ES2266052T3 - Tinta para impresion por chorros de tinta, cartucho de tinta y proceso de impresion por chorros de tinta que utilizan los mismos. - Google Patents
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Abstract
. Tinta para impresión por chorros de tinta, que comprende (A) dietilenglicol, (B), por lo menos, uno de los productos de trimetilolpropano y urea etileno, (C) un glicol que tiene una presión de vapor inferior a la del dietileno glicol a 20º C, (D) un material colorante, y (E) agua, en la que la cantidad total de los componentes (A), (B) y (C) está comprendida entre el 10 y el 40% en peso, en base al peso total de la tinta.
Description
Tinta para impresión por chorros de tinta,
cartucho de tinta y proceso de impresión por chorros de tinta que
utilizan los mismos.
La presente invención se refiere a una tinta
para la impresión por chorros de tinta, un cartucho de tinta y una
unidad de impresión, un proceso de impresión por chorros de tinta y
un aparato de impresión por chorros de tinta que utiliza los
mismos, y un método para estabilizar las propiedades de inyección de
la tinta.
Un método de impresión mediante chorros de tinta
es un método de impresión en el cual se inyectan finas gotitas de
una tinta para aplicar la tinta a un medio de impresión tal como
papel, realizando de esta manera la impresión. En particular, según
el método de impresión por chorros de tinta dado a conocer en la
publicación de las patentes japonesas Nº 61-59911,
61-59912 y 61-59914, en las cuales
se utiliza un convertidor electrotérmico como medio de suministro
de energía para la inyección de una tinta, y se aplica energía
térmica a la tinta para generar burbujas formando de esta manera
pequeñas gotas de tinta, llevándose a cabo con facilidad la
impresión mediante un sistema de impresión "Bajo demanda" y
con un cabezal de impresión de alta densidad con una serie de
orificios, y pudiéndose imprimir imágenes de alta resolución y de
alta calidad a una velocidad elevada.
Sin embargo, en un método de impresión por
chorros de tinta de este tipo, el interior de una tobera de un
cabezal de impresión para inyectar la tinta se comunica con la
atmósfera, y de esta manera puede ocurrir que se seque la tinta en
el interior de la tobera así como que se obstruya, debido en algunos
casos a la penetración de materias extrañas, burbujas, etc. de la
atmósfera. Con el fin de resolver dicho problema, se lleva a cabo
una operación de inyección sin impresión, en la cual se inyecta
tinta por todas las toberas de un cabezal de impresión hacia un
elemento receptor de la tinta (tapa), o se realiza una operación de
recuperación de la inyección, en la cual las caras de las toberas
del cabezal de impresión están tapadas para aplicar una presión
negativa a las caras de la tobera mediante unos medios de aspiración
tales como una bomba, inyectando de esta manera la tinta de las
toberas de un modo forzado, para solucionar la obstrucción de las
toberas. En este momento, particularmente en el caso de un cabezal
de impresión largo en el cual está dispuesto un cierto número de
toberas, o similares, se inyecta una gran cantidad de tinta mediante
la operación de inyección descrita anteriormente, sin ninguna
operación de impresión ni de recuperación de la inyección,
independientemente de la operación de impresión. Por consiguiente,
una operación de este tipo implica el problema de que se incrementa
la cantidad de tinta consumida, aumentando el coste de
funcionamiento del aparato. De esta manera, se ha desarrollado
también un aparato de impresión por chorros de tinta equipado con
una estructura en la cual puede reciclarse una gran cantidad de la
tinta inyectada mediante la inyección sin la operación de impresión
o de recuperación de la
inyección.
inyección.
Sin embargo, una gran cantidad de la tinta
inyectada, en el momento en que se lleva a cabo una operación física
para evitar la obstrucción de las toberas, tal como la operación de
inyección anteriormente descrita sin impresión o sin operación de
recuperación de la inyección, y puede sufrir cambios en algunos
casos en la composición de la tinta y las propiedades de la tinta
debido a la evaporación del agua y similares, debido a la exposición
a la atmósfera. Cuando se utiliza una tinta reciclada de este tipo
para la impresión, en algunos casos puede quedar perjudicada la
calidad de la imagen.
En particular, en un aparato de impresión por
chorros de tinta en el sistema "Bajo demanda" no siempre se
inyecta tinta desde todas las toberas sino que, en caso necesario,
solamente se inyecta la tinta requerida para la formación de una
imagen desde algunas toberas. Por consiguiente, se produce a menudo
una situación en la que no fluye tinta por una tobera. Cuando se
prolonga durante un largo periodo de tiempo la situación en que no
fluye tinta de una tobera, específicamente, por ejemplo, cuando se
produce una situación de este tipo en la que el periodo de tiempo
durante el cual una tinta en el interior de una tobera está frente a
un medio de impresión sin estar sometida a una operación de
inyección-recuperación sobrepasa los 5 segundos, el
material colorante puede formar una incrustación, particularmente,
en la parte del orificio del cabezal de impresión debido, en
algunos casos, a la evaporación del agua y factores similares con
respecto al orificio, dando como resultado una obstrucción del
orificio que deja de llevar a cabo la impresión sin problemas. Como
una contramedida frente a un fenómeno de este tipo, se lleva a cabo
la inyección sin impresión o la operación de
inyección-recuperación tal como se ha descrito
anteriormente. Sin embargo, cuando se recicla la tinta utilizada en
la inyección sin impresión o en la operación de
inyección-recuperación, en algunos casos la tinta
reciclada puede sufrir cambios en la composición de la tinta y en
las propiedades de la tinta debidos a la evaporación del agua y
similares por la exposición a la atmósfera, tal como se ha descrito
anteriormente. Por consiguiente, en algunos casos, este fenómeno
puede resultar particularmente notable. Además, cuando se produce la
evaporación del agua y similares del orificio, tiende a producirse
un aumento de viscosidad de la tinta en la parte del orificio del
cabezal, y en algunos casos pueden deteriorarse sus propiedades
iniciales.
Además, los presentes inventores han realizado
el descubrimiento de que existe la posibilidad de que el deterioro
de dichas propiedades iniciales y similares, tal como han sido
descritas anteriormente, puede resultar un problema más grave en
una impresora por chorros de tinta, en la cual se imprimen imágenes
y similares mientras el cabezal de impresión se mantiene fijo. Más
concretamente, en el caso de una impresora por chorros de tinta
que realiza una impresión de imágenes y similares mediante una
exploración de un cabezal de impresión, puede evitarse la situación
de que no fluya tinta por una tobera durante un largo periodo de
tiempo, dado que puede llevarse a cabo frecuentemente una operación
de inyección-recuperación en el transcurso de la
operación de impresión. Sin embargo, en la impresora por chorros de
tinta en la cual el cabezal de impresión se mantiene fijo durante
una operación de impresión, es difícil llevar a cabo la operación de
inyección-recuperación del cabezal de impresión en
el transcurso de la operación de impresión, y de esta manera tiende
a producirse una situación en la que se prolonga durante un largo
periodo de tiempo el estado de que no fluye tinta por una tobera.
Los presentes inventores se han convencido de que en una impresora
de este tipo, cuando se intenta reciclar una tinta utilizada para
la operación de inyección-recuperación, las
contramedidas contra un cambio en la composición de la tinta de la
tinta reciclada y el consiguiente cambio en las propiedades de
inyección del chorros de tinta, constituyen un problema técnico
más
importante.
importante.
De acuerdo con ello, es un objetivo de la
presente invención el dar a conocer una tinta para impresoras por
chorros de tinta, que es difícil que sufra cambios en la composición
de la tinta, incluso si es reciclada después de ser utilizada en la
inyección sin impresión descrita anteriormente o sin la operación de
inyección-recuperación, dado que es difícil que la
tinta sufra una evaporación de agua y de un disolvente, o que es
difícil que sufra un cambio en las propiedades de inyección de la
tinta incluso si cambia la composición de la tinta, de manera que
presenta de una manera estable unas buenas propiedades de
inyección.
Otro objetivo de la presente invención es el de
dar a conocer un proceso de impresión por chorros de tinta mediante
el cual se obtiene un artículo impreso de alta calidad con un coste
razonable.
Un objetivo adicional de la presente invención
es el de dar a conocer un aparato de impresión por chorros de tinta
mediante el cual puede obtenerse de manera estable un artículo
impreso de alta calidad y con un coste razonable, y un cartucho de
tinta y una unidad de impresión que pueden ser utilizados en dicho
aparato de impresión.
Todavía un objetivo adicional de la presente
invención es el de dar a conocer un método para estabilizar las
propiedades de inyección de la tinta en una impresora por chorros de
tinta equipada con un mecanismo con el cual se recicla una
tinta.
Los objetivos anteriores pueden ser alcanzados
mediante la presente invención, que se describe a continuación.
Según una realización de la presente invención,
se dispone así de una tinta para impresoras por chorros de tinta
que comprende (A), dietilen glicol, (B), por lo menos, uno de los
productos de trimetilol propano y urea etileno, (C) un glicol que
tiene una presión de vapor inferior a la del dietilen glicol a 20ºC,
(D) un material colorante, y (E) agua, en la cual la cantidad total
de los componentes (A), (B) y (C) está comprendida entre el 10 y el
40% en peso, en base al peso total de la tinta.
Según una realización de la presente invención,
se da a conocer también un cartucho de tinta que comprende una
parte con un contenedor de tinta que contiene la tinta descrita
anteriormente.
Según una realización de la presente invención,
se da a conocer asimismo una unidad de impresión que comprende un
contenedor de tinta que contiene la tinta descrita anteriormente, y
un cabezal para inyectar la tinta desde el mismo.
Según una realización de la presente invención,
se da a conocer asimismo también un proceso de impresión por
chorros de tinta, que comprende la fase de inyección de una tinta
desde un orificio hacia una superficie a imprimir, con un sistema
"Bajo demanda" mediante la aplicación de energía a una tinta
que comprende: (A), dietilen glicol, (B), por lo menos, uno de los
productos de trimetilol propano y urea etileno, (C) un glicol que
tiene una presión de vapor inferior a la del dietilen glicol a 20ºC,
(D) un material colorante, y (E) agua, en la que la cantidad total
de los componentes (A), (B) y (C) está comprendida entre el 10 y el
40% en peso, en base al peso total de la tinta.
Según una realización de la presente invención,
se da a conocer asimismo además un aparato para la impresión por
chorros de tinta, que comprende un cabezal de impresión para
inyectar desde el mismo la tinta descrita anteriormente, y un
cartucho de tinta que tiene un contenedor de tinta que contiene la
tinta.
Según otra realización de la presente invención,
se da a conocer todavía además un aparato para la impresión por
chorros de tinta, que comprende una unidad de impresión que tiene un
contenedor de tinta que contiene la tinta descrita anteriormente, y
un cabezal para inyectar la tinta desde el mismo.
Según una realización adicional de la presente
invención, se da a conocer todavía además un aparato para la
impresión por chorros de tinta, que comprende un contenedor de tinta
que contiene una tinta que comprende: (A) dietilen glicol, (B) por
lo menos, uno de los productos de trimetilol propano y urea etileno,
(C) un glicol que tiene una presión de vapor inferior a la del
dietilen glicol a 20ºC, (D) un material colorante, y (E) agua, en
la que la cantidad total de los componentes (A), (B) y (C) está
comprendida entre el 10 y el 40% en peso, en base al peso total de
la tinta, un cabezal de impresión para la inyección de la tinta
desde el mismo, y medios para recoger en la parte del contenedor de
la tinta la tinta inyectada desde el cabezal de impresión.
Según todavía una realización adicional de la
presente invención, se da a conocer todavía además un aparato para
la impresión por chorros de tinta, que comprende un contenedor de
tinta que contiene una tinta que comprende: (A) dietilen glicol,
(B) por lo menos, uno de los productos de trimetilol propano y urea
etileno, (C) un glicol que tiene una presión de vapor inferior a la
del dietilen glicol a 20ºC, (D) un material colorante, y (E) agua,
en la que la cantidad total de los componentes (A), (B) y (C) está
comprendida entre el 10 y el 40% en peso en base al peso total de
la tinta, un cabezal de impresión para la inyección de la tinta
desde el mismo, un elemento receptor de la tinta para recoger la
tinta inyectada desde el cabezal de impresión, una trayectoria del
flujo de tinta que conecta el elemento receptor de la tinta al
contenedor de la tinta, y una bomba para recoger en el contenedor
de tinta la tinta recogida en el elemento de recogida de la
tinta.
Según otra realización de la presente invención,
se da a conocer todavía además un proceso de impresión por chorros
de tinta que utiliza el aparato de impresión por chorros de tinta
descrito anteriormente, el cual comprende la fase de inyección de
una tinta que contiene la tinta para impresión por chorros de tinta
previamente inyectada, por lo menos, una vez desde el cabezal de
impresión.
Según una realización adicional de la presente
invención, se da a conocer todavía además un proceso de impresión
por chorros de tinta, que comprende la fase de inyección de una
tinta que contiene una tinta para impresión por chorros de tinta
previamente inyectada, por lo menos una vez, desde un cabezal de
impresión, en que la tinta para impresión por chorros de tinta es
una tinta para impresión por chorros de tinta que comprende: (A)
dietilen glicol, (B) por lo menos, uno de los productos de
trimetilol propano y urea etileno, (C) un glicol que tiene una
presión de vapor inferior a la del dietilen glicol a 20ºC, (D) un
material colorante, y (E) agua, en la que la cantidad total de los
componentes (A), (B) y (C) está comprendida entre el 10 y el 40% en
peso, en base al peso total de la tinta.
Según una realización adicional de la presente
invención, se da a conocer todavía además un método para estabilizar
las propiedades de inyección de la tinta en un proceso de impresión
por chorros de tinta que comprende la fase de inyectar una tinta
que contiene una tinta para impresión por chorros de tinta
previamente inyectada, por lo menos una vez, desde un cabezal de
impresión, en el que la tinta para impresión por chorros de tinta
comprende: (A) dietilen glicol, (B) por lo menos, uno de los
productos de trimetilol propano y urea etileno, (C) un glicol que
tiene una presión de vapor inferior a la del dietilen glicol a 20ºC,
(D) un material colorante, y (E) agua, en la que la cantidad total
de los componentes (A), (B) y (C) está comprendida entre el 10 y el
40% en peso, en base al peso total de la tinta.
La figura 1 es una vista longitudinal, en
sección transversal, que ilustra una realización de un cabezal de
un aparato de impresión por chorros de tinta según la invención.
La figura 2 es una vista en sección transversal,
tomada a lo largo de la línea -2-2- de la figura
1.
La figura 3 ilustra de manera esquemática un
cabezal múltiple.
La figura 4 es una vista esquemática, en
perspectiva, de una realización de un aparato de impresión por
chorros de tinta según la invención.
La figura 5 es una vista longitudinal, en
sección transversal, que ilustra una realización de un cartucho de
tinta según la invención.
La figura 6 es una vista en perspectiva que
ilustra un ejemplo de una unidad de impresión.
La figura 7 es una vista esquemática, en
perspectiva, que ilustra el estado en que un cabezal de impresión
ha sido montado sobre un carro.
La figura 8 es una vista en alzado lateral, en
sección, que ilustra una realización de la estructura interior de
un aparato de impresión por chorros de tinta según la invención.
La figura 9 ilustra, de manera esquemática, un
sistema de reciclado, a modo de ejemplo, de una impresora por
chorros de tinta que tiene un mecanismo de reciclado de una tinta
recuperada.
A continuación se describirá en detalle la
presente invención mediante realizaciones.
La tinta para impresión por chorros de tinta,
según la presente invenció es una tinta en base agua y comprende,
como componentes esenciales de la tinta, cinco componentes: (A)
dietilen glicol, (B) por lo menos, uno de los productos de
trimetilol propano y urea etileno, (C) un glicol que tiene una
presión de vapor inferior a la del dietilen glicol a 20ºC, (D) un
material colorante, y (E) agua, y contiene tres componentes (A),
(B) y (C) comprendidos dentro de un margen del 10 al 40% en peso,
preferentemente del 15 al 30% en peso, en base al peso total de la
tinta. Los presentes inventores han encontrado que, adoptando la
composición de una tinta para impresión por chorros de tinta,
descrita anteriormente, puede evitarse de una manera efectiva la
evaporación del agua y un componente soluble en la tinta, para
impedir un cambio en la composición de la tinta, incluso si la
tinta está expuesta al aire ambiente, y que puede resultar difícil
que se produzca un cambio en las propiedades de inyección de la
tinta incluso si cambia la composición de la tinta debido a la
evaporación del agua, y factores similares, y de esta manera pueden
conseguirse de manera estable buenas condiciones de inyección
incluso si la tinta
\hbox{ha sido reciclada para su
utilización, llevando así a completar la presente
invención.}
En la tinta para impresión por chorros de tinta,
según la presente invención, es preferente que cada uno de los tres
componentes (A), (B), y (C) esté contenido dentro de la gama del 1
al 20% en peso, preferentemente del 2 al 18% en peso, más
preferentemente del 3 al 15% en peso. Cuando se mezclan estos tres
componentes, por ejemplo, en las respectivas proporciones
anteriores para preparar una tinta de manera tal que el contenido
total de estos componentes ascienda del 10 al 40% en peso, en base
al peso total de la tinta, puede impedirse con más efectividad la
evaporación del agua en una trayectoria de inyección o en una
trayectoria de reciclado en el interior de un aparato de impresión
por chorros de tinta, y no solo la evaporación del agua sino también
la evaporación del componente del disolvente, cuando la tinta está
expuesta a condiciones de secado muy severas, causadas por la
inyección sin impresión o por una operación de inyección-
recuperación. Por consiguiente, puede conseguirse un efecto de
inhibición en la precipitación del material colorante y un efecto de
inhibición en el incremento de viscosidad de la tinta.
Como resultado de ello, incluso la tinta
reciclada presenta de manera substancial las mismas propiedades de
inyección de la tinta que las de la tinta antes del reciclado.
Además, dado que también puede evitarse la obstrucción y el aumento
de la viscosidad debido a la precipitación del material colorante,
pueden mejorarse las propiedades iniciales y la resistencia de la
tinta a la formación de incrustaciones. Según ello, la tinta según
la presente invención puede ser utilizada de manera efectiva, en
particular en un aparato de impresión por chorros de tinta del
sistema "Bajo demanda" y en un aparato de impresión por chorros
de tinta en el cual se recupera una parte de la tinta después de
pasar a través de una tobera, y la tinta recuperada es utilizada de
nuevo en la impresión.
Entre los requisitos para constituir la tinta
según la presente invención, los ejemplos de glicol con una presión
de vapor inferior a la del dietilen glicol a 20ºC, tal como se ha
expuesto en (C), incluyen trietilen glicol, tetraetilen glicol y
glicoles de polietileno, que tienen un peso molecular promedio de
alrededor de 400.
Como ejemplos de los materiales colorantes, tal
como se han expuesto en (D), pueden utilizarse sin ningún problema
los tintes y pigmentos utilizados hasta la fecha en tintas para
impresión por chorros de tinta. Los ejemplos de tintes incluyen
tintes reactivos, tintes ácidos, tintes directos, tintes básicos y
tintes de dispersión. Entre ellos, se utilizan preferentemente los
tintes reactivos, los tintes ácidos y los tintes representados por
la fórmula:
M: metal alcalino
Con el fin de mantener una elevada densidad de
imagen y una viscosidad adecuada de la tinta, el contenido de estos
materiales colorantes en la tinta está preferentemente comprendido
entre el 0,1 y el 15% en peso, más preferentemente de 0,1 al 10% en
peso.
Cuando se utiliza como material colorante para
la tinta un tinte de dispersión o un pigmento, generalmente es
necesario utilizar un agente dispersante o similar para dispersar un
pigmento o un tinte de este tipo en la tinta resultante. Sin
embargo, cuando se utiliza un pigmento
auto-dispersante como pigmento, puede reducirse la
cantidad de agente dispersante a añadir, o no es necesario añadir
ningún agente dispersante. Por lo tanto, es preferible utilizar
dicho pigmento auto-dispersante debido a que se
logran en mayor medida los efectos de la presente invención.
Además de los componentes descritos
anteriormente, el contenido de agua como medio líquido para disolver
o suministrar el material colorante en la misma, tal como se ha
expuesto en (E), está comprendido deseablemente dentro de una gama
del 10 al 95% en peso, preferentemente del 25 al 93% en peso, más
preferentemente del 40 al 90% en peso, en base al peso total de la
tinta. Como agua a utilizar en la presente invención, se utiliza
preferentemente agua desionizada.
En la tinta según la presente invención, dicho
disolvente orgánico soluble en agua, tal como se menciona más
adelante, se utiliza en combinación, con lo cual se alcanzan en
mayor medida los efectos de la presente invención.
Los ejemplos específicos de dicho disolvente
orgánico soluble en agua incluyen alcoholes alquílicos que tienen
de 1 a 5 átomos de carbono, tales como alcohol metílico, alcohol
etílico, alcohol n-propílico, alcohol isopropílico,
alcohol n-butílico, alcohol
sec-butílico, alcohol tert-butílico,
alcohol isobutílico y n-pentanol; amidas tales como
dimetil formamida y dimetil acetamida; cetonas y alcoholes cetónicos
tales como acetona y alcohol de diacetona; éteres tales como
tetrahidrofurano y dioxano; copolímeros de adición de oxietileno u
oxipropileno, tales como dipropilen glicol; glicoles de alquileno
tales como etilen glicol, propilen glicol y trimetilen glicol;
trioles tales como glicerol, trimetilol etano y 1,2,6- hexanotriol;
sulfona de bishidroxietilo; éteres bajos de alquilo glicol, tales
como éter de mono metil (mono etil o mono butil) etilen glicol, éter
de dietilen mono metil (mono etil o mono butil) glicol y éter de
trietilen mono metil (mono etil o mono butil) glicol; éteres bajos
de dialquil glicol, tales como éter de dimetil (o dietil) trietilen
glicol y éter de tetraetileno dimetil (o dietil) glicol;
alcanolaminas tales como monoetanol amina, dietanol amina y
trietanol amina; sulfolana,
N-metil-2-pirrolidona;
2-pirrolidona; y
1,3-dimetil-2- imidazolidinona.
Entre ellos, son preferentes los disolventes orgánicos solubles en
agua tales como etilen glicol, glicerol,
1,2,6-hexanotriol, alcohol etílico, alcohol
isopropílico y sulfona de bishidroxietilo.
Cuando, se utiliza un tinte ácido o el tinte
representado mediante la fórmula (I) como material colorante en la
tinta, de acuerdo con la presente invención, existe la posibilidad
de que puedan modificarse las propiedades físicas de la tinta
resultante mediante un peróxido de dietilen glicol, o que los
elementos que comunican la tinta puedan quedar afectados. En este
caso, se añade un compensador a dicha tinta, de manera que pueden
evitarse los problemas de este tipo. En este caso, por ejemplo, se
añade a la tinta preferentemente acetato de litio como compensador,
para mantener el pH de la tinta dentro de una zona alcalina
débil.
Pueden incorporarse aditivos a las tintas según
la presente invención, según se precise, para dotar a las tintas de
características de rendimiento deseadas, tales como modificadores de
la viscosidad, conservantes, antioxidantes, protectores contra la
corrosión, productos a prueba de hongos, y productos que forman
quelatos, además de los componentes descritos anteriormente.
Como uno de los componentes que constituyen un
aparato de impresión por chorros de tinta, en las figuras 1, 2 y 3,
se muestra, en primer lugar, una construcción a modo de ejemplo de
un cabezal que es un componente principal de un aparato que hace
buena utilización de la energía térmica. La figura 1 es una vista en
sección transversal de un cabezal (13), tomada a lo largo de la
trayectoria del flujo de la tinta, y la figura 2 es una vista en
sección transversal tomada a lo largo de la línea
(2-2) de la figura 1. El cabezal (13) está formado
uniendo una placa de cristal, cerámica, silicio, plástico o
similares que tiene una trayectoria del flujo (tobera) (14) a
través de la cual pasa una tinta (21), a un substrato de
calentamiento (15). El substrato de calentamiento (15) está
compuesto por una capa de protección (16) fabricada de óxido de
silicio, nitruro de silicio, carburo de silicio o similar, unos
electrodos (17-1) y (17-2) formados
en aluminio, oro, una aleación de aluminio-cobre o
similar, una capa de una resistencia de calentamiento (18) formada
por un material de un alto punto de fusión tal como HfB_{2}, TaN
o TaAl, una capa de acumulación del calor (19) formada por silicio
oxidado térmicamente, óxido de aluminio o similar, y un substrato
(20) fabricado en silicio, aluminio, nitruro de aluminio o similar,
que tiene buenas propiedades de radiación del calor.
A continuación, mediante la aplicación de
señales eléctricas en forma de impulsos a los electrodos
(17-1) y (17-2) del cabezal (13),
el substrato de calentamiento (15) genera calor rápidamente en la
zona indicada mediante (n), para formar burbujas en una tinta que
está en contacto con esta zona. De esta manera, mediante la presión
producida, se proyecta un menisco (23) de tinta, y se inyecta la
tinta desde un orificio de inyección (22) a través de la tobera
(14) del cabezal (13) hacia un medio de impresión (25) en forma de
diminutas gotitas (24).
La figura 3 ilustra un aspecto de un cabezal
múltiple compuesto por una disposición de un número de cabezales,
tal como se muestra en la figura 1. El cabezal múltiple se forma
uniendo estrechamente una placa de cristal (27) que tiene una serie
de ranuras (26), con un cabezal de calentamiento (28) similar al
descrito en la figura 1.
La figura 4 ilustra un ejemplo de un aparato de
impresión por chorros de tinta en el cual ha sido incorporado un
cabezal del tipo descrito anteriormente. En la figura 4, el numeral
de referencia (61) indica una cuchilla que sirve como elemento
limpiador, un extremo de la cual es un extremo fijo sostenido por un
elemento de retención de la cuchilla para formar un voladizo. La
cuchilla (61) está dispuesta en una posición adyacente a una zona
de impresión mediante un cabezal de impresión (65) y, en la figura
4, está sostenida de forma tal que sobresale en el recorrido a lo
largo del cual se desplaza el cabezal de impresión (65). El numeral
de referencia (62) indica una tapa para la abertura de la cara de
inyección del cabezal de impresión (65), la cual está dispuesta en
una posición de reposo junto a la cuchilla (61), y está construida
de tal manera que se desplaza en dirección perpendicular a la
dirección en que se desplaza el cabezal de impresión (65), y entra
en contacto con la cara de las aberturas de inyección para
taparlas. El numeral de referencia (63) indica un elemento de
absorción de la tinta dispuesto junto a la cuchilla (61) y, de
manera similar a la cuchilla (61), está mantenido de tal manera que
sobresale en el recorrido a lo largo del cual se desplaza el cabezal
de impresión (65). La cuchilla (61) descrita anteriormente, la tapa
(62) y el elemento de absorción de tinta (63) constituyen la parte
de inyección-recuperación (64), en la cual la
cuchilla (61) y el elemento de absorción de tinta (63) eliminan el
agua, el polvo y/o similares de la cara de las aberturas de
inyección de la tinta.
El numeral de referencia (65) indica el cabezal
de impresión que tiene unos medios de generación de energía y de
inyección que sirven para inyectar la tinta sobre un medio de
impresión dispuesto en una relación de oposición con respecto a la
cara de la abertura de inyección, dispuesta con las aberturas de
inyección para llevar a cabo la impresión. El numeral de referencia
(66) indica un carro sobre el cual está montado el cabezal de
impresión (65), de manera tal que el cabezal de impresión (65) puede
ser desplazado. El carro (66) está enclavado de forma deslizante
con un eje de guía (67) y está conectado (no ilustrado) por su parte
a una correa (69) accionada por un motor (68). De esta manera, el
carro (66) puede desplazarse a lo largo del eje de guía (67), y por
lo tanto el cabezal de impresión (65) puede desplazarse desde la
zona de impresión a una zona adyacente a la misma. Los numerales de
referencia (51) y (52) indican una parte de alimentación desde la
cual está introducido el medio de impresión, y unos rodillos de
alimentación accionados por un motor (no ilustrado),
respectivamente. Con una construcción de este tipo, el medio de
impresión es alimentado a la posición opuesta a la cara de la
abertura de inyección del cabezal de impresión (65) y es descargado
desde una sección de descarga dispuesta con rodillos de descarga
(53) con el avance de la impresión.
En la construcción anterior, la tapa (62) en la
parte de inyección-recuperación (64) está alejada de
la trayectoria de desplazamiento del cabezal de impresión (65)
cuando el cabezal de impresión (65) ha vuelto a su posición de
reposo, después de finalizar la impresión, y la cuchilla (61)
permanece sobresaliendo en la trayectoria del movimiento. Como
resultado de ello, se limpia la cara de la abertura de inyección del
cabezal de impresión (65). Cuando la tapa (62) entra en contacto
con la cara de la abertura de inyección del cabezal de impresión
(65) para cubrirla, la tapa (62) se desplaza de manera que sobresale
en la trayectoria del desplazamiento del cabezal de impresión (65).
Cuando el cabezal de impresión (65) se desplaza desde su posición de
reposo a la posición en la cual se inicia la impresión, la tapa
(62) y la cuchilla (61) están en las mismas posiciones que las
posiciones para la limpieza, tal como se ha descrito anteriormente.
Como resultado de ello, se limpia también la cara de la abertura de
inyección del cabezal de impresión (65) en el momento de este
desplazamiento.
El desplazamiento anterior del cabezal de
impresión (65) a su posición de reposo se realiza no solamente
cuando ha finalizado la impresión o cuando el cabezal de impresión
(65) ha sido recuperado para la inyección, sino también cuando el
cabezal de impresión (65) se ha desplazado entre zonas de impresión
con el objeto de imprimir, durante el cual se desplaza a la
posición de reposo adyacente a cada zona de impresión a intervalos
determinados, en los que se limpia la cara de la abertura de
inyección de acuerdo con este desplazamiento.
La figura 5 ilustra un cartucho de tinta (45) a
título de ejemplo en el cual está contenida una tinta de
alimentación de un cabezal de impresión a través de un elemento de
alimentación de la tinta (no ilustrado), por ejemplo, un tubo. En
este caso, el numeral de referencia (40) indica una parte de un
contenedor de tinta que contiene la tinta de alimentación, tal como
está ejemplificado mediante una bolsa para la tinta. Un extremo de
la misma está dotado de un tapón (42) fabricado en goma. En este
tapón (42) puede introducirse una aguja (no ilustrada) de manera
que la tinta de la bolsa (40) puede alimentarse al cabezal. El
numeral de referencia (44) indica un elemento de absorción para
recibir la tinta sobrante. Es preferente que la parte del contenedor
de la tinta (40) esté constituida por una poliolefina, en
particular polietileno, en la superficie en la cual entra en
contacto la tinta.
El aparato de impresión por chorros de tinta
según la presente invención no está limitado al aparato tal como ha
sido descrito anteriormente, en el cual el cabezal y el cartucho
están dispuestos separadamente. Por consiguiente, puede utilizarse
preferentemente un dispositivo en el cual estos elementos están
formados de manera integrada, tal como se muestra en la figura 6.
En la figura 6, el numeral de referencia (70) indica una unidad de
impresión, en el interior de la cual está contenido un contenedor
de tinta que contiene una tinta, por ejemplo, un elemento de
absorción de la tinta. La unidad de impresión (70) está construida
de tal manera que la tinta de dicho elemento de absorción de la
tinta es inyectada en forma de pequeñas gotas de tinta a través de
un cabezal (71) que tiene una serie de orificios. Como material
para el elemento de absorción de la tinta se utilizan
preferentemente poliuretanos o poliolefinas.
La parte del contenedor de la tinta puede estar
fabricada sin utilizar el elemento de absorción de la tinta,
mediante una bolsa para la tinta en el interior de la cual está
dispuesto un resorte o similar. El numeral de referencia (72)
indica un paso de aire para comunicar el interior de la unidad de
impresión (70) con la atmósfera. Esta unidad de impresión (70) es
utilizada en vez del cabezal de impresión (65) del aparato de
impresión mostrado en la figura 4, y está montada de forma
desmontable sobre el carro (66).
Cuando se ejecuta el proceso de impresión por
chorros de tinta según la presente invención, se utiliza, por
ejemplo, una impresora por chorros de tinta, en la cual ha sido
montado sobre un carro el cabezal de impresión mostrado en la
figura 3. La figura 7 es una vista esquemática, en perspectiva, que
ilustra un ejemplo de la misma. En la figura 7, el numeral de
referencia (81) indica un cabezal de impresión para inyectar una
tinta de pigmentación desde el mismo. La tinta es inyectada en un
medio de impresión desde este cabezal de impresión, como respuesta
a las señales de impresión.
La figura 8 es una vista lateral en sección, en
alzado, que ilustra la estructura interior de un aparato de
impresión en color utilizado para llevar a cabo la impresión según
el método de impresión por chorros de tinta que es una realización
típica de la presente invención. En un aparato de este tipo, está
dispuesto como cabezal de impresión un cabezal de impresión fijo y
alargado, de línea completa, que tiene una anchura de impresión que
se corresponde con la anchura del medio de impresión. Este aparato
de impresión es particularmente adecuado para ser utilizado en la
impresión a gran velocidad de una imagen en color, en un medio de
impresión tal como papel para etiquetas.
En la figura 8, el aparato de impresión (101) se
alimenta de un rollo de papel (200), que es un medio de impresión,
situado en el interior del aparato de impresión, mediante unos
rodillos de alimentación del papel (206) para la ejecución de una
operación de impresión. En el interior del aparato de impresión, el
papel en forma de rollo (200) es conducido en la dirección de una
flecha mediante los rodillos de conducción (203) y una cinta
transportadora (204). El aparato de impresión está dotado de una
unidad de cabezal (202) en la cual han sido instalados cuatro
cabezales de impresión de línea completa (201K), (201C), (201M) y
(201Y) para la inyección de las respectivas tintas negra (K),
ciánica(C), magenta (M) y amarilla (Y), para imprimir una
imagen en color sobre el papel en forma de rollo (200) con las
tintas alimentadas desde cuatro cartuchos de tinta (205) que
contienen las respectivas tintas (Y), (M), (C) y (K).
La figura 9 ilustra, a modo de ejemplo, un
sistema de reciclado, en el cual una impresora por chorros de tinta
según la presente invención, con dicho cabezal de impresión fijo y
alargado, tal como el descrito anteriormente, utiliza un método de
reciclado en el cual se recupera parte de una tinta después de pasar
por una tobera, de manera que la tinta recuperada es utilizada de
nuevo en la impresión. En dicho sistema de reciclado, un cabezal de
impresión (300) es sometido a una operación de recuperación o a una
inyección preliminar mientras está en estrecho contacto con un
elemento de recepción de la tinta (302). La tinta inyectada desde el
cabezal de impresión (300) es recogida mediante el elemento de
recepción de la tinta (302). La tinta recogida es devuelta a un
depósito secundario de tinta (308) mediante una bomba de reciclado
(312) dispuesta entre el elemento de recepción de la tinta (302) y
el depósito secundario de tinta (308).
La bomba de reciclado (312) tiene dos aberturas
de entrada conectadas respectivamente a un extremo de un paso de
alimentación de la tinta (310) y a un extremo de un paso de
alimentación (306) de un depósito principal (304), y una abertura
de salida conectada a un extremo de un paso de alimentación de la
tinta (314). A propósito, la bomba de reciclado (312) es accionada
a unos intervalos de tiempo predeterminados mediante una unidad de
control (no ilustrada). Además, un paso de alimentación de la tinta
(318) conectado al cabezal de impresión (300), y un conducto de
retorno (316) están conectados al sub-depósito de
tinta (308).
La tinta utilizada en el tratamiento de
recuperación o en la inyección preliminar es recogida en el depósito
secundario de tinta (308) a través del sistema de reciclado, y la
tinta recogida se mezcla con la tinta del interior del depósito
principal (304), de manera que puede ser reutilizada. La tinta
recogida por el elemento (302) de recogida de la tinta puede
también ser devuelta una vez al depósito principal (304) y a
continuación ser alimentada al depósito secundario de tinta (308)
junto con la tinta del depósito principal (304) para su
reutilización.
La presente invención será descrita a
continuación, más específicamente, mediante los Ejemplos siguientes
y los Ejemplos Comparativos. Sin embargo, la presente invención no
está limitada a estos ejemplos.
Ejemplos 1 a 8 y Ejemplos
comparativos 1 a
5
Una vez mezclados y agitados los componentes
respectivos de la tinta, de acuerdo con las composiciones
correspondientes mostradas en la Tabla 1, las mezclas resultantes
fueron filtradas por separado a través de un filtro de fluoroporos
para proporcionar tintas según los Ejemplos 1 a 8 y según los
Ejemplos comparativos 1 a 5.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(Tabla pasa a página
siguiente)
Cada una de la tintas obtenidas en los Ejemplos
1 a 8 y en los Ejemplos comparativos 1 a 5 fue cargada en un
depósito de tinta (volumen interno: 200 ml) de una impresora a color
de chorro de burbujas para tarjetas (nombre comercial:
P-400CII, fabricada por Canon Inc.), y el depósito
de tinta fue instalado luego en la impresora para formar una
imagen. En la impresora de tarjetas se dispuso un cabezal de
impresión largo y estuvo fijo durante la impresión tal como se
ilustra en las figuras 8 y 9, y está dispuesto de tal manera que la
tinta inyectada desde el cabezal mediante una operación, tal como
una operación de recuperación de la presión o una inyección
preliminar, puede ser devuelta al depósito de tinta para permitir el
reciclado de la tinta. En esta impresora, se inyectan unos 3,6 ml
de tinta en cada operación de recuperación de la presión para cada
tinta. Las imágenes se formaron bajo las siguientes condiciones
respectivas para evaluar las tintas, de acuerdo con los puntos
siguientes de las imágenes
resultantes.
resultantes.
Una vez que la impresora se dejó reposar durante
2 horas en un entorno de 25ºC y 10% de humedad con la fuente de
energía de la impresora desconectada, y posteriormente durante 2
horas en condiciones normales de temperatura y humedad (25ºC, 60%
de humedad), se conectó la fuente de energía para confirmar un
estado inicial de
impresión.
impresión.
La evaluación se realizó de acuerdo con la norma
siguiente. En la Tabla 2 se muestran los resultados de la
evaluación.
- A:
- No se observó ninguna diferencia en el estado de la impresión antes de dejarla reposar;
- B:
- Se observaron ligeras diferencias en el estado de la impresión antes de dejarla reposar, pero no causaron ningún problema en la impresión;
- C:
- Se observaron considerables diferencias en el estado de la impresión antes de dejarla reposar.
Una vez que se retiró el cabezal de impresión de
la P-400CII del cuerpo principal y se dejó reposar
durante 2 semanas bajo un entorno de 35ºC y 10% de humedad, se
montó de nuevo en el cuerpo principal para comprobar si era posible
o no reanudar la impresión después de una operación ordinaria de
recuperación. La evaluación fue realizada según la norma siguiente.
En la Tabla 2 se muestran los resultados de la evaluación.
- A:
- Reanudada después de una operación de recuperación;
- B:
- Reanudada después de varias operaciones de recuperación;
- C:
- No reanudada mediante la operación de recuperación.
La P-400CII fue utilizada para
imprimir continuamente una disposición de caracteres hasta agotar
cada muestra de tinta del interior del cartucho para evaluar
visualmente la calidad de los caracteres de las impresiones. Dicho
sea de paso, se llevó a cabo una operación de recuperación de la
presión durante 30 veces (3,6 x 30 = 118 ml) en total, hasta la
finalización de la impresión. La evaluación se realizó de acuerdo
con la norma siguiente. En la Tabla 2 se muestran los resultados de
la evaluación.
- A:
- No se observó ninguna diferencia en la calidad de los caracteres entre el inicio de la utilización del cartucho y el punto justo antes de terminar dicha utilización;
- B:
- Se observaron ligeras diferencias en la calidad de los caracteres entre el inicio de la utilización del cartucho y el punto justo antes de terminarla;
- C:
- Se observaron considerables diferencias en la calidad de los caracteres entre el inicio de la utilización del cartucho y el punto justo antes de terminarla.
| (1) | (2) | (3) | |
| Ejemplo 1 | A | A | A |
| Ejemplo 2 | A | A | A |
| Ejemplo 3 | A | A | A |
| Ejemplo 4 | A | A | A |
| Ejemplo 5 | B | B | A |
| Ejemplo 6 | A | B | A |
| Ejemplo 7 | B | B | B |
| Ejemplo 8 | B | B | B |
| Ejemplo comparativo 1 | C | C | C |
| Ejemplo comparativo 2 | C | C | B |
| Ejemplo comparativo 3 | C | C | C |
| Ejemplo comparativo 4 | C | C | B |
| Ejemplo comparativo 5 | B | A | C |
| (Notas) | |||
| (1) Propiedad de puesta en marcha | |||
| (2) Resistencia a la formación de incrustaciones | |||
| (3) Estabilidad de la inyección en el reciclado |
Cuando se utilizaron las tintas según los
Ejemplos 1 a 8, se confirmó que se observaron substancialmente las
mismas propiedades de impresión de la tinta, en las tintas antes del
reciclado y en las tintas sometidas a la recuperación de la presión
durante 30 veces.
A partir de los resultados descritos
anteriormente, se confirmó que las tintas según la presente
invención eran unas tintas excelentes para la impresión por chorros
de tinta, incluso si estaban recicladas para su reutilización,
siendo las propiedades de inyección substancialmente las mismas que
las de las tintas antes del reciclado, y las propiedades iniciales
y de resistencia a la formación de incrustaciones eran asimismo
buenas, de manera que pueden ser utilizadas preferentemente en
diversos tipos de aparatos impresión por chorros de tinta.
Según la presente invención, tal como se ha
descrito anteriormente, pueden disponerse tintas para impresoras
por chorros de tinta que son excelentes en cuanto a propiedades
iniciales y de resistencia a la formación de incrustaciones, y es
difícil que las propiedades de la tinta sufran cambios, incluso si
han sido recicladas para su reutilización, y presentan buenas
propiedades de inyección de una manera estable, y de esta manera es
posible la impresión por chorros de tinta con buenas propiedades
constantes de inyección.
Claims (25)
1. Tinta para impresión por chorros de tinta,
que comprende (A) dietilenglicol, (B), por lo menos, uno de los
productos de trimetilolpropano y urea etileno, (C) un glicol que
tiene una presión de vapor inferior a la del dietileno glicol a
20ºC, (D) un material colorante, y (E) agua, en la que la cantidad
total de los componentes (A), (B) y (C) está comprendida entre el
10 y el 40% en peso, en base al peso total de la tinta.
2. Tinta para impresión por chorros de tinta,
según la reivindicación 1, en la que el componente (D) es un
tinte.
3. Tinta para impresión por chorros de tinta,
según la reivindicación 1 ó 2, en la que el componente (A) está
contenido en una cantidad del 1 al 20% en peso, en base al peso
total de la tinta.
4. Tinta para impresión por chorros de tinta,
según la reivindicación 1 ó 2, en la que el componente (B) está
contenido en una cantidad del 1 al 20% en peso, en base al peso
total de la tinta.
5. Tinta para impresión por chorros de tinta,
según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que el
componente (C) está contenido en una cantidad del 1 al 20% en peso,
en base al peso total de la tinta.
6. Tinta para impresión por chorros de tinta,
según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, la cual es adecuada
para ser utilizada en un aparato de impresión en el que parte de la
tinta es recogida después de pasar a través de una tobera, de
manera que la tinta recogida es utilizada de nuevo en la
impresión.
7. Tinta para impresión por chorros de tinta,
según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, la cual es adecuada
para ser utilizada en un aparato de impresión en el que el periodo
de tiempo continuo durante el cual la tinta del interior de una
tobera queda frente a una superficie de impresión no es inferior a 5
segundos.
8. Tinta para impresión por chorros de tinta,
según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que es adecuada
para ser utilizada en un aparato de impresión en el que un cabezal
está fijo durante la impresión.
9. Tinta para impresión por chorros de tinta,
según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en la que el
componente (B) es trimetilol propano.
10. Cartucho de tinta, que comprende un
contenedor de tinta que contiene la tinta para impresión por chorros
de tinta según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9.
11. Unidad de impresión que comprende una parte
de un contenedor de tinta que contiene la tinta para impresión por
chorros de tinta, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, y
un cabezal para inyectar la tinta desde el mismo.
12. Unidad de impresión, según la reivindicación
11, en la que la parte del cabezal está equipada con un cabezal de
impresión en el cual se aplica energía térmica a una tinta,
inyectando de este modo la tinta por un orificio.
13. Proceso de impresión por chorros de tinta,
que comprende la fase de inyección de una tinta desde un orificio
hacia una superficie de impresión con un sistema "Bajo
demanda", mediante la aplicación de energía a la tinta, en el
que la tinta comprende (A) dietilen-glicol, (B) por
lo menos, uno de los productos de trimetilol-propano
y urea etileno, (C) un glicol que tiene una presión de vapor
inferior a la del dietilen-glicol a 20ºC, (D) un
material colorante, y (E) agua, en la que la cantidad total de los
componentes (A), (B) y (C) está comprendida entre el 10 y el 40% en
peso, en base al peso total de la tinta.
14. Proceso de impresión por chorros de tinta,
según la reivindicación 13, en el que el componente (B) es
trimetilol-propano.
15. Proceso de impresión por chorros de tinta,
según las reivindicaciones 13 ó 14, en el que la energía es energía
térmica.
16. Aparato de impresión por chorros de tinta,
que comprende un cabezal de impresión para inyectar la tinta para
impresión por chorros de tinta, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9, y un cartucho de tinta que tiene un
contenedor de tinta que contiene la tinta.
17. Aparato de impresión por chorros de tinta,
según la reivindicación 16, en el que el cabezal de impresión es un
cabezal que inyecta una tinta mediante la aplicación de energía
térmica a la tinta.
18. Aparato de impresión por chorros de tinta,
que comprende una unidad de impresión que tiene un contenedor de
tinta que contiene la tinta de impresión por chorros de tinta, según
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, y un cabezal para
inyectar la tinta desde el mismo.
19. Aparato de impresión por chorros de tinta,
según la reivindicación 18, en el que el cabezal inyecta una tinta
mediante la aplicación de energía térmica a la tinta.
20. Aparato de impresión por chorros de tinta,
que comprende un contenedor de tinta que contiene la tinta de
impresión por chorros de tinta, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9, un cabezal de impresión para inyectar la
tinta desde el mismo, y medios para recoger la tinta inyectada desde
el cabezal de impresión en la parte del contenedor de la tinta.
21. Aparato de impresión por chorros de tinta,
que comprende un contenedor de tinta que contiene la tinta para la
impresión por chorros de tinta según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9, un cabezal para inyectar la tinta desde el
mismo, un elemento de recepción de la tinta para recibir la tinta
inyectada desde el cabezal de impresión, una trayectoria del flujo
de tinta que conecta el elemento de recepción de la tinta a la parte
del contenedor de la tinta y una bomba para recoger la tinta
recibida con el elemento de recepción de la tinta en la parte del
contenedor de la tinta.
22. Proceso de impresión por chorros de tinta
que utiliza el aparato de impresión por chorros de tinta, según las
reivindicaciones 20 ó 21, que comprende la fase de inyección de una
tinta que contiene la tinta de impresión por chorros de tinta
previamente inyectada, por lo menos una vez, desde el cabezal de
impresión.
23. Proceso de impresión por chorros de tinta,
que comprende las fases de inyección de una tinta que contiene una
tinta de impresión por chorros de tinta previamente inyectada, por
lo menos una vez, desde un cabezal de impresión, en el que dicha
tinta de impresora por chorros de tinta es la tinta para impresión
por chorros de tinta según cualquiera de las reivindicaciones 1 a
9.
24. Método para la estabilización de las
propiedades de inyección de la tinta en un proceso de impresión por
chorros de tinta, que comprende la fase de inyección de una tinta
que contiene una tinta de impresión para impresión por chorros de
tinta previamente inyectada, por lo menos una vez, desde un cabezal
de impresión, en el que la tinta para la impresión por chorros de
tinta comprende (A) dietilen-glicol, (B) por lo
menos, trimetilol-propano y urea etileno, (C) un
glicol que tiene una presión de vapor inferior a la del
dietilen-glicol a 20ºC, (D) un material colorante,
y (E) agua, en el que la cantidad total de los componentes (A), (B)
y (C) está comprendida entre el 10 y el 40% en peso, en base al
peso total de la tinta.
25. Método, según la reivindicación 24, en el
que el componente (B) es trimetilol-propano.
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