KR100694106B1

KR100694106B1 - 착색제 유사 첨가제를 함유한 잉크 조성물, 이를 포함한잉크젯 프린터 카트리지 및 잉크 젯트 기록 장치

Info

Publication number: KR100694106B1
Application number: KR20050035052A
Authority: KR
Inventors: 유승민; 정연경
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-04-27
Filing date: 2005-04-27
Publication date: 2007-03-12
Anticipated expiration: 2025-04-27
Also published as: KR20060112515A; US20060244801A1; US7621992B2; JP2006307221A

Abstract

본 발명의 잉크 조성물은 인쇄 화상의 높은 광학밀도 및 선명한 색상 구현이 가능하며, 내수성, 내광성, 내가스성 및 내환경성 등과 같은 인쇄 화상의 내구성이 개선되고, 장기간 보관하여도 저장 안정성이 우수하며 잉크젯 프린터 카트리지에서의 노즐 막힘을 유발하지 않는다.

Description

착색제 유사 첨가제를 함유한 잉크 조성물, 이를 포함한 잉크젯 프린터 카트리지 및 잉크 젯트 기록 장치 {Ink composition including chromophore-mimic additive, inkjet printer cartridge, and inkjet recording apparatus including the same}

도 1은 본 발명에 따른 잉크 세트를 포함하는 잉크젯 프린터 카트리지를 구비한 잉크젯트 기록 장치의 투시도이고,

도 2는 본 발명에 따른 잉크 세트를 포함하는 잉크젯 프린터 카트리지의 단면도이다.

<도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명>

5… 프린터 7… 홀

8… 프린터 커버 9. 고정성 래치

10… 이동성 래치 11…잉크젯 프린터 카트리지

13… 본체 112.. 잉크 저장기

본 발명은 착색제 유사 첨가제를 함유한 잉크 조성물, 이를 포함한 잉크젯 프린터 카트리지 및 잉크 젯트 기록 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하기로는 착색제 유사 첨가제를 함유하여 색상 구현이 우수하면서 내수성, 내광성, 내가스성 및 내환경성 등과 같은 인쇄 화상의 내구성이 개선된 잉크 조성물과 이를 포함한 잉크젯 프린터 카트리지 및 잉크 젯트 기록 장치에 관한 것이다.

잉크젯 프린터용 잉크 조성물 제조시 사용되는 블랙 염료(Black dye)의 예로서 미국 특허 제4,197,135에 공지된 바와 같이 푸드 블랙 2(Food Black 2)가 알려져 있다.

상기한 블랙 염료와 더불어 사용가능한 칼라 잉크 조성물은 황색, 마젠타, 시안 염료를 적용한 잉크 세트로 구성되는데, 이에 대한 예로는 미국 특허 제5,143,547호에 공지된 바와 같이 애시드 옐로우 23(Acid Yellow 23), 디렉트 레드 227(Direct Red 227), 애시드 블루 9(Acid Blue 9 )가 있으며, 또 다른 예로는 미국 특허 제5,145,519호에서와 같이 디렉트 옐로우 86(Direct Yellow 86), 애시드 레드 52(Acid Red 52), 애시드 블루 9(Acid Blue 9) 등이 함께 적용되었다. 이밖에 미국 특허 제5,273,573에서는 애시드 옐로우 23(Acid Yellow 23), 애시드 레드 52(Acid Red 52), 애시드 블루 9(Acid Blue 9)가 디에틸렌 글리콜과 함께 적용된 것이 알려져 있다.

그런데, 상기 착색제들은 색상 구현은 가능하나 빛, 가스 및 열에 대한 내구성이 취약하여 인쇄물의 장기 보관이 어렵다.

상기한 문제점을 해결하기 위하여 최근에는 다원 공명 구조 (multi-resonance structure)를 갖거나 (미국 특허 제6,319,309, 제6,648,952, 제 6,749,674호) 내광성 및 내구성을 강화시키기 위해 분산제에 의해 분산되거나 분산제가 없이 표면 개질된 자체 분산 안료 등을 사용하는 기술이 제안되었다, (미국 특허 제6,648,953호 및 제6,506,245호).

그러나 상기한 착색제는 전체 분자 구조에서 소수성기가 차지하는 정도가 증가하여 물에 대한 친화력이 감소하게 되며, 결국은 용해도가 감소하여 충분한 양의 착색제를 적용하기가 어려울 뿐만 아니라, 잉크 내에서도 착색제의 안정성을 유지하기가 어려우므로 착색제가 석출되거나 잉크의 층 분리를 유발하며, 더 나아가서는 잉크의 점도가 급격히 상승하여 토출이 어려울 뿐만 아니라 결국은 카트리지의 노즐을 막아 더 이상 사용이 어렵게 된다.

이에 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 문제점을 해결하여 높은 광학 밀도 및 선명한 색상 구현이 가능할 뿐만 아니라, 내수성, 내광성, 내가스성 및 내환경성 등과 같은 인쇄 화상의 내구성이 개선되고, 더 나아가서는 잉크의 용해도 및 안정성을 향상시켜 일정한 점도를 유지하며, 장기 보관시 저장 안정성과 카트리지의 사용 안정성이 향상된 잉크 조성물, 이를 포함한 잉크젯 프린터 카트리지 및 이를 구비한 잉크 젯트 기록 장치를 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에서는 거대 발색단 (Macro-chromophore) 함유 착색제;

상기 거대 발색단 함유 착색제와 구조적 특징을 공유하는 착색제 유사 첨가 제(chromophore-mimic additive); 및

물을 포함하는 잉크 조성물을 제공한다.

상기 거대 발색단 함유 착색제는 분자내에 적어도 6개 이상의 다원 공명 구조를 갖고 있으며 동시에 적어도 4개 이상의 탄소 고리 또는 아릴 고리가 융합된 방사형 타입의 착색제 A; 착색제 분자내에 아조 그룹을 적어도 3개 이상 포함하는 연장 아조(Elongated azo) 타입의 착색제 B 및 적어도 하나 이상의 내광성 개선 모이어티를 갖고 있는 착색제 C; 중에서 선택된 하나 이상이다.

본 발명의 다른 기술적 과제는 상술한 잉크 조성물을 함유하는 잉크젯 프린터 카트리지에 의하여 이루어진다.

본 발명의 또 다른 기술적 과제는 상술한 잉크젯 프린터 카트리지를 구비한 잉크 젯트 기록 장치에 의하여 이루어진다.

상기 장치가 어레이형 프린터(array type printer)인 것이 바람직하다.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명은 적어도 하나 이상의 칼라 잉크로 구성된 잉크젯 잉크 조성물에 있어서 각각의 잉크는 적어도 하나 이상의 거대 발색단 함유 착색제, 착색제 유사 첨가제 및 물로 이루어진다.

상기 거대 발색단 함유 착색제는 하기 3가지 유형으로 구분가능하다.

첫번째, 분자내에 적어도 6개 이상의 다원 공명 구조를 갖고 있으며 동시에 적어도 4개 이상의 탄소 고리 또는 아릴 고리가 융합(fused)된 방사형 타입의 착색제가 있으며, 그 대표적인 예로는 미국 특허 제 6,648,952에서 공지된 화학식 1로 표시되는 안트라피리돈 화합물(Anthrapyridone compound), 화학식 2로 표시되는 카본 블랙, 화학식 3으로 표시되는 피그먼트 블루 15:3가 있다.

[화학식 1]

[화학식 2]

[화학식 3]

두번째로는, 착색제 분자내에 색 구현에 기여하는 아조 그룹을 적어도 3개 이상 포함하는 연장(Elongated) 아조(azo) 타입의 착색제가 있다. 상기 아조 그룹 대신 상기 아조 그룹과 유사하게 비공유 전자쌍을 갖는 O, S, P 함유 그룹을 포함하는 착색제도 이 타입에 속한다고 볼 수 있다.

상기 두번째 타입의 착색제로는 미국 특허 제 6,749,674에서 공지된 화학식 4로 표시되는 C.I. Direct Black 62가 있다.

[화학식 4]

세번째로는, 적어도 하나 이상의 내광성 개선 모이어티를 갖고 있는 착색제가 있다. 여기에서 내광성 개선 모이어티는 내광성을 향상시킬 수 있는 성분을 가 르키며, 이의 구체적인 예로서, 미국 특허 제 6,508,872에서 공지된 것과 같은 트리아진(Triazine), 벤즈이미다졸(benzimidazole), 테트라졸(tetrazoles) 및 그 유도체 등이 있다.

상기 세번째 타입 착색제의 예로는 미국 특허 제 6,319,309에서 공지된 화학식 5로 표시되는 화합물을 들 수 있다.

[화학식 5]

본 발명에서 사용되는 거대 발색단 함유 착색제는 상술한 3가지 유형중 어느 한가지 유형에 속한다기 보다는 두가지 이상의 유형에 동시에 속하는 복합적인 형태의 화합물일 수도 있다.

본 발명에서 사용되는 착색제 유사 첨가제는 착색제내에 포함된 방향족 고리나 전자 국부 분자 그룹과의 상호작용을 향상시킬 수 있는 유사(mimic) 구조의 소수성기(A)와 수소나 친수성기 또는 친수성 그룹인 R1기, 치환기인 R2로 구성되어 있다.

<화학식12>

R2-A-R1

상기 화학식 12의 착색제 유사 첨가제의 비제한적인 예는 하기 화학식 13 내 지 15로 표시되는 화합물이 있다.

i) C6~C20의 적어도 하나 이상의 방향족 고리가 축합(fused)되어 있거나 탄소로 연결되어 있는 방향족 고리 화합물 (화학식 13-a ~ 13-h)

<화학식13-a>

<화학식13-b>

<화학식13-c>

<화학식13-d>

<화학식13-e>

<화학식13-f>

<화학식13-g>

<화학식 13-h>

상기식중, R1은 일치환 또는 다치환된 치환기로서, 하나 이상의 H, C1-C8의 고리 또는 C4-C20의 지환족, C2-C20 알케닐, C2-C20 알키닐, C1-C20 알콕시, 할로겐, NO2, 니트릴, 치환 또는 비치환된 일차, 2차, 삼차 아민, 암모늄염, 치환 또는 비치환된 아미드 또는 이민, 카르복실산, 인산, 황산 및 그의 염이고,

R2는 일치환 또는 다치환된 치환기로서, H, C1-C8의 고리 또는 C4-C20의 지환족, C1-C20 알킬, C2-C20의 알케닐, C2-C20의 알키닐, (EG)qR3,(EG)q(PG)rR3,(EG)q(PG)r(EG)sR3이고,

상기 R3는 H, COOH, SO3H 및 그의 염, 아미노기 및 그의 염이고, q,r,s는 각각 1~10의 정수이고, EG는 에틸렌글리콜기를 그리고 PG는 프로필렌글리콜기를 각각 나타내고,

a는 1 내지 10의 정수이다.

ii) 적어도 하나 이상의 전자 공액(electron Conjugation) 또는 electron delocalization을 포함하는 C3 ~ C30의 지환족(acyclic) 또는 고리 화합물(화학식 14-a, 14-e)

<화학식14-a>

<화학식 14-b>

<화학식 14-c>

<화학식 14-d>

,

<화학식 14-e>

R3는 H, COOH, SO3H 및 그의 염, 아미노기 및 그의 염이고, q,r,s는 각각 1~10의 정수이고, EG는 에틸렌글리콜기를 그리고 PG는 프로필렌글리콜기를 각각 나타내고,

X1은 O, N, S, 또는 P이고,

X2는 O, N, S, 또는 P이고,

Y는 O, N, S, 또는 P이고,

l는 1 내지 10의 정수이고,

p는 1 내지 9의 정수이고,

m은 1 내지 9의 정수이고,

n은 1 내지 6의 정수이다.

iii) 적어도 하나 이상의 헤테로 원자를 포함한 c4~c12인 single 또는 Multi 방향족 고리 화합물 (화학식 15-a, 15-b, 15-c, 15-d)

<화학식 15-a>

<화학식 15-b>

<화학식 15-c>

<화학식 15-d>

X3은 O, N, S, 또는 P이다.

상술한 바와 같이, 상기의 화학식 13 내지 15의 착색제 유사 첨가제는 거대 발색단 함유 착색제의 용해도 및 저장 안정성에 크게 기여하는데, 특히 방사형 타입의 착색제와는 화학식 13의 유기 용매가 벌키한 융합고리(fused ring) 과의 친화력에 의한 분자간 상호작용(interaction)이 훨씬 증가될 수 있으며, 착색제중 연장 아조(Elongated azo) 타입은 화학식 14의 적어도 하나 이상의 이중결합을 포함한 유기 용매가 이중결합 간의 소수성-소수성 상호작용에 의해 그 영향이 강화될 수 있다. 또한 이와 더불어 세번째 유형의 착색제는 그 분자 내에 포함된 트리아진(Triazine) 유도체와 그 유형이 비슷한 헤테로 원자를 포함한 유기 용매인 화학식 15에 의해 더욱 안정화되는 것을 볼 수 있으나, 상기의 특별한 구조적 유사성과 더불어 거대 발색단 함유 착색제와 착색제 유사 첨가제간에 소수성-소수성 상호작용에 의한 분자의 접근이 용이하며, 착색제 유사 첨가제의 친수성기에 의한 물에서의 용해도가 충분하면 상기 유사 용매 중 어느 것이든 적용이 가능하며, 또한 한 종류 이상의 혼합 적용으로 그 영향을 더욱 향상시킬 수 있다.

본 발명의 잉크 조성물에서, 상기 착색제 유사 첨가제의 함량은 거대 발색단 함유 착색제 100 중량부를 기준으로 하여 20 내지 2000 중량부인 것이 바람직하다. 만약 착색제 유사 첨가제의 함량이 20 중량부 미만이면, 착색제의 용해도가 감소하여 잉크내에서 착색제의 안정성을 유지하기 어려우며 노즐 막힘이 발생하기 쉽고 2000 중량부를 초과하면 잉크 조성물의 점도가 상승하여 토출 안정성에 영향을 주게 되므로 바람직하지 못하다.

본 발명의 잉크 조성물에서 물의 함량은 거대 발색단 함유 착색제 100 중량부를 기준으로 하여 200 내지 9000 중량부인 것이 바람직하다.

본 발명의 잉크 조성물에는, 상기 착색제 유사 첨가제 이외에 필요에 따라 1종 이상의 유기 용매가 더 포함될 수 있다. 이러한 유기용매로는 알콜계 용매, 케톤계 용매, 에스테르계 용매, 다가알콜계 용매, 함질소계 용매, 디메틸 술폭사이 드, 테트라메틸술폰 및 티오글리콜의 함황 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이 사용된다. 그리고 상기 유기용매의 함량은 거대 발색단 함유 착색제 100 중량부를 기준으로 하여 7 내지 4000 중량부인 것이 부가 효과가 우수하여 바람직하다.

상기 알코올계 용매로는 메틸알콜, 에틸 알콜, n-프로필알콜, 이소프로필알콜, n-부틸알콜, sec-부틸알콜, t-부틸알콜 또는 이소부틸알콜이 있고, 상기 케톤계 용매로는 아세톤, 메틸에틸케톤, 디에틸케톤 또는 디아세톤알콜이 있고, 상기 에스테르계 용매로는 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트 또는 에틸 락테이트가 있고, 상기 다가알콜계 용매의 예로는 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜, 1,4-부탄디올, 1,2,4-부탄트리올, 1,5-펜탄디올, 1,2,6-헥산트리올, 헥실렌글리콜, 글리세롤, 글리세롤 에톡실레이트 또는 트리메틸롤프로판 에톡실레이트이 있다.

상기 함질소계 용매의 예로는, 2-피롤리돈 또는 N-메틸-2-피롤리돈이 있고, 상기 함황계 용매의 예로는 디메틸 술폭사이드, 테트라메틸렌술폰 또는 티오글리콜이 있다.

상기 잉크 조성물에는 잉크 조성물의 표면장력을 조절하여 노즐에서의 제팅 성능을 안정화시키고 잉크가 미디어에 투과되는 정도를 조절하기 위해 추가로 계면활성제가 더 포함될 수 있다.

상기 계면활성제로는 음이온성 계면활성제나 양이온성 계면활성제 또는 비이온성 계면활성제를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 음이온성 계면활성제의 예로는 탄소수 1 내지 1000의 알킬카르복실산의 염(바람직하게는 탄소수 10 내지 200의 알킬카르복실산의 염), 탄소수 1 내지 1000의 알콜 술폰산 에스테르의 염(바람직하게는 탄소수 10 내지 200의 알콜 술폰산 에스테르의 염), 탄소수 1 내지 1000의 알킬술폰산의 염(바람직하게는 탄소수 10 내지 200의 알킬술폰산의 염), 탄소수 1 내지 1000의 알킬벤젠술폰산의 염(바람직하게는 탄소수 10 내지 200의 알킬벤젠술폰산의 염), 또는 그 혼합물을 들 수 있다. 양이온성 계면활성제의 예로는 지방산 아민염, 4급 암모늄염, 술포늄염, 포스포늄염, 이들의 염 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 상기 비이온성 계면활성제의 예로는 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르(단, 알킬은 탄소수 1 내지 1000의 알킬기이고, 바람직하게는 탄소수 10 내지 200의 알킬기임), 폴리옥시에틸렌 알킬 페닐 에테르(단, 알킬은 탄소수 1 내지 1000의 알킬기, 바람직하게는 탄소수 10 내지 200의 알킬기임), 폴리옥시에틸렌 이차 알콜 에테르, 폴리옥시에틸렌-옥시프로필렌 블록 코폴리머, 폴리글리세린 지방산 에스테르, 소르비탄 지방산 에스테르, 또는 그 혼합물을 들 수 있다.

본 발명의 일 구현예 및 다른 구현예에 따른 잉크 조성물에 있어서, 상기 계면활성제의 함량은 상기 거대 발색단 함유 착색제 100 중량부를 기준으로 하여 0.07 내지 1000 중량부인 것이 바람직하다.

이밖에도 본 발명의 잉크 조성물은 필요에 따라 추가로 습윤제, 분산제, 점도조절제, pH 조절제, 항산화제 등이 더 포함할 수 있다.

본 발명의 잉크 조성물은 밀폐된 용기에 담아 상온에서 3개월 이상 보관시 점도가 초기의 3배를 넘지 않는다. 특히 1 내지 2.5 배의 점도 특성을 나타낸다. 여기에서 잉크 조성물의 초기 점도는 1 내지 7cps 범위를 갖는다.

이하, 상기한 본 발명의 일 구현예 및 다른 구현예에 따른 잉크 조성물의 제조방법은 다음과 같다.

즉, 거대 발색단 함유 착색제, 상기 화학식 12~15의 화합물과 같은 착색제 유사 첨가제 및 물을 혼합하고 여기에 필요에 따라 유기 용매, 습윤제, 계면활성제, 분산제, 점도 조절제 등을 부가하여 혼합한 다음, 교반기로 충분히 교반하여 균일한 상태로 만들어 준다.

그 후, 상기 결과물을 필터에 통과시켜 여과함으로써 본 발명에 따른 잉크 조성물을 얻게 된다.

상술한 바와 같은 잉크 조성물은 여러가지 색상을 인쇄할 수 있는 프린터를 제공하기 위하여 잉크젯 프린터 이용시 다른 잉크와 조합하거나 또는 각각 별개로 사용가능하다.

본 발명을 따르는 잉크 조성물은 잉크젯 기록 장치의 잉크 수용부 또는 잉크젯 프린터 카트리지에 제공될 수 있다. 본 발명의 잉크젯 기록 장치는 잉크 조성물을 가열하여 수증기압으로 잉크 액적을 토출시키는 방식의 써멀 헤드(thermal head), 피에조 소자를 이용하여 잉크 액적을 토출시키는 방식의 피에조 헤드(piezo head), 디스포저블 헤드(disposable head) 또는 퍼머넌트 헤드(permanent head)를 구비할 수 있다. 또한, 상기 잉크젯 기록 장치는 스캐닝형 프린터(scanning type printer) 또는 어레이형 프린터(array type printer)일 수도 있으며, 데스크탑(desktop)용, 텍스타일(textile)용 및 산업용으로도 사용될 수 있다. 상기 본 발명 의 잉크젯 기록 장치와 관련한 헤드 타입, 프린터 타입 및 용도는 본 발명의 잉크젯 기록 장치를 보다 상세히 설명하기 위하여 나열한 것에 불과한 것으로서, 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 일실시예에 따른 잉크 젯트 기록 장치를 나타낸 도면이다.

이를 참조하면, 잉크 젯트 기록 장치는 거대 발색단 함유 착색제 및 착색제 유사 첨가제를 함유하는 잉크 조성물을 포함하는 잉크젯 프린터 카트리지를 구비한다. 프린터 커버(8)은 프린터 (5)의 본체(13)과 연결되어 있다. 이동성 래치(10)의 서로 맞물린 영역은 홀(7)을 통하여 돌출되어 있다. 이동성 래치(10)은 고정 래치(9)와 서로 맞물리게 되어 있고, 고정 래치(9)는 커버가 닫혀질 때 프린터 커버의 내부에 연결된다. 상기 커버는 홀을 통하여 연장된 이동성 래치(10)의 맞물린 영역에 대응되는 리세스(14)를 구비한다. 잉크젯 프린터 카트리지(11)는 잉크젯 프린터 카트리지(11)의 하부를 통과하는 종이(3)에 잉크를 위치하도록 장착된다.

도 2는 본 발명의 잉크 조성물을 포함하는 잉크젯 프린터 카트리지의 단면도이다. 상기 잉크젯 프린터 카트리지(100)은 잉크 저장기(112)를 형성하는 카트지리 본체(110), 잉크 저장기(112)의 탑 영역을 커버하는 내부 커버(114), 상기 내부커버(114)와 소정 간격으로 이격되고, 상기 잉크 저장기(112)와 내부 커버(114)를 실링하는 외부 커버(116)를 구비한다.

상기 잉크 저장기(112)는 수직 배리어 벽(123)에 의하여 제1 챔버 (124) 및 제2 챔버(126)이 구획된다. 제1 챔버 (124) 및 제2 챔버 (126)사이에 잉크 통로 (ink passage) (128)가 수직 배리어 벽(123)의 바닥에 형성된다. 잉크가 제1챔버(124) 및 스폰지 (129)를 채우고, 잉크는 제2챔버(126)을 채운다. 상기 제2챔버(126)에 대응되는 벤트 홀(126a)에 내부 커버(114)에 형성된다.

필터(14)은 제2챔버(126)의 하부에 형성되어 잉크내의 불순물 및 미세 버블을 여과하여 프린터헤드(13)의 배출 홀(ejection hole)이 글로깅되는 것을 막는다. 후크(142)는 필터(140)의 에지(가장자리 영역)상에 형성되어 스탠드파이프(132)의 탑 영역에 배치(커플링)된다. 잉크 저장기(120)의 잉크가 프린터헤드(130)의 배출 홀을 통과하여 인쇄 매채에 작은 방울 형상으로 배출된다.

이하, 본 발명을 하기 실시예를 들어 보다 구체적으로 설명하기로 하되, 본 발명이 하기 실시예로만 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

본 실시예 및 비교예에 사용된 거대 발색단 함유 착색제, 착색제 유사 첨가제는 다음과 같다.

< 거대 발색단 함유 착색제>

거대 발색단 함유 착색제 1: [화학식1]

이 화합물은 미국특허 제 6,648,952의 실시예 1을 참조하여 합성하였다.

거대 발색단 함유 착색제 2: [화학식2]

Cabot 200 (Cabot)

거대 발색단 함유 착색제 3: [화학식3]

COJ250 (Cabot)

거대 발색단 함유 착색제 4: [화학식4]

C.I. Direct Black 62 (Standard Dyes Inc.)

거대 발색단 함유 착색제 5: [화학식5]

상기 화합물은 EP 0 468 648의 실시예 1에서 페닐렌디아민 대신 2,5-디메틸-1,4-페닐렌디아민을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 합성하였다.

<착색제 유사 첨가제>

착색제 유사 첨가제 1: [화학식16]

착색제 유사 첨가제 2: [화학식17]

착색제 유사 첨가제 3: [화학식18]

착색제 유사 첨가제 4: [화학식19]

착색제 유사 첨가제 5: [화학식20]

착색제 유사 첨가제 6: [화학식21]

착색제 유사 첨가제 7: [화학식22]

샘플명	거대 발색단 함유 착색제 (함량)	착색제 유사 첨가제 (함량)	기타 첨가제 (함량)
실시예1	착색제 1(4)	착색제 유사 첨가제1 (20)	Glycerin(250), surfynol 465(25)
실시예2	착색제 2(4)	착색제 유사 첨가제2 (100)	Glycerin(200), surfynol 104(13)
실시예3	착색제 3(4)	착색제 유사 첨가제3 (80)	EG(500), Urea(100)
실시예4	착색제 4(5)	착색제 유사 첨가제4 (500)	1,5-Pentanediol(300), Tergitol(20)
실시예5	착색제 5(4)	착색제 유사 첨가제5 (120)	EG(400), PEG 600(200)
실시예6	착색제 1(4)	착색제 유사 첨가제6 (1000)	2-Pyrrolidone(500), surfynol 465(25)
실시예7	착색제 3(3)	착색제 유사 첨가제1 (600)	DEG(400), surfynol 104(13)
실시예8	착색제 4(4)	착색제 유사 첨가제1 (200) 착색제 유사 첨가제4 (150)	1,5-Pentanediol(400), Tergitol(25)
실시예9	착색제 5(4)	착색제 유사 첨가제2 (80) 착색제 유사 첨가제7 (100)	DEG(700), surfynol 465(25)
비교예1	착색제 1(4)	-	EG(300), PEG 600(250)
비교예2	착색제 4(5)	-	1,5-Pentanediol(500), Tergitol(15)
비교예3	착색제 5(4)	-	2-Pyrrolidone(600), surfynol 465(25)
비교예4	착색제 4(5)	착색제 유사 첨가제1 (15)	1,5-Pentanediol(300), 2-Py(120), surfynol 465(20)
비교예5	착색제 5(2)	착색제 유사 첨가제5 (2100)	EG(1000), surfynol 465(25)

■ 착색제: 잉크조성물 100 중량부 기준 함량

■ 착색제 유사 첨가제 및 기타 첨가제: 착색제 100 중량부 기준 함량

실험예 1 : 잉크 장기 저장 안정성(1)

상기 실시예 1-9과 비교예 1-5에서 얻어진 잉크 조성물을 내열성 유리병에 100ml씩 담은 다음 입구를 밀봉하고 60℃ 항온조에 저장하였다. 이를 2개월동안 방치한 후 바닥의 침전유무와 층분리를 확인하여 다음과 같이 평가하고, 그 결과를 다음 표 2에 나타내었다.

O : 침전 없음, 층분리 없음.

△ : 침전 없음, 층분리 있음.

X : 침전 발생

실험예 2 : 잉크 장기 저장 안정성(2)

상기 실시예 1-9과 비교예 1-5에서 얻어진 잉크 조성물을 내열성 유리병에 100ml씩 담은 다음 입구를 밀봉하고 25℃ 상온에서 3개월 동안 방치한 후 점도를 측정하여 다음과 같이 평가하고, 그 결과를 다음 표 2에 나타내었다.

◎ : 방치 후 점도≤ 초기 점도 X 1.2

O : 초기 점도 X 1.2 < 방치 후 점도 ≤ 초기 점도 X 2.0

△ : 초기 점도 X 2.0 < 방치 후 점도 ≤ 초기 점도 X 3.0

X : 방치 후 점도 > 초기 점도×3.0

실험예 3 : 화상 성능 테스트

상기 실시예 1-9 및 비교예 1-5에서 얻어진 잉크 조성물 중 염료 잉크(실시예 1,4,5,6,8,9 비교예 1~5)는 잉크젯 프린터 카트리지 C-60(삼성전자)에, 안료 잉크(실시예 2,3,7)는 잉크젯 프린터 카트리지 M-50(삼성전자)에 리필하고 프린터(MJC-2400C, 삼성전자)에서 삼성 일반용지에 솔리드 박스 (10*10cm)를 인쇄한 후 솔리드 박스 내부에 생성된 흰선(white line)의 발생정도에 따라 다음과 같이 평가하고 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

O : 흰선의 발생이 거의 없음

△: 흰선이 소량 발생함

X : 흰선이 많이 발생함

실험예 4 : 내광성 테스트

실시예 1-9 및 비교예 1-6에서 얻어진 잉크 조성물 중 염료 잉크(실시예 1,4,5,6,8,9 비교예 1~5)는 잉크젯 프린터 카트리지 C-60(삼성전자)에, 안료 잉크(실시예 2,3,7)는 잉크젯 프린터 카트리지 M-50(삼성전자)에 리필하고 프린터(MJC-2400C, 삼성전자)에서 삼성 포토용지에 솔리드 박스 (2*2cm)를 인쇄한 후 이를 Q-SUN 제논 테스트 챔버(Q-SUN Xenon Test Chamber)에서 100시간 동안 광노출시킨 후 테스트 전후의 OD 값 변화를 측정하고 다음과 같이 평가하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

A = OD(테스트 후) / OD(테스트 전)×100(%)

◎ : A ≥95

O : A ≥ 90

△ : 80 ≤ A < 90

X : A < 80

실험예 5 : 노즐 막힘 테스트

실시예 1-9 및 비교예 1-6에서 얻어진 잉크 조성물 중 염료 잉크(실시예 1,4,5,6,8,9 비교예 1~5)는 잉크젯 프린터 카트리지 C-60(삼성전자)에, 안료 잉크(실시예 2,3,7)는 잉크젯 프린터 카트리지 M-50(삼성전자)에 리필하고 상온(25℃), 저온(-18℃)에서 2주씩 두었다가 프린팅을 하였을때 정상 인쇄가 가능하는 데 필요한 노즐청소 횟수를 측정하고 다음과 같이 평가하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

◎ : 노즐청소 1회 시 정상 인쇄 가능

O : 노즐청소 2~4회 시 정상 인쇄 가능

X : 노즐청소 5~10회 시 정상 인쇄 가능

XX : 노즐청소 11회 해도 정상 인쇄 불가

샘플명	잉크 장기 저장안정성(1)	잉크 장기 저장안정성(2)	화상 성능 테스트	내광성 테스트	노즐 막힘 테스트
실시예1	O	◎	O	O	◎
실시예2	O	O	O	◎	O
실시예3	O	O	O	◎	◎
실시예4	O	◎	O	O	O
실시예5	O	◎	O	◎	◎
실시예6	O	O	O	O	◎
실시예7	O	O	O	◎	O
실시예8	O	◎	O	O	O
실시예9	O	O	O	◎	O
비교예1	X	△	O	O	XX
비교예2	X	X	△	O	XX
비교예3	X	X	O	◎	XX
비교예4	△	△	△	O	XX
비교예5	O	O	X	◎	O

상기 표 2로부터, 실시예 1~9의 잉크조성물의 경우, 잉크의 장기보관 안정성 및 화상성능, 내광성이 우수하고 장기간 보관하여도 카트리지에서의 노즐막힘을 유발하지 않는 것을 알 수 있었다.

반면, 착색제 유사 첨가제가 포함되어 있지 않거나(비교예 1,2,3), 함량이 거대 발색단 함유 착색제 100 중량부를 기준으로 하여 20 중량부 미만인 경우(비교예 4)엔 잉크 조성물의 장기 보관 안정성이 떨어지고 노즐에서의 막힘 현상이 심하게 발생하고, 반대로 착색제 유사 첨가제의 함량이 너무 높으면(비교예 5) 잉크 조성물의 장기 보관 안정성은 향상되고 노즐에서의 막힘도 유발하지 않지만, 높은 점도 때문에 화상성능이 저하되므로 적당하지 않음을 알 수 있었다.

Claims

거대 발색단 함유 착색제;

상기 거대 발색단 함유 착색제와 구조적 특징을 공유하는 착색제 유사 첨가제(chromophore-mimic additive); 및

물을 포함하며,

상기 거대 발색단 함유 착색제가 분자 내에 6개 내지 15개의 다원 공명 구조를 갖고 있으며, 동시에 4개 내지 15개의 탄소 고리 또는 아릴 고리가 융합된 방사형 타입의 착색제 A; 착색제 분자 내에 3개 내지 10개의 아조기를 포함하는 연장 아조(Elongated azo) 타입의 착색제 B; 및 1개 내지 10개의 내광성 개선 모이어티를 갖고 있는 착색제 C; 중에서 선택된 하나 이상이고,

상기 착색제 유사 첨가제가 하기 화학식 13-a 내지 13-h로 표시되는 C6~C20의 1개 내지 12개의 방향족 고리가 축합(fused)되어 있거나 탄소로 연결되어 있는 방향족 고리 화합물; 하기 화학식 14-a 내지 14-e로 표시되는 1개 내지 10개의 전자 공액(electron Conjugation) 또는 전자 비편재(electron delocalization)를 포함하는 C3~C30의 지환족 또는 고리 화합물; 또는 하기 화학식 15-a 내지 15-d로 표시되는 표시되는 헤테로 원자를 포함한 C4~C12인 단일 또는 멀티 방향족 고리 화합물이며,

상기 착색제 유사 첨가제의 함량이 상기 거대 발색단 함유 착색제 100 중량부를 기준으로 하여 20 내지 2000 중량부이고,

상기 물의 함량이 상기 거대 발색단 함유 착색제 100 중량부를 기준으로 하여 200 내지 9000 중량부인 것을 특징으로 하는 잉크 조성물.

<화학식13-a>

<화학식13-b>

<화학식13-c>

<화학식13-d>

<화학식13-e>

<화학식13-f>

<화학식13-g>

<화학식 13-h>

상기 화학식 13-a 내지 13-h 중, R₁은 일치환 또는 다치환된 치환기로서, H, C1-C8의 고리 또는 C4-C20의 지환족, C2-C20 알케닐, C2-C20 알키닐, C1-C20 알콕시, 할로겐, NO₂, 니트릴, 치환 또는 비치환된 일차, 2차, 삼차 아민, 암모늄염, 치환 또는 비치환된 아미드 또는 이민, 카르복실산, 인산, 황산 및 그의 염이고,

상기 R₂는 일치환 또는 다치환된 치환기로서, H, C1-C8의 고리 또는 C4-C20의 지환족, C1-C20 알킬, C2-C20의 알케닐, C2-C20의 알키닐, (EG)_qR₃,(EG)_q(PG)_rR₃,(EG)_q(PG)_r(EG)_sR₃이고,

상기 R₃는 H, COOH, SO₃H 및 그의 염, 아미노기 및 그의 염이고, q,r,s는 각각 1~10의 정수이고, EG는 에틸렌글리콜기를 그리고 PG는 프로필렌글리콜기를 각각 나타내고,

a는 1 내지 10의 정수이다;

<화학식14-a>

,

<화학식 14-b>

<화학식 14-c>

<화학식 14-d>

,

<화학식 14-e>

상기 화학식 14-a 내지 14-e 중, R₁은 일치환 또는 다치환된 치환기로서, H, C1-C8의 고리 또는 C4-C20의 지환족, C2-C20 알케닐, C2-C20 알키닐, C1-C20 알콕시, 할로겐, NO₂, 니트릴, 치환 또는 비치환된 일차, 2차, 삼차 아민, 암모늄염, 치환 또는 비치환된 아미드 또는 이민, 카르복실산, 인산, 황산 및 그의 염이고,

R₂는 일치환 또는 다치환된 치환기로서, H, C1-C8의 고리 또는 C4-C20의 지환족, C1-C20 알킬, C2-C20의 알케닐, C2-C20의 알키닐, (EG)_qR₃,(EG)_q(PG)_rR₃,(EG)_q(PG)_r(EG)_sR₃이고,

상기 R₃는 H, COOH, SO₃H 및 그의 염, 아미노기 및 그의 염이고, q,r,s는 각각 1~10의 정수이고, EG는 에틸렌글리콜기를 그리고 PG는 프로필렌글리콜기를 각각 나타내고,

X₁은 O, N, S, 또는 P이고,

X₂는 O, N, S, 또는 P이고,

Y는 O, N, S, 또는 P이고,

l는 1 내지 10의 정수이고,

p는 1 내지 9의 정수이고,

m은 1 내지 9의 정수이고,

n은 1 내지 6의 정수이다;

<화학식 15-a>

<화학식 15-b>

<화학식 15-c>

<화학식 15-d>

상기 화학식 15-a 내지 15-d 중, R₁은 일치환 또는 다치환된 치환기로서, H, C1-C8의 고리 또는 C4-C20의 지환족, C2-C20 알케닐, C2-C20 알키닐, C1-C20 알콕시, 할로겐, NO₂, 니트릴, 치환 또는 비치환된 일차, 2차, 삼차 아민, 암모늄염, 치환 또는 비치환된 아미드 또는 이민, 카르복실산, 인산, 황산 및 그의 염이고,

R₂는 일치환 또는 다치환된 치환기로서, H, C1-C8의 고리 또는 C4-C20의 지환족, C1-C20 알킬, C2-C20의 알케닐, C2-C20의 알키닐, (EG)_qR₃,(EG)_q(PG)_rR₃,(EG)_q(PG)_r(EG)_sR₃이고,

상기 R₃는 H, COOH, SO₃H 및 그의 염, 아미노기 및 그의 염이고, q,r,s는 각각 1~10의 정수이고, EG는 에틸렌글리콜기를 그리고 PG는 프로필렌글리콜기를 각각 나타내고,

X₃은 O, N, S, 또는 P이다.
삭제
제1항에 있어서, 상기 착색제 A가 하기 화학식 1로 표시되는 안트라피리돈 화합물(Anthrapyridone compound), 화학식 2로 표시되는 카본 블랙, 화학식 3으로 표시되는 피그먼트 블루 15:3중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 잉크 조성물.

[화학식 1]

[화학식 2]

[화학식 3]
제1항에 있어서, 상기 착색제 B가 하기 화학식 4로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는 잉크 조성물.

[화학식 4]
제1항에 있어서, 상기 착색제 C가 하기 화학식 5로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는 잉크 조성물.

[화학식 5]
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
제1항에 있어서, 알콜계 용매, 케톤계 용매, 에스테르계 용매, 다가알콜계 용매, 함질소계 용매, 함황계 용매로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 유기용매가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 잉크 조성물.
제11항에 있어서, 상기 유기용매의 함량은 착색제 100 중량부를 기준으로 하여 7 내지 4000 중량부인 것을 잉크 조성물.
제1항에 있어서, 상기 착색제 100 중량부를 기준으로 하여 0.07 내지 1000 중량부의 계면 활성제가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 잉크 조성물.
제1항, 제3항 내지 제5항 및 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항의 잉크 조성물을 함유하는 잉크젯 프린터 카트리지.
제1항, 제3항 내지 제5항 및 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항의 잉크 조성물을 함유하는 잉크젯 프린터 카트리지를 구비하는 잉크 젯트 기록 장치.
제15항에 있어서, 상기 장치가 어레이형 프린터(array type printer)인 것을 특징으로 하는 잉크 젯트 기록 장치.