KR20080063799A - 개선된 슬루잉 디캡을 갖는 아릴트라이카복실-결합된 안료기재 잉크 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 개선된 슬루잉 디캡 시간을 갖는 잉크 젯 인쇄용 조성물, 시스템 및 방법은, 아릴트라이카복실 그룹이 공유 결합되어 있는 안료; 2-피롤리돈, 유도체화된 2-피롤리돈, 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹 중에서 선택된 슬루잉 디캡 방지 공용매 12 중량% 이상; 및 액체 비히클을 포함할 수 있다.
Description
본 발명의 특정 실시태양을 개시하고 기술하기 전에, 본 발명을 본 발명에 개시된 특정한 방법 및 물질로 제한하지 않으며 어느 정도 변화시킬 수 있음은 물론이다. 또한 본 발명에 사용된 용어를 단지 특정한 실시태양을 개시하기 위해 사용하며 제한하고자 하는 것은 아님은 물론이며, 본 발명의 범위는 단지 첨부된 청구의 범위 및 그의 등가물에 의해서만 한정될 것이다.
본 발명을 개시하고 청구함에 있어서, 하기의 용어를 사용할 것이다.
단수형인 "하나의" 및 "상기"는 내용상 명백히 달리 나타내지 않는 한 복수의 지시대상을 포함한다. 따라서, 예를 들어 "염료"에 대한 언급은 상기와 같은 물질 하나 이상에 대한 언급을 포함한다.
본 발명에 사용된 "비히클"은 착색제를 기재로 운반하는데 사용될 수 있는 액체 조성물을 포함하는 잉크 비히클 또는 액체 비히클을 지칭한다. 액체 비히클은 당해 분야에 널리 공지되어 있으며, 광범위하게 다양한 잉크 비히클들을 본 발명의 실시태양에 따라 사용할 수 있다. 상기와 같은 잉크 비히클은 다양한 상이한 작용제들의 혼합물, 예를 들어 비 제한적으로 계면활성제, 용매, 공용매, 완충제, 살생물제, 점도 조절제, 격리제, 안정제 및 물을 포함할 수 있다. 비히클은 또한 일부 실시태양에서 상기 비히클의 부분으로서 다른 고체(착색제 이외의), 예를 들어 중합체, UV 경화성 물질, 가소제, 라텍스 미립자 등을 수반할 수 있다.
"슬루잉(slewing)"은 잉크 젯 잉크 구조물 또는 펜이 활성 모드이고, 예를 들어 캡핑되지 않고, 잉크 방울들의 발사 사이에 있는 기간을 지칭한다. 전형적으로, 기재 상에 방울들을 발사하여 상을 생성시키는 것은 잉크 젯 구조물이 캡핑되지 않은 동안 수행된다. 그러나, 각 노즐은 캡핑이 일어나기 시작하는 기간 내에 항상 발사하는 것은 아니다. 따라서, 상 형성 작용 사이에 상기 노즐을 깨끗이 유지시키기 위해서는 상을 형성하지 않는 작은 방울들을 발사한다. 따라서, 주어진 잉크 젯 구조물 또는 펜 중의 주어진 잉크 젯 잉크의 슬루잉 디캡 시간이 길수록 상기 상 형성 과정 동안 낭비되는 잉크가 적을 것이고 프린터 출력량도 많아질 것이다.
"슬루잉 디캡 방지 공용매(들)"는 잉크 비히클에 첨가되고 슬루잉 디캡 성능을 개선시키는 작용을 수행하는, 예를 들어 소적 발사 사이의 시간을 증가시키는 공용매(들)를 포함할 수 있다. 상기는 전형적으로는 고도의 저 증기압과 탁월한 수 혼합성을 갖는 용매이다.
본 발명에 사용된 "컬러(colored)"는, 잉크 젯 잉크를 언급하는 경우, 비-흑색 잉크 조성물을 지칭한다. 예를 들어 전형적인 컬러 잉크 조성물은 청록색, 자홍색, 황색 및 이들의 혼합물을 포함한다.
본 발명에 사용된 "안료"는 사용되는 잉크 비히클 중에 적어도 실질적으로 불용성인 착색제 입자를 지칭한다.
본 발명에 사용된 "작용화된"은 공유 결합을 통해 화학적으로 결합된 화합물을 갖는 안료 입자를 지칭한다. 이는 이온 결합 또는 다른 보다 약한 분자간 힘을 통해 결합된 화합물을 갖는 안료 입자와 대조적이다. 본 발명의 실시태양에 따른 아릴트라이카복실-결합된 안료는 아릴트라이카복실 그룹, 예를 들어 아릴트라이카복실산 그룹 및/또는 아릴트라이카복실레이트 그룹에 의해 작용화된 안료이다.
"아릴트라이카복실" 그룹(아릴트라이카복실산 및 아릴트라이카복실레이트 포함)을 언급하는 경우, 용어 "트라이"는 공통의 아릴 그룹상에 존재하는 3 개 이상의 카복실 그룹을 지칭함은 물론이다. 따라서, 상기 작용기는 각각 공통의 아릴 그룹 상에 존재하는 3 개 이상의 카복실 그룹을 포함하므로, 트라이카복실은 테트라카복실, 펜타트라이카복실 등을 포함한다. 상기 아릴 그룹이 임의의 단일 아릴 그룹, 예를 들어 벤젠, 나프탈렌, 바이페닐 등일 수 있음은 또한 물론이다. 2 개의 아릴 그룹 사이에 낀 임의의 원자들은 다수의 아릴 그룹으로 간주될 수 있다. 즉, 다수의 아릴 그룹이 존재하는 경우, 본 발명에 정의된 바와 같은 아릴트라이카복실 그룹으로서 정량화하기 위해서, 상기 다수의 아릴 그룹들 중 하나 이상은 3 개 이상의 카복실 그룹을 포함할 것이다.
본 발명에 사용된 "번짐(bleed)"은 잉크가 인접한 인쇄된 잉크에 흘러들어 섞이는 경향을 지칭한다. 번짐은 전형적으로는 인접한 인쇄된 잉크가 기재 상에서 충분히 마르기 전에 발생한다. 번짐 정도는 다양한 인자들, 예를 들어 다른 변수들 중에서도, 상기 잉크의 건조 속도, 잉크 화학, 예를 들어 반응성 또는 비 반응성 번짐 억제 기전의 존재, 및 기재 유형에 따라 변할 것이다. 본 발명의 실시태양에 따라, 번짐을 반응성 잉크 기전의 사용 없이 감소시킬 수 있지만, 반응성 잉크 기전을 또한 사용할 수도 있다.
"할로" 또는 "할로 효과"란 용어는 액체 또는 착색제 이동의 결과로서 발생하는 흑색 및 컬러 잉크의 계면에서 나타날 수 있는 백색 또는 회색빛 도는 밴드를 지칭한다.
"위킹(wicking)"은 종이 섬유를 따라 상으로부터 잉크가 이동하는 것을 지칭하며, 상기에 의해 누덕누덕해진 테두리가 생성된다. 보다 누덕누덕해진 테두리 또는 2 개의 인쇄된 잉크 사이의 계면은 증가된 위킹을 가리킨다.
본 발명에 사용된 "카복실" 또는 "카복실 그룹" 등은 카복실산 그룹(COOH) 또는 그의 카복실레이트 염(COOM)을 지칭한다. 상기 염에 적합한 반대이온(M)은 알칼리 금속, 예를 들어 나트륨, 리튬 또는 칼륨; 양으로 대전된 아민, 예를 들어 NH4 +, (CH3)4N+, (CH3)3NH4 + 등을 포함할 수 있다.
본원에서는 농도, 양 및 다른 수치 데이터를 범위 형태로 제공할 수 있다. 상기와 같은 범위 형태는 단지 편리성과 간결함을 위해 사용되며 상기 범위의 한계로서 명백히 인용된 수치를 포함할 뿐만 아니라, 각각의 수치와 그 하위 범위가 명백히 인용된 것처럼 모든 개별적인 수치 또는 상기 범위 내에 포함된 하위 범위를 포함하는 것으로 융통성 있게 해석되어야 함은 물론이다. 예를 들어, 약 1 내지 약 20%의 중량 범위는 1 내지 약 20%의 명백히 인용된 농도 한계를 포함할 뿐만 아니라 2%, 3%, 4%와 같은 개별적인 농도 및 5 내지 15%, 10 내지 20% 등과 같은 하위 범위를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
잉크 젯 작동 장소(ink-jet arena)에서, 전형적으로는 기재상에 인쇄된 모든 잉크 방울들은 양질의 상이 생성될 수 있도록 서로 거의 유사하게 보이는 것이 바람직하다. 본질적으로 상기 목적에 대한 연구는 잉크가 상기 상 형성 과정 동안 잉크 젯 구조물로부터 연속적으로 분사되지 않는다는 것, 즉 인쇄 오리피스가 일련의 매 분사 사이에서 캡핑되지 않는 슬루잉 기간이 존재한다는 것이다. 캡핑되지 않는 경우, 잉크는 부분적으로 상기 분사 구조물의 작은 오리피스 크기로 인해 매우 급속히 크러스트(crust)가 생기는 경향이 있다. 이러한 현상은 슬루잉 디캡으로서 공지되어 있다.
인쇄 오리피스에서 잉크 젯 잉크에 크러스트가 생기기 시작하는 경우, 성취될 수 있는 인쇄의 질이 감소한다. 슬루잉 중에 발생하는 캡핑은 펜이 상기 인쇄 오리피스를 생생하게 유지하기 위해서 표적 기재상에 인쇄하고 있지 않는 "스피팅(spitting)" 과정의 형태로 상기 펜을 체계적으로 발사시킴으로써 실질적으로 방지될 수 있는 것으로 공지되어 있다. 이러한 스피팅 과정은 일정량의 잉크 젯 잉크와 시간을 소모시킨다. 즉, 상기 잉크 젯 펜 오리피스를 생생하기 유지시키고 펜이 작동 인쇄 모드에 있을 때 인쇄 준비를 하기 위해서, 상기 펜은 약간의 잉크와 시간을 소모하여 오리피스 캡핑을 방지할 것이다.
이에 따르면, 일반적으로 안료 기재 잉크는 건조 기재 흑색 잉크에 비해 양호한 광학 밀도 및 텍스트 인쇄 품질을 제공할 수 있는 것으로 공지되어 있다. 특히, 몇몇 작용화된 안료 기재 잉크 젯 잉크는 탁월한 상 품질을 생성시킬 수 있지만, 이러한 유형의 잉크들 중 일부의 슬루잉 디캡 시간은 허용될 수 없게 낮다. 구체적으로, 아릴트라이카복실 그룹에 의해 표면 작용화된(공유 결합에 의해) 안료, 및 보다 특히 3,4,5-벤젠트라이카복실산 또는 3,4,5-벤젠트라이카복실레이트에 의해 작용화된 안료는 탁월한 상 품질을 제공하지만, 전형적으로는 잉크 젯 잉크 조성물 중에서 제형화될 때 느린 슬루잉 디캡 시간의 원인이 된다. 상기 문제에 따라, 고 부하의 2-피롤리돈을 포함시킴으로써 슬루잉 디캡 시간을 인쇄 품질의 현저한 감소 없이 현저하게 증가시킬 수 있음이 인지되었다. 고 부하가 의미하는 것은 12 중량% 이상이다. 보다 구체적으로, 12 내지 약 25 중량%의 2-피롤리돈 부하가 허용 가능한 결과를 제공한다. 하나의 구체적인 실시태양에서, 2-피롤리돈의 부하는 약 16 중량%일 수 있다.
이러한 발견에 따라, 잉크 젯 잉크 조성물은 아릴트라이카복실 그룹이 공유 결합된 안료; 2-피롤리돈, 유도체화된 2-피롤리돈, 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹 중에서 선택된 슬루잉 디캡 방지 공용매 12 중량% 이상; 및 액체 비히클을 포함할 수 있다.
또 다른 실시태양에서, 현저한 디캡 없이 잉크 젯 잉크 구조물의 슬루잉 시간을 증가시키는 방법은 잉크 젯 잉크를 제공하고, 상기 잉크 젯 잉크를 잉크 젯 구조물에 부하하고, 상기 잉크 젯 구조물이, 상기 슬루잉 동안 상기 구조물을 캡핑할 필요 없이 발사 사이에 3 초 이상의 슬루잉을 허용하도록 함을 포함할 수 있다. 상기 잉크 젯 잉크는 아릴트라이카복실 그룹이 공유 결합된 안료; 2-피롤리돈, 유도체화된 2-피롤리돈, 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹 중에서 선택된 슬루잉 디캡 방지 공용매 12 중량% 이상; 및 액체 비히클을 포함할 수 있다.
또 다른 실시태양에서, 슬루잉 디캡이 감소된 양질의 상을 인쇄하는 시스템은 잉크 젯 잉크, 및 잉크 젯 구조물이 캡핑되지 않고 활성적으로 상을 형성하지 않는 경우 3 초 이상의 간격으로 상기 잉크 젯 잉크의 비-상 생성 방울을 발사하도록 형성된 잉크 젯 구조물을 포함할 수 있다. 상기 잉크 젯 잉크는 아릴트라이카복실 그룹이 공유 결합된 안료; 2-피롤리돈, 유도체화된 2-피롤리돈, 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹 중에서 선택된 슬루잉 디캡 방지 공용매 12 중량% 이상; 및 액체 비히클을 포함할 수 있다.
언급한 바와 같이, 아릴트라이카복실 작용화된 안료는 다수의 다른 유사 안료들에 비해 백지 상에 탁월한 텍스트 품질 및 광학 밀도를 제공한다. 상기 안료는 고도의 처리량 및 텍스트 품질과 관련하여 탁월한 성능을 갖는다. 상기 안료는 보다 전통적인 인쇄 과정, 예를 들어 잉크 젯 상 형성 이외의 과정에 유용하였지만, 불량한 디캡으로 인해 잉크 젯 분야에서는 성공적으로 사용되지 못했다. 예를 들어, 보다 전통적인 잉크젯 잉크 비히클을 사용하는 상기 안료의 디캡은 1 초 미만이었으며, 이는 전형적인 상업적인 잉크 젯 프린터에 허용될 수 없다. 즉, 상기 안료는 잉크 젯 구조물에 의해 본질적으로 존재하는 동일한 요구를 갖지 않는 다른 용도에 매우 쉽게 사용될 수 있지만, 상기는 또 다른 잉크 젯 인쇄 분야에 사용되는 공지된 잉크 비히클을 취하는 간단한 과정이 아니며, 상기 안료를 비히클에 가하고, 잉크 젯 인쇄 구조물을 사용하여 인쇄될 수 있는 것으로 예상된다. 이는 이러한 특정 유형의 안료와 관련된 현저한 슬루잉 디캡 문제이므로 상기 경우가 아닐 수 있다. 고 부하의 2-피롤리돈의 사용은 이와 같은 고유의 문제를 해결하였다.
아릴트라이카복실 그룹에 결합된 안료는 허용 가능한 인쇄 특징을 제공하는 거의 모든 상업적으로 입수할 수 있는 안료일 수 있다. 하나의 실시태양에서, 상기 기재 안료는 카본 블랙 안료이다. 본 발명에 사용하기에 적합한 카본 블랙 안료로는 비 제한적으로 카본 블랙, 그라파이트, 유리질 탄소, 목탄, 및 이들의 조합이 있다. 본 발명의 하나의 태양에서, 상기 탄소 안료는 카본 블랙 안료이다. 상기와 같은 카본 블랙 안료를 다양한 공지된 방법, 예를 들어 채널 방법, 접촉 방법, 노 방법, 아세틸렌 방법, 또는 열 방법에 의해 제조할 수 있으며, 캐봇 코포레이션(Cabot Corporation), 콜럼비안 케미칼스 캄파니(Columbian Chemicals Company), 데구사(Degussa) AG, 및 이아이 듀퐁 드 네모와스 앤드 캄파니(E.I. DuPont de Nemours and Company)와 같은 판매자로부터 상업적으로 입수할 수 있다. 적합한 카본 블랙 안료에는 비 제한적으로 캐봇 안료, 예를 들어 MONARCH 1400, MONARCH 1300, MONARCH 1100, MONARCH 1000, MONARCH 900, MONARCH 880, MONARCH 800, MONARCH 700, BP-700, CAB-O-JET 200, 및 CAB-O-JET 300; 콜럼비안 안료, 예를 들어 RAVEN 7000, RAVEN 5750, RAVEN 5250, RAVEN 5000, 및 RAVEN 3500; 데구사 안료, 예를 들어 컬러 블랙 FW 200, RAVEN FW 2, RAVEN FW 2V, RAVEN FW 1, RAVEN FW 18, RAVEN S160, RAVEN FW S170, 스페셜 블랙 6, 스페셜 블랙 5, 스페셜 블랙 4A, 스페셜 블랙 4, PRINTEX U, PRINTEX 140U, PRINTEX V, 및 PRINTEX 140V; 및 듀퐁으로부터 입수할 수 있는 TIPURE R-101이 있다. 전형적으로 본 발명의 탄소 안료들은 직경이 약 10 ㎚ 내지 약 10 마이크로미터일 수 있고 하나의 태양에서 10 내지 약 500 ㎚일 수 있지만, 상기 범위 밖의 크기도 상기 안료가 분산된 채로 남아있을 수 있고 적합한 색상 성질을 제공할 수 있다면 사용될 수 있다. 전형적으로, 상기 기재 탄소는 아릴트라이카복실 그룹에 의해 공유 결합되어 수성 비히클 중에 분산 가능하게 된다. 상기 카본 블랙 안료의 사용은 본 발명의 실시태양의 전형이지만, 또 다른 실시태양에서, 상기 기재 안료는 컬러 안료일 수 있다. 사용될 수 있는 컬러 기재 안료로는 비 제한적으로 청록색, 자홍색, 황색, 및 다른 부 컬러, 예를 들어 적색, 오렌지색, 녹색, 청색 및 보라색이 있다.
이들 화학적으로 결합된 아릴트라이카복실 분산제는 잉크 조성물에 개선된 분산 성질을 제공할 뿐만 아니라, 고도의 흑색 대 컬러 및 컬러 대 컬러 번짐 억제, 감소된 위킹, 개선된 할로, 및 일반적인 상 테두리 예리함에 기여한다. 당해 분야의 숙련가들은 상기와 같은 아릴트라이카복실 그룹이 상기 잉크 젯 잉크 조성물 중의 성분에 따라, 산 형태로 존재하거나 또한 염 형태로 존재할 수 있음을 알 것이다. 본 발명의 하나의 상세한 태양에서, 상기 분산제는 하기의 화학 구조(화학식 I)를 가질 수 있으며, 상기 식에서 "*"는 하기와 같이 직접 또는 공지된 이격자 무리를 통한 탄소 안료에 대한 결합 점을 가리킨다:
상기 식에서,
Ar은 아릴이고, n은 3 이상, 예를 들어 3 내지 5이고, M은 H 또는 1가 양이온, 예를 들어 Na+, Li+, K+, 또는 양 전하 유기 종, 예를 들어 NH4 +, (CH3)4N+ 또는 (CH3)3NH4 +이다. 제조될 수 있고 화학식 I에 따른 흑색 안료에 결합될 수 있는 전형적인 구조들을 하기와 같이 나타낸다:
상기 예들은 모두 이들이 각각 본 발명에 정의한 바와 같이 공통의 아릴 그 룹에 3 개 이상의 카복실 그룹을 포함한다는 점에서 아릴트라이카복실 그룹임에 주목한다. 또한 상기 나타낸 바이페닐 그룹은 상기 두 벤젠 그룹 사이에 낀 원자들이 존재하지 않으므로 단일 아릴 그룹인 것으로 간주됨에 주목한다. 더욱이, 상기 나타낸 제형 예들은 모두 카복실 산 상태이지만, 각각의 카복실산의 수소를, 화학식 I에 나타낸 바와 같이, 1 가 양이온으로 치환시켜 그의 염을 형성시킬 수 있음을 알 수 있다. 추가의 주목으로서, 화학식 I에 정의되고 상기 예로서 나타낸 작용기들을 반응성 결합의 아미노 또는 다른 기전을 사용하여 카본 블랙 안료 표면에 결합시킬 수 있다. 예를 들어, 1-아미노 3,4,5-벤젠트라이카복실산을 사용하여 안료 표면에 3,4,5-벤젠트라이카복실산을 결합시켜 1-안료-3,4,5-벤젠트라이카복실산을 생성시킬 수 있다. 이 예에서, 상기 아미노 그룹은 상기 안료에 대한 결합을 촉진시키는 이탈 그룹으로서 작용할 수 있다. 이는 상기 분산제를 다수의 공지된 방법들 중 임의의 방법에 의해 탄소 안료 상에 작용화시킬 수 있음을 나타낸다. 예를 들어, 미국 특허 제 5,554,739 호 및 5,707,432 호(각각 본 내용과 일치하는 정도로 내용 전체가 본 발명에 참고로 인용된다)는 다이아조늄 염을 사용하는 탄소 물질의 작용화 방법을 개시한다.
본 발명의 하나의 상세한 태양에서, 상기 작용화된 안료는 상기 잉크 젯 잉크 조성물의 약 1 내지 약 20 중량%를 차지하며, 종종 상기 잉크 젯 잉크 조성물의 약 2 내지 약 6 중량%를 차지할 수 있다. 본 발명의 잉크 젯 잉크에 대해 잉크 젯 잉크를 인쇄에 사용하는 경우, 컬러 또는 흑색 안료 또는 염료를 사용할 수 있다. 이들 부 잉크 중의 안료의 중량 퍼센트는 상술한 작용화된 탄소 안료, 또는 당해 분야에 일반적으로 공지된 임의의 다른 농도에 대해 인용된 바와 대략 동일할 수 있다. 상기 아릴트라이카복실 함유 잉크 젯 잉크에 대해 컬러 염료를 인쇄하려는 컬러 잉크 젯 잉크에 사용하는 경우, 상기 염료는 전형적으로는 1 내지 약 10 중량%로 상기 잉크 젯 잉크 중에 존재할 수 있다.
본 발명에 개시된 액체 또는 잉크 비히클에 관하여, 상기 논의된 성분들은 일반적으로 안료 기재 잉크 젯 잉크와 염료 기재 잉크 젯 잉크 모두에 적합하다. 따라서, 상기 두 유형의 잉크들은 본 발명에 논의되는 정도로, 상기와 같은 비히클들의 논의를 상기 두 유형의 잉크 모두에 적용할 수 있다.
본 발명의 잉크 젯 잉크 조성물을 전형적으로는 물, 공용매, 계면활성제, 완충제, 살생물제, 격리제, 점도 조절제, 습윤제, 결합제 및/또는 다른 공지된 첨가제를 포함할 수 있는 수성 제형 또는 잉크 비히클 중에서 제조한다. 본 발명의 하나의 태양에서, 상기 잉크 비히클은 상기 잉크 젯 잉크 조성물의 약 70 내지 약 98 중량%를 차지할 수 있다. 더욱이, 상기 비히클의 액체 이외에, 고체, 예를 들어 중합체, 광 경화성 물질, 가소제, 라텍스 미립자 등을 상기 액체 비히클 중에 분산시킬 수 있다.
개시된 바와 같이, 공용매를 본 발명의 잉크 젯 조성물에 포함시킬 수 있다. 본 발명에 사용하기에 적합한 공용매는 수용성 유기 공용매를 포함하며, 비 제한적으로 지방족 알콜, 방향족 알콜, 다이올, 글리콜 에테르, 폴리(글리콜) 에테르, 락탐, 폼아미드, 아세트아미드, 장쇄 알콜, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 다이에틸렌 글리콜, 트라이에틸렌 글리콜, 글리세린, 다이프로필렌 글리콜, 글리콜 부틸 에테르, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 아미드, 에테르, 카복실산, 에스터, 유기설파이드, 유기설폭사이드, 설폰, 알콜 유도체, 카비톨, 부틸 카비톨, 셀로솔브, 에테르 유도체, 아미노 알콜, 및 케톤이 있다. 예를 들어, 공용매는 탄소수 30 이하의 1 차 지방족 알콜, 탄소수 30 이하의 1 차 방향족 알콜, 탄소수 30 이하의 2 차 지방족 알콜, 탄소수 30 이하의 2 차 방향족 알콜, 탄소수 30 이하의 1,2-다이올, 탄소수 30 이하의 1,3-다이올, 탄소수 30 이하의 1,5-다이올, 에틸렌 글리콜 알킬 에테르, 프로필렌 글리콜 알킬 에테르, 폴리(에틸렌 글리콜) 알킬 에테르, 폴리(에틸렌 글리콜) 알킬 에테르의 고차 동족체, 폴리(프로필렌 글리콜) 알킬 에테르, 폴리(프로필렌 글리콜) 알킬 에테르의 고차 동족체, 락탐, 치환된 폼아미드, 비 치환된 폼아미드, 치환된 아세트아미드, 및 비 치환된 아세트아미드를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시에 바람직하게 사용되는 공용매의 구체적인 예로는 비 제한적으로 1,5-펜탄다이올, 2-피롤리돈, 2-에틸-2-하이드록시메틸-1,3-프로판다이올, 다이에틸렌 글리콜, 3-메톡시부탄올, 및 1,3-다이메틸-2-이미다졸리디논이 있다. 공용매를 가하여 잉크 중의 물의 증발률을 감소시켜 잉크의 막힘 또는 다른 성질들, 예를 들어 점도, pH, 표면 장력, 광학 밀도 및 인쇄 품질을 최소화할 수 있다. 상기 공용매 농도는 약 0 내지 약 50 중량%의 범위일 수 있으며, 하나의 실시태양에서 약 15 내지 약 40 중량%이다. 본 발명의 실시태양에 따라, 상기 액체 비히클은 12 중량% 이상의 공용매 2-피롤리돈을 포함할 수 있다. 또 다른 실시태양에서, 상기 2-피롤리돈은 12 내지 20 중량%로 존재할 수 있다. 더욱 또 다른 실시태양에서, 상기 2-피롤리돈은 14 내지 18 중량%로 존재할 수 있다. 고 부하의 2-피롤리돈은 단독으로 비 유도체화된 2-피롤리돈(다른 임의의 공용매와 함께)으로서, 단독으로 유도체화된 2-피롤리돈으로서, 예를 들어 1-메틸-2-피롤리돈, 3-메틸-2-피롤리돈, 4-메틸-2-피롤리돈, 5-메틸-2-피롤리돈, 1-에틸-2-피롤리돈, 3-에틸-2-피롤리돈, 4-에틸-2-피롤리돈, 5-에틸-2-피롤리돈, 5-(하이드록시메틸)-2-피롤리돈, 1-(2-하이드록시에틸)-2-피롤리돈 등으로서, 또는 2-피롤리돈과 유도체화된 2-피롤리돈의 혼합물로서 존재할 수 있다.
다양한 완충제들을 또한 본 발명의 잉크 젯 잉크 조성물에 임의로 사용할 수 있다. 전형적인 완충제는 무기 및 유기 완충제로서 상기와 같은 pH 조절 용액을 포함한다.
본 발명의 또 다른 태양에서, 다양한 살생물제를 사용하여 바람직하지 못한 미생물의 성장을 억제할 수 있다. 적합한 살생물제의 여러 가지 비 제한적인 예로는 벤조에이트 염, 솔베이트 염, 상업적인 제품, 예를 들어 NUOSEPT(Nudex, Inc. a division of Huls America), UCARCIDE(Union Carbide), VANCIDE(RT Vanderbilt Co.), 및 PROXEL(ICI Americas) 및 다른 공지된 살생물제들이 있다. 전형적으로, 상기와 같은 살생물제는 상기 잉크 젯 잉크 조성물의 약 5 중량% 미만, 및 종종 약 0.1 내지 약 0.25 중량%를 차지한다.
본 발명의 추가의 태양에서, 상기 기재상에 착색제를 고착시키는 작용을 하는 결합제를 포함할 수 있다. 본 발명에 사용하기에 적합한 결합제는 전형적으로는 약 100 내지 약 50,000 g/몰의 분자량을 갖는다. 비 제한적인 예로는 폴리에스터, 폴리에스터-멜라민, 스타이렌-아크릴산 공중합체, 스타이렌-아크릴산-알킬 아 크릴레이트 공중합체, 스타이렌-말레산 공중합체, 스타이렌-말레산-알킬 아크릴레이트 공중합체, 스타이렌-메트아크릴산 공중합체, 스타이렌-메트아크릴산-알킬 아크릴레이트 공중합체, 스타이렌-말레산 반 에스터(styrene-maleic half ester) 공중합체, 비닐 나프탈렌-아크릴산 공중합체, 비닐 나프탈렌-말레산 공중합체 및 이들의 염이 있다.
본 발명의 하나의 태양에서, 상기 잉크 젯 잉크 조성물은 계면활성제를 포함할 수 있다. 상기와 같은 계면활성제는 표준 수용성 계면활성제, 예를 들어 알킬 폴리에틸렌 옥사이드, 알킬 페닐 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리에틸렌 옥사이드(PEO) 블록 공중합체, 아세틸렌계 PEO, PEO 에스터, PEO 아민, PEO 아미드, 및 다이메티콘 코폴리올을 포함할 수 있다. 사용되는 경우, 계면활성제는 상기 잉크 젯 잉크 조성물의 0.01 내지 약 10 중량%일 수 있다. 비이온성, 음이온성 및/또는 양쪽성 계면활성제들의 다양한 조합을 또한 사용할 수 있다.
본 발명의 또 다른 태양에서, 화학식 I에 따른 안료를 함유하는 컬러 착색 잉크를 상기 블랙 착색 잉크에 대해 상술한 비히클 중에서 제조할 수 있다. 컬러 잉크로는 비 제한적으로 청록색, 자홍색, 황색, 및 다른 부 컬러, 예를 들어 적색, 오렌지색, 녹색, 청색 및 보라색이 있다.
하기의 실시예들은 현재 가장 잘 공지된 본 발명의 실시태양들을 예시한다. 그러나, 하기는 단지 본 발명 원리의 전형적인 또는 예시적인 적용임은 물론이다. 다수의 변경 및 대안 조성물, 방법 및 시스템들이 본 발명의 진의 및 범위로부터 이탈됨 없이 당해 분야의 숙련가들에 의해 고안될 수 있다. 첨부된 청구의 범위는 상기와 같은 변경 및 배열들을 포함하고자 한다. 따라서, 본 발명을 특정하게 상술하였지만, 하기의 실시예들은 현재 본 발명의 가장 실용적이고 바람직한 실시태양인 것으로 보이는 것과 관련하여 추가적인 세부사항을 제공한다.
실시예 1 - 잉크 비히클 제조
2 개의 잉크 젯 잉크 비히클을 하기와 같이, 표 1에 따라 제조하였다:
성분 | 잉크 비히클 유형 1 | 잉크 비히클 유형 2 |
2-피롤리돈 | 10 중량% | 16 중량% |
1디캡 친화적 공용매 | 10 중량% | 4 |
2다른 공용매 | 2 중량% | 2 중량% |
플루오르화된 계면활성제 | 0.0075 중량% | 0.0075 중량% |
아세틸렌계 분산제 | 0.15 중량% | 0.15 중량% |
트리스(하이드록시메틸)아미노메탄 | 0.10 중량% | 0.10 중량% |
스타이렌 중합체성 분산제 | 0.70 중량% | 0.70 중량% |
물 | 잔량 | 잔량 |
1공용매를 포함하여 물에 쉽게 용해될 수 있는 고 비등점 공용매가 일반적으로는 디캡 성능을 개선시키기 위해서 당해 분야에 사용된다. 예로서 글리세롤, 다이에틸렌 글리콜, 트라이에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 다이프로필렌 글리콜, 트라이프로필렌 글리콜, 단토콜 DHE, 에틸하이드록시 메틸프로판다이올, 1,2-펜탄다이올, 1-(2-하이드록시에틸)-2-이미다졸리디논, N-메틸모폴린-N-옥사이드, 테트라에틸렌 글리콜, 2-메틸-1,3-프로판다이올, 이들의 혼합물 등이 있다. 2열 잉크 젯 잉크 분야에 종종 사용되는 표준 공용매. 예로서 리포닉스 에톡실화된 글리콜-1 등이 있다. |
실시예 2 - 슬루잉 디캡 성능
슬루잉 디캡 성능 시험을 화학식 I의 구조를 갖는 안료 및 잉크 비히클 유형 1 및 잉크 비히클 유형 2를 함유하는 다양한 잉크 제형을 사용하여, 뚜렷한 테두리의 가는 라인을 인쇄하기 전에 다수의 소정의 슬루잉 시간(예를 들어 1 초, 2 초, 3 초 등)이 발생하게 함으로써 수행하였다. 캡핑은 전형적으로는 분사 오리피스를 막히게 하거나 오 발사시키므로, 캡핑이 발생했을 때, 라인 품질이 현저하게 떨어진다. 상기 인쇄된 각각의 문자들을 비교하여 허용 가능한 인쇄 품질이 성취되었는지의 여부를 측정한다. 상기 라인의 명확성에서 어떠한 눈에 띄는 파손도 실패로 간주한다. 상기 슬루잉 디캡 시간을 허용 가능하지 않은 인쇄 품질을 갖는 라인에 비해 허용 가능한 인쇄 품질을 갖는 라인을 비교함으로써 측정한다. 예를 들어, 라인이 5 초의 슬루잉 후에 허용 가능한 인쇄 품질을 갖고 6 초의 슬루잉 후에는 허용 가능하지 않은 인쇄 품질을 갖는 경우, 상기 슬루잉 디캡 시간은 5 초이다.
상기 잉크 비히클 유형 1과 잉크 비히클 유형 2의 다양한 잉크들 간의 슬루잉 디캡 시간의 비교에서, 상기 잉크 유형 1에 대한 디캡 시간은 일반적으로는 1 초 미만인 반면, 상기 잉크 유형 2에 대한 슬루잉 디캡 시간은 일반적으로 약 8 초 이상인 것으로 밝혀졌다. 상기 잉크 젯 잉크 중의 2-피롤리돈(2P)의 부하를 10 중량%에서 16 중량%로 증가시킴으로써 성취된 이러한 슬루잉 디캡 시간에서의 상당한 개선은 상기 공용매의 증기압이 상기 다수의 디캡 친화적 공용매에 비해 비교적 높기 때문에 뜻밖이었다. 즉, 2-피롤리돈은 전형적으로 슬루잉 디캡 성능에 현저하게 기여하는 용매인 것으로 간주되지 않지만, 그의 수준을 매우 고 부하로 증가시킴으로써(보다 전통적인 슬루잉 디캡 공용매를 대체함으로써), 상당한 개선, 즉 <1 초에서 8 초로의 개선이 성취되었다. 또한, 상기 잉크 젯 잉크 제형 중에 상기와 같은 고 부하의 2-피롤리돈을 포함시킴으로써 초래되는 현저한 상 품질 또는 다른 성능상의 저하는 것으로 보였다.
실시예 3 - 아릴모노카복실-, 아릴다이카복실- 및 중합체-결합된 안료에 대한 슬루잉 디캡 성능
슬루잉 디캡 성능 시험을 잉크 비히클 유형 1 및 잉크 비히클 유형 2 중의 아릴모노카복실-, 아릴다이카복실- 및 중합체-결합된 안료를 함유하는 다양한 잉크 제형을 사용하여 상기와 같이 수행하였다. 이들 잉크의 슬루잉 디캡 시간은 6 초 이상인 것으로 밝혀졌다. 잉크 비히클 유형 1 및 잉크 비히클 유형 2를 갖는 잉크에 대해 디캡 차이는 관찰되지 않았다. 이는 디캡 성능을 위한 2-피롤리돈 요구가 중합체-결합된 안료 및 공통의 아릴 그룹상에 3 개 미만의 카복실 그룹이 존재하는 안료 유형에는 필요하지 않음을 가리킨다.
상기 언급된 양태들은 본 발명 원리를 적용하는 예임을 이해할 것이다. 본 발명의 예시적인 실시태양(들)과 관련하여 본 발명이 도면에 도시되고 상기에 기재되었지만, 다수의 변경 및 대안적인 양태들을 본 발명의 정신 및 범위로부터 벗어남이 없이 고려될 수 있다. 다수의 변경들이 청구의 범위에 개시된 본 발명의 원리 및 개념으로부터 벗어남이 없이 행해질 수 있음이 당해 분야의 통상적인 숙련가들에게 자명할 것이다.
Claims (10)
- (a) 아릴트라이카복실 그룹이 공유 결합되어 있는 안료;(b) 2-피롤리돈, 유도체화된 2-피롤리돈, 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹 중에서 선택된 슬루잉 디캡 방지 공용매(anti-slewing decap cosolvent) 12 중량% 이상; 및(c) 액체 비히클을 포함하는 잉크 젯 잉크 조성물.
- 제 1 항에 있어서,상기 아릴트라이카복실 그룹이 아릴트라이카복실산, 벤젠트라이카복실 그룹, 나프탈렌트라이카복실 그룹, 바이페닐트라이카복실 그룹, 아릴테트라카복실 그룹, 아릴펜타카복실 그룹 또는 1 번 위치에 안료가 결합되는 3,4,5-벤젠트라이카복실산인 잉크 젯 잉크.
- 제 1 항에 있어서,상기 아릴트라이카복실 그룹이 그의 반대이온으로서 나트륨, 리튬, 칼륨 또는 양으로 대전된 아민을 갖는 염인 잉크 젯 잉크.
- 제 1 항에 있어서,상기 안료가 카본 블랙인 잉크 젯 잉크.
- 제 1 항에 있어서,상기 슬루잉 디캡 방지 공용매가 2-피롤리돈으로 필수적으로 이루어진 잉크 젯 잉크.
- 제 1 항에 있어서,상기 슬루잉 디캡 방지 공용매가 12 내지 25 중량%로 존재하는 잉크 젯 잉크.
- 제 1 항에 있어서,상기 잉크 젯 잉크 조성물이 인쇄 품질의 실질적인 감소 없이 5 초 이상 캡핑되지 않고 슬루잉되도록 할 수 있는 잉크 젯 잉크.
- 제 1 항에 있어서,상기 잉크 젯 잉크 조성물이 인쇄 품질의 실질적인 감소 없이 8 초 이상 캡핑되지 않고 슬루잉되도록 할 수 있는 잉크 젯 잉크.
- 슬루잉 디캡이 감소된 양질의 상을 인쇄하는 시스템으로서,(a) 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항의 잉크 젯 잉크; 및(b) 캡핑되지 않고 활성적으로 상을 형성하지 않는 경우 5 초 이상의 간격으로 상기 잉크 젯 잉크의 비-상 생성 방울(non-image producing drop)을 발사하도록 형성된 잉크 젯 구조물을 포함하는 시스템.
- 현저한 디캡 없이 잉크 젯 잉크 구조물의 슬루잉 시간을 증가시키는 방법으로서,(a) 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항의 잉크 젯 잉크를 제공하고;(b) 상기 잉크 젯 잉크를 잉크 젯 구조물에 부하하고;(c) 상기 잉크 젯 구조물이, 상기 슬루잉 동안 상기 구조물을 캡핑할 필요 없이 발사 사이에 5 초 이상의 슬루잉을 허용하도록 함을 포함하는 방법.
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