 유기 용매의 중량비는 1 : 0.02 내지 1이다. 물과 수용성 유기 용매의 중량비가 1 : 0.02 미만으로 수용성 유기 용매의 함량 비율이 낮은 경우 표면장력이 높아져 토출이 불가능하고, 1 : 1 초과하게 수용성 유기 용매의 함량 비율이 높은 경우 표면장력은 높아지는 반면 점도는 증가하여 잉크 물성에 문제가 발생한다.In addition, the ink composition according to the present invention may further include a water-soluble organic solvent. The content of the water-soluble organic solvent in the ink composition according to the present invention is preferably 0.1 to 50 parts by weight based on 1 part by weight of the colorant. When included in less than 0.1 part by weight, the ink is adjusted to the surface tension, so that the penetrability on recording media such as plain paper or specialty paper, dot forming ability, and drying characteristics of the printed image are difficult to obtain, and exceeding 50 parts by weight. When included, the viscosity of the ink composition is increased to lower the ejection performance. Examples of such water-soluble organic solvents include aliphatic monohydric alcohols, polyhydric alcohols, and polyhydric alcohol derivatives. When the water-soluble organic solvent is further included, the weight ratio of water and the water-soluble organic solvent is 1: 0.02 to 1. When the weight ratio of water to water-soluble organic solvent is less than 1: 0.02, and the content ratio of the water-soluble organic solvent is low, the surface tension is high and the discharge is impossible, and when the content ratio of the water-soluble organic solvent is higher than 1: 1, the surface tension is increased. The viscosity increases, causing problems with ink properties.

지방족 일가 알코올은 잉크 조성물의 표면 장력을 조절하여 보통 용지 또는 전문 용지 등의 기록 매체 상에서의 침투성, 도트 형성능 및 인쇄된 화상의 건조 특성을 향상시킬 수 있다. 다가 알코올 및 그의 유도체는 쉽게 증발하지 않으며 잉크 조성물의 빙점을 낮춤으로써 잉크 조성물의 보존 안정성을 향상시켜 노즐의 막힘을 방지한다.The aliphatic monohydric alcohol can adjust the surface tension of the ink composition to improve the permeability, dot-forming ability, and drying characteristics of a printed image on recording media such as plain paper or specialty paper. The polyhydric alcohols and derivatives thereof do not evaporate easily and lower the freezing point of the ink composition to improve the storage stability of the ink composition to prevent clogging of the nozzles.

상기 지방족 일가 알코올의 예로는 메틸 알코올, 에틸 알콜, n-프로필 알코올, i-프로필 알코올, n-부틸 알코올, s-부틸 알코올 및 t-부틸 알코올 등의 C1~C10 저급 알코올을 들 수 있다. 특히, 에틸 알코올, i-프로필 알코올 또는 n-부틸 알코올이 바람직하다.Examples of the aliphatic monohydric alcohol include C 1 to C 10 lower alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, i-propyl alcohol, n-butyl alcohol, s-butyl alcohol and t-butyl alcohol. . In particular, ethyl alcohol, i-propyl alcohol or n-butyl alcohol is preferred.

상기 다가 알콜의 예로는 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜 및 글리세롤 등과 같은 알킬렌글리콜류; 폴리에틸렌글리콜 및 폴리프로필렌글리콜 등의 폴리알킬렌글리콜류; 티오디글리콜류; 또는 그 혼합물을 들 수 있다.Examples of the polyhydric alcohol include alkylene glycols such as ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, butylene glycol and glycerol; Polyalkylene glycols such as polyethylene glycol and polypropylene glycol; Thiodiglycols; Or mixtures thereof.

상기 다가 알콜 유도체의 예로는 상술한 다가 알코올의 저급 알킬에테르류 및 다가 알코올의 저급 카르복실산에스테르류를 들 수 있다. 여기에서, 상기 다가 알코올의 저급 알킬에테르의 예로서 에틸렌글리콜디메틸에테르가 있고, 상기 다가 알코올의 저급 카르복실산에스테르의 예로서 에틸렌글리콜디아세테이트가 있다. Examples of the polyhydric alcohol derivatives include lower alkyl ethers of polyhydric alcohols and lower carboxylic acid esters of polyhydric alcohols. Here, ethylene glycol dimethyl ether is an example of the lower alkyl ether of the polyhydric alcohol, and ethylene glycol diacetate is an example of the lower carboxylic acid ester of the polyhydric alcohol.

본 발명에서 사용되는 착색제로는 자가분산 염료, 자가분산 안료 또는 분산제의 통상적으로 사용되는 통상적인 안료 또는 염료가 사용된다. 착색제의 예로서, C.I. Basic Black 2, C.I. Direct Yellow 44, C.I. Basic Blue 26, C.I. Direct Red 227 또는 Projet Fast Cyan 2 (Zeneca 社), Projet Fast Magenta 2 (Zeneca 社), Projet Fast Yellow 2 (Zeneca 社), Projet Fast Black 2 (Zeneca 社) 등이 있으나 이러한 염료에 한정되어 지는 것은 아니다. As the colorant used in the present invention, conventionally used conventional pigments or dyes of autodisperse dyes, autodisperse pigments or dispersants are used. As an example of the colorant, C.I. Basic Black 2, C.I. Direct Yellow 44, C.I. Basic Blue 26, C.I. Direct Red 227 or Projet Fast Cyan 2 (Zeneca), Projet Fast Magenta 2 (Zeneca), Projet Fast Yellow 2 (Zeneca) and Projet Fast Black 2 (Zeneca), but are not limited to these dyes. .

본 발명의 잉크젯 기록용 잉크 조성물은 계면활성제, pH 조절제, 방부제 또는 킬레이트제 등의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 여기에서 첨가제의 총 함량은 착색제 1 중량부를 기준으로 0.01 내지 2 중량부이다. The ink composition for ink jet recording of the present invention may further include additives such as surfactants, pH adjusting agents, preservatives or chelating agents. The total content of the additives herein is 0.01 to 2 parts by weight based on 1 part by weight of the colorant.

본 발명의 잉크젯 기록용 잉크 조성물은, 염료, 물 및 필요에 따라 수용성 유기 용매 등을 통상의 기술에 의해 균일하게 혼합함으로써 제조할 수 있다.The ink composition for inkjet recording of the present invention can be produced by uniformly mixing dyes, water, and a water-soluble organic solvent or the like according to a conventional technique as necessary.

본 발명의 잉크 조성물은 그 용도가 특별하게 제한되지는 않으며, 잉크 조성물 외에도 토너 조성물, 각종 도료, 코팅액 등에 사용 가능하다. 바람직하게는 본 발명의 잉크는 어레이 헤드 (array head)를 채용한 잉크젯 프린터 카트리지에 유용하게 사용될 수 있다. The ink composition of the present invention is not particularly limited in use, and can be used in addition to the ink composition, toner compositions, various paints, coating liquids, and the like. Preferably, the ink of the present invention can be usefully used in an inkjet printer cartridge employing an array head.

어레이 헤드를 채용한 잉크젯 프린터는 1개의 칩을 이송하여 인쇄하는 셔틀형 잉크젯 프린터와는 달리 다수의 칩을 이용하여 고속으로 인쇄하므로 프린터의 처리량을 증가시킬 수 있다. An inkjet printer employing an array head is capable of increasing the throughput of a printer because the inkjet printer prints at a high speed by using a plurality of chips, unlike a shuttle type inkjet printer that transfers and prints one chip.

본 발명의 잉크젯 기록 장치는 상술한 잉크 조성물을 함유한 잉크 카트리지를 구비하며, 일 실시예에 따른 잉크 기록 장치의 사시도를 도 1에 나타내었다. The inkjet recording apparatus of the present invention includes an ink cartridge containing the above-described ink composition, and a perspective view of the ink recording apparatus according to one embodiment is shown in FIG.

도 1에서 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 구현예에 따른 잉크젯 기록 장치는 착색제, 물 및 화학식 1의 화합물을 포함하는 잉크젯 기록용 잉크 조성물을 포함하는 잉크 카트리지를 포함한다. 프린터 커버 (8)은 프린터 (5)의 본체 (13)에 힌지 (hidge)로 연결되어 있다. 이동성 래치 (latch) (10)의 서로 맞물리는 영역이 홀 (7)을 관통하여 돌출되어 있다. 상기 이동성 래치 (10)는 고정 래치 (9)와 맞물리는데, 상기 고정 래치 (9)는 프린터 커버가 닫히면, 프린터 커버 안에서 접촉한다. 상기 커버는, 홀 (7)을 통하여 연장된 이동성 래치 (10)의 맞물림 부분에 대응하는 리세스 (recess) (14)를 갖는다. 잉크 카트리지 (11)은 상기 잉크 카트리지 (11)의 하부를 통과하는 종이 (3) 상에 잉크를 도포할 수 있도록 장치된다. As shown in FIG. 1, an inkjet recording apparatus according to an embodiment of the present invention includes an ink cartridge including an ink composition for inkjet recording including a colorant, water, and the compound of formula (1). The printer cover 8 is hingedly connected to the main body 13 of the printer 5. The interlocking regions of the movable latch 10 protrude through the holes 7. The movable latch 10 is engaged with the fixed latch 9, which is in contact with the printer cover when the printer cover is closed. The cover has a recess 14 corresponding to the engaging portion of the movable latch 10 extending through the hole 7. The ink cartridge 11 is arranged to be able to apply ink onto the paper 3 passing through the lower portion of the ink cartridge 11.

도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 착색제, 물 및 화학식 1의 화합물을 포함하는 잉크젯 기록용 잉크 조성물을 포함하는 잉크 카트리지의 횡단면 측면도를 나타낸 것이다. Figure 2 shows a cross-sectional side view of an ink cartridge comprising an ink composition for ink jet recording comprising a colorant, water and a compound of formula 1 according to one embodiment of the present invention.

상기 카트리지 (100)는 잉크통 (112)을 형성하는 상기 잉크 카트리지 본체 (110), 잉크통 (112)의 상부를 덮는 내부 커버 (114), 상기 잉크통 (112)와 상기 내부 커버 (114)를 밀폐하기 위해서 내부 커버 (114)로부터 소정의 간격으로 이격 된 외부 커버 (116)를 구비한다. The cartridge 100 seals the ink cartridge body 110 forming the ink container 112, an inner cover 114 covering an upper portion of the ink container 112, and sealing the ink container 112 and the inner cover 114. In order to provide an outer cover 116 spaced apart from the inner cover 114 at a predetermined interval.

상기 잉크통 (112)은 수직 장벽 (123)에 의하여 제1 및 제2 챔버 (124 및 126)로 구획된다. 제1 및 제2 챔버 (124 및 126) 사이의 잉크 통로 (128)은 상기 수직 장벽 (123)의 최하부에 형성되어 있다. 잉크가 제1 챔버 (124)를 채우고, 스폰지 (129) 및 잉크가 제2 챔버 (126)를 채운다. 상기 제2 챔버 (126)에 대응하는 벤트 홀 (vent hole) (126a)은 내부 커버 (114) 상에 형성되어 있다. The ink container 112 is partitioned into first and second chambers 124 and 126 by a vertical barrier 123. An ink passage 128 between the first and second chambers 124 and 126 is formed at the bottom of the vertical barrier 123. Ink fills the first chamber 124, and sponge 129 and ink fills the second chamber 126. Vent holes 126a corresponding to the second chamber 126 are formed on the inner cover 114.

필터 (140)가 제2 챔버 (126) 하부에 장치되어 잉크의 불순물과 미세한 거품들을 여과하여, 프린트 헤드의 노즐 (130)이 막히는 것을 막아준다. 훅 (142)은 상기 필터 (140)의 에지 (테두리 부분)에 형성되어 스탠드파이프 (standpipe) (132)의 최상부 상에 배치된다. 프린트 헤드의 노즐 (130)을 통과하여, 상기 잉크통 (112)로부터 잉크가 액적 형태로 인쇄 매개체 위로 토출된다. A filter 140 is installed below the second chamber 126 to filter out impurities and fine bubbles in the ink, thereby preventing the nozzle 130 of the print head from clogging. A hook 142 is formed at the edge (border portion) of the filter 140 and disposed on the top of the standpipe 132. Passing through the nozzle 130 of the print head, ink is ejected from the ink container 112 in the form of droplets onto the printing medium.

이하 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples.

하기 실시예 1 내지 4에 나타나는 성분을 믹서로 완전히 혼합하여 실시예 1 내지 4의 잉크젯 기록용 잉크 조성물을 제조하였다.The components shown in Examples 1 to 4 below were thoroughly mixed with a mixer to prepare ink compositions for inkjet recording of Examples 1 to 4.

실시예 1Example 1

C.I. Basic Black 2 4.5 중량부C.I. Basic Black 2 4.5 parts by weight

글리세롤 7.5 중량부Glycerol 7.5 parts by weight

디에틸렌글리콜 12.0 중량부10.0 parts by weight of diethylene glycol

1,8-디메틸-1,4,8,11-테트라아자시클로테트라데칸 2.0 중량부2.0 parts by weight of 1,8-dimethyl-1,4,8,11-tetraazacyclotetradecane

물 (탈이온수) 74.0 중량부74.0 parts by weight of water (deionized water)

실시예 2Example 2

C.I. Direct Yellow 44 4.0 중량부C.I. Direct Yellow 44 4.0 parts by weight

글리세롤 9.0 중량부Glycerol 9.0 parts by weight

디에틸렌글리콜 5.5 중량부Diethylene glycol 5.5 parts by weight

에틸렌글리콜 4.0 중량부Ethylene Glycol 4.0 parts by weight

1,4,8,12- 테트라아자시클로테트라데칸 1.0 중량부1.0 part by weight of 1,4,8,12- tetraazacyclotetedecane

물 (탈이온수) 75.5 중량부75.5 parts by weight of water (deionized water)

실시예 3Example 3

C.I. Basic Blue 26 4.5 중량부C.I. Basic Blue 26 4.5 parts by weight

디에틸렌글리콜 9.0 중량부Diethylene glycol 9.0 parts by weight

에틸렌글리콜 10.0 중량부10.0 parts by weight of ethylene glycol

1,4,8,12- 테트라아자시클로펜타데칸 1.0 중량부1.0 part by weight of 1,4,8,12-tetraazacyclopentadecane

물 (탈이온수) 75.5 중량부75.5 parts by weight of water (deionized water)

실시예 4Example 4

C.I. Direct Red 227 3.5 중량부C.I. Direct Red 227 3.5 parts by weight

글리세롤 11.0 중량부Glycerol 11.0 parts by weight

디에틸렌글리콜 5.0 중량부Diethylene glycol 5.0 parts by weight

에틸렌글리콜 5.0 중량부Ethylene glycol 5.0 parts by weight

1,4,8,11-테트라아자시클로테트라데칸-5,7-디온 0.5 중량부0.5 part by weight of 1,4,8,11-tetraazacyclotetradecane-5,7-dione

물 (탈이온수) 76.0 중량부76.0 parts by weight of water (deionized water)

하기 비교예 1 내지 4에 나타나는 성분을 믹서로 완전히 혼합하여 비교예 1 내지 4의 잉크젯 기록용 잉크 조성물을 제조하였다.The components shown in Comparative Examples 1 to 4 below were thoroughly mixed with a mixer to prepare ink compositions for inkjet recording of Comparative Examples 1 to 4.

비교예 1Comparative Example 1

C.I. Basic Black 2 4.5 중량부C.I. Basic Black 2 4.5 parts by weight

글리세롤 7.5 중량부Glycerol 7.5 parts by weight

디에틸렌글리콜 12.0 중량부10.0 parts by weight of diethylene glycol

물 (탈이온수) 76.0 중량부76.0 parts by weight of water (deionized water)

비교예 2Comparative Example 2

C.I. Direct Yellow 44 4.0 중량부C.I. Direct Yellow 44 4.0 parts by weight

글리세롤 9.0 중량부Glycerol 9.0 parts by weight

디에틸렌글리콜 5.5 중량부Diethylene glycol 5.5 parts by weight

에틸렌글리콜 4.0 중량부Ethylene Glycol 4.0 parts by weight

물 (탈이온수) 76.5 중량부76.5 parts by weight of water (deionized water)

비교예 3Comparative Example 3

C.I. Basic Blue 26 4.5 중량부C.I. Basic Blue 26 4.5 parts by weight

디에틸렌글리콜 9.0 중량부Diethylene glycol 9.0 parts by weight

에틸렌글리콜 10.0 중량부10.0 parts by weight of ethylene glycol

물 (탈이온수) 76.5 중량부76.5 parts by weight of water (deionized water)

비교예 4Comparative Example 4

C.I. Direct Red 227 3.5 중량부C.I. Direct Red 227 3.5 parts by weight

글리세롤 11.0 중량부Glycerol 11.0 parts by weight

디에틸렌글리콜 5.0 중량부Diethylene glycol 5.0 parts by weight

에틸렌글리콜 5.0 중량부Ethylene glycol 5.0 parts by weight

물 (탈이온수) 76.5 중량부76.5 parts by weight of water (deionized water)

실시예 1~4 및 비교예 1~4의 각각의 잉크 조성물을, 발열 소자를 갖는 잉크젯 프린터에 탑재하고 일반 용지상에 토출시켰다. 토출 초기 단계의 잉크 액적의 토출 속도 및 100,000,000 펄스 후의 잉크 액적의 토출 속도를 측정하여 토출 속도의 변화 (토출 속도 감소율 (％))를 산출하였다. 결과는 표 1에 나타나 있다.Each ink composition of Examples 1-4 and Comparative Examples 1-4 was mounted in the inkjet printer which has a heat generating element, and was discharged on the plain paper. The ejection speed of the ink droplets in the initial stage of ejection and the ejection speed of the ink droplets after 100,000,000 pulses were measured to calculate a change in ejection speed (discharge rate reduction rate (%)). The results are shown in Table 1.

100,000,000 펄스 토출 후에 발열 소자의 표면을 광학현미경으로 관찰하여 침착물의 존재, 즉 코게이션의 상태를 조사하였다. 발열 소자의 표면에서 침착물이 실질적으로 존재하지 않는 상태를 "A"로 평가하였다. 상기 표면에서 침착물이 거의 존재하지 않는 상태를 "B"로 평가하였다. 상기 표면에서 침착물이 실질적인 양으로 존재하는 상태를 "C"로 평가하였다. 평가 결과를 표 1에 나타내었다. After 100,000,000 pulse discharges, the surface of the heating element was observed under an optical microscope to investigate the presence of deposits, that is, the state of cognation. A condition where no deposit was substantially present at the surface of the heating element was evaluated as "A". A condition in which little deposits were present on the surface was evaluated as "B". The condition where substantial amounts of deposits were present on the surface was evaluated as "C". The evaluation results are shown in Table 1.

토출 속도 감소 (%)Discharge rate reduction (%) 코게이션 상태Cognation Status 실시예 1Example 1 1919 BB 실시예 2Example 2 99 AA 실시예 3Example 3 1313 AA 실시예 4Example 4 77 AA 비교예 1Comparative Example 1 6464 CC 비교예 2Comparative Example 2 7272 CC 비교예 3Comparative Example 3 3939 CC 비교예 4Comparative Example 4 5353 CC

표 1에 나타낸 바와 같이, 질소나 산소를 가진 리간드를 첨가한 실시예 1~4의 잉크 조성물을 열 잉크젯 인쇄에 사용하는 경우, 100,000,000 펄스 후의 토출 속도 감소율은 20％ 미만으로 실용화가 가능한 것으로 나타났다. 특히, 실시예 2~4에서는 발열 소자의 표면이 실질적으로 착색되지 않았다.As shown in Table 1, when the ink compositions of Examples 1 to 4 to which a ligand having nitrogen or oxygen were added were used for thermal inkjet printing, the rate of discharge reduction after 100,000,000 pulses was found to be practically less than 20%. In particular, in Examples 2-4, the surface of the heat generating element was not substantially colored.

한편, 비교예 1~4의 잉크 조성물을 사용한 경우, 100,000,000 펄스 후의 토출 속도의 감소율은 20％를 초과하였으며, 따라서 이 잉크 조성물은 실제적인 이용에 있어서 적합하지 않았으며 다량의 침착물이 프린터 노즐의 발열 소자의 표면에서 관찰되었다.On the other hand, in the case of using the ink compositions of Comparative Examples 1 to 4, the rate of reduction of the ejection rate after 100,000,000 pulses was more than 20%, and thus the ink composition was not suitable for practical use, and a large amount of deposits were applied to It was observed on the surface of the heating element.

상기 결과는 화학식 1을 포함하는 잉크 조성물을 열 잉크젯 프린터 헤드에 사용하는 경우 코게이션, 즉 이물질이 발열 소자의 표면에 침착하는 것을 억제할 수 있다는 것을 분명하게 입증한다. The results clearly demonstrate that the use of an ink composition comprising formula (1) in a thermal inkjet printer head can inhibit cogination, ie deposition of foreign matter on the surface of the heating element.

본 발명의 잉크젯 기록용 잉크는 열 방식의 잉크젯 기록에 사용되는 경우 코게이션의 발생을 억제하여 잉크젯 프린터 헤드로부터 잉크 액적의 토출을 장기간에 걸쳐 양호하게 유지할 수 있다. The ink for inkjet recording ink of the present invention can suppress the occurrence of coagulation when used for thermal inkjet recording, thereby maintaining good discharge of ink droplets from the inkjet printer head for a long time.

Claims (5)

하기 화학식 1로 표시되는 화합물, 착색제 및 물을 포함하는 잉크 조성물:An ink composition comprising a compound represented by Formula 1, a colorant, and water: <화학식 1><Formula 1>
Figure 112005065895013-PAT00005
Figure 112005065895013-PAT00005
 상기 식에서, X는, 각각 독립적으로, 질소 또는 산소를 나타내고; R1~R4는, 각각 독립적으로, 수소 또는 C1~C4의 치환 또는 비치환된 알킬기이고; A1~A4는, 각각 독립적으로, C1~C10의 치환 또는 비치환된 알킬기, C1~C10의 에테르기, C1~C10의 카르보닐기, 또는
Figure 112005065895013-PAT00006
이고; R5는 C1~C8의 치환 또는 비치환된 알킬기이다.In the above formula, each X independently represents nitrogen or oxygen; R 1 to R 4 are each independently hydrogen or a C 1 to C 4 substituted or unsubstituted alkyl group; A 1 ~ A 4 are, each independently, C 1 ~ C 10 ether group of a substituted or unsubstituted alkyl group, C 1 ~ C 10, C 1 ~ C 10 of the group, or
Figure 112005065895013-PAT00006
ego; R 5 is a C 1 to C 8 substituted or unsubstituted alkyl group. 제1항에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물의 함량이 착색제 1 중량부 기준으로 0.001 내지 0.5 중량부인 것을 특징으로 하는 잉크 조성물.The ink composition according to claim 1, wherein the content of the compound of Formula 1 is 0.001 to 0.5 parts by weight based on 1 part by weight of the colorant. 제1항에 있어서 상기 화학식 1의 화합물이 1,8-디메틸-1,4,8,11-테트라아자시클로테트라데칸, 1,4,8,12-테트라아자시클로테트라데칸, 1,4,8,12-테트라아자시클로펜타데칸, 1,4,8,11-테트라아자시클로테트라데칸-5,7-디온 또는 그 혼합물인 것을 특징으로 하는 잉크 조성물.According to claim 1, wherein the compound of formula 1 is 1,8-dimethyl-1,4,8,11-tetraazacyclotetedecane, 1,4,8,12-tetraazacyclotetedecane, 1,4,8 And 12-tetraazacyclopentadecane, 1,4,8,11-tetraazacyclotetradecane-5,7-dione or mixtures thereof. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 잉크 조성물을 포함하는 잉크 카트리지.An ink cartridge comprising the ink composition of any one of claims 1 to 3. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 잉크 조성물을 포함하는 잉크 카트리지를 구비하는 잉크젯 기록 장치. An inkjet recording apparatus comprising an ink cartridge comprising the ink composition of any one of claims 1 to 3.
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