ES2835225T3

ES2835225T3 - Construcciones de película de tinta

Info

Publication number: ES2835225T3
Application number: ES13758700T
Authority: ES
Inventors: Benzion Landa; Sagi Abramovich; Galia Golodetz; Gregory Nakhmanovich; Alon Asher; Mattetyahu Litvak
Original assignee: Landa Corp Ltd
Current assignee: Landa Corp Ltd
Priority date: 2012-03-05
Filing date: 2013-03-05
Publication date: 2021-06-22
Anticipated expiration: 2033-03-05
Also published as: CN110217010B; CN110217010A; JP2019162880A; KR20140131989A; AU2017200978A1; CA2866204A1; CA2866204C; AU2017200978B2; WO2013132343A9; CN106084986B; IL260042B; JP6185938B2; AU2013229140A1; EP2823006A4; US20150024180A1; JP2015511984A; EP2823006A1; WO2013132343A1; US9327496B2; US20160297190A1

Abstract

Una construcción de película de tinta que comprende: (a) un primer sustrato de impresión seleccionado del grupo que consiste en un sustrato de impresión fibroso no revestido, un sustrato de impresión fibroso revestido de forma básica y un sustrato de impresión de plástico; y (b) un conjunto de puntos de tinta contenido dentro de una proyección geométrica cuadrada que se proyecta sobre dicho primer sustrato de impresión, conteniendo dicho conjunto de puntos de tinta al menos 10 puntos de tinta distintos, adheridos de forma fija a una superficie de dicho primer sustrato de impresión, contándose todos de dichos puntos de tinta dentro de dicha proyección geométrica cuadrada como miembros individuales de dicho conjunto, conteniendo cada uno de dichos puntos de tinta al menos un colorante dispersado en una resina polimérica orgánica, en donde una razón en peso de dicha resina polimérica a dicho colorante dentro de dichos puntos de tinta es al menos 1,5:1 y en donde dicha resina polimérica tiene una temperatura de transición vítrea (Tg) por debajo de 47ºC, teniendo cada uno de dichos puntos un espesor promedio de 100 a 1.200 nm y un diámetro de 5 a 300 micrómetros; teniendo cada punto de tinta de dichos puntos de tinta una forma generalmente convexa en la cual una desviación de la convexidad (DCpunto), se define por: DCpunto = 1 - AA/CSA, siendo AA un área proyectada calculada de dicho punto, estando dispuesta dicha área generalmente paralela a dicho primer sustrato de impresión fibroso; y siendo CSA un área superficial de una forma convexa que limita mínimamente un contorno de dicha área proyectada; en donde una desviación media de la convexidad (DCpunto media) de dicho conjunto de puntos de tinta es como máximo 0,05.

Description

DESCRIPCIÓN

Construcciones de película de tinta

Campo y antecedentes de la descripción

La presente invención se refiere a construcciones de películas de tinta y, más particularmente, a puntos de tinta adheridos a sustratos de impresión. En particular, las construcciones de película de tinta comprenden puntos de tinta continuos, que a modo de ejemplo pueden obtenerse mediante una tecnología de inyección de tinta.

Actualmente, la impresión litográfica es un proceso de uso bastante común para la producción de periódicos y revistas. La impresión litográfica implica la preparación de planchas que llevan la imagen que se va a imprimir, planchas que se montan sobre un cilindro porta-planchas. Una imagen de tinta producida sobre el cilindro porta-planchas se transfiere a un cilindro de transferencia que lleva una mantilla de caucho. De la mantilla, la imagen se aplica a papel, cartulina u otro medio de impresión, denominado como sustrato, que se alimenta entre el cilindro de transferencia y el cilindro de impresión. Por una amplia diversidad de razones bien conocidas, la impresión por lito-transferencia es adecuada y económicamente viable solo para largas tiradas de impresión.

Más recientemente, se han desarrollado técnicas de impresión digitales que permiten que un dispositivo de impresión reciba instrucciones directamente de un ordenador, sin necesidad de preparar planchas de impresión. Entre ellas están las impresoras de láser a color que utilizan el proceso xerográfico. Las impresoras láser a color que utilizan tóneres secos son adecuadas para ciertas aplicaciones, pero no producen imágenes de una calidad aceptable para publicaciones tales como revistas.

Un proceso que es más adecuado para impresión digital de alta calidad para tiradas cortas se utiliza en la prensa de impresión digital HP-Indigo. En este proceso, se produce una imagen electrostática sobre un cilindro de soporte de la imagen cargada eléctricamente por exposición a luz láser. La carga electrostática atrae las tintas de base oleosa para formar una imagen de tinta a color sobre el cilindro que soporta la imagen. La imagen de tinta se transfiere entonces mediante un cilindro de mantilla sobre el sustrato.

Se han propuesto también anteriormente diversos dispositivos de impresión que utilizan un proceso de impresión por inyección indirecta de tinta, siendo este un proceso en el que se utiliza un cabezal de impresión de inyección de tinta para imprimir una imagen sobre la superficie de un miembro de transferencia intermedio, que después se utiliza para transferir la imagen sobre un sustrato. El miembro de transferencia intermedio puede ser un tambor rígido o una cinta flexible, también denominada en la presente memoria mantilla, guiada sobre rodillos.

Usar una técnica de impresión indirecta supera muchos de los problemas asociados con la impresión por inyección de tinta directamente sobre el sustrato. Por ejemplo, la impresión por inyección de tinta directamente sobre papel poroso, u otro material fibroso, da como resultado una mala calidad de la imagen debido a la variación de la distancia entre el cabezal de impresión y la superficie del sustrato y porque el sustrato actúa como un material absorbente. Los sustratos fibrosos, tales como papel, generalmente requieren revestimientos específicos diseñados para absorber la tinta líquida de una manera controlada o evitar su penetración por debajo de la superficie del sustrato. Usar sustratos especialmente revestidos, sin embargo, es una opción costosa que no es adecuada para ciertas aplicaciones de impresión. Adicionalmente, el uso de sustratos revestidos crea sus propios problemas en tanto que la superficie del sustrato permanece húmeda y son necesarias costosas etapas adicionales para secar la tinta de manera que no se disperse posteriormente cuando se está manipulando el sustrato, por ejemplo cuando se apila o se enrolla en un rollo. Adicionalmente, un humedecimiento excesivo del sustrato provoca corrugación y hace que la impresión en ambas caras del sustrato (también denominado impresión de perfeccionamiento o dúplex) sea difícil, si no imposible.

El uso de una técnica indirecta, por otro lado, permite que la distancia entre la superficie de transferencia de la imagen y el cabezal de impresión de inyección de tinta se mantenga constante, reduce el humedecimiento del sustrato puesto que la tinta puede secarse sobre la superficie transferencia de la imagen antes de aplicarla al sustrato. En consecuencia, la calidad final de la imagen de la película de tinta sobre el sustrato se ve menos afectada por las propiedades físicas del sustrato.

Se conoce a partir del documento JP 2003 292855 A una tinta para grabación por inyección de tinta que forma una imagen de alta precisión con alta sensibilidad y adhesión sin que no se vuelva borrosa ni siquiera cuando la tinta se aplica sobre diversos sustratos tales como una película de plástico que normalmente es difícil de grabar directamente mediante un método de grabación por inyección de tinta, y un método para formar una imagen.

Se conoce a partir del documento JP 2004025708 A un método de grabación por inyección de tinta capaz de imprimir una imagen de alta resolución de forma estable sobre cualquier material de grabación y con el diámetro de punto controlado mientras se mejora el rendimiento de obturación de un cabezal de tinta, resistencia al emborronamiento y estabilidad después de la impresión.

A pesar de las diversas calidades de construcciones de película de tinta, se cree que hay necesidad de mejoras adicionales en las construcciones de película de tinta, tales como construcciones de impresión por inyección de tinta.

Compendio de la invención

Según algunas enseñanzas de la presente invención se proporciona una construcción de película de tinta según la reivindicación 1.

Las realizaciones preferidas se enumeran en las reivindicaciones dependientes.

Breve descripción de los dibujos

La invención se describirá ahora adicionalmente, a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que: la Figura 1A muestra una vista superior de una imagen ampliada de una pluralidad de gotas de tinta de inyección dispuestas sobre un sustrato de papel, según una tecnología de impresión por inyección de tinta de la técnica anterior; la Figura 1B muestra vista superior de una imagen ampliada de una pluralidad de películas de tinta de inyección dispuestas sobre un sustrato de papel, según la tecnología de impresión de inyección de tinta de la presente invención; las Figuras 2A-2C muestran imágenes ampliadas adquiridas mediante microscopio láser tridimensionales de manchas o películas de tinta sobre sustratos de papel, obtenidas utilizando diversas tecnologías de impresión, en donde: la Figura 2A es un imagen ampliada de una mancha de transferencia; la Figura 2B es una imagen ampliada de una mancha de electro-fotografía líquida (LEP); y la Figura 2C es una imagen ampliada de una construcción de película de tinta de inyección inventiva;

la Figura 2D muestra una forma bidimensional que tiene la propiedad matemática de un conjunto convexo;

la Figura 2E muestra una forma tridimensional que tiene la propiedad matemática de un conjunto no convexo; la Figura 2F es una proyección superior esquemática de una película de tinta que tiene un saliente y un entrante, mostrando la proyección esquemática una proyección suavizada de la imagen de tinta;

las Figuras 3A, 3B y 3C muestran mediciones de rugosidad superficial y altura de superficie para la construcción de mancha de tinta de transferencia, la construcción de mancha de tinta LEP y la construcción de película de tinta de inyección inventiva proporcionadas en las Figuras 2A-2C;

las Figuras 3D y 3E proporcionan vistas en sección transversal esquemática respectivas de una construcción de película de tinta inventiva y una construcción de punto de tinta de inyección de la técnica anterior, en donde el sustrato es un sustrato de papel fibroso;

la Figura 3F proporciona un gráfico que representa la concentración atómica de cobre dentro del punto de tinta y dentro del sustrato de papel fibroso, como una función de la profundidad, dentro de una primera construcción de película de tinta de inyección de color cian de la técnica anterior;

La Figura 3G proporciona un gráfico que representa la concentración atómica del cobre dentro del punto de tinta y dentro del sustrato de papel fibroso, como una función de la profundidad, dentro de una segunda construcción de película de tinta de inyección de color cian de la técnica anterior;

la Figura 3H proporciona un gráfico que representa la concentración atómica de cobre dentro del punto de tinta y dentro de un sustrato de papel fibroso, como una función de la profundidad, dentro de una construcción de película de tinta de color cian de la presente invención;

cada una de las Figuras 4A y 4C muestra una imagen de la superficie de la capa externa de un miembro de transferencia intermedio; las Figuras 4B y 4D son imágenes correspondientes de la superficie de las películas de tinta producidas utilizando esas capas externas, según la presente invención;

la Figura 5A proporciona imágenes de manchas o películas de tinta obtenidas utilizando diversas tecnologías de impresión sobre papel revestido, junto con los contornos correspondientes estimados por un procesador de imágenes y las proyecciones de convexidad de los mismos;

la Figura 5B proporciona imágenes de manchas o películas de tinta obtenidas utilizando diversas tecnologías de impresión sobre papel no revestido, junto con los contornos correspondientes estimados por un procesador de imágenes y las proyecciones de convexidad de los mismos;

la Figura 5C proporciona gráficos de barras de la desviación de la redondez de puntos de tinta en cada uno de 19 sustratos fibrosos, según algunas realizaciones de la presente invención y para puntos de tinta producidos mediante una tecnología de impresión por inyección de tinta de la técnica anterior;

la Figura 5D proporciona gráficos de barras de la desviación de la convexidad para puntos de tinta en cada uno de los 19 sustratos fibrosos, según algunas realizaciones de la presente invención, y para puntos de tinta producidos mediante una tecnología de impresión por inyección de tinta de la técnica anterior;

la Figura 5E-1 proporciona gráficos de barras comparativos de la desviación de la redondez de construcciones de punto de tinta producidas según algunas realizaciones de la presente invención, frente a puntos de tinta producidos utilizando una formulación de tinta de referencia y un método de impresión, para cada uno de los 10 sustratos fibrosos;

la Figura 5E-2 proporciona gráficos de barras comparativos de la desviación de la convexidad de construcciones de punto de tinta de la Figura 5E-1, para cada uno de los 10 sustratos fibrosos;

la Figura 5F-1 proporciona una vista ampliada de un campo de puntos de tinta sobre un sustrato fibroso revestido de forma básica, producido utilizando una impresora de inyección de tinta directa, acuosa, disponible en el mercado;

la Figura 5F-2 proporciona una vista ampliada de un campo que tiene una construcción de punto de tinta según la presente invención, en la que el sustrato revestido de forma básica es idéntico al de la Figura 5F-1;

la Figura 5G-1 proporciona una vista ampliada de un campo de puntos de tinta sobre un sustrato fibroso no revestido, producido utilizando una impresora de inyección de tinta directa, acuosa, disponible en el mercado;

la Figura 5G-2 proporciona una vista ampliada de un campo de construcción de puntos de tinta según la presente invención, en la que el sustrato no revestido es idéntico al de la Figura 5G-1;

las Figuras 5H-1 - 5H-3 proporcionan vistas ampliadas de construcciones de punto de tinta según la presente invención, en las que un punto de tinta está impreso sobre cada uno de diversos sustratos de plástico;

la Figura 5H-4 proporciona una vista superior ampliada y una vista instrumental en sección transversal de una construcción de película de tinta inventiva que tiene un punto de tinta dispuesto sobre un sustrato de plástico;

cada una de las Figuras 5H-5 - 5H-7 proporciona una vista ampliada de un campo que tiene una construcción de punto de tinta según la presente invención, conteniendo cada campo puntos impresos sobre un sustrato plástico respectivo;

las Figuras 6A-1 a 6J-2 proporcionan imágenes de manchas o películas de tinta obtenidas utilizando diversas tecnologías de impresión sobre papel no revestido (6A-1 a 6E-1) y revestido (6F-1 a 6J-1), y perfiles de uniformidad óptica (6A-2 a 6J-2) para las mismas;

la Figura 7 es una representación de barrido de temperatura descendente de la viscosidad dinámica como una función de la temperatura, para varias formulaciones de tinta de la presente invención;

la Figura 8 es un una representación de barrido de temperatura descendente de la viscosidad dinámica como una función de la temperatura, para varias formulaciones de tinta de la presente invención frente a varias tintas de inyección disponibles en el mercado;

la Figura 9 es una vista ampliada de la representación de la Figura 8, para viscosidades menores;

la Figura 10 representa la viscosidad como una función de la temperatura para un residuo de tinta recuperado de películas impresas, producido a partir de formulaciones de tinta de la presente invención;

la Figura 11 proporciona una representación de las mediciones de viscosidad dinámica a alta temperatura para: un residuo de tinta seca de una formulación de inyección de tinta negra de la técnica anterior; un residuo de tinta seca recuperado de imágenes impresas de esa formulación de inyección de tinta de la técnica anterior; un residuo de tinta seca de una formulación de tinta negra de la presente invención; y un residuo de tinta seca recuperado de imágenes impresas de esa formulación de tinta inventiva;

la Figura 12 proporciona mediciones de densidad óptica, junto con una curva de ajuste (la curva más inferior) de la densidad óptica conseguida como una función del espesor de película, para una formulación de tinta particular;

la Figura 13 proporciona las mediciones de densidad óptica de la Figura 12, representadas como una función del contenido de pigmento o el espesor de pigmento calculado;

la Figura 14A proporciona una representación que muestra representaciones de una gama de siete colores según la norma ISO 15339; y

la Figura 14B representa una representación de gama de color según con una realización de la presente invención frente a la representación de gama de color n.° 6 según la norma ISO 15339.

Descripción detallada de las realizaciones ilustradas

Las construcciones de película de tinta según la presente invención pueden entenderse mejor con referencia a los dibujos y la descripción adjunta.

Antes de explicar al menos una realización de la invención en detalle, debe entenderse que la invención no está limitada en su aplicación a los detalles de construcción y la disposición de los componentes expuestos en la siguiente descripción o ilustrados en los dibujos. La invención es susceptible de otras realizaciones o de realizarse o llevarse a cabo en la práctica de diversas maneras. Asimismo, debe entenderse que la fraseología y terminología empleadas en la presente memoria es con el fin de descripción y no debe considerarse como limitante.

Descripción del proceso y el sistema de impresión

La presente invención se refiere a construcciones de película de tinta que pueden obtenerse en particular mediante el siguiente proceso de impresión o utilizando cualquier sistema de impresión que implemente tal proceso. Un proceso de impresión adecuado para la preparación de las películas de tinta según la invención incluye dirigir gotas de una tinta sobre un miembro de transferencia intermedio para formar una imagen de tinta, incluyendo la tinta una resina polimérica orgánica y un colorante (por ejemplo, un pigmento o tinte) en un vehículo acuoso, y teniendo el miembro de transferencia una superficie externa hidrofóbica, dispersándose cada gota de tinta en la imagen de tinta al chocar sobre el miembro de transferencia intermedio para formar una película de tinta (por ejemplo una película de tinta que conserva una parte principal del aplanamiento y extensión horizontal de la gota presente sobre un área de impacto o cobertura dependiente de la masa de tinta en la gota). La tinta se seca mientras la imagen de tinta es transportada por el miembro de transferencia intermedio evaporando el vehículo acuoso de la imagen de tinta para dejar una película residual de resina y colorante. La película residual se transfiere entonces a un sustrato (por ejemplo presionando el miembro de transferencia intermedio contra el sustrato para imprimir la película residual sobre el mismo). Las composiciones químicas de la tinta y de la superficie del miembro de transferencia intermedio se seleccionan de modo que las fuerzas intermoleculares de atracción entre las moléculas en la capa externa de cada gota y sobre la superficie del miembro de transferencia intermedio contrarresten la tendencia de la película de tinta producida por cada gota a convertirse de nuevo en gota bajo la acción de la tensión superficial del vehículo acuoso, sin provocar que cada gota se disperse humedeciendo la superficie del miembro de transferencia intermedio.

El proceso de impresión se inicia preservando o congelando la forma de tortita fina de cada gota de tinta acuosa, que está causada por el aplanamiento de la gota de tinta al impactar sobre la superficie del miembro de transferencia intermedio (también denominado capa de liberación), a pesar de la hidrofobicidad de tal capa. Para lograr este objetivo, este nuevo proceso depende de interacciones electrostáticas entre las moléculas en la tinta y en la superficie externa del miembro de transferencia, estando las moléculas cargadas en su medio respectivo o siendo mutuamente cargables, quedando cargadas opuestamente tras la interacción entre la tinta y la capa de liberación. Se describen detalles adicionales sobre los procesos de impresión y los sistemas relacionados, adecuados para la preparación de las construcciones de tinta según la presente invención en las solicitudes PCT en trámite junto con la presente N.° PCT/IB2013/051716 (referencia del representante LIP 5/001 PCT); PCT/IB2013/051717 (referencia del representante LIP 5/003 PCT); y PCT/IB2013/051718 (referencia del representante LIP 5/006 PCT).

Para ilustración, una superficie hidrofóbica convencional, tal como una superficie revestida de silicona, producirá electrones fácilmente y se considera como cargada negativamente. Las resinas poliméricas en un vehículo acuoso están igualmente cargadas negativamente. Por lo tanto, en ausencia de etapas adicionales las fuerzas intermoleculares netas provocarán que el miembro de transferencia intermedio repela la tinta y las gotas tenderán a convertirse en glóbulos esféricos.

En el proceso de impresión novedoso adecuado para la preparación de construcciones de película de tinta según la invención, la composición química de la superficie del miembro de transferencia intermedio se modificará para proporcionar una carga positiva. Esto puede conseguirse, por ejemplo, incluyendo en la superficie del miembro de transferencia intermedio (por ejemplo, incrustado en la capa de liberación) moléculas que tienen uno o más grupos funcionales de tipo base de Brcnsted y, en particular, moléculas que comprenden nitrógeno. Los grupos cargados positivamente, o cargables, adecuados incluyen aminas primarias, aminas secundarias y aminas terciarias. Tales grupos pueden estar unidos covalentemente a estructuras básicas poliméricas y, por ejemplo, la superficie externa del miembro de transferencia intermedio puede incluir aminosiliconas. Se describen otros detalles sobre miembros de transferencia intermedios que incluyen en su capa de liberación grupos funcionales de tipo base Brcnsted, adecuados para la preparación de construcciones de película de tinta según la presente invención en la Solicitud PCT en trámite junto con la presente N.° PCT/IB2013/051751 (referencia del representante LIP 10/005/PCT).

Tales grupos funcionales cargables positivamente de las moléculas de la capa de liberación pueden interaccionar con grupos funcionales de tipo ácido de Brcnsted de las moléculas de la tinta. Los grupos cargados, o cargables, negativamente adecuados incluyen ácidos carboxilados tales como los que tienen grupos ácido carboxílico (-COOH), grupos ácido acrílico (-CH²=CH-COOH), grupos ácido metacrílico (-CH2=C(CH3)-COOH) y sulfonatos tales como los que tienen grupos ácido sulfónico (-SO³H). Tales grupos pueden unirse covalentemente a estructuras básicas poliméricas y, preferiblemente, ser solubles o dispersables en agua. Las moléculas de tinta adecuadas pueden comprender, por ejemplo, resinas de base acrílica tales como un polímero acrílico y un copolímero acrílico-estirénico que tenga grupos funcionales ácido carboxílico. Se describen otros detalles de las composiciones de tinta que pueden utilizarse para lograr las construcciones de película de tinta según la presente invención en la Solicitud PCT en trámite junto con la presente N.° PCT/IB2013/051755 (referencia del representante LIP 11/001/PCT).

Una alternativa para anular la repulsión de las gotas de tinta por la superficie hidrofóbica cargada negativamente del miembro de transferencia intermedio es aplicar una disolución de acondicionamiento o pretratamiento a la superficie del miembro de transferencia intermedio para invertir su polaridad a positiva. Puede buscarse un tratamiento de este tipo del miembro de transferencia tal como aplicar una capa muy fina de una carga positiva que se absorbe por sí misma sobre la superficie de la capa de liberación pero que presenta sobre su lado opuesto una carga positiva neta que puede interactuar con las moléculas cargadas negativamente en la tinta. Los miembros de transferencia intermedios susceptibles de tal tratamiento, por ejemplo, pueden comprender en su capa de liberación polidialquilsiloxano siliconas modificadas con o terminadas en silanol, sililo o silano y se describen detalles adicionales sobre ITM adecuadas en la Solicitud PCT en trámite junto con la presente N.° PCT/IB2013/051743 (referencia del representante LIP 10/002/PCT).

Los agentes químicos adecuados para la preparación de tales disoluciones acondicionadoras, si se requieren, tienen una densidad de carga relativamente alta y pueden ser polímeros que contienen átomos de nitrógeno de amina en una pluralidad de grupos funcionales, que no necesariamente son iguales y que pueden estar combinados (por ejemplo aminas primarias, secundarias, terciarias o sales de amonio cuaternario). Aunque las macromoléculas que tienen un peso molecular de unos pocos cientos a unos pocos miles pueden ser agentes de acondicionamiento adecuados, se cree que los polímeros que tienen un peso molecular alto de 10.000 g/mol o mayor son más preferibles. Los agentes de acondicionamiento adecuados incluyen cloruro de guar hidroxilpropiltrimonio, cloruro de hidroxipropil guar hidroxipropiltrimonio, polietilenimina lineal o ramificada, polietilenimina modificada, copolímero de vinilpirrolidona dimetilaminopropil metacrilamida, vinil caprolactama dimetilaminopropil metacrilamida hidroxietil metacrilato, copolímero cuaternizado de vinilpirrolidona dimetilaminoetil metacrilato, poli(cloruro de dialildimetil-amonio), poli(4-vinilpiridina) y polialilamina. Se describen otros detalles sobre las disoluciones de acondicionamiento que pueden elegirse adecuadas para la preparación de construcciones de película de tinta según la presente invención en la Solicitud PCT en trámite junto con la presente N.° PCT/IB2013/000757 (referencia del representante LIP 12/001 PCT).

Descripción de la tinta

Los inventores han encontrado que las construcciones de película de tinta inventiva, si por ejemplo se obtienen mediante el sistema y proceso de impresión descritos anteriormente, pueden requerir una tinta o una tinta de inyección que tenga propiedades químicas y físicas particulares. Estas propiedades físicas pueden incluir una o más propiedades termo-reológicas.

Según una realización de la invención, se proporciona una formulación de tinta de inyección ejemplar (Ejemplo 1) que contiene:

Pigmento: Jet Magenta DMQ (BASF) 2%

Joncryl HPD 296 (disolución al 35,5% en agua) (BASF) 30%

Glicerol (Aldrich) 20%

Polidimetilsiloxano modificado con poliéter BYK 345 (BYK) 0,5%

Agua (destilada) Resto hasta 100%

Nominalmente, la disolución de resina puede ser, o incluir, una disolución de copolímero de estireno acrílico (o ácido (co-etilacrilato metacrílico)). El peso molecular promedio puede ser menor que 20.000 g/mol.

Procedimiento de preparación:

Se preparó un concentrado de pigmento, que contiene pigmento (10%), agua destilada (70%) y resina, en el presente caso, Joncryl HPD 296 (20%), a partir de los componentes descritos anteriormente. El pigmento, el agua y la resina se mezclaron y molieron utilizando un molinillo casero. De forma alternativa, la molienda puede realizarse utilizando una cualquiera de las muchas máquinas de molienda disponibles en el mercado que se consideren adecuadas por un experto en la materia. El progreso de la molienda se controló por medición del tamaño de partícula (Malvern, Nanosizer). La molienda se detuvo cuando el tamaño promedio de partícula (dsü) alcanzó aproximadamente 70 nanómetros (nm). El resto de los componentes se añadieron después al concentrado de pigmento para producir la formulación de tinta de inyección ejemplar descrita anteriormente. Después del mezclado, la tinta se filtró a través de un filtro de 0,5 micrómetros (gm).

En la siguiente descripción la viscosidad se expresa en cP, que es igual a mPas.

La viscosidad de la disolución era de aproximadamente 9 cP a 25°C. La tensión superficial a 25°C era aproximadamente 25 mN/m.

Otros diversos procedimientos de molienda y aparatos de molienda resultarán evidentes para los expertos habituales en la materia. Pueden utilizarse diversos nano-pigmentos disponibles en el mercado en las formulaciones de tinta inventivas. Estos incluyen preparaciones de pigmentos tales como Hostajet Magenta E5B-PT y Hostajet Black O-PT, ambos de Clariant, así como pigmentos que requieren procesos de post-dispersión, tales como Cromophtal Jet Magenta DMQ e Irgalite Blue GLO, ambos de BASF.

Un experto habitual en la materia reconocerá fácilmente que pueden utilizarse diversos colorantes y formulaciones de colorante conocidos en las formulaciones de tinta o tinta de inyección inventivas. En una realización, tales pigmentos y formulaciones de pigmento pueden incluir, o consistir esencialmente en, colorantes de inyección de tinta y formulaciones de colorante de inyección de tinta.

De forma alternativa o adicional, el colorante puede ser un tinte. Los ejemplos de tintes adecuados para su uso en las formulaciones de tinta de la presente invención incluyen: Duasyn Yellow 3GF-SF Liquid, Duasyn Acid Yellow XX-SF, Duasyn Red 3B-SF Liquid, Duasynjet Cyan FRL-SF Liquid (todos fabricados por Clariant); Basovit Yellow 133, Fastusol Yellow 30 L, Basacid Red 495, Basacid Red 510 Liquid, Basacid Blue 762 Liquid, Basacid Black X34 Liquid, Basacid Black X38 Liquid, Basacid Black X40 Liquid (todos fabricados por BASF).

Los siguientes ejemplos ilustran algunas composiciones de tinta según las realizaciones de la invención. Los ensayos de impresión que emplean tales composiciones de tinta en el método descrito en la Solicitud PCT en trámite junto con la presente N.° PCT/IB2013/051716 (referencia del representante LIP 5/001 PCT) muestran buena transferencia hacia diversos sustratos de papel y plástico.

Ejemplo 2

Se preparó una formulación de tinta de inyección que contenía:

Procedimiento de preparación:

Se mezclaron y molieron un concentrado de pigmento, que contiene pigmento (14%), agua (79%) y Joncry1HPD 296 (7%). El progreso de la molienda se controló basándose en mediciones del tamaño de partícula (Malvern, Nanosizer). La molienda se detuvo cuando el tamaño promedio de partícula (dar) alcanzó 70 nm. Los materiales restantes se añadieron entonces al concentrado de pigmento y se mezclaron. Después del mezclado, la tinta se filtró a través de un filtro de 0,5 gm.

A 25°C, la viscosidad de la tinta así obtenida era de aproximadamente 13 cP, la tensión superficial de aproximadamente 27 mN/m y el pH 9-10.

Ejemplo 3

Se preparó una formulación de tinta de inyección que contenía:

Procedimiento de preparación:

El pigmento (10%), agua (69%), Neocryl BT-26 (20%) y monoetanol amina (1%) se mezclaron y molieron hasta que el tamaño promedio de partícula (dsü) alcanzó 70 nm como se describe en el Ejemplo 2. El resto de los materiales se añadieron después al concentrado de pigmento y se mezclaron. Después del mezclado, la tinta se filtró a través de un filtro de 0,5 gm.

A 25°C, la viscosidad de la tinta así obtenida era de aproximadamente 8 cP, la tensión superficial era de aproximadamente 24 mN/m y el pH era 9-10.

Ejemplo 4

Se preparó una formulación de tinta de inyección que contenía:

Procedimiento de preparación:

El pigmento (12,3%), Joncryl 683 (3,3%) totalmente neutralizado con una disolución al 30% de KOH (7,9%) y agua (resto) se mezclaron y molieron hasta que el tamaño promedio de partícula (dso) alcanzó los 70 nm como se describe en el Ejemplo 2. El resto de los materiales se añadieron entonces al concentrado de pigmento y se mezclaron. Después del mezclado, la tinta se filtró a través de un filtro de 0,5 gm.

A 25°C, la viscosidad de la tinta así obtenida era de aproximadamente 7 cP, la tensión superficial era de aproximadamente 24 mN/m y el pH era 7-8.

Ejemplo 5

Se preparó una formulación de tinta de inyección que contenía:

Procedimiento de preparación:

El pigmento (14,6%), Joncryl 671 (3,9%) totalmente neutralizado con una disolución al 30% de KOH (9,4%) y agua (resto) se mezclaron y molieron como se describe en el Ejemplo 2, hasta que el tamaño promedio de partícula (dsü) alcanzó 70 nm. El resto de los materiales se añadieron entonces al concentrado de pigmento y se mezclaron. Después del mezclado, la tinta se filtró a través de un filtro de 0,5 gm.

A 25°C, la viscosidad de la tinta así obtenida era de aproximadamente 10 cP, la tensión superficial era de aproximadamente 26 mN/m y el pH era 9-10.

Con respecto a los ejemplos anteriores, otros diversos procedimientos de molienda resultarán evidentes para los expertos habituales en la materia.

Ejemplo 6

Se preparó una formulación de tinta de inyección que contenía

La formulación proporcionada anteriormente contiene aproximadamente 9,6% de sólidos de tinta, de los cuales un 25% (2,4% de la formulación total) es pigmento, y aproximadamente 75% (40%* 18% = 7,2% de la formulación total) es resina, en peso.

Ejemplo 7

Se preparó una formulación de tinta de inyección que contenía:

Duasyn Red 3B-SF Liquid (Clariant) 4%

Joncryl 296 HPD (disolución al 35,5% en agua) 20%

Dietilenglicol 20%

N-metilpirrolidona 10%

BYK 333 0,5%

Agua (destilada) Resto hasta 100%

Ejemplo 8

Se preparó una formulación de tinta de inyección que contenía:

Procedimiento de preparación:

Un concentrado de pigmento que contenía pigmento (14%), agua (72%) y Disperbyk 198 (14%) se mezclaron y molieron. El progreso de la molienda se controló basándose en mediciones del tamaño de partícula (Malvern, Nanosizer). La molienda se detuvo cuando el tamaño promedio de partícula (dsü) alcanzó 70 nm. Los materiales restantes se añadieron después al concentrado de pigmento y se mezclaron. Después del mezclado, la tinta se filtró a través de un filtro de 0,5 pm.

A 25°C, la viscosidad de la tinta así obtenida era de aproximadamente 5,5 cP, la tensión superficial de aproximadamente 25 mN/m y el pH era 6,5.

Ejemplo 9

Se preparó una formulación de tinta de inyección que contenía:

Procedimiento de preparación:

El pigmento (14,6%), Joncryl 671 (3,9%) totalmente neutralizado con una disolución al 30% de KOH (9,4%) y agua (resto) se mezclaron y molieron como se describe en el Ejemplo 2, hasta que el tamaño promedio de partícula (d50) alcanzó 70 nm. El resto de los materiales se añadieron después al concentrado de pigmento y se mezclaron. Después del mezclado, la tinta se filtró a través de un filtro de 0,5 pm.

A 25°C, la viscosidad de la tinta así obtenida era de aproximadamente 9 cP, la tensión superficial era de aproximadamente 26 mN/m y el pH era de 9-10.

Construcciones de película de tinta

Haciendo referencia ahora a los dibujos, la Figura 1A es una imagen ampliada de una pluralidad de gotas de tinta de inyección dispuestas cerca de una superficie superior de un sustrato fibroso (papel), según una tecnología de la técnica anterior. En esta técnica anterior de construcción de tinta y sustrato, las gotas de tinta de inyección han penetrado en la superficie del papel. Tal construcción puede ser típica de diversos tipos de papel, incluyendo papel no revestido, en el cual el papel puede atraer el disolvente portador de tinta y el pigmento dentro de la matriz de las fibras de papel.

La Figura 1B es una imagen ampliada de una pluralidad de construcciones de película de tinta ejemplares, tal como las construcciones de película de tinta de inyección según una realización de la presente invención. A diferencia de la construcción de tinta y sustrato de la técnica anterior proporcionada en la Figura 1A, la construcción de película de tinta de inyección inventiva puede estar caracterizada por películas de tinta individuales bien definidas, dispuestas generalmente por encima de, y adhiriéndose al, sustrato fibroso. Las películas de inyección de tinta de gota única mostradas en la Figura 1B muestra una densidad óptica superior. Estas características son particularmente notables cuando se comparan con las características de la construcción de tinta y sustrato de la técnica anterior, que muestra gotas de tinta de inyección apenas formadas, o manchas, que tienen una baja densidad óptica.

Se usó un microscopio láser para producir imágenes muy ampliadas comparativas de las manchas de tinta de la técnica anterior dispuestas bajo una superficie superior de una hoja de papel. Las Figuras 2A, 2B y 2C son imágenes ampliadas tridimensionales respectivas de una mancha de tinta de transferencia litográfica (Figura 2A), una electrofotografía líquida (LEP) de una mancha de tinta HP-Indigo (Figura 2B) y una película de tinta de gota única de inyección de tinta (Figura 2C) producidas según una realización de la presente invención.

La película de tinta de inyección de gota única (o punto de tinta individual) se produjo utilizando el sistema y aparato inventivos descritos en la presente memoria, utilizando la formulación de tinta inventiva proporcionada en la presente memoria.

Las manchas de tinta a las que se ha hecho referencia anteriormente de la técnica anterior están disponibles en el mercado. La muestra de transferencia se produjo mediante una prensa Ryobi 755, utilizando la tinta de proceso BestACK de Roller Tiger (Toka Shikiso Chemical Industry). La muestra LEP fue producida mediante una prensa digital HP Indigo 7500, utilizando tinta HP Indigo. Con referencia a los sustratos, los sustratos no revestidos eran papel Mondy de 170 gsm; los sustratos revestidos eran papel APP de 170 gsm.

La formación de imágenes por microscopía láser se realizó utilizando un microscopio láser de medición Olympus LEXT 3D, modelo OLS4000. La altura de la película (punto, gota o mancha) por encima de cada sustrato y la rugosidad de la superficie de cada película o mancha analizadas se calcularon mediante el sistema del microscopio de una manera semi-automática.

El perímetro de la mancha de tinta de transferencia y el perímetro de la mancha de tinta LEP tienen una pluralidad de protuberancias o salientes, y una pluralidad de entrantes o rebajos. Estas formas de la tinta pueden ser irregulares y/o discontinuas. A diferencia de ello, el punto de tinta de inyección (Figura 2C) producido según la presente invención tiene una forma convexa manifiestamente redondeada. El perímetro de la película de tinta es relativamente suave, regular, continuo y bien definido.

Más particularmente, las proyecciones de la película de tinta de la invención contra la superficie del sustrato (es decir, proyecciones desde una vista superior) tienden a ser proyecciones redondeadas, convexas, que forman un conjunto convexo, es decir, para cada par de puntos dentro de la proyección, cada punto en el segmento de línea recta que los une también está dentro de la proyección. Tal conjunto convexo se muestra en la Figura 2D. A diferencia notable de ello, los salientes y los entrantes en las proyecciones de las diversas técnicas anteriores definen aquellas proyecciones como un conjunto no convexo, es decir, para al menos un segmento de línea recta dentro de una proyección particular, una parte del segmento de línea recta está dispuesto fuera de la proyección, como se ilustra en la Figura 2E.

Debe subrayarse que las imágenes de tinta pueden contener una pluralidad extremadamente grande de películas de tinta individuales o únicas. Por ejemplo, una imagen de tinta de 5 mm por 5 mm, a 600 dpi, puede contener más de 10.000 de tales películas de tinta únicas. Por lo tanto, puede ser apropiado definir estadísticamente las construcciones de películas de tinta de la presente invención: al menos 10%, al menos 20% o al menos 30% y, más típicamente, al menos 50%, al menos 70% o al menos 90% de los puntos de tinta únicos, o las proyecciones de los mismos, pueden ser conjuntos convexos. Estos puntos de tinta se seleccionan preferiblemente de forma aleatoria.

Debe subrayarse además que las imágenes de tinta puede que no tengan límites nítidos, particularmente cuando estos límites se observan a un gran aumento. Por lo tanto, puede ser apropiado relajar la definición del conjunto convexo en tanto que las no convexidades (salientes o entrantes) que tienen una longitud radial Lr (como se muestra en la Figura 2F) de hasta 3.000 nm, hasta 1.500 nm, hasta 1.000 nm, hasta 700 nm, hasta 500 nm, hasta 300 nm o hasta 200 nm, se ignoran, se excluyen o se "suavizan", con lo que la película de tinta o la proyección de película de tinta se considera que es un conjunto convexo. La longitud radial Lr se mide dibujando una línea radial L desde el punto central C de la imagen de película de tinta, a través de un saliente o entrante particular. La longitud radial Lr es la distancia entre el borde real del saliente o entrante, y una proyección suavizada Ps de la imagen de tinta, desprovista de este saliente o entrante, y coincidente con el contorno de la imagen de la película de tinta.

En términos relativos, puede ser apropiado relajar la definición del conjunto convexo con lo que las no convexidades (salientes o entrantes) que tienen una longitud radial de hasta 15% del diámetro de película/gota/mancha o diámetro promedio, hasta 10%, y más típicamente hasta 5%, hasta 3%, hasta 2% o hasta 1% se ignoran, se excluyen o se "suavizan" como en el caso anterior, con lo que la película de tinta o proyección de película de tinta se considera que es un conjunto convexo.

Las Figuras 3A, 3B y 3C muestran mediciones de rugosidad superficial y de altura de superficie para la mancha de tinta de transferencia, la mancha de tinta LEP y la película de tinta de inyección proporcionadas en las Figuras 2A-2C. Las alturas (H) medidas instrumentalmente, o espesores, de las tres muestras eran de 762 nm para la gota de tinta de transferencia y 1104 nm para la gota de tinta LEP. A diferencia notable de ello, la altura medida instrumentalmente de la película de tinta de inyección inventiva (Hpeiícuia) es de 355 nm.

Repetir el estudio comparativo descrito anteriormente varias veces utilizando muestras de película adicionales, parece confirmar estos resultados para las películas de tinta de la técnica anterior. Las muestras de LEP típicamente tenían una altura o espesor dentro del intervalo de 900-1150 nm, mientras que las muestras de transferencia litográfica típicamente tenían una altura o espesor dentro de un intervalo de 750-1200 nm.

Con respecto a los puntos o películas de tinta producidas a partir de gotas de tinta inyectadas, se ha encontrado que el espesor promedio máximo por encima del sustrato del punto de tinta puede calcularse a partir de la siguiente ecuación:

Tprom(máx), = Vgota /[Apelícula * Rvol] (I)

en donde:

Tprom(máx) es el espesor promedio máximo por encima del sustrato;

Vgota es el volumen de la gota inyectada o un volumen nominal o característico de una gota inyectada (por ejemplo, un volumen nominal proporcionado por el fabricante o proveedor del cabezal de inyección de tinta);

Apelícula es el área medida o calculada del punto de tinta; y

Rvol es una razón adimensional del volumen de la tinta original al volumen del residuo de tinta secado producido a partir de esa tinta.

A modo de ejemplo, un punto de tinta dispuesto sobre un sustrato de impresión de plástico tiene un área de 1075 micrómetros cuadrados. El tamaño nominal de la gota inyectada es de 10,0 ± 0,3 picolitros. Rvol se determinó experimentalmente: una vasija que contenía 20,0 ml de la tinta se calentó a 130°C hasta que se obtuvo un residuo seco. El residuo tenía un volumen de 1,8 ml. Llevado a la ecuación (I), Tprom(máx), = 10 picolitros/[1075 gm2 * (20,0/1,8)] = 837 nanómetros.

Para puntos generalmente redondos, el área del punto de tinta puede calcularse a partir del diámetro del punto de tinta. Además, se ha encontrado que la razón adimensional Rvol generalmente es de aproximadamente 10 para una amplia diversidad de tintas de inyección.

Aunque para las tintas que penetran en el sustrato, el espesor promedio real puede ser algo menor que Tprom(máx), este cálculo puede servir de forma fiable como un límite superior para el espesor promedio. Además, en el caso de diversos sustratos de plástico, y en el caso de diversos sustratos con revestimiento optimizado, el espesor promedio máximo por encima del sustrato puede ser sustancialmente igual al espesor promedio por encima del sustrato. En el caso de diversos sustratos revestidos de forma básica, el espesor promedio máximo por encima del sustrato puede aproximarse al espesor promedio por encima del sustrato, a menudo dentro de 100 nanómetros, 200 nanómetros o 300 nanómetros.

Con respecto a los puntos o películas de tinta producidos a partir de gotas de tinta de inyección, se ha encontrado que el espesor promedio máximo por encima del sustrato del punto de tinta puede calcularse a partir de la siguiente ecuación:

TprOM(MÁX) = [VgOTA * PTINTA * FnRESIDUO] / [ApeLÍCULA * PPELÍCULA] (II)

en donde:

Ptinta es la densidad relativa de la tinta;

FnRESIDUO es el peso del residuo de tinta seca dividido por el peso de la tinta original; y

Ppelícula es la densidad relativa de la película

Típicamente, la razón de ptinta a ppelícula es aproximadamente 1, de modo que la Ecuación (II) puede simplificarse a:

Tprom(máx) = [Vgota * FnRESIDUO] / Apelícula (II)

Para una amplia diversidad de tintas de inyección acuosas, FnRESIDUO es aproximadamente igual a la fracción en peso de sólidos en la tinta de inyección.

Usando el microscopio láser de medición Olympus LEXT 3D descrito anteriormente, se midió la altura de la superficie del sustrato anterior para diversas construcciones de punto de tinta.

La Microscopía de Fuerza Atómica (AFM) es otra técnica de medición altamente precisa para medir la altura y determinar el espesor de un punto de tinta sobre un sustrato. Las mediciones de AFM pueden realizarse utilizando un aparato disponible en el mercado, tal como un Modelo Autoprobe CP de Park Scientific Instruments, un Microscopio con Sonda de Exploración equipado con el software Proscan version 1.3 (o posterior). El uso de AFM se describe en profundidad en la bibliografía, por ejemplo, por Renmei Xu, et al., "The Effect of Ink Jet Papers Roughness on Print Gloss and Ink Film Thickness" [Departamento de Ingeniería del Papel, Ingeniería Química y Centro de Formación de Imágenes para Tinta e Imprimibilidad, Universidad de Michigan Occidental (Kalamazoo, MI)].

Con respecto a las construcciones de película de tinta de la presente invención, los inventores han encontrado que el espesor de la película de tinta seca sobre el sustrato puede ajustarse modificando la formulación de tinta de inyección. Para obtener un espesor de punto menor, tal modificación podría suponer al menos uno de los siguientes:

• reducir la relación de resina a pigmento;

• seleccionar una resina o resinas que posibiliten una transferencia de película adecuada, incluso con una razón de resina a pigmento reducida;

• utilizar partículas de pigmento más finas;

• reducir la cantidad absoluta de pigmento.

Para obtener puntos más gruesos, puede realizarse al menos una de las modificaciones opuestas (por ejemplo, aumentar la razón de resina a pigmento).

Tales cambios en la formulación pueden necesitar, o hacer ventajosas, diversas modificaciones en las condiciones de operación del proceso. Los inventores han encontrado que razones de resina a pigmentos inferiores pueden requerir una temperatura de transferencia relativamente alta.

Para una formulación de tinta de inyección dada, una temperatura de transferencia elevada puede reducir el espesor de película de tinta. Un aumento en la presión del cilindro de presión hacia el rodillo de impresión durante la transferencia de la película de residuo a un sustrato en la estación de impresión puede reducir también el espesor de la película de tinta. Asimismo, el espesor de la película de tinta puede reducirse aumentando el tiempo de contacto entre el sustrato y el miembro de transferencia intermedio denominado, de forma intercambiable en la presente memoria, como "miembro de transferencia de imagen" y abreviado en ambos casos ITM.

A pesar de todo esto, un espesor característico mínimo práctico (es decir, medio) o espesor promedio para películas de tinta producidas según la presente invención es de 100 nm. Más típicamente, tales películas de tinta pueden tener un espesor de al menos 125 nm, al menos 150 nm, al menos 175 nm, al menos 200 nm, al menos 250 nm, al menos 300 nm, al menos 350 nm, al menos 400 nm, al menos 450 nm o al menos 500 nm

Usando las directrices de espesor de película proporcionadas anteriormente, los inventores son capaces de obtener construcciones de película inventivas que tienen un espesor característico o espesor promedio de al menos 600 nm, al menos 700 nm, al menos 800 nm, al menos 1.000 nm, al menos 1.200 nm. El espesor característico o espesor promedio de una película de gota única (o un punto de tinta individual) es como máximo 1.200 nm, como máximo 1.000 nm o como máximo 900 nm. Más típicamente, el espesor característico o espesor promedio de una película de gota única puede ser como máximo 800 nm, como máximo 700 nm, como máximo 650 nm, como máximo 600 nm, como máximo 500 nm, como máximo 450 nm, como máximo 400 nm o como máximo 350 nm.

Usando las directrices de espesor de película indicadas anteriormente en la presente memoria, los inventores son capaces de obtener construcciones de película inventiva en las que un espesor característico o espesor promedio de la película de tinta puede estar dentro de un intervalo de 100 nm, 125 nm o 150 nm hasta 1.200 nm, 1.000 nm, 800 nm, 700 nm, 600 nm, 550 nm, 500 nm, 450 nm, 400 nm o 350 nm. Más típicamente, el espesor característico o espesor promedio de la película de tinta puede estar dentro de un intervalo de 175 nm, 200 nm, 225 nm o 250 nm hasta 800 nm, 700 nm, 650 nm, 600 nm, 550 nm, 500 nm, 450 nm o 400 nm. Pueden obtenerse una densidad óptica y una uniformidad óptica adecuadas, utilizando el sistema, proceso y formulaciones de tinta de la presente invención.

Razón de aspecto

Los inventores han encontrado que el diámetro de un punto de tinta individual en las construcciones de película de tinta de la presente invención puede ajustarse, entre otros, mediante la selección de un sistema de suministro de tinta adecuado para aplicar la tinta (por ejemplo, inyección) sobre el ITM, y ajustando las propiedades de la formulación de tinta (por ejemplo, tensión superficial) a los requisitos del cabezal de tinta particular.

El diámetro de la película de tinta, Dpunto o el diámetro de punto promedio sobre la superficie del sustrato, Dpunto promedio, puede ser de al menos 10 micrómetros, al menos 15 gm o al menos 20 gm y, más típicamente, al menos 30 gm, al menos 40 gm, al menos 50 gm, al menos 60 gm o al menos 75 gm. Dpunto o Dpunto promedio puede ser como máximo 300 micrómetros, como máximo 250 gm o como máximo 200 gm y, más típicamente, como máximo 175 gm, como máximo 150 gm, como máximo 120 gm o como máximo 100 gm.

En general, Dpunto o Dpunto promedio puede estar en el intervalo de 10-300 micrómetros, 10-250 gm, 15-250 gm, 15 200 gm, 15-150 gm, 15-120 gm o 15-100 gm. Más típicamente, con las formulaciones de tinta usadas actualmente, y un cabezal de tinta particular, Dpunto o Dpunto promedio puede estar en el intervalo de 20-120 gm, 25-120 gm, 30-120 gm, 30-100 gm, 40-120 gm, 40-100 gm o 40-80 gm.

Cada película de tinta de punto único o punto de tinta individual se caracteriza por una razón de aspecto adimensional definida por:

Raspecto = Dpunto/Hpunto

en donde Raspecto es la razón de aspecto; Dpunto es un diámetro, diámetro característico, diámetro promedio o diámetro más largo del punto; y Hpunto es un espesor, espesor característico o espesor promedio del punto, o la altura de la superficie superior del punto con respecto al sustrato.

La razón de aspecto puede ser de al menos 15, al menos 20, al menos 25 o al menos 30 y, más típicamente al menos 40, al menos 50, al menos 60, al menos 75. En muchos casos, la razón de aspecto puede ser de al menos 95, al menos 110 o al menos 120. La razón de aspecto típicamente está por debajo de 200 o por debajo de 175.

Penetración

En las construcciones de película de tinta de la presente invención, el punto de tinta puede estar esencialmente laminado sobre una superficie superior del sustrato de impresión. Como se describe en la presente memoria, la forma del punto puede determinarse, o determinarse en gran medida, antes de la operación de transferencia, y el punto se transfiere como una unidad integral al sustrato. Esta unidad integral puede estar sustancialmente desprovista de disolvente, de modo que no haya penetración de ninguna clase de material desde el miembro de transferencia de mantilla dentro de, o entre las fibras de sustrato. El punto continuo, que puede contener en gran medida resina polimérica orgánica y colorante, se adhiere a, o forma una capa laminada sobre la superficie superior del sustrato de impresión fibroso.

Tales puntos continuos se producen típicamente mediante diversas tecnologías de inyección de tinta tales como las tecnologías de gota a demanda e inyección continua.

Las resinas poliméricas orgánicas usadas junto con la presente invención son típicamente solubles en agua o dispersables en agua.

Las Figuras 3D y 3E proporcionan vistas en sección transversal esquemáticas de una construcción 300 de película de tinta inventiva y una mancha de tinta de inyección o construcción 370 de película de la técnica anterior, respectivamente. Haciendo referencia ahora a la Figura 3E, la construcción 370 de película de tinta de inyección incluye una mancha 305 de tinta de gota única que se adhiere a o se lamina a una pluralidad de fibras 320 de sustrato en un área continua particular de un sustrato 350 de impresión fibroso. El sustrato 350 de impresión fibroso, puede ser, a modo de ejemplo, un papel no revestido tal como papel bond, de copia o de transferencia. El sustrato 350 de impresión fibroso puede ser también uno de diversos sustratos de impresión fibrosos revestidos de forma básica, tales como papel de transferencia revestido.

Una parte de la mancha 305 de tinta está dispuesta por debajo de la superficie superior del sustrato 350, entre las fibras 320. Diversos componentes de la tinta, incluyendo una parte del colorante, pueden penetrar en la superficie superior junto con el disolvente portador de tinta, para llenar al menos parcialmente un volumen 380 dispuesto entre las fibras 320. Como se muestra, una parte del colorante puede difundirse o migrar por debajo de las fibras 320, hasta un volumen 390 dispuesto por debajo de las fibras 320. En algunos casos (no mostrados), algo del colorante puede permear dentro de las fibras.

A diferencia notable de ello, la construcción 300 de película de tinta inventiva (en la Figura 3D) incluye un punto de tinta continuo integral, tal como el punto 310 de tinta individual, dispuesto sobre y que se adhiere de forma fija (o se lamina) a, una superficie superior de una pluralidad de fibras 320 de sustrato, en un área continua particular del sustrato 350 de impresión fibroso. La adhesión o laminación puede ser, principal o sustancialmente, un enlace físico. La adhesión o laminación puede tener poco o sustancialmente ningún carácter de enlace químico o, más específicamente, ningún carácter de enlace iónico.

El punto 310 de tinta contiene al menos un colorante dispersado en una resina polimérica orgánica. Dentro del área continua particular del sustrato 350 fibroso, existe al menos una dirección (como se muestra por las flechas 360 - varias direcciones) perpendicular a la superficie superior del sustrato 350 de impresión. Con respecto a todas las direcciones perpendiculares a esta superficie superior sobre toda el área del punto, el punto 310 de tinta está dispuesto enteramente por encima del área. El volumen 380 entre las fibras 320 y el volumen 390 por debajo de las fibras 320 están desprovistos, o sustancialmente desprovistos de colorante, resina y cualquier otro componente de la tinta.

El espesor (Hpunto) de la película de tinta de gota única o punto 310 de tinta individual es como máximo 1.200 nm, como máximo 1.000 nm o como máximo 800 nm y, más típicamente, como máximo 650 nm, como máximo 600 nm, como máximo 550 nm, como máximo 500 nm, como máximo 450 nm o como máximo 400 nm. El espesor (Hpunto) del punto 310 de tinta de gota única es al menos 100 nm o al menos 125 nm y, más típicamente, al menos 150 nm, al menos 175 nm, al menos 200 nm o al menos 250 nm. La extensión de la penetración de una tinta en un sustrato de impresión puede determinarse cuantitativamente utilizando diversas técnicas analíticas, muchas de las cuales serán conocidas por los expertos habituales en la materia. Diversos laboratorios analíticos comerciales pueden realizar tal determinación cuantitativa de la extensión de la penetración.

Estas técnicas analíticas incluyen el uso de diversas técnicas de tinción tales como tinción con tetróxido de osmio (véase Patrick Echlin, "Handbook of Sample Preparation for Scanning Electron Microscopy and X-Ray Microanalysis" (Springer Science Business Media, LLC 2009, págs. 140-143).

Una alternativa a las técnicas de tinción puede ser particularmente adecuada para tintas que contienen metales tales como cobre. Se realizó Espectrometría de Masas Iónicas Secundarias en el Tiempo de Vuelo (TOF-SIMS) utilizando un Espectrómetro TOF-SIMS V [Ion-ToF (Münster, Alemania)]. Este aparato proporciona información elemental y molecular con respecto a la capa más superior de las superficies orgánicas e inorgánicas, y también proporciona un perfilado en profundidad y formación de imagen que tiene resolución de profundidad a escala nanométrica, resolución lateral submicrométrica y sensibilidad química del orden de 1 ppm.

La traducción de los datos en bruto de TOF-SIMS a concentración puede realizarse normalizando las señales obtenidas a la concentración de carbono (C+) medida por Espectroscopía de Fotoelectrones de rayos X (XPS), en la muestra. Los datos de XPS se obtuvieron utilizando una Sonda Thermo VG Scientific Sigma (Inglaterra). El análisis químico de área pequeña de las superficies del sólido con información de enlaces químicos se obtuvo utilizando una fuente de rayos X monocromática microenfocada (de 15 a 400 gm). La información resuelta para ángulo se obtiene con y sin inclinación de la muestra. Esto posibilita perfilar la profundidad con una buena resolución de profundidad.

Como referencia inicial, se midió la concentración atómica de cobre dentro de un sustrato de papel fibroso, como una función de la profundidad. Se encontró que la concentración atómica del cobre era sustancialmente cero en la superficie, bajando hasta una profundidad de varios micrómetros. Este procedimiento se repitió para dos construcciones de película de tinta de inyección de color cian de la técnica anterior, y para una construcción de película de tinta de color cian de la presente invención.

La Figura 3F proporciona una representación gráfica de la concentración atómica de cobre [Cu] dentro del punto de tinta y dentro del sustrato de papel fibroso, como una función de la profundidad aproximada, dentro de una primera construcción de película de tinta de inyección de color cian de la técnica anterior. La [Cu] inicial, medida cerca de la superficie superior de la construcción de película de tinta que contiene cian, era aproximadamente 0,8% atómico. Dentro de una profundidad de aproximadamente 100 nm, [Cu] caía a ritmo constante hasta aproximadamente 0,1% atómico. Sobre un intervalo de aproximadamente 100 nm-1.000 nm, [Cu] caía de aproximadamente 0,1% atómico a aproximadamente cero. De esta manera, es evidente que el pigmento de tinta de inyección ha penetrado dentro del sustrato de papel fibroso, posiblemente alcanzando una profundidad de penetración de al menos 700 nm, al menos 800 nm o al menos 900 nm.

La Figura 3G proporciona un gráfico que representa la concentración atómica de cobre dentro de la construcción de punto de tinta, como una función de la profundidad aproximada, dentro de una segunda construcción de película de tinta de inyección de color cian de la técnica anterior. La concentración atómica inicial de cobre [Cu] dentro de la construcción de punto de tinta, medida cerca de la superficie superior, era aproximadamente 0,02% atómico. Esta concentración se mantuvo generalmente sobre una profundidad de aproximadamente 3.000 nm. Sobre un intervalo de profundidad de aproximadamente 3.000 nm a casi 6.000 nm, [Cu] cayó muy gradualmente a aproximadamente 0,01% atómico. Podría parecer que esta construcción de la técnica anterior tiene poca o ninguna película de tinta sobre la superficie del sustrato, y que la penetración del pigmento en el sustrato era pronunciada (al menos 5-6 micrómetros).

La Figura 3H proporciona gráficos que representan la concentración atómica de cobre dentro del punto de tinta y dentro del sustrato de papel fibroso, como una función de la profundidad aproximada, dentro de una construcción de película de tinta coloreada de la presente invención. Los dos gráficos representan mediciones realizadas en dos posiciones diferentes ("Muestra 1" y "Muestra 2") de la construcción de punto de tinta inventiva. La concentración atómica inicial de cobre [Cu] medida cerca de la superficie superior, era aproximadamente 0,2 o 0,4% atómico para la Muestra 1 y la Muestra 2, respectivamente. Sobre una profundidad de aproximadamente 75 a aproximadamente 100 nm, [Cu] aumenta a ritmo constante hasta aproximadamente 0,5 o 0,7% atómico para las muestras respectivas. A una profundidad de aproximadamente 100 nm a aproximadamente 175 nm, [Cu] empieza a caer bruscamente, alcanzando una concentración de cobre de sustancialmente cero a una profundidad de 200-250 nm, para ambas muestras. Podría parecer que la construcción inventiva únicamente está dispuesta sobre la superficie del sustrato, y que la penetración del pigmento en el sustrato era insignificante o sustancialmente insignificante, tanto en términos de profundidad de penetración como en términos de cantidad o fracción de penetración.

Sin desear quedar ligado a teoría alguna, los inventores creen que el aumento inicial en [Cu] sobre la profundidad de 75-100 nm puede atribuirse a la orientación del punto de tinta debido a los micro-contornos del sustrato, y a la rugosidad superficial del propio punto de tinta. Similarmente, la disminución en [Cu] a sustancialmente cero a una profundidad de 200-250 nm puede atribuirse a los micro-contornos del sustrato: para una sección transversal dada dentro de, y generalmente paralela a la cara o superficie superior del sustrato, alguno de los puntos de tinta puede estar presente (véase la línea discontinua en la Figura 3D). A pesar de ello, el punto de tinta está enteramente dispuesto sobre el sustrato, con respecto a una dirección perpendicular a la superficie del sustrato.

Rugosidad de la superficie

Usando formación de imágenes por microscopía láser y otras técnicas, los inventores han observado que la superficie superior de los puntos de tinta en las construcciones de película de tinta de la presente invención pueden caracterizarse por una rugosidad superficial baja, en particular cuando los sustratos de esas construcciones tienen un brillo de papel (o sustrato) alto.

Sin desear quedar limitado por la teoría, los inventores creen que la relativa planicidad o lisura de las construcciones de película de tinta de la presente invención puede atribuirse, en gran medida, a la lisura de la capa de liberación sobre la superficie del ITM, y al sistema y proceso inventivos en los cuales la superficie de la película tinta emergente complementa sustancialmente aquella de la capa superficial, y en que la imagen de la película de tinta que se revela puede retener sustancialmente, o retener completamente, esa topografía complementaria a través de la transferencia sobre el sustrato de impresión.

Haciendo referencia ahora a la Figura 4A, la Figura 4A es una imagen de la superficie de una capa de liberación de un ITM o mantilla usado de conformidad con la presente invención. Aunque la superficie puede ser nominalmente plana, pueden observarse diversas picaduras (rebajos) y protuberancias, típicamente del orden de 1-5 pm. Muchas de estas marcas tienen características afiladas, irregulares. Una imagen de una superficie de punto de tinta producido utilizando esta mantilla, proporcionado en la Figura 4B, muestra características topográficas que son de una naturaleza extraordinariamente similar a la de aquellas mostradas en la Figura 4A. La superficie del punto está salpicada con una gran pluralidad de marcas que tienen características agudas e irregulares, que se parecen mucho (y están dentro del mismo intervalo de tamaño) que las marcas irregulares en la superficie de la mantilla.

Se instaló una mantilla más suave; la Figura 4C proporciona una imagen de la capa de liberación de esta mantilla. Las picaduras irregulares de la Figura 4A están ausentes a propósito. Dispersadas sobre la superficie altamente suave hay imperfecciones superficiales altamente circulares, quizás formadas por burbujas de aire, que típicamente tienen un diámetro de aproximadamente 1-2 pm. Una imagen de una superficie de punto de tinta producida utilizando esta mantilla, proporcionada en la Figura 4D, muestra características topográficas que son de una naturaleza extraordinariamente similar a aquellas mostradas en la Figura 4C. Esta imagen no tiene prácticamente picaduras distintivas, pero tiene un número de imperfecciones superficiales altamente circulares que son de un tamaño y forma extraordinariamente similares a aquellas mostradas en la superficie de la mantilla.

Caracterización del perímetro de punto

El perímetro de diversos puntos o películas de tinta de la técnica anterior puede tener característicamente una pluralidad de protuberancias o salientes y una pluralidad de entrantes o rebajos. Estas formas de tinta pueden ser irregulares y/o discontinuas. A diferencia notable de ello, el punto de tinta de inyección producido según la presente invención tiene característicamente una forma circular convexa manifiestamente redondeada. El perímetro del punto de tinta de la invención puede ser relativamente suave, regular, continuo y bien definido. La redondez del punto de tinta, la convexidad y la irregularidad del borde son parámetros estructurales usados para evaluar o caracterizar las formas o las representaciones ópticas de las mismas.

Puede observarse fácilmente, por comparación con imágenes ampliadas de las formas de tinta de la técnica anterior de la Figura 1A con los puntos de tinta inventivos de la Figura 1B, o por comparación con imágenes ampliadas de las formas de tinta de la técnica anterior de las Figuras 2A y 2B con los puntos de tinta inventivos de la Figura 2C, que el aspecto de los puntos de tinta de la presente invención es manifiestamente diferente de aquel de las formas de tinta de la técnica anterior. Lo que se observa fácilmente a simple vista puede cuantificarse utilizando técnicas de procesamiento de imágenes. Se describen diversas caracterizaciones de las formas de tinta a continuación en la presente memoria, después de una descripción del método de adquisición de las imágenes.

Método de adquisición

(1) Para cada una de las tecnologías de impresión conocidas que se quiere comparar en el estudio, se usaron puntos únicos, manchas o imágenes de película impresas sobre papel revestido y sobre papel no revestido. En los ensayos iniciales, el papel revestido era Condat Gloss®, 135 gsm, o similar; el papel no revestido usado era Multi Fine Uncoated, de 130 gsm o similar. Posteriormente, se usó una amplia variedad de sustratos, incluyendo numerosos sustratos fibrosos revestidos y no revestidos, y diversos sustratos de impresión de plástico.

(2) Respecto a la tecnología de impresión inventiva del Solicitante, se imprimieron imágenes de punto de gota única sobre papel revestido y sobre papel no revestido. Se tuvo cuidado de seleccionar sustratos que tuvieran características similares a los sustratos de las construcciones de punto de tinta conocidas usadas en (1).

(3) La adquisición de las imágenes de punto se realizó utilizando un microscopio OLS4000 (Olympus). Los expertos habituales en la materia saben cómo ajustar el microscopio para conseguir los requisitos de enfoque, brillo y contraste, de modo que los detalles de la imagen sean altamente visibles. Estos detalles de la imagen incluyen el contorno de punto, la varianza de color dentro del área de punto y la estructura fibrosa de la superficie del sustrato.

(4) Las imágenes se tomaron con una lente de zoom óptico X100 que tenía una resolución de 129 micrómetros x 129 micrómetros. Esta alta resolución puede ser esencial para la obtención de detalles finos del punto y de la estructura fibrosa de la superficie del sustrato.

(5) Las imágenes se grabaron en formato no comprimido (Tiff) que tenía una resolución de 1024x1024 pixeles. Los formatos de compresión pueden perder datos de imagen.

(6) Generalmente, se evaluó un punto único o mancha para cada tecnología de impresión. Desde un punto de vista estadístico, sin embargo, puede ser ventajoso obtener imágenes de 15 puntos (al menos) para cada tipo de copia impresa que se analiza, y seleccionar manualmente las 10 imágenes (al menos) de puntos más representativas para el procesamiento de la imagen. Las imágenes de puntos seleccionadas deberían ser representativas en términos de forma, contorno y variación de color del punto dentro del área de punto. Se describe otro enfoque al muestreo de punto de impresión, denominado "campo de visión", a continuación en la presente memoria.

Estimación del contorno de punto

Las imágenes de punto se cargaron en el software de procesamiento de imágenes (ImageXpert). Cada imagen se cargó en cada uno de los canales Rojo, Verde y Azul. El canal de procesamiento se seleccionó basándose en un criterio de mayor visibilidad. Por ejemplo, para puntos cian, el canal rojo típicamente produjo la mejor visibilidad de las características de punto y, por lo tanto, se seleccionó para la etapa de procesamiento de imagen; el canal verde típicamente era el más adecuado para un punto magenta. El contorno de borde de punto se detectó (se estimó automáticamente), en base a un único umbral. Usando un modo "visión de pantalla completa" en una pantalla de 54,61 cm (21,5"), este umbral se eligió manualmente para cada imagen, de modo que el contorno de borde estimado coincidiera mejor con el borde de punto real y visible. Puesto que se procesó un canal de imagen única, el umbral era un valor de gris (de 0 a 255, siendo el valor de gris un valor sin color).

Se obtuvo un valor de perímetro estimado a partir del software de procesamiento de imágenes (por ejemplo, ImageXpert), siendo el valor del perímetro la suma de todas las distancias entre los pixeles adyacentes y conectados en el borde del punto o mancha. Si, por ejemplo, las coordenadas XY para pixeles adyacentes son (x1, y1) y (x2, y2), la distancia es V[(x2-x1)2 (y2-y1)2], mientras que el perímetro es igual a z{V[(xi⁺¹-xi)2 (yi⁺¹-yi)²]}.

En diversas realizaciones de la invención, se desea medir la longitud del perímetro de un punto de tinta. Se describirá ahora un método alternativo para medir la longitud del perímetro. Como una primera etapa, se utiliza una imagen que comprende un punto de tinta como entrada para un algoritmo que produce la longitud del perímetro. La dimensión de pixel MxN de la imagen puede almacenarse en una matriz de dos elementos o un par ordenado imagen_pixel_tamaño. Un ejemplo del valor de imagen_pixel_tamaño es 1280,760 - en este ejemplo M = 1280 y N=760. Esto corresponde a una imagen de 1280 pixeles en el eje horizontal y 760 pixeles en el eje vertical. Posteriormente, la razón de aumento de la imagen o escala se obtiene y almacena en una variable denominada aumento_imagen. Un ejemplo de aumento_imagen es 500. Cuando se comparan perímetros entre puntos de tinta en una primera y segunda imagen es obligatorio que las variables imagen_pixel_tamaño y aumento_imagen de las dos imágenes sean iguales. Ahora es posible calcular la longitud correspondiente de un pixel cuadrado, es decir, en unidades de longitud del mundo real (por ejemplo, micrómetros) o un pixel. Este valor se almacena en una variable pixel_tono. Un ejemplo de la variable pixel_tono es 0,05 gm. La imagen se convierte ahora a escala de grises por métodos conocidos por el experto. Un método propuesto es convertir la imagen introducida, la imagen típicamente en un espacio de color sRGB, al espacio de color L*a*b*. Una vez que la imagen está en el espacio de color Lab, los valores para las variables a y b se cambian a cero. Es posible ahora aplicar un operador de detección del borde a la imagen. El operador preferido es un operador de detección de borde Canny. Sin embargo, podría aplicarse cualquier operador conocido en la técnica. Los operadores no están limitados a derivadas de primer orden, tal como el operador Canny, sino que pueden estar abiertos a derivadas segundas también. Además, puede utilizarse una combinación de operadores para obtener resultados que pueden compararse entre operadores y, posteriormente, retirar los bordes "no deseados". Puede ser favorable aplicar un operador de suavizado tal como un desenfoque gaussiano antes de aplicar el operador de detección de borde. El nivel de umbral aplicado cuando se aplica el operador de detección de borde es tal que se obtiene un borde que forma un bucle sin fin en primer lugar en el área entre la circunferencia mínima descrita anteriormente del círculo que envuelve el punto de tinta y la circunferencia máxima del círculo que rodea el punto de tinta. Se implementa ahora un operador de afinamiento para hacer que el borde del bucle sin fin sea sustancialmente de un pixel de anchura. Cualquier pixel que no sea parte del borde del bucle sin fin tiene su valor L* cambiado a cero, mientras que cualquier pixel que se aparte del borde del bucle sin fin tiene su valor L* cambiado a 100. El borde del bucle sin fin se define como el perímetro del punto de tinta. El enlace de pixel se define como una línea recta que conecta los pixeles. Cada pixel a lo largo del perímetro incorpora dos enlaces de pixel, un primer enlace de pixel y un segundo enlace de pixel. Estos dos enlaces de pixel definen una trayectoria de enlace de pixel dentro de un pixel único. En este método de estimación de la longitud del perímetro, cada pixel es un pixel cuadrado. Por lo tanto, cada enlace de pixel puede formar una línea desde el centro del pixel a uno de ocho posibles nodos. Los posibles nodos son las esquinas del pixel o un punto medio entre dos esquinas próximas del pixel. Los nodos en las esquinas de los pixeles son de tipo nodo_1 y los nodos en el punto medio entre dos esquinas son de tipo nodo_2. Como tal, hay seis posibilidades de trayectorias de enlace de pixel dentro de un pixel. Pueden clasificarse en tres grupos. Grupo A, B y C. Cada grupo tiene su propio coeficiente correspondiente, en concreto, coeficiente_A, coeficiente_B y coeficiente_C. El valor de coeficiente_A es 1, el valor del coeficiente_B es raíz cuadrada(2), y el valor del coeficiente_C es (1+raíz cuadrada(2))/2. El Grupo A contiene pixeles cuya trayectoria de enlace de pixel coincide con los nodos de tipo nodo_2. El Grupo B contiene pixeles cuya trayectoria de enlace de pixel coincide con los nodos de tipo nodo_1. El Grupo C contiene pixeles cuya trayectoria de enlace de pixel coincide con nodos de tipo nodo_1 y de tipo nodo_2. Es posible calcular ahora la longitud de pixel del perímetro. La longitud de pixel del perímetro se calcula sumando todos los pixeles en el perímetro multiplicado por su coeficiente correspondiente. Este valor se almacena en una variable perímetro_pixel_longitud. Es posible ahora calcular la longitud real del perímetro del punto de tinta. Esto se realiza multiplicando perímetro_pixel_longitud por pixel_tono.

Redondez

Un factor de redondez adimensional (ER), puede definirse mediante:

ER = P2/(4n^A)

donde P es el perímetro medido o calculado, y A es el área medida o estimada dentro de la película, punto o mancha de tinta. Para un punto de tinta perfectamente suave y circular, ER es igual a 1.

La desviación de una forma suave, redonda, puede estar representada por la expresión (ER - 1). Para un punto de tinta idealizado perfectamente circular, esta expresión es igual a cero.

Puede estimarse el valor R-cuadrado del factor de redondez para cada una de las 10 imágenes de puntos más representativas seleccionadas para cada tipo de tecnología de impresión y promediarse en un valor único.

Para construcciones de película de tinta en las que el sustrato fibroso (por ejemplo, papel) no está revestido, o para construcciones de película de tinta en las que el sustrato fibroso está revestido con un revestimiento tal como el revestimiento básico en papel de transferencia revestido (o tal como revestimientos que posibilitan que el vehículo de la tinta de inyección de base acuosa tradicional alcance las fibras de papel), la desviación de una forma redonda suave, redondeada [(ER - 1), en lo sucesivo "desviación"] para los puntos de tinta de la presente invención no es ideal y estará por encima de 0.

Se proporcionan imágenes de película de tinta ejemplares dispuestas sobre sustratos revestidos (Figura 5A) y no revestidos (Figura 5B) para las siguientes impresoras: HP DeskJet 9000 (1); prensa digital: HP Indigo 7500 (2); transferencia litográfica: Ryobi 755 (3) y Xerox DC8000 (4), y para la tecnología de impresión digital inventiva (5). Estas imágenes de película de tinta se obtuvieron generalmente según el método de adquisición de imágenes detallado anteriormente en la presente memoria. Cerca de cada imagen original se proporciona una imagen procesada en blanco y negro correspondiente en la que se resalta el contorno estimado del procesador de imágenes del punto, película o mancha de tinta, y en la que los contornos estimados son manifiestamente similares a los contornos de las imágenes originales.

Para todos los sustratos fibrosos revestidos (papel), los puntos de tinta inventivos individuales típicos mostraron una desviación de una forma suave y redonda (ER - 1) de 0,16 a 0,27. A diferencia notable de ello, la desviación de la redondez de las impresiones revestidas de las diversas tecnologías de la técnica anterior variaba de 1,65 a 7,13.

Para todos los sustratos fibrosos no revestidos (papel) ensayados, los puntos de tinta inventivos individuales típicos mostraban una desviación (ER - 1) de 0,28 a 0,89. Sobre cada uno de estos sustratos, algunos de los puntos de tinta inventivos mostraron una desviación (ER - 1) de cómo máximo 0,7, como máximo 0,6, como máximo 0,5, como máximo 0,4, como máximo 0,35, como máximo 0,3, como máximo 0,25 o como máximo 0,20.

A diferencia notable de ello, la desviación de la redondez de las películas de tinta en las impresiones no revestidas de las diversas tecnologías de la técnica anterior variaba de 2,93 a 14,87.

Se realizó un estudio adicional sobre 19 sustratos fibrosos de propiedades físicas y químicas variadas. Los sustratos incluían sustratos revestidos y no revestidos, y sustratos sin madera y mecánicos. Los sustratos se caracterizan por diferencias en el espesor, densidad, rugosidad (por ejemplo, número de Bendtsen) o lisura (brillo), etc. Estos sustratos se identifican y caracterizan parcialmente en la Tabla 1.

En el caso de varios sustratos, la desviación de la redondez de las construcciones de punto de tinta inventiva se compara con imágenes de tinta producidas mediante una impresora de inyección de tinta comercial (utilizando cartuchos de tinta compatibles proporcionados por el fabricante) en los gráficos de barras proporcionados en la Figura 5C.

Debe subrayarse que en este estudio adicional, las construcciones de película de tinta de la presente invención se produjeron en una prensa de impresión digital semi-automática piloto inventiva, en la que la transferencia de los puntos de tinta del ITM al sustrato de impresión se realiza manualmente y, en consecuencia, con una presión de impresión que puede ser algo menor y más variable que el prototipo comercial descrito anteriormente de una prensa de impresión digital totalmente automática de la presente invención.

Por ejemplo, el sustrato número 6, Condat Gloss, 135, es el mismo sustrato usado anteriormente para el punto de tinta inventivo mostrado en la Figura 5A. Sin embargo, la desviación de la redondez conseguida por un punto de tinta típico era de 0,362, que representa una desviación más grande que las desviaciones (de 0,16 a 0,27) de todos los puntos de tinta inventivos impresos por el prototipo comercial de la impresora de prensa digital inventiva. Sin embargo, una parte (aunque menor) de los puntos de tinta inventivos producidos en la prensa de impresión digital semi-automática piloto alcanzaron desviaciones tan bajas o menores que la desviación típica más baja (0,16) lograda en la impresora de prensa digital de prototipo comercial.

Tabla 1

Considerando conjuntamente sustratos (papel) fibrosos revestidos y no revestidos, la desviación de la redondez de los puntos de tinta inventivos es mayor que cero, y puede ser al menos 0,01, al menos 0,02 o al menos 0,03. Para cada uno de los 19 sustratos fibrosos ensayados proporcionados en la Tabla 1, al menos alguno de los puntos de tinta inventivos mostraban una desviación de la redondez (en sustratos fibrosos tanto no revestidos como sí revestidos) de como máximo 0,30, como máximo 0,25, como máximo 0,20, como máximo 0,15 o como máximo 0,12.

Los puntos de tinta inventivos, cuando se adhieren a sustratos fibrosos revestidos (o revestidos de forma básica), pueden presentar típicamente una desviación de como máximo 0,20, como máximo 0,18, como máximo 0,16, como máximo 0,14, como máximo 0,12, o como máximo 0,10. Para cada uno de los sustratos revestidos proporcionados en la Tabla 1, al menos algunos de los puntos de tinta inventivos mostraban una desviación de la redondez de como máximo 0,25, como máximo 0,20, como máximo 0,15, como máximo 0,12, como máximo 0,10, como máximo 0,09, como máximo 0,08, como máximo 0,07, o como máximo 0,06.

Debido a que, como se ha indicado anteriormente, las imágenes de tinta pueden contener una pluralidad extremadamente grande de puntos de tinta individuales o películas de tinta de gota única, puede ser significativo definir estadísticamente las construcciones de película de tinta inventivas en donde al menos 20% o al menos 30% y, en algunos casos, al menos 50%, al menos 70% o al menos 90% de los puntos de tinta inventivos (o puntos de tinta de gota única inventivos), dispuestos sobre cualquier sustrato fibroso no revestido o revestido (o revestido de forma básica), y seleccionados aleatoriamente, pueden mostrar una desviación de la redondez que es al menos 0,01 o al menos 0,02, y puede ser como máximo 0,8, como máximo 0,65, como máximo 0,5, como máximo 0,35, como máximo 0,3, como máximo 0,25, como máximo 0,2, como máximo 0,15, como máximo 0,12 o como máximo 0,10.

Al igual que con un punto de tinta único o un punto de tinta de gota única individual, al menos 20% o al menos 30% y, más típicamente, al menos 50%, al menos 70% o al menos 90% de los puntos de tinta inventivos (o los puntos de tinta de gota única inventivos), dispuestos sobre cualquier sustrato fibroso revestido (o revestido de forma básica), y seleccionados aleatoriamente, pueden mostrar una desviación de la redondez que es al menos 0,01 o al menos 0,02, y pueden ser como máximo 0,8, como máximo 0,65, como máximo 0,5, como máximo 0,35 o como máximo 0,3 y, más típicamente, como máximo 0,25, como máximo 0,2, como máximo 0,15, como máximo 0,12, como máximo 0,10, como máximo 0,08, como máximo 0,07 o como máximo 0,06.

Se proporcionan a continuación en la presente memoria caracterizaciones adicionales relacionadas con la desviación de la redondez.

Convexidad

Como se ha descrito anteriormente en la presente memoria, los puntos o películas de tinta de la técnica anterior pueden tener característicamente una pluralidad de protuberancias o salientes y una pluralidad de entrantes o rebajos. Las formas de tinta pueden ser irregulares y/o discontinuas. A diferencia notable de ello, la película de tinta de inyección producida según la presente invención característicamente tiene una forma circular convexa, manifiestamente redondeada. La convexidad de punto, o la desviación de la misma, es un parámetro estructural que puede utilizarse para evaluar o caracterizar formas o representaciones ópticas de las mismas.

El método de adquisición de imágenes puede ser sustancialmente idéntico al descrito anteriormente en la presente memoria.

Medición de la convexidad

Las imágenes de puntos se cargaron en el software de procesamiento de imágenes (ImageXpert). Cada imagen se cargó en cada uno de los canales Rojo, Verde y Azul. El canal de procesamiento se seleccionó basándose en criterios de mayor visibilidad. Por ejemplo, para puntos cian, el canal Rojo típicamente producía la mejor visibilidad de las características de punto, y se seleccionó por lo tanto para la etapa de procesamiento de imágenes; el canal Verde era típicamente más adecuado para un punto magenta. El contorno del borde del punto se detectó (estimado automáticamente), basándose en un umbral único. Usando un modo "de vista de pantalla completa" en una pantalla de 54,61 cm (21,5"), este umbral se eligió manualmente para cada imagen, de modo que el contorno de borde estimado coincidiera mejor con el borde de punto real y visible. Puesto que se procesó un canal de imagen única, el umbral era un valor de gris (de 0 a 255, siendo el valor de gris un valor sin color).

Se creó un conjunto de instrucciones en MATLAB para estimar la razón entre el área de la forma convexa mínima que une el contorno de punto y el área real del punto. Para cada imagen de punto de tinta, el conjunto de puntos (X, Y) del contorno del borde de punto, creado por ImageXpert, se cargó en MATLAB.

Para reducir la sensibilidad de la medición al ruido, el borde del punto se hizo pasar a través de un filtro Savitzky-Golay (filtro de paso bajo de procesamiento de imágenes) para suavizar ligeramente el contorno de borde, pero sin modificar apreciablemente la característica de irregularidad del mismo. Se encontró que un tamaño de fotograma de ventana de 5 pixeles generalmente era adecuado.

Posteriormente, se produjo una forma convexa de área mínima para unir el contorno de borde suavizado. La razón de convexidad entre el área de forma convexa (CSA) y el área de punto o película real (calculada) (AA) se estimó entonces como sigue:

CX = AA/CSA

La desviación de esta razón de convexidad o "no convexidad", está representada por 1-CX o DCpunto.

Para las imágenes de punto de tinta ejemplares descritas anteriormente dispuestas sobre sustratos revestidos (Figura 5A) y no revestidos (Figura 5B), el área de forma convexa (CSA) se muestra rodeando el área de punto real (AA), y la razón de convexidad se proporciona en forma porcentual.

En las imágenes de película de tinta de la Figura 5A, dispuestas sobre sustratos revestidos, la convexidad de las imágenes de impresión de las diversas tecnologías de la técnica anterior variaban de 87,91% a 94,97% (de ~0,879 a 0,950 en forma fraccional), correspondientes a una desviación de la convexidad de 0,050 a 0,121. A diferencia notable de ello, el punto de tinta inventivo mostraba una convexidad de 99,48% (~0,995), correspondiente a una desviación de la convexidad de aproximadamente 0,005. Esta desviación es de aproximadamente 1/10 a 1/25 de la desviación mostrada por las diversas tecnologías de la técnica anterior. En términos absolutos, la desviación es al menos 0,04 menor que la desviación mostrada por las diversas tecnologías de la técnica anterior.

La diferencia entre las imágenes de punto inventivas y aquellas de las diversas tecnologías de la técnica anterior pueden ser más impactantes sobre sustratos no revestidos. En las imágenes de película de tinta de la Figura 5B, dispuestos sobre sustratos no revestidos, la convexidad de las imágenes de impresión de las diversas tecnologías de la técnica anterior variaban de 65,58% a 90,19% (de ~0,656 a 0,902 en forma fraccional), correspondiente a una desviación de la convexidad de 0,344 a 0,098. A diferencia notable de ello, el punto de tinta inventivo mostraba una convexidad de 98,45% (~0,985), correspondiente a una desviación de la convexidad de aproximadamente 0,015. Esta desviación es al menos 1/6 a 1/20 de la desviación mostrada por las diversas tecnologías de la técnica anterior. En términos absolutos, la desviación es al menos 0,08 menor que la desviación mostrada por las diversas tecnologías de la técnica anterior.

Se realizó otro estudio, descrito anteriormente en la presente memoria, en el cual las construcciones de película de tinta de la presente invención se produjeron sobre 19 sustratos fibrosos diferentes. En la Tabla 1, se proporciona la no convexidad de puntos inventivos típicos. La no convexidad de puntos de tinta en las construcciones de película de tinta se presenta gráficamente en los gráficos de barras proporcionados en la Figura 5D.

Como en el estudio de desviación de la redondez, los puntos impresos en la presente invención mostraron una convexidad superior con respecto a las imágenes de la técnica anterior, para un sustrato dado, revestido o no revestido.

Para todos los 19 sustratos fibrosos ensayados, los puntos de tinta inventivos típicos mostraron una no convexidad de 0,004 a 0,021. Para cada uno de los 19 sustratos fibrosos ensayados, al menos algunos de los puntos de tinta inventivos mostraron una no convexidad de como máximo 0,018, como máximo 0,016, como máximo 0,015, como máximo 0,014 o como máximo 0,013.

Para todos los sustratos fibrosos revestidos de forma básica ensayados, los puntos de tinta inventivos típicos mostraron una no convexidad de 0,004 a 0,015. Para cada uno de estos sustratos fibrosos revestidos, al menos algunos de los puntos de tinta inventivos mostraron una no convexidad de como máximo 0,014, como máximo 0,012, como máximo 0,010, como máximo 0,009, como máximo 0,008 o como máximo 0,007.

Para cada uno de los sustratos no revestidos, al menos algunos de los puntos de tinta inventivos mostraron una no convexidad de como máximo 0,03, como máximo 0,025, como máximo 0,022, como máximo 0,020, como máximo 0,018, como máximo 0,016, como máximo 0,015, como máximo 0,014 o como máximo 0,013.

Debido a que, como se ha indicado anteriormente, las imágenes de tinta pueden contener una pluralidad extremadamente grande de puntos individuales o películas de tinta de gota única (al menos 20, al menos 100 o al menos 1.000), puede ser significativo definir estadísticamente las construcciones de película de tinta inventivas en donde al menos 10%, al menos 20% o al menos 30% y, en algunos casos, al menos 50%, al menos 70% o al menos 90% de los puntos de tinta inventivos (o puntos de tinta de gota única inventivos), dispuestos sobre cualquier sustrato fibroso no revestido o revestido (o revestido de forma básica), y seleccionados aleatoriamente, pueden mostrar una no convexidad de como máximo 0,04, como máximo 0,035, como máximo 0,03, como máximo 0,025, como máximo 0,020, como máximo 0,017, como máximo 0,014, como máximo 0,012, como máximo 0,010, como máximo 0,009, como máximo 0,008 o como máximo 0,007.

Al menos 10%, al menos 20%, o al menos 30% y, en algunos casos, al menos 50%, al menos 70% o al menos 90% de estos puntos de tinta inventivos (o puntos de gota única inventivos) pueden mostrar una no convexidad de al menos 0,001, al menos 0,002 o al menos 0,0025.

Al igual que con un punto de tinta único o un punto de tinta de gota única individual, al menos 10%, al menos 20% o al menos 30% y, más típicamente al menos 50%, al menos 70% o al menos 90% de los puntos de tinta inventivos (o los puntos de tinta de gota única inventivos), dispuestos sobre cualquier sustrato fibroso no revestido o revestido (o "revestido de forma básica") y, seleccionados aleatoriamente, pueden mostrar una no convexidad dentro de un intervalo de 0,001-0,002 a 0,05, de 0,001-0,002 a 0,04, de 0,001-0,002 a 0,035, de 0,001-0,002 a 0,030, de 0,001 0,002 a 0,025, de 0,001-0,002 a 0,020, de 0,001-0,002 a 0,015, de 0,001-0,002 a 0,012 o de 0,001 a 0,010.

Para cualquier sustrato de impresión fibroso revestido o "revestido de forma básica", estos mismos puntos mostrar una no convexidad menor, dentro de un intervalo de 0,001-0,002 a 0,020, de 0,001-0,002 a 0,015, de 0,001-0,002 a 0,012, de 0,001 -0,002 a 0,010, 0,001 a 0,008, de 0,001 a 0,007, de 0,001 a 0,006, 0,001 a 0,005 o de 0,001 a 0,004.

Para cualquier sustrato de impresión fibroso no revestido, estos mismos puntos pueden mostrar una no convexidad dentro de un intervalo de 0,001-0,002 a 0,05, de 0,001-0,002 a 0,04, de 0,001-0,002 a 0,035, de 0,001-0,002 a 0,030, de 0,001 -0,002 a 0,025, de 0,001 -0,002 a 0,020, de 0,001 -0,002 a 0,015, de 0,001 -0,002 a 0,012, o de 0,001 a 0,010.

Se proporcionan a continuación en la presente memoria caracterizaciones adicionales relacionadas con la convexidad del punto de tinta.

Tinta de referencia

Los puntos de tinta en las construcciones de punto de tinta de la presente invención pueden mostrar consistentemente buenas propiedades de forma (por ejemplo, convexidad, redondez, irregularidad del borde y similares), independientemente, en gran medida, de las características topográficas locales particulares del sustrato e independientemente, en gran medida, del tipo de sustrato de impresión (por ejemplo, sustratos de impresión revestidos de forma básica o no revestidos). Sin embargo, las propiedades de forma de los puntos de tinta en las construcciones de punto de tinta de la presente invención no son completamente independientes del tipo de sustrato de impresión, como resulta evidente de los fotogramas inferiores de las Figuras 5A (sustrato fibroso revestido) frente a los fotogramas inferiores de las Figuras 5B (sustrato fibroso no revestido). La calidad de los puntos de tinta en diversas tecnologías de impresión conocidas y en tecnologías de inyección de tinta acuosa directa en particular, puede variar sustancialmente con el tipo de sustrato de impresión.

Una tinta de inyección de referencia, junto con un método de impresión de referencia para la misma, puede utilizarse para definir estructuralmente las diversas propiedades ópticas de construcciones de punto de tinta sobre un sustrato a una base de sustrato, normalizando esas propiedades al sustrato de impresión.

La tinta de referencia contenía 15% de Basacid Black X34 Liquid (BASF), 60% de propilenglicol y 25% de agua destilada. El tinte se añadió a una mezcla de agua y propilenglicol. Después de 5 minutos de agitación, la tinta se hizo pasar a través de un filtro de 0,2 micrómetros. La composición de tinta de referencia es sencilla y los componentes son genéricos o, al menos, están disponibles en el mercado. En el caso de no disponer de Basacid Black X34 Liquid (BASF), puede sustituirse el mismo por un colorante de inyección de tinta negro similar. En cualquier caso, puede obtenerse un suministro de la tinta de referencia de Landa Corporation, POB 2418, Rehovot 7612301, Israel.

La tinta de referencia se imprimió utilizando una impresora FUJIFILM Dimatix Materials, DMP-2800, equipada con un cabezal de impresión de 10 pl, DMC-11610. Los parámetros de impresión se ajustaron como sigue:

Temperatura de la tinta: 25°C

Temperatura del sustrato: 25°C

Tensión de puesta en marcha: 25 V

Punto de ajuste del menisco: 5,08 cm de agua (2,0 pulgadas)

Distancia del cabezal de impresión al sustrato: 1 mm.

El aparato de impresión está disponible en el mercado. Si no está disponible, puede utilizarse una impresora funcionalmente equivalente (o sustancialmente funcionalmente equivalente). De forma alternativa, tal aparato de impresión puede estar disponible por cortesía de Landa Corporation, POB 2418, Rehovot 7612301, Israel.

La tinta de inyección de referencia se preparó e imprimió sobre diversos sustratos de impresión, como se ha descrito anteriormente en la presente memoria. Los puntos impresos se sometieron a procesamiento de imagen para caracterización de redondez y convexidad.

La Figura 5E-1 proporciona gráficos de barras comparativos de la desviación de la redondez para puntos de tinta producidos según algunas realizaciones de la presente invención, frente a puntos de tinta producidos utilizando la formulación de tinta y el método de impresión de referencia descritos anteriormente. El estudio comparativo se realizó utilizando 10 sustratos fibrosos de propiedades físicas y químicas variables; estos incluían sustratos tanto revestidos como no revestidos. Los sustratos se identifican y caracterizan parcialmente en la Tabla 2, que proporciona además la desviación respecto a los resultados de redondez del estudio comparativo, para cada uno de los 10 sustratos fibrosos.

Es evidente que para todos los sustratos fibrosos, revestidos (de forma básica) y no revestidos, las construcciones de punto inventivas muestran menores desviaciones de la redondez (ER-1 o DRpunto). El valor más alto de DRpunto, 0,19, obtenido para un sustrato no revestido (Hadar Top), es aún menor que 1/5 del valor de desviación de redondez más bajo de los puntos de tinta de referencia (RDR), 1,16, obtenido para un sustrato "sedoso" revestido (Sappi Magno Satin).

Tabla 2

En una base por sustrato, las diferencias entre DRpunto y RDR son incluso más pronunciadas. La razón de DRpunto/RDR, también denominada como coeficiente "K1", varía de aproximadamente 0,02 a aproximadamente 0,07, correspondiendo a un factor de 14:1 a 50:1, en una base por sustrato.

Por lo tanto, según algunas realizaciones de la presente invención, el coeficiente K1 puede ser como máximo 0,25, como máximo 0,22, como máximo 0,20, como máximo 0,17, como máximo 0,15, como máximo 0,12, como máximo 0,10, como máximo 0,09 o como máximo 0,08 para sustratos tanto revestidos (revestidos de forma básica) como no revestido y, en algunos casos, como máximo 0,070, como máximo 0,065, como máximo 0,060, como máximo 0,055, como máximo 0,050, como máximo 0,045 o como máximo aproximadamente 0,04.

El coeficiente K1 puede ser al menos 0,010, al menos 0,015, al menos 0,180 o al menos aproximadamente 0,020. En algunos casos, el coeficiente K1 puede ser al menos 0,03, al menos 0,04, al menos 0,05, al menos 0,06, al menos aproximadamente 0,07, al menos aproximadamente 0,075, al menos aproximadamente 0,08, al menos aproximadamente 0,09, al menos aproximadamente 0,10.

Para sustratos revestidos, coeficiente K1 puede ser como máximo 0,070, como máximo 0,065, como máximo 0,060, o como máximo 0,055 y, en algunos casos, como máximo 0,050, como máximo 0,045, como máximo 0,040, como máximo 0,035, como máximo 0,030, como máximo 0,025 o como máximo 0,022.

La Figura 5E-2 proporciona gráficos de barras comparativos de la convexidad del punto de tinta de las construcciones de punto de tinta de la Figura 5E-1, para cada uno de los 10 sustratos fibrosos descritos anteriormente. La Tabla 3 proporciona los resultados de no convexidad del estudio comparativo, para cada uno de los 10 sustratos fibrosos.

Tabla 3

Es evidente que para todos los sustratos fibrosos, revestidos (de forma básica) y no revestidos, las construcciones de punto inventivas muestran no convexidades menores (1-CX o DCpunto). El valor más alto de DCpunto, obtenido para un sustrato no revestido (Hadar Top), 0,010, es aún menor que 2/5 del valor de desviación de redondez más bajo de los puntos de tinta de referencia (RDR), obtenidos para un sustrato de brillo revestido (Arjowiggins Gloss), 0,026.

En una base por sustrato, la diferencia entre DCpunto y RDC son incluso más pronunciadas. La razón de DCpunto/ RDC, también denominada como coeficiente "K", varía de aproximadamente 0,04 a aproximadamente 0,17, correspondiendo a un factor de 6:1 a 25:1, en una base por sustrato.

Por lo tanto, según algunas realizaciones de la presente invención, el coeficiente K puede ser como máximo 0,35, como máximo 0,32, como máximo 0,30, como máximo 0,27, como máximo 0,25, como máximo 0,22, como máximo 0,20, como máximo 0,19 o como máximo 0,18 para sustratos tanto revestidos (revestidos de forma básica) como no revestidos. El coeficiente K puede ser al menos 0,010, al menos 0,02, al menos 0,03 o al menos aproximadamente 0,04. En algunos casos, el coeficiente K puede ser al menos 0,05, al menos 0,07, al menos 0,10, al menos 0,12, al menos 0,15, al menos 0,16, al menos 0,17, al menos 0,18, al menos 0,19, o al menos aproximadamente 0,20.

Para sustratos no revestidos, el coeficiente K puede ser como máximo 0,15, como máximo 0,12, como máximo 0,10, como máximo 0,09, como máximo 0,08 o como máximo 0,075 y, en algunos casos, como máximo 0,070, como máximo 0,065, como máximo 0,060 o como máximo 0,055 y, en algunos casos, como máximo 0,050, como máximo 0,045 o como máximo 0,040.

El coeficiente K puede ser al menos 0,020, al menos 0,03, al menos 0,04, al menos 0,06, al menos 0,07 o al menos aproximadamente 0,08. En algunos casos, particularmente para diversos sustratos revestidos de forma básica, el coeficiente K puede ser al menos 0,10, al menos aproximadamente 0,12, al menos aproximadamente 0,14, al menos aproximadamente 0,16, al menos aproximadamente 0,18 o al menos aproximadamente 0,20,

Campo visual

Los puntos de tinta en las construcciones de punto de tinta de la presente invención pueden mostrar consistentemente buenas propiedades de forma (por ejemplo, convexidad, redondez, irregularidad de borde y similares), independientemente, en gran medida, de las características topográficas locales particulares del sustrato e independientemente, en gran medida, del tipo de sustrato de impresión (sustratos de impresión revestidos o no revestidos, sustratos de impresión de plástico, etc.). La calidad de los puntos de tinta en diversas tecnologías de impresión conocidas y en tecnologías de inyección de tinta acuosa directa en particular, puede variar apreciablemente con el tipo de sustrato de impresión y con las características topográficas locales particulares del sustrato. Se apreciará fácilmente que, a modo de ejemplo, cuando el punto de tinta se inyecta sobre un contorno local particularmente plano que tenga una superficie de sustrato relativamente homogénea (tal como una fibra ancha), el punto de tinta obtenido puede mostrar propiedades de forma significativamente mejores, con respecto al otro, o puntos de tinta promedios dispuestos en cualquier otro lugar sobre el sustrato.

Usando un enfoque más estadístico, sin embargo, puede distinguirse mejor entre las construcciones de punto inventivas con respecto a las construcciones de punto de tinta de la técnica. Por lo tanto, en algunas realizaciones de la presente invención, las construcciones de punto de tinta pueden caracterizarse como una pluralidad de puntos de tinta dispuestos sobre el sustrato, dentro de un campo visual representativo. Suponiendo que la caracterización del punto se obtiene a través de un procesamiento de imagen, un campo visual contiene una pluralidad de imágenes de punto de las cuales al menos 10 imágenes de punto son adecuadas para el procesamiento de imagen. Tanto el campo visual como las imágenes de punto seleccionadas para el análisis son preferiblemente representativas de la población total de puntos de tinta en el sustrato (por ejemplo, en términos de forma del punto).

Como se utiliza en la presente memoria descriptiva y en la sección de reivindicaciones que la sigue, la expresión "proyección geométrica" se refiere a una construcción geométrica imaginaria que se proyecta sobre una cara impresa de un sustrato de impresión.

Como se utiliza en la presente memoria descriptiva y en la sección de reivindicaciones que la sigue, la expresión "punto de tinta distintivo" se refiere a cualquier punto de tinta o imagen de punto de tinta, dispuesto al menos parcialmente dentro de la "proyección geométrica", que no es un "satélite" ni un punto que solapa o una imagen de punto.

Como se utiliza en la presente memoria descriptiva y en la sección de reivindicaciones que la sigue, la expresión "desviación media" con respecto a redondez, convexidad y similares de una pluralidad de "puntos de tinta distintivos", se refiere a la suma de las desviaciones del punto de tinta distintivo individual dividido por el número de puntos de tinta distintos individuales.

Procedimiento

Una muestra impresa, que preferiblemente contiene una alta incidencia de puntos de tinta únicos, se escaneó manualmente en un microscopio LEXT, utilizando un aumento de X20 para obtener un campo que incluye al menos 10 puntos únicos en un único fotograma. Debe tenerse cuidado de seleccionar un campo cuya calidad de punto de tinta sea aproximadamente representativa de la calidad de punto de tinta global de la muestra impresa.

Cada punto dentro del fotograma seleccionado se analiza por separado. Los puntos que están "cortados" por los márgenes del fotograma (que pueden considerarse una proyección geométrica cuadrada) se considera que son parte del fotograma y sí se analizan. Cualquier punto satélite y solapante se excluye del análisis. Un "satélite" se define como un punto de tinta cuya área es menor que 25% del área promedio de punto de los puntos dentro del fotograma, para fotogramas que tienen un tamaño de punto generalmente homogéneo, o como un punto de tinta cuya área es menor que 25% del punto adyacente más cercano, para fotogramas no homogéneos.

Cada punto de tinta distintivo se aumenta posteriormente con un zoom de X100, y el procesamiento de imagen puede efectuarse según el procedimiento proporcionado anteriormente en la presente memoria con respecto a los procedimientos de convexidad y redondez.

Resultados

La Figura 5F-1 proporciona una vista ampliada de un pequeño campo de puntos de tinta sobre un sustrato fibroso revestido de forma básica (Arjowiggins revestido reciclado brillo, 170 gsm), produciéndose el campo utilizando una impresora de inyección directa acuosa disponible en el mercado. La imagen de tinta A es un satélite y se excluye del análisis. El punto B está cortado por el margen de fotograma y se incluye en el análisis (es decir, se analiza el punto de tinta completo). Se considera que la cola o proyección C es parte del punto de tinta dispuesto a su izquierda. Por lo tanto, el campo contiene solo 6 puntos de tinta por cada procesamiento de imagen.

La Figura 5F-2 proporciona una vista ampliada de un campo de una construcción de punto de tinta según la presente invención, en la que el sustrato revestido de forma básica es idéntico al de la Figura 5F-1. La imagen de tinta D, a modo de ejemplo, es un satélite, y se excluye del análisis. Por lo tanto, el campo contiene 12 puntos de tinta por procesamiento de imagen.

Es evidente a partir de una comparación de las figuras, que el campo de los puntos de tinta mostrados en la Figura 5F-1 muestra una forma de punto y una forma promedio de punto superiores con respecto al campo de los puntos de tinta mostrados en la Figura 5F-2.

La Figura 5G-1 proporciona una vista ampliada de un campo de puntos o manchas de tinta sobre un sustrato fibroso no revestido (Hadar Top no revestido-transferencia 170 gsm), produciéndose el campo utilizando una impresora de inyección directa acuosa disponible en el mercado. A mayor aumento, resulta evidente que los puntos E y F son puntos individuales distintivos. Aunque varias manchas son razonablemente redondas y están bien formadas, la mayoría de las manchas muestran una mala redondez y convexidad, tienen bordes pocos definidos y parecen contener múltiples centros de tinta que están asociados o débilmente asociados.

A diferencia notable de ello, la Figura 5G-2 proporciona una vista ampliada de un campo de una construcción de punto de tinta según la presente invención, en la que el sustrato no revestido es idéntico al de la Figura 5G-1. Cada punto de tinta muestra una buena redondez y convexidad y tiene bordes bien definidos. Además, cada punto de tinta está dispuesto encima del sustrato fibroso grueso no revestido.

En las Tablas 4A-4D se proporcionan datos de desviación de la redondez y de no convexidad para cada uno de los campos.

Los campos de la construcción de puntos de tinta según la presente invención mostraron no convexidades (promedio) de 0,003 para el sustrato revestido Arjowiggins, y de 0,013 para el sustrato no revestido Hadar Top. Estos valores promedio son muy similares a las no convexidades mostradas por los puntos de tinta individuales de la presente invención sobre estos sustratos (0,004 y 0,010, respectivamente). Similarmente, los campos de la construcción de punto de tinta según la presente invención mostraron desviaciones (promedio) de la redondez de 0,059 para el sustrato revestido Arjowiggins y de 0,273 para el sustrato no revestido Hadar Top. Estos valores promedio son mayores que, pero bastante similares a, las desviaciones de la redondez mostradas por los puntos de tinta individuales de la presente invención sobre estos sustratos (0,026 y 0,239, respectivamente). Como se ha expresado anteriormente en la presente memoria, y se manifiesta a simple vista de las Figuras 5F-2 y 5G-2, los puntos de tinta en las construcciones de punto de tinta de la presente invención tienden a mostrar consistentemente buenas propiedades de forma (tales como convexidad y redondez), en gran medida independientes de las características topográficas locales y particulares del sustrato.

Estos resultados ejemplares se han confirmado sobre varios sustratos fibrosos adicionales, tanto revestidos de forma básica como no revestidos.

Para todos los sustratos fibrosos revestidos de forma básica ensayados, los campos de la construcción de punto de tinta según la presente invención mostraron una no convexidad media de como máximo 0,05, como máximo 0,04, como máximo 0,03, como máximo 0,025, como máximo 0,020, como máximo 0,015, como máximo 0,012, como máximo 0,010, como máximo 0,009 o como máximo 0,008.

Para todos los sustratos fibrosos no revestidos ensayados, los campos de la construcción de punto de tinta según la presente invención mostraron una no convexidad media de como máximo 0,085, como máximo 0,07, como máximo 0,06, como máximo 0,05, como máximo 0,04, como máximo 0,03, como máximo 0,025, como máximo 0,020, como máximo 0,018 o como máximo 0,015.

Tabla 4A

Tabla 4B

Tabla 4C

Tabla 4D

En algunas realizaciones, el campo de no convexidad es al menos 0,0005, al menos 0,001, al menos 0,002, al menos 0,003 o al menos aproximadamente 0,004. En algunos casos y, particularmente para sustratos fibrosos no revestidos, el campo o no convexidad media puede ser al menos 0,05, al menos 0,07, al menos 0,10, al menos 0,12, al menos 0,15, al menos 0,16, al menos 0,17 o al menos 0,18.

Para todos los sustratos fibrosos revestidos de forma básica ensayados, los campos de la construcción de punto de tinta según la presente invención mostraron una desviación media de la redondez de como máximo 0,60, como máximo 0,50, como máximo 0,45, como máximo 0,40, como máximo 0,35, como máximo 0,30, como máximo 0,25, como máximo 0,20, como máximo 0,17, como máximo 0,15, como máximo 0,12 o como máximo 0,10.

Para todos los sustratos fibrosos no revestidos ensayados, los campos de la construcción de punto de tinta según la presente invención mostraron una desviación media de la redondez de como máximo 0,85, como máximo 0,7, como máximo 0,6, como máximo 0,5, como máximo 0,4, como máximo 0,35, como máximo 0,3, como máximo 0,25, como máximo 0,22 o como máximo 0,20.

En algunas realizaciones, la desviación media de la redondez es al menos 0,010, al menos 0,02, al menos 0,03 o al menos aproximadamente 0,04. En algunos casos, la desviación de la redondez puede ser al menos 0,05, al menos 0,07, al menos 0,10, al menos 0,12, al menos 0,15, al menos 0,16, al menos 0,17 o al menos 0,18.

Aunque la no convexidad y la desviación de los valores de redondez descritas anteriormente son para campos que tienen al menos 10 puntos adecuados para su evaluación, se aplican también a campos que tienen al menos 20, al menos 50 o al menos 200 de tales puntos adecuados. Además, los inventores han encontrado que la distinción entre ambos valores de no convexidad y desviación de los valores de redondez de las construcciones de punto de tinta inventivas frente a las construcciones de punto de tinta de la técnica anterior resulta aún más estadísticamente significativa con el aumento del tamaño de campo.

Para todos los sustratos de plástico ensayados, descritos con mayor detalle a continuación en la presente memoria, los campos de la construcción de punto de tinta según la presente invención mostraron una no convexidad media de como máximo 0,075, como máximo 0,06, como máximo 0,05, como máximo 0,04, como máximo 0,03, como máximo 0,025, como máximo 0,020, como máximo 0,015, como máximo 0,012, como máximo 0,010, como máximo 0,009 o como máximo 0,008; los campos de la construcción de punto de tinta según la presente invención mostraron una desviación media de la redondez de como máximo 0,8, como máximo 0,7, como máximo 0,6, como máximo 0,5, como máximo 0,4, como máximo 0,35, como máximo 0,3, como máximo 0,25, como máximo 0,20, como máximo 0,18 o como máximo 0,15. Los plásticos lisos, tales como polipropileno atáctico y diversos poliésteres, mostraron una desviación media de la redondez de como máximo 0,35, como máximo 0,3, como máximo 0,25, como máximo 0,20, como máximo 0,18, como máximo 0,15, como máximo 0,12, como máximo 0,10, como máximo 0,08, como máximo 0,06, como máximo 0,05, como máximo 0,04 o como máximo 0,035.

Sustratos de plástico

Las Figuras 5H-1 - 5H-3 proporcionan vistas superiores ampliadas de construcciones de punto de tinta según la presente invención, en las que un punto de tinta se imprime sobre cada uno de los diversos sustratos de impresión de plástico ejemplares, incluyendo polipropileno orientado biaxialmente - BOPP (Figura 5H-1); poliéster antiestático (Figura 5H-2); y polipropileno atáctico (Figura 5H-3).

Sobre todos los diversos sustratos de impresión de plástico utilizados, y como se muestra de manera ejemplar en las Figuras 5H-1 - 5H-3, los puntos de tinta de la presente invención mostraron propiedades ópticas y de forma superiores, incluyendo redondez, convexidad, irregularidad del borde y rugosidad de la superficie.

La Figura 5H-4 proporciona una vista superior ampliada de un punto de tinta impreso sobre un sustrato de poliéster, según la presente invención. La Figura 5H-4 proporciona además una representación en sección transversal que muestra la rugosidad de la superficie del punto de tinta y el sustrato. El punto de tinta tiene una altura de aproximadamente 600 nm. La desviación en altura es menor que ±50 nm sobre el 80% de la mitad del diámetro de punto, y menor que ±25 nm sobre el 60% de la mitad del diámetro de punto.

Se proporcionan desviaciones ejemplares de la redondez y no convexidades en la Tabla 5.

Tabla 5

La no convexidad, o desviación de la convexidad de los puntos de tinta impresos sobre una amplia variedad de sustratos de impresión de plástico, era como máximo 0,020, como máximo 0,018, como máximo 0,016, como máximo 0,014, como máximo 0,012 o como máximo 0,010. Al menos algunos de los puntos de tinta, sobre todos estos sustratos, incluyendo BOPP, mostraron no convexidades de como máximo 0,008, como máximo 0,006, como máximo 0,005, como máximo 0,004, como máximo 0,0035, como máximo 0,0030, como máximo 0,0025 o como máximo 0,0020. Sobre los sustratos de poliéster y polipropileno atáctico, los puntos de tinta típicos mostraron no convexidades de como máximo 0,006, como máximo 0,004, como máximo 0,0035 e incluso más típicamente como máximo 0,0030, como máximo 0,0025 o como máximo 0,0020.

Sobre todos los sustratos plásticos ensayados, los puntos de tinta individuales en las construcciones de punto de tinta según la presente invención mostraron una desviación típica de la redondez de como máximo 0,8, como máximo 0,7, como máximo 0,6, como máximo 0,5, como máximo 0,4, como máximo 0,35, como máximo 0,3, como máximo 0,25, como máximo 0,20, como máximo 0,18 o como máximo 0,15. Sobre diversos plásticos suaves, tales como polipropileno atáctico y diversos poliésteres, los puntos de tinta individuales mostraron una desviación típica de la redondez de como máximo 0,35, como máximo 0,3, como máximo 0,25, como máximo 0,20, como máximo 0,18, como máximo 0,15, como máximo 0,12, como máximo 0,10, como máximo 0,08, como máximo 0,06, como máximo 0,05, como máximo 0,04 o como máximo 0,035.

Cada una de las Figuras 5H-5 - 5H-7 proporciona una vista ampliada de un campo que tiene una construcción de punto de tinta según la presente invención, conteniendo cada campo puntos de tinta impresos sobre un sustrato de plástico respectivo. En la Figura 5H-5, el sustrato es poliéster anti-estático; en la Figura 5H-6, el sustrato es polipropileno (BOPP WBI de 35 micrómetros (Dor, Israel)); en la Figura 5H-7, el sustrato de impresión es polipropileno atáctico. En todos estos campos, cada punto de tinta muestra buena redondez y convexidad, tiene bordes bien definidos y está dispuesto encima del sustrato de plástico particular. Los puntos de tinta de las construcciones de puntos de tinta inventivas sobre plástico pueden parecerse mucho a los puntos de tinta sobre sustratos revestidos de forma básica, particularmente con respecto a redondez, convexidad, irregularidad del borde y otras propiedades de forma ópticas. Para una amplia diversidad de sustratos de plástico, las construcciones de puntos de tinta inventivas sobre plástico muestran propiedades de forma ópticas (por ejemplo, desviación de la redondez, no convexidad) que son iguales o que superan a aquellas de los sustratos revestidos de forma básica.

Uniformidad óptica

Las imágenes de película de tinta originales proporcionadas en las Figuras 5A y 5B no son ópticamente uniformes. En general, las imágenes de película de tinta dispuestas sobre papel no revestido son menos ópticamente uniformes que las imágenes de película de tinta correspondientes dispuestas sobre papel revestido.

Además, puede observarse que los puntos de tinta inventivos muestran una uniformidad óptica superior en comparación con las diversas formas de tinta de la técnica anterior. Esto parece mantenerse para ambos sustratos impresos no revestidos y revestidos. Lo que se observa fácilmente a simple vista puede cuantificarse utilizando técnicas de procesamiento de imágenes. Se proporciona a continuación el método de medición de uniformidad del punto de tinta.

Medición de la uniformidad óptica

Las imágenes de punto se cargan en el Software ImageXpert, preferiblemente utilizando las reglas estadísticas proporcionadas anteriormente en la presente memoria. Cada imagen se carga en cada uno de los canales Rojo, Verde y Azul. El canal seleccionado para el procesamiento de la imagen es el canal que presenta los detalles más visibles, que incluyen el contorno de punto y la varianza de color dentro del área de punto, y la estructura fibrosa de la superficie del sustrato. Por ejemplo, el canal Rojo típicamente es más adecuado para un punto cian, mientras que el canal Verde típicamente es más adecuado para un punto magenta.

Para cada uno de los puntos seleccionados, se mide un perfil de línea (preferiblemente 3 perfiles de línea para cada uno de los al menos 10 puntos más representativos) a través del área de punto, cruzando a través del centro del punto. Puesto que el perfil de línea se mide en un único canal, se miden valores de gris (0-255, valores sin color). Los perfiles de línea se toman a través del centro del punto y cubren únicamente los dos tercios internos del diámetro de punto, para evitar efectos de borde. Lo habitual para muestreo de frecuencia es aproximadamente 8 mediciones ópticas a lo largo del perfil de la línea (8 valores de gris medidos, separados uniformemente a lo largo de cada micrómetro, o 125 nanómetros /- 25 nanómetros por cada medición a lo largo del perfil de la línea), que era la frecuencia automática del Software ImageXpert, y que se encontró que era adecuado y robusto para la tarea que se está realizando.

Se estima la desviación típica (STD) de cada uno de los perfiles de línea, y se promedian múltiples STD de perfil de línea para cada tipo de imagen impresa en un único valor.

Las Figuras 6A-1 a 6J-2 proporcionan imágenes de manchas o puntos de tinta obtenidos utilizando diversas tecnologías de impresión, y los perfiles de uniformidad óptica para los mismos. Más específicamente, las Figuras 6A-1 a 6E-1 proporcionan imágenes de punto de tinta dispuestas sobre papel no revestido, para las siguientes tecnologías de impresión: HP DeskJet 9000 (Figura 6A-1); Prensa digital: HP Indigo 7500 (Figura 6A-2); Transferencia: Ryobi 755 (Figura 6A-3); Xerox DC8000 (Figura 6A-4); y para una realización de la tecnología de impresión inventiva (Figura 6A-5). Similarmente, las Figuras 6F-1 a 6J-1 proporcionan imágenes de punto de tinta dispuestas sobre papel revestido de forma básica, para esas tecnologías de impresión.

Las Figuras 6A-2 a 6J-2 proporcionan, respectivamente, un gráfico que representa los valores relativos de gris (sin color) como una función de la posición sobre la línea que pasa a través del centro de la imagen del punto de tinta, para cada una de las imágenes de punto de tinta proporcionadas por las Figuras 6A-1 a 6E-1 (sobre papel no revestido), y las Figuras 6F-1 a 6J-1 (sobre papel revestido). Un perfil lineal relativamente plano para una imagen de punto de tinta particular indica una alta uniformidad óptica a lo largo de la línea.

En la Tabla 6 se proporciona la STD de cada uno de los perfiles de línea de cada tipo de imagen impresa, para sustratos tanto no revestidos como revestidos. Los resultados parecen confirmar que los puntos de tinta dispuestos sobre los sustratos de impresión fibrosos no revestidos muestran una uniformidad de peor calidad con respecto a los puntos de tinta correspondientes dispuestos sobre los sustratos de impresión fibrosos revestidos.

Además, para sustratos no revestidos, el perfil de línea de la película de tinta inventiva producida por el sistema y proceso inventivos tenía una STD de 4,7, que se compara favorablemente con las STD conseguidas utilizando las diversas tecnologías de la técnica anterior (de 13,7 a 19,1). Para sustratos revestidos, el perfil de línea del punto de tinta inventivo producido por el sistema y proceso inventivos tenía una STD de 2,5, que se compara favorablemente, aunque de manera menos notable, con las STD logradas utilizando las diversas tecnologías de la técnica anterior (de 4 a 11,6).

Cuando se compara entre películas o puntos sobre papeles revestidos, el promedio de cada una de las desviaciones típicas (STD) de los perfiles de punto de la presente invención siempre estaba por debajo de 3. Más generalmente, la STD de los perfiles de punto de la presente invención es menor que 4,5, menor que 4, menor que 3,5, menor que 3 o menor que 2,7.

Tabla 6

A diferencia notable de ello, la STD del perfil de Uniformidad del Punto de transferencia era DE 5,75 y la STD del perfil de uniformidad del punto LEP (Indigo) era de 11,6.

Por lo tanto, los valores STD para los puntos de la presente invención están manifiestamente diferenciados de los valores STD de los puntos impresos ejemplares de la técnica anterior, en papeles tanto revestidos como no revestidos.

Al comparar entre películas o puntos sobre papeles no revestidos, la desviación típica (STD) de los perfiles de punto de la presente invención siempre estaba por debajo de 5. De forma más general, la STD de los perfiles de punto de la presente invención es menor que 10, menor que 8, menor que 7 o menor que 6.

Debido a que, como se ha indicado anteriormente, las imágenes de tinta pueden contener una pluralidad extremadamente grande de puntos de tinta individuales o únicos (al menos 20, al menos 100, al menos 1.000, al menos 10.000 o al menos 100.000), puede ser significativo definir estadísticamente construcciones de punto de tinta inventivas en donde al menos 10%, al menos 20% o al menos 30% y, en algunos casos, al menos 50%, al menos 70% o al menos 90% de los puntos de tinta inventivos (o puntos de tinta de gota única inventivos), dispuestos sobre cualquier sustrato fibroso no revestido o revestido (o revestido de forma básica), muestran las desviaciones típicas mencionadas anteriormente para papeles no revestidos y para papeles revestidos de forma básica.

Densidad óptica

Se prepararon formulaciones de tinta que contienen una razón 1:3 de pigmento (Clariant Hostajet Black O-PT nanodispersión) a resina, según el Ejemplo 6. Las formulaciones se aplicaron a papel revestido Condat Gloss® (135 gsm) utilizando diversas varillas de revestimiento produciendo capas húmedas que tenían un espesor características de 4 50 micrómetros.

La formulación proporcionada anteriormente contiene aproximadamente 9,6% de sólidos de tinta, de los cuales un 25% es pigmento y aproximadamente un 75% es resina, en peso. En todos los ensayos, la razón de resina a pigmento se mantuvo a 3:1. La fracción de sólidos de tinta en las formulaciones de tinta variaba entre 0,05 y 0,12, en peso (5% a 12%). La prueba de comparación con el original se realizó de una manera convencional, directamente sobre el papel. Se calculó el espesor de cada película de tinta obtenida.

Se midió la densidad óptica con un espectro-densitómetro X-Rite® 528, utilizando el modo estatus "T", absoluto. Los resultados se proporcionan en la Tabla 7. La Figura 12 proporciona los puntos de densidad óptica obtenidos, junto con la curva de ajuste (curva más inferior) de la densidad óptica lograda como una función del espesor de película. Aunque no se sabe que la formulación sea una formulación de la técnica anterior, la curva de ajuste puede representar las capacidades de densidad óptica de la técnica anterior.

Tabla 7

La densidad óptica de las construcciones de película de tinta inventivas puede ser al menos 5%, al menos 7%, al menos 10%, al menos 12%, al menos 15%, al menos 18%, al menos 20%, al menos 22%, al menos 25%, al menos 28%, al menos 30%, al menos 35% o al menos 40% mayor que cualquiera de los puntos de densidad óptica obtenidos y representados en la Figura 12, y/o mayor que cualquier punto en la curva de ajuste representada por la función:

O Dreferencia_inicial = 0,5321425673 1,87421537367*Hpelícula - 0,8410126431754*(Hpelícula)2

0,1716685941273*(Hpelícula)3 - 0,0128364454332*(Hpelícula)4

en donde:

ODreferencia_inicial es la densidad óptica proporcionada por la curva de ajuste, y

Hpelícula es el espesor promedio o la altura promedio de la película de tinta dispuesta sobre un sustrato de impresión, tal como un sustrato de impresión fibroso.

Las curvas ejemplares dispuestas por encima de la curva de ajuste en la Figura 12 son curvas de densidad óptica de la construcción de película de tinta inventiva, en las que la densidad óptica es un 7% mayor o un 15% mayor, respectivamente, que ODreferencia_inicial.

En términos absolutos, la densidad óptica de las construcciones de película de tinta inventivas (ODinvención) puede ser al menos 0,08, al menos 0,10, al menos 0,12, al menos 0,15, al menos 0,18, al menos 0,20, al menos 0,25, al menos 0,30, al menos 0,35 o al menos 0,40 mayor que cualquiera de los puntos de densidad óptica obtenidos y representados en la Figura 12, y/o mayor que cualquier punto sobre la curva de ajuste representada por la función proporcionada anteriormente (ODreferenciajnicial). Además, para un espesor de película de al menos 1,5 micrómetros, ODinvención puede ser al menos 0,45, al menos 0,50, al menos 0,55, al menos 0,60, al menos 0,70, al menos 0,80, al menos 0,90, al menos 1,00, al menos 1,10 o al menos 1,25 mayor que cualquiera de los puntos de densidad óptica obtenidos y representados en la Figura 12 y/o mayor que cualquier punto sobre la curva de ajuste representada por la función proporcionada anteriormente.

La Figura 13 proporciona las mediciones de densidad óptica de la Figura 12, representada como una función del contenido de pigmento o el espesor promedio de pigmento calculado (Tpig). Las densidades ópticas (eje Y) de la Figura 13 son idénticas a aquellas mostradas en la Figura 12, pero la variable del eje X es el contenido de pigmento o espesor de pigmento calculado, en lugar del espesor de película de tinta promedio medido o calculado. Por lo tanto,

ODreferencia_inicial = 0,5321425673 7,49686149468* Tpig - 3,3640505727016*(Tpig)2

0,6866743765092*(Tpig)3 - 0,0513457817328*(Tpig)4

En el caso de pigmentos negros tales como pigmentos negros que incluyen o que consisten sustancialmente en negro de carbono, el espesor promedio de pigmento calculado puede ser aproximadamente igual al espesor de los sólidos de la tinta multiplicado por la fracción en peso del pigmento dentro de la fracción de sólidos de la tinta (a modo de ejemplo, en la formulación a la que se ha hecho referencia anteriormente, la fracción en peso del pigmento es 0,25).

La densidad óptica de las construcciones de película de tinta inventivas pueden ser al menos 5%, al menos 7%, al menos 10%, al menos 12%, al menos 15%, al menos 18%, al menos 20%, al menos 22%, al menos 25%, al menos 28%, al menos 30%, al menos 35% o al menos 40% mayor que cualquiera de los puntos de densidad óptica obtenidos y representados en la Figura 13 y/o mayor que cualquier punto de la curva de ajuste de ODreferencia^jnicial como una función del espesor promedio de pigmento calculado.

En términos absolutos, la densidad óptica de las construcciones de película de tinta inventivas (ODinvención) puede ser al menos 0,08, al menos 0,10, al menos 0,12, al menos 0,15, al menos 0,18, al menos 0,20, al menos 0,25, al menos 0,30, al menos 0,35 o al menos 0,40 mayor que cualquiera de los puntos de densidad óptica obtenidos y representados en la Figura 13 y/o mayor que cualquier punto en la curva de ajuste representada por la función proporcionada anteriormente (ODreferencia^jnicial). Además, para un espesor de película de al menos 1,5 micrómetros, ODinvención puede ser al menos 0,45, al menos 0,50, al menos 0,55, al menos 0,60, al menos 0,70, al menos 0,80, al menos 0,90, al menos 1,00, al menos 1,10 o al menos 1,25 mayor que cualquiera de los puntos de densidad óptica obtenidos y representados en la Figura 13, y/o mayor que cualquier punto en la curva de ajuste de ODreferencia^jnicial como una función del espesor promedio de pigmento calculado.

Volumen de gama de color

La gama de color de una tecnología de impresión particular puede definirse como la suma total de todos los colores que la tecnología de impresión puede reproducir. Aunque las gamas de color pueden representarse de diversas maneras, una gama de color completa generalmente se representa en un espacio de color tridimensional.

El software disponible en el mercado a menudo utiliza los perfiles ICC (Consorcio Internacional del Color) para evaluar el volumen de gama de color.

La Norma ISO 12647-2 (versión "Norma modificada"), que se incorpora por referencia para todos los fines como si se hubiera expuesto enteramente en la presente memoria, se refiere a diversos parámetros de impresión para procesos litográficos por transferencia, incluyendo coordinadas CIELAB, lustre y brillo ISO para cinco sustratos de transferencia típicos.

La Norma ISO modificada 12647-2 define las coordenadas CIELAB de colores para la secuencia de impresión negrocian-magenta-amarillo, para cada uno de los cinco sustratos de transferencia típicos, y basándose en ello, define para cada uno de estos sustratos, una gama de color resultante de la impresión litográfica por transferencia.

En la práctica, las capacidades del volumen de gama de color de la técnica anterior, pueden ser, como máximo, aproximadamente 400 kilo(AE)3 para papel exento de madera revestido (por ejemplo, Tipo 1 y posiblemente Tipo 2 de la Norma ISO modificada 12647-2) utilizado como un sustrato en impresión litográfica por transferencia.

Las capacidades de volumen de gama de color de la técnica anterior pueden ser algo menores para sustratos de Tipo 3 (como máximo aproximadamente 380 kilo(AE)3) y para otros tipos de sustratos de impresión litográfica por transferencia tales como papeles no revestidos, por ejemplo, diversos papeles de transferencia no revestidos tales como el Tipo 4 y el Tipo 5 de la Norma ISO modificada 12647-2. Las capacidades de volumen de la gama de color de la técnica anterior pueden ser, como máximo, aproximadamente 350 kilo(AE)3 para tales papeles de transferencia no revestidos.

Se supone que el espesor de la imagen impresa (punto o película único) asociado con estos volúmenes de gama de color es de al menos 0,9-1,1 micrómetros.

A diferencia notable de ello, el volumen de la gama de color de las construcciones de película de tinta de la presente invención, según se determina, por ejemplo, mediante perfiles ICC, puede superar o superar apreciablemente los volúmenes de gama de color proporcionados anteriormente. Para cada tipo de sustrato particular, el volumen de gama de color de las construcciones de película de tinta inventivas puede superar la capacidad de volumen de gama de color existente respectiva en al menos 7%, al menos 10%, al menos 12%, al menos 15%, al menos 18%, al menos 20%, al menos 25%, al menos 30% o al menos 35%.

El volumen de la gama de color de las construcciones de película de tinta inventiva puede superar las capacidades de volumen de gama de color respectivas proporcionadas en al menos 25 kilo(AE)3, al menos 40 kilo(AE)3, al menos 60 kilo(AE)3, al menos 80 kilo(AE)3, al menos 100 kilo(AE)3, al menos 120 kilo(AE)3, al menos 140 kilo(AE)3 o al menos 160 kilo(AE)3.

En términos absolutos, el volumen de gama de color de las construcciones de película de tinta inventiva puede caracterizarse por volúmenes de gama de color de al menos 425 kilo(AE)3, al menos 440 kilo(AE)3, al menos 460 kilo(AE)3, al menos 480 kilo(AE)3 o al menos 500 kilo(AE)3. Para sustratos de Tipo 1 y Tipo 2 y similares, las construcciones de película de tinta inventiva pueden caracterizarse adicionalmente por volúmenes de gama de color de al menos 520 kilo(AE)3, al menos 540 kilo(AE)3, al menos 560 kilo(AE)3 o al menos 580 kilo(AE)3.

Sin desear quedar limitado por teoría alguna, los inventores creen que el volumen de gama de color potenciado, así como la densidad óptica potenciada descritos anteriormente en la presente memoria, pueden ser atribuibles al menos parcialmente o, en gran medida, a la laminación de la película de tinta inventiva sobre una superficie superior del sustrato de impresión. Debido a que la forma de la película puede determinarse en gran medida antes de la transferencia al sustrato, la película puede transferirse integralmente desde el ITM al sustrato. Esta unidad continua integral puede estar sustancialmente desprovista de disolvente, de modo que no haya penetración de ninguna clase de material desde la mantilla dentro de o entre las fibras de sustrato. La película integral puede formar una capa laminada dispuesta enteramente por encima de la superficie superior del sustrato de impresión fibroso.

Las construcciones de película de tinta inventiva pueden lograr los diversos volúmenes de gama de color establecidos, no solo dentro de un intervalo de espesor de película de 0,9-1, 1 micrómetros sino, sorprendentemente, a espesores o alturas de película promedio que son menores o apreciablemente menores que el intervalo de 0,9-1,1 micrómetros. Las construcciones de película de tinta inventivas pueden caracterizarse por estos volúmenes de gama de color para espesores de película de tinta de menos de 0,8 pm, menos de 0,7 pm, menos de 0,65 pm, menos de 0,6 pm, menos de 0,55 pm, menos de 0,5 pm, menos de 0,45 pm o menos de 0,4 pm.

Las construcciones de película de tinta inventivas pueden lograr también los diversos volúmenes de gama de color establecidos a espesores de película promedio que son como máximo 4 micrómetros, como máximo 3,5 pm, como máximo 3 pm, como máximo 2,6 pm, como máximo 2,3 pm, como máximo 2 pm, como máximo 1,7 pm, como máximo 1,5 pm, como máximo 1,3 pm o como máximo 1,2 pm.

Además, las construcciones de película de tinta inventiva pueden lograr también una cobertura completa de las gamas de color definidas por la Norma ISO a la que se ha hecho referencia anteriormente, dentro de cualquiera de los intervalos de espesor de película descritos anteriormente en la presente memoria.

Se proporciona una norma en desarrollo, la Norma ISO 15339, en la Tabla 8.

Tabla 8

Las impresiones de gama de color se realizaron utilizando cabezales de impresión de inyección de tinta de una sola pasada Dimatix SAMBA que tenían una resolución nominal de 1200 dpi y que proporcionaban un volumen de gota promedio de 9 pl.

La tinta en el cabezal de impresión se mantuvo a 22°C, la mantilla se mantuvo a 70°C. El secado manual se efectuó a aproximadamente 450°C a un flujo volumétrico de 16 CFM. La temperatura de transferencia era de aproximadamente 130°C. Se prepararon formulaciones de tinta sustancialmente como se ha descrito anteriormente con respecto a los Ejemplos 2, 5, 8 y 9.

Para cada tirada, se imprimieron 170 parches de diferentes combinaciones de color y se midieron utilizaron un espectrofotómetro para crear la gama de color. Cada separación de color se imprimió secuencialmente sobre una mantilla calentada y se secó manualmente durante aproximadamente 2 segundos. El orden de las separaciones era amarillo, magenta, cian y negro. Después de que se imprimieran todas las separaciones, la imagen se transfirió al papel aplicando presión utilizando una pesa cilindrica.

Cada separación de color individual tenía un espesor de hasta 600, hasta 650 o hasta 700 nm. El espesor total era como máximo 2.000 nm y, como promedio, aproximadamente 1.700 nm, 1.800 nm o 1.900 nm. En algunas tiradas, cada separación de color individual tenía un espesor de hasta 450, hasta 500 o hasta 550 nm, y el espesor total promedio correspondiente era de aproximadamente 1.300 nm, 1.400 nm o 1.500 nm.

Todas las comparaciones se realizaron con blanco normalizado, aunque se imprimieron sobre el mismo medio.

El software utilizado para crear un perfil de color a partir de las impresiones era un i1 Profiler, versión 1.4.2 (X-Rite® Inc., Grand Rapids, MI). Las mediciones se realizaron utilizando un espectrofotómetro i1Pro2 (X-Rite® Inc.) y se utilizaron técnicas convencionales (similares a las del i1 Profiler) para representar los gráficos y calcular el volumen de gama de color.

Resistencia a la abrasión

Una característica importante de las películas de tinta impresas es la resistencia a la abrasión. La resistencia a la abrasión es una propiedad de la tinta impresa que describe el grado en el cual la imagen impresa puede mantener su superficie e integridad estructural bajo un frotado, arañado o raspado prolongados. Durante el transporte y manipulación, la superficie expuesta de las películas de tinta impresas puede erosionarse apreciablemente, restando valor de esta manera a la calidad de la impresión. En consecuencia, una amplia diversidad de productos impresos (por ejemplo, revistas y folletos) puede requerir construcciones de película de tinta que tengan una resistencia a la abrasión superior.

La resistencia a la abrasión puede potenciarse típicamente utilizando formulaciones adecuadas que comprenden resinas que tienen buenas propiedades de resistencia a la abrasión. De forma alternativa o adicional, pueden introducirse componentes especiales, tales como ceras y/o aceites de secado rápido, en la formulación.

La introducción de ceras o aceites en la formulación de tinta puede afectar a los atributos globales de la tinta y también puede conducir a otros problemas relacionados con el proceso o relacionados con la impresión. Por lo tanto, proporcionar la resistencia a la abrasión requerida únicamente mediante resinas resistentes a la abrasión puede ser ventajoso al menos en este sentido.

Los inventores han descubierto que, en las formulaciones de tinta y en las construcciones de película de tinta de la presente invención, diversas resinas, que tienen propiedades de resistencia a la abrasión mecánica o "cuerpo" relativamente pobres, pueden contribuir ventajosamente al comportamiento termo-reológico de esas formulaciones de tinta, con lo que al menos uno de: el desarrollo de la película de tinta, la transferencia desde el miembro de transferencia intermedio o mantilla, y la adhesión al sustrato de impresión, puede potenciarse notablemente. Las propiedades mecánicas pobres de las resinas pueden incluir un valor de dureza bajo.

Los inventores han descubierto que la resistencia a la abrasión de las imágenes impresas que se han imprimido con formulaciones de tinta inventivas que contienen tales resinas es sorprendentemente alta con respecto a las propiedades de resistencia a la abrasión o "cuerpo" de esas resinas.

La resistencia a la abrasión se midió haciendo pasar un bloque abrasivo por encima de cada muestra un número de veces y midiendo la densidad óptica de las muestras en comparación con los valores de la referencia inicial establecidos para esas muestras antes del ensayo de abrasión. Las muestras se pusieron en un equipo de ensayo de frotado de tinta TMI (Testing Machines Incorporated) (modelo n.° 10-18-01) y el ensayo de frotado de tinta seca se realizó utilizando un bloque de ensayo de 1,8 kg que tenía una pieza de papel Condat Gloss® (135 gsm) dispuesta sobre el mismo. Las densidades ópticas de las muestras se midieron antes del ensayo y después de 100 ciclos de abrasión. Este procedimiento de medición de la resistencia a la abrasión está recomendado por el Manual de Instrucciones de TMI y está basado en el procedimiento ASTM D5264.

A modo de ejemplo: el polímero de alto peso molecular en la emulsión de formación de película Joncryl® 2178 se ensayó para resistencia a la abrasión, y se encontró que tenía excelentes propiedades de resistencia a la abrasión. Se preparó una formulación de tinta que contenía Joncryl® 2178 y se aplicó sobre papel Condat Gloss® (135 gsm) utilizando una varilla de revestimiento de 12 micrómetros. Con esta formulación de tinta, un espesor en húmedo de 12 gm corresponde aproximadamente a una película seca que tiene un espesor de película de 1,2 gm. La prueba de comparación con el original se realizó de una manera convencional. La muestra de película de tinta seca se ensayó entonces para la resistencia a la abrasión. La pérdida de densidad óptica fue solo de 18% después de 100 ciclos de abrasión, lo que se considera un resultado excelente para diversas aplicaciones de impresión.

La emulsión formadora de película Joncryl® 2178 se ensayó adicionalmente para la compatibilidad termo-reológica con el proceso inventivo y se encontró que tenía propiedades de transferencia pobres.

Se ensayó una segunda resina de menor peso molecular (Neocryl® BT-26) para resistencia a la abrasión y se encontró que tenía propiedades de resistencia a la abrasión relativamente pobres. Al igual que con la primera resina, se preparó una segunda formulación de tinta que contenía la resina a la que se ha hecho referencia anteriormente, y se aplicó sobre papel Condat Gloss® (135 gsm) utilizando la varilla de revestimiento de 12 gm. La película seca obtenida, que tenía un espesor de película de aproximadamente 1,2 gm, se sometió al ensayo de resistencia a la abrasión descrito anteriormente. La pérdida de densidad óptica era de 53% después de 100 ciclos de abrasión, casi tres veces la pérdida experimentada por la muestra 1.

La formulación de tinta inventiva se ensayó adicionalmente para compatibilidad termo-reológica con el proceso inventivo, y se encontró que tenía propiedades de transferencia adecuadas.

Los inventores ensayaron entonces esta segunda formulación de tinta que contenía la resina que tenía propiedades de resistencia a la abrasión relativamente pobres, en un sistema de impresión y método de procesamiento de la presente invención. De nuevo, se usó papel Condat Gloss® (135 gsm) como el sustrato de impresión. Algunas de las construcciones de película de tinta producidas se evaluaron para evaluar diversas propiedades de la construcción de película de tinta y la impresión, incluyendo resistencia a la abrasión.

El sustrato impreso obtenido utilizando la segunda formulación de tinta se sometió a un ensayo de resistencia a la abrasión idéntico al realizado para las muestras de la prueba de comparación con el original. Sorprendentemente, la pérdida de densidad óptica fue de 16,6%, que es comparable a la resistencia a la abrasión de la primera muestra de película de tinta seca altamente resistente a la abrasión, y que es un resultado suficientemente bueno para un amplio intervalo de aplicaciones de impresión.

En otro ensayo de resistencia a la abrasión ejemplar, se preparó una formulación de tinta, según la composición proporcionada en el Ejemplo 8. La tinta se aplicó sobre papel Condat Gloss® (135 gsm) utilizando la varilla de revestimiento de 12 gm. Después la tinta se secó con aire caliente y se ensayó la resistencia a la abrasión como se ha descrito anteriormente. La pérdida de densidad óptica fue de 30% después de 100 ciclos de abrasión.

En otro ensayo de resistencia a la abrasión ejemplar, la formulación de tinta descrita anteriormente se utilizó para producir una película seca mediante el proceso inventivo. La película seca, que tenía un espesor de aproximadamente 1 micrómetro, se obtuvo aplicando la tinta húmeda (12 gm, como en el caso anterior) sobre una mantilla de silicona caliente (130°C) [polidimetil-siloxano terminado en silanol], secando la película y transfiriendo la película seca a papel Condat Gloss® (135 gsm). La pérdida de densidad óptica fue de 19% después de 100 ciclos de abrasión.

Fallo adhesivo

Las propiedades adhesivas de las construcciones de película de tinta inventiva (entre otros, Ejemplo 4) se evaluaron y compararon frente a las propiedades adhesivas de construcciones de punto de tinta o película de tinta de la técnica anterior. Un procedimiento de ensayo convencional usó el ensayo de adhesión de tinta cuantitativa FTM 21 de FINAT (Federación Internacional de Fabricantes y Transformadores de Adhesivos y Colas Térmicas sobre Papeles y otros Soportes) proporcionado a continuación.

FINAT FTM 21

Adhesión de tinta - básica

Alcance Este método permite una evaluación rápida del grado de adhesión de una tinta de impresión o laca a un autoadhesivo.

Definición La tinta o laca de impresión se aplica al sustrato y se cura en la prensa de impresión o utilizando un método convencional apropiado para el tipo de tinta. La adhesión de la tinta se estima entonces mediante la cantidad de tinta que se elimina cuando la tinta adhesiva se aplica y después se desprende. La resistencia de la tinta a la eliminación mecánica también se mide por rayado de la tinta y deformación bajo presión.

Equipo de ensayo Un medio de aplicación y curado de la tinta. Cinta adhesiva de elevada adhesión de desprendimiento ("agresiva"), por ejemplo Tesa 7475 (de base acrílica), Tesa 7476 (de base caucho) o 3M Scotch 810. Rodillo FINAT para suavizar la cinta sobre la pieza de ensayo. Espátula metálica. Guantes.

Piezas de ensayo Si la tinta requerida no se había aplicado aún al sustrato como parte del proceso de impresión, preparar muestras para ensayo revistiendo la tinta a un espesor uniforme (por ejemplo, con una varilla Meyer para tintas de baja viscosidad) y curar el revestimiento según las recomendaciones del proveedor. Las hojas A-4 son una muestra de tamaño conveniente para este ensayo. Condición de ensayo 23°C ± 2°C y 50% de humedad relativa (HR) ± 5% HR. Si fuera práctico, las piezas de ensayo deberían acondicionarse durante al menos cuatro horas antes del ensayo.

Ensayo de cinta Extender la muestra sobre una superficie dura, plana y lisa y aplicar la cinta adhesiva, dejando una pequeña parte de la cinta sin fijar a la pieza de ensayo, asegurando que no quedan atrapadas burbujas de aire bajo la cinta. Usar el rodillo FINAT, presionar la cinta haciendo pasar el rodillo dos veces en cada dirección sobre la muestra, y después doblar la parte no fijada de la cinta sobre sí misma a un ángulo de 180°. A los 20 minutos después de laminar la cinta, montar la muestra en un marco o utilizar una mano para sostener firmemente la muestra, tirar entonces de la parte libre de la cinta hacia uno mismo utilizando la otra mano: primero lentamente a velocidad constante y después muy rápidamente y acelerando. (La velocidad más rápida es el ensayo más agresivo). FINAT Technical Handbook 6a edición, 2001 53.

El rendimiento de la muestra se registra por comparación con muestras de control que se han medido previamente, o por referencia a la siguiente escala:

Grado 1 No se elimina la tinta

Grado 2 Ligera eliminación de tinta (< 10%)

Grado 3 Eliminación moderada de tinta (10 - 30%)

Grado 4 Eliminación elevada de tinta (30 - 60%)

Grado 5 Eliminación casi completa de la tinta (> 60%)

En la Tabla 9 se proporcionan resultados ejemplares.

Las tecnologías de inyección de tinta directa (gota según demanda) mostraron una pobre adhesión de tinta a los diversos sustratos de plástico. La tecnología de tinta sólida ejemplificada por XEROX Phaser 8560 y la tecnología de impresión sobre látex ejemplificada por HP Designjet Z6200 también mostraron una pobre adhesión de la tinta a diversos sustratos de plástico. La impresión por transferencia litográfica, huecograbado y algunas tecnologías LEP y DEP mostraron fuertes propiedades adhesivas sobre los sustratos de plástico ensayados.

Con respecto a los diversos sustratos de plástico, incluyendo hojas de polipropileno (por ejemplo, polipropileno orientado biaxialmente - BOPP), hojas de polietileno y hojas de polietilentereftalato, las construcciones de película de tinta de la presente invención mostraron fuertes propiedades adhesivas.

En algunas realizaciones de la invención, las construcciones de puntos de tinta sobre plástico mostraron un fallo adhesivo de como máximo 10% y, más típicamente, como máximo 5%, cuando se sometieron a un ensayo de cinta convencional (FINAT FTM 21, ensayo de adhesión de tinta básico). En la mayoría de los casos, las construcciones de puntos de tinta sobre plástico estaban libres o sustancialmente de fallo adhesivo cuando se sometieron a este ensayo de cinta.

TABLA 9

Temperatura de transición vitrea de la resina

Los inventores han encontrado que al seleccionar resinas para su uso dentro de las formulaciones que soportan las construcciones de película de tinta de la presente invención, la temperatura de reblandecimiento (o temperatura de transición vítrea para resinas al menos parcialmente amorfas) puede ser un indicador útil de la idoneidad de la resina. Específicamente, las resinas utilizadas en las formulaciones de tinta (y dispuestas en las películas de tinta de la impresión invención) pueden tener una Tg por debajo de 47°C o por debajo de 45°C y, más típicamente, por debajo de 43°C, por debajo de 40°C, por debajo de 35°C, por debajo de 30°C, por debajo de 25°C o por debajo de 20°C.

Más generalmente, desde un punto de vista del proceso, las formulaciones de tinta dispuestas sobre el ITM, después de quedar desprovistas o sustancialmente desprovistas de agua, cualquier disolvente complementario y cualquier otro material vaporizable que podría vaporizarse en las condiciones de proceso, por ejemplo, agentes de ajuste de pH (que producen "sólidos de tinta", un "residuo de tinta" o similares) y/o las resinas de los mismos, pueden tener una Tg por debajo de 47°C o por debajo de 45°C y, más típicamente, por debajo de 43°C, por debajo de 40°C, por debajo de 35°C, por debajo de 30°C, por debajo de 25°C o por debajo de 20°C.

Propiedades termo-reológicas

El proceso inventivo puede incluir el calentamiento de la película de tinta o imagen, durante el transporte sobre la superficie del miembro de transferencia de imagen, para evaporar el soporte acuoso de la imagen de tinta. El calentamiento puede facilitar también la reducción de la viscosidad de la tinta para posibilitar las condiciones de transferencia del ITM al sustrato. La imagen de tinta puede calentarse a una temperatura a la cual la película residual de resina polimérica orgánica y colorante que permanece después de la evaporación del vehículo acuoso se hace pegajosa (por ejemplo, ablandamiento de la resina).

La película residual sobre la superficie del miembro de transferencia de imagen puede estar seca o sustancialmente seca. La película incluye la resina y el colorante de la formulación de tinta. La película residual puede incluir además pequeñas cantidades de uno o más tensioactivos o dispersantes, que típicamente son solubles en agua al pH de la tinta (es decir, antes de la inyección). La película residual puede incluir además uno o más plastificantes.

La película residual de tinta puede hacerse pegajosa antes de que esta alcance el cilindro de impresión. En este caso, la película puede enfriarse en la estación de impresión, por contacto con el sustrato y exposición al entorno. La película de tinta ya pegajosa puede adherirse inmediatamente al sustrato sobre el cual se imprime a presión, y el enfriamiento de la película puede ser suficiente para reducir la adhesión de la película a la superficie de transferencia de imagen hasta el punto de que la película se desprende de forma perfectamente del miembro de transferencia de imagen, sin comprometer la adhesión al sustrato.

La adherencia (o adhesividad) puede definirse como la propiedad de un material que permite que este se una a una superficie por contacto inmediato bajo una ligera presión. El rendimiento de adherencia puede estar muy relacionado con diversas propiedades viscoelásticas del material (resina polimérica o sólidos de la tinta). Tanto las propiedades viscosas como elásticas parecen ser importantes: las propiedades viscosas caracterizan al menos parcialmente la capacidad de un material de dispersarse sobre una superficie y crear un contacto íntimo, mientras que las propiedades elásticas caracterizan al menos parcialmente la resistencia de enlace del material. Estas y otras propiedades termoreológicas son dependientes de la velocidad y la temperatura.

Mediante una selección adecuada de las características termo-reológicas de la película residual, el efecto de enfriamiento puede aumentar la cohesión de la película residual, con lo que su cohesión supera su adhesión al miembro de transferencia, de manera que toda o sustancialmente toda la película residual se separa del miembro de transferencia de imagen y se imprime como una película sobre el sustrato. En este sentido, es posible asegurar que la película residual se imprima sobre el sustrato sin una modificación significativa del área cubierta por la película ni su espesor.

Se realizaron barridos de temperatura de viscosidad -- rampa y escalón -- utilizando un reómetro Thermo Scientific HAAKE RheoStress® 6000 que tiene un módulo de temperatura de placa TM-PE-P Peltier y una geometría de medición P20 Ti L (husillo).

Se ensayaron muestras de residuo de tinta seca que tenían 1 mm de profundidad y un módulo de diámetro de 2 cm. Las muestras se secaron durante una noche en un horno a una temperatura de operación de 100°C. Se introdujo un volumen de muestra (gránulos) en un módulo de 2 cm de diámetro y se ablandó por calentamiento moderado. El volumen de muestra se redujo después al tamaño deseado reduciendo el husillo para reducir el volumen de muestra a la profundidad deseada de 1 mm.

En el modo rampa de temperatura, se dejó que la temperatura de la muestra se estabilizara a una baja temperatura (típicamente de 25°C a 40°C) antes de iniciar una rampa ascendente hasta una temperatura alta (típicamente de 160°C a 190°C) a una velocidad de aproximadamente 0,33°C por segundo. Se realizaron mediciones de viscosidad a intervalos de aproximadamente 10 segundos. Se dejó entonces que la temperatura de la muestra se estabilizara a alta temperatura durante 120 segundos antes de iniciar una rampa descendente hasta una baja temperatura, a una velocidad de aproximadamente 0,33°C por segundo. De nuevo, se tomaron mediciones de viscosidad a intervalos de aproximadamente 10 segundos. Se realizaron barridos de temperatura oscilante a una gamma de 0,001 y a una frecuencia de 0,1 Hz.

En la memoria descriptiva y en la sección de reivindicaciones que la sigue, los valores para la viscosidad dinámica se determinaron cuantitativamente únicamente por el método de rampa ascendente y rampa descendente de temperatura descrito anteriormente en la presente memoria.

La Figura 7 proporciona representaciones de barrido de temperatura de rampa descendente de viscosidad dinámica como una función de la temperatura, para varias formulaciones de tinta secas adecuadas para la construcción de película de tinta de la presente invención. Después de alcanzar una temperatura máxima de aproximadamente 160°C y esperar 120 segundos, la temperatura inició una rampa descendente como se ha descrito.

La curva de viscosidad más baja es aquella de un residuo seco de una formulación de tinta amarilla inventiva, que contiene aproximadamente 2% de sólidos de pigmento y producida según el procedimiento descrito anteriormente en la presente memoria. A aproximadamente 160°C, el reómetro midió una viscosidad de aproximadamente 6,7^106 cP.

A medida que la temperatura iniciaba una rampa descendente, la viscosidad aumentaba a ritmo constante y de forma monótona hasta aproximadamente 6^107 cP a 95°C y hasta aproximadamente 48^107 cP a 58°C.

La curva de viscosidad intermedia es aquella de un residuo seco de una formulación de tinta cian inventiva, que contiene aproximadamente un 2% de sólidos de pigmento y producida según el procedimiento descrito anteriormente en la presente memoria. A aproximadamente 157°C, el reómetro midió una viscosidad de aproximadamente 86^106 cP. A medida que la temperatura iniciaba una rampa descendente, la viscosidad aumentó a aproximadamente 187^106 cP a 94°C y hasta aproximadamente 8^108 cP a 57°C.

La curva de viscosidad más alta es aquella de un residuo seco de una formulación de tinta negra inventiva, que contiene aproximadamente un 2% de sólidos de pigmento, y producida según el procedimiento descrito anteriormente en la presente memoria. A aproximadamente 160°C, el reómetro midió una viscosidad de aproximadamente 196^106 cP. A medida que la temperatura iniciaba una rampa descendente, la viscosidad aumentó a ritmo constante y de forma monótona hasta aproximadamente 763^106 cP a 95°C y hasta aproximadamente 302^107 cP a 59°C.

La Figura 8 es una representación de un barrido de temperatura de rampa descendente de la viscosidad dinámica como una función de la temperatura, para varias formulaciones de tinta seca de la presente invención frente a varios residuos de tinta de formulaciones de tinta de la técnica anterior. Las curvas de viscosidad de las formulaciones de la técnica anterior están etiquetadas del 1 a 5, y se representan mediante líneas discontinuas; las curvas de viscosidad de las formulaciones inventivas están etiquetadas como A a E y están representadas por líneas continuas. Las formulaciones de tinta de la presente invención incluyen tres de las descritas anteriormente junto con la Figura 7 (A = negra; C = cian; y E = amarillo), y dos formulaciones de tinta ("B"; "D") que contienen aproximadamente 2% en peso de sólidos, de una preparación de pigmento acuoso magenta [Hostajet Magenta E5B-PT (Clariant)], junto con aproximadamente 6% de diversas emulsiones estireno-acrílicas. Los residuos de las tintas de la técnica anterior se prepararon a partir de diversas tintas de inyección disponibles en el mercado, de diferentes colores.

En la Figura 9 se proporciona una vista ampliada de la representación de la Figura 8, para viscosidades de menos de 36^108. En la Figura 9 solo pueden verse las curvas de viscosidad de las formulaciones inventivas A a E, y las de la formulación 5 de la técnica anterior.

Es evidente a partir de las representaciones, y a partir de la magnitud de las viscosidades, que los residuos de tinta seca de las diversas formulaciones de tinta de la técnica anterior no muestran sustancialmente un comportamiento de flujo en todo el intervalo medido de temperaturas, hasta al menos 160°C. Los picos observados a viscosidades extremadamente altas en algunas representaciones de las formulaciones de la técnica anterior parecen no tener un significado físico. La viscosidad medida más baja para cada una de las películas residuales de la técnica anterior estaba dentro de un intervalo de al menos 135^107 cP hasta al menos 33^108 cP. El valor más bajo dentro de este intervalo, 135^107 cP, está bastante por encima de 6 veces el valor de viscosidad más alto de cualquiera de los residuos de las formulaciones de tinta inventivas, a aproximadamente 160°C.

Además, durante la fase de rampa descendente del experimento, las Muestras 1 a 5 de la técnica anterior mostraron valores de viscosidad que superaban la viscosidad medida a aproximadamente 160°C y/o parecían suficientemente altas como para impedir la transferencia de la película. En la práctica, los inventores de la presente invención transfirieron exitosamente las cinco películas de tinta inventivas a un sustrato de impresión, pero fallaron a la hora de transferir cualquiera de las cinco películas de tinta de la técnica anterior a un sustrato de impresión, ni siquiera después de calentamiento por encima de 160°C.

Los inventores han calculado la razón de viscosidad dinámica en "frío", al menos una temperatura dentro de un intervalo de 50°C a 85°C, a la viscosidad dinámica en "caliente", al menos una temperatura dentro de un intervalo de 125°C a 160°C. Los inventores creen que esta razón puede ser importante para distinguir entre formulaciones de tinta que satisfacen los múltiples requisitos del proceso inventivo, y formulaciones de tinta que fallan a la hora de satisfacer los múltiples requisitos del proceso inventivo.

Análisis de la película de tinta sobre sustratos impresos

Procedimiento básico:

Se imprimieron tres hojas de papel Condat Gloss® (135 g/cm2, B2, 750x530 mm) en una prensa digital según la Solicitud PCT en trámite junto con la presente N.° PCT/IB2013/051716 (referencia del representante LIP 5/001 PCT), utilizando formulaciones de tinta de la presente invención (magenta, amarillo, cian y negro). Después de 1 semana, las hojas se cortaron en trozos de 3x3 cm y se introdujeron en 300 gramos de una disolución que contenía 1% de 2-amino-2-metil-1 -propanol disuelto en agua capaz de disolver suficientemente las imágenes de tinta impresas utilizando diversas tintas solubles en agua. En este procedimiento de destintado, la disolución se agitó durante 10 minutos a temperatura ambiente (por ejemplo, aprox. 23°C), después de lo cual la mezcla se filtró a través de un filtro de 10 micrómetros. El filtrado, que contenía principalmente la tinta disuelta y las partículas de pigmento, se secó utilizando un evaporador rotatorio. El residuo del filtrado se disolvió entonces en 5 gramos de dimetilsulfóxido (DMSO) y después se secó en un horno a 110°C durante 12 horas para producir el "residuo recuperado".

El comportamiento termo-reológico del residuo recuperado obtenido del proceso de destintado se caracterizó por mediciones de viscosidad en un barrido de temperatura de rampa ascendente y rampa descendente (como se ha descrito anteriormente en la presente memoria). Los resultados obtenidos se representan en la Figura 10.

A partir de la Figura 10 resulta evidente que el comportamiento termo-reológico de los sólidos de la tinta extraídos de las imágenes impresas es similar a las características de comportamiento termo-reológico de los residuos de tinta seca producidos secando directamente formulaciones de tinta de la presente invención. Parece evidente también que el comportamiento termo-reológico del residuo recuperado es notablemente diferente del comportamiento termoreológico de los residuos secos de diversas formulaciones de tinta de inyección de base acuosa tales como las muestras 1 a 5 (como se muestra en la Figura 8).

En otro ensayo, la tinta de inyección negra HP (tal cual se suministra para su uso en HP DeskJet 9803) del cartucho se secó para formar un residuo. El residuo se disolvió en 5 gramos de dimetilsulfóxido (DMSO) y después se secó en un horno a 110°C durante 12 horas. Se disolvieron/dispersaron 100 mg de la muestra seca en 0,5 ml de agua destilada (o un disolvente adecuado tal como DMSO). Después de la agitación, el material líquido se introdujo en un molde de caucho de silicona. Posteriormente, el molde se puso en una placa (calentada a 250°C) durante 10 minutos. El comprimido seco obtenido se dejó enfriar a temperatura ambiente y después se sometió a una medición de viscosidad dinámica a alta temperatura (~190°C). La viscosidad, en cP, se representa en la Figura 11.

Se imprimió también la tinta de inyección negra idéntica sobre varias hojas de papel Condat Gloss® utilizando la impresora de inyección de tinta HP mencionada anteriormente. Después de 1 semana, las hojas se cortaron en pequeños trozos y se introdujeron en una disolución al 1% de 2-amino-2-metil-1-propanol en agua destilada, sustancialmente como se ha descrito anteriormente en la presente memoria. El matraz se agitó durante 10 minutos a temperatura ambiente, después de lo cual la mezcla se filtró a través de un filtro de 10 micrómetros. El filtrado se secó utilizando un evaporador rotatorio. El residuo se disolvió en 5 gramos de dimetilsulfóxido (DMSO) y después se secó en un horno a 110°C durante 12 horas. Se disolvieron 100 mg de la muestra seca en 0,5 ml de agua destilada (o un disolvente adecuado, tal como DMSO). Después de la agitación, el material líquido se introdujo en el molde de caucho de silicona. Posteriormente, el molde se puso en una placa (calentada a 250°C) durante 10 minutos. El comprimido seco obtenido del destintado de las muestras impresas con inyección de tinta HP se dejó enfriar a temperatura ambiente y después se sometió a una medición de viscosidad dinámica a alta temperatura (~190°C). La viscosidad, en cP, se representa en la Figura 11.

El residuo de tinta de inyección obtenido por destintado de las muestras HP mostraba una viscosidad dinámica que era muy similar a la viscosidad dinámica mostrada por el residuo seco de la tinta de inyección HP idéntica.

Se realizó un ensayo similar para una formulación de tinta negra de la presente invención. Se realizaron mediciones de viscosidad dinámica a alta temperatura (~190°C) para ambos residuos de tinta seca y residuo de tinta recuperado según el procedimiento descrito anteriormente. La viscosidad de cada muestra, en cP, se representa en la Figura 11.

De nuevo, el residuo de tinta de inyección recuperado, obtenido por destintado de las construcciones de película de tinta inventivas, muestra una viscosidad dinámica que era muy similar a la viscosidad dinámica mostrada por el residuo seco de la tinta de inyección inventiva idéntica.

En un procedimiento más avanzado, se imprimieron 3 hojas de papel Condar (135 g/cm2, B2, 750x530 mm) en un sistema de impresión como se describe en la solicitud PCT en trámite junto con la presente del Solicitante, N.° PCT/IB2013/051716, utilizando tintas como las que se han descrito en la presente memoria, y se detalla adicionalmente en la Solicitud PCT en trámite junto con la presente N.° PCT/IB2013/051755 (referencia del representante LIP 11/001 PCT) utilizando tinta Landa y se sometieron al siguiente procedimiento: después 1 semana, las hojas se cortaron en trozos de 3x3 cm y se introdujeron en 300 gramos de una disolución que contenía un 1% de 2-amino-2-metil-1 -propanol disuelto en agua, que es capaz de disolver suficientemente las imágenes de tinta impresas utilizando diversas tintas solubles en agua. Sin embargo, si la disolución permanece incolora, se separa el agua y se introduce un peso idéntico de un disolvente menos polar, etanol. De nuevo, si la disolución permanece incolora, el disolvente se separa y se introduce un peso idéntico de un disolvente aún menos polar, metil etil cetona. El procedimiento continúa con disolventes menos polares satisfactorios: acetato de etilo, tolueno e Isopar™ (mezcla sintética de isoparafinas). Después de 5 horas agitando a temperatura ambiente con el disolvente más apropiado, la mezcla se filtra a través de un filtro de 5 micrómetros. El filtrado o filtrados que contienen la tinta disuelta se secan utilizando un evaporador rotatorio. Los residuos se disuelven después en 5 gramos de DMSO (o uno de los disolventes enumerados anteriormente) y se secan en un horno a 110°C durante 12 horas para producir el "residuo recuperado". El comportamiento termo-reológico del residuo recuperado se caracteriza y compara con una muestra seca de la tinta original, cuando esté disponible.

Los inventores atribuyen los resultados termo-reológicos mejorados de este procedimiento (es decir, apreciablemente más parecidos a los resultados obtenidos por secado directo de la tinta de inyección) al aumento de la disolución de la tinta impresa, debido tanto al aumento en el tiempo de residencia como al uso de disolventes adicionales. Por lo tanto, este procedimiento avanzado puede utilizarse ventajosamente para determinar las propiedades termoreológicas de la tinta seca con respecto al residuo de tinta recuperado de la materia impresa, tal como revistas y folletos.

Los valores absolutos de viscosidad dinámica de los residuos de tinta de inyección de la técnica anterior superaban los valores de viscosidad dinámica de los residuos de tinta de inyección inventiva en un factor de más de 30-40.

Es evidente que los valores absolutos de viscosidad dinámica de los residuos de tinta de inyección inventiva y de la técnica anterior pueden reproducirse sustancialmente midiendo los valores absolutos de viscosidad dinámica de los residuos de tinta de inyección correspondiente recuperados de las imágenes impresas. Es adicionalmente evidente que este método puede utilizarse para caracterizar un residuo de tinta de inyección reconstituyendo la tinta de sustratos impresos.

Un experto habitual en la materia apreciará fácilmente que pueden utilizarse otros procedimientos, potencialmente superiores, para destintar un sustrato impreso y producir el residuo de tinta recuperado para análisis reológico, termoreológico y/o químico.

Formulaciones de tinta y composiciones de película de tinta

Entre otras cosas, las presentes tintas de inyección son tintas acuosas, en tanto que contienen agua, normalmente al menos 30% en peso y, más comúnmente, aproximadamente 50% en peso o más; opcionalmente, uno o más codisolventes miscibles en agua; al menos un colorante dispersado o al menos parcialmente disuelto en el agua y el codisolvente opcional; y un aglutinante de resina polimérico orgánico, dispersado o al menos parcialmente disuelto en el agua y el co-disolvente opcional.

Se apreciará que los polímeros de base acrílica pueden estar cargados negativamente a pH alcalino. En consecuencia, en algunas realizaciones, el aglutinante de resina tiene una carga negativa a pH 8 o mayor; en algunas realizaciones el aglutinante de resina tiene una carga negativa a pH 9 o mayor. Además, la solubilidad o dispersabilidad del aglutinante de resina en agua puede verse afectada por el pH. Por lo tanto, en algunas realizaciones, la formulación incluye un compuesto elevador del pH, incluyendo ejemplos no limitantes del cual dieltilamina, monoetanol amina y 2-amino-2-metil propanol. Tales compuestos, cuando están incluidos en la tinta, generalmente están incluidos en pequeñas cantidades, por ejemplo, aproximadamente 1% en peso de la formulación y, normalmente, no más de aproximadamente 2% en peso de la formulación.

Se apreciará también que los polímeros de base acrílica que tienen grupos ácido carboxílico libres pueden caracterizarse en términos de su densidad de carga o, equivalentemente, el número de ácido, es decir, el número de miligramos de KOH necesarios para neutralizar un gramo de polímero seco. Por lo tanto, en algunas realizaciones, el polímero de base acrílica tiene un número de ácido en el intervalo de 70-144.

La película de tinta de la construcción de película de tinta inventiva contiene al menos un colorante. La concentración del al menos un colorante dentro de la película de tinta puede ser al menos 2%, al menos 3%, al menos 4%, al menos 6%, al menos 8%, al menos 10%, al menos 15%, al menos 20% o al menos 22%, en peso de la formulación de tinta completa. Típicamente, la concentración del al menos un colorante dentro de la película de tinta es como máximo 40%, como máximo 35%, como máximo 30% o como máximo 25%.

Más típicamente, la película de tinta puede contener 2-30%, 3-25% o 4-25% del al menos un colorante.

El colorante puede ser un pigmento o un tinte. El tamaño de partícula de los pigmentos puede depender del tipo de pigmento y de los métodos de reducción de tamaño utilizados en la preparación de los pigmentos. En general, el d50 de las partículas de pigmento puede estar dentro de un intervalo de 10 nm a 300 nm. Pigmentos de diversos tamaños de partícula, utilizados para dar diferentes colores, pueden utilizarse para la misma impresión.

La película de tinta contiene al menos una resina o aglutinante de resina, típicamente una resina polimérica orgánica. La concentración de la al menos una resina dentro de la película de tinta puede ser al menos 10%, al menos 15%, al menos 20%, al menos 25%, al menos 35%, al menos 40%, al menos 50%, al menos 60%, al menos 70% o al menos 80% en peso.

La concentración total del colorante y la resina dentro de la película de tinta puede ser al menos 10%, al menos 15%, al menos 20%, al menos 30% o al menos 40% en peso. Más típicamente, sin embargo, la concentración total del colorante y la resina dentro de la película de tinta puede ser al menos 50%, al menos 60%, al menos 70%, al menos 80% o al menos 85%. En muchos casos, la concentración total del colorante y la resina dentro de la película de tinta puede ser al menos 90%, al menos 95% o al menos 97% del peso de la película de tinta.

Dentro de la película de tinta, la razón en peso de la resina al colorante puede ser de al menos 1:1, al menos 2:1, al menos 2,5:1, al menos 3:1, al menos 4:1, al menos 5:1 o al menos 7:1.

La razón en peso de la resina al colorante dentro de las construcciones de película de tinta de la invención puede ser como máximo 15:1, como máximo 12:1 o como máximo 10:1. En algunas aplicaciones, particularmente cuando es deseable tener una película de tinta ultra-fina laminada sobre el sustrato de impresión, la razón en peso de la resina al colorante puede ser como máximo 7:1, como máximo 5:1, como máximo 3:1, como máximo 2,5:1, como máximo 2:1, como máximo 1,7:1, como máximo 1,5:1, como máximo 1,2:1, como máximo 1:1, como máximo 0,75:1 o como máximo 0,5:1.

Resinas específicas que pueden ser adecuadas para su uso en la formulación de tinta, el sistema y proceso inventivos de la presente invención incluyen copolímeros de estireno acrílicos solubles en agua dentro de un intervalo particular de pesos moleculares y una baja temperatura de transición vítrea (Tg). Los ejemplos comerciales de tales copolímeros pueden incluir Joncryl® HPD 296, Joncryl® 142E, Joncryl® 637, Joncryl® 638 y Joncryl® 8004; Neocryl® BT-100, Neocryl® BT-26, Neocryl® BT-9 y Neocryl® BT-102.

Nominalmente, la disolución o dispersión de resina puede ser, o incluir, una disolución o dispersión de copolímero de estireno acrílico (o ácido co(etilacrilato metacrílico). El copolímero de estireno acrílico de la formulación de tinta finalmente permanece en la película de tinta que se adhiere al sustrato impreso.

El peso molecular promedio del copolímero de estireno acrílico (o ácido co(etilacrilato metacrílico) puede ser menor que 100.000, menor que 80.000, menor que 70.000, menor que 60.000, menor que 40.000 o menor que 20.000 g/mol.

El peso molecular promedio del copolímero de estireno acrílico puede ser de al menos 10.000, al menos 12.000, al menos 13.000 o al menos 14.000 y, en algunos casos, al menos 16.000 o al menos 18.000 g/mol.

En una realización, la película de tinta en las construcciones de película de tinta según la presente invención está desprovista o sustancialmente desprovista de cera. Típicamente, la película de tinta según la presente invención contiene menos de 30% de cera, menos de 20% de cera, menos de 15% de cera, menos de 10% de cera, menos de 7% de cera, menos de 5% de cera, menos de 3% de cera, menos de 2% de cera o menos de 1% de cera.

En una realización, la película de tinta según la presente invención está desprovista o sustancialmente desprovista de aceites tales como aceites minerales y aceites vegetales (por ejemplo, aceite de linaza y aceite de soja), o diversos aceites utilizados en formulaciones de tinta de transferencia. Típicamente, la película de tinta según la presente invención contiene como máximo 20%, como máximo 12%, como máximo 8%, como máximo 5%, como máximo 3%, como máximo 1%, como máximo 0,5% o como máximo 0,1% en peso de uno o más aceites, ácidos grasos reticulados o derivados de ácido graso producidos por secado al aire.

En una realización, la película de tinta según la presente invención está desprovista o sustancialmente desprovista de una o más sales, incluyendo las sales utilizadas para coagular o precipitar la tinta sobre un miembro de transferencia o sobre un sustrato (por ejemplo, cloruro de calcio). Típicamente, la película de tinta según la presente invención contiene como máximo 8%, como máximo 5%, como máximo 4%, como máximo 3%, como máximo 1%, como máximo 0,5%, como máximo 0,3% o como máximo 0,1% de una o más sales.

En una realización, la película de tinta según la presente invención está desprovista o sustancialmente desprovista de uno o más fotoiniciadores. Típicamente, la película de tinta según la presente invención contiene como máximo 2%, como máximo 1%, como máximo 0,5%, como máximo 0,3%, como máximo 0,2% o como máximo 0,1% de uno o más fotoiniciadores.

En una realización, el sustrato de impresión de la construcción de película de tinta inventiva está desprovisto o sustancialmente desprovisto de una o más sales solubles, incluyendo las sales utilizadas para, o adecuadas para coagular o precipitar la tinta, o los componentes de la misma, sobre el sustrato (por ejemplo, cloruro de calcio). En una realización, el sustrato de impresión de la construcción de película de tinta inventiva contiene, por cada 1 m2 de papel, como máximo 100 mg de sales solubles, como máximo 50 mg de sales solubles o como máximo 30 mg de sales solubles y, más típicamente, como máximo 20 mg de sales solubles, como máximo 10 mg de sales solubles, como máximo 5 mg de sales solubles o como máximo 2 mg de sales solubles.

En una realización, la película de tinta en las construcciones de película de tinta según la presente invención contiene como máximo 5%, como máximo 3%, como máximo 2%, como máximo 1% o como máximo 0,5%, en peso de las partículas de carga inorgánica tal como sílice.

En una realización, las resinas secadas presentes en la película de tinta de la invención pueden tener una solubilidad de al menos 3%, al menos 5% o al menos 10% en agua, a al menos a una temperatura particular dentro de un intervalo de temperatura de 20°C a 60°C, a un pH dentro de un intervalo de 8 a 10 o dentro de un intervalo de 8 a 11.

En una realización la película de tinta recuperada de la invención puede tener una solubilidad de al menos 3%, al menos 5% o al menos 10% en agua, a al menos a una temperatura particular dentro de un intervalo de temperatura de 20°C a 60°C, a un pH dentro de un intervalo de 8 a 10 o dentro de un intervalo de 8 a 11.

Impermeabilidad de las imágenes impresas

La Norma ASTM F2292 - 03 (2008), "Práctica Convencional para Determinar la Impermeabilidad de Imágenes Producidas por Impresoras de Inyección de Tinta Utilizando Cuatro Métodos de Ensayo Diferentes-Goteo, Pulverización, Inmersión y Frotado", puede utilizarse para evaluar la impermeabilidad de puntos y películas de tinta impresos sobre diversos sustratos. Los inventores utilizaron tres de estos métodos de ensayo: goteo, pulverización e inmersión para evaluar la impermeabilidad.

En los tres ensayos, las construcciones de película de tinta inventivas mostraron una completa impermeabilidad; no se observó corrido, manchado o transferencia de la tinta.

Identificación de acondicionadores basados en nitrógeno en una imagen impresa sobre un sustrato

Cuando, antes de la impresión, la superficie externa del ITM se pre-trata o acondiciona con un agente químico que es, o contiene, al menos un agente acondicionador basado en nitrógeno tal como polietilenimina (PEI), la transferencia de la imagen impresa a un sustrato típicamente puede dar como resultado que al menos algo del acondicionador basado en nitrógeno se transfiera también. Este acondicionador puede detectarse utilizando espectroscopia de fotoelectrones por rayos X (XPS) o por otros medios que serán conocidos por el experto habitual en la materia del análisis de polímeros o análisis químico de polímeros o especies que contienen nitrógeno orgánicas.

En una demostración ejemplar, se prepararon dos sustratos de papel impreso en condiciones sustancialmente idénticas (incluyendo: inyectar tinta de inyección acuosa que tenía partículas de nanopigmento sobre un miembro de transferencia; secar la tinta sobre el miembro de transferencia; y transferir la película de tinta producida al sustrato particular), excepto que el primer sustrato se imprimió sin preacondicionamiento del miembro de transferencia, mientras que para el segundo sustrato el ITM se acondicionó con una polietilenimina. El análisis XPS de las imágenes impresas se realizó utilizando una sonda VG Scientific Sigma y rayos x de Al Ka monocromáticos a 1486,6 eV que tenían un tamaño de haz de 400 pm. Se registraron espectros de Survey con una energía de paso de 150 eV. Para la identificación del estado químico del nitrógeno, se realizaron mediciones de alta resolución energética de los N1 con una energía de paso de 50 eV. El nivel central de las energías de unión de los diferentes picos se normalizaron ajustando la energía de unión para los C1 a 285,0 eV. La desconvolución de los picos observados reveló que la muestra pretratada con PEI contenía un pico único a aproximadamente 402 eV, que corresponde a un grupo C-NH²+-C

Por lo tanto, en algunas realizaciones de la invención, se proporciona una imagen de tinta impresa que tiene un pico XPS a 402,0 ± 0,4 eV, 402,0 ± 0,3 eV o 402,0 ± 0,2 eV.

Los inventores han descubierto que en la superficie superior o de arriba de la película, distal respecto a la superficie superior del sustrato, la concentración de nitrógeno en superficie puede superar apreciablemente la concentración de nitrógeno dentro del grueso de la película. La concentración de nitrógeno dentro del grueso de la película puede medirse a una profundidad de al menos 30 nanómetros, al menos 50 nanómetros, al menos 100 nanómetros, al menos 200 nanómetros o al menos 300 nanómetros por debajo de la superficie de la película superior.

En algunas realizaciones, la razón de la concentración de nitrógeno en superficie a una concentración de nitrógeno dentro del grueso de la película es de al menos 1,1:1, al menos 1,2:1, al menos 1,3:1, al menos 1,5:1, al menos 1,75:1, al menos 2:1, al menos 3:1 o al menos 5:1.

En algunas realizaciones, la razón de nitrógeno a carbono (N/C) en la superficie de la película superior a la razón de nitrógeno a carbono (N/C) dentro del grueso de la película es al menos 1,1:1, al menos 1,2:1, al menos 1,3:1, al menos 1,5:1, al menos 1,75:1 o al menos 2:1.

En algunas realizaciones, la concentración de un grupo amina secundaria en la superficie de película superior supera una concentración de un grupo amina secundaria dentro del grueso de la película.

En algunas realizaciones, la concentración de un grupo amina terciaria en la superficie de película superior supera una concentración de un grupo amina terciaria dentro del grueso de la película.

En algunas realizaciones, la concentración de grupos amina secundaria y terciaria en la superficie de película superior supera una concentración de grupos amina secundaria y terciaria dentro del grueso de la película.

En algunas realizaciones, la superficie de película superior contiene al menos un PEI.

En algunas realizaciones, la superficie de película superior contiene al menos un guar catiónico de policuaternio, tal como un cloruro de guar hidroxipropiltrimonio y un cloruro de hidroxipropil guar hidroxipropiltrimonio.

En algunas realizaciones, la superficie de película superior contiene un polímero que tiene grupos amina cuaternaria, tal como una sal HCl de diversas aminas primarias.

Como se utiliza en la presente memoria descriptiva y en la sección de reivindicaciones que la sigue, el término "colorante" se refiere a una sustancia que se considera, o se consideraría que es, un colorante en la técnica de la impresión.

Como se utiliza en la presente memoria descriptiva y en la sección de reivindicaciones que la sigue, el término "pigmento" se refiere a un colorante sólido finamente dividido que tiene un tamaño promedio de partícula (D⁵⁰) de como máximo 300 nm. Típicamente, el tamaño promedio de partícula está dentro de un intervalo de 10 nm a 300 nm. El pigmento puede tener una composición orgánica y/o inorgánica. Típicamente, los pigmentos son insolubles en, y esencialmente no están afectados física ni químicamente por el vehículo o medio en el cual están incorporados. Los pigmentos pueden ser coloreados, fluorescentes, metálicos, magnéticos, transparentes u opacos.

Los pigmentos pueden cambiar su aspecto por absorción selectiva, interferencia y/o dispersión de la luz. Normalmente se incorporan por dispersión en una diversidad de sistemas y pueden retener su naturaleza cristalina o de partículas a lo largo del proceso de pigmentación.

Como se utiliza en la presente memoria descriptiva y en la sección de reivindicaciones que la sigue, el término "tinte" se refiere a al menos una sustancia coloreada que es soluble o que pasa a disolución durante el proceso de aplicación y que confiere color por absorción selectiva de luz.

Como se utiliza en la presente memoria descriptiva y en la sección de reivindicaciones que la sigue, la expresión "tamaño promedio de partícula" o "d50", con referencia al tamaño de partícula de los pigmentos, se refiere a un tamaño promedio de partícula, en volumen, determinado por un analizador de tamaño de partícula por difracción láser (por ejemplo, Mastersizer™ 2000 de Malvern Instruments, Inglaterra), utilizando la práctica común.

Con respecto a los sustratos de impresión fibrosos, los expertos en las técnicas de impresión apreciarán que los papeles revestidos utilizados para impresión pueden clasificarse, en general, de forma funcional y/o química, en dos grupos, papeles revestidos diseñados para su uso con métodos de impresión que no son por inyección de tinta (por ejemplo, impresión por transferencia) y papeles revestidos diseñados específicamente para uso con métodos de impresión de inyección de tinta que emplean tintas acuosas. Como se sabe en la técnica, el primer tipo de papeles revestidos utiliza cargas minerales no solo para reemplazar algunas de las fibras de papel para reducir costes, sino también para conferir propiedades específicas al papel, tal como una capacidad de impresión, brillo, opacidad y lisura mejoradas. En el revestimiento del papel, se utilizan minerales como pigmentos blancos para ocultar la fibra, mejorando así el brillo, blancura, opacidad y lisura. Los minerales utilizados habitualmente para este propósito son caolín, arcilla calcinada, carbonato de calcio molido, carbonato de calcio precipitado, talco, yeso, alúmina, blanco satinado, blanco fijo, sulfuro de zinc, óxido de zinc y pigmento plástico (poliestireno).

Los papeles revestidos diseñados para su uso en los métodos de impresión que no son por inyección de tinta, hasta ahora habían sido inadecuados para su uso con tintas de inyección acuosas, o producían puntos o manchas de impresión que podían ser manifiestamente diferentes de las construcciones de película de tinta impresa de la presente invención.

Por el contrario, los papeles especialmente revestidos diseñados para su uso con tintas de inyección, que en algunos casos pueden tener una capa de pigmento de carga como con otros tipos de papeles revestidos, pueden incluir también una capa de mineral altamente poroso, normalmente sílice, en combinación con un polímero soluble en agua, tal como alcohol polivinílico (PVA) o polivinilpirrolidona (PVP), que actúan como un aglutinante, tras lo cual se imprime la tinta. Tales papeles de inyección de tinta revestidos están diseñados para eliminar rápidamente el agua de la tinta impresa, facilitando la impresión de gotas de tinta con una buena uniformidad y rugosidad de borde. La presente invención abarca gotas de tinta impresas sobre papel no revestido así como papel revestido no diseñado para uso con inyección de tinta, pero algunas realizaciones de la presente invención no pretenden abarcar gotas de tinta impresas sobre papel de inyección de tinta revestido especial.

Por lo tanto, en algunas realizaciones, el sustrato es un papel no revestido. En otras realizaciones, el sustrato es un papel revestido que no contiene un aglutinante de polímero soluble en agua en una capa tras lo cual se imprime la tinta.

Como se utiliza en la presente memoria descriptiva y en la sección de reivindicaciones que la sigue, la expresión "sustrato de impresión fibroso revestido de forma básica" pretende excluir papeles revestidos de forma especial y de alta calidad, incluyendo papel fotográfico y papeles de inyección de tinta revestidos.

En un revestimiento de papel típico de un sustrato de impresión fibroso revestido de forma básica, la formulación de revestimiento puede prepararse dispersando pigmentos, tales como arcilla caolinita y carbonato de calcio en agua, añadiendo después el aglutinante, tal como el copolímero de poliestireno y butadieno y/o una disolución acuosa de almidón cocinado. Otros ingredientes del revestimiento de papel, tal como modificadores reológicos, biocidas, lubricantes, compuestos antiespumantes, reticulantes y aditivos de ajuste de pH pueden estar presentes también en pequeñas cantidades en el revestimiento.

Ejemplos de pigmentos que pueden utilizarse en las formulaciones de revestimiento son caolín, carbonato de calcio (creta), caolinita, sílice amorfa, silicatos, sulfato de bario, blanco satinado, aluminio trihidrato, talco, dióxido de titanio y mezclas de los mismos. Son ejemplos de aglutinantes almidón, caseína, proteína de soja, polivinilacetato, látex de estireno butadieno, látex de acrilato, látex vinilacrílico y mezclas de los mismos. Otros ingredientes que pueden estar presentes en el revestimiento de papel son, por ejemplo, dispersantes tales como poliacrilatos, lubricantes tales como sales de ácido esteárico, conservantes, agentes antiespumantes que pueden estar basados en aceite, tal como sílice dispersada en aceite hidrocarburo o basados en agua tales como hexalenglicol, agentes de ajuste de pH tales como hidróxido sódico, modificadores de la reología tales como alginatos de sodio, carboximetilcelulosa, almidón, proteína, hidroxietilcelulosa de alta viscosidad y látex solubles en álcali.

Como se utiliza en la presente memoria descriptiva y en la sección de reivindicaciones que la sigue, la expresión "sustrato de impresión fibroso" de la presente invención pretende incluir, específicamente:

• papel prensa incluyendo papel prensa convencional, papel para guías telefónicas, papel acabado a máquina y papel súper-calandrado;

• papel mecánico revestido incluyendo papel revestido de peso ligero, papel revestido de peso medio, papel revestido de peso alto, papel revestido acabados a máquina, papel para transferencia revestido por película;

• papel no revestido sin madera incluyendo papel para transferencia, papel de peso ligero;

• papel revestido sin madera incluyendo papel fino revestido convencional, papel de bajo peso de revestimiento, papel cuché;

• papel fino especial incluyendo papel de copia, papel de impresión digital, papel continuo;

• cartulinas y cartones; y

• cartones ondulados.

Como se utiliza en la presente memoria descriptiva y en la sección de reivindicaciones que la sigue, la expresión "sustrato de impresión fibroso" de la presente invención pretende incluir específicamente todos los cinco tipos de sustratos de transferencia fibrosos descritos en la norma ISO 12647-2.

La patente o archivo de solicitud contiene al menos un dibujo ejecutado en color. Las copias de esta patente o publicación de solicitud de patente con dibujos a color la proporcionará la administración tras la solicitud y pago de la correspondiente tasa.

Se apreciará que ciertas características de la invención que, por claridad, se describen en el contexto de realizaciones separadas, pueden proporcionarse también en combinación con una única realización. A la inversa, diversas características de la invención, que por brevedad, se han descrito en el contexto de una única realización, pueden proporcionarse también por separado o en cualquier subcombinación adecuada.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una construcción de película de tinta que comprende:

(a) un primer sustrato de impresión seleccionado del grupo que consiste en un sustrato de impresión fibroso no revestido, un sustrato de impresión fibroso revestido de forma básica y un sustrato de impresión de plástico; y (b) un conjunto de puntos de tinta contenido dentro de una proyección geométrica cuadrada que se proyecta sobre dicho primer sustrato de impresión, conteniendo dicho conjunto de puntos de tinta al menos 10 puntos de tinta distintos, adheridos de forma fija a una superficie de dicho primer sustrato de impresión, contándose todos de dichos puntos de tinta dentro de dicha proyección geométrica cuadrada como miembros individuales de dicho conjunto, conteniendo cada uno de dichos puntos de tinta al menos un colorante dispersado en una resina polimérica orgánica, en donde una razón en peso de dicha resina polimérica a dicho colorante dentro de dichos puntos de tinta es al menos 1,5:1 y en donde dicha resina polimérica tiene una temperatura de transición vitrea (Tg) por debajo de 47°C, teniendo cada uno de dichos puntos un espesor promedio de 100 a 1.200 nm y un diámetro de 5 a 300 micrómetros;

teniendo cada punto de tinta de dichos puntos de tinta una forma generalmente convexa en la cual una desviación de la convexidad (DCpunto), se define por:

DCpunto = 1 " AA/CSA,

siendo AA un área proyectada calculada de dicho punto, estando dispuesta dicha área generalmente paralela a dicho primer sustrato de impresión fibroso; y

siendo CSA un área superficial de una forma convexa que limita mínimamente un contorno de dicha área proyectada; en donde una desviación media de la convexidad (DCpunto media) de dicho conjunto de puntos de tinta es como máximo 0,05.

2. La construcción de película de tinta de la reivindicación 1, en donde dicha desviación media es como máximo 0,04, como máximo 0,03, como máximo 0,025, como máximo 0,022, como máximo 0,02, como máximo 0,018, como máximo 0,017, como máximo 0,016, como máximo 0,015 o como máximo 0,014.

3. La construcción de película de tinta de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde dicho diámetro es al menos 7, al menos 10, al menos 12, al menos 15, al menos 18 o al menos 20 micrómetros.

4. La construcción de película de tinta de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde dicho primer sustrato de impresión es un sustrato de impresión fibroso no revestido.

5. La construcción de película de tinta de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde dicho primer sustrato de impresión es un sustrato de impresión fibroso revestido de forma básica, y en donde, opcionalmente, dicha desviación media es como máximo 0,013, como máximo 0,012, como máximo 0,010, como máximo 0,009 o como máximo 0,008.

6. La construcción de película de tinta de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde dicho primer sustrato de impresión es un sustrato de impresión de plástico y en donde, opcionalmente, dicha desviación media es como máximo 0,013, como máximo 0,012, como máximo 0,010, como máximo 0,009 o como máximo 0,008.

7. La construcción de película de tinta de la reivindicación 6, presentando dicha pluralidad de puntos de tinta, sobre dicho sustrato de impresión de plástico, un fallo adhesivo de como máximo 10% o como máximo 5%, cuando se somete a un ensayo de cinta convencional u, opcionalmente, estando dicha pluralidad de puntos de tinta sustancialmente libres de fallo adhesivo cuando se someten a un ensayo de cinta convencional.

8. La construcción de película de tinta de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, teniendo dicho conjunto de puntos de tinta al menos 20, al menos 50 o al menos 200 de dichos puntos de tinta distintos.

9. La construcción de película de tinta de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, siendo dicha DCpunto media al menos 0,0005, al menos 0,001, al menos 0,0015, al menos 0,002, al menos 0,0025, al menos 0,003, al menos 0,004, al menos 0,005, al menos 0,006, al menos 0,008, al menos 0,010, al menos 0,012 o al menos 0,013.

10. La construcción de película de tinta de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, estando dicho espesor promedio dentro de un intervalo de 200-1.200 nm, 200-1.000 nm, 100-800 nm, 100-600 nm, 100-500 nm, 100-450 nm, 100-400 nm, 100-350 nm, 100-300 nm, 200-450 nm, 200-400 nm o 200-350 nm.

11. La construcción de película de tinta de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, siendo dicho espesor promedio como máximo 1.000 nm, como máximo 800 nm, como máximo 500 nm, como máximo 450 nm o como máximo 400 nm y, opcionalmente, al menos 150 nm, al menos 200 nm, al menos 250 nm, al menos 300 nm o al menos 350 nm.

12. La construcción de película de tinta de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, estando caracterizado cada uno de dichos puntos de tinta por una razón de aspecto adimensional (Raspecto) definida por:

Raspecto = Dpunto/Hpunto

en donde Dpunto es dicho diámetro; y Hpunto es dicho espesor promedio;

siendo dicha razón de aspecto al menos 50, al menos 60, al menos 75, al menos 95, al menos 110 o al menos 120 y, opcionalmente, como máximo 200 o como máximo 175.

13. La construcción de película de tinta de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en donde una razón en peso de dicha resina a dicho colorante dentro de dichos puntos de tinta es al menos 1,75:1, al menos 2:1, al menos 2,5:1, al menos 3:1, al menos 3,5:1, al menos 4:1, al menos 5:1, al menos 7:1 o al menos 10:1.

14. La construcción de película de tinta de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, satisfaciendo cada punto de tinta una condición estructural en donde, con respecto a una dirección normal a la superficie cubierta por el punto de tinta, el punto de tinta se dispone enteramente por encima de la superficie cubierta por el punto de tinta.