ES2277812T3 - Tinta, conjunto de tintas y proceso de impresion de imagenes para mejorar la densidad de una imagen impresa por chorros de tinta. - Google Patents
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Abstract
Tinta que comprende, como mínimo, una sal seleccionada del grupo que consiste en (M1)2SO4, CH3COO(M1), Ph-COO-(M1), (M1)NO3, (M1)Cl, (M1)Br, (M1)I, (M1)2SO3 y (M1)2CO3, en la que M1 representa un metal alcalino, amonio o amonio orgánico, y Ph representa un grupo fenilo, y negro de carbón aniónico autodispersante que tiene una densidad de grupos funcionales de, como mínimo, 1, 8 (mumol/m2) en su superficie.
Description
Tinta, conjunto de tintas y proceso de impresión
de imágenes para mejorar la densidad de una imagen impresa por
chorros de tinta.
La presente invención se refiere a una tinta, un
conjunto de tintas, un cartucho de tinta, una unidad de impresión,
un aparato de impresión de imágenes en color, un proceso de
impresión de imágenes, un proceso de formación de imágenes en
color, y un método para mejorar la densidad de una imagen impresa
por chorros de tinta.
Hasta ahora se han propuesto tintas que utilizan
negro de carbón, que es un colorante negro capaz de proporcionar
impresiones con una densidad óptica alta y propiedades de
resistencia y similares excelentes, como tintas negras para
utensilios de escritura (plumas estilográficas, rotuladores,
bolígrafos, etc.) y tintas negras para chorros de tinta.
En los últimos años, se han realizado
investigaciones detalladas y progresos a partir de varios enfoques
tales como la composición y las propiedades físicas de las tintas,
de manera que se puede realizar una buena impresión incluso en
papel liso, tal como papel para copiado, papel para informes, papel
de notas, papel de carta, papel de escritura y papel de formularios
continuo, utilizados frecuentemente en oficinas. Por ejemplo, las
Solicitudes de Patente Japonesa Abiertas a Inspección Pública Nos.
61-283875 y 64-6074 describen tintas
de pigmento de base acuosa, que comprenden negro de carbón y un
agente dispersante. La Solicitud de Patente Japonesa Abierta a
Inspección Pública No. 8-3498 ha propuesto un
problema técnico que, cuando se utiliza como tinta para impresora
por chorros de tinta, una tinta que comprende negro de carbón junto
con un agente dispersante, la inyección se vuelve inestable, o no
se alcanza la densidad óptica suficiente, y describe una tinta de
pigmento de base acuosa que utiliza un negro de carbón
autodispersante, pero que no utiliza agente dispersor, como una
tinta capaz de resolver dicho problema.
Cuando la impresión se lleva a cabo en papel que
tiene una gran permeabilidad, tal como papel liso, con las tintas
de base acuosa convencionales, la nitidez de los caracteres impresos
puede verse perjudicada, o se puede deteriorar la densidad de
imagen dañando la calidad de la imagen en algunos casos. A efectos
de resolver dicho problema, se considera que mejora la capacidad de
coloración de las tintas mediante la no capacidad de penetración de
las tintas en un medio de impresión tanto como sea posible. En este
caso, no obstante, aparece otro problema: las tintas permanecen en
el medio de impresión sin penetrar en el medio de impresión, y
aparece el llamado "sangrado" entre los diferentes colores en
los límites entre ellos cuando se forma una imagen en color.
Por lo tanto, un objeto de la presente invención
es resolver los problemas anteriormente descritos, implicados en la
técnica anterior, y además dar a conocer una tinta, un conjunto de
tintas, un cartucho de tinta, una unidad de impresión, un aparato
de impresión de imagen en color, un proceso de impresión de imágenes
y un proceso de formación de imágenes en color que pueden evitar la
influencia en la calidad de imagen por los diferentes tipos de
medios de impresión, proporcionar de forma estable imágenes con una
calidad de imagen excelente, inhibir de manera efectiva la
aparición de sangrado tras la formación de las imágenes en color y
una estabilidad del almacenamiento a largo plazo en la tinta
excelente.
Otro objetivo de la presente invención es dar a
conocer una tinta de base acuosa para una impresora por chorros de
tinta, que pueda proporcionar imágenes de densidad óptica
extremadamente alta, cuya dependencia a la densidad de imagen en el
medio de impresión sea baja, que tenga una estabilidad excelente y
que cuando se use en un impresión de color sea difícil que provoque
sangrado con otra tinta de color en un medio de impresión.
Un objetivo adicional de la presente invención
es dar a conocer un método para mejorar adicionalmente la densidad
de una imagen obtenida mediante un método de impresión por chorros
de tinta, utilizando una tinta que contiene un negro de carbón
autodispersante.
Los objetivos anteriores se pueden conseguir
mediante la presente invención, descrita a continuación.
Según una realización de la presente invención,
de este modo se da a conocer una tinta que comprende, como mínimo,
una sal seleccionada del grupo que consiste en
(M^{1})_{2}SO_{4}, CH_{3}COO(M^{1}),
Ph-COO(M^{1}), (M^{1})NO_{3},
(M^{1})Cl, (M^{1})Br, (M^{1})I,
(M^{1})_{2}SO_{3} y (M^{1})_{2}CO_{3}, en
la que M^{1} representa un metal alcalino, amonio o amonio
orgánico, y Ph representa un grupo fenilo, y un negro de carbón
aniónico autodispersante con una densidad de grupos funcionales de,
como mínimo, 1,8 (\mumol/m^{2}) en su superficie.
Según otra realización de la presente invención,
también se da a conocer una tinta que comprende, como mínimo, una
sal seleccionada del grupo consiste en
(M^{1})_{2}SO_{4}, CH_{3}COO(M^{1}),
Ph-COO(M^{1}), (M^{1})NO_{3},
(M^{1})Cl, (M^{1})Br, (M^{1})I,
(M^{1})_{2}SO_{3} y (M^{1})_{2}CO_{3}, en
la que M^{1} representa un metal alcalino, amonio o amonio
orgánico, y Ph representa un grupo fenilo, y un negro de carbón
aniónico autodispersante con una densidad de grupo funcional de,
como mínimo, 0,45 (mmol/g) en su superficie, sin experimentar la
tinta ningún cambio sustancial en la viscosidad, incluso cuando se
almacena durante un mes en un ambiente de 60ºC.
Según una realización de la presente invención,
se da a conocer adicionalmente un conjunto de tintas que comprenden
la combinación de una tinta de color de base acuosa que comprende,
como mínimo, un material colorante seleccionado entre los
materiales colorantes para cian, magenta, amarillo, rojo, verde y
azul, y las tintas anteriormente descritas, según la presente
invención.
Según una realización de la presente invención,
se da a conocer adicionalmente un cartucho de tinta que comprende
un depósito de tinta que contiene la tinta anteriormente descrita,
según la presente invención.
Según una realización de la presente invención,
se da a conocer adicionalmente una unidad de impresión que
comprende una parte de recipiente de tinta que contiene una tinta
para impresión por chorros de tinta y una parte de cabezal para la
inyección de la tinta, comprendiendo la tinta de impresión por
chorros de tinta como mínimo una sal seleccionada del grupo que
consiste en (M^{1})_{2}SO_{4},
CH_{3}COO(M^{1}), Ph-COO(M^{1}),
(M^{1})NO_{3}, (M^{1})Cl, (M^{1})Br,
(M^{1})I, (M^{1})_{2}SO_{3} y
(M^{1})_{2}CO_{3}, en la que M^{1} representa un
metal alcalino, amonio o amonio orgánico, y Ph representa un grupo
fenilo, y un negro de carbón aniónico autodispersante con una
densidad de grupos funcionales de, como mínimo, 1,8
(\mumol/m^{2}) en su superficie.
Según una realización de la presente invención,
todavía se da a conocer adicionalmente un aparato de impresión de
imágenes que comprende una tinta para impresión por chorros de tinta
y un cabezal de impresión para la inyección de la tinta,
comprendiendo la tinta para impresión por chorros de tinta como
mínimo una sal seleccionada del grupo que consiste en
(M^{1})_{2}SO_{4}, CH_{3}COO(M^{1}),
Ph-COO(M^{1}), (M^{1})NO_{3},
(M^{1})Cl, (M^{1})Br, (M^{1})I,
(M^{1})_{2}SO_{3} y (M^{1})_{2}CO_{3}, en
la que M^{1} representa un metal alcalino, amonio o amonio
orgánico, y Ph representa un grupo fenilo, y un negro de carbón
aniónico autodispersante con una densidad de grupo funcional de,
como mínimo, 1,8 (\mumol/m^{2}) en su super-
ficie.
ficie.
Según otra realización de la presente invención,
se da a conocer adicionalmente un aparato de impresión de imágenes
en color que comprende una parte de recipiente de tinta que contiene
una tinta para impresión por chorros de tinta que comprende, como
mínimo, una sal seleccionada del grupo que consiste en
(M^{1})_{2}SO_{4}, CH_{3}COO(M^{1}),
Ph-COO(M^{1}), (M^{1})NO_{3},
(M^{1})Cl, (M^{1})Br, (M^{1})I,
(M^{1})_{2}SO_{3} y (M^{1})_{2}CO_{3}, en
la que M^{1} representa un metal alcalino, amonio o amonio
orgánico, y Ph representa un grupo fenilo, y un negro de carbón
aniónico autodispersante con una densidad de grupos funcionales de,
como mínimo, 1,8 (\mumol/m^{2}) en su superficie, otra parte de
recipiente de tinta que contiene una tinta de color, para impresión
por chorros de tinta, de base acuosa, que comprende, como mínimo, un
material colorante seleccionado entre los materiales colorantes
para cian, magenta, amarillo, rojo, verde y azul, y partes del
cabezal de impresión para inyectar, respectivamente, las tintas
contenidas en partes de recipiente de tintas respectivas.
Según una realización de la presente invención,
se da a conocer adicionalmente un proceso de impresión de imágenes
que comprende la etapa de inyectar una tinta para impresión por
chorros de tinta que comprende, como mínimo, una sal seleccionada
del grupo que consiste en (M^{1})_{2}SO_{4},
CH_{3}COO(M^{1}), Ph-COO(M^{1}),
(M^{1})NO_{3}, (M^{1})Cl, (M^{1})Br,
(M^{1})I, (M^{1})_{2}SO_{3} y
(M^{1})_{2}CO_{3}, en la que M^{1} representa un
metal alcalino, amonio o amonio orgánico, y Ph representa un grupo
fenilo, y un negro de carbón aniónico autodispersante con una
densidad de grupos funcionales de, como mínimo, 1,8
(\mumol/m^{2}) en su superficie hacia la superficie de un medio
de impresión para aplicar la tinta a la superficie del mismo,
imprimiendo de este modo una imagen.
Según una realización de la presente invención,
se da a conocer adicionalmente un proceso para la formación de una
imagen en color que comprende las etapas de inyectar una primera
tinta para impresión por chorros de tinta, de base acuosa, que
comprende como mínimo un material colorante seleccionado entre los
materiales colorantes para cian, magenta, amarillo, rojo, verde y
azul hacia la superficie de un medio de impresión para la aplicación
de la tinta a la superficie del mismo; e inyectar una segunda tinta
para impresión por chorros de tinta que comprende, como mínimo, una
sal seleccionada del grupo que consiste en
(M^{1})_{2}SO_{4}, CH_{3}COO(M^{1}),
Ph-COO(M^{1}), (M^{1})NO_{3},
(M^{1})Cl, (M^{1})Br, (M^{1})I,
(M^{1})_{2}SO_{3} y (M^{1})_{2}CO_{3}, en
la que M^{1} representa un metal alcalino, amonio o amonio
orgánico, y Ph representa un grupo fenilo, y un negro de carbón
aniónico autodispersante con una densidad de grupos funcionales de,
como mínimo, 1,8 (\mumol/m^{2}) en su superficie hacia la
superficie del medio de impresión para la aplicación de la segunda
tinta a la superficie del mismo.
Cuando se adopta tal constitución, la
dispersibilidad del negro de carbón autodispersante en la tinta
puede estabilizarse aún más poniendo la densidad de grupos
funcionales en su superficie a un nivel tan alto como como mínimo
1,8 (\mumol/m^{2}) o como mínimo 0,45 (mmol/g). Por otro lado,
la sal está contenida en la tinta, por lo cual la separación
sólido-líquido en la tinta puede realizarse
rápidamente después de aplicar la tinta al medio de impresión, y de
este modo tanto la estabilidad del negro de carbón autodispersante
en la tinta como la densidad de imagen mediante la tinta, que han
sido consideradas hasta ahora difíciles de conciliar, pueden ser
conciliadas a un nivel alto. Mediante la realización de una
separación sólido-líquido más rápida, puede
inhibirse de manera efectiva el sangrado con otra tinta en el medio
de impresión, cuando dicha tinta se utiliza en la impresión de
imágenes en color.
Según otra realización de la presente invención,
se da a conocer adicionalmente una tinta para impresión por chorros
de tinta, soluble en agua, que comprende un negro de carbón
autodispersante que tiene un diámetro promedio de partículas de,
como mínimo, 90 nm y se dispersa de manera estable en un medio
acuoso, y una sal, en la que se reduce la densidad de una imagen
obtenida mediante la tinta cuando la sal no está contenida.
Según una realización de la presente invención,
se da a conocer adicionalmente un método para mejorar la densidad
de imágenes de una imagen impresa por chorros de tinta, formada con
una tinta que comprende un negro de carbón autodispersante que
tiene un diámetro promedio de partículas de, como mínimo, 90 nm y se
dispersa de manera estable en un medio acuoso, comprendiendo el
método provocar que una sal esté contenida como un agente para
inhibir la capacidad de penetración del negro de carbón
autodispersante en el interior de un medio de impresión en la
tinta.
Mediante la adopción de dicha realización, se
puede obtener una imagen que tiene una densidad elevada tal que no
se puede conseguir únicamente mediante el uso de negro de carbón
autodispersante que tiene un diámetro de partículas grande.
La figura 1 es una vista en sección transversal
longitudinal, que muestra un cabezal de un aparato de impresión por
chorros de tinta según una realización
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 esquemáticamente un cabezal
múltiple.
La figura 4 es una vista esquemática, en
perspectiva, que muestra un aparato de impresión por chorros de
tinta según una realización.
La figura 5 es una vista en sección transversal
longitudinal, de un cartucho de tinta según una realización.
La figura 6 es una vista en perspectiva que
muestra una unidad de impresión a modo de ejemplo.
La figura 7 es una vista esquemática, en
perspectiva, que muestra otra construcción a modo de ejemplo de un
cabezal de impresión por chorros de tinta.
La figura 8 muestra esquemáticamente un cabezal
de impresión en el que están instalados 4 cartuchos de tinta.
La figura 9 ilustra esquemáticamente la
construcción en la que 4 cabezales de impresión están dispuestos en
un carro.
Las figuras 10A, 10B y 10C muestran
esquemáticamente un proceso de separación
sólido-líquido en el momento en el que se ha
aplicado a un medio de impresión una tinta de pigmento que contiene
sal.
Las figuras 11A, 11B y 11C muestran
esquemáticamente un proceso de separación
sólido-líquido en el momento en que se ha aplicado
al medio de impresión una tinta de pigmento que no contiene sal.
La figura 12 muestra esquemáticamente la
tendencia de los cambios en la densidad de imágenes obtenidas
mediante una tinta que contiene sal y una tinta que no contiene sal
cuando cambia el diámetro promedio de partículas del negro de carbón
autodispersante contenido en ambas tintas.
La figura 13 muestra esquemáticamente la
relación entre la densidad de grupos funcionales en la superficie de
negro de carbón autodispersante y la densidad de una imagen obtenida
mediante una tinta que contiene dicho negro de carbón.
La figura 14 es una vista esquemática, en
perspectiva, que muestra las principales partes en una impresora de
chorros de tinta a título de ejemplo, capaz de instalar un cabezal
de inyección de líquido.
La figura 15 es una vista esquemática, en
perspectiva, que muestra un cartucho de chorros de tinta a título de
ejemplo, equipado con el cabezal de inyección de líquido.
La figura 16 es una vista esquemática, en
perspectiva, que muestra típicamente las partes principales de un
cabezal de inyección de líquido de ejemplo.
La figura 17 es una vista conceptual que muestra
una parte extraída del cabezal de inyección de líquido a título de
ejemplo.
La figura 18 es una vista, a mayor escala, que
muestra una parte de las aberturas de inyección mostradas en la
figura 17.
La figura 19 ilustra esquemáticamente un estado
en el que una tinta se ha acoplado a la parte de la obertura de
inyección mostrada en la figura 18.
La figura 20 muestra típicamente una parte
principal de la figura 17.
La figura 21 es una vista en sección
transversal, esquemática, correspondiente a una forma seccional en
perspectiva (X-X) en la figura 20 y que muestra una
operación de inyección de un líquido en el cabezal de inyección de
líquido con el mismo tiempo junto con las figuras de 22 a 28.
La figura 22 es una vista en sección
transversal, esquemática, correspondiente a una forma seccional en
perspectiva (X-X) en la figura 20, y que muestra una
operación de inyección del líquido en el cabezal de inyección de
líquido con el tiempo junto con las figuras 21 y 23 a 28.
La figura 23 es una vista en sección
transversal, esquemática, correspondiente a una forma seccional en
perspectiva (X-X) en la figura 20, y que muestra una
operación de inyección del líquido en el cabezal de inyección de
líquido con el tiempo junto con las figuras 21, 22 y 24 a 28.
La figura 24 es una vista en sección
transversal, esquemática, correspondiente a una forma seccional en
perspectiva (X-X) en la figura 20, en el cabezal de
inyección de líquido y que muestra una operación de inyección del
líquido en el cabezal de inyección de líquido con el tiempo junto
con las figuras de 21 a 23 y 25 a 28.
La figura 25 es una vista en sección
transversal, esquemática, correspondiente a una forma seccional en
perspectiva (X-X) en la figura 20 y que muestra una
operación de inyección del líquido en el cabezal de inyección de
líquido con el tiempo junto con las figuras 21 a 24 y 26 a 28.
La figura 26 es una vista en sección
transversal, esquemática, correspondiente a una forma seccional en
perspectiva (X-X) en la figura 20 y que muestra una
operación de inyección del líquido en el cabezal de inyección de
líquido con el tiempo junto con las figuras 21 a 25, 27 y 28.
La figura 27 es una vista en sección
transversal, esquemática, correspondiente a una forma seccional en
perspectiva (X-X) en la figura 20 y que muestra una
operación de inyección del líquido en el cabezal de inyección de
líquido con el tiempo junto con las figuras 21 a 26 y 28.
La figura 28 es una vista en sección
transversal, esquemática, correspondiente a una forma seccional en
perspectiva (X-X) en la figura 20 y que muestra una
operación de inyección del líquido en el cabezal de inyección de
líquido con el tiempo junto con las figuras 21 a 27.
La figura 29 es una vista esquemática, en
perspectiva, de un aparato de impresión por chorros de tinta que es
un ejemplo de un aparato de inyección de líquido al que puede
instalarse y aplicarse, según la presente invención, el cabezal de
inyección de líquido.
A continuación se describirá la presente
invención en detalle mediante las realizaciones preferentes de la
invención.
Una tinta según una realización de la presente
invención comprende como colorante, un negro de carbón aniónico
autodispersante que tiene una densidad de grupos funcionales de,
como mínimo, 1,8 (\mumol/m^{2}) en la superficie del mismo, y
una sal específica. Una tinta según otra realización de la presente
invención comprende la sal específica y un negro de carbón aniónico
autodispersante que tiene una densidad de grupos funcionales de,
como mínimo, 0,45 (mmol/g) en su superficie, y no experimenta ningún
cambio sustancial en la viscosidad incluso cuando es almacenado
durante un mes en un ambiente de 60ºC. Las tintas se preparan
generalmente mediante la dispersión o la disolución de estos
componentes en un medio acuoso. La estabilidad de la dispersión del
negro de carbón autodispersante en las tintas se puede mejorar
adicionalmente mediante la selección de negro de carbón
autodispersante que tiene como densidad de grupos funcionales en su
superficie, tal como se ha descrito anteriormente.
Se describirán en detalle los componentes de las
tintas.
En primer lugar, se describe en detalle la sal
específica. La sal es como mínimo una sal seleccionada del grupo
que consiste en (M^{1})_{2}SO_{4},
CH_{3}COO(M^{1}), Ph-COO(M^{1}),
(M^{1})NO_{3}, (M^{1})Cl, (M^{1})Br,
(M^{1})I, (M^{1})_{2}SO_{3} y
(M^{1})_{2}CO_{3}, en la que M^{1} representa un
metal alcalino, amonio o amonio orgánico, y Ph representa un grupo
fenilo. Entre los ejemplos de metales alcalinos representados por
M^{1} se incluyen Li, Na, K, Rb y Cs. Entre los ejemplos del
amonio orgánico se incluyen metilamonio, dimetilamonio,
trimetilamonio, etilamonio, dietilamonio, trietilamonio,
trihidroximetilamina, dihidroximetilamina, monohidroximetilamina,
monoetanolamonio, dietanolamonio y trietanolamonio. Estos grupos
amonios se derivan de sus correspondientes aminas orgánicas.
Las tintas están constituidas de tal manera que
dicha sal, tal como se ha descrito anteriormente, provoca que esté
contenida en la tinta que contiene un negro de carbón aniónico
autodispersante que tiene una densidad de grupos funcionales de,
como mínimo, 1,8 (\mumol/m^{2}) en la superficie del mismo, que
se describirá posteriormente, a través de lo cual resulta factible
la formación de imágenes de alta calidad, incluso cuando la
impresión se lleva a cabo en un papel que tiene una alta
permeabilidad, con el que había sido difícil proporcionar imágenes
de alta calidad con las tintas de base acuosa habituales, por
ejemplo, en papel liso. Por ejemplo, cuando la impresión se lleva a
cabo en papel que tiene una alta permeabilidad con las tintas de
base acuosa convencionales, la nitidez de caracteres impresos puede
verse perjudicada, o la densidad de imagen puede verse deteriorada
en algunos casos. De acuerdo con las tintas, no obstante, estas
dificultades quedan resueltas. La razón por la que se consiguen
dichos efectos excelentes mencionados no se conoce con certeza, pero
los presentes inventores creen que es de la siguiente manera.
\global\parskip0.970000\baselineskip
Por ejemplo, cuando se inyecta la tinta en la
superficie del papel que actúa como medio de impresión mediante un
método por chorros de tinta para aplicarla al mismo, tiene lugar
rápidamente en la tinta la separación
sólido-líquido después de depositarse en la
superficie del papel mediante un pigmento de negro de carbón que
actúa como un colorante que se dispersa de manera estable en la
tinta (se consideran factores causantes de la separación
sólido-líquido, la capilaridad, la evaporación del
agua, etc.). Por lo tanto, se considera que raramente ocurre el
fenómeno anteriormente descrito de que la nitidez o la densidad de
imagen se vean perjudicadas. Más específicamente, si la separación
sólido-líquido en la tinta tiene lugar lentamente en
un medio de impresión, toda la tinta se difunde en el papel
utilizado como medio de impresión cuando el papel tiene una alta
permeabilidad. En consecuencia, se perjudica la nitidez (calidad de
los caracteres) de los caracteres impresos, y a la vez la densidad
de imagen disminuye de forma natural, ya que la tinta penetra
profundamente en el papel. Sin embargo, cuando la separación
sólido-líquido en el medio de impresión tiene lugar
de forma rápida, como con la tinta, al colorante le resulta difícil
penetrar en el interior del papel, y no tiene lugar una capacidad de
penetración tan profunda del colorante en el medio de impresión tal
como el papel. Cuando se utiliza la tinta, que rápidamente
experimenta una separación sólido-liquido en el
medio de impresión, puede obtenerse una imagen de alta calidad que
tiene una propiedad de desarrollo del color excelente y que no
perjudica a la nitidez y similares, independientemente del tipo de
medio de impresión utilizado (en otras palabras, la imagen apenas se
ve afectada por factores que dependen del tipo de papel, tal como
el grado de permeabilidad) incluso cuando la impresión se lleva a
cabo en un papel que tiene una permeabilidad relativamente alta.
Además, debido al fenómeno descrito anteriormente, el uso de la
tinta también comporta dicho efecto de mejora en la densidad de
imagen (densidad de reflexión), en comparación con el uso de una
tinta a la que no se le ha añadido aún la sal cuando se utiliza el
mismo papel para imprimir.
Los presentes inventores creen que el principal
factor para la rápida separación sólido-líquido de
la tinta reside en la evaporación del agua tras la inyección.
Naturalmente, la capilaridad en el papel en el que se aplica la
tinta también es un factor causante de la separación
sólido-líquido. Sin embargo, los presentes
inventores consideran que el principal factor relativo a la tinta
que hace que se produzca tan rápidamente la separación
sólido-líquido en el medio de impresión reside en la
evaporación de agua tras la inyección en base al siguiente hecho.
Como resultado de una investigación de los presentes inventores, se
ha observado que la tinta experimenta la separación
sólido-líquido de manera más rápida en comparación
con una tinta que no contiene sal en una superficie limpia de
vidrio. Concretamente, este hecho indica certeramente que la tinta
experimenta la separación sólido-líquido incluso en
un estado en el que no tiene lugar la capilaridad. Por
consiguiente, los presentes inventores concluyen que la evaporación
del agua tras la inyección es el principal factor causante de la
separación sólido-líquido en la tinta.
Además, la tinta tiene otro efecto que, cuando
se utiliza para la formación de imágenes en color, puede evitarse
de manera eficaz la aparición de sangrado de diferentes colores en
los límites entre ellos. Dicho efecto también se considera
atribuible a la rápida separación sólido-líquido de
la tinta en el medio de impresión. Más específicamente, cuando la
separación sólido-líquido de la tinta tiene lugar
rápidamente, el disolvente en la tinta se separa inmediatamente del
colorante y penetra profundamente en el papel, de manera que la
solidificación del colorante tiene lugar rápidamente. Como
resultado, incluso cuando las tintas de diferentes colores se
inyectan de manera que se solapan entre sí en el papel para la
formación de una imagen en color, es difícil que el colorante de
una de esas tintas sangre en el lado de la tinta adyacente de
diferente color, de manera que se evita de manera eficaz la
aparición de sangrado. Además, dado que la tinta utiliza un negro de
carbón aniónico autodispersante que contiene una densidad de grupos
funcionales específica en su superficie como colorante, se evita que
aumente la viscosidad de la tinta durante un almacenamiento de
larga duración. Como resultado, la tinta presenta una estabilidad
de conservación a largo plazo excelente. Esto se considera que
contribuye a conseguir una formación estable de imágenes de alta
calidad.
A continuación se describirá en detalle el negro
de carbón aniónico autodispersante contenido como colorante en las
tintas. Entre los ejemplos de negro de carbón autodispersante que
integran las tintas, según la presente invención, se incluyen negro
de carbón cargado aniónicamente a la superficie, de manera que como
mínimo un grupo hidrofílico está unido directamente o mediante otro
grupo atómico. Cuando se utiliza un negro de carbón que tiene dicha
estructura, no es necesario añadir un agente dispersante para
dispersar el negro de carbón en una tinta como en las tintas
convencionales.
Entre los ejemplos de negro de carbón
autodispersante cargado aniónicamente se incluyen aquellos obtenidos
mediante unión a la superficie del negro de carbón, por ejemplo,
cualquier grupo hidrofílico como los descritos a continuación:
-COO(M^{2}),
\hskip0.5cm-SO_{3}(M^{2})_{2},
\hskip0.5cm-PO_{3}H(M^{2})
\hskip0.5cmy
\hskip0.5cm-PO_{3}(M^{2})_{2}
en los cuales M^{2} es un átomo
de hidrógeno, un metal alcalino, amonio o amonio
orgánico.
\global\parskip0.990000\baselineskip
De todos ellos, el negro de carbón cargado
aniónicamente mediante la unión de un grupo hidrofílico, tal como
-COO(M^{2}) ó -SO_{3}(M^{2})_{2} a la
superficie del mismo puede utilizarse particularmente de forma
preferente como colorante para las tintas según la presente
invención, ya que su dispersibilidad en las tintas es buena. De
entre estos grupos hidrofílicos descritos anteriormente
representados por "M^{2}", entre los ejemplos específicos de
metal alcalino se incluyen Li, Na, K, Rb, y Ca, y entre los ejemplos
específicos de amonio orgánico se incluyen metilamonio,
dimetilamonio, trimetilamonio, etilamonio, dietilamonio,
trietilamonio, monohidroximetilamina, dihidroximetilamina y
trihidroximetilamina.
La tinta que contiene el negro de carbón
autodispersante, en el que M^{2} es amonio, como colorante puede
mejorar más la resistencia al agua de las imágenes impresas formadas
a partir de la misma. Por consiguiente, dicho negro de carbón se
puede utilizar preferentemente de modo particular desde dicho punto
de vista. Esto se considera atribuible al hecho de que cuando una
tinta se aplica a un medio de impresión, el amonio se descompone
para evaporar el amoníaco, y a continuación el grupo hidrofílico
unido a la superficie del negro de carbón se vuelve de tipo H para
perder su hidrofilidad. El negro de carbón autodispersante, en el
que M^{2} es amonio, puede prepararse de acuerdo con, por
ejemplo, un proceso en el que el negro de carbón autodispersante,
en el que M^{2} es un metal alcalino, se somete a un intercambio
iónico para sustituir el amonio por el metal alcalino (M^{2}), o
un proceso en el que se añade un ácido al negro de carbón
autodispersante para modificarlo a tipo H, y se añade a continuación
hidróxido de amonio para sustituir el amonio por H (M^{2}).
Como método para preparar el negro de carbón
autodispersante aniónicamente cargado, debe mencionarse, por
ejemplo, un proceso en el que se somete al negro de carbón a un
tratamiento de oxidación con hipoclorito sódico. Mediante este
proceso, un grupo -COONa, que es un grupo hidrofílico, puede unirse
químicamente a la superficie del negro de carbón.
Dichos diversos grupos hidrofílicos, tal como
los descritos anteriormente, pueden unirse directamente a la
superficie del negro de carbón. Alternativamente, se pueden unir
indirectamente a la superficie del negro de carbón mediante la
intervención de otro grupo atómico entre la superficie del negro de
carbón y dicho grupo hidrofílico. Entre los ejemplos específicos
del grupo atómico se incluyen grupos alquilenos lineales o
ramificados que tienen de 1 a 12 átomos de carbono, un grupo
fenileno substituido o no substituido, y un grupo naftileno
substituido o no substituido. Entre los ejemplos de grupos
substituyentes en el grupo fenileno y del grupo naftileno se
incluyen grupos alquilo lineales o ramificados que tienen de 1 a 6
átomos de carbono. Entre los ejemplos específicos de la combinación
del grupo atómico y el grupo hidrofílico se incluyen
-C_{2}H_{2}-COO(M^{2}),
-Ph-SO_{3}(M^{2})_{2} y
-Ph-COO(M^{2}), en los cuales Ph es el
grupo fenileno.
En la presente invención, pueden seleccionarse
de forma adecuada dos o más tipos de negro de carbón autodispersante
entre los negros de carbono autodispersante descritos
anteriormente, para ser utilizados como colorante para tinta. La
cantidad de negro de carbón autodispersante que se añade en la tinta
está preferentemente en el intervalo de 0,1 hasta 15% en peso,
preferentemente de forma particular de 1 a 10% en peso en base al
peso total de la tinta. Mediante el control de la cantidad de negro
de carbón autodispersante dentro de este intervalo, el negro de
carbón autodispersante puede mantener un estado satisfactoriamente
dispersado en la tinta. Cuando se prepara la tinta según la
presente invención, puede añadirse un colorante públicamente
conocido como otro colorante en adición al negro de carbón
autodispersante con el objetivo de ajustar el tono del color de la
tinta.
Entre los diversos tipos de negro de carbón
autodispersante descritos anteriormente, en los siguientes grupos
hidrofílicos unidos a la superficie del negro de carbón es
preferente de forma particular que M^{2} sea amonio o amonio
orgánico, tal como se ha descrito anteriormente:
-COO(M^{2}),
-SO_{3}(M^{2})_{2}, -PO_{3}H(M^{2}) y
-PO_{3}(M^{2})_{2}, en los cuales M^{2} es un
átomo de hidrógeno, un metal alcalino, amonio o amonio orgánico.
La investigación de los presentes inventores ha
revelado que la sal utilizada en combinación con el negro de carbón
autodispersante en las tintas, según la presente invención, es
preferentemente una sal en la que M^{1} es idéntica a M^{2}
entre las siguientes sales:
(M^{1})_{2}SO_{4},
CH_{3}COO(M^{1}), Ph-COO(M^{1}),
(M^{1})NO_{3}, (M^{1})Cl, (M^{1})Br,
(M^{1})I, (M^{1})_{2}SO_{3} y
(M^{1})_{2}CO_{3}, en los cuales M^{1} representa un
metal alcalino, amonio o amonio orgánico, y Ph representa un grupo
fenilo.
Más específicamente, los presentes inventores
han observado en el transcurso de la investigación, a efectos de la
adición de una sal a una tinta que comprende negro de carbón
autodispersante, que cuando M^{2} (contraión) en el grupo
hidrofílico del negro de carbón autodispersante se hace que sea
idéntico a M1, la estabilidad de la tinta se ve particularmente
mejorada. La razón por la cual se consigue dicho efecto haciendo que
M^{1} sea idéntico a M^{2} no se conoce claramente. Sin
embargo, se considera que dado que no tiene lugar un intercambio de
sal entre el contraión en el grupo hidrofílico del negro de carbón
autodispersante y la sal de la tinta, la estabilidad de dispersión
del negro de carbón autodispersante se mantiene de manera
estable.
Cuando ambas M^{1} y M^{2} son amonio,
pueden mejorarse más la resistencia al agua o resistencia de las
imágenes impresas resultantes además del efecto de estabilizar las
propiedades de la tinta. Cuando se utiliza
Ph-COO(NH_{4}) (benzoato de amonio) como
sal que contendrá la tinta en este punto, se puede conseguir un
efecto excelente incluso si se suspende la estabilidad de la
reinyección de la tinta desde un orificio en un cabezal de chorros
de tinta, tras la impresión con chorros de tinta.
Como resultado de una investigación posterior
realizada por los presentes inventores, se ha observado que, cuando
se utiliza el negro de carbón que tiene una densidad de grupos
funcionales de, como mínimo, 1,8 (\mumol/m^{2}) en la
superficie del mismo entre dicho negro de carbón autodispersante
cargado aniónicamente, tal como se ha descrito anteriormente, se
evita un incremento de la viscosidad de la tinta en almacenamientos
a largo plazo, incluso cuando se añade a la tinta la sal descrita
anteriormente necesaria para evitar de forma eficaz el sangrado, de
manera que se puede proporcionar una tinta con una estabilidad de
almacenamiento a largo plazo excelente sin añadir ningún agente
dispersante o ayudante de dispersión.
Como método para medir la densidad de grupos
funcionales en la superficie en este punto, existe, por ejemplo, un
método en el que se purifica una dispersión de carbono, se cambian
todos los contraiones por iones de sodio, se mide la cantidad de
iones de sodio mediante un electrodo de iones de sodio de tipo sonda
para convertir una concentración de la dispersión en ppm por
sólido. La conversión se realiza suponiendo que el grupo
hidrofílico, tal como un grupo carboxílico, está presente en el
mismo número de moles que el contraión, es decir, ión sodio. Si la
densidad de grupos funcionales en la superficie es demasiado alta en
la presente invención, se considera que es difícil que dicho negro
de carbón autodispersante forme partículas secundarias en la tinta,
y el negro de carbón está presente como partículas primarias en la
tinta. Si el negro de carbón autodispersante se presenta como
partículas primarias en la tinta, se espera que, en algunos casos,
el efecto del incremento de densidad de imagen en un aspecto de la
presente invención pueda estar limitado. A efectos de conseguir el
mejor efecto, preferentemente, la densidad de los grupos
funcionales en la superficie del negro de carbón autodispersante no
debería mejorarse hasta el punto en el que el negro de carbón
autodispersante no puede formar partículas secundarias en la
tinta.
Cuando se forma una imagen con la tinta a la que
se añade sal tal como se ha descrito anteriormente, la densidad de
reflexión (densidad de imagen) se puede incrementar en comparación
con el caso en el que se utiliza la tinta a la que no se ha añadido
sal aún. Esto es un efecto ventajoso de la presente invención. Según
una investigación detallada adicional de los presentes inventores,
el efecto de la sal añadida a la tinta según la presente invención
se muestra al máximo cuando se utiliza el negro de carbón
autodispersante que tiene un diámetro promedio de partículas grande
como material colorante. En la figura 12, el eje de abscisas indica
un diámetro promedio de partículas del negro de carbón
autodispersante como material colorante en una tinta, y el eje de
ordenadas indica una densidad óptica (DO) de una imagen obtenida
mediante dicha tinta. La figura 12 muestra cómo los cambios en el
diámetro promedio de partículas del negro de carbón autodispersante
influyen en la densidad de imágenes obtenidas mediante dos tintas
que contienen el negro de carbón autodispersante como material
colorante, una de las cuales contiene la sal y la otra no contiene
la sal. Cuando las DOs de las imágenes obtenidas mediante la tinta
(una línea continua, -a-) a la que se ha añadido la sal, y la tinta
(una línea continua, -b-) a la que no se ha añadido la sal se
comparan entre sí, se entiende que el efecto mejorador de la DO de
la tinta a la que se ha añadido la sal se hace más grande a medida
que aumenta el diámetro promedio de partículas del negro de carbón
autodispersante. En otras palabras, los resultados mostrados en la
figura 12 indican que, en algunos casos, simplemente aumentar el
diámetro promedio de partículas del negro de carbón puede no estar
directamente relacionado con una gran mejora en la DO.
La razón por la que dicho fenómeno tiene lugar
no es clara. Sin embargo, se considera que una razón reside en que
el negro de carbón autodispersante se dispersa de manera estable en
la tinta debido al grupo funcional en la superficie del mismo.
Concretamente, tal como se ilustra en la figura 13, el negro de
carbón autodispersante tiende a reducir la DO cuando aumenta la
densidad de grupos funcionales en su superficie. Esto se considera
que es atribuible a la mejora de la dispersabilidad del negro de
carbón. La propia mejora de la dispersabilidad se prefiere desde el
punto de vista de la aplicación del negro de carbón autodispersante
a una tinta para impresión por chorros de tinta. Sin embargo, es
fácil que dicho negro de carbón penetre en un medio de impresión
junto con un disolvente cuando se aplica al medio de impresión como
una tinta. En la figura 12, la razón por la que existe una pequeña
diferencia entre la DO de la imagen por una tinta que contiene negro
de carbón A con un diámetro de partículas promedio prescrito (x1),
y la sal y DO de la imagen por una tinta que contiene negro de
carbón B con un diámetro de partículas promedio relativamente mayor
(x2) y que no contiene sal se considera que es debido al hecho de
que el negro de carbón B penetra en el medio de impresión, mientras
que el negro de carbón A experimenta una separación
sólido-líquido rápida en la superficie del medio de
impresión por la acción de la sal, y así se consigue la DO
sustancialmente igual a la del negro de carbón B aunque su diámetro
de partícula es más pequeño que el negro de carbón B.
La razón por la que una tinta que contiene negro
de carbón B y la sal muestra una DO muy elevada según se ilustra en
la figura 12, se considera que es debido al hecho de que se evita de
manera eficaz que el negro de carbón penetre en el interior del
medio de impresión por la separación rápida
sólido-líquido mediante la acción de la sal tal
como se ha descrito anteriormente, y el efecto provocado por la
utilización del negro de carbón que tiene un diámetro de partícula
mayor se muestra al máximo.
El efecto de conseguir una DO elevada mediante
la utilización del negro de carbón autodispersante que tiene un
diámetro de partícula grande y la sal combinados no es un efecto tan
crítico que repentinamente pueda tener un diámetro de partícula
específico. Sin embargo, cuando se utiliza el negro de carbón que
tiene un diámetro de partícula promedio de, como mínimo, 90 nm como
el negro de carbón autodispersante, el efecto de la DO mejorada
debido a la adición de la sal se reconoce visualmente y claramente.
Cuando el diámetro de partícula promedio del negro de carbón
aniónico autodispersante en la tinta es pequeño, el efecto de
aumentar la densidad de reflexión debido a la adición de la sal no
es muy grande porque la densidad de reflexión del propio negro de
carbón es baja. Por otro lado, cuando el diámetro de partícula
promedio del negro de carbón aniónico autodispersante es mayor, el
efecto de aumentar la densidad de reflexión debido a la adición de
la sal está más marcado ya que aumenta la densidad de reflexión del
propio negro de carbón. Desde los puntos de vista anteriores, el
diámetro de partícula promedio del negro de carbón aniónico
autodispersante utilizado en la presente invención es más
preferentemente, como mínimo, 90 nm en el que el efecto debido a la
adición de la sal se consigue hasta el máximo.
El diámetro de partícula promedio del negro de
carbón aniónico autodispersante en la presente invención se define
tal como se define a continuación. El diámetro de partícula promedio
se expresa como una media acumulativa hallada en base del principio
del método de dispersión dinámica de luz. Con el fin de medir este
diámetro de partícula promedio, la medición se puede realizar
fácilmente mediante la utilización de un aparato comercialmente
disponible, por ejemplo, ELS-800 (nombre comercial,
fabricado por Ohtsuka Denshi K.K.).
La tinta según la presente invención se dispone
como una tinta que tiene propiedades excelentes de manera que la
calidad de la imagen no experimenta un gran cambio dependiendo del
tipo del medio de impresión utilizado (particularmente,
independientemente de la permeabilidad para la tinta del medio de
impresión), y se pueden formar de manera estable imágenes de
calidad elevada mediante la utilización de negro de carbón aniónico
autodispersante que tiene dicho valor específico, tal como se ha
descrito anteriormente, para la densidad de grupos funcionales en
la superficie del mismo, como colorante y que provoca que dicha sal
tal como se ha descrito anteriormente coexista con el mismo. El
mecanismo detallado mediante el cual dicha tinta muestra dichas
propiedades, tal como se han descrito anteriormente no se ha
aclarado hasta la actualidad. Sin embargo, con respecto al valor de
Ka determinado mediante el método de Bristow conocido como una
medición que indica la capacidad de penetración de una tinta en un
medio de impresión, los presentes inventores han observado que la
tinta según la presente invención muestra una valor de Ka grande en
comparación con una tinta que tiene la misma composición a excepción
de la sal añadida. El aumento en el valor de Ka indica que se ha
mejorado la capacidad de penetración de la tinta en el medio de
impresión. Hasta ahora el sentido común de los técnicos en la
materia ha sido que la mejora en la capacidad de penetración de una
tinta significa la disminución de la densidad de imagen. Más
específicamente, hasta el momento los expertos en la materia han
reconocido que el colorante también penetra de manera profunda en
un medio de impresión junto con la tinta y, consecuentemente,
disminuye la densidad óptica de una imagen formada. Considerando
esta apreciación, la tinta según la presente invención, que muestra
un valor de Ka grande en comparación con una tinta que tiene la
misma composición a excepción de la sal añadida, no dará lugar a la
disposición de imágenes con una densidad y calidad elevadas.
Desde el punto de vista sintético de los
diversos descubrimientos con respecto a la tinta, se considera que
la sal específica contenida en dicha tinta provoca tal acción
especial que la separación entre el disolvente y los sólidos en la
tinta (separación sólido-líquido) después de
aplicarse a un medio de impresión tiene lugar de forma
extremadamente rápida. Más específicamente, si la separación
sólido-líquido tras la aplicación de la tinta al
medio de impresión es lenta, se prevé que la tinta se difunde
isotrópicamente en el medio de impresión junto con el material
colorante cuando la tinta tiene un valor de Ka grande o el medio de
impresión tiene una permeabilidad elevada para la tinta, de manera
que se deteriora la nitidez de los caracteres (calidad de
caracteres) y, además, la densidad de imagen también disminuye
debido a la capacidad de penetración de la tinta hasta el interior
profundo del medio de impresión. En la tinta según la presente
invención, sin embargo, no se observa dicho fenómeno. Por lo tanto,
se considera que la separación sólido-líquido de la
tinta tiene lugar rápidamente y, consecuentemente, se pueden formar
imágenes de calidad elevada con una densidad de imagen y propiedad
de desarrollo del color elevadas a pesar del aumento del valor de Ka
de la tinta. La razón por la que el deterioro de la calidad de los
caracteres y la disminución de la densidad de imagen casi no tiene
lugar en la tinta, según la presente invención, incluso cuando el
medio de impresión tiene una permeabilidad comparativamente elevada
se considera que es la misma que la descrita anteriormente.
Con respecto a esto, se ofrece una descripción
adicional haciendo referencia a las figuras 10A a 10C y las figuras
11A a 11C.
Las figuras 10A a 10C y las figuras 11A a 11C
muestran habitualmente y de forma conceptual un estado de separación
sólido-líquido que tiene lugar cuando una tinta que
contiene la sal específica y una tinta que no contiene dicha sal se
han inyectado respectivamente desde un orificio mediante un sistema
de impresión por chorros de tinta para aplicarlas a un medio de
impresión que tiene una permeabilidad elevada.
Más específicamente, justo después de que las
tintas se adhieran al medio de impresión, ambas tintas están en un
estado en que las tintas (1001) ó (1101) se han situado en la
superficie del medio de impresión independientemente de la adición
de la sal, tal como se ilustra en las figuras 10A y 11A. Después de
transcurrir el tiempo (T1), la tinta (1001), a la que se ha añadido
la sal, experimenta rápidamente una separación
sólido-líquido para separar la tinta en una región
(1005) que contiene casi todos los componentes sólidos en la tinta y
un medio líquido en la tinta, tal como se ilustra en la figura 10B,
y una línea de capacidad de penetración (1007) del medio líquido
separado avanza hacia el interior de un medio de impresión (1003).
Por otro lado, en la tinta (1101), a la que no se ha añadido sal,
la tinta penetra en el interior de un medio de impresión (1103) en
un estado (1105) que no experimenta una separación
sólido-líquido ya que la separación
sólido-líquido no tiene lugar en la misma extensión
que la tinta a la que se ha añadido la sal, tal como se ilustra en
la figura 11B.
\newpage
Después de transcurrir el tiempo (T2), en la
tinta (1001), a la que se ha añadido la sal, la línea de capacidad
de penetración (1007) del medio líquido avanza adicionalmente hacia
el interior del medio de impresión (1003), mientras que la región
(1005) se mantiene tal como permanece en la superficie del medio de
impresión y en la proximidad del mismo, tal como se ilustra en la
figura 10C. Por otro lado, en la tinta (1101) a la que no se ha
añadido la sal, la separación sólido-líquido empieza
en este punto del tiempo tal como se ilustra en la figura 11C, y se
produce una diferencia entre una línea de capacidad de penetración
(1107) de los sólidos en la tinta y una línea de capacidad de
penetración (1109) del medio líquido. Sin embargo, una región que
contiene sólidos (1111) en la tinta ha alcanzado ya una parte
profunda del medio de impresión. Además, los tiempos (T1) y (T2) en
la descripción anterior se representan como un patrón para entender
conceptualmente la diferencia en la separación
sólido-líquido entre la presencia y ausencia de la
sal.
Tal como queda claro a partir de la descripción
anterior, la separación sólido-líquido en la tinta
tiene lugar rápidamente en la superficie del medio de impresión
debido a la adición de la sal específica a la tinta. Por lo tanto,
la separación sólido-líquido empieza en una fase
relativamente temprana después de que la tinta se establezca sobre
el medio de impresión, de manera que el pigmento y similares
permanecen en la superficie del medio de impresión, y el medio
líquido y similares penetran en el interior del medio de impresión.
De este modo, se considera que se provocan los efectos descritos
anteriormente. Es decir, se considera que la densidad de imagen y
la calidad de una imagen formada son difíciles de que queden
afectadas por el grado de permeabilidad del medio de impresión, y
similares, ya que se añade la sal específica. Entre las sales
específicas descritas anteriormente, los benzoatos (por ejemplo,
benzoato de amonio, etc.) son compatibles con el negro de carbón
autodispersante, tal como se ha descrito anteriormente, más
específicamente, son extremadamente excelentes en el efecto de
separación sólido-líquido cuando la tinta se aplica
a un medio de impresión. Como resultado, la tinta que contiene
dicha sal permite la formación de imágenes que tienen una calidad
extremadamente excelente en varios medios de impresión.
Otro efecto producido por la adición de la sal
en las tintas incluye la mejora en la estabilidad de inyección
intermitente de la tinta. La estabilidad de inyección intermitente
se evalúa de la siguiente manera. A saber, se presta atención a una
tobera predeterminada en un cabezal de impresión. Una vez que se
inyecta la tinta desde la tobera, la tobera se deja reposar durante
un período de tiempo determinado sin realizar una inyección
preliminar de la tinta o succión de la tinta en la tobera y, a
continuación, la tinta se inyecta de nuevo desde la tobera. De este
modo, la tinta se evalúa en función de si la tinta se inyecta o no
de forma normal desde el inicio de la nueva inyección.
Según una investigación realizada por los
presentes inventores, se ha hallado que los diversos efectos
excelentes mencionados anteriormente se consiguen de manera más
eficaz cuando la sal descrita anteriormente está contenida en un
intervalo de 0,05 a 10% en peso, particularmente de 0,1 a 5% en peso
en base al peso total de la tinta. El contenido del negro de carbón
autodispersante contenido como colorante está preferentemente en un
intervalo de 0,1 a 15% en peso en base al peso total de la tinta.
El contenido de negro de carbón autodispersante y sal en las tintas
está controlado dentro de los intervalos respectivos anteriores, en
los cuales se pueden conseguir efectos extremadamente
excelentes.
A continuación, se describirá el medio de las
tintas. Las tintas comprenden el negro de carbón autodispersante y
la sal. Estos componentes están generalmente disueltos o dispersados
en un medio acuoso para preparar una tinta basada en agua. Entre
los ejemplos del medio acuoso se incluyen agua y disolventes
mezclados de agua y disolvente orgánico soluble en agua. En la
presente invención, se utiliza preferentemente un disolvente
mezclado de agua y disolvente orgánico soluble en agua. Como
disolvente orgánico soluble en agua se prefiere particularmente un
disolvente que tiene el efecto de evitar el secado de las
tintas.
Entre los ejemplos específicos de disolventes
orgánicos solubles en agua se incluyen alcoholes alquílicos que
tienen de 1 a 4 átomos de carbono, tales como alcohol metílico,
alcohol etílico, alcohol n-propílico, alcohol
isopropílico, alcohol n-butílico, alcohol
sec-butílico y alcohol
tert-butílico; amidas, tales como dimetilformamida
y dimetilacetamida; cetonas y alcoholes de cetona, tales como
acetona, metil etil cetona, metil isobutil cetona y alcohol
diacetona; éteres, tales como tetrahidrofurano y dioxano;
polialquilénglicoles, tales como polietilenglicol y
polipropilenglicol; polioles, la parte alquileno de los cuales tiene
de 2 a 6 átomos de carbono, tales como etilenglicol,
propilenglicol, butilenglicol, trietilenglicol,
1,2,6-hexanotriol, tiodiglicol, hexilenglicol y
dietilenglicol; acetatos de éter de alquilos inferiores, tales como
acetato de monometil éter de polietilenglicol; glicerol; éteres de
alquilos inferiores de alcoholes polihídricos, tales como monometil
(o monoetil) éter de etilenglicol, metil (o etil) éter de
dietilenglicol y monometil (o monoetil) éter de trietilenglicol; y
alcoholes polihídricos, tales como trimetilolpropano y
trimetiloletano;
N-metil-2-pirrolidona;
2-pirrolidona; y
1,3-dimetil-2-imidazolidinona.
Los disolventes orgánicos solubles en agua mencionados anteriormente
se pueden utilizar de forma individual o en cualquier combinación
de los mismos. Con respecto al agua, se desea utilizar el agua
desionizada.
No existe una limitación particular en el
contenido del disolvente orgánico soluble en agua contenido en las
tintas. Sin embargo, está preferentemente en un intervalo del 3 al
50% en peso en base al peso total de la tinta. Por otro lado, el
contenido de agua contenida en las tintas está preferentemente en el
intervalo del 50 al 95% en peso en base al peso total de la
tinta.
Las tintas se pueden utilizar como tintas para
utensilios de escritura y particularmente tintas para impresión por
chorros de tinta. Entre los métodos de impresión por chorros de
tinta se incluyen un método de impresión en el que se aplica
energía mecánica a una tinta para inyectar gotas de la tinta y un
método de impresión en el que se aplica energía térmica a una tinta
para inyectar gotas de la tinta mediante burbujeo de la tinta. Las
tintas son adecuadas para la utilización en estos métodos de
impresión.
Cuando las tintas se utilizan en la impresión
por chorros de tinta, las tintas tienen preferentemente dichas
propiedades, ya que se pueden inyectar desde un cabezal de impresión
por chorros de tinta. Desde el punto de vista de la inyección desde
el cabezal de impresión por chorros de tinta, las tintas se
controlan preferentemente para que tengan, como propiedades físicas
propias, una viscosidad de 1 a 15 cP, particularmente de 1 a 5 cP y
una tensión superficial de 25 mN/m (dyn/cm) o superior,
particularmente de 25 a 50 mN/m (dyn/cm).
El índice que indica la capacidad de penetración
de una tinta en un medio de impresión incluye un valor de Ka
determinado por el método de Bristow. Las tintas se preparan
preferentemente de manera que este valor de Ka indica un valor
especificado. Más específicamente, la cantidad penetrante de tinta V
(mL/m^{2} = \mum) en un medio de impresión, después de un
período de tiempo predeterminado t, desde la inyección de una gota
de tinta se expresa en términos de la fórmula de Bristow:
V = Vr +
Ka(t -
tw)^{1/2}
suponiendo que la capacidad de
penetración de la tinta se expresa mediante una cantidad de tinta V
por m^{2}, tw es un tiempo de contacto o humectación y Vr es una
cantidad de tinta
absorbida.
En la presente invención, directamente después
de depositar la gota de tinta en la superficie del medio de
impresión, casi toda la tinta se absorbe en irregularidades (partes
rugosas de la superficie del medio de impresión) en la superficie y
casi ninguna penetra en el interior del medio de impresión. El
tiempo durante el cual ocurre esto es el tiempo de contacto o
humectación (tw), y la cantidad de tinta absorbida en las
irregularidades durante el tiempo de humectación es Vr. Cuando el
tiempo de contacto transcurre después de la deposición de la tinta,
la cantidad de tinta que penetra a través del medio de impresión
aumenta en proporción a una potencia de una mitad (1/2) del tiempo
transcurrido que supera el tiempo de contacto, es decir, (t- tw). Ka
es un factor de proporcionalidad de este incremento y representa un
valor de acuerdo con la velocidad de capacidad de penetración. El
valor de Ka se puede determinar mediante un comprobador de la
penetración dinámica (por ejemplo, Dynamic Penetrability Tester S,
nombre comercial, fabricado por Toyo Seiki
Seisaku-sho, Ltd.) para líquido basado en el método
Bristow.
Desde el punto de vista de mejorar
adicionalmente la calidad de las imágenes impresas, se prefiere que
las tintas se preparen de manera que este valor de Ka sea inferior
a 1,5. Es más preferente que las tintas se preparen de manera que
el valor de Ka no sea inferior a 0,2, pero inferior a 1,5. Es decir,
cuando el valor de Ka es inferior a 1,5, la tinta experimenta la
separación sólido-líquido en una etapa más temprana
de la capacidad de penetración de la tinta en un medio de
impresión, de manera que se puede formar una imagen de calidad
elevada con un enfoque extremadamente pequeño.
El valor de Ka del método de Bristow es un valor
medido utilizando, como medio de impresión, papel liso (por
ejemplo, papel PB utilizado para fotocopiadoras e impresoras de
papel (impresoras láser), que utilizan un sistema
electrofotográfico fabricado por Canon Inc., e impresoras que
utilizan un sistema de impresión por chorros de tinta, y papel PPC
que es papel para fotocopiadoras que utilizan un sistema
electrofotográfico). Como medio ambiente de medición, se presumen
medios ambientes de oficina habituales, por ejemplo, temperatura de
20 a 25ºC y humedad de 40 a 60%.
Entre los ejemplos de composiciones preferentes
de medios acuosos mediante los cuales se pueden transmitir dichas
propiedades, descritas anteriormente, a las tintas según la presente
invención, se incluyen aquellas que comprenden glicerol,
trimetilolpropano, tiodiglicol, etilenglicol, dietilenglicol,
isopropilalcohol y alcohol de acetileno entre los mencionados
anteriormente. En particular, cuando el valor de Ka se controla
para que sea inferior a 1,5 tal como se ha descrito anteriormente,
se puede añadir un tensoactivo preferentemente en las cantidades
prescritas respectivas, tal como un aducto de óxido de etileno de
acetilenglicol ("Acetilenol", nombre comercial, producto de
Kawaken Fine Chemicals Co., Ltd.), un disolvente penetrable y
similares.
A efectos de proporcionar una tinta que tenga
las propiedades físicas deseadas, se puede añadir a la tinta, según
sea necesario, un tensoactivo, un agente antiespumante, un
antiséptico, un agente impermeabilizante de moho, un ajustador de
pH, un antioxidante y similares, además de los componentes descritos
anteriormente. Además, también se puede añadir un colorante soluble
en agua disponible comercialmente con el objetivo de ajustar el tono
de color de la tinta.
A continuación se describe el conjunto de tintas
según la presente invención. El conjunto de tintas comprende
combinadas la tinta (tinta negra) según la presente invención que
tiene la constitución descrita anteriormente y una tinta de color
de base acuosa que comprende, como mínimo, un material colorante
seleccionado entre materiales colorantes para cian, magenta,
amarillo, rojo, verde y azul. Más específicamente, el conjunto de
tintas según la presente invención se pueden disponer como un
conjunto de tintas utilizables, de forma adecuada, en la formación
de imágenes en color mediante la combinación de la tinta negra según
la presente invención, como mínimo con una tinta de color
seleccionada entre una tinta de color que comprende un material
colorante para amarillo, una tinta de color que comprende un
material colorante para magenta, una tinta de color que comprende
un material colorante para cian, una tinta de color que comprende un
material colorante para rojo, una tinta de color que comprende un
material colorante para azul y una tinta de color que comprende un
material colorante para verde. Cuando dicho conjunto de tintas se
utiliza para realizar una impresión tal que una parte de la imagen
en negro y una parte de la imagen en color se juntan entre sí, se
puede evitar de forma extremadamente efectiva que tenga lugar un
sangrado de colores en los límites entre una imagen formada por la
tinta que comprende negro de carbón según la presente invención y
una imagen formada por la tinta que comprende otro material
colorante.
La razón por la que dicho conjunto de tintas
puede evitar de forma eficaz el sangrado de colores no se conoce de
manera clara. Sin embargo, se considera que la velocidad de
separación sólido-líquido de la tinta en la
superficie del medio de impresión influye en ello. La separación
sólido-líquido después de depositar la tinta negra
en un medio de impresión como el efecto que surge al provocar que el
negro de carbón autodispersante coexista con la sal en la tinta
negra de la presente invención, y la posterior solidificación del
material colorante tiene lugar rápidamente, de manera que es
difícil que la tinta negra sangre en la parte de la tinta de color
en la parte limítrofe en la imagen en color.
Como colorante utilizado en la preparación de
una tinta de color cuando se prepara un conjunto de tintas mediante
su combinación con la tinta según la presente invención, se pueden
utilizar dichos colorantes y pigmentos conocidos tal como se
menciona a continuación. El contenido del colorante contenido en
otras tintas está preferentemente en un intervalo de 0,1 a 15% en
peso, particularmente, de un 1 a un 10% en peso en base al peso
total de tinta.
Como colorantes contenidos en otras tintas, se
pueden utilizar colorantes habitualmente conocidos, por ejemplo,
colorantes ácidos, colorantes reactivos, colorantes directos,
colores de alimentos, etc. Como colorantes aniónicos, se pueden
utilizar hasta ahora la mayoría de ambos colorantes ya conocidos y
nuevos sintetizados, ya que pueden proporcionar imágenes que tienen
un tono de color y densidad adecuados cuando se forman de esta
manera las imágenes. Algunos de ellos también se pueden utilizar en
combinación.
Como ejemplos específicos de los colorantes
aniónicos utilizables en otras tintas, se pueden mencionar los
siguientes colorantes:
C.I. Amarillo Directo 8, 11, 12, 27, 28, 33, 39,
44, 50, 58, 85, 86, 87, 88, 89, 98, 100, 110 y 132;
C.I. Amarillo Ácido 1, 3, 7, 11, 17, 23, 25, 29,
36, 38, 40, 42, 44, 76, 98 y 99;
C.I. Amarillo Reactivo 2, 3, 17, 25, 37 y 42;
y
C.I. Amarillo de Alimento 3.
\vskip1.000000\baselineskip
C.I. Rojo Directo 2, 4, 9, 11, 20, 23, 24, 31,
39, 46, 62, 75, 79, 80, 83, 89, 95, 197, 201, 218, 220, 224, 225,
226, 227, 228, 229 y 230;
C.I. Rojo Ácido 6, 8, 9, 13, 14, 18, 26, 27, 32,
35, 42, 51, 52, 80, 83, 87, 89, 92, 106, 114, 115, 133, 134, 145,
158, 198, 249, 265 y 289;
C.I. Rojo Reactivo 7, 12, 13, 15, 17, 20, 23,
24, 31, 42, 45, 46 y 59; y
C.I. Rojo de Alimento 87, 92 y 94.
\vskip1.000000\baselineskip
C.I. Azul Directo 1, 15, 22, 25, 41, 76, 77, 80,
86, 90, 98, 106, 108, 120, 158, 163, 168, 199 y 226;
C.I. Azul Ácido 1, 7, 9, 15, 22, 23, 25, 29, 40,
43, 59, 62, 74, 78, 80, 90, 100, 102, 104, 117, 127, 138, 158 y 161;
y
C.I. Azul Reactivo 4, 5, 7, 13, 14, 15, 18, 19,
21, 26, 27, 29, 32, 38, 40, 44 y 100.
\vskip1.000000\baselineskip
C.I. Negro Directo 17, 19, 22, 31, 32, 51, 62,
71, 74, 112, 113, 154, 168 y 195;
C.I. Negro Ácido 2, 48, 51, 52, 110, 115 y 156;
y
C.I. Negro de Alimento 1 y 2.
Entre los ejemplos de disolventes o medios de
dispersión utilizados en la preparación de las tintas de colores se
incluyen agua y disolventes mezclados de agua y un disolvente
orgánico soluble en agua. Como disolvente orgánico soluble en agua,
se pueden utilizar los mismos disolventes que los utilizados en las
tintas según la presente invención. Cuando se aplican dichas tintas
de colores a un medio de impresión mediante un método de impresión
por chorros de tinta (por ejemplo, método de chorros de tinta por
burbujas), se prefiere que las tintas de colores estén controladas
para que tengan la viscosidad y la tensión superficial deseadas
anteriores, con el fin de que las tintas de colores muestren unas
propiedades excelentes de inyección de tinta para impresión por
chorros de tinta como en las tintas de la presente invención.
El contenido del disolvente orgánico soluble en
agua en cada una de las tintas de colores se puede seleccionar de
forma adecuada de manera que dicha tinta tenga propiedades
excelentes de inyección de tinta para impresión por chorros de
tinta y el tono de color y la densidad deseadas cuando se utiliza,
por ejemplo, en la impresión por chorros de tinta. Por ejemplo,
como patrón, está preferentemente en un intervalo del 3 al 50% en
peso en base al peso total de la tinta. La cantidad de agua
contenida en la tinta está preferentemente en un intervalo del 50
al 95% en peso en base al peso total de la tinta.
Con respecto a las tintas de colores, se
prefiere que las tintas respectivas se preparen de manera que el
valor de Ka determinado mediante el método de Bristow conocido como
una medición que indica la capacidad de penetración de una tinta en
un medio de impresión sea, por ejemplo, como mínimo 5, ya que se
pueden formar imágenes de calidad más elevada en un medio de
impresión cuando se utilizan en combinación con la tinta negra
según la presente invención. Más específicamente, dado que una tinta
que tiene dicho valor de Ka tiene una capacidad de penetración
elevada en un medio de impresión, la aparición del sangrado de
colores entre las imágenes adyacentes se puede evitar incluso
cuando las imágenes de, como mínimo, dos colores seleccionados
entre, por ejemplo, amarillo, magenta y cian se forman de manera
continua. Además, incluso cuando estas tintas se inyectan para que
se solapen entre sí para formar una imagen de un color secundario,
la aparición del sangrado de colores entre las imágenes adyacentes
de colores diferentes se puede mitigar de forma eficaz, ya que la
capacidad de penetración de estas tintas es elevada. Como método
para ajustar el valor de Ka de las tintas de colores hasta dicho
valor, se puede aplicar el método habitualmente conocido, tal como
la adición de un tensoactivo a la tinta, o la adición de un
disolvente penetrable, tal como glicol éter. No es necesario decir
que la cantidad de estos materiales añadidos se pueden controlar de
forma adecuada en un buen equilibrio con el valor de Ka.
A continuación se describirán las técnicas de
impresión por chorros de tinta en las que la tinta o el conjunto de
tintas según la presente invención se puede utilizar de forma
adecuada. Una construcción a título de ejemplo de un cabezal, que
es la parte principal de un aparato de impresión por chorros de
tinta que hace un buen uso de la energía térmica en la inyección de
la tinta, se muestra en las figuras 1 y 2.
La figura 1 es una vista en sección transversal
de un cabezal (13), tomada a lo largo de la trayectoria de flujo de
la tinta, y la figura 2 es una vista en sección transversal tomada a
lo largo de la línea (2-2) en la figura 1. El
cabezal (13) está formado por la unión de una placa de vidrio,
cerámica, silicio o plástico o similar con una trayectoria de flujo
(tobera) (14) a través de la cual pasa la tinta a un sustrato de
calentamiento (15). El sustrato de calentamiento (15) está
compuesto de una capa protectora (16) fabricada de óxido de silicio,
nitruro de silicio, carburo de silicio o similares, electrodos
(17-1) y (17-2) formados de
aluminio, oro, aleación aluminio-cobre o similares,
una capa resistente al calor (18) formada de una material de punto
de fusión elevado, tal como HfB_{2}, TaN o TaAl, una capa
acumuladora de calor (19) formada de óxido de silicio, óxido de
aluminio o similares, y un sustrato (20) fabricado de silicio,
aluminio, nitruro de aluminio o similares que tiene una buena
propiedad de radiación de calor.
A continuación, tras la aplicación de impulsos
de señales eléctricas a los electrodos (17-1) y
(17-2) del cabezal (13), el sustrato de
calentamiento (15) genera rápidamente calor en la región mostrada
por "n" para formar una burbuja en una tinta (21) que está en
contacto con esta región. Se proyecta un menisco (23) de la tinta
por la presión producida de esta manera, y la tinta (21) se inyecta
desde una abertura de inyección (22) como gotas de tinta (24) a
través de la tobera (14) del cabezal (13) hacia un medio de
impresión (25).
La figura 3 ilustra una representación de un
cabezal múltiple compuesto de un conjunto de una serie de cabezales
tal como se muestra en la figura 1. El cabezal múltiple está formado
por una unión estrecha de una placa de vidrio (27) con una serie de
ranuras (26) a 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 que se ha incorporado dicho
cabezal (13) tal como se ha descrito anteriormente. En la figura 4,
el número de referencia (61) designa una cuchilla que actúa como un
elemento de limpieza, un extremo del cual es un extremo estacionario
sostenido por un elemento se agarre de la cuchilla para formar un
voladizo. La cuchilla (61) está dispuesta en una posición adyacente
a una región en la que actúa un cabezal de impresión (65), y en esta
realización, se sostiene de forma que sobresale en la trayectoria a
través de la que se mueve el cabezal de impresión (65).
El número de referencia (62) indica una caperuza
para la cara de las aberturas de inyección del cabezal de impresión
(65), que está dispuesta en una posición inicial adyacente a la
cuchilla (61), y está construida de manera que se mueve en una
dirección perpendicular a la dirección en la que se mueve el cabezal
de impresión (65), y está en contacto con la cara de las aberturas
de inyección para taparlas. El número de referencia (63) indica un
elemento de absorción de tinta dispuesto de forma adjunta a la
cuchilla (61) y, de forma similar a la cuchilla (61), se sostiene
de forma que sobresale en la trayectoria a través de la que se mueve
el cabezal de impresión (65). La cuchilla (61), la caperuza (62) y
el elemento de absorción de tinta (63) mencionados anteriormente
constituyen una parte de recuperación de la inyección (64), en la
que la cuchilla (61) y el elemento de absorción de tinta (63)
eliminan agua, polvo y/o similar de la cara de las aberturas de
inyección de tinta.
El cabezal de impresión (65) tiene un medio de
generación de energía para la inyección y se utiliza para inyectar
la tinta a un conjunto de medios de impresión en una relación
opuesta a la cara de abertura a la inyección, dispuesta con las
aberturas de inyección para realizar la impresión. El número de
referencia (66) indica un carro sobre el que se monta el cabezal de
impresión (65) de manera que el cabezal de impresión (65) se pueda
mover. El carro (66) está interbloqueado de forma deslizante con un
eje de guía (67) y está conectado (no mostrado) en su parte a una
correa (69) accionada por un motor (68). De este modo, el carro (66)
se puede mover a lo largo del eje de guía (67) y, por lo tanto, el
cabezal de impresión (65) se puede mover desde una región de
impresión a una región adyacente a la misma. Los números de
referencia (51) y (52) indican un parte de alimentación de papel
desde la que se inserta el medio de impresión, y los rodillos de
alimentación accionados por un motor (no mostrado),
respectivamente.
Con dicha construcción, el medio de impresión se
alimenta a la posición opuesta a la cara de abertura de inyección
del cabezal de impresión (65) y se descarga desde una sección de
descarga dispuesta con los rodillos de descarga (53) con el
progreso de impresión. En la construcción anterior, la caperuza (62)
en la parte de recuperación de la inyección (64) se retira de la
trayectoria del movimiento del cabezal de impresión (65) cuando el
cabezal de impresión (65) vuelve a su posición inicial después de
finalizar la impresión, y la cuchilla (61) permanece sobresaliente
en la trayectoria del movimiento. Como resultado, se limpia la cara
de abertura de inyección del cabezal de impresión (65).
Cuando la caperuza (62) entra en contacto con la
cara de abertura de inyección del cabezal de impresión (65) para
taparla, la caperuza (62) se mueve para sobresalir en la trayectoria
del movimiento del cabezal de impresión (65). Cuando el cabezal de
impresión (65) se mueve desde su posición inicial a la posición en
la que se inicia la impresión, la caperuza (62) y la cuchilla (61)
están en las mismas posiciones que las posiciones para la limpieza
tal como se ha descrito anteriormente. Como resultado, la cara de
abertura de inyección del cabezal de impresión (65) también se
limpia en el momento de este movimiento.
El movimiento anterior del cabezal de impresión
(65) a su posición inicial no se realiza sólo cuando se completa la
impresión o el cabezal de impresión (65) se recupera para la
inyección, sino también cuando el cabezal de impresión (65) se
mueve entre las regiones de impresión con el objetivo de imprimir,
durante lo cual se mueve a la posición inicial adyacente a cada
región de impresión en intervalos determinados, cuando la cara de
abertura de inyección se limpia de acuerdo con este movimiento.
La figura 5 ilustra un cartucho de tinta a
título de ejemplo (45), en el que la tinta a alimentar está
contenida en un cabezal de impresión a través de un elemento para
alimentar la tinta, por ejemplo, un tubo. En la presente figura, el
número de referencia (40) designa una parte de contenedor de tinta
que contiene la tinta para alimentar, tal como se ejemplifica por
una bolsa para la tinta. Un extremo del mismo está dispuesto con un
tapón (42) fabricado de goma. Se puede insertar una aguja (no
mostrada) en este tapón (42), de manera que se puede suministrar al
cabezal la tinta en la bolsa (40) para la tinta. El número de
referencia (44) indica un elemento de absorción para recibir una
tinta residual. Se prefiere que la parte contenedora de tinta (40)
esté formada de una poliolefina, en particular, polietileno, en su
superficie con la que la tinta entra en contacto.
El aparato de impresión por chorros de tinta, en
el que la tinta o el conjunto de tintas según la presente invención
se puede utilizar de forma adecuada, no se limita al aparato tal
como se ha descrito anteriormente en el que el cabezal y el
cartucho están dispuestos de manera separada. También se puede
utilizar preferentemente un dispositivo en el que estos elementos
están formados de manera integral, tal como se muestra en la figura
6. En la figura 6, el número de referencia (70) designa una unidad
de impresión, en el interior de la cual se encuentra una parte
contenedora de tinta que contiene una tinta, por ejemplo, un
elemento de absorción de tinta. La unidad de impresión (70) se
construye de manera que la tinta en dicho elemento de absorción de
tinta se inyecta en forma de gotas de tinta a través de un cabezal
(71) que tiene una serie de orificios. En la presente invención, se
utiliza preferentemente poliuretano como material para el elemento
de absorción de tinta.
La parte contenedora de tinta se puede construir
sin utilizar el elemento de absorción de tinta mediante una bolsa
para la tinta en el interior de la cual se dispone un muelle o
similar. El número 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) se utiliza en lugar del
cabezal de impresión (65) mostrado en la figura 4, y se instala de
forma desmontable en el carro (66).
Como forma de aparato de impresión por chorros
de tinta que hace un buen uso de la energía mecánica, se puede
mencionar un cabezal de impresión por chorros de tinta de tipo bajo
demanda, que comprende un sustrato que forma una tobera que tiene
un conjunto de toberas, un dispositivo de generación de presión
compuesto de un material piezoeléctrico y un material
eléctricamente conductor dispuesto en una relación opuesta a las
toberas, y un relleno de tinta alrededor de los dispositivos de
generación de presión, en los que los dispositivos de generación de
presión se desplazan por el voltaje aplicado a las gotas de
inyección de la tinta desde las toberas. Un ejemplo de construcción
de un cabezal de impresión, que es un componente principal de dicho
aparato de impresión, se muestra en la figura 7.
El cabezal está compuesto de una trayectoria de
flujo de tinta (80) que comunica con una cámara de tinta (no
mostrada), una placa de orificios (81) a través de la cual se
inyectan las gotas de tinta que tienen un volumen deseado, una
placa de vibración (82) para aplicar directamente una presión a la
tinta, un elemento piezoeléctrico (83) unido a la placa de
vibración (82) y que experimenta un desplazamiento de acuerdo con
una señal eléctrica, y un sustrato (84) adaptado para soportar y
fijar la placa de orificios (81), la placa de vibración (82) y
similares en el mismo.
En la figura 7, la trayectoria de flujo de tinta
(80) está formada por una resina fotosensible o similar. La placa
de orificios (81) está fabricada de un metal, tal como acero
inoxidable o níquel, y está dispuesta con una abertura de inyección
(85) que está formada mediante electroconformación, perforación
mediante un trabajo de presión, o similares. La placa de vibración
(82) está formada por una película de un metal, tal como acero
inoxidable, níquel o titanio y una película de resina de módulo
elevado o similares. El elemento piezoeléctrico (83) está fabricado
de un material dieléctrico, tal como titanato de bario o PZT.
El cabezal de impresión con la construcción
anterior se hace funcionar de manera que el voltaje en forma de
impulsos se aplica al elemento piezoeléctrico (83) para generar un
esfuerzo de tracción, la placa de vibración (82) unida al elemento
piezoeléctrico (83) se deforma por la energía de la tensión, y la
tinta en la trayectoria de flujo de tinta (80) se presuriza de esta
manera de forma perpendicular para inyectar las gotas de tinta (no
mostradas) desde la abertura de inyección (85) de la placa de
orificios (81), realizando de esta manera la impresión. Dicho
cabezal de impresión se utiliza incorporándola a un aparato de
impresión por chorros de tinta similar al mostrado en la figura 4.
La operación de los detalles del aparato de impresión por chorros
de tinta se puede realizar de la misma manera que se ha descrito
anteriormente.
Cuando se utiliza un conjunto de tintas según la
presente invención para imprimir imágenes en colores, por ejemplo,
se puede utilizar un aparato de impresión en el que, por ejemplo,
los cabezales de impresión, cada uno de ellos ilustrado en la
figura 3, se disponen sobre un carro. Una realización del mismo se
muestra en la figura 9. Los números de referencia (91), (92), (93)
y (94) indican unidades de impresión para inyectar tintas de
colores amarillo, magenta, cian y negro, respectivamente. Las
unidades de impresión se disponen en un carro del aparato de
impresión descrito anteriormente y sirven para inyectar las tintas
de colores respectivas, según las señales de impresión.
La figura 9 muestra el caso en el que se han
utilizado los cuatro cabezales de impresión. Sin embargo, la
presente invención no se limita al mismo. Por ejemplo, los cartuchos
de tinta (86) a (89) que contienen respectivamente las cuatro
tintas de colores anteriores se fijan en un cabezal de impresión
(90) en el que las vías de flujo de tinta están formadas de forma
separada, de manera que las tintas de colores alimentadas desde los
cartuchos de tinta (86) a (89) se pueden inyectar de forma separada
por un cabezal de impresión, tal como se muestra en la figura 8,
realizando de esta manera la impresión.
A continuación se describirán otros ejemplos
específicos del aparato de impresión y los cabezales de impresión
utilizados preferentemente en la presente invención. La figura 14 es
una vista, en perspectiva, esquemática, que muestra las partes
principales de un cabezal de inyección de líquido de un sistema de
inyección en el que una burbuja se comunica con el aire tras la
inyección, y un ejemplo de impresora por chorros de tinta como
aparato de inyección de líquido que utiliza este cabezal.
En la figura 14, la impresora por chorros de
tinta comprende un dispositivo de transporte (1030) para transportar
intermitentemente papel (1028) como un medio de impresión dispuesto
a lo largo de la dirección longitudinal en una carcasa (1008) en
una dirección mostrada por una flecha (P) en la figura 14, una parte
de impresión (1010) que se desplaza recíprocamente en una dirección
sustancialmente paralela a una dirección (S) sustancialmente
perpendicular a la dirección de transporte (P) del papel (1028) por
el dispositivo de transporte (1030), y una parte de accionamiento
(1006) como medio de accionamiento para mover recíprocamente la
parte de impresión (1010).
La parte de accionamiento (1006) comprende una
correa (1016) enrollada alrededor de poleas (1026a) y (1026b),
dispuestas respectivamente en ejes rotatorios situados de forma
opuesta en un intervalo determinado y un motor (1018) para impulsar
la correa (1016) unida a un elemento de transporte (1010a) de la
parte de impresión (1010) dispuesta sustancialmente en paralelo con
las unidades de rodillos (1022a) y (1022b) en direcciones de avance
y retroceso.
Cuando el motor (1018) actúa para hacer girar la
correa (1016) en una dirección mostrada por una flecha (R) en la
figura 14, el elemento de transporte (1010a) de la parte de
impresión (1010) se mueve mediante el movimiento prescrito en la
dirección mostrada por la flecha (S) en la figura 14. Cuando el
motor (1018) actúa para hacer girar la correa (1016) en una
dirección inversa a la dirección mostrada por una flecha (R) en la
figura 14, el elemento de transporte (1010a) de la parte de
impresión (1010) se mueve mediante el movimiento prescrito en una
dirección inversa a la dirección mostrada por la flecha (S) en la
figura 14. En un extremo de la parte de accionamiento (1006), se
dispone una unidad de recuperación (1026) para realizar un
tratamiento de inyección-recuperación para la parte
de impresión (1010), en oposición a un conjunto de aberturas de
inyección de tinta de la parte de impresión (1010) en la posición
inicial del elemento de transporte (1010a).
En la parte de impresión (1010), los cartuchos
de chorros de tinta (a continuación, a los que se hace referencia
también simplemente, en algunos casos, como "cartuchos")
(1012Y), (1012M), (1012C) y (1012B) para los respectivos colores,
por ejemplo, amarillo, magenta, cian y negro, se montan por separado
en un elemento de transporte (1010a).
La figura 15 ilustra un cartucho de chorros de
tinta, a título de ejemplo, capaz de montarse en el aparato de
impresión por chorros de tinta. El cartucho (1012) en esta
realización es de un tipo de serie, y su parte principal está
construida por un cabezal de impresión por chorros de tinta (100) y
un depósito de líquido (1002) para contener un líquido, tal como
una tinta.
En el cabezal de impresión por chorros de tinta
(100), se disponen un gran número de aberturas de inyección (832)
para inyectar el líquido, y el líquido, tal como una tinta, se
dirige a una cámara de líquido común (ver figura 16) en el cabezal
de inyección de líquido (100) a través de un paso de alimentación de
líquido (no mostrado) desde el depósito de líquido (1002). El
cartucho (1012) está construido de manera que el cabezal de
impresión por chorros de tinta (100) y el depósito de líquido (1002)
están formados de manera integral, y el líquido se puede
suministrar al interior del depósito de líquido (1002) según se
necesite. Sin embargo, también se puede adoptar una estructura en
la que el depósito de líquido (1002) se une de forma reemplazable a
este cabezal de inyección de líquido (100).
A continuación, se describirá en detalle un
ejemplo específico del cabezal de inyección de líquido, descrito
anteriormente, capaz de montarse en la impresora por chorros de
tinta de dicha construcción.
La figura 16 es una vista, en perspectiva,
esquemática, que muestra habitualmente las partes principales de un
cabezal de inyección de líquido que muestra la forma básica de la
presente invención, y las figuras 17 a 20 son vistas frontales que
muestran la forma de las aberturas de inyección del cabezal de
inyección de líquido, mostrado en la figura 16. Se omiten el
cableado eléctrico y similares para activar los convertidores
electrotérmicos.
En el cabezal de inyección de líquido según la
presente invención, se utiliza un sustrato (934) compuesto de
vidrio, cerámica, plástico o metal, tal como se ilustra en, por
ejemplo, la figura 16. El material de dicho sustrato no es esencial
para la presente invención y no es particularmente limitativo
siempre que funcione como una parte del elemento que forma la
trayectoria de flujo y como soporte para un elemento de generación
de energía para la inyección de tinta y una capa de material para
formar una trayectoria de flujo de líquido y aberturas de inyección
que se describirán posteriormente. Por lo tanto, en esta
realización, la descripción se ofrece en el caso de que se use un
sustrato de Si (oblea). Las aberturas de inyección se pueden formar
de acuerdo no sólo con un proceso de formación por rayo láser, sino
también, por ejemplo, un proceso en el que se utiliza una resina
fotosensible como placa de orificios (placa de abertura de
inyección) (935), que se describirá posteriormente, para formar
aberturas mediante un dispositivo de exposición, tal como un MPA
(alineador de proyección en espejo).
En la figura 16, el número de referencia (934)
indica un sustrato equipado con convertidores electrotérmicos (a
continuación se hace referencia también en algunos casos como
"calentador") (931) y una abertura de alimentación de tinta
(933) formada por una larga abertura pasante con ranuras como cámara
de líquido habitual. Los calentadores (931), que son medios de
generación de energía térmica, se disponen en forma de zigzag en una
fila en ambas caras de la abertura de alimentación de tinta (933) a
lo largo de la dirección longitudinal de la misma con un intervalo
de, por ejemplo, 300 dpi entre los convertidores electrotérmicos.
Las paredes de los pasos de tinta (936) para formar las vías de
flujo de tinta se disponen en el sustrato (934). Además, se dispone
una placa de abertura de inyección (935) equipada con las aberturas
de inyección (832) en las paredes de paso de tinta (936).
En la figura 16, las paredes de paso de tinta
(936) y la placa de abertura de inyección (935) se ilustran como
elementos separados. Sin embargo, las paredes de paso de tinta (936)
se pueden formar en el sustrato (934) mediante un método, tal como
un recubrimiento por giro, formando de esta manera las paredes de
paso de tinta (936) y la placa de abertura de inyección (935) como
el mismo elemento, al mismo tiempo. En esta realización, el lado de
la cara de abertura de inyección (superficie superior) (935a) se
somete a un tratamiento repelente de agua.
En esta realización, se utiliza un cabezal de
tipo de serie para realizar la impresión, por ejemplo, a 1.200 dpi,
en la que la impresión se realiza mientras el cabezal explora en la
dirección mostrada por la fecha (S) en la figura 14. La frecuencia
de impulsión es de 10 kHz y la inyección de realiza en el intervalo
de tiempo más corto de 100 \mus en una abertura de inyección.
Como ejemplo de las dimensiones del cabezal, una
pared de partición (936a) para aislar toberas adyacentes entre sí,
desde el punto de vista de la separación de fluidos, tiene una
anchura de 14 \mum tal como se ilustra en, por ejemplo, la figura
17. Tal como se ilustra en la figura 20, una cámara de burbujeo
(1337) formada por las paredes (936) para la trayectoria de flujo
de tinta tiene N_{1} (anchura de la cámara de burbujeo) de 33
\mum y N_{2} (longitud de la cámara de burbujeo) de 35 \mum.
El tamaño del calentador (931) es 30 \mum, el valor de la
resistencia del calentador es 53 \Omega y el voltaje de
accionamiento es 10,3 V. Se puede utilizar un cabezal en el que las
alturas de la pared de paso de tinta (936) y la pared de partición
(936a) son de 12 \mum, y el grosor de la placa de abertura de
inyección es de 11 \mum.
En la sección de una parte de abertura de
inyección (940) dispuesta en la placa de abertura de inyección que
incluye las aberturas de inyección (832), la sección tomada a lo
largo de una dirección que se cruza con la dirección de inyección
de tinta (dirección de grosor de la placa de orificios -935-) está
sustancialmente en forma de estrella que está generalmente
constituida por 6 partes proyectadas (832a), cada una con una
esquina en un ángulo obtuso y 6 partes huecas (832b), cada una con
una esquina en un ángulo agudo, dispuestas alternativamente entre
estas partes proyectadas (832a). Más específicamente, se forman 6
ranuras en la dirección del grosor (dirección de inyección de
líquido) de la placa de orificios mostrada en la figura 16, en la
que la parte hueca (832b) distante localmente del centro O de la
abertura de inyección se fija como la parte superior de la misma y
la parte proyectada (832a) localmente próxima del centro O de la
abertura de inyección se fija como una base (véase -1141a- en la
figura 21, en cuanto a la posición de la ranura).
En esta realización, con la parte de abertura de
inyección (940), por ejemplo, una sección tomada a lo largo de la
dirección que se cruza con la dirección del grosor de la misma está
formada de manera que se combinan entre sí 2 triángulos equiláteros
que tienen lados de 27 \mum en un estado en el que uno de ellos se
ha girado 60 grados. T_{1} mostrado en la figura 18 es de 8
\mum. Los ángulos de las partes proyectadas (832a) son todos de
120 grados, mientras que los ángulos de las partes rebajadas (832b)
son todos de 60 grados.
Por consiguiente, el centro O de la abertura de
inyección consiste en el centro de gravedad de un polígono formado
mediante la conexión de los centros (centro (centro de gravedad) de
una figura formada mediante la conexión de la parte superior de la
ranura y las dos bases adyacentes a la parte superior) de las
ranuras adyacentes entre sí. El área de abertura de la abertura de
inyección (832) en esta realización es de 400 \mum^{2}, y el
área de abertura (área de la figura formada mediante la conexión de
la parte superior de la ranura y dos bases adyacentes a la parte
superior) de la ranura es aproximadamente de 33 \mum^{2} por
ranura.
La figura 19 es un dibujo típico que muestra un
estado en el que una tinta se ha acoplado a la parte de abertura de
inyección mostrada en la figura 18.
A continuación se describirá una operación de
inyección de un líquido mediante el cabezal de impresión por
chorros de tinta de la construcción descrita anteriormente, con
referencia a las figuras 21 a 28.
Las figuras 21 a 28 son vistas en sección
transversal para ilustrar la operación de inyección de un líquido
mediante el cabezal de inyección de líquido mostrado en las figuras
16 a 20 y son vistas en sección transversal de la cámara de
burbujeo (1337) mostrada en la figura 20, tomada a lo largo de la
línea (X-X). En esta sección, un extremo de la
parte de abertura de inyección (940) en la dirección del grosor de
la placa de orificios es la parte superior (1141a) de una ranura
(1141).
La figura 21 ilustra un estado en el que se ha
formado una burbuja similar a una película en el calentador, y las
figuras 22, 23, 24, 25, 26, 27 y 28 ilustran estados después de
aproximadamente 1 \mus desde el estado en la figura 21, después
de aproximadamente 2 \mus desde el estado en la figura 21, después
de aproximadamente 3 \mus desde el estado en la figura 21,
después de aproximadamente 4 \mus desde el estado en la figura
21, después de aproximadamente 5 \mus desde el estado en la figura
21, después de aproximadamente 6 \mus desde el estado en la
figura 21 y después de aproximadamente 7 \mus desde el estado en
la figura 21, respectivamente. En la siguiente descripción,
"caída" o "descenso" no significa una caída en la
denominada dirección de la gravedad, sino que significa el
movimiento en la dirección de un convertidor electrotérmico
independientemente de la dirección de instalación de un cabezal.
Cuando se forma una primera burbuja en la
trayectoria de flujo de líquido (1338) en el calentador (931)
mediante la administración de energía al calentador (931) en base
de una señal de impresión o similar, tal como se ilustra en la
figura 21, la burbuja se expande volumétricamente de forma rápida y
crece durante aproximadamente 2 \mus, tal como se ilustra en las
figuras 22 y 23. La altura de la burbuja (101) con el máximo volumen
supera la cara de abertura de inyección (935a). En este momento, la
presión de la burbuja disminuye desde varias fracciones hasta
alrededor de diez fracciones de la presión atmosférica.
En el momento en el que han pasado
aproximadamente 2 \mus desde la formación de la burbuja, el
volumen de la burbuja (101) cambia desde el volumen máximo hasta el
volumen disminuido tal como se ha descrito anteriormente y,
sustancialmente a la vez que esto, se inicia la formación de un
menisco (102). El menisco (102) también desaparece, es decir, cae
en la dirección del calentador (931) tal como se ilustra en la
figura 24.
En esta realización, la parte de abertura de
inyección tiene un conjunto de ranuras (1141) en un estado
dispersado, a través del cual la fuerza capilar actúa en una
dirección opuesta (F_{c}) a la dirección de desaparición del
menisco (F_{M}) en la parte de la ranura (1141) cuando el menisco
(102) desaparece. Como resultado, las formas del menisco y la gota
principal (a continuación a las que se hace referencia también, en
algunos casos, como "líquido" o "tinta") (1a) en el
momento en el que el menisco desaparece, se compensan para
proporcionar formas sustancialmente simétricas con respecto al
centro de la abertura de inyección, incluso si por cualquier causa
se observa alguna variación en el estado de la burbuja (101).
En esta realización, la velocidad de caída de
este menisco (102) es superior a la velocidad de contracción de la
burbuja (101), de manera que la burbuja (101) se comunica con el
aire en las proximidades de la superficie inferior de la abertura
de inyección (832) en el momento en que han pasado aproximadamente 4
\mus desde la formación de la burbuja tal como se ilustra en la
figura 25. En este momento, el líquido (tinta) en las proximidades
del eje central de la abertura de inyección (832) gotea hacia el
calentador (931), ya que el líquido (tinta) (1a) retirado de la
cara del calentador (931) mediante la presión negativa de la burbuja
(101) antes de la comunicación con el aire mantiene la velocidad en
la dirección hacia el calentador (931) en virtud de la inercia
incluso después de la comunicación con el aire.
El líquido (tinta) caído hacia la cara del
calentador (931) alcanza la superficie del calentador (931) en el
momento en que han pasado aproximadamente 5 \mus desde la
formación de la burbuja, tal como se ilustra en la figura 26, y se
extiende para cubrir la superficie del calentador (931), tal como se
ilustra en la figura 27. El líquido extendido para cubrir la
superficie del calentador (931), tal como se ha descrito
anteriormente tiene un vector en la dirección horizontal a lo largo
de la superficie del calentador (931). Sin embargo, un vector en
una dirección que se cruza con la superficie del calentador (931),
por ejemplo, en una dirección vertical, desaparece, de manera que
el líquido actúa para mantener en la superficie del calentador
(931), arrastrando de este modo el líquido situado en la cara
superior a dicho líquido, es decir, un líquido que mantiene un
vector de velocidad en la dirección de inyección, descendente.
A continuación, la parte de líquido (1b) entre
el líquido extendido sobre la superficie del calentador (931) y el
líquido (gota principal) situado en la cara superior se hace delgada
y se rompe en el centro de la superficie del calentador (931) en el
momento en el que han pasado aproximadamente 7 \mus desde la
formación de la burbuja tal como se ilustra en la figura 28,
mediante lo cual el líquido se separa en el líquido (1a) manteniendo
un vector de velocidad en la dirección de inyección y el líquido
(1c) extendido sobre la superficie del calentador (931). La
posición de dicha separación es, de forma deseable, el interior de
la trayectoria de flujo de líquido (1338), más preferentemente una
cara más próxima al convertidor electrotérmico (931) que la abertura
de inyección (832).
La gota principal (1a) se inyecta desde la parte
central de la abertura de inyección (832) sin desviación en la
dirección de inyección y disminución de la inyección, y se deposita
en la posición determinada de una superficie de impresión en un
medio de impresión. El líquido (1c) extendido sobre la superficie
del calentador (931) se inyecta como una gota satélite, siguiendo
la gota principal hasta el momento. Sin embargo, se mantiene en la
superficie del calentador (931) sin ser inyectada.
Dado que se puede evitar la inyección de la gota
satélite tal como se ha descrito anteriormente, se puede evitar la
salpicadura que es pertinente que ocurra debido a la inyección de la
gota satélite, y se puede evitar con seguridad que la superficie
receptora de impresión del medio de impresión se manche con vapor
que se suspende en forma de niebla. En las figuras 25 a 28, los
caracteres de referencia (1d) y (1e) indican una tinta (tinta en la
ranura) que se adhiere a la parte con ranuras y una tinta que se
mantiene en la trayectoria de flujo de líquido,
respectivamente.
Tal como se ha descrito anteriormente, en el
cabezal de inyección de líquido según esta realización, la dirección
hacia la cual la gota principal se inyecta se puede estabilizar
mediante un conjunto de ranuras dispersadas alrededor del centro de
la abertura de inyección cuando el líquido se inyecta en la fase en
que el volumen de la burbuja disminuye después de crecer en el
volumen máximo. Como resultado, se puede disponer un cabezal de
inyección de líquido libre de deslizamiento en la dirección de
inyección y elevada precisión en la deposición. Además, la
inyección se puede realizar de forma estable contra la variación de
burbujeo a una frecuencia de conducción elevada, a través de lo
cual se puede realizar una impresión a alta velocidad y alta
definición.
En particular, el líquido se inyecta mediante la
comunicación de la burbuja con el aire, por primera vez, en la fase
en la que el volumen de la burbuja disminuye, a través de lo cual se
puede evitar el vapor provocado por la inyección de la gota por la
comunicación de la burbuja con el aire, de manera que también se
puede inhibir el estado en que las gotas se adhieren a la cara de
abertura de inyección, que forma una causa principal del denominado
fallo súbito en la inyección.
Como otra realización del cabezal de impresión
del sistema de inyección en el que la burbuja se comunica con el
aire en el momento de la inyección se puede mencionar el denominado
tipo de inyección desde el borde ("edge shooter"), tal como se
describe, por ejemplo, en la Patente Japonesa No. 2.783.647.
La presente invención tiene efectos excelentes
en los sistemas de impresión por chorros de tinta, en particular,
en los cabezales de impresión y el aparato de impresión de un
sistema por chorros de tinta en el que la energía térmica se
utiliza para formar una gota a inyectar, efectuando de este modo la
impresión.
Con respecto a la construcción habitual y el
principio de la misma, se prefieren aquéllos que utilizan el
principio básico descrito en, por ejemplo, Patente U.S. Nos.
4.723.129 y 4.740.796. Este sistema se puede aplicar a cualquiera
de los denominados tipo bajo demanda y tipo continuo. En particular,
el tipo bajo demanda es eficaz porque como mínimo una señal
impulsora que corresponde a la información de impresión y que
proporciona un aumento rápido de temperatura que supera el punto de
ebullición nuclear se aplica a un convertidor electrotérmico
dispuesto de manera correspondiente a una lámina o vía de líquido,
en el que un líquido (tinta) se retiene, haciendo de este modo que
el convertidor electrotérmico genere la energía térmica para
provocar la ebullición de la película en la superficie que actúa
con el calor de un cabezal de impresión, de manera que se puede
formar una burbuja en el líquido (tinta) en respuesta a la señal
impulsora en una relación de uno a uno. El líquido (tinta) se
inyecta a través de una abertura de inyección mediante la
contracción por crecimiento de esta burbuja para formar como mínimo
una gota. Cuando la señal impulsora se aplica en forma de impulso,
la contracción por crecimiento de la burbuja se realiza de forma
adecuada en un momento, de manera que se puede conseguir una
inyección del líquido (tinta) excelente, en particular, en capacidad
de respuesta. Por lo tanto, es preferente utilizar dichas señales
en forma de impulsos.
Como señal impulsora pulsada, son adecuadas
dichas señales, tal como se describen en las Patentes U.S. Nos.
4.463.359 y 4.345.262. Cuando se adoptan las condiciones descritas
en la Patente U.S. No. 4.313.124 que es una invención que hace
referencia a la velocidad de aumento de temperatura en la superficie
que actúa con el calor, se puede realizar una impresión muy
excelente.
Como construcción del cabezal de impresión,
también se puede incluir en la presente invención dichas
construcciones combinadas (trayectoria de flujo de líquido lineal o
trayectoria de flujo de líquido perpendicular) que comprenden
aberturas de inyección, una trayectoria de flujo de líquido y
convertidores electrotérmicos, tal como se describe en las
publicaciones descritas anteriormente y, además, las construcciones
basadas en las Patentes U.S. Nos. 4.558.333 y 4.459.600 que
describen la construcción en la que una parte que actúa con el calor
se dispone en una región curvada.
Asimismo pueden ser eficaces para la presente
invención las construcciones basadas en la Solicitud de Patente
Japonesa Abierta a Inspección Pública No. 59-123670,
que describe la construcción en la que una ranura común a una serie
de convertidores electrotérmicos se utiliza como una parte de
inyección de los convertidores electrotérmicos, y la Solicitud de
Patente Japonesa Abierta a Inspección Pública No.
59-138461, que describe la construcción en la que
una abertura que absorbe la onda de presión de energía térmica se
dispone de forma opuesta a una parte de inyección.
Además, como cabezal de impresión del tipo de
línea completa, que tiene una longitud que corresponde a la anchura
más larga del medio de impresión, se pueden utilizar las dos
construcciones en las que la longitud se consigue mediante una
combinación de varios cabezales de impresión, tal como se ha
descrito en las publicaciones descritas anteriormente, y la
construcción en la que un cabezal de impresión está formado
integralmente, y los efectos descritos anteriormente de la presente
invención pueden mostrarse de manera más eficaz.
Además, la presente invención es eficaz incluso
cuando se utiliza un cabezal de impresión reemplazable, de tipo
chip, en el que la conexión eléctrica al cuerpo del aparato y la
alimentación de tinta desde el cuerpo del aparato es viable
mediante la instalación en el cuerpo del aparato, o un cabezal de
impresión de tipo cartucho en el que un depósito de tinta se
dispone de forma integral en el propio cabezal de impresión.
Además, se prefiere la adición de medios de
recuperación para un cabezal de impresión, medios auxiliares
preliminares, etc. que están dispuestos como la constitución del
aparato de impresión según la presente invención, ya que los
efectos de la presente invención pueden estar más estabilizados.
Específicamente, también pueden ser eficaces para una impresión
estable medios de bloqueo de cierre o recubrimiento del cabezal de
impresión, medios de limpieza, medios de presurización o
aspiración, medios de calentamiento preliminar que comprenden
convertidores electrotérmicos, otros elementos de calentamiento o
una combinación de los mismos, y un modo de inyección preliminar
que realiza una inyección separada de la impresión.
Como modo de impresión del aparato de impresión,
la presente invención es extremadamente eficaz no sólo para un modo
de impresión que utiliza un color principal, tal como negro, sino
también un aparato equipado, como mínimo, con uno de los colores
compuestos de los colores diferentes y color completo mediante la
mezcla de colores que se puede crear mediante un cabezal de
impresión construido de manera integral o una combinación de
cabezales de impresión.
En las realizaciones descritas anteriormente de
la presente invención, las tintas se han descrito como un líquido.
Sin embargo, las tintas solidificadas a temperatura ambiente o
inferior también se pueden utilizar, ya que se reblandecen o son
líquidas a una temperatura superior a la temperatura ambiente, o
muestran una fase líquida tras la aplicación de señales de
impresión utilizadas porque, en general, en los sistemas de chorros
de tinta descritos anteriormente el control de temperatura de una
misma tinta se realiza en un intervalo de 30ºC a 70ºC para ajustar
la viscosidad de la tinta para que esté dentro de un intervalo de
inyección estable.
Además, en la presente invención, se pueden
utilizar las siguientes tintas: tintas que se licuan mediante la
aplicación de energía térmica de acuerdo con las señales de
impresión y se inyectan como tintas líquidas, tales como tintas en
las que se evita de forma positiva el aumento de temperatura debido
a la energía térmica mediante la utilización de la energía térmica
como energía para el cambio de fase de una fase sólida a una fase
líquida, y tintas solidificadas en un estado que se deja reposar con
el objetivo de evitar la evaporación de las tintas, y tintas de una
naturaleza en la que se licuan por primera vez mediante la energía
térmica, tales como aquellas que empiezan ya a solidificar en el
momento en el que alcanzan el medio de impresión. En dichos casos,
las tintas pueden estar en una forma tal que están opuestas a los
convertidores electrotérmicos mientras se retienen como líquido o
sólido en los huecos o agujeros pasantes en la lámina porosa tal
como se describe en la Solicitud de Patente Japonesa Abierta a
Inspección Pública No. 54-56847 ó
60-71260. En la presente invención, el sistema de
ebullición de la película descrito anteriormente es más efectivo
para las tintas descritas anteriormente.
Como formas del aparato de impresión según la
presente invención, se pueden también adoptar las siguientes:
formas en las que el aparato está dispuesto de forma integral o
separada como un terminal de salida de imagen para instrumentos de
procesado de información, tal como procesadores de texto y
ordenadores, y formas, tales como fotocopiadoras combinadas con un
lector y facsímiles que tienen una función de
transmisión-recepción.
A continuación, se describirá un esbozo de un
aparato de inyección de líquido en el que está instalado el cabezal
de inyección de líquido descrito anteriormente.
La figura 29 es una vista, en perspectiva,
esquemática, de un aparato de impresión por chorros de tinta (600)
que es un ejemplo de un aparato de inyección de tinta al que el
cabezal de inyección de líquido, según la presente invención, se
puede instalar y aplicar.
En la figura 29, un cartucho de cabezal para
chorros de tinta (601) se construye de manera que el cabezal de
inyección de líquido descrito anteriormente está formado
integralmente con un depósito de tinta con una tinta a alimentar al
cabezal de inyección de líquido que se sostiene en el mismo. El
cartucho de cabezal para chorros de tinta (601) está montado en un
carro (607) acoplado con una ranura en espiral (606) en un husillo
conductor (605) que gira a través de engranajes transmisores de la
fuerza de impulsión (603) y (604) que se interbloquea con las
rotaciones hacia adelante y atrás de un motor de impulsión (602), y
se mueve recíprocamente en las direcciones mostradas por las
flechas (a), (b) a lo largo de una guía (608) junto con el carro
(607) por la potencia del motor de impulsión (602). El medio de
impresión (P') se transporta sobre un rodillo de soporte (609)
mediante un medio de transporte del medio de impresión (no mostrado)
y se presiona contra el rodillo de soporte (609) en la dirección de
movimiento del carro (607) mediante una placa presionadora del papel
(610).
En las proximidades de un extremo del husillo
conductor (605) se disponen fotoacopladores (611), (612). Estos son
medios de detección en posición inicial para confirmar la presencia
de una palanca (607a) del carro (607) en esta región, para realizar
cambios en la dirección de rotación del motor de impulsión (602) y
similares.
Un elemento de soporte (613) sirve para soportar
un elemento de recubrimiento (614) que cubre la superficie frontal
(cara de abertura de inyección) del cartucho del cabezal de chorros
de tinta (601), en el que están presentes las aberturas de
inyección. Un medio de absorción de tinta (615) sirve para succionar
una tinta recogida en el interior del elemento de recubrimiento
(614) mediante una inyección vacía o similar desde el cartucho del
cabezal de chorros de tinta (601). Mediante este medio de absorción
de tinta (615), la recuperación por absorción del cartucho del
cabezal de chorros de tinta (601) se realiza a través de una
abertura (no mostrada) en la caperuza. Se dispone una cuchilla de
limpieza (617) para limpiar la cara de abertura de inyección del
cartucho del cabezal de chorros de tinta (601) de forma móvil en las
direcciones de avance y retroceso (direcciones perpendiculares a
las direcciones de movimiento del carro -607-) mediante un elemento
de movimiento (618). Esta cuchilla de limpieza (617) y elemento de
movimiento (618) están soportados por un soporte del cuerpo (619).
La cuchilla de limpieza (617) no se limita a esta forma, y se puede
utilizar cualquier otra cuchilla de limpieza conocida.
Tras la operación de recuperación por absorción
del cabezal que inyecta líquido, para iniciar la absorción se mueve
una palanca (620) con el movimiento de una leva (621) acoplada al
carro (607) y la energía de impulsión del motor de impulsión (602)
se controla por transferencia mediante un medio conocido
públicamente, tal un embrague. En la cara del cuerpo del aparato se
dispone una parte del control de la impresión por chorros de tinta
para aplicar una señal a un calentador dispuesto en el cabezal de
inyección de líquido del cartucho del cabezal de chorros de tinta
(601) y que realiza el control de impulsión de los mecanismos
respectivos descritos anteriormente, que no se muestra en los
dibujos.
El aparato de impresión por chorros de tinta
(600) que tiene la construcción descrita anteriormente, realiza la
impresión en el medio de impresión (P') transportado en el rodillo
de soporte con deposición (609) mediante el medio de transporte -
medio de impresión (no mostrado) mientras se mueve de forma
recíproca el cartucho del cabezal de chorros de tinta (601) sobre
toda la anchura del medio de impresión (P').
Tal como se ha descrito anteriormente, según las
realizaciones respectivas de la presente invención, se pueden
disponer tintas de pigmentos basados en agua que tienen una
estabilidad en almacenamiento a largo tiempo en una impresión con
tinta negra excelentes tras realizar la impresión por chorros de
tinta, capaz de disminuir la influencia del medio de impresión en
la calidad de la impresión, proporcionando imágenes con una calidad
de caracteres y una densidad de imágenes elevadas y una resistencia
al agua o firmeza excelentes, tienen la propiedad de primera
inyección excelente, y pueden evitar de manera eficaz la aparición
de sangrado cuando se combinan tintas de colores para proporcionar
un conjunto de tintas, y procesos de impresión por chorros de tinta
y aparato de impresión por chorros de tinta que utiliza dicha
tinta.
Según un aspecto de la presente invención, el
efecto producido por la utilización del negro de carbón
autodispersante que tiene un diámetro de partícula grande se puede
utilizar al máximo, a la vez que se mantiene una buena
dispersabilidad del negro de carbón autodispersante que tiene un
diámetro de partícula grande en la tinta, proporcionando de esta
manera imágenes por chorros de tinta que tienen una densidad
elevada.
La presente invención se describirá más
específicamente a continuación mediante los siguientes Ejemplos y
Ejemplos Comparativos. Por cierto, todas las designaciones de
"parte" o "partes" y "%" tal como se utilizarán en
los siguientes ejemplos significan parte o partes en peso y el % en
peso a menos que se exprese lo contrario.
\newpage
Dispersión de pigmento
1
Después de mezclar completamente 10 g de negro
de carbón que tiene un área superficial específica de 260 m^{2}/g
y una absorción de aceite de DBP de 115 ml/100 g y 2,5 g de ácido
p-aminobenzoico con 72 g de agua, se añadieron gota
a gota a la mezcla 1,62 g de ácido nítrico, seguido de agitación a
70ºC. Después de varios minutos, se añadió adicionalmente a la
mezcla una solución de 1,07 g de nitrito sódico en 5 g de agua, y la
mezcla resultante se agitó durante una hora adicional. La emulsión
resultante se filtró a través de papel de filtro (Papel de Filtro
Toyo No. 2, nombre comercial; producto de Advantes Co.), y las
partículas de pigmento resultantes se lavaron completamente con
agua y se secaron en un horno controlado a 90ºC. Se añadió agua al
pigmento seco para preparar una solución acuosa del pigmento que
tiene una concentración de pigmento del 10%. De este modo, este
proceso introdujo un grupo representado por la fórmula química
en la superficie del negro de
carbón.
La densidad de grupos funcionales en la
superficie del negro de carbón autodispersante, tal como se ha
preparado anteriormente, se midió de la siguiente manera y se
observó que era de 2,31 \mumol/m^{2}. Un medidor de iones
(fabricado por DKK) se utilizó para medir la concentración de iones
de sodio y el valor obtenido se convirtió entonces en un valor para
la densidad de grupos funcionales en la superficie.
El diámetro de partículas promedio del negro de
carbón autodispersante tal como se ha preparado anteriormente se
midió de la siguiente manera y se observó que era de 94 nm. La
medición se realizó utilizando un equipo de medición del diámetro
de partículas ELS-800 (nombre comercial, fabricado
por Ohtsuka Denshi, K.K.), diluyendo la solución acuosa anterior
del pigmento hasta 1/2.000 y calculando la media acumulativa en base
al principio del método dinámico de dispersión de luz.
Dispersión de pigmento
2
Después de mezclar completamente 10 g de negro
de carbón que tiene un área superficial específica de 260 m^{2}/g
y una absorción de aceite de DBP de 115 ml/100 g y 0,5 g de ácido
p-aminobenzoico con 72 g de agua, se añadieron gota
a gota a la mezcla 1,62 g de ácido nítrico, seguido de agitación a
70ºC. Después de varios minutos, se añadió adicionalmente a la
mezcla una solución de 1,07 g de nitrito sódico en 5 g de agua, y la
mezcla resultante se agitó durante una hora adicional. La emulsión
resultante se filtró a través de papel de filtro (Papel de Filtro
Toyo No. 2, nombre comercial; producto de Advantes Co.), y las
partículas de pigmento resultantes se lavaron completamente con
agua y se secaron en un horno controlado a 90ºC. Se añadió agua al
pigmento seco para preparar una solución acuosa del pigmento que
tiene una concentración de pigmento del 10%. Con este proceso se
introdujo un grupo representado por la fórmula química
en la superficie del negro de
carbón.
La densidad de grupos funcionales en la
superficie y el diámetro de partícula promedio del negro de carbón
autodispersante se midieron de la misma manera como se ha descrito
anteriormente, y se observó que eran de 0,96 \mumol/m^{2} y 94
nm, respectivamente.
Dispersión de pigmento
3
Después de mezclar completamente 10 g de negro
de carbón que tiene un área superficial específica de 240 m^{2}/g
y una absorción de aceite de DBP de 65 ml/100 g y 1,2 g de ácido
p-aminobenzoico con 72 g de agua, se añadieron gota
a gota a la mezcla 1,62 g de ácido nítrico, seguido de agitación a
70ºC. Después de varios minutos, se añadió adicionalmente a la
mezcla una solución de 1,07 g de nitrito sódico en 5 g de agua, y la
mezcla resultante se agitó durante una hora adicional. La emulsión
resultante se filtró a través de papel de filtro (Papel de Filtro
Toyo No. 2, nombre comercial; producto de Advantes Co.), y las
partículas de pigmento resultantes se lavaron completamente con
agua y se secaron en un horno controlado a 90ºC. Se añadió agua al
pigmento seco para preparar una solución acuosa del pigmento que
tiene una concentración de pigmento del 10%. Con este proceso se
introdujo un grupo representado por la fórmula química
\vskip1.000000\baselineskip
en la superficie del negro de
carbón.
La densidad de grupos funcionales en la
superficie y el diámetro de partícula promedio del negro de carbón
autodispersante se midieron de la misma manera que se ha descrito
anteriormente y se observó que era de 2,26 \mumol/m^{2} y 85
nm, respectivamente.
A continuación, estas dispersiones de pigmentos
se utilizaron respectivamente para preparar las Tintas Negras 1 a 3
de acuerdo con los siguientes procesos.
\vskip1.000000\baselineskip
Los siguientes componentes se mezclaron y se
agitaron completamente en una solución. A continuación, la solución
resultante se filtró a presión a través de un microfiltro (producto
de Fuji Photo Film Co., Ltd.) que tenía un tamaño de poro de 3,0
\mum, preparándose de este modo la Tinta Negra 1
Dispersión de Pigmento 1 descrito anteriormente | 30 partes | |
Benzoato de amonio | 1 parte | |
Trimetilolpropano | 6 partes | |
Glicerol | 5 partes | |
Dietilenglicol | 5 partes | |
Aducto de óxido de etileno de acetilenglicol (Acetilenol EH, nombre comercial) | 0,15 partes | |
Agua | 52,85 partes |
\vskip1.000000\baselineskip
Los siguientes componentes se mezclaron y se
agitaron completamente en una solución. A continuación, la solución
resultante se filtró a presión a través de un microfiltro (producto
de Fuji Photo Film Co., Ltd.) que tenía un tamaño de poros de 3,0
\mum, preparándose de este modo la Tinta Negra 2.
Dispersión de Pigmento 3 descrito anteriormente | 30 partes | |
Benzoato de amonio | 1 parte | |
Trimetilolpropano | 6 partes | |
Glicerol | 5 partes | |
Dietilenglicol | 5 partes | |
Aducto de óxido de etileno de acetilenglicol (Acetilenol EH, nombre comercial) | 0,15 partes | |
Agua | 52,85 partes |
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo comparativo
1
Los siguientes componentes se mezclaron y se
agitaron completamente en una solución. A continuación, la solución
resultante se filtró a presión a través de un microfiltro (producto
de Fuji Photo Film Co., Ltd.) que tenía un tamaño de poro de 3,0
\mum, preparándose de este modo la Tinta Negra 3.
\newpage
Dispersión de Pigmento 2 descrito anteriormente | 30 partes | |
Benzoato de amonio | 1 parte | |
Trimetilolpropano | 6 partes | |
Glicerol | 5 partes | |
Dietilenglicol | 5 partes | |
Aducto de óxido de etileno de acetilenglicol (Acetilenol EH, nombre comercial) | 0,15 partes | |
Agua | 52,85 partes |
Las principales características de las tintas
negras según los Ejemplos 1 y 2 y el Ejemplo comparativo 1 se
muestran de manera conjunta en la Tabla 1.
\vskip1.000000\baselineskip
Densidad de grupos funcionales | Diámetro promedio de | |
en la superficie (\mumol/m^{2}) | partículas (nm) | |
Ejemplo 1 | 2,31 | 94 |
Ejemplo 2 | 2,26 | 85 |
Ejemplo comparativo 1 | 0,96 | 94 |
Cada una de las tintas negras según los Ejemplos
1 y 2 y el Ejemplo comparativo 1 se utilizó para realizar la
siguiente evaluación mediante un aparato de impresión por chorros de
tinta (BJF-600, nombre comercial, fabricado por
Canon Inc.) que tiene un cabezal de impresión múltiple del tipo Bajo
demanda que inyecta una tinta mediante la aplicación de energía
térmica en respuesta a las señales de impresión a la tinta. Los
resultados se muestran en la Tabla 2.
El aparato de impresión por chorros de tinta se
cargó con cada una de las tintas negras descritas anteriormente y
se dejó reposar en un termo-higrostato de 15ºC/10%
durante una hora. A continuación, la tinta se expulsó punto a punto
de cada tobera y, después de 5 segundos, se expulsó punto a punto de
nuevo desde cada tobera. Este ciclo de impresión se repitió 10
veces. La impresión de cada uno de los puntos se evaluó de acuerdo
con las clasificaciones siguientes:
a: No se observó desorden en la impresión en
ninguna tobera en los diez ciclos de impresión;
b: Se observó escasamente desorden en la
impresión en todas las toberas en los diez ciclos de impresión;
c: Se observó desorden en los diez ciclos de
impresión, pero estaban en el nivel sin causar problemas en la
utilización práctica; y
d: Se observó desorden en los diez ciclos de
impresión.
\vskip1.000000\baselineskip
Los siguientes papeles lisos A a E para copiar
se utilizaron como medio de impresión en la evaluación.
A: PPC PAPEL NSK (nombre comercial, producto de
Canon Inc.)
B: PPC PAPEL NDK (nombre comercial, producto de
Canon Inc.)
C: PPC PAPEL 4024 (nombre comercial, producto de
Xerox Co., Ltd.)
D: PPC PAPEL PLOVER BOND (nombre comercial,
producto de Fox River Co.)
E: PAPEL PPC CANON (producto de Noididora
Co.).
Los papeles lisos A, B, C, D y E para copiar que
se indican a continuación corresponden todos a los papeles lisos A,
B, C, D y E.
\newpage
La impresión se realizó en cada uno de los
medios de impresión descritos anteriormente, y en este instante, se
midió la densidad de impresión mediante un densitómetro (fabricado
por Macbeth Company), y se realizó la evaluación según la siguiente
clasificación:
a: La diferencia en la densidad de impresión
entre los papeles lisos A, B, C, D y E para copiar era inferior a
0,1 entre el máximo y el mínimo; y
c: La diferencia en la densidad de impresión
entre los papeles lisos A, B, C, D y E para copiar no era inferior
a 0,1 entre el máximo y el mínimo.
\vskip1.000000\baselineskip
Las tintas negras preparadas anteriormente se
utilizaron para realizar una impresión de caracteres en los papeles
lisos A, B, C, D y E para copiar, que son diferentes entre sí en su
permeabilidad a la tinta, mediante el aparato de impresión por
chorros de tinta antes mencionado. En este instante, se evaluó la
calidad de los caracteres mediante la observación de si aparecía o
no granulado según la siguiente clasificación:
a: Se observó escasa granulación en los 5 tipos
de papel;
b: Se observó algo de granulación en algunos
papeles; y
c: Se observó granulación en los 5 tipos de
papel.
\vskip1.000000\baselineskip
Las tintas negras preparadas anteriormente se
utilizaron para realizar una impresión de caracteres en los papeles
lisos A, B, C, D y E para copiar mediante el aparato de impresión
por chorros de tinta descrito anteriormente. Después de transcurrir
un periodo de tiempo predeterminado desde la impresión, el medio de
impresión impreso se sumergió con agua corriente para observar
visualmente el estado de la mancha de fondo. El resultado del mismo
se evaluó siguiendo la siguiente clasificación:
a: La mancha de fondo no era observable en
ninguno los papeles lisos A, B, C, D y E para copiar una hora
después de la impresión;
b: La mancha de fondo no era observable en
ninguno los papeles lisos A, B, C, D y E para copiar un día después
de la impresión; y
c: La mancha de fondo era observable en algunos
papeles incluso después de, como mínimo, un día después de la
impresión.
\vskip1.000000\baselineskip
Se evaluó la estabilidad de almacenamiento de
las tintas negras descritas anteriormente. Más específicamente, se
dispusieron dos recipientes de vidrio de 100 ml (producto de Shot
Co.) y se colocaron de forma separada 100 ml de cada una de las
tintas negras en estos recipientes, y los recipientes de vidrio se
dejaron reposar durante 1 mes en un ambiente de 60ºC para observar
si tenía lugar o no un cambio en la viscosidad de las tintas antes
y después de dejarse reposar. Los resultados de los mismos se
evaluaron según la siguiente clasificación:
a: Escasamente se observó un cambio en la
viscosidad de la tinta antes y después de dejarse reposar;
b: Se observó un cambio en la viscosidad de la
tinta antes y después de dejarse reposar, pero estaba en el nivel
que no provoca problemas en la utilización práctica;
c: Se observó un gran cambio en la viscosidad de
la tinta antes y después de dejarse reposar.
(Nota) | ||
1) Estabilidad de inyección intermitente; | ||
2) Densidad de impresión; | ||
3) Calidad de los caracteres; | ||
4) Resistencia al agua; | ||
5) Estabilidad de almacenamiento. |
Tal como resulta evidente a partir de los
resultados mostrados en la Tabla 2, se observó que las tintas según
los Ejemplos de la presente invención pueden proporcionar imágenes
con una calidad de caracteres y densidad de impresión elevadas
cuando la impresión se realizó mediante, por ejemplo, un método de
impresión por chorros de tinta, y eran pequeñas dependiendo del
tipo de papel. Además, también presentaban una estabilidad de
almacenamiento excelente.
Como experimento adicional, la Tinta Negra
1-A se preparó con la misma composición que la tinta
del Ejemplo 1, a excepción de que se eliminó el benzoato de amonio
y se sustituyó por agua en la cantidad correspondiente. La Tinta
Negra 2-A también se preparó con la misma
composición de tinta que la del Ejemplo 2, a excepción de que se
eliminó el benzoato de amonio y se sustituyó por agua en la cantidad
correspondiente. Estas tintas se utilizaron para realizar la misma
impresión que en la evaluación de la densidad de impresión en los
papeles lisos A, B, C, D y E para copiar mediante el aparato de
impresión por chorros de tinta descrito anteriormente. En este
instante, se midió la densidad de impresión mediante un densitómetro
(fabricado por Macbeth Company), obteniendo de este modo los
siguientes resultados.
La densidad promedio de impresión de la Tinta
Negra 1 es los 5 tipos de papel era más elevada en como mínimo 0,2
que la densidad promedio de impresión de la Tinta Negra
1-A, a la que no se añadió sal, en los 5 tipos de
papel.
La densidad promedio de impresión de la Tinta
Negra 2 es los 5 tipos de papel era más elevada en aproximadamente
0,1 que la densidad promedio de impresión de la Tinta Negra
2-A, a la que no se añadió sal, en los 5 tipos de
papel.
A partir de estos resultados, se entiende que la
densidad de impresión de la tinta se puede mejorar de forma más
eficaz, según los Ejemplos de la presente invención, utilizando el
negro de carbón aniónico autodispersante con un diámetro promedio
de partículas de, como mínimo, 90 nm y añadiendo la sal a la
tinta.
La Tinta Negra 1, Tinta Amarilla 1, Tinta
Magenta 1 y Tinta de Cian 1 preparadas respectivamente de la
siguiente manera se combinaron entre sí para obtener un conjunto de
tintas según este ejemplo.
Se preparó una tinta negra de la misma manera
que en el caso de la Tinta Negra 1 en el Ejemplo 1.
\vskip1.000000\baselineskip
Los siguientes componentes se mezclaron y se
agitaron completamente en una solución. A continuación, la solución
resultante se filtró a presión a través de un microfiltro (producto
de Fuji Photo Film Co., Ltd.) con un tamaño de poro de 0,2 \mum,
preparándose así la Tinta Amarilla 1.
\newpage
Aducto de óxido de etileno de acetilenglicol (Acetilenol EH, nombre comercial) | 1 parte | |
Dietilenglicol | 10 partes | |
Glicerol | 5 partes | |
C.I. Amarillo directo 86 | 3 partes | |
Agua | 81 partes |
\vskip1.000000\baselineskip
Los siguientes componentes se mezclaron y se
agitaron completamente en una solución. A continuación, la solución
resultante se filtró a presión a través de un microfiltro (producto
de Fuji Photo Film Co., Ltd.) con un tamaño de poro de 0,2 \mum,
preparándose así la Tinta Magenta 1.
Aducto de óxido de etileno de acetilenglicol (Acetilenol EH, nombre comercial) | 1 parte | |
Dietilenglicol | 10 partes | |
Glicerol | 5 partes | |
C.I. Rojo Ácido 35 | 3 partes | |
Agua | 81 partes |
\vskip1.000000\baselineskip
Los siguientes componentes se mezclaron y se
agitaron completamente en una solución. A continuación, la solución
resultante se filtró a presión a través de un microfiltro (producto
de Fuji Photo Film Co., Ltd.) con un tamaño de poro de 0,2 \mum,
preparándose así la Tinta Ciánica 1.
Aducto de óxido de etileno de acetilenglicol (Acetilenol EH, nombre comercial) | 1 parte | |
Dietilenglicol | 10 partes | |
Glicerol | 5 partes | |
C.I. Azul Ácido 9 | 3 partes | |
Agua | 81 partes |
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo comparativo
2
La Tinta Negra 3 preparada en el Ejemplo
Comparativo 1 se combinó con la Tinta Amarilla 1, la Tinta Magenta 1
y Tinta Ciánica 1 preparadas en el Ejemplo 3 para obtener un
conjunto de tintas según este ejemplo comparativo.
Cada uno de los conjuntos de tinta obtenidos en
el Ejemplo 3 y el Ejemplo comparativo 2 se utilizó para realizar la
siguiente evaluación mediante un aparato de impresión por chorros de
tinta, BJF-600 (nombre comercial, fabricado por
Canon Inc.) con un cabezal de impresión múltiple de tipo bajo
demanda, que inyecta una tinta mediante la aplicación de energía
térmica en respuesta a la señales de impresión a la tinta. Los
resultados de los mismos se muestran en la Tabla 3.
Como imagen impresa para evaluar la resistencia
al sangrado se utilizó una imagen impresa obtenida de la siguiente
manera. Un área cuadrada de 10 cm de lado de cada uno de los papeles
lisos se dividió en cuadrados de 5x5, y se imprimieron
alternativamente sobre las mismas imágenes sólidas negras e imágenes
sólidas de color con la tinta negra y cada una de las tintas de
colores. Se observó el grado de sangrado en los límites entre el
área impresa con la tinta negra y el área impresa con la tinta de
color para evaluar la resistencia al sangrado en los conjuntos de
tintas según la siguiente clasificación. Los resultados se muestran
en la Tabla 3.
Clasificación de la evaluación de la resistencia
al sangrado:
a: Se distinguía una línea limítrofe entre las
dos áreas coloreadas, y no se observó ni sangrado ni mezcla de
colores en el límite;
b: Una línea limítrofe entre las dos áreas
coloreadas estaba claramente presente, pero se observó algo de
sangrado o mezcla de colores en el límite de algunos papeles;
c: Una línea limítrofe entre las dos áreas
coloreadas era indistinguible.
Resistencia al sangrado | |
Ejemplo 3 | A |
Ejemplo comparativo 2 | C |
Como resulta evidente a partir de los resultados
mostrados en la Tabla 3, el conjunto de tintas del Ejemplo
comparativo 2 no obtuvo un resultado satisfactorio en la resistencia
al sangrado. Por otro lado, el conjunto de tintas del Ejemplo 3 era
capaz de proporcionar de forma estable buenas imágenes impresas por
chorros de tinta de color, en las que se impidió el sangrado, en
todos los medios de impresión.
La presente invención da a conocer una tinta que
elimina la influencia de los tipos de medios de impresión en la
calidad de imagen, tiene una calidad de imagen excelente, inhibe de
manera eficaz la aparición de sangrado tras la formación de
imágenes en color, tiene una estabilidad de almacenamiento a largo
plazo excelente y forma de manera estable imágenes de calidad
elevada. La tinta contiene como mínimo una sal seleccionada del
grupo que consiste en (M^{1})_{2}SO_{4},
CH_{3}COO(M^{1}), Ph-COO-(M^{1}),
(M^{1})NO_{3}, (M^{1})Cl, (M^{1})Br,
(M^{1})I, (M^{1})_{2}SO_{3} y
(M^{1})_{2}CO_{3}, en la que M^{1} representa un
metal alcalino, amonio o amonio orgánico, y Ph representa un grupo
fenilo, y un negro de carbón aniónico autodispersante que tiene una
densidad de grupos funcionales de, como mínimo, 1,8
(\mumol/m^{2}) en su superficie.
Claims (24)
1. Tinta que comprende, como mínimo, una sal
seleccionada del grupo que consiste en
(M^{1})_{2}SO_{4}, CH_{3}COO(M^{1}),
Ph-COO-(M^{1}), (M^{1})NO_{3},
(M^{1})Cl, (M^{1})Br, (M^{1})I,
(M^{1})_{2}SO_{3} y (M^{1})_{2}CO_{3}, en
la que M^{1} representa un metal alcalino, amonio o amonio
orgánico, y Ph representa un grupo fenilo, y negro de carbón
aniónico autodispersante que tiene una densidad de grupos
funcionales de, como mínimo, 1,8 (\mumol/m^{2}) en su
superficie.
2. Tinta, según la reivindicación 1, en la que
la sal está contenida en una proporción de 0,05 a 10% en peso basado
en el peso total de la tinta.
3. Tinta, según la reivindicación 2, en la que
la sal está contenida en una proporción de 0,1 a 5% en peso basado
en el peso total de la tinta.
4. Tinta, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, en la que el negro de carbón aniónico
autodispersante tiene como mínimo un grupo hidrofílico unido
directamente o a través de otro grupo atómico a la superficie del
mismo.
5. Tinta, según la reivindicación 4, en la que
el grupo hidrofílico se selecciona del grupo que consiste en
-COO(M^{2}), -SO_{3}(M^{2})_{2},
-PO_{3}H(M^{2}) y -PO_{3}(M^{2})_{2},
en el que M^{2} es un átomo de hidrógeno, un metal alcalino,
amonio o amonio orgánico.
6. Tinta, según la reivindicación 4 ó 5, en la
que dicho grupo atómico adicional es un grupo alquileno que tiene de
1 a 12 átomos de carbono, un grupo fenileno sustituido o no
sustituido, o un grupo naftileno sustituido o no sustituido.
7. Tinta, según la reivindicación 4, en la que
el grupo hidrofílico se selecciona del grupo que consiste en
-COO(M^{2}), -SO_{3}(M^{2})_{2} y
-PO_{3}(M^{2})_{2}, y M^{2} en las fórmulas
anteriores es idéntico a M^{1} en las fórmulas que representan la
sal en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 y 6.
8. Tinta que comprende, como mínimo, una sal
seleccionada del grupo que consiste en
(M^{1})_{2}SO_{4}, CH_{3}COO(M^{1}),
Ph-COO(M^{1}), (M^{1})NO_{3},
(M^{1})Cl, (M^{1})Br, (M^{1})I,
(M^{1})_{2}SO_{3} y (M^{1})_{2}CO_{3}, en
la que M^{1} representa un metal alcalino, amonio o amonio
orgánico, y Ph representa un grupo fenilo, y negro de carbón
aniónico autodispersante que tiene una densidad de grupos
funcionales de, como mínimo, 0,45 (mmol/g) en su superficie, sin
experimentar la tinta ningún cambio sustancial en la viscosidad
incluso cuando se almacena durante un mes en un medio de 60ºC.
9. Tinta, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8, en la que el negro de carbón aniónico
autodispersante tiene un diámetro promedio de partículas de, como
mínimo, 90 nm.
10. Tinta, según la reivindicación 9, que es una
tinta para impresión por chorros de tinta de base acuosa, en la que
el negro de carbón autodispersante se dispersa de forma estable en
un medio acuoso, y la densidad de una imagen obtenida por la tinta
se reduce si la sal no está contenida.
11. Tinta, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 10, en la que la tinta es una tinta para
impresión por chorros de tinta.
12. Conjunto de tintas que comprende en
combinación la tinta negra, según cualquiera de las reivindicaciones
1 a 10, y una tinta de color de base acuosa que comprende, como
mínimo, un material colorante seleccionado entre materiales
colorantes para cian, magenta, amarillo, rojo, verde y azul.
13. Conjunto de tintas, según la reivindicación
12, en el que el material colorante para la tinta de color es un
colorante ácido o un colorante directo.
14. Conjunto de tintas, según la reivindicación
12, en el que el material colorante para la tinta de color es un
pigmento.
15. Conjunto de tintas, según cualquiera de las
reivindicaciones 12 a 14, que se utiliza para chorros de tinta.
16. Cartucho de tinta que comprende un depósito
de tinta que contiene la tinta según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 11.
17. Utilización de la tinta, según cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 11, en una unidad de impresión que
comprende una parte de depósito de tinta que contiene dicha tinta y
una parte de cabezal para inyectar la tinta.
18. Utilización de la tinta, según cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 11, en un aparato de impresión de imagen
que comprende una parte de recipiente de tinta que contiene dicha
tinta y un cabezal de impresión para inyectar la tinta.
19. Utilización de la tinta, según cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 11, en un aparato de impresión de imágenes
en colores que comprende una parte de recipiente de tinta que
contiene dicha tinta, otra parte de recipiente de tinta que contiene
una tinta de color de base acuosa que comprende, como mínimo, un
material colorante seleccionado entre materiales colorantes para
cian, magenta, amarillo, rojo, verde y azul, y partes de cabezal de
impresión para inyectar respectivamente las tintas contenidas en las
partes de recipientes de tinta respectivas.
20. Proceso de impresión de imágenes que
comprende la etapa de inyectar la tinta, según la reivindicación 11,
hacia la superficie de un medio de impresión para aplicar la tinta a
la superficie del mismo, imprimiendo de este modo una imagen.
21. Proceso de impresión de imágenes, según la
reivindicación 20, en el que la energía para inyectar la tinta es
energía térmica.
22. Proceso de impresión de imágenes, según la
reivindicación 20, en el que la energía para inyectar la tinta es
energía mecánica.
23. Proceso para formar una imagen en color que
comprende las etapas de inyectar una primera tinta de base acuosa
que comprende, como mínimo, un material colorante seleccionado entre
materiales colorantes para cian, magenta, amarillo, rojo, verde y
azul hacia la superficie de un medio de impresión para aplicar la
tinta a la superficie del mismo; e inyectar la tinta, según la
reivindicación 11, como una segunda tinta hacia la superficie del
medio de impresión para aplicar la segunda tinta a la superficie del
mismo.
24. Método para mejorar la densidad de imágenes
de una imagen impresa por chorros de tinta formada con una tinta que
comprende un negro de carbón autodispersante que tiene un diámetro
promedio de partículas de, como mínimo, 90 nm y que se dispersa de
forma estable en un medio acuoso, comprendiendo el método la
fabricación de una sal contenida como agente para inhibir la
capacidad de penetración del negro de carbón autodispersante en el
interior de un medio de impresión en la tinta.
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