KR20100087540A - 잉크젯 기록용 잉크 조성물 - Google Patents

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KR20100087540A
KR20100087540A KR1020090006609A KR20090006609A KR20100087540A KR 20100087540 A KR20100087540 A KR 20100087540A KR 1020090006609 A KR1020090006609 A KR 1020090006609A KR 20090006609 A KR20090006609 A KR 20090006609A KR 20100087540 A KR20100087540 A KR 20100087540A
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박형섭
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삼성전자주식회사
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Abstract

벤조페논 폴리옥시에틸렌글리콜계 화합물을 포함하는 1종 이상의 계면활성제; 착색제; 및 용매를 포함하는 잉크젯 기록용 잉크 조성물이 개시된다. 이외에, 상기 잉크젯 기록용 잉크 조성물을 포함하는 다색 잉크 세트, 잉크젯 기록장치용 카트리지, 잉크젯 기록장치가 개시된다. 상기한 잉크 조성물은 잉크젯 기록장치에서 리필 밸런스(refill balance)에 기인한 화상 불량 현상을 개선할 수 있다.

Description

잉크젯 기록용 잉크 조성물{Ink composition for inkjet recording}
잉크젯 기록용 잉크 조성물에 관한 것으로, 구체적으로는 열 잉크젯 기록장치에서 리필 밸런스(refill balance) 불량으로 인한 화상 불량 현상을 개선할 수 있는 잉크젯 기록용 잉크 조성물에 관한 것이다.
잉크젯 기록 방법은 잉크젯 프린터의 프린트 헤드에 있는 노즐로부터 잉크 액적을 용지 등의 기록 매체 상에 토출(ejection)함으로써 복수의 "도트(dot)"로 이루어진 화상을 기록한다. 이와 같은 잉크젯 인쇄는 다른 인쇄 방법에 비해 비용이 적게 들고, 품질이 높으며, 컬러 화상의 형성이 용이하다는 이점을 갖는다. 잉크젯 인쇄에 사용되는 잉크는 수용성 염료 또는 안료를 물 및 선택적으로 수혼화성 유기 용매를 포함하는 용매 중에 용해 또는 분산시킴으로써 제조된다. 필요에 따라 계면활성제 등의 첨가제를 첨가할 수 있다.
잉크젯 기록방법에 사용되는 잉크젯 프린터는 크게 잉크 액적을 토출시키는 방법에 따라 압전소자를 이용하여 잉크를 토출시키는 압전 방식 및 발열 소자를 이용하여 잉크를 토출시키는 열 방식으로 분류할 수 있다.
열 방식 잉크 젯 프린터는 잉크 챔버 내에 설치되어 잉크를 가열시키는 발열 소자 및 이 발열 소자를 구동시키는 논리 집적 회로와 같은 구동 회로를 포함하는 잉크젯 프린트 헤드를 갖는다. 잉크 챔버 내에 포함된 잉크는 발열 소자에 의해 국소적으로 가열되어 버블을 발생시킨다. 이에 의하여 잉크 챔버 내에 형성된 잉크 액적이 노즐을 통해 기록 매체 상에 토출된다. 잉크 토출에 의하여 잉크 챔버 내에 생기는 빈 공간을 메우기 위하여 잉크 탱크로부터 공급라인을 통하여 새로운 잉크가 잉크 챔버로 공급되어야 한다. 이때 잉크 리필 밸런스의 불안정으로 인하여 연속적으로 화상을 인쇄하는 경우 화상 불량이 발생할 염려가 있다. 이를 방지하기 위해서 채널 구조 디자인을 개선하거나 잉크 성분을 변경함으로써 채널 내의 잉크 유동성을 향상시킬 수 있다.
상기한 잉크 리필 밸런스 불량으로 인해 잉크 챔버 내에 잉크 부족 현상이 발생할 수 있다. 이에 의하여 잉크 연속 토출시 프린트 헤드 표면의 냉각 작용을 수행할 수 없기 때문에 발열 소자의 표면 보호층(passivation layer)이 손상될 수 있다. 이러한 손상은 저항 표면에 미세한 구멍을 만들어 저항의 수명을 단축시킨다. 잉크 토출을 수억 번 이상 수행하면, 표면 보호층은 고온의 잉크와 캐비테이션에 의한 산화와 화학적 반응에 의해 부식될 수 있다. 표면 보호층의 부식은 전기 절연층을 손상시켜 저항에 전기를 공급하는 회로를 단락시키거나 또는 저항의 열 전도성을 떨어뜨려 잉크 토출 속도의 안정성을 손상시킨다.
기록 매체 상에 도트를 정확한 위치에 토출하기 위해서는 각 노즐마다 또는 노즐간에 토출 속도 변화를 최소로 하는 것이 중요하다. 도트 위치의 오차는 화상품질을 저하시킨다. 도트 위치의 오차는 잉크 액적의 부피가 작을수록 더욱 눈에 띄게 된다. 잉크젯 프린터 시장의 경향은 더 높은 해상도를 갖는 작은 잉크 액적과 수명이 긴 프린트 헤드를 요구하고 있다. 증가된 수명의 프린트 헤드는 비용과 관리의 필요를 감소시킨다. 그러나 리필 밸런스가 정상적으로 이루어지지 않으면 잉크 챔버 내로 공급되는 잉크가 부족하게 되어 기록 매체 상에 토출된 잉크 액적이 작게 되는 경우가 발생할 수 있다. 이 경우에는 프린트 헤드 표면의 과다 에너지 발생으로 인한 토출 안정성에 문제를 발생시키기 때문에 바람직하지 않다.
따라서 근본적으로 리필 밸런스가 순조롭게 이루어지도록 하기 위해서 채널 내에서의 유동성 및 안정성이 높은 염료나 안료를 개선하거나 또는 리필 밸런스를 향상시키기 위해 유화제 또는 공용매를 도입하는 것이다. 그러나 염료나 안료를 변경하는 경우에는 인쇄 후 화상 품질과 관련된 색상 및 내구성 변화가 발생할 수 있다. 따라서, 염료나 안료를 변경하여 잉크의 유동성을 향상시키기에는 많은 어려움이 발생한다.
본 발명의 일 측면은 리필 밸런스가 우수한 잉크젯 기록용 잉크 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 측면은 잉크젯 기록장치를 이용하여 잉크 액적을 장시간 연속적으로 만족스럽게 토출할 수 있는 잉크젯 기록용 잉크 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 측면은 상기한 잉크젯 기록용 잉크 조성물을 포함하는 다색 잉크 세트를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 측면은 상기한 다색 잉크 세트를 포함하는 잉크젯 기록장치용 카트리지를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 측면은 상기한 잉크젯 기록장치용 카트리지를 구비하는 잉크젯 기록장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 측면에 따라,
하기 화학식 1의 벤조페논 폴리옥시에틸렌글리콜계 화합물 1종 이상의 계면활성제; 착색제; 및 용매;를 포함하는 잉크젯 기록용 잉크 조성물이 제공된다:
<화학식 1>
Figure 112009005288400-PAT00001
화학식 1에서, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7 및 R8은 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 카르복실기, 시아노기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1-20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기, 혹은 치환 또는 비치환된 C4-30 헤테로아릴기를 나타내고, X1 및 X2는 각각 독립적으로 (CH2CH2O)nH, (CH(CH3)CH2)nH 또는 (CH2CH2O)m1(CH(CH3)CH2)m2H이며, n 및 m1+m2 각각은 독립적으로 1 내지 10의 정수이고, m1 및 m2 각각은 독립적으로 1 내지 9의 정수이다.
상기 잉크 조성물의 전체 중량 100중량부를 기준으로 상기 벤조페논 폴리옥시에틸렌글리콜계 화합물의 함량은 0.1 내지 20중량부이며, 상기 착색제의 함량은 0.1 내지 15중량부이며, 상기 용매의 함량은 70 내지 90중량부일 수 있다.
상기 계면활성제가 하기 화학식 2 내지 5의 구조를 갖는 화합물에서 선택된 적어도 1종의 화합물을 상기 잉크 조성물의 전체 중량 100중량부를 기준으로 0.1 내지 15중량부 더 포함할 수 있다:
<화학식 2>
Figure 112009005288400-PAT00002
화학식 2에서,
R21, R22, R23, R24 및 R25는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 카르복실기, 시아노기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1-20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기, 혹은 치환 또는 비치환된 C4-30 헤테로아릴기를 나타내고,
X2는 단순결합, 산소, 황, NR26, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 헤테로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C4-C30 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 헤테로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C3-C30 시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C7-C30 아르알킬렌기, 카르보닐, 또는 에스테르기를 나타내며, R26은 수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-20 헤테로알킬기를 나타내고,
l2 및 n2는 각각 독립적으로 0 내지 100의 정수를 나타내며, 이들 중 적어도 하나는 1 이상의 정수를 나타낸다;
<화학식 3>
Figure 112009005288400-PAT00003
화학식 3에서,
R31 및 R32는 각각 독립적으로 상기 R21의 정의와 동일하고,
X3는 상기 X2의 정의와 동일하며,
l3 및 n3는 각각 독립적으로 0 내지 100의 정수를 나타내며, 이들 중 적어도 하나는 1 이상의 정수를 나타낸다;
<화학식 4>
Figure 112009005288400-PAT00004
화학식 4에서,
R41, R42, R43, R44, R45, R46, R47, R48, R49, R50, R51 및 R52는 각각 독립적으로 상기 R21의 정의와 동일하고,
X41 및 X42는 각각 독립적으로 상기 X2의 정의와 동일하며,
l4 및 n4는 각각 독립적으로 0 내지 100의 정수를 나타내며, 이들 중 적어도 하나는 1 이상의 정수를 나타낸다;
<화학식 5>
Figure 112009005288400-PAT00005
화학식 5에서,
R56, R57, R58, R59, R60 및 R61은 각각 독립적으로 상기 R21의 정의와 동일하고,
Z5는 상기 R21의 정의와 동일하며,
X51 및 X52는 각각 독립적으로 상기 X2의 정의와 동일하며,
k5, l5, m5 및 n5는 각각 독립적으로 0 내지 100의 정수를 나타내며, 이들 중 적어도 하나는 1 이상의 정수를 나타낸다.
상기 계면활성제는 구체적으로 상기 화학식 4의 화합물을 더 포함할 수 있다.
상기 잉크 조성물의 0Hz에서의 동적 계면장력은 20 내지 40 dyne/cm이고, 또한 15Hz에서의 동적 계면장력과 0Hz에서의 동적 계면장력의 차이가 0 ~ 30 dyne/cm일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따라 상기한 잉크젯 기록용 잉크 조성물을 포함하는 다색 잉크 세트로서, 서로 다른 색상의 상기 잉크 조성물을 2종 이상 포함하는 다색 잉크 세트가 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 따라 상기한 다색 잉크 세트를 포함하는 잉크젯 기록장치용 카트리지가 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 따라 상기한 잉크젯 기록장치용 카트리지를 구비하는 잉크젯 기록장치가 제공된다.
본 발명의 한 측면에 따르면 상기 벤조페논 폴리옥시에틸렌글리콜계 화합물을 포함하는 잉크젯 기록용 잉크 조성물은 유동성이 향상되어 잉크젯 기록에 사용되는 경우 리필 밸런스가 우수하다.
본 발명의 한 측면에 따르면 상기한 상기 벤조페논 폴리옥시에틸렌글리콜계 화합물을 포함하는 잉크젯 기록용 잉크 조성물은 잉크젯 프린트 헤드로부터 잉크 액적의 토출을 장시간에 걸쳐 양호하게 유지할 수 있다. 따라서 이 잉크조성물을 이용하여 잉크젯 기록 방식으로 연속적으로 화상을 인쇄하여도 화상 품질의 균일성을 만족할 만한 수준으로 유지할 수 있다.
이하에서는 상기한 잉크젯 기록용 잉크 조성물 등에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명의 한 측면에 따른 잉크젯 기록용 잉크 조성물은 잉크젯 프린터의 잉 크 리필 밸런스가 우수하여 잉크 액적 토출 및 화상 품질의 안정성을 개선할 수 있다. 이 잉크젯 기록용 잉크 조성물은 하기 화학식 1의 벤조페논 폴리옥시에틸렌글리콜계 화합물을 포함하는 1종 이상의 계면활성제; 착색제; 및 용매를 포함한다:
<화학식 1>
Figure 112009005288400-PAT00006
.
화학식 1에서, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7 및 R8은 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 카르복실기, 시아노기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1-20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기, 혹은 치환 또는 비치환된 C4-30 헤테로아릴기를 나타내고, X1 및 X2는 각각 독립적으로 (CH2CH2O)nH, (CH(CH3)CH2)nH 또는 (CH2CH2O)m1(CH(CH3)CH2)m2H이며, n 및 m1+m2 각각은 독립적으로 1 내지 10의 정수이고, m1 및 m2 각각은 독립적으로 1 내지 9의 정수이다.
상기 폴리옥시에틸렌글리콜계 화합물은 친수성기 및 소수성기가 존재하며 소수성기중 아릴계 모이어티는 구조적으로 안료 및 염료 구조의 아릴기 구조와 친화성을 갖고 X1 및 X2의 친수성기는 물 및 수혼화성 유기용매와 친화성을 갖기 때문에 동적 계면장력 측정시 가장 높게 측정된 값과 가장 낮게 측정된 값과의 차이가 낮기 때문에 잉크 유동성을 향상시킬 수 있다.
상기 계면활성제는 상기 화학식 1의 화합물 이외에 하기 화학식 2 내지 5의 구조를 갖는 화합물에서 선택된 적어도 1종의 화합물을 더 포함할 수 있다:
<화학식 2>
Figure 112009005288400-PAT00007
상기 화학식 2에서,
R21, R22, R23, R24 및 R25는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 카르복실기, 시아노기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1-20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기, 혹은 치환 또는 비치환된 C4-30 헤테로아릴기를 나타내고,
X2는 단순결합, 산소, 황, NR26, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 헤테로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C4-C30 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 헤테로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C3-C30 시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C7-C30 아르알킬렌기, 카르보닐, 또는 에스테르기를 나타내며, R26은 수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치 환된 C1-20 헤테로알킬기를 나타내고,
l2 및 n2는 각각 독립적으로 0 내지 100의 정수를 나타내며, 이들 중 적어도 하나는 1 이상의 정수를 나타낸다;
<화학식 3>
Figure 112009005288400-PAT00008
상기 화학식 3에서,
R31 및 R32는 각각 독립적으로 상기 R21의 정의와 동일하고,
X3는 상기 X2의 정의와 동일하며,
l3 및 n3는 각각 독립적으로 0 내지 100의 정수를 나타내며, 이들 중 적어도 하나는 1 이상의 정수를 나타낸다;
<화학식 4>
Figure 112009005288400-PAT00009
상기 화학식 4에서,
R41, R42, R43, R44, R45, R46, R47, R48, R49, R50, R51 및 R52는 각각 독립적으로 상기 R21의 정의와 동일하고,
X41 및 X42는 각각 독립적으로 상기 X2의 정의와 동일하며,
l4 및 n4는 각각 독립적으로 0 내지 100의 정수를 나타내며, 이들 중 적어도 하나는 1 이상의 정수를 나타낸다;
<화학식 5>
Figure 112009005288400-PAT00010
화학식 5에서,
R56, R57, R58, R59, R60 및 R61은 각각 독립적으로 상기 R21의 정의와 동일하고,
Z5는 상기 R21의 정의와 동일하며,
X51 및 X52는 각각 독립적으로 상기 X2의 정의와 동일하며,
k5, l5, m5 및 n5는 각각 독립적으로 0 내지 100의 정수를 나타내며, 이들 중 적어도 하나는 1 이상의 정수를 나타낸다.
구체적으로, 상기 계면활성제는 상기 화학식 1의 화합물 이외에 상기 화학식 4의 화합물을 더 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로는, 상기 화학식 4의 계면활성제는 하기 화학식 6의 화합물일 수 있다.
<화학식 6>
Figure 112009005288400-PAT00011
화학식 6에서, n 및 l은 각각 1 내지 30의 정수이고 그의 합 (n + l)은 2 내지 50의 정수를 나타낸다.
전술한 화합물의 정의에서 사용된 각 치환기는 다음과 같이 정의될 수 있다.
"알킬기"는 1 내지 20개, 구체적으로는 1 내지 10개, 더 구체적으로는 1 내지 6개의 탄소 원자의 직쇄 또는 분지쇄 포화 1가 탄화수소 모이어티를 의미한다. 상기 알킬기에 포함되어 있는 하나 이상의 수소 원자는 할로겐 원자, 히드록시기, -SH, 니트로기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 아미노기(-NH2, -NH(R), -N(R')(R''), R'과 R"은 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기임), 아미디노기, -NHNH2, 히드라존기, 카르복실기, 술폰산기, 인산기로 치환될 수 있다. 알킬기의 구체적인 예로서 메틸, 에틸, 프로필, 2-프로필, n-부틸, 이소-부틸, tert-부틸, 펜틸, 헥실, 도데실, 플루오로메틸, 디플루오로메틸, 트리플루오로메틸, 클로로메틸, 디클로로메틸, 트리클로로메틸, 요오도메틸, 브로모메틸 등을 들 수 있다.
"알콕시기"는 1 내지 20개, 구체적으로는 1 내지 10개, 더 구체적으로는 1 내지 6개의 탄소 원자의 직쇄 또는 분지쇄 포화 1가 에테르 형태의 산소-함유 탄화 수소 모이어티를 의미한다. 이러한 알콕시기의 구체적인 예는 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시 및 t-부톡시를 포함한다. 상기 알콕시기는 플루오로, 클로로 또는 브로모와 같은 하나 이상의 할로 원자로 더 치환되어 할로알콕시기를 제공할 수도 있다. 이와 같은 예로는 플루오로메톡시, 클로로메톡시, 트리플루오로메톡시, 트리플루오로에톡시, 플로오로에톡시 및 플루오로프로폭시 등을 들 수 있다. 상기 알콕시기중 하나 이상의 수소 원자는 상기 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.
"아릴기"는 6 내지 30개, 구체적으로는 6 내지 18개, 더 구체적으로는 6 내지 12개의 탄소 원자를 가지는 1가 모노시클릭 또는 폴리시클릭 방향족 탄화수소 모이어티를 의미한다. 아릴기의 방향족 모이너티는 탄소 원자만을 포함한다. 아릴기의 구체적인 예는 페닐, 톨릴, 나프틸, 나프타세닐, 자일릴, 비페닐, 안트릴, 페난트레닐, 안트라세닐, 인데닐 및 플루오레닐을 포함한다. 아릴기 중 하나 이상의 수소 원자는 탄소수 1 내지 10, 특히 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 할로겐 원자, 히드록시기, -SH, 니트로기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 아미디노기, -NHNH2, 히드라존기, 카르복실기, 술폰산기, 인산기로 선택적으로 치환될 수 있다.
"아르알킬기"는 상기 정의된 알킬기의 수소원자가 1개 이상이 아릴기로 치환되어 있는 7 내지 30개, 구체적으로는 7 내지 18개, 더 구체적으로는 7 내지 13개의 탄소 원자의 2가 탄화수소 모이어티를 의미한다. 이는 1 이상의 할로겐 치환체에 의해 임의로 치환될 수 있다. 예를 들면, 벤질기, 메틸렌나프틸기 등을 들 수 있다.
"헤테로알킬기" 또는 "헤테로아릴기"는 상기 알킬기 및 아릴기를 구성하는 체인의 탄소원자 중 일부가 헤테로 원자, 즉 질소원자, 황원자, 인원자, 산소원자 등의 헤테로원자로 치환된 것을 의미한다. 헤테로아릴기는 4 내지 30개, 구체적으로는 4 내지 18개, 더 구체적으로는 4 내지 12개의 탄소 원자를 가질 수 있으며, 융합고리를 포함할 수 있다. 헤테로알킬기 또는 헤테로아릴기 중 하나 이상의 수소 원자는 알킬기, 할로겐 원자, 히드록시기, -SH, 니트로기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 아미디노기, -NHNH2, 히드라존기, 카르복실기, 술폰산기, 인산기로 선택적으로 치환될 수 있다. 헤테로아릴기의 구체적인 예는 피리딜, 이미다졸릴, 카바졸릴, 퀴놀릴, 인돌릴 등을 포함한다.
"알킬렌기"는 1 내지 20개, 구체적으로는 1 내지 10개, 더 구체적으로는 1 내지 6개의 탄소 원자의 직쇄 또는 분지쇄 포화 2가 탄화수소 모이어티를 의미한다. 상기 알킬렌기 중 하나 이상의 수소 원자는 알킬기, 할로겐 원자, 히드록시기, -SH, 니트로기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 아미디노기, -NHNH2, 히드라존기, 카르복실기, 술폰산기, 인산기로 선택적으로 치환될 수 있다. 이의 구체적인 예는 메틸렌, 에틸렌, 프로필렌, n-부틸렌, 헥실렌 등을 포함한다.
"아릴렌기"는 6 내지 30개, 구체적으로는 6 내지 18개의 탄소 원자, 더 구체적으로는 6 내지 12개의 탄소원자를 가지는 2가 모노시클릭, 바이시클릭 또는 트리시클릭 방향족 탄화수소 모이어티를 의미한다. 상기 알릴렌기 중 하나 이상의 수소 원자는 알킬기, 할로겐 원자, 히드록시기, -SH, 니트로기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 아미디노기, -NHNH2, 히드라존기, 카르복실기, 술폰산기, 인산기로 선택적으로 치환될 수 있다. 아릴렌기의 구체적인 예는 페닐렌, 나프탈레닐렌, 비페닐렌 등을 들 수 있다.
"알케닐렌기"는 1개 이상의 탄소-탄소 이중 결합을 포함하는 2 내지 20개, 구체적으로는 2 내지 10개, 더 구체적으로는 2 내지 6개의 탄소 원자의 직쇄 또는 분지쇄의 2가 탄화수소 부위를 의미한다. 이는 탄소-탄소 이중 결합을 포함하는 탄소 원자를 통해 및/또는 포화된 탄소 원자를 통해 결합될 수 있다. 알케닐렌기는 1 이상의 할로겐 치환체에 의해 임의로 치환될 수 있다. 이의 구체적인 예는 -CH=CH-, -CH2CH=CH-, -CH=C(CH3)-, -CH2CH=CHCH2- 등을 들 수 있다.
"시클로알킬렌"은 3 내지 30개, 구체적으로는 3 내지 10개, 더 구체적으로는 3 내지 6개의 탄소의 포화된 또는 불포화된 비방향족 2가 모노시클릭, 바이시클릭 또는 트리시클릭 탄화수소 모이어티를 의미한다. 이는 1개 이상의 할로겐 치환체에 의해 임의로 치환될 수 있다. 이의 구체적인 예는 시클로프로필렌, 시클로부틸렌, 및 시클로펜틸렌을 포함한다.
"아르알킬렌기"는 상기 정의된 알킬렌기의 수소원자가 1개 이상이 아릴기로 치환되어 있는 7 내지 30개, 구체적으로는 7 내지 18개, 더 구체적으로는 7 내지 13개의 탄소 원자의 2가 탄화수소 모이어티를 의미한다. 이는 1 이상의 할로겐 치환체에 의해 임의로 치환될 수 있다. 예를 들면, 벤질렌, 메틸렌나프탈레닐렌 등을 들 수 있다.
"헤테로알킬렌기", "헤테로아릴렌기" 및 "헤테로알케닐렌기는 각각 상기 알킬렌기, 아릴렌기, 및 알케닐렌기를 구성하는 체인의 탄소원자 중 일부가 헤테로 원자, 즉 질소원자, 황원자, 인원자, 산소원자 등의 헤테로원자로 치환된 것을 의미한다. 헤테로아릴렌기는 4 내지 30개, 구체적으로는 4 내지 18개, 더 구체적으로는 4 내지 12개의 탄소 원자를 가질 수 있다. 상기 헤테로알킬렌기 또는 헤테로아릴렌기 중 하나 이상의 수소 원자는 알킬기, 할로겐 원자, 히드록시기, -SH, 니트로기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 아미디노기, -NHNH2, 히드라존기, 카르복실기, 술폰산기, 인산기로 선택적으로 치환될 수 있다.
"단순 결합"은 단일 결합을 의미한다.
잉크 유동성 향상 및 리필 밸런스의 측면에서, 상기 잉크젯 기록용 잉크 조성물의 동적 계면 장력은 주파수 0Hz에서 20 ~ 40 dyne/cm이며, 구체적으로는 30 ~ 35 dyne/cm이다. 동적 계면 장력이 20 dyne/cm 미만이면, 잉크 유동성이 저하되어 리필 밸런스도 저하되므로 안정적인 화상을 얻기 힘들다. 동적 계면 장력이 40 dyne/cm를 초과하면, 잉크 유동성은 향상될 수 있으나 초기 잉크 액적 토출의 특성이 나빠질 수 있다. 잉크 유동성 향상 및 리필 밸런스의 측면에서, 15Hz에서의 동적 계면장력과 0Hz에서의 동적 계면장력의 차이는 0 ~ 30 dyne/cm, 구체적으로는 5 ~ 20 dyne/cm 일 수 있다. 동적 계면 장력의 차이가 30 dyne/cm를 초과하면, 토출 환경 변화에 따라 동적 계면 장력의 변화가 심하기 때문에 잉크 리필 밴런스의 변동(fluctuation)이 발생하기 쉽다. 따라서 이 경우에는, 장시간 연속적으로 화상을 인쇄하는 경우, 잉크 액적 토출 및 화상 품질의 균일성을 유지하기 어렵다.
상기 잉크 조성물의 점도는 최적의 사용상태를 나타내기 위해서 20℃에서 1.5 내지 20cps, 구체적으로는 1.5 내지 3.5 cps 이다.
상기한 특성을 달성하기 위하여, 상기 잉크 조성물에서 이 조성물의 전체 중량 100 중량부를 기준으로 상기 화학식 1의 폴리옥시에틸렌글리콜계 화합물의 함량은 0.1 내지 20 중량부이며, 구체적으로는 1 내지 10 중량부이며, 상기 착색제의 함량은 0.1 내지 15 중량부이며, 상기 용매의 함량은 70 내지 90 중량부이다. 상기 폴리옥시에틸렌글리콜계 화합물의 함량이 0.1 중량부 미만이면 잉크 조성물의 유동성 향상을 달성하기 어려우며, 20 중량부를 초과하면 잉크 조성물의 용해성이 저하되며 노즐 표면을 손상시킬 염려가 있다. 유사한 측면에서, 화학식 2 내지 5의 구조를 갖는 화합물에서 선택된 적어도 1종의 화합물의 함량은 상기 잉크 조성물의 전체 중량 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 15 중량부, 구체적으로는 0.5 내지 7.5 중량부이다.
상기한 바와 같이, 상기 잉크 조성물은 상기한 특성을 달성하고 또한 착색제의 분산 안정성을 강화하기 위하여 2종 이상의 계면활성제를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 계면활성제 중 적어도 1종이 12 이상의 HLB 값을 갖고, 적어도 1종이 12 미만의 HLB 값을 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 계면활성제 중 적어도 1종이 12 내지 20의 HLB 값을 갖는 친수성이 강한 것이고, 적어도 1종은 4 이상 12 미만의 HLB 값을 갖는 친수성이 약한 것일 수 있다. HLB 값(Hydrophilic Lipophilic Balance)은 미국 Atalas Powder 회사 연구진에 의해 처음 도입된 개념으로서 계면활성제 분자 중에서 친유성인 부분과 친수성인 부분의 균형을 나타내며, 이는 분자 구조에 따라 상이한 값을 나타내며, 이러한 HLB 값은 계면활성제를 선택할 때 매우 유용한 기준이 된다.
상기 잉크 조성물에 사용되는 착색제는 염료, 안료 또는 자가분산형 안료 모두 사용가능하며, 해당 기술분야에서 사용되는 것이라면 어느 것이나 제한 없이 사용할 수 있다. 즉, 물에 용해되거나 분산될 수 있는 염료, 분산제의 도움으로 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 예는 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 포함한다. 안료의 구체적인 예는 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), 인디고이 드계 안료(indigoid pigments) 등을 포함한다. 자가 분산된 안료의 구체적인 예는 카보제트 시리즈(cabojet-series)나 오리엔트 케미칼사(Orient Chemical)의 CW-series 등을 포함하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
이와 같은 착색제의 함량은 상기 잉크 조성물 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 15 중량부, 구체적으로는 1 내지 10 중량부의 함량일 수 있다. 상기 착색제의 함량이 0.1 중량부 미만이면 충분한 색상 발현이 곤란하며, 15 중량부를 초과하면경제성이 저하될 수 있다.
상기 잉크 조성물에 포함되는 용매는 물, 수혼화성 유기용매 또는 이들의 혼합용매일 수 있다. 이와 같은 용매의 함량은 상기 잉크 조성물 100중량부를 기준으로 70 내지 90 중량부일 수 있다. 용매의 함량이 70 중량부 미만이면 잉크 조성물의 점도가 지나치게 높아져 토출 성능이 저하될 우려가 있으며, 90중량부를 초과하면 점도가 지나치게 낮아질 수 있다.
수혼화성 유기용매는 1가 알콜계 용매, 케톤계 용매, 에스테르계 용매, 다가 알콜계 용매, 다가알콜계 유도체 용매, 함질소계 용매, 디메틸 술폭사이드, 테트라메틸술폰 및 티오글리콜의 함황 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
1가 알콜올계 용매는 잉크의 표면 장력을 조절하여, 보통 용지 또는 전문 용지 등의 기록 매체 상에서의 침투성, 도트 형성능 및 인쇄된 화상의 건조 특성을 향상시킬 수 있다. 다가 알코올계 혹은 그의 유도체는 쉽게 증발하지 않으며 잉크의 어는 점을 낮춤으로써 잉크의 보존 안정성을 향상시켜 노즐의 막힘을 방지할 수 있다.
1가 알콜계 용매의 구체적인 예는 메틸 알콜, 에틸 알콜, n-프로필 알콜, i-프로필 알콜, n-부틸 알콜, s-부틸 알콜 및 t-부틸 알콜 등의 저급 알콜을 들 수 있으며, 특히, 에틸 알콜, i-프로필 알콜 및 n-부틸 알코올을 포함한다. 다가 알콜계 용매의 구체적인 예는 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 부틸렌 글리콜 및 글리세롤 등의 알킬렌 글리콜류, 폴리에틸렌 글리콜 및 폴리프로필렌 글리콜 등의 폴리알킬렌 글리콜류, 및 티오디글리콜을 포함한다. 다가 알콜계 유도체의 예는 에틸렌글리콜 디메틸에테르 등의 상기 기재한 다가 알콜의 저급알킬에테르류, 및 에틸렌글리콜 디아세테이트 등의 상술한 다가 알콜의 저급카르복실산 에스테르류를 포함한다. 케톤계 용매는 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 디에틸 케톤 또는 디아세톤 알콜을 포함한다. 에스테르계 용매의 구체적인 예는 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트 또는 에틸 락테이트를 포함한다.
수혼화성 유기용매로서 사용가능한 함질소계 용매의 구체적인 예는 2-피롤리돈 또는 N-메틸-2-피롤리돈을 포함하고, 함황계 용매의 구체적인 예는 디메틸 술폭사이드, 테트라메틸렌술폰 또는 티오글리콜을 포함한다.
상기 용매가 혼합용매인 경우, 이 혼합용매는 물 100 중량부 대 상기 수혼화성 유기 용매 0.1 내지 130 중량부의 비율로 이루어질 수 있다. 수혼화성 유기 용매의 비율이 0.1 중량부 미만이면 잉크가 너무 빨리 증발되어 안정성이 저하될 염려가 있으며, 130 중량부를 초과하면 잉크의 점도가 증가하여 토출성능이 저하될 수 있다.
상기 잉크 조성물은 다양한 첨가제를 더 포함할 수 있다. 구체적으로는 습윤제, 분산제, 계면활성제, 점도조절제, pH 조절제, 및 산화방지제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 이 첨가제의 함량은 잉크 조성물 100 중량부에 대하여 0.1 내지 20 중량부, 구체적으로는 0.1 내지 10중량부의 함량으로 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기한 잉크젯 기록용 잉크 조성물을 포함하는 다색 잉크 세트로서, 서로 다른 색상의 상기 잉크 조성물을 2종 이상 포함하는 다색 잉크 세트가 제공된다. 이와 같은 잉크 세트는 잉크젯 기록 장치의 잉크 수용부 또는 잉크젯 프린터 카트리지에 제공될 수 있다. 즉 본 발명의 다른 측면에 따른 잉크젯 기록장치용 카트리지는 상기한 다색 잉크 세트를 구비한다. 본 발명의 다른 측면에 따른 잉크젯 기록장치는 상기한 잉크젯 기록장치용 카트리지를 구비한다. 열방식 잉크젯 기록장치는 잉크 조성물을 가열하여 버블을 형성함으로써 잉크 액적을 토출시키는 써멀 프린트 헤드(thermal print head)를 구비한다. 압전방식 잉크젯 기록장치는 피에조 소자를 이용하여 압력 펄스를 발생시켜서 잉크 액적을 토출시키는 피에조 프린트 헤드(piezo print head)를 구비한다. 잉크젯 기록 장치는 스캐닝형 프린터(scanning type printer) 또는 어레이형 프린터(array type printer)일 수 있다. 어레이형 프린터는 복수 개의 노즐을 구비할 수 있다. 구체적으로, 어레이형 프린터는 10,000개 이상의 노즐을 구비할 수 있다. 잉크젯 기록 장치는 데스크탑(desktop)용, 텍스타일(textile)용 및 산업용으로도 사용될 수 있다. 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 일 실시예에 따른 잉크젯 기록 장치(50)를 나타낸 개략적인 사시도이다.
이를 참조하면, 잉크젯 기록 장치(50)는 상기한 잉크 조성물을 포함하는 잉크젯 프린터 카트리지(11)를 구비한다. 프린터 커버(8)는 잉크젯 기록 장치(50)의 본체(13)와 연결되어 있다. 이동성 래치(10)의 서로 맞물린 영역은 홀(7)을 통하여 돌출되어 있다. 이동성 래치(10)는 고정 래치(9)와 서로 맞물리게 되어 있고, 고정 래치(9)는 프린터 커버(8)가 닫혀질 때 프린터 커버(8)의 내부에 연결된다. 프린터 커버(8)는 홀을 통하여 연장된 이동성 래치(10)의 맞물린 영역에 대응되는 리세스(14)를 구비한다. 잉크젯 프린터 카트리지(11)는 이의 하부를 통과하는 종이(3)에 잉크가 위치하도록 장착된다.
도 2는 본 발명의 잉크 세트를 포함하는 잉크젯 프린터 카트리지(11)의 단면도이다. 잉크젯 프린터 카트리지(11)는 잉크 탱크(112)를 형성하는 카트리지 본체(110), 잉크 탱크(112)의 탑 영역을 커버하는 내부 커버(114), 내부커버(114)와 소정 간격으로 이격되고, 잉크 탱크(112)와 내부 커버(114)를 실링하는 외부 커버(116)를 구비한다.
잉크 탱크(112)는 수직 배리어 벽(123)에 의하여 제1 잉크 챔버(124) 및 제2 잉크 챔버(126)로 구획된다. 제1 잉크 챔버(124) 및 제2 잉크 챔버(126) 사이에 잉크 통로(ink passage: 128)가 수직 배리어 벽(123)의 바닥에 형성된다. 잉크가 제1 잉크 챔버(124) 및 스폰지 (129)를 채우고, 잉크는 제2 잉크 챔버(126)를 채운다. 제2 잉크 챔버(126)에 대응되는 벤트 홀(126a)이 내부 커버(114)에 형성된다.
필터(140)는 제2 잉크 챔버(126)의 하부에 형성되어 잉크 내의 불순물 및 미세 버블을 여과하여 프린트 헤드(130)의 토출공(ejection hole)이 클로깅되는 것을 막는다. 후크(142)는 필터(140)의 에지상에 형성되어 스탠드 파이프(132)의 탑 영역에 배치(커플링)된다. 잉크 탱크(120)의 잉크가 프린트 헤드(130)의 토출공을 통과하여 인쇄 매체에 작은 방울 형상으로 토출된다.
이하에서 본 발명을 실시예 및 비교예를 들어 더 상세히 설명하지만 본 발명이 이들에 한정되는 것은 아니다.
실시예 : 잉크 조성물의 제조
하기 실시예 1 내지 4에 나타낸 성분을 믹서로 완전히 혼합하여 실시예 1 내지 4의 잉크젯 기록용 잉크 조성물을 제조하였다. 아래에서 제품명 NN207은 (주)한농화학에서 입수한 계면활성제로서 화학식 1에서 R1 = R4 = R5 = R6 = R7 = R8은 수소원자이고, R2 = R3 = n-노닐기이고, X1 및 X2가 모두 (CH2CH2O)nH이고, X1 및 X2의 에틸렌옥사이드(EO) 잔기의 수를 나타내는 n의 합이 7인 비이온성 계면활성제이다. 제품명 NN205는 (주)한농화학에서 입수한 계면활성제로서 화학식 1에서 R1 = R4 = R5 = R6 = R7 = R8은 수소원자이고, R2 = R3 = n-노닐기이고, X1 및 X2가 모두 (CH2CH2O)nH이고, X1 및 X2의 에틸렌옥사이드 잔기의 수를 나타내는 n의 합 n=5인 비 이온성 계면활성제이다. Surfynol 465는 Airproduct사로부터 입수한 계면활성제로서 상기 화학식 6에서 n + l = 10인 비이온성 계면활성제이다. Tergitol 15-S-7은 Dow Chemical Company에서 입수한 2차 알콜 에톡실레이트계 비이온성 계면활성제이다. Zonyl FSO는 Du Pont사에서 입수한 비이온성 불화탄소계 계면활성제이다.
실시예 1
C.I. Basic Black 2 4.5 중량%
글리세롤 5.0 중량%
에틸렌글리콜 5.0 중량%
디에틸렌글리콜 5.0 중량%
2-피롤리돈 2.5 중량%
Surfynol 465 0.1 중량%
NN207 1.0 중량%
물 76.9 중량%
실시예 2
C.I. Basic Black 2 4.5 중량%
글리세롤 5.0 중량%
에틸렌글리콜 5.0 중량%
디에틸렌글리콜 5.0 중량%
2-피롤리돈 2.5 중량%
NN207 1.0 중량 %
물 77.0 중량%
실시예 3
C.I. Pigment Yellow 93 4.5 중량%
글리세롤 5.0 중량%
에틸렌글리콜 5.0 중량%
디에틸렌글리콜 5.0 중량%
2-피롤리돈 2.5 중량%
NN205 1.0 중량 %
물 77.0 중량%
실시예 4
C.I. Pigment Yellow 93 4.5 중량%
글리세롤 5.0 중량%
에틸렌글리콜 5.0 중량%
디에틸렌글리콜 5.0 중량%
2-피롤리돈 2.5 중량%
Surfynol 465 0.1 중량%
NN205 1.0 중량 %
물 77.0 중량%
비교예 1
C.I. Basic Black 2 4.5 중량%
글리세롤 5.0 중량%
에틸렌글리콜 5.0 중량%
디에틸렌글리콜 5.0 중량%
2-피롤리돈 2.5 중량%
Zonyl FSO 0.1 중량%
Tergitol 15-S-7 1.0 중량%
물 76.9 중량%
비교예 2
C.I. Basic Black 2 4.5 중량%
글리세롤 5.0 중량%
에틸렌글리콜 5.0 중량%
디에틸렌글리콜 5.0 중량%
2-피롤리돈 2.5 중량%
Tergitol 15-S-7 1.0 중량%
물 77.0 중량%
비교예 3
C.I. Pigment Yellow 93 4.5 중량%
글리세롤 5.0 중량%
에틸렌글리콜 5.0 중량%
디에틸렌글리콜 5.0 중량%
2-피롤리돈 2.5 중량%
Zonyl FSO 0.1 중량%
Tergitol 15-S-7 1.0 중량%
물 76.9 중량%
비교예 4
C.I. Pigment Yellow 93 4.5 중량%
글리세롤 5.0 중량%
에틸렌글리콜 5.0 중량%
디에틸렌글리콜 5.0 중량%
2-피롤리돈 2.5 중량%
Tergitol 15-S-7 1.0 중량%
물 77.0 중량%
테스트예 1 : 동적 계면 장력 ( Dynamic surface tension measurement )
실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4에서 얻어진 각각의 잉크 조성물에 대하여 Kruss사의 Bubble Pressure Tensiometer BP2 장치를 이용하여 실온에서 동적 계면 장력을 측정하였다.
도 3은 이러한 동적 계면 장력 측정 결과를 도시한 그래프이다. 아래 표 1은 이 시험결과를 구체적인 수치로 표시한 결과이다. 표 1을 참조하면, 버블링 주파수 0 Hz에서의 계면장력값, 버블링 주파수 15 Hz에서의 계면장력값, 및 이 두 계면장력값의 차이를 종합하였다. 본 발명에서 0 Hz에서의 동적 계면장력값이란 0.1 Hz 내지 1 Hz의 저주파수 범위의 적어도 2곳에서 동적 계면장력을 측정한 후, 0 Hz로 외삽(extrapolation)하여 얻은 동적 계면장력 값을 의미한다.
[표 1]
0 Hz로 외삽된
표면장력값(A)
(mN/m)		 버블링 주파수 15 Hz에서의
표면장력값(B)
(mN/m)		 B-A = △
(mN/m)
실시예 1 28.29 35.10 6.81
실시예 2 33.40 38.3 4.90
실시예 3 27.53 38.69 11.16
실시예 4 36.3 45.8 9.5
비교예 1 32.4 71.2 38.8
비교예 2 37.0 71.4 34.4
비교예 3 24.8 67.4 42.6
비교예 4 32.6 70.0 37.4
표 1 및 도 3을 다시 참조하면, 실시예 1 ~ 4의 잉크 조성물은 적당한 크기의 0 Hz에서의 동적 계면 장력값을 갖고 있으므로 잉크 유동성 및 초기 잉크 액적 토출 특성이 우수한 것을 알 수 있다. 실시예 1 ~ 4의 잉크 조성물은 또한 대응하는 비교예 1 ~ 4의 잉크 조성물에 비하여 15 Hz에서의 동적 계면 장력값과 0 Hz에 서의 동적 계면 장력값의 차이가 훨씬 작은 것을 알 수 있다. 따라서, 실시예 1 ~ 4의 잉크 조성물은 0 Hz ~ 15 Hz 범위에서의 동적 계면 장력의 변화가 작기 때문에 잉크 리필 밸런스가 안정적으로 우수하다는 것을 알 수 있다. 따라서 이 경우에는, 장시간 연속적으로 화상을 인쇄하는 경우에도, 잉크 액적 토출 및 화상의 균일성을 효과적으로 유지할 수 있다.
테스트예 2 : 미싱 노즐수 테스트 ( Missing nozzle test )
실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4에서 얻어진 각각의 잉크 조성물 및 증류수를 블레이드 기능이 있는 잉크젯 프린터(삼성전자, MJC-2400C)에 같은 양으로 적용하여 실험하였다. 노즐 표면에 블랙 잉크로 도포하고, 2일 동안 건조시킨 후 실험을 하였다. 미싱 노즐 검출 패턴(Missing Nozzle Detecting Pattern)을 이용하여 토출되지 못한 노즐을 카운트하여 노즐 세척 정도를 확인하였다. 총 노즐의 수는 760으로 하여 미싱 노즐의 수와 노즐에 남아 있는 잉크의 정도를 하기 기준으로 평가하여 하기 표 2에 나타내었다.
평가기준: A는 미싱 노즐의 수를 나타낸다.
◎ : A < 10
O : 10≤ A < 50
D : 50 ≤A < 100
X : 100 < A
테스트예 3 : 노즐 막힘 테스트 ( clogging test )
실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4에서 얻어진 각각의 잉크 조성물 및 증류수를 블레이드 기능이 있는 잉크젯 프린터(삼성전자, MJC-2400C)에 같은 양으로 적용하여 실험하였다. 블랙, 옐로우 잉크를 카트리지(삼성전자, M-50)에 채우고 개봉(uncap) 상태에서 일주일을 보관한 후, 습식 블레이드 기능을 이용하여 메인티넌스(maintanence)를 한 후 25% 솔리드 패턴(solid pattern)으로 실험을 하였다.
일주일 보관한 카트리지를 잉크젯 프린터에 장착한 후, 25% 솔리드 패턴으로 측정하였다. 100 dot 내에서 회복할 경우 "A"로 평가하였다. 상기 25% 솔리드 패턴으로 인쇄하였을 때, A4지 한장 내에서 회복할 경우 "B"로 평가하였다. 상기 25% 솔리드 패턴으로 인쇄하였을 때 한 노즐이라도 A4지 한장 내에서 회복하지 않을 경우 "C"로 평가하였다. 평가 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
테스트예 4 : EO Gap 측정 테스트
실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4에서 얻어진 각각의 잉크 조성물을 잉크젯 어레이 프린터(삼성전자, MJC-2400C)로 E-O Gap 측정 패턴을 이용하여 각 Even, Odd Chip의 노즐 간격을 측정하였다. 모든 노즐이 정상적으로 토출되었을 경우의 노즐 간격은 10.00의 값을 나타내며, 실제 측정값이 10.00에서 벗어나는 정도를 기준으로 평가하여 하기 표 2에 나타내었다.
평가기준: A는 Even, Odd Chip의 노즐 간격을 나타낸다.
◎ : 9.90 < A ≤ 10.10
O : 9.80 < A ≤ 9.90 , 10.10 ≤ A < 10.20
D : 9.70 < A ≤ 9.80 , 10.20 ≤ A < 10.30
X : A ≤ 9.70 , 10.30 ≤ A
테스트예 5 : X-Y 얼라인먼트 측정 테스트
실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4에서 얻어진 각각의 잉크 조성물을 잉크젯 어레이 프린터(삼성전자, MJC-2400C)로 X-Y 얼라인먼트 측정 패턴을 이용하여 각 칩의 X-Y 얼라인먼트를 측정하였다. 모든 칩이 정상적으로 토출되었을 경우의 X-Y 얼라인먼트 값은 0의 값을 가지며, 중심값에서 벗어나는 정도를 X, Y 축을 기준으로 평가하여 하기 표 2에 나타내었다.
평가기준: A는 X-Y 얼라인먼트 값을 나타낸다.
◎ : -5.00 ≤ A ≤ 5.00
O : -10.00 ≤ A ≤ 10.00
D : -15.00 ≤ A ≤ 15.00
X : A < -15.00 , 15.00 < A
[표 2]
미싱 노즐수
(총 760개)		 노즐 막힘 테스트 EO 갭
측정 테스트		 X-Y 얼라인먼트 측정 테스트
실시예 1 ◎ A ◎ ◎
실시예 2 ◎ A ◎ ◎
실시예 3 ◎ A ◎ ◎
실시예 4 ◎ A ◎ ◎
비교예 1 O B O O
비교예 2 O C O D
비교예 3 O C D D
비교예 4 O B X X
표 2를 참조하면, 본 발명의 잉크젯 잉크 조성물에 관한 실시예 1 내지 4의 경우, 노즐 빠짐 현상과 막힘 현상이 거의 관찰되지 않는 것뿐만 아니라 화상 평가인 EO Gap 과 X-Y 얼라인먼트 측정 결과가 매우 우수하였다. 비교예 1 내지 4의 잉크 조성물의 경우, 노즐 빠짐 현상이 다소 발생하였으며, 노즐 막힘 현상이 많이 관찰되었다. 그리고 화상 평가 항목인 EO Gap 과 X-Y 얼라인먼트는 중심값에서 많이 벗어나는 현상을 보이며 화상 불량의 결과를 나타내었다.
상기 결과로부터, 화학식 1의 벤조페논 폴리옥시에틸렌 글리콜계 화합물을 포함하는 1종 이상의 계면활성제, 착색제 및 용매를 포함하는 잉크 조성물은 우수한 리필 밸런스를 나타내며, 잉크의 유동성과 토출 특성이 향상되어 장시간 연속 토출시에도 안정적으로 고품질 화상을 얻을 수 있음을 확인하였다.
도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 잉크 조성물을 포함하는 잉크 카트리지를 구비한 잉크젯트 기록 장치(50)의 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 측면에 따른 잉크 조성물을 포함하는 잉크 카트리지(11)의 단면도이다.
도 3은 실시예 및 비교예의 잉크 조성물에 대한 동적 계면 장력 측정 결과를 도시한 그래프이다.
<도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명>
50 : 잉크젯 기록 장치 7 : 홀
8 : 프린터 커버 9 : 고정성 래치
10 : 이동성 래치 11 : 잉크젯 프린터 카트리지
13 : 본체 112 : 잉크 탱크
124 : 제1 잉크 챔버 126 : 제2 잉크 챔버

Claims (13)

  1. 하기 화학식 1의 벤조페논 폴리옥시에틸렌글리콜계 화합물을 포함하는 1종 이상의 계면활성제;
    착색제; 및
    용매;를 포함하는 잉크젯 기록용 잉크 조성물:
    <화학식 1>
    Figure 112009005288400-PAT00012
    상기 화학식 1에서, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7 및 R8은 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 카르복실기, 시아노기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1-20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기, 혹은 치환 또는 비치환된 C4-30 헤테로아릴기를 나타내고, X1 및 X2는 각각 독립적으로 (CH2CH2O)nH, (CH(CH3)CH2)nH 또는 (CH2CH2O)m1(CH(CH3)CH2)m2H이며, n 및 m1+m2는 각각 독립적으로 1 내지 10의 정수이고, m1 및 m2 각각은 독립적으로 1 내지 9의 정수이다.
  2. 제1항에 있어서, 상기 잉크 조성물의 전체 중량 100 중량부를 기준으로 상기 벤조페논 폴리옥시에틸렌글리콜계 화합물의 함량은 0.1 내지 20 중량부이며, 상기 착색제의 함량은 0.1 내지 15 중량부이며, 상기 용매의 함량은 70 내지 90 중량부인 잉크젯 기록용 잉크 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 계면활성제가 하기 화학식 2 내지 5의 구조를 갖는 화합물에서 선택된 적어도 1종의 화합물을 상기 잉크 조성물의 전체 중량 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 15 중량부 더 포함하는 잉크젯 기록용 잉크 조성물:
    <화학식 2>
    Figure 112009005288400-PAT00013
    상기 화학식 2에서,
    R21, R22, R23, R24 및 R25는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 카르복실기, 시아노기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1-20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기, 혹은 치환 또는 비치환된 C4-30 헤테로아릴기를 나타내고,
    X2는 단순결합, 산소, 황, NR26, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 헤테로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C4-C30 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 헤테로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C3-C30 시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C7-C30 아르알킬렌기, 카르보닐, 또는 에스테르기를 나타내며, R26은 수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1-20 헤테로알킬기를 나타내고,
    l2 및 n2는 각각 독립적으로 0 내지 100의 정수를 나타내며, 이들 중 적어도 하나는 1 이상의 정수를 나타낸다;
    <화학식 3>
    Figure 112009005288400-PAT00014
    상기 화학식 3에서,
    R31 및 R32는 각각 독립적으로 상기 R21의 정의와 동일하고,
    X3는 상기 X2의 정의와 동일하며,
    l3 및 n3는 각각 독립적으로 0 내지 100의 정수를 나타내며, 이들 중 적어도 하나는 1 이상의 정수를 나타낸다;
    <화학식 4>
    Figure 112009005288400-PAT00015
    상기 화학식 4에서,
    R41, R42, R43, R44, R45, R46, R47, R48, R49, R50, R51 및 R52는 각각 독립적으로 상기 R21의 정의와 동일하고,
    X41 및 X42는 각각 독립적으로 상기 X2의 정의와 동일하며,
    l4 및 n4는 각각 독립적으로 0 내지 100의 정수를 나타내며, 이들 중 적어도 하나는 1 이상의 정수를 나타낸다;
    <화학식 5>
    Figure 112009005288400-PAT00016
    상기 화학식 5에서,
    R56, R57, R58, R59, R60 및 R61은 각각 독립적으로 상기 R21의 정의와 동일하고,
    Z5는 상기 R21의 정의와 동일하며,
    X51 및 X52는 각각 독립적으로 상기 X2의 정의와 동일하며,
    k5, l5, m5 및 n5는 각각 독립적으로 0 내지 100의 정수를 나타내며, 이들 중 적어도 하나는 1 이상의 정수를 나타낸다.
  4. 제3항에 있어서, 상기 계면활성제가 상기 화학식 4의 화합물을 더 포함하는 잉크젯 기록용 잉크 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 잉크 조성물의 점도가 1.5 내지 20cps인 잉크젯 기록용 잉크 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 잉크 조성물의 0Hz에서의 동적 계면장력은 20 내지 40 dyne/cm이고, 또한 15Hz에서의 동적 계면장력과 0Hz에서의 동적 계면장력의 차이가 0 ~ 30 dyne/cm인 잉크젯 기록용 잉크 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 상기 착색제가 염료, 안료 또는 자가분산형 안료인 잉크젯 기록용 잉크 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 상기 용매가 물, 수혼화성 유기용매 또는 이들의 혼합용매 인 잉크젯 기록용 잉크 조성물.
  9. 제8항에 있어서, 상기 수혼화성 유기용매가 1가 알콜계 용매, 케톤계 용매, 에스테르계 용매, 다가알콜계 용매, 다가알콜계 유도체 용매, 함질소계 용매, 함황 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 잉크젯 기록용 잉크 조성물.
  10. 제8항에 있어서, 상기 혼합용매가 물 100 중량부 대 상기 수혼화성 유기 용매 0.1 내지 130 중량부의 비율로 이루어진 잉크젯 기록용 잉크 조성물.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 잉크젯 기록용 잉크 조성물을 포함하는 다색 잉크 세트로서, 서로 다른 색상의 상기 잉크 조성물을 2종 이상 포함하는 다색 잉크 세트.
  12. 제11항에 따른 상기 다색 잉크 세트를 포함하는 잉크젯 기록장치용 카트리지.
  13. 제12항에 따른 상기 잉크젯 기록장치용 카트리지를 구비하는 잉크젯 기록장치.
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