KR940009862B1

KR940009862B1 - 잉크

Info

Publication number: KR940009862B1
Application number: KR1019910003667A
Authority: KR
Inventors: 고로모 시로다; 교오꼬 후꾸시마; 쇼오지 고이께
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤; 야마지 게이조오
Priority date: 1990-03-07
Filing date: 1991-03-07
Publication date: 1994-10-18
Also published as: JP3005059B2; EP0447870A3; DE69106750D1; JPH04211470A; CN1055376A; GB2241706A8; US5118351A; CA2037220A1; ES2067070T3; EP0447870A2; GB9104215D0; AU642976B2; DE69106750T2; ATE117349T1; CA2037220C; CN1051104C; GB2241706A; AU7265991A; GB2241706B; EP0447870B1

Abstract

내용 없음.

Description

잉크

제 1a 도 및 제 1b 도는 각각 잉크-제트 기록장치의 헤드의 수직종단면도 및 횡단면도이고,

제 2 도는 제 1a 도 및 제 1b 도에 도시된 바의 헤드를 복수세트로 하여 구성된 헤드의 외관의 사시도이고,

제 3 도는 잉크-제트 기록장치의 예의 사시도이고,

제 4 도는 잉크 카트리지의 종단면도이고,

제 5 도는 기록 유니트의 사시도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

13 : 헤드 14 : 홈

15 : 가열헤드 16 : 보호층

17-1, 17-2 : 전극 18 : 내열층

19 : 열저장층 20 : 기판

21 : 잉크 22 : 오리피스

23 : 메니스커스 24 : 소적

[발명의 배경]

[발명의 분야]

본 발명은 잉크, 잉크-제트 기록방법 및 상기 잉크를 사용하는 기구에 관한 것이다. 보다 상세히 말하면, 잉크-제트 기록용으로 특별히 제조된 코팅지 뿐만 아니라 복사용지, 기록용지, 본드지 또는 연속슬립지와 같은 사무실 및 가정에서 통상 사용되는 광택이 없는 백지라고 불리는 비-코팅지상에도 매우 상세하게 고화질 기록을 달성할 수 있으며, 열에너지를 사용하는 고주파수 구동 잉크-제트 기록시스템에도 적당한 잉크, 잉크-제트 기록방법, 기록유니트, 잉크-제트 기록장치 및 잉크 카트리지에 관한 것이다.

[배경기술]

지금까지, 잉크-제트 기록용 잉크에 관하여 매우 다양한 방식으로 구성되는 잉크들이 보고되어 왔다. 특히, 최근에는 사무실에서 통상 사용되는 복사용지, 기록용지, 노트지 또는 편지지와 같은 백지(plain paper)에도 우수한 기록이 이뤄질 수 있도록 성분구성 및 물리적성질 등 여러 연구분야로 접근하여 상세한 연구 및 개발이 이루어지고 있다.

또, 잉크-제트 기록에 관하여, 전기적으로 대전된 소적(droplet)이 연속적으로 발생하여 소적 일부분이 기록에 사용되는 방법, 압전소자를 갖춘 기록헤드에 신호가 부여되고 기록용액의 소적이 신호에 따라서 발생하여 기록을 실행하는 방법, 및 기록 신호에 따른 열에너지가 기록헤드에 챔버내에 보유된 기록용액에 가해지고 소적이 이 에너지의 작용에 의해 발생되어 기록이 실행되는 방법을 포함하여 여러방법이 제안되어 왔다.

특히, 일본특개소 54-59936호에 개시된 바와 같이 열에너지에 의해 발생되는 잉크비등(bubbling)현상을 활용하여 잉크를 분출하는 타입의 잉크-제트 기록은, 노즐의 보다 높은 치밀화 및 고집적을 용이하게 하며 이는 최근에 각별한 주의를 끌고 있는 방법이다. 그러나, 기타 방법에서는 사용하지 않는 비등현상을 활용하기 때문에 이 방법은 사용되는 잉크에 관하여 매우 엄밀한 조건을 요한다.

이 방법에 사용된 잉크에 바람직한 조건들은 다음과 같이 열거될 수 있다.

(1) 소적이 미소한 분출오리피스(orifice)로부터 막힘(clogging)없이 항상 안정하게 분출될 수 있도록 잉크가 열에너지에 반응하여 우수한 비등을 일으킬 수 있어야 한다.

(2) 기록이 중지상태에 있을 때 프린터가 뚜껑이 덮히지 않은 상태로 방치될때 조차도 잉크는 기록이 재개시된후 즉시 안정하게 분출될 수 있어야 한다. 달리 말하면, 막힘이 발생하지 않도록 분출오리피스에 인접하여 잉크가 쉽게 건조되지 않아야 한다.

(3) 불규칙한 페더링(feathering)이 없는 고 품질 수준의 상이 백지상에도 형성될 수 있어야 한다.

(4) 인쇄가 백지상에 빨리 정착(또는 건조)될 수 있어서 마찰에서 조차도 번지지 않아야 한다.

(5) 잉크가 우수한 저장 안정성이 있어야 하며 잉크의 성능은 장기간에 걸쳐 유지될 수 있어야 한다.

(6) 잉크는 비-독성 및 비-가연성과 같이 안정성이 우수해야 한다.

이들 요구들을 합치하기 위해서 지금까지 분출방식에 관한 열에너지타입에 대하여 어떤 특정의 제한없이 다양한 방식의 잉크 제조방법이 제안되어 왔다. 예를 들면, 건조방지, 막힘방지등의 목적으로 잉크는 통상 글리콜류와 같은 고-비점 유기용제를 함유한다. 고도의 가호(sizing)가 된 백지상에 상기 잉크들을 사용하여 기록을 실행할 때, 잉크는 종이로 쉽게 침투되지 않고 기록된 부분이 잘 건조되지 않아서 기록된 문자등에 손이 접촉될때 잉크로 손이 오염되거나 문자가 문질러져서 희미하게 보이게 된다. 그래서, 문제점이 있었다.

이런 상황하에서 종이로의 잉크 침투성을 증진시키기 위하여 일본특개소 55-29546호에는 계면활성제가 다량으로 잉크에 첨가되는 방법을 제안하고 있다. 이 경우에는 다음과 같은 문제점이 야기되었다 : 몇몇 종류의 종이위에 매우 자주 페더링이 일어난다 ; 잉크-제트 기록헤드에 채워졌을때 헤드의 구조상태에 따라 잉크가 오리피스 표면으로부터 쑥 들어가서 잉크가 분출되지 않거나, 또는 오리피스 표면 전부가 젖게 되어서 잉크가 분출되지 않게 된다.

일본특개소 56-57862호에는 잉크 pH를 알칼리성쪽으로 설정하는 방법을 제안하고 있다. 그러나, 이 경우에는 손과 접촉될 때 잉크가 유해하거나, 잉크가 일정 종류의 가호제를 함유하는 종이, 예컨대 중성화지상에 사용될 때 페더링 및 건조성능의 측면에서 좋은 결과를 얻을 수 없다는 단점이 있다.

상술한 것 외에도 여러 개선안이 시도되어 왔으나, 잉크가 열에너지 타입 기록에 사용되는데 제한이 없을지라도 현재까지 페더링, 건조성능 및 잉크안정성에 대한 상기 문제점과 막힘문제점을 모두 해결할 수 있는 잉크는 알려지지 않고 있다. 게다가, 고주파수하에 열에너지 타입 기록에 특유한 비등현상에 잘 반응할 수 있는 잉크를 설계하는 것은 매우 중요하고도 어렵다.

[발명의 개요]

따라서, 본 발명의 목적은 고주파수 구동에서의 열에너지에 반응하여 우수한 비등을 달성할 수 있으며, 사무실에서 보통 사용되는 백지라 불리는 복사용지, 보고용지, 노트지 또는 편지지 등의 비-코팅지상에 기록이 실행될때 발생하는 인쇄된 문자등의 건조지연 및 페더링의 문제점을 해결한 잉크를 제공하는 것이며, 이 잉크를 사용하는 잉크-제트 기록방법 및 기구를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 사무실 및 집에서 사용될 때 조차도 높은 안정성을 지닌 잉크-제트 기록용 잉크를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 잉크-제트 기록용 헤드의 노즐에 막힘이 일어나지 않으며, 우수한 신뢰도를 갖는 잉크를 제공하는 것이며, 이 잉크를 사용하는 기구를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적들은 이후 기술되는 본 발명에 의해 달성될 수 있다. 본 발명은 기록시약과 이 기록시약을 용해 또는 분산시킬 수 액상매체로 이루어지는 잉크를 제공하며, 이 잉크는 수용성 염료 0.1내지 10중량%, 물 75 내지 95 중량% 및 1,2,6-헥산트리올과 에틸렌옥사이드의 부가중합체의 혼합물 4 내지 20중량%를 함유한다.

또, 본 발명은 기록매체상에 기록하기 위해 기록 신호에 따라서 오리피스로부터 잉크 소적을 분출하는 것으로 이루어지는 잉크-제트 기록방법을 제공하며, 여기서는 상술한 잉크가 사용된다.

본 발명은 또 상술한 잉크를 사용하여 이 잉크를 보유하는 잉크 용기부와 잉크가 잉크소적형태로 분출되는 헤드로 이루어지는 기록 유니트를 제공한다.

또한, 본 발명은 잉크를 보유하는 잉크 용기부로 이루어지는 잉크 카트리지를 제공하며, 잉크는 상술한 잉크가 사용된다.

본 발명은 또 잉크를 보유하는 잉크 용기부와 잉크가 잉크소적형태로 분출되는 헤드를 포함하는 기록 유니트로 구성된 잉크-제트 기록장치도 제공하며, 잉크는 상술한 잉크가 사용된다.

또 본 발명은 잉크소적이 분출되는 기록헤드, 잉크를 보유하는 잉크 용기부를 갖춘 잉크 카트리지와 상기 잉크 카트리지로부터 상기 기록헤드에 잉크를 공급하는 잉크 공급기로 이루어지는 잉크-제트 기록장치를 제공하며, 여기서 잉크는 상술한 잉크가 사용된다.

[바람직한 실시태양의 상세한 설명]

본 발명자는, 잉크가 열에너지에 의해 발생되는 잉크비등현상을 활용하여 분출되며, 백지상에 페더링 방지, 건조성능 및 잉크 침투성을 개선할 수 있으며, 잉크-제트 기록용 헤드의 노즐에 막힘을 유발시키지 않는 고주파수 구동 기록시스템에 적당한 우수한 신뢰도를 갖는 잉크조성물을 여러 방식으로 집중연구하였다. 그 결과, 본 발명자들은 물 75내지 95중량%와 1,2,6-헥산트리올 및 에틸렌옥사이드의 부가중합체의 혼합물 4 내지 20중량%의 결합으로 이루어진 액상 매체를 포함하는 잉크가 페더링 방지 및 침투성에 있어 균형이 양호하게 맞춰질 수 있으며, 또 특히 우수한 막힘방지성을 달성할 수 있다는 것을 발견하게 되었다. 그래서 본 발명자들은 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명자에 의해 알려진 바에 따르면, 잉크 막힘을 막는 종전 시약으로서는 에틸렌옥사이드 부가중합체 및 글리세롤이 사용되어 왔는데, 그중 글리세롤은 비교적 소량 첨가하여도 막힘을 막을 수 있고 종이 표면위에 페더링도 일어나지 않기 때문에 특히 바람직한 막힘방지제로서 사용되어 왔다. 그러나, 글리세롤은 종이에 내재하는 가호제에 대해 빈약한 습윤성을 가지므로 몇몇 종류의 종이 표면위에서는 매우 빈약한 잉크 건조성능 또는 침투성을 갖는 단점이 있다.

에틸렌옥사이드의 부가중합체는 막힘방지효과는 가질 수 있으나, 글리세롤보다 페더링의 문제에 대해 상당히 저조한 효과를 가지며, 글리세롤보다는 약간 더 좋으나 충분히 높은 수준의 침투성은 가지지 않는다.

반면에, 본 발명에서 사용된 바의 에틸렌옥사이드 부가중합체와 1,2,6-헥산트리올 혼합물은 각각 단독으로 사용된 것보다 막힘방지성을 상당히 향상시킬 수 있으며, 페더링 측면에 있어서도 실제 글리세롤에 맞먹는 성능을 가질 수 있다. 또 침투성에 있어서도 종전의 막힘 방지제에 의해서는 전혀 달성할 수 없었던 수준으로까지 개선되었다.

이들 화합물의 혼합에 기인하는 협동 작용효과는 수소결합을 통하여 형성된 용액에 관한 구조 이론에 대하여 상세한 해석을 요구한다고 생각되나, 그에 대한 명확한 이유는 밝혀지지 않고 있다. 그러나, 용제분자들 사이의 매우 강한 결합력과, 동시에 내부와 표면에 내재하는 종이에 부가된 가호제에 대한 친화력때문에 페더링에 대하여 좋은 특성이 나타날 수 있으며, 여러 용제분자들의 혼합으로 인하여 백지에 적합한 잉크-제트 잉크에 필요한 놀랄만한 균형이 주어질 수 있어서 침투성도 좋게 될 수 있다고 추정할 수 있다.

비등에 대한 반응이 현저하게 개선될 수 있는 것에 관하여, 본 발명의 잉크에 사용된 물질이 소정비율로 혼합될 때, 노즐의 내부를 구성하는 부재에 대한 잉크의 특성과 습윤성이 열에너지에 의한 잉크비등현상을 이용하여 잉크를 분출하는 기록방법에 특히 적합하도록 만드는 것이라고 생각될 수 있다.

본 발명의 잉크 성분을 다음에 기술한다.

본 발명에 사용되고 본 발명을 주로 특징지우는 것은 수용성 용제로서 사용된 에틸렌옥사이드의 부가중합체와 1,2,6-헥산트리올의 혼합물이다.

이들 물질은 중량비로 1 : 20 내지 20 : 1, 바람직하게는 1 : 10 내지 10 : 1, 보다 바람직하게는 1 : 5 내지 5 : 1의 비율로 혼합되어야 한다.

에틸렌옥사이드의 부가중합체는 2 내지 20, 바람직하게는 2 내지 10의 중합도를 갖는 에틸렌옥사이드를 포함할 수 있다. 보다 바람직하게는 트리에틸렌 글리콜일 수 있다.

상술한 바의 혼합물은 4 내지 20중량%, 바람직하게는 6 내지 18중량%, 보다 바람직하게는 8 내지 16중량% 의 양으로 잉크에 첨가될 수 있으며, 이 양은 결합에 사용된 기타 액상매체성분과 염료에 따라 변할 수 있다.

4중량% 이하의 상기 혼합물 양은 막힘방지효과를 일어나지 않게 할 수 있으며, 20중량% 이상의 양은 페더링 방지 및 침투성의 저하를 초래할 수 있다.

본 발명의 잉크를 구성하는 수용성 염료에는 직접염료, 산성염료, 식용색소, 염기성염료, 반응성염료 및 수용성 배트염료가 포함될 수 있다.

예컨대, 황색 염료에는 C.I. 다이렉트 옐로우 12, 24, 26, 44, 86, 98, 100, 142 ; C.I. 산성옐로우 11, 17, 23, 25, 29, 42, 49, 61, 71 ; 및 C.I. 반응성 옐로우 2, 3, 13, 15, 17, 18, 23, 24, 37, 42, 57, 58, 64, 75, 76, 77, 79, 81, 84, 85, 87, 88, 91, 92, 93, 95, 102, 111, 115, 116, 130, 131, 132, 133, 135, 136, 137, 139, 140, 142, 143, 144, 145, 146, 147, 148, 151, 162, 163가 포함된다. 특히, C.I. 다이렉트 옐로우 86 또는 142가 바람직하다.

예컨대 시안 염료에는 C.I. 다이렉트 블루 6, 22, 25, 71, 86, 90, 106, 199 ; C.I. 산성 블루 9, 22, 40, 59, 93, 102, 104, 113, 117, 120, 167, 229, 234, 254 ; 와 C.I. 반응성 블루 2, 3, 5, 8, 10, 13, 14, 15, 18, 19, 21, 25, 27, 28, 38, 39, 40, 41, 49, 52, 63, 71, 72, 74, 75, 77, 78, 79, 89, 100, 101, 104, 105, 119, 122, 147, 158, 160, 162, 166, 169, 170, 171, 172, 173, 174, 176, 179, 184, 190, 191, 194, 195, 198, 204, 211, 216, 217이 포함된다. 특히, C.I 다이렉트 블루 86 또는 199가 바람직하다.

마젠타 염료는 예컨대, C.I.다이렉트 레드 1, 4, 17, 28, 83 ; C.I. 산성 헤드 1, 6, 8, 32, 35, 37, 51, 52, 80, 85, 87, 92, 94, 115, 180, 256, 317, 315 ; 와 C.I. 반응성 레드 3, 13, 16, 21, 22, 23, 24, 29, 31, 33, 35, 45, 49, 55, 63, 85, 106, 109, 111, 112, 113, 114, 118, 126, 128, 130, 131, 141, 151, 170, 171, 174, 176, 177, 183, 184, 186, 187, 188, 190, 193, 194, 195, 196, 200, 201, 202, 204, 206, 218, 221이 포함된다. 특히 다음 일반식(Ⅲ)의 염료가 바람직하다.

(Ⅲ)

식에서, R은 할로겐 원자, 저급 알킬기, 저급 알콜실기, 저급 아크릴아미노기, 니트로기 또는 할로겐 원자를 나타내고 ; X는 아세틸기, 벤조일기, 파라톨루엔솔포닐기 또는 4-클로로-6-히드록시-1,3,5-트리아진-2-일기를 나타내며 ; M은 알칼리금속, 암모늄기 또는 유기 아민기를 나타내고 ; ℓ은 0 내지 2를 나타내고 ; m과 n은 각각 0 또는 1을 나타낸다.

그 예를 다음에 기재한다.

블랙염료에는, 예컨대 C.I. 다이렉트 블랙 17, 19, 32, 51, 62, 71, 108, 146, 154, 168 ; C.I. 산성 블랙 2, 7, 24, 26, 31, 52, 63, 112, 118 ; C.I. 반응성 블랙 1, 5, 8, 13, 14, 23, 31, 34, 39 ; 와 C.I. 식용색소 블랙(Food Black) 1,2가 포함된다. 특히 각각 다음 일반식 (Ⅰ), (Ⅱ)로 표시된 염료와 C.I. 식용색소 블랙 2가 바람직하다.

… [Ⅰ]

식에서, A는 저급 알킬카르보닐아미노기, 저급 알콕실기, SO₃M기, SO₃M기로 치환될 수 있는 페닐아조기에 의해 치환된 폐닐기, 또는 SO₃M기로 치환된 나프틸기를 나타내고 ; B는 SO₃M기로 치환된 나프틸기 또는 저급 알콕실기로 치환된 페닐기를 나타내고 ; M은 알칼리금속 또는 알모늄기를 나타낸다.

… [Ⅱ]

식에서, C는 SO₃M기로 치환된 나프틸기, SO₃M기로 치환될 수 있는 페닐아조기, 또는 저급 알킬기 또는 저급 알콕실기 또는 알킬카르보닐아미노기로 치환된 페닐기를 나타내며 ; R₁은 저급 알킬기, 저급 알콕실기 또는 저급 알킬카르보닐아미노기를 나타내며 ; R₂은 수소원자, 또는 SO₃M기로 치환된 페닐기를 나타내며, n은 0 또는 1을 나타내며 ; M은 알칼리금속 또는 암모늄기를 나타낸다.

일반식 (Ⅰ) 구조식의 실례들 :

일반식 (Ⅱ)에서의 구조식의 실례들.

함유된 이들 모든 수용성 염료의 양은 액상 매체 성분의 종류, 잉크에 요구되는 성질등에 좌우된다. 보통 염료는 약 0.1 내지 10중량%, 바람직하게는 0.5 내지 8중량%, 보다 바람직하게는 1 내지 5중량%의 양으로 함유될 수 있다.

본 발명 잉크의 주 성분인 물은 75 내지 95중량%, 바람직하게는 78 내지 92 중량%, 보다 바람직하게는 80 내지 90중량%의 양으로 잉크에 포함될 수 있다. 75중량% 이하의 물의 양은 유기용제의 양을 지나치게 많게 하여 종이를 말려들게 하거나 백지등 상의 프린트 질수준을 심각하게 저하시킨다. 물 95중량% 이상의 물의 양은 노즐구멍으로부터의 분출안정성을 지나치게 저하시킬 수 있다.

본 발명의 잉크의 필수성분은 상술한 바와 같다. 조합시 1가 알코올을 사용할 수 있는데, 이는 불규칙 페더링을 억제하면서 열에너지에 대한 반응 및 침투성을 더 향상시킬 수 있다.

특히, 사용될 수 있는 1가 알코올에는 지방족 1가 알코올, 바람직하게는 2 내지 5탄소원자를 갖는 지방족 1가 알코올이 포함된다.

첨가된 알코올의 양은 그들 종류에 따라 다른데, 0.1 내지 10중량%, 바람직하게는 0.5 내지 5중량% 범위내일 수 있다. 0.1 중량% 이하의 알코올의 함량은 열에너지에 대한 반응과 잉크의 침투성에 낮은 효과를 가져온다. 반면에 10중량% 이상의 함량은 몇몇 종류의 종이에 불규칙한 페더링을 유발할 수 있어서 심각한 화질 저하를 초래한다.

종래 공지의 잉크에 사용되는 통상의 기타 유기용제는 장애가 되지 않는다면 사용될 수 있는 한 사용될 수 있다. 예를 들면 그러한 유기용제에는 디메틸포름아미드 및 디메틸아세트아미드와 같은 아미드류 ; 아세톤 및 디아세톤 알코올과 같은 케톤류 또는 케톤알코올류 ; 테트라히드로푸란 및 디옥산과 같은 에테르류 ; 디프로필렌글리콜, 트리프로필렌글리콜 및 폴리프로필렌 글리콜과 같은 옥시프로필렌 부가중합체 ; 에틸렌 글리콜, 프로필렌글리콜, 트리메틸렌글리콜, 부틸렌클리콜 및 헥실렌글리콜과 같은 알킬렌기가 2 내지 6탄소원자를 갖는 알킬렌글리콜류 ; 티오디글리콜 ; 글리세롤 ; 에틸렌 글리콜 모노메틸 또는 에틸에테르, 디에틸렌글리콜 모노메틸 또는 에틸 에테르 및 트리에틸렌 글리콜 모노메틸 또는 에틸에테르와 같은 다가알코올류의 저급 알킬에테르류 ; 트리에틸렌글리콜 디메틸 또는 에틸에테르 및 테트라에틸렌글리콜 디메틸 또는 에틸에테르와 같은 다가알코올류의 저급 디알킬에테르류 ; 술포란, N-메틸-2-피롤리돈, 및 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논이 포함된다.

상기 수용성 유기용제는 잉크의 총 중량을 기준으로 하여 1 내지 15중량%, 바람직하게는 1 내지 10중량% 범위의 양으로 함유될 수 있다.

기타 여러종류의 분산제, 계면활성제, 점도조정제, 표면장력조정제, 형광증백제등이 임의로 추가될 수 있다.

예를 들면, 폴리비닐알코올, 셀룰로오스 및 수용성 수지와 같은 점도 조정제 ; 양이온성, 음이온성 또는 비이온성 타입의 모든 종류의 계면활성제 ; 디에탄올아민 및 트리에탄올아민과 같은 표면장력조정제 ; 완충제를 포함하는 pH 조절제 ; 와 방미가공제가 포함된다.

본 발명의 잉크는 기록이 백지 등에 실행도리때 발생하는 페더링, 기록문자 등의 건조성능 및 침투성에 관한 문제점들을 해소할 수 있다. 동시에, 본 잉크는 개선된 상태에서 기록헤드와 잘 어울릴 수 있다. 이들 관점으로부터 잉크의 물리적성질은 25℃에서 30dyne/㎠ 내지 68dyne/㎠의 표면장력과 10cP 이하, 바람직하게는 5cP 이하, 보다 바람직하게는 3cP 이하의 점도를 부여하도록 제어되어야 한다.

본 발명 잉크의 구성 및 물리적성질을 상술하였으나, 보다 바람직한 사용방식으로서 잉크는 열에너지 타입 기록, 특히 일본특개소 54-59936호에 개시된 바에 대체로 따르는 방법에 사용되는 것이 바람직하다. 그 구동주파수 3.5KHz 또는 그 이상, 바람직하게는 4KHz 내지 20KHz 범위내, 보다 바람직하게는 4.5KHz 내지 10KHz 범위내일 수 있다. 본 발명의 잉크의 비등반응은 잉크가 3.5KHz 또는 그 이상의 구동 주파수에서 실행된 인쇄에 본 잉크가 사용될 때 보다 명백할 수 있다.

본 발명의 잉크는 열에너지 작용에 의해 잉크소적을 분출함으로써 기록이 실행되는 잉크-제트기록에 특히 바람직하게 사용될 수 있다. 물론 통상의 필기구에도 사용될 수 있다.

본 발명의 잉크를 사용하여 기록을 실행하는데 적합한 방법 및 장치는 기록 신호에 대응하는 열에너지가 기록헤드의 내부에 보유된 잉크에 가해져서 잉크소적이 열에너지 작용에 의해 발생하게 되는 방법 및 장치를 포함할 수 있다.

제 1a 도 및 제 1b 도는 장치의 주 성분인 헤드의 구조 실례를 나타낸다.

헤드(13)는 열기록에 사용된 가열헤드(15)로 잉크가 통과되는 홈(14)을 갖춘 유리, 세라믹 또는 플라스틱 판등을 결합함으로써 형성된다.(도면은 일종의 헤드를 나타내나 이에 한정되지 않는다). 가열헤드(15)는 산화규소등으로 형성된 보호층(16), 알루미늄 전극(17-1, 17-2)으로 형성된 내열층(18), 니크롬등, 열저장층(19)과, 우수한 열 방산성을 지닌 기판(20)으로 구성된다.

잉크(21)는 분출오리피스(22)(미소한 개구)에 이르고 메니스커스(23)가 압력(P)에 의해 형성된다.

전극(17-1, 17-2)에 전기신호를 가할 때, 가열헤드(15)의 n으로 표시된 부분에서 열이 갑자기 발생되어, 이 부분과 접촉하는 잉크(21)에 비등기포가 발생하게 된다. 그렇게 발생된 압력은 메니스커스(23)를 내밀어서 잉크(21)는 기록 소적(24) 형태로 오리피스(22)로부터 분출되어 기록 매체(25)를 향하여 날아가게 된다. 제 2 도는 제 1a 에 도시된 바의 헤드를 다수로 배치하여 이루어지는 복합-헤드를 예시한다. 복합-헤드는 복합-홈(26)들을 갖춘 유리판(27)을 제 1a 도에 예시된 바의 헤드와 유사한 가열헤드(28)에 밀착시킴으로써 제조된다.

제 1a 도는 잉크흐름경로에 따른 헤드(13)의 단면도이고 제 1b 도는 제 1a 도에서의 라인(A-B)에 따른 횡단면도이다.

제 3 도는 그와같은 헤드가 설치된 잉크제트기록장치의 예를 도시한다.

제 3 도에서, 부재번호(61)는 한쪽단이 날 유지부재에 의하여 유지되는 정지단을 가지는 와이퍼부재로서 역할을 하는 날을 나타낸다. 날(61)은 기록헤드가 기록을 하는 지역에 인접하는 위치에 제공된다. 본 예에서, 날은 기록헤드가 이동하는 경로에 불쑥나온 형태로 존재한다. 부재번호(62)는 날(61)에 인접한 원위치에 제공되는 캡(cap)을 나타내며, 기록헤드가 이동되는 방향에 수직한 방향으로 움직이고 덮어쒸우도록 하기 위하여 분출구의 면과 서로 접촉하도록 구성된다. 부재번호(63)는 날(61)에 인접하여 그리고 날(61)에 유사하게 제공되는 잉크 흡수부재를 나타내고 기록헤드가 이동되는 경로로 돌출되는 형태로 유지된다. 상기의 날(61), 캡(62) 및 잉크흡수부재(63)는 분출-회복부분(64)을 구성하며, 이때 날(61) 및 잉크흡수부재(63)는 잉크분출구 면으로부터 물, 먼지등을 제거한다.

부재번호(65)는 분출에너지 발생수단을 가지는 기록헤드를 나타내며, 기록을 수행하기 위하여 분출구가 제공되는 분출구면에 대향하여 세트된 기록매체에 잉크를 분출한다. 부재번호(66)는 기록헤드(65)가 이동될수 있도록 기록헤드가 탑재되는 캐리지를 나타낸다. 캐리지(66)는 안내로드(67)에 미끄럼가능하게 연결되어있다. 캐리지(66)의 일부는 모터(68)에 의하여 구동되는 벨트(69)와 연결된다.(도시되지 않음) 그래서, 캐리지(66)는 안내로드(67)를 따라서 이동될 수 있으며, 따라서 기록헤드(65)는 기록영역으로부터 거기에 인접한 영역으로 이동될 수 있다.

부재번호(51)는 기록매체가 끼워지는 종이 공급부를 나타내며, 52는 모터(도시되지 않음)에 의하여 구동되는 종이공급로울러를 나타낸다. 이러한 구성을 가지고, 기록매체가 기록헤드의 분출구면에 대항하는 위치로 공급되며, 기록가정에서, 종이배출로울러(53)가 제공된 종이배출부로부터 배출된다.

상기 구성에서, 분출-회복부(64)의 캡(62)은 기록헤드(65)가 그것의 원위치로 돌아왔을 때, 예를 들어, 기록의 완결후에, 기록헤드(65)의 이동경로로부터 물러나고, 날(61)은 이동경로에 불쑥 나온채로 서있게 된다. 결과적으로, 기록헤드의 분출구면이 씻겨진다. 캡(62)이 덮어씌우기 위하여 기록헤드(65)의 분출구면과 접촉할 때, 캡(62)은 기록헤드의 이동경로로 불쑥 나오게 하는 그와같은 방법으로 이동된다. 기록헤드(65)가 그것의 원위치로부터 기록이 시작되는 위치로 이동될 때, 캡(62) 및 날(61)은 분출구표면이 와이프되는 위치와 같은 동일위치에 있게 된다. 결과적으로, 기록헤드(65)의 분출구면은 이러한 이동동안에 또한 씻기워진다. 원위치로의 기록헤드의 상기 이동은 기록의 완결 즉 분출의 회복시뿐만 아니라, 기록헤드가 주어진 간격에 각 기록영역에 인접하는 원위치로 이동하는 동안 기록을 위한 기록영역사이를 이동될때에도 이루어지며, 여기에서 이 이동에 따라 분출구면이 와이프된다. 제 4 도는 관(도시되지 않음)에 의하여 예시되는 것처럼, 잉크공급부재를 통하여 기록헤드로 잉크가 공급되는 45로서 표시되는 잉크 카트리지의 예를 도시한다. 여기에서 부재번호(40)는 잉크백으로 예시되는 것처럼 공급잉크를 보유하고 있는 잉크용기부를 나타낸다. 그것의 상부는 고무로 만들어진 스토포(42)가 제공된다. 바늘(도시되지 않음)이 잉크용기부에 있는 잉크가 헤드에 공급될 수 있도록 하기 위하여 이 스토포(42)에 끼워질 수도 있다. 부재번호(44)는 찌꺼기 잉크를 받는 흡수부재를 표시한다.

본 발명에서, 잉크가 접촉하게 되는 표면에 잉크 호울더가 폴리올레핀 특히 폴리에틸렌으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 사용되는 잉크제트기록장치는 헤드와 잉크 카트리지가 분리되어 제공되는 상기에서 묘사된 것과 같은 장치에 한정되지는 않으며, 장치는 또한 이러한 것들이 제 5 도에 도시된것처럼 일체적으로 형성되어 사용되는 것에 바람직할 수 있다.

제 5 도에서, 부재번호(70)는 잉크흡수부재에 의하여 예시되는 것처럼 잉크를 포함하고 있는 잉크용기부가 포함되는 기록장치를 표시한다. 기록장치는 그와같은 잉크흡수부재에서의 잉크가 다수의 구멍을 가지는 헤드(71)로부터 잉크소적의 잉크형태로 분출하도록 구성된다. 잉크흡수부재용 재료로써, 폴리우레탄을 사용하는 것이 본 발명에서 바람직하다.

부재번호(72)는 기록장치의 내부가 대기와 통하도록 만들어진 공기통로구를 표시한다. 이 기록장치(70)는 제 3 도에 도시된 기록헤드 대신에 사용될 수 있으며 카트리지(66)에 분리가능하게 탑재된다.

본 발명은 예와 비교예를 제시함으로써 더욱 상세한 방법으로 이하에서 설명될 것이다. 다음에서 "부"와 "%"는 특별히 나타내지 않는한 중량을 나타낸다.

[실시예 1 내지 6]

이하에 나타낸 것처럼 각각의 성분들을 5시간동안 혼합하여 교반했다. 그 이후에, 결과 용액을 0.1% NaOH 수용액으로 7.5pH치를 가지도록 맞추었고, 그 후에 공극크기가 0.22㎛인 막 필터를 사용하여 압력여과를 시켰다.

결과 본 발명의 잉크(A 내지 F)를 얻었다. 다음에, 결과의 잉크(A 내지 F)를 사용하고, 또한 잉크제트 기록장치로서 잉크를 분출하기 위한 에너지원으로서 히터를 갖춘 잉크제트프린터(BJ-130)(상표명; 캐논 가부시끼가이사에 의해 제작됨)를 4.5KHz의 구동주파수로 하여 사용하여 기록을 수행하였다. 기록된 문자의 정착 성능, 패더링 발생, 인쇄의 일시적 정지후에 재인쇄시의 막힘방지, 오랜기간 동안의 인쇄정지후에 재인쇄될때의 막힘방지 및 주파수 응답을 평가하기 위하여 시중구입 가능한 복사용지 및 본드지에 기록을 수행하였다. 얻어진 결과를 표 1에 도시했다. 평가를 위한 테스트는 25℃와 60% RH의 조건하에서 항상 수행하였다.

잉크 A :

C.I. 식용색소블랙 2 3부

1,2,6-헥산트리올 4부

디에틸렌 글리콜 10부

물 83부

잉크 B :

C.I. 식용색소블랙 2 1부

구조식 BK-4의 염료 1부

구조식 BK-6의 염료 1부

1,2,6-헥산트리올 6부

트리에틸렌 글리콜 6부

n-부탄올 1.5부

물 83.5부

잉크 C :

구조식 BK-2의 염료 2부

1,2,6-헥산트리올 5부

테트라에틸렌 글리콜 5부

이소프로판올 3부

물 85부

잉크 D :

C.I. 다이렉트 옐로우 86 2부

1,2,6-헥산트리올 6부

트리에틸렌 글리콜 3부

글리세롤 3부

에탄올 4부

물 82부

잉크 E :

C.I. 산성레드 35 2부

1,2,6-헥산트리올 7부

폴리에틸렌 글리콜(평균분자량 : 300) 4부

n-메틸-2-피롤리돈 1부

트리에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르 1부

에틸렌 글리콜 2부

물 83부

잉크 F :

C.I. 식용색소블랙 2 3부

1,2,6-헥산트리올 6부

트리에틸렌 글리콜 6부

n-부탄올 1.5부

물 83.5부

[비교실시예 1 내지 5]

다음에 나타낸 것과 같은 성분을 사용하여, 비교실시예 1 내지 5의 잉크(G 내지 K)를 실시예 1 내지 6 에서와 같은 방법으로 얻었으며, 모든 항목에 대한 평가를 실시예에서와 같은 방법으로 수행했다. 얻어진 결과는 표 1에 도시했다.

잉크 G :

C.I. 식용색소블랙 2 3부

1,2,6-헥산트리올 12부

n-부탄올 1.5부

물 83.5부

잉크 H :

C.I. 식용색소블랙 2 3부

트리에틸렌 글리콜 12부

n-부탄올 1.5부

물 83.5

잉크 I :

C.I. 식용색소블랙 2 2부

1,2,6-헥산트리올 1부

트리에틸렌 글리콜 1부

물 96

잉크 J :

C.I. 식용색소블랙 2 3부

1,2,6-헥산트리올 11부

트리에틸렌 글리콜 12부

물 74부

잉크 K :

C.I. 다이렉트 블랙 2 2부

PEG 300(폴리에틸렌 글리콜, 분자량 : 300) 14부

비이온 표면활성제(상표면 : 니싼 노니온 P-223 : 닛뽄 오일 ＆패드 주식회사 제품) 0.5부

물 83.5부

[표 1]

[표 1](계속)

* 1) 정착성능 평가 :

문자들을 시중구입가능한 복사용 종이 및 본드지상에 인쇄하였고 인쇄된 문자들을 20초 및 30초의 경과후 필터종이(상표면 : No.5C : 토요로시 가부시끼가이샤 제품)를 가지고 마찰시켰다.

AA : 10초의 경과후에 마찰되었을때 얼룩이 생기지 않음.

A : 10초의 경과후에 마찰되었을때 미세하게 얼룩짐.

B : 30초의 경과후에 마찰되었을때 미세하게 얼룩짐.

C : 30초의 경과후에 마찰되었을때 심하게 얼룩짐.

* 2) 페더링 발생

페더링의 발생을 시험하기 위하여, 시판하는 복사용 종이와 본드지상에 프린터로 불연속적인 형태로 300 도트를 인쇄하였다. 그래서, 인쇄된 도트들을 1시간 또는 그이상동안 방치하고 나서 페더링이 발생한 도트의 수를 현미경 관찰을 통하여 계수하였다. 도트의 전체 수에 대한 계수된 수의 비율을 %로 표시하였다.

A :10% 또는 그 이하

B : 11% 내지 30%

C : 31% 또는 그 이상

* 3) 일시중지후에 재인쇄시의 막힘방지 ;

인쇄의 일시적인 중지후에 인쇄를 다시 시작되었을때의 막힘방지를 평가하기 위하여, 주어진 잉크를 프린터에 충전하였고, 영문자를 10분동안 연속적으로 인쇄한 후에 인쇄를 정지하였다. 프린터가 덮어씌워지지 않은 상태에서 10분동안 인쇄정지상태를 유지한 후에, 영문자를 다시 인쇄하였다. 평가는 명확하지 않은 가장자리를 가진 문자 또는 얼룩진 문자등과 같은 결함있는 인쇄가 있는지 여부에 대하여 이루어졌다.

A : 처음 및 후속 문자에서도 인쇄결함이 보이지 않음

B : 처음문자의 일부가 얼룩지거나 명확하지 않은 가장자리를 가짐

C : 처음문자를 전혀 인쇄할 수 없음.

* 4) 오랜기간의 정지후 재인쇄시의 막힘방지

인쇄를 오랜기간동안 정지한 후에 인쇄를 다시 시작했을 때 관찰되는 막힘방지를 평가하기 위하여, 주어진 잉크를 인쇄기에 충전하였고, 영문자를 10분동안 계속해서 인쇄하고 나서 인쇄를 중지하였다. 인쇄기가 덮여씌워지지 않은 상태에서 7일동안 인쇄를 정지한 후에, 막힌 노즐의 회복을 위한 작동을 실행하였다. 평가는 회복에 필요한 작동의 회수에 기초하여 이루어졌고, 얼룩진 문자나 명확하지 않은 가장자리를 가지는 문자와 같은 결함인쇄없이 정상인쇄가 가능해질때까지 수행하였다.

(대기조건 : 60℃, 10±5%RH)

A : 회복을 위한 작동을 1∼5번 실행한 후에 정상인쇄가 가능.

B : 회복을 위한 작동을 6∼10번 실행한 후에 정상인쇄가 가능.

C : 회복을 위한 작동을 11번 또는 그 이상 실행한 후에 정상인쇄가 가능.

* 5) 주파수 응답에 대한 평가

인쇄에 의하여 얻어진 인쇄의 상태 즉, 얼룩진 문자 또는 공백영역등과 같은 결함, 및 반점 또는 미끄러짐 등과 같은 결함있는 잉크소적 충돌등을 맨눈으로 관찰하여 평가하였다.

AA : 잉크가 주파수에 잘 맞추어져 발사될 수 있어, 얼룩진 문자, 공백영역 및 결함잉크소적충돌이 행간을 띄우지 않는 인쇄(solid print)와 문자인쇄 모두에 나타나지 않음.

A : 잉크가 실제적으로 주파수에 잘 맞추어져 발사될 수 있어, 얼룩진 문자, 공백영역 및 결함잉크소적충돌이 문자인쇄에서는 나타나지 않으나 행간을 띄우지 않는 인쇄에 있어서는 미세하게 얼룩져서 나타남.

B : 문자인쇄에서 얼룩문자 및 공백영역은 나타나지 않으나, 결함잉크소적 충돌은 부분적으로 보임, 행간을 띄우지 않는 인쇄에서, 얼룩 및 공백영역이 행간을 띄우지 않는 인쇄의 전체의 약 1/3에서 보임.

C : 많은수의 얼룩 및 공백영역이 행간을 띄우지 않는 인쇄에서 보이며, 많은 수의 얼룩문자 및 결함인쇄 충돌이 또한 문자인쇄에서 보임.

[실시예 7]

잉크(D)에서 사용한 C.I. 다이렉트 옐로우 86을 구조식 M-1, C.I. 다이렉트 블루 199의 염료 및 구조식 BK-4의 염료로 각각 치환한 것을 제외하고 실시예 4의 잉크(D)와 같은 방법으로 잉크(L,M 및 N)을 준비하였다. 기록은 잉크(L,M 및 N)을 사용하고, 잉크제트용 에너지원으로써 히터소자를 갖춘 잉크제트기록장치로써 4색잉크가 적재된 칼라 잉크제트프린터(PLXEL-PRO)(상표명 : 캐논 가부시끼가이샤 제작)를 사용하여 수행하였다. 기록문자의 정착성능, 페더링 발생, 인쇄의 일시정지후에 다시 시작될 때의 막힘방지, 인쇄의 오랜기간 정지후에 다시 시작될때의 막힘방지 및 주파수 응답을 평가하기 위하여 시중구입가능한 복사용 종이, 본드지 및(잉크-수납층을 가지는) 잉크-제트기록종이상에 인쇄를 행하였다. 결과적으로, 어떠한 어려움없이 실시예(1 내지 6)와 동일한 기록을 수행하는 것이 가능하였다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 잉크에 따라 고주파수 구동인쇄로 열에너지에 반응하여 훌륭한 비등을 얻는것과, 탁월한 품위수준 및 훌륭한 침투성을 가지고 복사용 종이, 보고용 종이, 노트 또는 편지지등 사무실에서 공통적으로 사용되는 백지상에도 페더링을 일으킴이 없이 기록을 수행하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명에 따라 사무실과 가정에서 사용시에도 높은 안정도를 가지는 잉크를 얻는 것이 가능하다.

본 발명에 따라, 잉크분사기록용 헤드의 노즐에서 막힘을 일으키지 않으며 높은 신뢰성을 가지는 기록을 수행하는 것이 또한 가능하다. 본 발명에 따른 잉크의 사용으로 고신뢰성을 가지는 장치를 제공하는 것이 가능하게 된다.

Claims

기록시약 및 이 기록시약을 용해하거나 분산시킬 수 있는 액상 매체를 포함하는 잉크에 있어서, 수용성 염료 0.1 내지 10중량%, 물 75 내지 95중량%, 및 1,2,6-헥산트리올과 에틸렌옥사이드의 부가중합체의 혼합물 4 내지 20중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크.
제 1 항에 있어서, 상기 에틸렌 옥사이드의 부가중합체가 트리에틸렌 글리콜 또는 테트라에틸렌글리콜인 것을 특징으로 하는 잉크.
제 1 항에 있어서, 상기 1,2,6-헥산트리올 및 에틸렌옥사이드의 부가중합체가 중량비로 1 : 20 내지 20 : 1의 전자대 후자의 비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는 잉크.
제 1 항에 있어서, 상기 수용성 염료가 C.I 식용색소블랙 2인 것을 특징으로 하는 잉크.
제 1 항에 있어서, 상기 수용성 염료가 식(I)의 염료인 것을 특징으로 하는 잉크.

…[Ⅰ]

(상기식에서, A는 저급알킬카르보닐아미노기, 저급알콕실기, SO₃M기, SO₃M 기에 의하여 치환될 수 있는 페닐아조기에 의해 치환된 페닐기, 또는 SO₃M 기에 의하여 치환된 나프틸기를 나타내고 ; B는 SO₃M기에 의하여 치환된 나프틸기 또는 알콕실기에 의하여 치환된 페닐기를 나타내며 ; M은 알칼리금속 또는 암모늄기를 나타낸다)
제 1 항에 있어서, 상기 수용성 염료가 식(Ⅱ)의 염료인 것을 특징으로 하는 잉크.

…[Ⅱ]

(상기식에서, C는 SO₃M기에 의하여 치환된 나프틸기, SO₃M기에 의하여 치환될 수 있는 페닐아조기, 또는 저급알킬기, 저급알콕실기 또는 저급 알킬카르보닐아미노기에 의하여 치환된 페닐기를 나타내며 ; R₁은 저급알킬기, 저급알콕실기 또는 저급 알킬카르보닐아미노기를 나타내며 ; R₂는 수소원자, 또는 SO₃M기에 의하여 치환된 페닐기를 나타내며 ; n은 0 또는 1을 나타내고 ; M은 알칼리금속 또는 암모늄기를 나타낸다)