ES2230629T3 - Medios microporosos revestidos receptores de tinta para chorro de tinta, y metodo para controlar el diametro de puntos. - Google Patents
Medios microporosos revestidos receptores de tinta para chorro de tinta, y metodo para controlar el diametro de puntos.Info
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Abstract
La invención se refiere a un soporte receptor de tinta para chorro de tinta. Este soporte es microporoso y presenta, sobre una superficie principal, una capa para formación de imágenes cuyo revestimiento está constituido por una mezcla de sílices amorfas antes citadas y sublimadas y de ligante. La utilización de este soporte receptor permite ajustar el diámetro de los puntos de tintas pigmentadas para chorro de tinta, lo que es ventajoso para tintas liberadas en pequeños volúmenes del tipo picolitro. La invención se refiere también a procedimientos que permiten fabricar y utilizar este tipo de soporte.
Description
Medios microporosos revestidos receptores de
tinta para chorro de tinta, y método para controlar el diámetro de
puntos.
Esta invención se refiere a medios receptores de
tinta para chorro de tinta que están revestidos de manera que puedan
controlar la difusión de una gotita de tinta que alcanza a los
medios para proporcionar una imagen gráfica superior.
Las imágenes gráficas están omnipresentes en la
vida moderna. Las imágenes y datos que advierten, educan,
entretienen, anuncian, etc., se aplican a una variedad de
superficies interiores y exteriores, verticales y horizontales. Los
ejemplos no limitantes de imágenes gráficas abarcan desde anuncios
en paredes o lados de camiones, pósters que advierten de la llegada
de una nueva película cinematográfica, signos de advertencia
próximos a los bordes de escaleras.
El uso de tintas para chorro de tinta térmicas y
piezoeléctricas ha aumentado enormemente en años recientes con el
desarrollo acelerado de impresoras de chorro de tinta baratas y
eficientes, sistemas de suministro de tinta, y similares.
Existe comercialmente disponible hardware para
chorro de tinta térmica a partir de un número de compañías
multinacionales, incluyendo sin limitación
Hewlett-Packard Corporation de Palo Alto, CA, USA;
Encad Corporation de San Diego, CA, USA; Xerox Corporation de
Rochester, NY, USA; LaserMaster Corporation de Eden Prairie, MN,
USA; y Mimaki Engineering Co., Ltd. de Tokio, Japón. El número y
variedad de impresoras cambia rápidamente ya que los fabricantes de
impresoras están mejorando constantemente sus productos para los
consumidores. Las impresoras se fabrican tanto en tamaño para
escritorio como en tamaño de formato amplio, dependiendo del tamaño
de la imagen gráfica acabada deseada. Los ejemplos no limitantes de
impresoras de chorro de tinta térmicas a escala comercial popular
son las impresoras NovaJet Pro de Encad y las impresoras 650C, 750C
y 2500CP de HP. Los ejemplos no limitantes de impresoras de chorro
de tinta térmicas de formato amplio populares incluyen las
impresoras DesignJet de HP, entre las que se prefiere la 2500CP
debido a que tiene una resolución de 236 x 236 puntos/cm, con un
tamaño de gota en la proximidad de alrededor de 40 picolitros.
La compañía 3M comercializa software para
impresoras de chorro de tinta productoras de gráficos, útil para
convertir imágenes digitales procedentes de Internet, de imágenes
preformadas para cortar y pegar (en inglés, ClipArt), o de cámaras
digitales, en señales para impresoras de chorro de tinta térmicas
para imprimir tales imágenes gráficas.
Las cintas para chorro de tinta también están
comercialmente disponibles de un número de compañías
multinacionales, particularmente 3M que comercializa sus tintas para
chorro de tinta pigmentadas de las Series 8551, 8552, 8553 y 8554.
El uso de cuatro colores principales: cian, magenta, amarillo y
negro (abreviados generalmente "CMAN") permite la formación de
tantos como 256 colores o más en la imagen digital.
Los medios para impresoras de chorro de tinta
también están sufriendo un desarrollo acelerado. Debido a que las
técnicas de formación de imágenes para chorro de tinta se han hecho
muy populares en aplicaciones comerciales y del consumidor, la
capacidad para usar un ordenador personal para imprimir una imagen a
color sobre papel u otros medios receptores se ha ampliado desde las
cintas a base de colorantes hasta cintas a base de pigmentos. Y los
medios se deben adecuar a esos cambios. Las cintas a base de
pigmentos proporcionan imágenes más duraderas debido a que las
partículas de pigmento están contenidas en una dispersión antes de
ser dispensadas usando un cabezal de impresión de chorro de tinta
térmico.
Las impresoras de chorro de tinta se han
convertido de en uso general para la impresión electrónica de
formato amplio para aplicaciones tales como dibujos en ingeniería y
en arquitectura. Debido a la simplicidad de funcionamiento y a la
economía de las impresoras de chorro de tinta, este proceso de
imágenes mantiene un potencial de crecimiento prometedor superior
para la industria de impresión para producir gráficos de calidad de
presentación, formato amplio e imagen a la medida.
Por lo tanto, los componentes de un sistema de
chorro de tinta usado para obtener gráficos se pueden agrupar en
tres categorías principales:
1. Ordenador, software, impresora.
2. Tinta.
3. Medio receptor.
El ordenador, el software y la impresora
controlarán el tamaño, número y colocación de las gotas de tinta, y
transportará al medio receptor a través de la impresora. La tinta
contendrá el colorante que forma la imagen, y un soporte para ese
colorante. El medio receptor proporciona el depósito que acepta y
retiene la tinta. La calidad de la imagen del chorro de tinta es
función del sistema total. Sin embargo, la composición y la
interacción entre la tinta y el medio receptor es lo más importante
en un sistema de chorro de tinta.
La calidad de la imagen es lo que el público
espectador, y los usuarios que pagan, desean y exigen ver. Desde el
productor de la imagen gráfica, también se presta a interés a muchas
otras demandas oscuras sobre el sistema de tinta/medios de chorro de
tinta desde la tienda de impresoras. También, la exposición al
medioambiente puede exigir demandas adicionales sobre los medios y
la tinta (dependiendo de la aplicación del gráfico).
Los medios receptores actuales de chorro de tinta
se revisten directamente con un receptor de doble capa, según la
descripción contenida en el documento
WO-A-97/17207 (Warner et
al.), y se comercializan por 3M con las marcas 3M^{TM}
Scotchcal^{TM} Opaque Imaging Media 3657-10 y 3M™
Scotchcal™ Translucent Imaging Media 3637-20.
Las tintas para chorro de tinta típicamente se
basan total o parcialmente en agua, tales como se describen en el
documento US-A-5.271.765. Los
receptores típicos para estas tintas son papeles lisos o
preferiblemente papeles receptores de chorro de tinta para
especialistas, que se tratan o se revisten para mejorar sus
propiedades receptoras o la calidad de las imágenes que resultan de
ellos, tales como se describen en el documento
US-A-5.213.873.
Se han descrito muchas composiciones receptores
de chorro de tinta adecuadas para el revestimiento sobre plásticos
para hacerlos receptores a tintas para chorro de tinta. En la
técnica son conocidas las aplicaciones para transparencias por la
parte superior. Estas están compuestas de materiales plásticos
transparentes tales como poliéster, el cual por sí sólo no aceptará
las tintas acuosas y por lo tanto se revisten con capas receptores.
Típicamente, estas capas receptoras están compuestas de mezclas de
polímeros solubles en agua que pueden absorber la mezcla acuosa de
la que está comprendida la tinta para chorro de tinta. Son muy
habituales las capas hidrófilas que comprenden
poli(vinilpirrolidona) o poli(alcohol vinílico), como
se ejemplifican por los documentos
US-A-4.379.804, 4.903.041 y
4.904.519. También se conocen métodos para reticular polímeros
hidrófilos en las capas receptoras, como se describen en los
documentos US-A-4.649.064,
5.141.797, 5.023.129, 5.208.092 y 5.212.008. Otras composiciones de
revestimiento contienen partículas que absorben agua, tales como los
óxidos inorgánicos, como se describen en los documentos
US-A-5.084.338, 5.023.129 y
5.002.825. Se encuentran propiedades similares para revestimientos
receptores para papel para chorro de tinta, que también contienen
partículas tales como un almidón de maíz, como se describen en los
documentos US-A-4.935.307 y
5.302.437.
La desventaja que sufren muchos de estos tipos de
medios receptores de chorro de tinta para imágenes gráficas es que
comprenden capas de polímeros sensibles al agua. Incluso si se
sobrelaminan subsiguientemente, aún contienen una capa soluble en
agua o hinchable en agua. Esta capa sensible al agua se puede ver
sometida con el tiempo a la extracción con agua, y puede conducir al
daño del gráfico y al despegue del sobrelaminado. Adicionalmente,
algunos de los constituyentes habituales de estos revestimientos
hidrófilos contienen polímeros solubles en agua no adecuados de
forma ideal para las exposiciones al calor y a la luz UV
experimentadas en medioambientes exteriores, limitando de este modo
su durabilidad exterior. Finalmente, la velocidad de secado después
de imprimir estos materiales parece que es baja puesto que, hasta
que se seca, el revestimiento se plastifica o incluso se disuelve
parcialmente por los disolventes de la tinta (principalmente agua)
de forma que la imagen se puede dañar fácilmente y puede ser
pegajosa antes de que esté seca.
En años recientes se ha mostrado un creciente
interés en películas microporosas como receptores de tinta para
chorro de tinta, para afrontar algunas o todas las desventajas
anteriores. Si la película es absorbente de la tinta, tras la
impresión la tinta se absorbe en la propia película, en los poros,
mediante acción capilar, y produce una sensación seca muy
rápidamente debido a que la tinta está alejada de la superficie del
gráfico impreso. La película no necesita contener necesariamente
polímeros solubles en agua o hinchables en agua, así que,
potencialmente, podría ser termorresistente y resistente a la luz
UV, y no necesita estar sometida al daño por el agua.
Las películas porosas no son necesariamente
receptoras de tinta para chorro de tinta a base de agua si el
material es inherentemente hidrófobo, y los métodos para hacerlas
hidrófilas se han ejemplificado, por ejemplo, mediante el documento
WO-A-92/07899.
Otras películas son absorbentes de tintas
inherentemente acuosas debido al material de la película, por
ejemplo Teslin™ (una película microporosa poliolefínica rellena de
sílice) disponible de PPG Industries, y del tipo ejemplificadas en
el documento US-A-4.861.644.
Posibles consecuencias con este tipo de material son que, si se usa
con tintas a base de colorantes, la densidad de la imagen puede ser
baja dependiendo de qué cantidad del colorante permanece en el
interior de los poros después del secado. Una manera de evitar esto
es fundir la película tras la impresión, como se ejemplifica en el
documento WO-A-92/07899.
Otros métodos son revestir la película
microporosa con una capa receptora, como se describe en el documento
US-A-5.605.750.
Como se estableció anteriormente, la relación
entre la tinta y los medios es clave para la calidad de la imagen
gráfica. Con impresoras que alcanzan ahora una precisión de 236 x
236 puntos/cm, el tamaño de gota del chorro de tinta es menor que en
el pasado. Como se ha establecido previamente, un tamaño de gota
típico para esta precisión de puntos/cm es de alrededor de 40
picolitros, que es un tercio del tamaño de gota anterior, de 140
picolitros, usado en impresoras de chorro de tinta de formato
amplio. Los fabricantes de impresoras hacen lo posible para obtener
tamaños de gota incluso más pequeños, por ejemplo, 10 a 20
picolitros. Con tintas pigmentadas para chorro de tinta, el tamaño
de gota determina la cantidad de partículas de pigmento que residen
en cada gota y que se han de dirigir a un área predeterminada de los
medios.
Cuando la gota de tinta para chorro de tinta
entra en contacto con el medio receptor, ocurre una combinación de
dos sucesos. La gota de chorro de tinta se difunde verticalmente en
el medio, y se difunde horizontalmente a lo largo de la superficie
receptora, con una difusión resultante de la gota.
Sin embargo, con tintas para chorro de tinta
basadas en pigmentos del tamaño correcto de partícula, y si se usan
con una película de tamaños de poros correcto, es posible cierta
filtración del colorante a la superficie de la película, dando como
resultado una buena densidad y saturación del color. Sin embargo,
las imágenes pueden seguir siendo muy malas si la ganancia de puntos
es baja debido a "fenómenos de formación de bandas" en los que
no hay suficiente tinta para generar la imagen de medio tono
apropiada. Si el tamaño de puntos es demasiado pequeño, entonces los
errores debidos al avance de los medios o al fallo de las boquillas
de los cabezales de la impresora pueden provocar la formación de
bandas. Este problema no se observaría con impresoras de tamaño más
grande de puntos debido a que unos puntos más grandes podrían cubrir
errores de impresión anteriores. Sin embargo, si los puntos son muy
grandes, entonces se pierde agudeza de los bordes. La agudeza de los
bordes es una razón para aumentar la precisión de la imagen en
puntos/cm. Por lo tanto, la capacidad para controlar el diámetro de
los puntos es una propiedad importante en un medio receptor de tinta
para chorro de tinta.
El documento
US-A-5.605.750 ejemplifica un
revestimiento de pseudo-boehmita aplicado a la
película microporosa rellena de sílice, tal como Teslin™. El
revestimiento contiene partículas de alúmina de
pseudo-boehmita de 1 a 8 nm de radio de poro.
También se describe una capa protectora adicional de
hidroxipropilmetilcelulosa.
El documento
EP-A-0810086 describe una lámina que
comprende, como base, una lámina de material compuesto que comprende
un tejido liso (I) que tiene, laminado en une o en ambos lados del
mismo, una película microporosa (II) que comprende una película de
resina termoplástica estirada que contiene partículas inorgánicas
blancas finas, satisfaciendo dicha lámina los siguientes requisitos
(1) a (4):
(1) dicha lámina tiene una opacidad (JIS
P-8128) de 80 a 100%;
(2) dicha lámina tiene una blancura (JIS
L-1015) de 85 a 100%;
(3) dicha lámina tiene una reflectancia media de
haz de luz total (JIS K-7105) de 12 a 40%; y
(4) dicha lámina tiene una transmitancia media de
haz de luz total (JIS K-7105) de 70 a 95%.
El documento
JP-A-56-148583
describe un material de registro en el que se mezclan 100 partes en
peso de sílice en polvo, que tiene un tamaño de partículas de
alrededor de varios cientos de milimicras a varias decenas de
micras, y alrededor de 25 hasta 200 partes en peso de la resina
soluble en agua, tal como poli(alcohol vinílico), almidón,
caseína, goma arábiga, gelatina, carboximetilcelulosa,
poli(acrilato sódico), o similar, y se dispersan en agua para
preparar un material de revestimiento. Después, el material de
revestimiento se reviste sobre un sustrato poroso tal como papel,
tejido o similar, y se seca para obtener el material de registro
para el sistema de registro por chorro de tinta.
Esta invención tiene utilidad para la producción
de gráficos usando impresoras de chorro de tinta de formato amplio,
y tinta a base de pigmentos. Esta invención resuelve el problema de
la formación de bandas, en sistemas de impresión por chorro de tinta
de precisión fina, controlando el diámetro de puntos de un punto de
chorro de tinta pequeño en un medio receptor de tinta para chorro de
tinta.
Un aspecto de la invención es un medio receptor
de tinta para chorro de tinta que comprende un medio microporoso que
tiene sobre una superficie principal una capa formadora de imágenes
que comprende un revestimiento de sílice amorfa precipitada, y
aglutinante que comprende un copolímero de etileno y ácido acrílico
o una sal del mismo. El aglutinante es preferiblemente una
dispersión de etileno y ácido acrílico a base de agua, y otros
líquidos orgánicos. El revestimiento también comprende
preferiblemente una mezcla de sílices amorfas precipitadas y
pirrolizadas.
La capa formadora de imágenes se construye
aplicando un intervalo de relaciones en peso de sílice a
aglutinante, y se aplica en un intervalo de pesos de revestimiento
de forma que la capa seca es capaz de controlar el diámetro de
puntos de las tintas pigmentadas para chorro de tinta.
Específicamente, el diámetro de puntos de las partículas de
pigmento, en una gota individual de chorro de tinta, se puede
controlar para minimizar el efecto indeseado de formación de bandas
de la tinta en el medio receptor de chorro de tinta.
Al usar la presente invención, según se compara
con el sustrato sin capa formadora de imágenes, se puede aumentar el
diámetro de puntos para diferentes tintas de color controlando la
relación en peso de sílice a aglutinante.
Otro aspecto de la invención es un método para
revestir una capa formadora de imagen sobre un medio microporoso, en
el que la capa comprende un revestimiento de una mezcla de sílices
amorfas precipitadas y pirrolizadas y de aglutinante, que comprende
un copolímero de etileno y ácido acrílico, o una sal del mismo, a
fin de formar un medio receptor de tinta para chorro de tinta, e
imprimir una gota de tinta para chorro de tinta sobre el medio
receptor de tinta para chorro de tinta, en el que un punto formado
sobre el medio, que contiene partículas de pigmento, gana en tamaño
sobre la capa formadora de imágenes.
Una característica de la invención es la
retención de partículas de pigmento en la superficie formadora de
imágenes, o próximo a ella, del medio receptor, mientras se permite
que los líquidos soportes de la tinta sean transportados por todo el
medio microporoso.
Otra característica de la invención es la
interacción de la capa formadora de imágenes con las partículas de
pigmento en la tinta, para potenciar el aspecto del diámetro de
puntos con un tamaño mínimo de gotas actualmente disponible.
Una ventaja de la invención es la capacidad para
maximizar el aspecto de un tamaño mínimo de gota estimulando a que
la gota sobre el medio receptor se difunda horizontalmente a lo
largo del medio, mientras que se estimula al líquido soporte a
escurrir verticalmente a través del medio. Al usar el medio de la
presente invención, se puede tomar una gota de volumen mínimo y
maximizar el uso de partículas de pigmento a observar en la imagen,
sin afectar adversamente a la agudeza visual. Sin el control del
diámetro de la gota, las partículas de pigmento se "apilar"
donde se depositan sobre el medio. Con el control del diámetro de
gota de la presente invención, se puede controlar la difusión de las
partículas de pigmento a lo largo de un área más grande de la
superficie formadora de imágenes del medio, sin pérdida de la
agudeza visual.
Otra ventaja de la invención es la capacidad para
minimizar errores en el aspecto de una imagen gráfica en la que la
impresora y la tinta emplean los puntos máximos/cm actualmente
disponibles.
Otras características y desventajas se explicarán
con relación a las siguientes realizaciones de la invención.
El medio microporoso puede incluir una película o
membrana microporosa que tiene una superficie principal formadora de
imágenes y una superficie principal opuesta. El material es
preferiblemente hidrófilo, y es capaz de transportar líquidos
soportes en la tinta lejos de la superficie principal formadora de
imágenes.
Las membranas microporosas están disponibles con
una variedad de tamaños de poros, composiciones, grosores, y
volúmenes huecos. Las membranas microporosas adecuadas para esta
invención tienen preferiblemente un volumen hueco adecuado para
absorber completamente la tinta para chorro de tinta descargada
sobre la capa hidrófila del medio de registro de chorro de tinta. Se
debe señalar que este volumen hueco debe ser accesible a la tinta
para chorro de tinta. En otras palabras, una membrana microporosa
sin canales que conecten las áreas huecas al revestimiento de la
superficie formadora de imágenes, y entre sí (es decir, una película
de celda cerrada), no proporcionará las ventajas de esta invención y
en su lugar funcionará de forma similar a una película que no tiene
ningún hueco en absoluto.
El volumen hueco se define en ASTM D792 como
(1-densidad aparente/densidad del polímero)*100. Si
la densidad del polímero es desconocida el volumen hueco se puede
determinar saturando la membrana con un líquido de densidad conocida
y comparando el peso de la membrana saturada con el peso de la
membrana antes de la saturación. Los volúmenes huecos típicos para
una membrana polimérica hidrófila microporosa oscilan de 10 a 99 por
ciento, siendo los intervalos habituales 20 a 90%.
El volumen hueco, combinado con el grosor de la
membrana, determina la capacidad de volumen de la tinta de la
membrana. El grosor de la membrana también afecta a la flexibilidad,
durabilidad y estabilidad dimensional de la membrana. La membrana 12
puede tener un grosor que oscila de alrededor de 0,01 mm hasta
alrededor de 0,6 mm o más, para usos típicos. Preferiblemente, los
grosores oscilan de alrededor de 0,04 mm hasta alrededor de 0,25
mm.
El volumen de líquido de las impresoras típicas
de chorro de tinta es aproximadamente 40 a 150 picolitros por gota,
aunque se contempla que las impresoras tendrán eventualmente tamaños
de gota de 10 a 20 picolitros, de lo cual también se debería de
beneficiar esta invención. De este modo, esta invención es útil para
tamaños de gota menores que 150 picolitros. La resolución típica es
118 a 283 gotas por centímetro. Las impresoras de alta resolución
suministran volúmenes de gota más pequeños. Los resultados reales
indican un volumen depositado de 1,95 a 2,23 microlitros por
centímetro cuadrado con cada color. La cobertura de sólidos en
sistemas de múltiples colores podría conducir hasta una cobertura de
300% (usando eliminación por debajo del color) conduciendo de este
modo a una deposición de volumen de 5,85 hasta 6,69 microlitros por
centímetro cuadrado.
La membrana polimérica hidrófila microporosa
tiene un tamaño de poros que es menor que el tamaño nominal de gota
de la impresora de chorro de tinta en la que se va a usar el medio
de registro de chorro de tinta. El tamaño de poros puede ser de 0,01
a 10 micrómetros, con un intervalo preferido de 0,5 a 5 micrómetros,
con poros en al menos un lado de la lámina.
La porosidad o aspecto hueco de la membrana no
necesita pasar a través de todo el grosor de la membrana, sino sólo
una profundidad suficiente para crear el volumen hueco necesario.
Por lo tanto, la membrana puede ser de naturaleza asimétrica, de
forma que un lado posee las propiedades anteriormente mencionadas, y
el otro lado puede ser más o menos poroso o nada poroso. En tal
caso, el lado poroso debe tener un volumen hueco adecuado para
absorber el líquido en la tinta que se hace pasar a través de la
capa formadora de imágenes.
Los ejemplos no limitantes de membranas
poliméricas hidrófilas microporosas incluyen poliolefinas,
poliésteres, poli(haluros de vinilo), y acrílicos con una
estructura microahuecada. Los candidatos preferidos entre éstos son
una membrana microporosa comercialmente disponible como
"Teslin" de PPG Industries, como se define en el documento
US-A-4.833.172, y membranas
microporosas hidrófilas usadas típicamente para microfiltración,
impresión o películas barrera líquidas como se describe en los
documentos US-A-4.867.881,
4.613.441, 5.238.618 y 5.443.727. La membrana microporosa Teslin
tiene un grosor global de aproximadamente 0,18 mm, y se ha medido
experimentalmente el volumen hueco que es 65,9%. La capacidad de
volumen de la tinta de la membrana es de este modo 11,7 microlitros
por centímetro cuadrado. Por lo tanto, esta membrana tiene un
volumen hueco suficiente, combinado con el grosor, para absorber
completamente la tinta depositada por la mayoría de las impresoras
de chorro de tinta, incluso a una cobertura de 300%, sin considerar
la cantidad retenida en la capa higroscópica.
La membrana puede también incluir opcionalmente
una variedad de aditivos conocidos por los expertos en la técnica.
Los ejemplos no limitantes incluyen cargas, tales como sílice,
talco, carbonato de calcio, dióxido de titanio, u otras inclusiones
de polímeros. Además puede incluir modificadores para mejorar las
características de revestimiento, la tensión superficial, el acabado
de la superficie, y la dureza.
La membrana se puede usar tal como se proporciona
comercialmente, o se puede calandrar. El calandrado de la membrana
se puede realizar usando un equipo de manipulación del material y
presiones convencionales, de forma que el calandrado dé como
resultado un medio calandrado que tiene un mayor brillo después del
calandrado, opuesto a la situación antes del calandrado. Es
aceptable calandrar el medio de forma que la medida del brillo a 85º
está entre alrededor de 15 unidades y 35 unidades según se mide en
un medidor de brillo Byk-Gardner, y preferiblemente
entre alrededor de 20 unidades y alrededor de 35 unidades. Se
prefiere calandrar la membrana después de revestir con la capa
formadora de imágenes, aunque es posible calandrar antes de que se
revista la membrana.
La capa formadora de imágenes comprende un
aglutinante y una sílice amorfa precipitada, como se define en la
reivindicación 1, y preferiblemente una mezcla de al menos un
aglutinante y sílices amorfas precipitadas y pirrolizadas.
En una realización, la relación en porcentaje en
peso de sílice a aglutinante puede oscilar de 3,5:1 a 2:1, y
preferiblemente de 3,0:1 a 2,25:1. Se ha encontrado que el intervalo
preferido maximiza el diámetro de punto sin dañar la agudeza visual
para la imagen gráfica impresa sobre el medio receptor.
El peso de revestimiento (secado sobre el medio
microporoso) puede oscilar de 108 a 3300 mg/m^{2} y
preferiblemente de 330 a 2200 mg/m^{2}. Se ha encontrado que el
intervalo preferido maximiza el diámetro de punto sin dañar la
agudeza visual.
El aglutinante se puede adherir al material con
las partículas de sílice contenidas en el mismo. Preferiblemente, el
material es resistente al agua, pero se puede revestir a partir de
una dispersión a base de agua. Los aglutinantes comprenden
copolímeros de etileno y ácido acrílico, y sus sales.
Preferiblemente, el aglutinante es una dispersión de etileno y ácido
acrílico a base de agua, comercialmente disponible como resina
Michem Prime 4983R de Michelman Inc., 9080 Shell Road, Cincinnati,
OH 45236-1299.
El aglutinante retiene las sílices en la capa
formadora de imágenes. Se ha encontrado que las sílices
interaccionan con partículas de pigmento en la tinta y cualesquiera
dispersantes asociados con las partículas de pigmento. Las sílices
útiles en la invención incluyen sílices amorfas precipitadas, solas
o mezcladas con sílices pirrolizadas.
Tales sílices tienen tamaños primarios típicos de
partículas que oscilan de alrededor de 15 nm hasta alrededor de 6
\mum. Estos tamaños de partículas tienen un gran intervalo debido
a que, en la presente invención, son útiles dos tipos diferentes de
sílices. Las sílices pirrolizadas opcionales tienen típicamente un
tamaño de partículas mucho más pequeño que las sílices amorfas
precipitadas, y constituyen típicamente la proporción menor de la
mezcla de sílices cuando ambas están presentes. Generalmente, cuando
ambas están presentes en la mezcla, la relación en peso de sílices
(amorfa:pirrolizada) alcanza una cantidad mayor que alrededor de 1:1
y preferiblemente mayor que alrededor de 3:1.
Las sílices amorfas precipitadas están
comercialmente disponibles de fuentes tales como sílices
FK-310 de Degussa Corporation de Ridgefield Park,
NJ, USA.
Las sílices pirrolizadas están comercialmente
disponibles como sílices Cab-o-sil
de Cabot Corp. de Tuscola, IL, USA, y sílices Aerosil MOX 170 de
Degussa Corporation de Ridgefield Park, NJ, USA.
El control del diámetro de punto se puede obtener
por variación de la relación en peso de sílice a aglutinante. Cuando
se compara con un sustrato control sin la capa formadora de imágenes
sobre el mismo, y variando la relación en porcentaje en peso de
sílice a aglutinante de 2,0:1 a 3,5:1, se puede aumentar el diámetro
de punto en un intervalo de 32% hasta 83% para la tinta de color
cian; de 55% hasta 104% para la tinta magenta; de 29% hasta 48% para
la tinta amarilla; y de 35% hasta 90% para la tinta negra. La
variación del aumento depende de las formulaciones de la tinta así
como de la relación en peso de sílice a aglutinante. Pero el experto
en la técnica apreciará la versatilidad y utilidad de los ajustes en
la relación en peso de sílice a aglutinante para lograr las ventajas
de la presente invención.
El medio receptor tiene opcional aunque
preferiblemente una capa adhesiva sobre la superficie principal
opuesta del material microporoso, que también está opcional aunque
preferiblemente protegida por un forro de liberación. Después de la
formación de imágenes, el medio receptor se puede adherir a una
superficie horizontal o vertical, interior o exterior, para
advertir, educar, entretener, anunciar, etc.
La elección del adhesivo y del forro de
liberación depende del uso deseado para la imagen gráfica.
Los adhesivos sensibles a la presión pueden ser
cualquier adhesivo convencional sensible a la presión que se adhiere
tanto a la membrana como a la superficie del artículo sobre el que
se va a colocar el medio receptor de tinta para chorro de tinta que
tiene la imagen permanente y precisa. Los adhesivos sensibles a la
presión se describen generalmente en Satas, Ed., Handbook of
Pressure Sensitive Adhesives 2ª ed. (Von Nostrand Reinhold
1989). Los adhesivos sensibles a la presión están comercialmente
disponibles a partir de un número de fuentes. Se prefieren
particularmente adhesivos sensibles a la presión de tipo acrilato,
comercialmente disponibles de Minnesota Mining and Manufacturing
Company de St. Paul, Minnesota, y se describen generalmente en los
documentos US-A-5.141.790,
4.605.592, 5.045.386 y 5.229.207, y en el documento
EP-B1-0570515 (Steelman et
al.).
Los forros de liberación también son bien
conocidos y están comercialmente disponibles de un número de
fuentes. Los ejemplos no limitantes de forros de liberación incluyen
papel Kraft revestido con silicona, papel revestido con polietileno
y revestido con silicona, materiales poliméricos revestidos con
silicona, o no revestidos, tales como polietileno o polipropileno,
así como los materiales base anteriormente mencionados revestidos
con agentes de liberación poliméricos tales como urea de silicona,
uretanos, y acrilatos de alquilo de cadena larga, tales como los
definidos en los documentos
US-A-3.957.724, 4.567.073,
4.313.988, 3.997.702, 4.614.667, 5.202.190 y 5.290.615, y aquellos
forros comercialmente disponibles como forros de marca Polyslik de
Rexam Release de Oakbrook, IL, USA, y los forros de marca EXHERE de
P.H. Glatfelter Company de Spring Grove, PA, USA.
El revestimiento se puede llevar a cabo usando
dispersiones de entre 0,5% y 6% aproximadamente de sólidos a un
espacio en húmedo de 0,051 mm en un aparato de revestimiento de
cuchilla (barra de entalla) o equivalente (por ejemplo, a 0,76 mm
entre 0,3% y 4%, etc.), o usando un revestimiento por grabado sobre
una película Teslin™, o construcciones que contienen Teslin™, tales
como laminados de Teslin/adhesivo/forro de liberación, que se pueden
montar usando adhesivos y procedimientos de laminación o de
revestimiento conocidos en la técnica. Preferiblemente, para evitar
la formación de espuma durante el revestimiento, se pueden añadir
hasta 12,5% de un disolvente, tal como metiletilcetona, a
disoluciones de entre 1,0 y 1,4% de sólidos.
En una realización del método, el medio receptor
se puede construir revistiendo un adhesivo sobre un forro de
liberación, laminando el material microporoso, revistiendo y
calandrando la capa formadora de imágenes.
En otra realización del método, el material
microporoso se puede laminar sobre un adhesivo sobre un forro de
transferencia, y después transferir al forro de liberación final,
antes o después de calandrar, y antes o después de revestir sobre la
capa formadora de imágenes.
Preferiblemente, el orden de montaje es el de la
primera realización.
Los medios receptores de tinta para chorro de
tinta de la presente invención se pueden emplear en cualquier medio
en el que se deseen imágenes de chorro de tinta precisas, estables y
que se sequen rápidamente. Las aplicaciones gráficas comerciales
incluyen signos opacos y signos anunciantes.
Los medios de registro de chorro de tinta de la
presente invención tienen estabilidad dimensional, después de
calandrar, según se mide por la expansión higroscópica de menos de
1,5% de cambio de tamaño en todas las direcciones, con un cambio de
la humedad relativa de 10% a 90% de humedad relativa. Como tales,
los medios de la presente invención se prefieren con respecto a los
papeles revestidos debido a que el papel es propenso a cambiar de
forma o de dimensión durante el procesamiento o durante el uso.
Los medios receptores de tinta para chorro de
tinta de la presente invención pueden aceptar una variedad de
formulaciones de tinta para chorro de tinta para producir un secado
rápido e imágenes precisas por chorro de tinta. El grosor y la
composición de las capas individuales del medio de registro de
chorro de tinta se pueden variar para obtener resultados óptimos,
dependiendo de varios factores tales como: el volumen de gotita de
la tinta; la composición del soporte líquido de la tinta; el tipo de
tinta (pigmento, o mezcla de pigmento y colorante); y técnica de
fabricación (velocidad de la máquina, resolución, configuración de
los rodillos); etc.
Habitualmente, las formulaciones de tinta para
chorro de tinta tienen pigmentos en agua mezclados con otros
disolventes. Tanto el agua como los otros disolventes llevan los
pigmentos en la capa formadora de imágenes y después continúan
dentro de la membrana para secar rápidamente la imagen en la capa
formadora de imágenes, para formar la imagen precisa.
Se ha encontrado que la capa formadora de
imágenes de la presente invención controla el diámetro de punto a lo
largo de un intervalo de relaciones en peso de sílice a aglutinante,
y de un intervalo en peso de revestimiento seco, descritos
anteriormente. Sorprendentemente, se ha encontrado que el diámetro
de punto puede alcanzar un pico de hasta alrededor de 150 \mum en
una impresora que suministra volúmenes de gota de alrededor de 40
picolitros a 236 puntos/cm, cuando la relación en porcentaje en peso
de sílice a aglutinante es alrededor de 2,75:1 y el peso de
revestimiento seco es alrededor de 1430 mg/m^{2}. La variación de
cualquier parámetro, sustancialmente en cualquier dirección,
reducirá la cantidad de diámetro de punto. El experto en la técnica
puede emplear cualquier combinación posible de las relaciones
aceptables y los pesos de revestimiento seco para controlar el
diámetro de punto par minimizar la formación de bandas o defectos
indeseables en la formación de imágenes.
Por ejemplo, se puede aumentar la relación de
sílice a aglutinante hasta 3:1 y reducir el peso de revestimiento
seco hasta 352 mg/m^{2} para lograr un diámetro de punto que es 75
a 92% menor que el diámetro pico de punto, dependiendo el intervalo
de qué color se emplee.
Por ejemplo, se puede reducir la relación de
sílice a aglutinante hasta 2:1 y mantener igual el peso de
revestimiento seco para lograr un diámetro de punto que es
aproximadamente el mismo que el diámetro pico de punto, pero que
tiene menos agudeza visual.
El secado se puede medir como el tiempo requerido
antes de que la imagen no sea pegajosa o no se emborrone cuando se
frota ligeramente. De forma típica, la imagen se percibe seca en
alrededor de 2 minutos, preferiblemente en alrededor de 30 segundos,
después de la formación de imágenes. El uso de la capa formadora de
imágenes, para proporcionar el diámetro de punto, y el uso del medio
microporoso, para proporcionar un secado rápido de la imagen, son
ventajas combinadas en el medio receptor de la invención que no se
encuentran previamente en la técnica.
El tamaño de punto, y por tanto el diámetro de
punto con relación a un material microporoso no revestido, se puede
medir usando un microscopio óptico Jenavert a 625 aumentos con un
ocular graduado. El ocular se ha calibrado previamente para un
tamaño de imágenes de micrómetros por división graduada del ocular.
Se pueden seleccionar puntos casi tan circulares como sea posible,
midiéndose tres puntos por color a lo largo de los ejes ortogonales
para el diámetro de punto. Los seis diámetros por punto de color se
pueden promediar para encontrar el diámetro final para ese punto de
color.
El diámetro de punto puede oscilar de 70 hasta
150 \mum, y preferiblemente de 80 hasta 120 \mum, para cada
color de impresión, a fin de minimizar la formación de bandas. Al
usar una capa formadora de imágenes según la invención, esta meta se
puede lograr incluso cuando las gotas de impresión son tan pequeñas
como 40 picolitros en volumen.
La formación de imágenes precisas de chorro de
tinta se proporciona mediante una variedad de técnicas de impresión
comercialmente disponibles. Los ejemplos no limitantes incluyen
impresoras de chorro de tinta térmicas, tales como la marca DeskJet,
la marca PaintJet, la marca Deskwriter, la marca DesignJet, y otras
impresoras comercialmente disponibles de Hewlett Packard Corporation
de Palo Alto, California. También se incluyen las impresoras de
chorro de tinta de tipo piezoeléctricas, tales como aquellas de
Seiko-Epson, impresoras de chorro por pulverización
e impresoras de chorro de tinta continuas. Cualquiera de estas
técnicas de impresión comercialmente disponibles introducen la tinta
en un pulverizador a chorro de una imagen específica en el medio de
la presente invención. El secado es mucho más rápido en la presente
invención que si se aplicara la capa formadora de imágenes a un
medio no poroso similar.
Los medios de la presente invención se pueden
usar con una variedad de tintas para chorro de tinta obtenibles de
una variedad de fuentes comerciales. Se debe entender que cada una
de estas tintas tiene formulaciones diferentes, incuso para colores
diferentes dentro de la misma familia de tintas. El efecto del
control del diámetro de punto según la presente invención puede
tener resultados variables entre las diversas formulaciones de
tintas, incluso dentro de colores diferentes. Por lo tanto, algunas
tintas pueden necesitar este método de la presente invención más que
otras. Las fuentes no limitantes incluyen Minnesota Mining and
Manufacturing Company, Encad Corporation, Hewlett Packard
Corporation, y similares. Estas tintas se diseñan preferiblemente
para trabajar con las impresoras de chorro de tinta descritas
inmediatamente antes y en la sección de antecedentes anterior,
aunque las especificaciones de las impresoras y de las tintas habrán
de ser revisadas para determinar los volúmenes apropiados de gota y
los puntos/cm a fin de refinar adicionalmente la utilidad de la
presente invención. Por ejemplo, los problemas de formación de
bandas se pueden afrontar bien en impresoras de "40 picolitros"
usando la presente invención. Debido a que una característica de la
presente invención es la capacidad para controlar el diámetro de
gota, se puede lograr la capacidad de adecuar a los medios
específicos para tintas específicas e impresoras específicas.
Los siguientes ejemplos describen adicionalmente
realizaciones de la invención.
R se define como la relación de peso total de
sílice a resina en el revestimiento seco.
Se añadió a un vaso de precipitados Michem Prime
4983R (58,90 g) (disponible de Michelman Inc., 9080 Shell Road,
Cincinnati, OH 45236-1299). Se añadió agua
desionizada (14,99 g), y se agitó la dispersión. A la dispersión
agitada, a base de agua, se añadió etanol (46,61 g). Después de
mezclar durante un breve período de tiempo, la dispersión se mezcló
vigorosamente y se añadieron por este orden sílice pirrolizada
Aerosil MOX 170 (9,53 g) y sílice amorfa precipitada
FK-310 (30,97 g) (ambas sílices disponibles de
Degussa Corporation, 65 Challenger Road, Ridgefield Park, NJ).
La mezcla se homogeneizó usando una mezcladora de
laboratorio Silverson de alta velocidad y de múltiples fines,
equipada con un cabezal disintegrante, durante cinco minutos.
La pasta de premezcla al 22% se diluyó con
diluciones sucesivas de un peso igual de mezcla de etanol y agua (38
g de agua desionizada a 12 g de etanol) para obtener disoluciones de
los siguientes porcentajes de sólidos: 5,5%, 2,75%, 1,375% y
0,6875%. Para evitar el depósito de la sílice, lo que alteraría los
resultados (al alterar la relación de aglutinante a sílice), las
disoluciones tienen que ser revestidas inmediatamente.
Las siguientes formulaciones con 11% de sólidos
en la tabla se obtuvieron como se describe en el Ejemplo 1. Se
diluyeron una parte en peso de disolución a una parte en peso de
mezcla de disolventes (38 g de agua desionizada, 12 g de etanol), y
se revistieron inmediatamente.
De este modo se produjo una serie de disoluciones
de revestimiento con 5,5% de sólidos, con relaciones R variables.
Éstas se revistieron sobre un lote de etiquetas 7293 (disponible de
3M Industrial and Converter Systems Division de 3M, 3M Center,
Maplewood, MN 55144-1000), un lote de etiquetas que
comprende Teslin™ SP 700, y un adhesivo y un forro. Sin embargo, se
cree que se obtienen los mismos resultados si se reviste sobre
Teslin™ SP sin adhesivo o forro. Las muestras tuvieron relaciones R
variables, pero el mismo peso de revestimiento aproximado.
Claims (24)
1. Un medio receptor de tinta para chorro de
tinta, que comprende:
un medio microporoso que tiene, sobre una
superficie principal, una capa formadora de imágenes que comprende
un revestimiento de sílice amorfa precipitada y aglutinante, que
comprende un copolímero de etileno y ácido acrílico, o una sal del
mismo.
2. El medio receptor de tinta para chorro de
tinta de la reivindicación 1, en el que el aglutinante comprende un
copolímero de etileno y ácido acrílico, y en el que la capa
formadora de imágenes comprende además sílice pirrolizada.
3. El medio receptor de tinta para chorro de
tinta de la reivindicación 1 ó 2, en el que la sílice y el
aglutinante están presentes en una relación en peso que oscila de
3,5:1 a 2:1.
4. El medio receptor de tinta para chorro de
tinta de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la capa formadora de
imágenes tiene un peso de revestimiento seco que oscila de 108 a
3300 mg/m^{2}.
5. El medio receptor de tinta para chorro de
tinta de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la capa formadora de
imágenes muestra un aumento de diámetro de punto de tinta que oscila
desde 29 por ciento hasta 104 por ciento cuando se imprime sobre
ella una gota de tinta para chorro de tinta que tiene un volumen de
alrededor de 40 pico-
litros.
litros.
6. El medio receptor de tinta para chorro de
tinta de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende además una capa
de adhesivo sensible a la presión, sobre una superficie principal,
opuesta a la capa formadora de imágenes, y que comprende
opcionalmente además un forro de liberación que protege a la capa
adhesiva.
7. El medio receptor de tinta para chorro de
tinta de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el medio está
calandrado.
8. El medio receptor de tinta para chorro de
tinta de la reivindicación 7, en el que el medio tiene una medida de
brillo a 85º mayor que 15 unidades.
9. El medio receptor de tinta para chorro de
tinta de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la capa formadora de
imágenes es resistente al agua.
10. El medio receptor de tinta para chorro de
tinta de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el medio microporoso
comprende una membrana polimérica microporosa hidrófila.
11. El medio receptor de tinta para chorro de
tinta de la reivindicación 10, en el que el medio microporoso tiene
un tamaño de poros de 0,01 a 10 micrómetros.
12. El medio receptor de tinta para chorro de
tinta de la reivindicación 10, en el que la membrana polimérica
microporosa hidrófila se selecciona de poliolefinas, poliésteres,
poli(haluros de vinilo), y de acrílicos.
13. El medio receptor de tinta para chorro de
tinta de la reivindicación 10, en el que el medio microporoso
absorbe líquido.
14. Un método para controlar el diámetro de punto
en un medio receptor de tinta para chorro de tinta, que comprende
las etapas de:
(a) revestir una capa formadora de imágenes sobre
un medio microporoso, en el que la capa comprende sílice amorfa
precipitada y aglutinante, que comprende un copolímero de etileno y
ácido acrílico, o una sal del mismo, a fin de formar un medio
receptor de tinta para chorro de tinta; y
(b) imprimir una gota de tinta para chorro de
tinta sobre el medio receptor de tinta para chorro de tinta, en el
que el punto formado sobre el medio, que contiene partículas de
pigmento, gana en tamaño sobre la capa formadora de imágenes.
15. El método de la reivindicación 14, en el que
el aglutinante comprende una dispersión a base de agua de etileno y
ácido acrílico, y en el que la capa comprende además sílice
pirrolizada.
16. El método de la reivindicación 14 ó 15, en el
que la sílice y el aglutinante están presentes en una relación en
peso que oscila de 3,5:1 a 2:1.
17. El método de las reivindicaciones 14 a 16, en
el que la capa formadora de imágenes tiene un peso de revestimiento
seco que oscila de 108 a 3300 mg/m^{2}.
18. El método de las reivindicaciones 14 a 17, en
el que la capa formadora de imágenes muestra un aumento de diámetro
de punto de tinta que oscila desde 29 por ciento hasta 104 por
ciento cuando se imprime sobre ella una gota de tinta para chorro de
tinta que tiene un volumen de alrededor de 40 picolitros.
19. El método de las reivindicaciones 14 a 18,
que comprende además una capa de adhesivo sensible a la presión,
sobre una superficie principal, opuesta a la capa formadora de
imágenes, y que comprende opcionalmente además un forro de
liberación que protege a la capa adhesiva.
20. El método de las reivindicaciones 14 a 19,
que comprende además, antes de la etapa (b) de impresión, la etapa
de calandrar el medio receptor de tinta para chorro de tinta.
21. El método de la reivindicación 20, en el que
la etapa del calandrado da como resultado que el medio tenga una
medida de brillo a 85º mayor que alrededor de 15 unidades.
22. El método de las reivindicaciones 14 a 21, en
el que la capa formadora de imágenes es resistente al agua.
23. Una imagen de chorro de tinta obtenible
imprimiendo una tinta para chorro de tinta sobre un medio de las
reivindicaciones 1 a 9, en la que la tinta comprende partículas de
pigmento y está dispersa en gotas de menos de 150 picolitros en
volumen.
24. La imagen de la reivindicación 23, en la que
las partículas de pigmento se han difundido a lo largo del medio en
una cantidad controlada, en la que el control en el medio está
determinado por una relación en porcentaje en peso de sílice a
aglutinante y un peso de revestimiento seco de la capa formadora de
imágenes sobre el medio.
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