ES2266368T3 - Tinta, cartucho de tinta, unidad de impresion, metodo de impresion por chorros de tinta, aparato para la impresion por chorros de tinta y metodo para la estabilizacion de la descarga de tinta. - Google Patents
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Abstract
Tinta para la impresión por chorrosde tinta que comprende agua, un material colorante insoluble en agua, un material dispersante de resina para dispersar en agua dicho material colorante insoluble en agua, glicerina, etilén urea y polioxietilén alquil éter con un HLB de 13 o más.
Description
Tinta, cartucho de tinta, unidad de impresión,
método de impresión por chorros de tinta, aparato para la impresión
por chorros de tinta y método para la estabilización de la descarga
de tinta.
La presente invención se refiere a una tinta de
pigmentos para sistemas de impresión por chorros de tinta,
especialmente adecuada para el sistema de impresión por chorros de
tinta de tipo térmico, que proporciona estabilidad en la descarga
de la tinta y duración al cabezal de impresión. La presente
invención se refiere también a un cartucho de tinta, unidad de
impresión, método de impresión por chorros de tinta que los utiliza
y aparato de impresión por chorros de tinta, así como método de
estabilización de la descarga de tinta.
El método de impresión por chorros de tinta es
un método de impresión por aplicación de energía a la tinta para la
proyección de gotitas de tinta desde la tobera para depositar la
tinta sobre un soporte de impresión, tal como papel.
Recientemente las dimensiones de las gotitas de
tinta descargadas de una tobera única se han hecho cada vez menores
a efectos de cumplir con la necesidad de imágenes impresas por
chorros de tinta de calidad extremadamente elevada, comparable a la
de la fotografía con haluro de plata, y en la actualidad las
impresoras por chorros de tinta que proyectan gotitas de tinta de
dimensiones no superiores a unos 10 pl (picolitros) se encuentran
comercialmente a disposición. También por la demanda creciente de
una mayor velocidad de impresión, se requiere urgentemente cumplir
con una frecuencia más elevada de activación (por ejemplo, 5 kHz o
superior, preferentemente 10 kHz o superior).
Recientemente, se requiere para las imágenes
impresas por chorros de tinta no solamente un carácter preciso, sino
también resistencia, tal como resistencia a la luz. Por lo tanto, la
utilización de materiales colorantes insolubles al agua tal como
pigmentos ya ha empezado. No obstante, es todavía insuficiente el
estudio de aplicación de tinta que contiene material colorante
insoluble en agua en el sistema de impresión por chorros de tinta de
alta velocidad para obtener imágenes precisas.
En esta situación, los presentes inventores han
estado estudiando la posibilidad de impresión por chorros de tinta
de tipo térmico a alta velocidad de imágenes de gran precisión con
tinta que contiene pigmentos insolubles en agua, dispersados en un
medio acuoso con un dispersante de resina. En el curso de estas
investigaciones, han descubierto que esta tinta puede no mantenerse
a nivel con la frecuencia de activación creciente del cabezal de
chorros de tinta de tipo térmico, provocando de esta manera una
descarga inestable de la tinta. Como resultado de investigaciones
posteriores basadas en este descubrimiento, los inventores han
considerado que, cuando una tinta de este tipo ha sido calentada
por el calentador del cabezal de impresión por chorros de tinta de
tipo térmico, el pigmento y el dispersante de resina que adsorbe
físicamente el pigmento se separan temporalmente perdiendo
estabilidad de dispersión, lo que provoca inestabilidad de la
descarga de la tinta. En el caso de frecuencias de activación bajas,
aunque la dispersión se interrumpa temporalmente, la estabilidad de
la dispersión se restablece, por ejemplo, por readsorción del
dispersante de resina del pigmento, pero con frecuencias de
activación más elevadas, el restablecimiento de la estabilidad de
dispersión es insuficiente, teniendo como resultado inestabilidad
de la descarga de la tinta. Por lo tanto, para cumplir con las
exigencias antes mencionadas basadas en la tendencia técnica
futura, los presentes inventores han realizado intensos estudios
para obtener una tinta para impresoras por chorros de tinta,
especialmente para impresión por chorros de tinta de tipo térmico,
que puede formar una imagen de alta precisión a elevada velocidad de
impresión, manteniendo simultáneamente las características básicas
requeridas para una tinta de impresión por chorros de tinta, tal
como características de inicio (capacidad de descarga de la tinta
desde una tobera después de suspensión temporal de la descarga) y
resistencia al taponamiento de la tobera. Como resultado, han
descubierto que una tinta de composición específica puede lograr los
objetivos antes mencionados, por lo que se llevó a cabo la
presente
invención.
invención.
Un objetivo de la presente invención es el de
dar a conocer una tinta para chorros de tinta que contiene un
material colorante insoluble en agua, dispersado en agua, con un
dispersante de resina que puede adaptarse a incrementos adicionales
en la velocidad de impresión y a disminución adicional de las
dimensiones de las gotitas.
Otro objetivo de la presente invención consiste
en dar a conocer un método de impresión por chorros de tinta, capaz
de formar una imagen de alta calidad a elevada velocidad y de manera
estable.
Todavía otro objetivo de la presente invención
consiste en dar a conocer un cartucho de tinta, unidad de impresión
y aparato de impresión por chorros de tinta aplicable al método de
impresión por chorros de tinta anteriormente mencionado.
Otro objetivo de la presente invención consiste
en dar a conocer un método para la estabilización de la descarga de
tinta desde un cabezal de impresión por chorros de tinta de tipo
térmico, cuando se reduce el tamaño de las gotitas de líquido y/o se
incrementa la frecuencia de activación.
De acuerdo con una realización de la presente
invención, se da a conocer una tinta para impresión por chorros de
tinta que comprende agua, un material colorante insoluble en agua,
un dispersante de resina para la dispersión de dicho material
colorante insoluble en agua, en agua, glicerina, urea etileno, y un
polioxietilén alquil éter que tiene HLB de valor 13 o más.
De acuerdo con otra realización de la presente
invención, se da a conocer un cartucho de tinta que comprende un
contenedor de tinta que contiene la tinta antes mencionada.
De acuerdo con otra realización de la presente
invención, se ha dado a conocer una unidad de impresión que
comprende un contenedor de tinta que contiene la tinta antes
mencionada, así como un cabezal para chorros de tinta para la
descarga de la tinta.
De acuerdo con otro aspecto de la presente
invención, se da a conocer un método para la impresión por chorros
de tinta, que comprende la etapa de descarga de la tinta que se ha
mencionado, desde un cabezal de impresión por chorros de tinta.
De acuerdo con otra realización de la presente
invención, se da a conocer un aparato para la impresión por chorros
de tinta, que comprende un contenedor de tinta que contiene la tinta
antes mencionada, y un cabezal para la impresión por chorros de
tinta para descargar la tinta.
De acuerdo con otra realización adicional de la
presente invención, se da a conocer un método para estabilizar la
descarga de tinta de un cabezal de impresión por chorros de tinta
cuando el cabezal de impresión por chorros de tinta es accionado a
una frecuencia no inferior a 5 kHz, siendo la cantidad de descarga
de tinta del cabezal de impresión por chorros de tinta por cada
operación de descarga no superior a 20 pl, comprendiendo la etapa de
utilizar una tinta, según la reivindicación 7, para descarga con el
cabezal de impresión por chorros de tinta.
La razón por la que esta configuración puede
estabilizar la descarga de la tinta en impresión por chorros de
tinta de tipo térmico, incluso a altas frecuencias de activación, no
está todavía clara, pero se supone que el poliexietilén alquil éter
o HLB no inferior a 13, glicerina y etilén urea funcionan de forma
sinérgica, restableciendo con rapidez la velocidad de dispersión de
la tinta alterada temporalmente en la superficie del calentador.
La figura 1 es una vista, en perspectiva,
esquemática, que muestra la parte principal de una impresora por
chorros de tinta capaz de ser equipada con un cabezal de descarga de
líquido;
la figura 2 es una vista esquemática, en
perspectiva, que muestra un cartucho para chorros de tinta, dotado
de un cabezal de descarga de líquido;
la figura 3 es una vista esquemática que muestra
una realización del cartucho de tinta, según la presente invención;
y
la figura 4 es una vista esquemática que muestra
una realización de la unidad de impresión, según la presente
invención.
A continuación, se describirá de manera más
detallada la presente invención, haciendo referencia a realizaciones
preferentes de la misma.
Tal como se ha descrito anteriormente, una tinta
para impresión por chorros de tinta, según una realización de la
presente invención, tiene como característica que comprende:
- (i)
- agua;
- (ii)
- un material colorante insoluble en agua;
- (iii)
- un dispersante de resina para dispersar el material colorante insoluble en agua, en agua;
- (iv)
- glicerina;
- (v)
- etilén urea; y
- (vi)
- polioxietilén alquil éter con HLB no inferior a 13.
La tinta de la presente invención es una tinta
para impresión por chorros de tinta, del tipo llamado acuoso, y el
contenido de agua en el peso total de la tinta es, como mínimo, de
50% o superior, preferentemente 60% o superior.
El material colorante insoluble en agua a
utilizar en la presente invención puede ser, por ejemplo, un
pigmento orgánico o un pigmento inorgánico.
Como pigmento para la tinta negra, se puede
utilizar ventajosamente, por ejemplo, negro de carbón. Se incluyen
entre los ejemplos de negro de carbón el carbón de horno, carbón de
lámparas, negro de acetileno y negro canal. Dentro de este negro de
carbón, es especialmente preferente el que tiene el tamaño de
partículas primarias dentro de una gama de 15 a 40 nm, un área
superficial específica medida por el método BE dentro de una gama 50
a 300 m^{2}/g, una magnitud de absorción de aceite DBP dentro de
una gama de 40 a 150 ml/100 g, y un contenido de volátiles de 0,5 a
10%.
En cuanto al pigmento a utilizar en tintas de
color, se pueden utilizar ventajosamente los pigmentos orgánicos.
Se incluyen, entre los ejemplos de dichos pigmentos orgánicos, los
pigmentos azo, tales como rojo de toluidina, marrón de toluidina,
amarillo hanza, amarillo bencidina o rojo pirazolona; pigmentos azo
solubles, tales como rojo litol, helio burdeos, pigmento escarlata
o rojo permanente 2B; derivados de tintes de cuba tales como
alizarina, indantrona o marrón de tioíndigo; pigmentos de
ftalocianina tales como azul de ftalocianina o verde de
ftalocianina; pigmentos de quinacridona tales como rojo de
quinacridona o magenta de quinacridona; pigmentos de perileno tales
como rojo perileno o escarlata perileno; pigmentos de isoindolinona
tales como amarillo de isoindolinona o naranja de isoindolinona;
pigmentos de imidazolona tales como amarillo de bencimidazolona,
naranja de bencimidazolona o rojo de bencimidazolona; pigmentos de
pirantrona tales como rojo de pirantrona o naranja pirantrona;
pigmentos de tioíndigo; pigmentos azo condensados; pigmentos
diketo-pirolopirrol; amarillo de flavantrona;
amarillo de acilamida; amarillo quinoftalona; amarillo níquel azo;
amarillo de cobre azometina, naranja de perinona; naranja de
antrona; rojo de diantraquinonilo; y violeta de dioxadina.
Asimismo el ejemplo de pigmentos orgánicos,
representado por los números de índice de color C.I. incluyen el
pigmento amarillo C.I. 12, 13, 14, 17, 20, 24, 55, 74, 83, 86, 93,
97, 98, 109, 110, 117, 120, 125, 128, 137, 138, 139, 147, 148, 150,
151, 153, 154, 155, 166, 168, 180, 185; pigmento naranja C.I. 16,
36, 43, 51, 55, 59, 61, 71; pigmento rojo C.I. 9, 48, 49, 52, 53,
57, 97, 122, 123, 149, 168, 175, 176, 177, 180, 192, 202, 209, 215,
216, 217, 220, 223, 224, 226, 227, 228, 238, 240, 254, 255, 272;
pigmento violeta C.I. 19, 23, 29, 30, 37, 40, 50; y pigmento azul
C.I. 15, 15:1, 15:3, 15:4, 15:6, 22, 60, 64; pigmento verde C.I. 7,
36; pigmento marrón C.I. 23, 25, 26. Otros pigmentos pueden ser
también utilizados, pero particularmente preferentes son el amarillo
C.I. 13, 17, 55, 74, 93, 97, 98, 110, 128, 139, 147, 150, 151, 154,
155, 180, 185; pigmento rojo C.I. 122, 202, 209; y azul pigmento
C.I. 15:3, 15:4.
En la tinta de la presente invención, la
cantidad de material colorante insoluble en agua con respecto al
peso completo de la tinta puede variar de acuerdo con la capacidad
de coloración deseada para la tinta y el tono de color deseado a
reproducir sobre el soporte de impresión, y también la calidad de la
imagen a formar por chorros de tinta. Por lo tanto, está
particularmente limitada siempre que las características físicas
prácticas como tinta para impresión por chorros de tinta se puedan
mantener. En general, el límite superior es de aproximadamente 10%
del peso total de la tinta. La presente invención es también
aplicable a la llamada tinta pálida, que contiene un material
colorante con una concentración aproximada de 0,1 a 0,5% de la
tinta. Esta llamada tinta pálida tiene una baja capacidad de
coloración, y frecuentemente se utiliza para formar una imagen por
chorros de tinta de calidad fotográfica de haluro de plata. La
presente invención, no obstante, es más eficaz con tinta que
contiene un material colorante con elevada concentración, dado que
las alteraciones antes mencionadas de la estabilidad de dispersión
del material colorante en la tinta, que tiene lugar en las
proximidades del calentador durante la impresión por chorros de
tinta de tipo térmico, tiende a ocurrir al incrementar la
concentración de material colorante.
Cualquier resina soluble en agua conocida como
dispersante puede ser utilizada como dispersante de resina siempre
que esté formada por una parte hidrofóbica que tiene afinidad al
material colorante insoluble en agua, y una parte hidrofílica que
tiene afinidad al agua. Se incluyen entre los ejemplos de dichos
dispersantes de resina los copolímeros bloque, copolímeros al azar,
copolímeros injertados y sales de los mismos realizadas mediante
dos o más tipos de monómeros (como mínimo, uno de ellos es un
monómero hidrofílico) seleccionados entre estireno, derivados de
estireno, vinilnaftaleno, y derivados del mismo, ésteres de
alcoholes alifáticos de ácidos carboxílicos de \alpha,
\beta-etilénicamente insaturados, ácido acrílico y
derivados del mismo, ácido maleico y derivados del mismo, ácido
itacónico y derivados del mismo, ácido fumárico y derivados del
mismo, vinil acetato, vinilpirrolidona, acrilamida y derivados de
los mismos. Entre estos, es particularmente preferente para la
presente invención el copolímero bloque.
No es necesario decir que, es preferible que la
descarga de tinta no debe quedar afectada, o en poca medida, por el
dispersante de resina presente en la tinta en una cantidad requerida
para la dispersión del material colorante insoluble en el agua o
más, teniendo en cuenta la estabilización de la descarga de tinta
bajo una elevada frecuencia de activación, que es uno de los
objetivos de la presente invención. Entre los dispersantes de
resina antes mencionados, es especialmente preferente para el
objetivo indicado una sustancia que tenga una estructura bloque, a
saber un copolímero bloque.
El copolímero bloque puede estar representado,
por ejemplo, por AB, BAB, ABC, etc., en los que A, B y C representan
polímeros bloque con diferentes estructuras, respectivamente. Los
copolímeros bloque formados por bloque hidrofóbico y un bloque
hidrofílico, en los que las dimensiones del bloque están bien
equilibradas en la contribución a la estabilidad a la dispersión,
son particularmente útiles para la presente invención. También el
bloque hidrofóbico al que se une el material colorante puede
contener un grupo funcional para aumentar la interacción específica
entre el dispersante y el material colorante mejorando, por lo
tanto, de manera adicional la estabilidad de la dispersión. Debido
a sus características reológicas, este polímero es utilizado
preferentemente especialmente en un cabezal de impresión por
chorros de tinta que utiliza energía térmica, especialmente en un
cabezal de impresión por chorros de tinta que inyecta diminutas
gotitas de tinta, más específicamente, en una cantidad de 20 pl o
menos, más específicamente dentro de una gama de 0,1 a 20 pl, en
particular de 0,1 a 15 pl y, más particularmente de 0,1 a 10 pl
para cada operación de inyección. La cantidad del polímero en la
tinta varía de acuerdo con la estructura, peso molecular y otras
características del polímero y otros componentes del compuesto de
tinta. El peso molecular promedio en peso del polímero seleccionado
en la práctica de la presente invención es menor de 30.000,
preferentemente menor de 20.000 y, más preferentemente, está
comprendido dentro de una gama de valores de 2.000 a 10.000.
Se dan a conocer métodos para la producción de
dichos polímeros en las solicitudes de patentes japonesas, a
inspección pública, Nos. 05-179183,
06-136311, 07-053841,
10-87768, 11-043639,
11-236502 y 11-269418.
Se incluyen entre los ejemplos representativos
de monómeros hidrofóbicos utilizables en el copolímero de bloque,
sin que sirvan de limitación, bencil acrilato, bencil metacrilato,
metil metacrilato (MMA), etil metacrilato (EMA), propil
metacrilato, n-butil metacrilato (BMA ó NBMA), hexil
metacrilato, 2-etilhexil metacrilato (EHMA), octil
metacrilato, lauril metacrilato (LMA), estearil metacrilato, fenil
metacrilato, hidroxietil metacrilato (HEMA), hidroxipropil
metacrilato, 2-etoxietil metacrilato,
metacrilonitrilo, 2-trimetilsiloxietil metacrilato,
glicidil metacrilato (GMA), p-toril metacrilato,
sorbil metacrilato, metil acrilato, etil acrilato, propil acrilato,
butil acrilato, hexil acrilato, 2-etilhexil
acrilato, octil acrilato, lauril acrilato, estearil acrilato, fenil
acrilato, 2-feniletil metacrilato, acrilato,
hidroxietil acrilato, hidroxipropil acrilato, acrilonitrilo,
2-trimetilsiloxietil acrilato, glicidil acrilato,
p-toril acrilato y sorbil acrilato. El monómero
hidrofóbico preferente es el bencil acrilato, bencil metacrilato,
2-feniletil metacrilato, metil metacrilato, butil
metacrilato o 2-etilhexil metacrilato, de los cuales
el homopolímero o copolímero, tal como copolímero de metil
metacrilato y butil metacrilato pueden ser utilizados para
copolímero bloque.
Se incluyen entre los ejemplos representativos
del monómero hidrofílico utilizable en el copolímero bloque, sin que
ello sirva de limitación, ácido metacrílico (MAA), ácido acrílico,
dimetilaminoetil metacrilato (DMAEMA), dietilaminoetil metacrilato,
tert-butilaminoetil metacrilato, dimetilaminoetil
acrilato, dietilaminoetil acrilato, dimetilaminopropil
metacrilamida, metacrilamida, acrilamida y
dimetil-acrilamida. Es preferible producir un
copolímero bloque utilizando homopolímero o copolímero de ácido
metacrílico, ácido acrílico o dimetilaminoetil metacrilato.
Se puede producir un polímero que contenga ácido
directamente o de un monómero bloqueado por un grupo de bloqueo que
es eliminado después de la polimerización. Se incluyen entre los
ejemplos de un monómero bloqueado para generar ácido acrílico o
ácido metacrílico después de desbloqueo, el trimetilsilil
metacrilato (TMS-MAA), trimetilsilil acrilato,
1-butoxietil metacrilato,
1-etoxietil metacrilato,
1-butoxietil acrilato, 1-etoxietil
acrilato, 2-tetrahidropiranil acrilato y
2-tetrahidropiranil metacrilato.
Cuando el cabezal de impresión que utiliza
energía térmica es accionado a alta frecuencia, por ejemplo, 5 kHz o
superior y, en particular, 10 kHz o superior, la utilización de un
copolímero bloque de este tipo es muy eficaz en la mejora de las
características de descarga.
El contenido del dispersante de resina en la
tinta está comprendido dentro de una gama de 0,5 a 10% en peso,
preferentemente de 0,8 a 8% en peso y, más preferentemente, de 1 a
6% en peso. Dentro de esta gama de valores, la viscosidad de la
tinta se puede mantener fácilmente en una gama práctica para la
tinta para el método de chorros de tinta.
La glicerina y la etilén urea son componentes
críticamente importantes en un mantenimiento de un alto nivel de
características de la impresión por chorros de tinta según la
presente invención, tal como características de inicio o arranque y
resistencia antisolidificación. Estas características de la
impresión por chorros de tinta se ven significativamente afectadas
por los tres factores siguientes:
- (1)
- capacidad de retención de agua en la tinta cuando se deja en reposo;
- (2)
- capacidad de flujo de la tinta cuando el agua se evapora en cierta medida de la tinta; y
- (3)
- resolubilidad de la sustancia solidificada cuando el agua se ha evaporado de la tinta.
Estudiando diferentes disolventes, los presentes
inventores han descubierto que una combinación de glicerina y
etilén urea proporciona excelente resistencia ante la solidificación
a la tinta que contiene los componentes antes mencionados (ii)
(pigmento) y (iii) (dispersante), particularmente cuando la tinta se
utiliza con un cabezal para descarga de gotitas de tinta muy
pequeñas.
Al mismo tiempo, se estudió la utilización única
de estas sustancias. En primer lugar, si se añadía glicerina en un
nivel suficiente para proporcionar resistencia ante la
solidificación, la viscosidad de la tinta se hacía demasiado grande
para conseguir características suficientes de inicio o arranque,
dado que la viscosidad elevada es desfavorable para esta
característica. También se descubrió que un elevado contenido de
glicerina provocaba, en algunos casos, la rotura del calentador
térmico para chorros de tinta en una prueba prolongada de duración
de la impresión.
A continuación, se estudió la utilización
individual de etilén urea descubriendo que no siempre se obtenía
suficiente resistencia a la solidificación, tal como se requiere en
la presente invención. Además, la etilén urea en una cantidad
excesiva tendría como resultado la cogación más frecuentemente en la
prueba de duración de impresión prolongada. Este fenómeno de
cogación es atribuido presumiblemente a la inhibición de la
interacción del pigmento y el dispersante de resina por un exceso de
etilén urea.
Basándose en los resultados de la investigación,
los inventores han descubierto una gama adecuada de glicerina y
etilén urea, que puede proporcionar resistencia adecuada a la
solidificación sin un incremento excesivo de la viscosidad de la
tinta. Dentro de dicha gama, la característica de inicio o arranque
se mejora mucho en comparación con la utilización individual de una
de estas sustancias.
La razón de ello es presumiblemente la presencia
de etilén urea que tiene capacidad de formación de película en un
interfaz gas-líquido y la glicerina permite la
formación de una lámina en la punta de la tobera, lámina con una
delicada resistencia que suprime la evaporación del agua, pero que
puede ser rota por la energía de descarga.
El contenido de la glicerina se encuentra
preferentemente dentro de una gama de 3 a 15% en peso, más
preferentemente de 3,5 a 12% en peso y, todavía de modo más
preferente entre 4 a 10% en peso, para el mantenimiento de
características satisfactorias del chorros de tinta en cooperación
con etilén urea.
De manera similar, el contenido de la etilén
urea se encuentra, preferentemente, dentro de una gama de 3 a 15% en
peso, más preferentemente de 4 a 12% en peso, y todavía de modo más
preferente de 5 a 10% en peso.
En la presente invención, se ha descubierto que
se puede obtener un efecto más marcado por las razones antes
mencionadas, si la proporción de mezcla en peso de glicerina (A) y
etilén urea (B) se encuentra dentro de una gama A:B = 5:1 a 1:5,
preferentemente 3:1 a 1:4 y, más preferentemente 1,5:1 a 1:3.
También se descubrió que la combinación de
glicerina y etilén urea proporciona capacidad de almacenamiento
satisfactoria para la tinta de pigmento utilizando dispersante de
resina, además de características satisfactorias de inicio o
arranque y resistencia a la solidificación.
Con una tinta convencional utilizando un
dispersante de resina, el dispersante de resina tiende a separarse
del pigmento durante un almacenamiento prolongado disolviéndose en
el medio acuoso, provocando incremento en el tamaño de partículas
del pigmento o viscosidad de la tinta debido a la coagulación de las
partículas del pigmento, cuyo estado de dispersión fue alterado.
Este fenómeno ocurre no solamente a elevada
temperatura sino también a baja temperatura, con diferencia respecto
a la capacidad de almacenamiento de una tinta de colorante.
También en este caso, se descubrió que la
utilización de una combinación de glicerina y etilén urea puede
suprimir el incremento en el tamaño de partículas del pigmento o en
la viscosidad de la tinta durante el almacenamiento, no solo a
temperatura elevada (por ejemplo, 30 a 70ºC) sino también a
temperatura baja (por ejemplo, 0 a 10ºC).
La razón de ello es presumiblemente la
interacción de la glicerina, etilén urea y dispersante de resina que
rodean al pigmento reduciendo la tendencia del dispersante de resina
a separarse del pigmento, y disolverse en el medio acuoso.
Tal como se ha explicado anteriormente, el uso
combinado de glicerina y etilén urea proporciona una tinta con
características satisfactorias en la fase de inicio o arranque,
resistencia a la solidificación y capacidad de almacenamiento de la
tinta.
El polioxietilén alquil éter con un HLB no
inferior a 13 es el componente que proporciona la tinta que contiene
los componentes (i) a (v) con adaptabilidad para impresión por
chorros de tinta de tipo térmico a alta velocidad, sin alterar las
características preferentes de la impresión por chorros de tinta
debido a los componentes (iv) y (v).
Cuando el calentador del cabezal de impresión
por chorros de tinta de tipo térmico se observó al microscopio
después de una operación de descarga, la dispersión alterada que
provocará cogación en el calentador en la operación de formación de
burbujas no se observó con adición de polioxietileno alquil éter con
HLB no inferior a 13. Por lo tanto, el polioxietileno alquil éter
se considera que tiene una función de redisolver el producto de una
dispersión alterada. Tal como se ha explicado, la combinación de
glicerina y etilén urea tiene una fuerte capacidad de redisolver el
pigmento aglomerado, y la combinación de estos disolventes y
polioxietilén alquil éter con un HLB no inferior a 13 se considera
que redisuelve instantáneamente las materias insolubles formadas en
la superficie del calentador debido a la dispersión alterada.
El polioxietilén alquil éter mencionado en lo
anterior tiene una estructura representada por la siguiente
fórmula:
R-O-(CH_{2}CH_{2}O)_{n}H
en la que R significa un grupo
alquilo, y n tiene el significado de un entero de 10 a
40.
Los ejemplos de polioxietileno alquil éter con
HLB no inferior a 13 y no superior a 20 no están particularmente
limitados. En la fórmula anterior, el grupo alquilo (R) de la parte
hidrofóbica puede tener cualquier número de carbonos siempre que se
pueda conseguir actividad superficial. Por ejemplo, puede ser un
grupo laurilo, cetilo, estearilo, oleilo o behenilo, y
preferentemente es un grupo alquilo con 16 a 18 átomos de carbono,
más preferentemente un grupo cetilo. Por otra parte, el número (n)
de óxidos de etileno en la parte hidrofílica es preferentemente de
10 a 40. El HLB se encuentra dentro de una gama de 13 a 20,
preferentemente de 15 a 20 y, más preferentemente de 17 a 20. Su
contenido en la tinta se encuentra en una gama de valores de 0,1 a
3% en peso, preferentemente de 0,2 a 2,5% en peso y, más
preferentemente de 0,3 a 2% en peso.
En la presente invención, se puede utilizar un
tensoactivo no iónico además del polioxietilén alquil éter. Se
incluyen entre los ejemplos de tensoactivos no iónicos un producto
de adición de óxido de etileno de acetilén glicol, polioxietilén
alquilfeniléter, éster de ácido graso de polioxietileno, éster de
ácido graso de sorbitán, y éster de ácido graso de sorbitán
polioxietileno. En particular, el producto de adición de óxido de
etileno de acetilén glicol, cuando se aplica a la tinta de la
presente invención, proporciona un efecto especialmente excelente
de estabilización de la velocidad de descarga. La velocidad de
descarga estabilizada permite obtener una imagen por chorros de
tinta uniforme o con menos irregularidades. Asimismo, un tensoactivo
no iónico que tiene un HLB no inferior a 10, más preferentemente no
inferior a 13, más preferentemente no inferior a 15 puede ser
utilizado ventajosamente. El contenido de dicho tensoactivo
utilizado en combinación con polioxietilén alquil éter en la tinta
se encuentra dentro de una gama de 0,1 a 3% en peso, preferentemente
de 0,2 a 2,5% en peso, y más preferentemente de 0,3 a 3% en
peso.
Se puede añadir un componente opcional a la
tinta que contiene los componentes (i) a (vi) para obtener otros
varios efectos. Entre los ejemplos de dicho componente (vii) se
incluyen 2-pirrolidona, etilén glicol, glicoles
con 3 a 6 átomos de carbono, y trioles con 4 a 6 átomos de carbono.
Uno o varios de dichos disolventes orgánicos solubles en agua se
pueden añadir de acuerdo con las características a incrementar.
Por ejemplo, para mejorar la duración de la
impresión es preferible incluir 2-pirrolidona o
etilén glicol en la tinta. Los inventores consideran que la
2-pirrolidona o el etilén glicol redisuelven el
producto de dispersión alterado, precipitado sobre el calentador
durante la operación de generación de burbujas, impidiendo la
acumulación sobre el calentador mejorando la duración de la
impresión. El contenido de 2-pirrolidona o de
etilén glicol en la tinta es de 0,5 a 10% en peso, preferentemente
de 1 a 8% en peso.
Para mejorar la resistencia a la solidificación
o características de la fase inicial o de arranque, es preferible
incluir glicol de 3 a 6 átomos de carbono o triol de 4 a 6 átomos de
carbono en la tinta. Cualquier glicol con 3 a 6 átomos de carbono o
cualquier triol con 4 a 6 átomos de carbono puede ser utilizado,
pero es particularmente preferente el dietilén glicol, trietilén
glicol o 1, 2, 6-hexano-triol. Estas
sustancias, que tienen una baja presión de vapor y menor tendencia
a evaporarse, son conocidas como excelente disolvente para mejorar
la resistencia a la solidificación y las características de la fase
inicial. No obstante, con la comprobación de diferentes materiales
con baja presión de vapor para la tinta de la presente invención,
los inventores han descubierto que los glicoles de 3 a 6 átomos de
carbono y los trioles de 4 a 6 átomos de carbono son particularmente
excelentes en la mejora de la resistencia en la solidificación y
características de fase inicial sin deteriorar otras
características. El contenido de dicho glicol de 3 a 6 átomos de
carbono o triol de 4 a 6 átomos de carbono se encuentra dentro de
una gama de 1 a 8% en peso, preferentemente de 2 a 6% en peso del
peso total de la tinta.
Los disolventes orgánicos solubles en agua que
pueden ser utilizados en la presente invención distintos a los
descritos anteriormente incluyen amidas, tales como dimetilformamida
y dimetilacetamida; cetonas o cetoalcoholes, tales como acetona y
diacetona alcohol; éteres, tales como tetrahidrofurano y dioxano;
oxietileno o copolímeros de oxipropileno, tales como tetraetilén
glicol, tripropilén glicol, polietilén glicol y polipropilén glicol;
alquiléteres de cadena corta, tales como etilén glicol monometil (o
etil) éter, dietilén glicol monometil (o etil) éter y trietilén
glicol monometil (o etil) éter; dialquiléteres de cadena corta de
alcoholes polihídricos, tales como trietilén glicol dimetil (o
etil) éter y tetraetilén glicol dimetil (o etil) éter;
alcanolaminas, tales como monoetanolamina, dietanolamina y
trietanolamina; sulforano,
N-metil-2-pirrolidona,
1,3-dimetil-2-imidazolidinona
y trimetilol propano.
El contenido total de los disolventes orgánicos
solubles en agua antes mencionados incluyendo glicerina y etilén
urea, contenidos en la tinta de pigmento de la presente invención,
no está especialmente limitado, pero se encuentra preferentemente
dentro de una gama de 3 a 50% en peso, más preferentemente, de 10 a
35% en peso del peso total de la tinta. También el contenido de agua
de la tinta de pigmento se encuentra preferentemente dentro de una
gama de 50 a 95% en peso del peso total de la tinta.
Asimismo, la tinta de pigmento de la presente
invención, a efectos de obtener las características físicas
deseadas, puede contener además otros aditivos, tales como un agente
de ajuste de la viscosidad, un agente antiespuma, un antiséptico,
un agente antimoho o un antioxidante. El tensoactivo es seleccionado
preferentemente de manera tal que la tensión superficial de la tinta
no es inferior a 25 mN/m, preferentemente no inferior a 30 mN/m.
En la figura 1, la impresora por chorros de
tinta está configurada comprendiendo un dispositivo de alimentación
(1030) que alimenta intermitentemente una hoja de papel (1028) como
soporte de impresión dispuesto según una dirección longitudinal en
un cuerpo envolvente (1008) en la dirección mostrada por la flecha
(P) mostrada en la figura 1, una sección de impresión (1010) que es
desplazada alternativamente aproximadamente en paralelo a la
dirección (S), aproximadamente en ángulo recto con respecto a la
dirección de alimentación (P) del papel (1028) por el dispositivo de
alimentación (1030), y una sección de accionamiento en movimiento
(1006) como medios de impulsión para el movimiento alternativo de la
sección de impresión (1010).
El dispositivo alimentador (1030) comprende una
unidad de rodillo (1022a) y (1022b) y una unidad de rodillo (1024a)
y (1024b) están dispuestos aproximadamente en paralelo, y una parte
de impulsión (1020) para la impulsión de estas unidades de rodillo.
Con esta disposición, cuando la parte de impulsión (1020) del
dispositivo alimentador (1030) funciona, el papel (1028) es
transportado de manera intermitente en la dirección (P), pinzado
entre las unidades de rodillo (1022a) y (1022b), y (1024a) y
(1024b).
La sección (1006) de impulsión en movimiento
está configurada de manera que comprende una cinta (1016) enrollada
sobre poleas (1026a), (1026b) dispuestas sobre ejes rotativos
dispuestos en oposición con un intervalo predeterminado, y un motor
(1018) que impulsa la cinta (1016) dispuesta aproximadamente en
paralelo a las unidades de rodillos (1022a), (1022b) y conectada a
un elemento de carro (1010a) de la sección de impresión (1010) en
dirección hacia adelante y dirección inversa.
Cuando el motor (1018) es llevado a la situación
operativa y la cinta (1016) es obligada a girar en la dirección
mostrada por la flecha (R), el elemento de carro (1010a) de la
sección de impresión (1010) es desplazado en la dirección mostrada
por la flecha (S) solamente en un movimiento predeterminado. Además,
cuando el motor (1018) es llevado a la situación operativa y la
cinta (1016) es obligada a girar en dirección opuesta a la
dirección mostrada por la flecha R, el elemento de carro (1010a) de
la sección de impresión (1010) es desplazado en dirección opuesta a
la dirección mostrada por la flecha (S) solamente en un movimiento
predeterminado. Además, en un extremo de la sección (1006) de
accionamiento en movimiento, en una posición que es una posición de
reposo del elemento de carro (1010a) se ha dispuesto una unidad de
recuperación (1026) para llevar a cabo el proceso de recuperación de
la inyección de la sección de impresión (1010) en oposición a la
disposición del orificio de inyección de tinta de la sección de
impresión (1010).
En la sección de impresión (1010) se disponen de
forma desmontable cartuchos para chorros de tinta (a los cuales se
hará referencia a continuación, en algunos casos, simplemente como
cartuchos) (1012Y), (1012M), (1012C), (1012B) en el elemento de
carro (1010a) para cada color, por ejemplo, para cada uno de los
colores amarillo, magenta, ciánico y negro.
El efecto de la composición de la tinta de la
presente invención no está limitado a un color determinado y, en
una realización preferente, como mínimo, dos tintas seleccionadas de
las anteriormente mencionadas tintas de color amarillo, magenta,
ciánico y negro tienen la composición de tinta de la presente
invención. Asimismo, en otra realización preferente de la presente
invención dos tintas distintas que proporcionan el mismo tono de
color en la imagen pero que tienen diferentes capacidades de
coloración, es decir, las llamadas tintas de tipo denso y de tipo
pálido, tienen la composición de tinta de la presente invención. En
este caso, el mismo tono de color de la imagen significa que cuando
se forman imágenes de 360 dpi (puntos por pulgada) x 720 dpi sobre
papel normal con la tinta de tipo denso y la tinta de tipo pálido
respectivamente utilizando un cabezal de impresión por chorros de
tinta que inyecta gotitas de 20 a 50 pl, las imágenes obtenidas de
este modo se observan visualmente y se clasifican en 10 categorías
Munsell (R, YR, Y, GY, G, BG, B, PB, P y RP) basado en la carta de
colores Munsell, y las imágenes pertenecen a la misma categoría o
categorías adyacentes. Asimismo, una mayor capacidad de coloración
significa que la tinta contiene el material colorante con un
contenido relativamente elevado.
En la configuración anteriormente descrita, la
tinta de la presente invención que tiene diferentes colores o el
juego de tintas de tonalidad densa y pálida pueden estar contenidas
en diferentes cartuchos tal como se ha mostrado en la figura 1. De
manera alternativa, las tintas pueden estar contenidas en un
cartucho de tinta (305) que tiene contenedores de tinta (301) y
(303), tal como se ha mostrado en la figura 3, y el cartucho está
montado de forma desacoplable en un cabezal de impresión por chorros
de tinta (401) tal como se ha mostrado en la figura 4. Cuando los
cartuchos de tinta mostrados en la figura 3 están montados en el
cabezal de impresión por chorros de tinta (401) que se ha mostrado
en la figura 4, cada una de las tintas de la presente invención y
otras tintas es alimentada al cabezal de impresión y es descargada
del mismo. Las figuras 3 y 4 muestran una configuración en la que
el cartucho de tinta está montado de manera desacoplable en el
cabezal de impresión por chorros de tinta, pero también es posible
una configuración en la que el cartucho de tinta y el cabezal de
impresión por chorros de tinta han sido construidos de forma
integral.
La figura 2 muestra un ejemplo del cartucho para
impresión por chorros de tinta que se puede montar en el aparato de
impresión por chorros de tinta que se ha descrito. El cartucho
(1012) de la presente realización es de tipo serie, en el que la
parte principal está formada por un cabezal de impresión por chorros
de tinta (100) y un depósito de líquido (1001) destinado a contener
un líquido tal como tinta.
El cabezal (100) para la impresión por chorros
de tinta está dotado de una serie de aberturas de descarga (832)
para descargar un líquido, y este líquido, o tinta, es introducido
desde el depósito de líquido (1001) en una cámara de líquido común
(no mostrada) del cabezal (100) de descarga de líquido a través de
una ruta de suministro de líquido (no mostrada). El cartucho (1012)
mostrado en la figura 2 está integralmente compuesto del cabezal
(100) de impresión por chorros de tinta y del depósito de líquido
(1001) en el que se rellena líquido siempre que sea necesario, pero
se puede adoptar también una configuración en la que el depósito de
líquido (1001) está conectado de forma intercambiable al cabezal de
descarga de líquido (100).
Una unidad de impresión es un cartucho de
impresión por chorros de tinta dotado de un cabezal de impresión por
chorros de tinta.
Recientemente, de acuerdo con la demanda del
mercado de impresión de imágenes de alta calidad con elevada
velocidad, las toberas de los cabezales de impresión por chorros de
tinta de tipo térmico se han hecho más pequeñas para inyectar
cantidades pequeñas del orden de 20 pl o menos, o incluso 10 pl o
menos por inyección. Asimismo, la frecuencia de activación del
cabezal de impresión se ha incrementado a 5 kHz o superior, o
incluso 10 kHz o superior. La tinta de la presente invención, a
aplicar a la impresora por chorros de tinta de tipo térmico que se
ha descrito, muestra satisfactorias características de fase inicial
y resistencia al taponamiento, y posibilita también una descarga
extremadamente estable de la tinta durante la impresión. El límite
superior de la frecuencia de activación de la impresora de chorros
de tinta de tipo térmico, en la que es aplicable la tinta de la
presente invención, no está particularmente limitado pero es del
orden de unos 15 kHz en la práctica.
En lo siguiente, se explicará la presente
invención de modo adicional con ejemplos y ejemplos comparativos, en
los que las "parte o partes" y "%" son en peso si no se
especifica de otro modo.
Utilizando bencil metacrilato y ácido
metacrílico como materiales iniciales, se preparó el copolímero
bloque de tipo AB con un valor de ácido de 250 y un peso molecular
promedio en número de 3000 por un método convencional. La mezcla de
reacción fue neutralizada a continuación con una solución acuosa de
hidróxido potásico y se diluyó con agua sometida a intercambio
iónico para obtener una solución acuosa uniforme de polímero al 50%
en peso.
A 180 g de la solución de polímero antes
mencionada, se mezclaron 100 g de pigmento azul C.I. 15:3 y 220 g de
agua sometida a intercambio iónico y se agitó mecánicamente durante
0,5 horas. A continuación, la mezcla fue procesada por un
microfluidizador pasando la mezcla cinco veces por la cámara de
interacción bajo la presión de líquido aproximada de 10.000 psi
(unos 70 Mpa).
La dispersión obtenida fue centrifugada (12.000
rpm, 20 minutos) para eliminar sustancia no dispersada incluyendo
partículas groseras. La dispersión 1 obtenida de este modo tenía una
concentración de pigmento al 10% en peso y una concentración de
dispersante al 10% en peso.
Se añadieron los siguientes componentes a la
dispersión 1 en concentraciones predeterminadas, y se mezclaron bien
por agitación. A continuación la mezcla fue filtrada a presión a
través de un microfiltro (dimensiones de los poros: 2,5 \mum,
Fuji Film Co.)
\hbox{obteniendo la tinta 1 que contiene el
pigmento al 2% en peso y el dispersante al 2% en peso;}
| Dispersión 1 | 20 partes |
| Glicerina | 5 partes |
| Etilén urea | 10 partes |
| Polioxietilén cetiléter (EO 30, HLB 19,5) | 0,5 partes |
| Agua de intercambio iónico | 64,5 partes |
A 100 g de la solución de polímero antes
mencionada, se mezclaron 100 g de pigmento rojo C.I. 122 y 300 g de
agua de intercambio iónico y se agitó mecánicamente durante 0,5
horas. A continuación la mezcla fue procesada por un
microfluidizador haciendo pasar la mezcla cinco veces por una cámara
de interacción bajo una presión de líquido aproximada de 10.000 psi
(unos 70 Mpa).
La dispersión obtenida fue centrifugada (12.000
rpm, 20 minutos) para eliminar las sustancias no dispersadas
incluyendo partículas groseras. La dispersión 2 obtenida de este
modo contiene el pigmento al 10% en peso y el dispersante al 5% en
peso.
A la dispersión magenta 2, se añadieron los
siguientes componentes en concentraciones predeterminadas y se
mezcló bien por agitación. A continuación la mezcla fue sometida a
filtrado en prensa a través de un microfiltro (tamaño de los poros:
2,5 \mum, Fuji Film Co.) para obtener la tinta 2 conteniendo el
pigmento al 4% en peso y el dispersante al 2% en peso;
| Dispersión 2 | 40 partes |
| Glicerina | 7 partes |
| Etilén urea | 3 partes |
| 2-pirrolidona | 3 partes |
| 1,2,6-hexano-triol | 4 partes |
| Polioxietilén cetiléter (EO 20, HLB 17) | 1 parte |
| Producto de adición EO de acetilén glicol | 0,5 partes |
| (Nombre comercial: Acetylenol EH, Kawaken Fine Chemical) | |
| Agua de intercambio iónico | 41,5 partes |
Utilizando bencil metacrilato y ácido
metacrílico como materiales iniciales, se preparó por un método
convencional el copolímero bloque de tipo AB con un valor de ácido
de 300 y un peso molecular promedio en número de 4000. La mezcla de
reacción fue neutralizada a continuación con una solución acuosa de
hidróxido potásico y se diluyó con agua de intercambio iónico para
obtener una solución acuosa uniforme de polímero al 50% en peso.
A 110 g de la solución de polímero antes
mencionada, se mezclaron y se agitaron mecánicamente durante 0,5
horas 100 g de pigmento amarillo C.I. 128 y 290 g de agua de
intercambio iónico. A continuación la mezcla fue procesada por un
microfluidizador haciendo pasar la mezcla cinco veces por una cámara
de interacción bajo una presión de líquido de unos 10.000 psi (unos
70 Mpa). La dispersión obtenida fue centrifugada (12.000 rpm, 20
minutos) para eliminar las sustancias no dispersadas incluyendo
partículas groseras. La dispersión 3 obtenida de este modo tenía una
concentración de pigmento de 10% en peso y una concentración de
dispersante de 6% en peso.
A la dispersión 3 se añadieron los siguientes
componentes en concentraciones predeterminadas y se mezcló bien por
agitación. A continuación la mezcla fue filtrada a presión a través
de un microfiltro (tamaño de los poros; 2,5 \mum, Fuji Film Co.)
para obtener la tinta 3 que contenía el pigmento al 5% en peso y el
dispersante al 3% en peso;
| Dispersión 3 | 50 partes |
| Glicerina | 8 partes |
| Etilén urea | 6 partes |
| Etilén glicol | 5 partes |
| Polioxietilén oleiléter (EO 10, HLB 14.5) | 1,2 partes |
| Producto de adición EO de acetilén glicol | 0,5 partes |
| (Nombre comercial: Surfinol 440, Air Products) | |
| Agua de intercambio iónico | 29,3 partes |
Utilizando bencil metacrilato, ácido metacrílico
y etoxietilén glicol como materiales iniciales, se preparó el
copolímero bloque de tipo ABC con un valor de ácido de 350 y un peso
molecular promedio en número de 2500 por un método convencional. La
mezcla de reacción fue neutralizada a continuación con una solución
acuosa de hidróxido potásico y se diluyó con agua de intercambio
iónico obteniendo una solución acuosa uniforme de polímero al 50% en
peso.
A 60 g de la solución de polímero antes
mencionada se mezclaron 100 g de negro de carbón y 340 g de agua de
intercambio iónico y se agitó mecánicamente durante 0,5 horas. A
continuación la mezcla fue procesada por un microfluidizador
pasando la mezcla cinco veces por una cámara de interacción bajo una
presión de líquido de unos 10.000 psi (unos 70 Mpa). La dispersión
obtenida fue centrifugada (12.000 rpm, 20 minutos) para eliminar
las sustancias no dispersadas incluyendo las partículas groseras. La
dispersión 4 obtenida de este modo tenía una concentración de
pigmento de 10% en peso y una concentración de dispersante de 3,5%
en peso.
A la dispersión 4, se añadieron los componentes
siguientes en concentraciones predeterminadas y se mezcló bien por
agitación. A continuación la mezcla fue sometida a filtrado a
presión a través de un microfiltro (tamaño de los poros: 2,5
\mum, Fuji Film Co.) obteniendo la tinta 4 que contenía el
pigmento al 3% en peso y el dispersante al 1,05% en peso;
\vskip1.000000\baselineskip
| Dispersión 4 | 40 partes |
| Glicerina | 3 partes |
| Etilén urea | 6 partes |
| Trietilén glicol | 6 partes |
| 2-Pirrolidona | 1,5 partes |
| Polioxietilén beeniléter (EO 20, HLB 16,5) | 1,5 partes |
| Producto de adición EO de acetilén glicol | 0,5 partes |
| (Nombre comercial: Acetylenol EH, Kawaken Fine Chemical) | |
| Agua de intercambio iónico | 51,5 partes |
\vskip1.000000\baselineskip
Utilizando bencil metacrilato, ácido metacrílico
y etoxietilén glicol como materiales iniciales, se preparó el
copolímero bloque de tipo ABC con un valor de ácido de 350 y un peso
molecular promedio en número de 2500 mediante un método
convencional. La mezcla de reacción fue neutralizada a continuación
con una solución acuosa de hidróxido potásico y se diluyó con agua
de intercambio iónico obteniendo una solución acuosa uniforme de
polímero al 50% en peso.
A 550 g de la solución de polímero anteriormente
indicada al 50%, se mezclaron 100 g de pigmento azul C.I. 15:4 y 350
g de agua de intercambio iónico y se agitó mecánicamente durante 0,5
horas. A continuación la mezcla fue procesada mediante un
microfluidizador haciendo pasar la mezcla cinco veces por una cámara
de interacción bajo una presión de líquido aproximada de 10.000 psi
(unos 70 Mpa). La dispersión obtenida fue centrifugada (12.000 rpm,
20 minutos) para eliminar las sustancias no dispersadas incluyendo
las partículas groseras. La dispersión 4 ciánica obtenida de este
modo tenía una concentración de pigmento al 5% en peso y una
concentración de dispersante de 15% en peso.
A la anteriormente indicada dispersión ciánica
5, se añadieron los siguientes componentes en concentraciones
predeterminadas y se mezcló bien por agitación. A continuación la
mezcla fue filtrada a presión a través de un microfiltro (tamaño de
los poros: 2,5 \mum, Fuji Film Co.) para obtener la tinta 5 que
contenía el pigmento al 0,3% en peso y el dispersante al 3% en
peso;
\newpage
| Dispersión ciánica | 6 partes |
| Solución de polímero 5 al 50% | 4,2 partes |
| Glicerina | 10 partes |
| Trietilén glicol | 5 partes |
| Etilén urea | 10 partes |
| Polioxietilén beeniléter (EO 15, HLB 14) | 0,5 partes |
| Producto de adición EO de acetilén glicol | 0,5 partes |
| (Nombre comercial: Acetylenol EH, Kawaken Fine Chemical) | |
| Agua de intercambio iónico | 63,8 partes |
A 250 g de la solución de polímero utilizada
para la preparación de la tinta 5, se mezclaron 100 g de pigmento
azul C.I. 15:4 y 150 g de agua de intercambio iónico y se agitó
mecánicamente durante 0,5 horas. A continuación la mezcla fue
procesada mediante un microfluidizador haciendo pasar la mezcla
cinco veces por una cámara de interacción bajo una presión de
líquido aproximado de 10.000 psi (unos 70 Mpa). La dispersión
obtenida fue centrifugada (12.000 rpm, 20 minutos) para eliminar
las sustancias no dispersadas incluyendo las partículas groseras.
La dispersión ciánica obtenida de este modo tenía una concentración
de pigmento de 10% en peso y una concentración de dispersante de 14%
en peso.
A la dispersión ciánica 5 se añadieron los
siguientes componentes en concentraciones predeterminadas y se
mezcló bien por agitación. A continuación la mezcla fue sometida a
filtrado a presión a través de un microfiltro (tamaño de los poros:
2,5 \mum, Fuji Film Co.) para obtener la tinta 6 que contenía el
pigmento al 1,8% en peso y el dispersante al 2,52% en peso;
| Dispersión ciánica | 18 partes |
| Glicerina | 10 partes |
| Trietilén glicol | 5 partes |
| Etilén urea | 10 partes |
| Polioxietilén beeniléter (EO 15, HLB 14) | 0,5 partes |
| Producto de adición EO de acetilén glicol | 0,5 partes |
| (Nombre comercial: Acetylenol EH, Kawaken Fine Chemical) | |
| Agua de intercambio iónico | 56 partes |
La dispersión 1 utilizada en la preparación de
la tinta 1 y los siguientes componentes fueron mezclados en
concentraciones predeterminadas con suficiente agitación y se filtró
a presión a través de un microfiltro (tamaño de los poros: 2,5
\mum, Fuji Film Co.) para obtener la tinta 7 que contenía el
pigmento al 2% y el dispersante al 2%;
| Dispersión 1 | 20 partes |
| Glicerina | 15 partes |
| Polioxietilén cetiléter (EO 30, HLB 19,5) | 0,5 partes |
| Agua de intercambio iónico | 64.5 partes |
La dispersión 1 utilizada en la preparación de
la tinta 1 y los siguientes componentes fueron mezclados en
concentraciones predeterminadas con suficiente agitación y con
filtrado a presión a través de un microfiltro (tamaño de poros: 2,5
\mum, Fuji Film Co.) para obtener la tinta 8 que contenía el
pigmento al 2% y el dispersante al 2%.
\newpage
| Dispersión 1 | 20 partes |
| Etilén urea | 15 partes |
| Polioxietilén cetiléter (EO 30, HLB 19,5) | 0,5 partes |
| Agua de intercambio iónico | 64,5 partes |
La dispersión 1 utilizada en la preparación de
la tinta 1 y los siguientes componentes fueron mezclados a
concentraciones predeterminadas con agitación suficiente y con
filtrado a presión a través de un microfiltro (tamaño de poros: 2,5
\mum, Fuji Film Co.) para obtener una tinta 9 que contenía el
pigmento al 2% y el dispersante al 2%;
| Dispersión 1 | 20 partes |
| Glicerina | 5 partes |
| Etilén urea | 10 partes |
| Agua de intercambio iónico | 65 partes |
La dispersión 1 utilizada en la preparación de
la tinta 1 y los siguientes componentes fueron mezclados en
proporciones predeterminadas con suficiente agitación y filtrados a
presión a través de un microfiltro (tamaño de poros: 2,5 \mum,
Fuji Film Co.) para obtener la tinta 10 que contenía el pigmento al
2% y el dispersante al 2%.
| Dispersión 1 | 20 partes |
| Glicerina | 5 partes |
| Etilén urea | 10 partes |
| Polioxietilén cetiléter (EO 7, HLB 11,5) | 0,5 partes |
| Agua de intercambio iónico | 64,5 partes |
Ejemplos 1-6 y
ejemplos comparativos
1-4
Cada una de las tintas obtenidas tal como se ha
descrito anteriormente (tintas 1-6 para los ejemplos
1-6 y tintas 7-10 para ejemplos
comparativos 1-4) fue cargada en un depósito de
tinta de un aparato de impresión por chorros de tinta de color para
llevar a cabo las pruebas siguientes. El aparato de impresión por
chorros de tinta era una impresora grande de color por chorros de
burbujas (BJ-W9000; Canon Inc.) con múltiples
cabezales de impresión del tipo bajo demanda que descargan tinta
utilizando la energía térmica aplicada a la tinta de acuerdo con
las señales de impresión. Con los cabezales térmicos de este aparato
las dimensiones de las gotitas para cada operación de descarga
fueron aproximadamente de 8,5 pl.
La impresora se dejó en reposo en situación de
desconexión en un medio ambiente a 25ºC y 10% de humedad y, a
continuación, en un medio ambiente a temperatura normal y humedad
normal durante dos horas. Después de ello, se conectó y se
evaluaron las condiciones de impresión iniciales de acuerdo con los
criterios siguientes. Los resultados de la evaluación se muestran en
la tabla 1:
- A:
- no hay diferencia de la situación de impresión antes del período de reposo;
- B:
- alguna diferencia con respecto a la situación de impresión antes del reposo;
- C:
- evidentemente distinto de la situación de impresión antes del reposo.
Los cabezales fueron retirados del cuerpo
principal de la impresora y se dejaron reposar durante una semana en
un medio ambiente de 35ºC y 10% de humedad. A continuación los
cabezales fueron montados en la impresora para evaluar si una
operación normal de recuperación puede restablecer el funcionamiento
de impresión. Los criterios de evaluación son los siguientes:
- A:
- la impresión se recupera con una sola operación de recuperación en el cuerpo principal;
- B:
- la impresión se recupera con varias operaciones de recuperación en el cuerpo principal;
- C:
- la impresión se recupera por operaciones de recuperación en el cuerpo principal.
Utilizando la impresora anteriormente indicada
se descargaron 3 x 10^{8} impulsos de tinta de manera continuada a
partir de 20 toberas con una frecuencia de impulsión de 7,5 kHz,
designando a estas toberas como toberas para la prueba de duración.
A continuación se imprimieron dibujos macizos utilizando las toberas
de la prueba de duración y otras toberas no sometidas a dicha
descarga continua (toberas de control) y la diferencia en densidad
de los dibujos macizos obtenidos fue evaluada visualmente. Si el
estado de dispersión del material de color en la tinta se destruía
en las proximidades del calor durante la activación de alta
frecuencia de 7,5 kHz, una sustancia solidificada se depositaba en
el frontal del calentador de las toberas de prueba de duración,
resultando en una diferencia de densidad entre el dibujo macizo
formado por dichas toberas de prueba de duración y el formado con
las toberas de control.
- A:
- no hay diferencias de densidad entre las toberas de control y las toberas de prueba de duración;
- B:
- hay una cierta diferencia de densidad entre las toberas de control y las toberas de prueba de duración;
- C:
- hay una diferencia de densidad evidente entre las toberas de control y las toberas de prueba de duración.
En una botella de cristal bien tapada se
almacenaron 100 g de tinta durante 2 meses con el termostato a 0ºC y
se evaluaron los cambios de viscosidad y tamaño de partículas en
comparación con el estado inicial antes de almacenamiento:
- A:
- las diferencias en viscosidad y tamaño de partículas son menores del 5% antes y después del almacenamiento;
- B:
- las diferencias en viscosidad y tamaño de partículas son menores de 10% antes y después del almacenamiento;
- C:
- las diferencias en viscosidad y dimensiones de partículas son de 10% o superiores antes y después del almacenamiento.
Los resultados de la evaluación de los elementos
(1) a (4) se resumen en la tabla 1.
| (1) | (2) | (3) | (4) | |
| Características | Resistencia a | Duración de | Capacidad de | |
| fase inicial | la solidificación | impresión | almacenamiento | |
| de la tinta | ||||
| Ejemplo 1 | A | A | A | A |
| Tinta 1 | ||||
| Ejemplo 2 | A | A | A | A |
| Tinta 2 | ||||
| Ejemplo 3 | A | A | A | A |
| Tinta 3 | ||||
| Ejemplo 4 | A | A | A | A |
| Tinta 4 | ||||
| Ejemplo 5 | A | A | A | A |
| Tinta 5 | ||||
| Ejemplo 6 | A | A | A | A |
| Tinta 6 |
| (1) | (2) | (3) | (4) | |
| Características | Resistencia a | Duración de | Capacidad de | |
| fase inicial | la solidificación | impresión | almacenamiento | |
| de la tinta | ||||
| Ejemplo | C | B | B | B |
| comparativo 1 | ||||
| Tinta 7 | ||||
| Ejemplo | B | C | C | C |
| comparativo 2 | ||||
| Tinta 8 | ||||
| Ejemplo | A | A | C | A |
| comparativo 3 | ||||
| Tinta 9 | ||||
| Ejemplo | A | A | C | A |
| comparativo 4 | ||||
| Tinta 10 |
Los resultados de evaluación (1), (2) y (4)
muestran que las tintas 1 a 6 de la presente invención tienen
características satisfactorias para la impresión por chorros de
tinta, mostrando el resultado de la evaluación (3) que mantienen la
estabilidad de descarga incluso con una activación de alta
frecuencia. De este modo, la tinta de la presente invención cumple
con las exigencias tanto de características satisfactorias de la
impresión por chorros de tinta como de aplicabilidad a impresión a
alta velocidad.
De acuerdo con la presente invención, tal como
se ha explicado anteriormente, cuando una tinta de impresión por
chorros de tinta con pigmento que comprende, como mínimo, agua, un
pigmento, un dispersante de resina, glicerina, etilén urea y
polioxietilén alquil éter con un HLB de 13 o más es utilizada para
impresión por chorros de tinta de tipo térmico, se obtienen
satisfactorias características en la fase de inicio y, asimismo,
excelente resistencia contra la solidificación del material de color
en el extremo frontal de la tobera, descarga estable de tinta sin
taponamiento de las toberas y excelente duración de impresión
incluso en caso de activación de alta frecuencia. La capacidad de
almacenamiento de la tinta es también excelente.
Se ha dado a conocer una tinta para impresión
por chorros de tinta adecuada para la impresión a alta velocidad y
para reducir las cantidades de inyección de tinta, cuya tinta
comprende un material colorante insoluble en agua dispersado en
agua con un dispersante de resina, glicerina, etilén urea y
polioxietilén alquil éter con un HLB no inferior a 13.
Claims (22)
1. Tinta para la impresión por chorros de tinta
que comprende agua, un material colorante insoluble en agua, un
material dispersante de resina para dispersar en agua dicho material
colorante insoluble en agua, glicerina, etilén urea y polioxietilén
alquil éter con un HLB de 13 o más.
2. Tinta, según la reivindicación 1, que
comprende además un aducto de óxido de etileno de acetilén
glicol.
3. Tinta, según la reivindicación 1 ó 2, que
comprende además, como mínimo, un componente seleccionado del grupo
que consiste en 2-pirrolidona, etilén glicol, glicol
de 3 a 6 átomos de carbono y triol de 4 a 6 átomos de carbono.
4. Tinta, según la reivindicación 1, en la que
la glicerina está contenida en una cantidad de 3 a 15% en peso
basado en el peso total de la tinta y la etilén urea está contenida
en una cantidad de 3 a 15% en peso basado en el peso total de la
tinta.
5. Tinta, según la reivindicación 1, en la que
la proporción de contenido de glicerina y de etilén urea (glicerina:
etilén urea) se encuentra dentro de una gama de 5:1 a 1:5.
6. Tinta, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, en la que dicho dispersante de resina
comprende un copolímero de bloque.
7. Tinta, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, para impresión por chorros de tinta de tipo
térmico.
8. Cartucho de tinta que comprende un contenedor
de tinta que contiene una tinta, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7.
9. Unidad de impresión que comprende un
contenedor de tinta que contiene una tinta, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, y un cabezal para impresión por chorros de
tinta destinado a la descarga de dicha tinta.
10. Unidad de impresión, según la reivindicación
9, en la que dicha tinta es la tinta, según la reivindicación 7, y
dicho cabezal para impresión por chorros de tinta es de un tipo para
la descarga de dicha tinta desde un orificio, proporcionando a dicha
tinta energía térmica.
11. Método para la impresión por chorros de
tinta que comprende la etapa de descargar tinta, según cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 7, con un cabezal para chorros de
tinta.
12. Método de impresión por chorros de tinta,
según la reivindicación 11, en el que dicha tinta es la tinta, según
la reivindicación 7, y dicho cabezal para la impresión por chorros
de tinta es un cabezal para chorros de tinta de tipo térmico.
13. Método de impresión por chorros de tinta,
según la reivindicación 11, en el que la cantidad de tinta
descargada para cada operación de descarga de dicho cabezal de
impresión por chorros de tinta no es superior a 20 pl.
14. Método de impresión por chorros de tinta,
según la reivindicación 12, que comprende además la etapa de activar
dicho cabezal para chorros de tinta con una frecuencia no inferior a
5 kHz.
15. Método de impresión por chorros de tinta,
según la reivindicación 14, que comprende además la etapa de activar
dicho cabezal para chorros de tinta con una frecuencia no inferior a
10 kHz.
16. Método de impresión por chorros de tinta,
según la reivindicación 14 ó 15, en el que la frecuencia de
activación de dicho cabezal por chorros de tinta no es superior a 15
kHz.
17. Aparato de impresión por chorros de tinta
que comprende un contenedor de tinta que contiene la tinta, según
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, y un cabezal de impresión
por chorros de tinta para la descarga de dicha
tinta.
tinta.
18. Aparato para la impresión por chorros de
tinta, según la reivindicación 17, en el que dicho cabezal de
impresión por chorros de tinta es un cabezal de impresión por
chorros de tinta de tipo térmico.
19. Aparato para la impresión por chorros de
tinta, según la reivindicación 18, que comprende además medios para
la activación de dicho cabezal de impresión por chorros de tinta de
tipo térmico con una frecuencia de activación no inferior a 5
kHz.
20. Aparato para la impresión por chorros de
tinta, según la reivindicación 17, en el que la cantidad de tinta
descargada para cada operación de descarga de dicho cabezal de
impresión por chorros de tinta de tipo térmico no es superior a 20
pl.
21. Método para la estabilización de la descarga
de tinta de un cabezal de impresión por chorros de tinta cuando el
cabezal de impresión por chorros de tinta es activado a una
frecuencia no inferior a 5 kHz, siendo la cantidad descargada de
tinta del cabezal de impresión por chorros de tinta para cada
operación de descarga no superior a 20 pl, comprendiendo la etapa de
utilizar la tinta de la reivindicación 7 para descargar con el
cabezal de impresión por chorros de tinta.
22. Tinta, según la reivindicación 1, que
contiene glicerina en una cantidad de 3 a 15% en peso basado en el
peso total de la tinta y conteniendo etilén urea en una cantidad de
3 a 15% en peso basado en el peso total de la tinta y con una
proporción de contenido de glicerina y etilén urea (glicerina:
etilén urea) comprendida dentro de una gama de valores de 7:3 a
1:2.
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