ES2291578T3 - Tinta para impresion con chorro de tinta, cartucho que contiene esta tinta, aparato para impresion con chorro de tinta qwue utiliza esta tinta, metodo de impresion con chorro de tinta que utiliza esta tinta, e imagen formada por dicho metodo de impresion con chorro de tinta. - Google Patents

Abstract

Una tinta de inyección que comprende: agua; un pigmento en partículas; un dispersante; y una emulsión, caracterizada porque el pigmento en partículas tiene un diámetro medio de partícula (D50) no mayor que 100 nm, siendo la desviación típica de la distribución de diámetros de partículas del pigmento en partículas no mayor que 1/2 del diámetro medio de partícula (D50). y porque el dispersante comprende un compuesto que tiene la fórmula (1) siguiente: en la que n es un número entero de 20 a 100.

Description

Tinta para impresión con chorro de tinta, cartucho que contiene esta tinta, aparato para impresión con chorro de tinta que utiliza esta tinta, método de impresión con chorro de tinta que utiliza esta tinta, e imagen formada por dicho método de impresión con chorro de tinta.

Antecedentes de la invención Campo de la invención

La presente invención se refiere a una tinta de inyección, a un cartucho de tinta que contiene la tinta de inyección, a un aparato de grabación por inyección de tinta que graba una imagen descargando la tinta de inyección, a un procedimiento de grabación por inyección de tinta para grabar una imagen usando la tinta de inyección y a una imagen formada por el procedimiento de grabación por inyección de tinta.

Exposición de los antecedentes

Los procedimientos de grabación por inyección de tinta tienen las siguientes ventajas con respecto a otros procedimientos de grabación:

(1) el procedimiento de grabación del mismo es relativamente sencillo comparado con otros procedimientos de grabación y, por tanto, pueden producirse fácilmente imágenes a todo color; y

(2) las impresoras de inyección de tinta pueden producir imágenes en color de alta resolución aunque tienen una constitución sencilla.

Normalmente se han usado como tintas de inyección las tintas de inyección basadas en colorante en las que se disuelven un colorante hidrosoluble en agua o una mezcla disolvente de agua y un disolvente orgánico. Sin embargo, las tintas de inyección basadas en colorante tienen un inconveniente porque las imágenes resultantes poseen una baja resistencia a la luz, aunque las tintas de inyección basadas en colorante pueden producir imágenes en color que tienen buena claridad. Por tanto, se han investigado tintas de inyección basadas en pigmento en las que se dispersan uno o más pigmentos como negro de carbono y diversos pigmentos orgánicos porque las imágenes resultantes tienen una resistencia a la luz relativamente buena en comparación con la de las tintas de inyección basadas en colorante.

Dichas tintas de inyección basadas en pigmento se preparan normalmente pulverizando mecánicamente y dispersando uno o más pigmentos; como pigmentos orgánicos y negro de carbono, un medio de dispersión y un dispersante. En este caso, a menos que los pigmentos se dispersen de forma fina y estable en el medio de dispersión que tiene un diámetro de partícula pequeño, la tinta resultante no puede formar imágenes que tengan buena transparencia, alta resolución y buena reproducibilidad de color. Además, dicha tinta de inyección causa un problema de obstrucción en el que las boquillas a partir de las cuales se va a descargar la tinta se obstruyen con las grandes partículas de pigmento incluidas en la tinta de inyección resultante. Sin embargo, en general existe un cierto límite al diámetro de partícula de las partículas de pigmento en una tinta de inyección que se prepara por un procedimiento que usa una operación mecánica de pulverización/dispersión. Incluso cuando puede prepararse una tinta en la que un pigmento está disperso finamente, la tinta de pigmento tiende a causar un problema tal que el pigmento se aglomera cuando se conserva la tinta, es decir, la tinta tiene baja capacidad de conservación.

En un intento por resolver el problema de la instrucción y mejorar la reproducibilidad de color, se han propuesto varios procedimientos en los que el pigmento usado para una tinta se pulveriza y se dispersa de manera que tiene un diámetro de partícula pequeño en la tinta. Por ejemplo, la Solicitud de Patente Japonesa (en lo sucesivo referida como SPJ) no examinada publicada 56-147.863 desvela tintas que incluyen un polímero dispersante como copolímeros de estireno-acrílico o copolímeros de estireno-ácido maleico. El documento SPJ 61-083.267 desvela tintas que incluyen un polímero dispersante como condensados de naftalensulfonato de sodio con formalina. Los documentos SPJ 05-105.837, 10-168.367 y 10-088.050 han desvelado tintas que incluyen un tensioactivo como éteres alquilfenílicos de polietilenglicol, sulfatos de éteres alquilfenílicos de polietilenglicol y fosfatos de éteres alquilfenílicos de polietilenglicol. Sin embargo, los pigmentos incluidos en estas tintas tienen un gran diámetro medio de partícula y, con ello, las tintas tienen una baja estabilidad y capacidad de conservación de descarga. Además, las imágenes resultantes tienen una baja claridad.

Las impresoras de inyección de tinta convencionales producen imágenes a todo color que usan (es decir, mezclan) una tinta amarilla (Y), una tinta magenta (M), una tinta cian (C) y una tinta negra (K). Sin embargo, existe un límite para la reproducibilidad de color de las imágenes a todo color resultantes cuando las imágenes se preparan mezclando dichas tintas amarilla, magenta, cian y negra. En particular, las imágenes en color secundarias, es decir, imágenes de rojo (R), verde (G) y azul (B), deben prepararse mezclando dos o más de las tintas Y, M, C y K. Por tanto, no pueden producirse imágenes en color que tengan buena cromaticidad.

En el intento de mejorar la reproducibilidad de color de dichas imágenes en color secundarias y evitar la borrosidad de las imágenes en color secundarias debido al mezclado de dos o más tintas, los documentos SPJ 08-244.254 y 10-044.473 han desvelado procedimientos de formación de imagen. Usando siete tintas de color, es decir, tintas Y, M, C, K, R, G y B. Sin embargo, cuando se usan dichas siete tintas, el número de los cabezales de inyección de tinta debe aumentarse, causando con ello un problema tal que aumenta el coste de fabricación del aparato de grabación por inyección de tinta. Además, lleva mucho tiempo y es problemático realizar el mantenimiento en dicho aparato de grabación por inyección de tinta. Además, lleva un tiempo relativamente largo convertir las señales de imagen en señales de salida, es decir, el tiempo de procesamiento de las imágenes aumenta. Con ello, se produce un problema porque la velocidad de grabación del aparato de grabación por inyección de tinta se reduce.

En general, las imágenes producidas por tintas de pigmento tienen un brillo y una cromaticidad relativamente bajos en comparación con las imágenes producidas por tintas de colorante, es decir, las imágenes producidas por tintas de pigmento son inferiores a las imágenes producidas por tintas de colorante en reproducibilidad de color. En particular, con respecto al brillo y la cromaticidad de imágenes en color secundarias, las tintas de pigmento son seriamente inferiores a las tintas de colorante. Al intentar resolver este problema, el documento WO-99/05.230 desvela una técnica que usa tintas de pigmento Y, M, C, K, G y Or (naranja). Sin embargo, la reproducibilidad de color de las tintas no es satisfactoria, y en particular la reproducibilidad de color del rojo no es satisfactoria.

El documento SPJ 2001-192.583 desvela una técnica en la que se usa una combinación de un dispersante específico y un aditivo específico para preparar con eficacia una tinta que incluye un pigmento que tiene un diámetro de partícula pequeño en un periodo de tiempo breve. Sin embargo, el diámetro medio de partícula del pigmento en la tinta es del orden de 100 a 200 nm. Con el fin de impartir buena estabilidad de descarga a una tinta de inyección y de producir imágenes que tengan buena cromaticidad (es decir, claridad), el pigmento en la tinta debe tener un diámetro de partícula de 10 a 50 nm. Una tinta en la que se disperse un pigmento tan fino no puede producirse por ninguna técnica convencional.

Según se menciona anteriormente, existe un límite en el diámetro de partícula de las partículas de pigmento incluidas en tintas preparadas por procedimientos de pulverización/dispersión. Además, el diámetro de partícula significa un diámetro medio de partícula, y por tanto las partículas de pigmento grandes también se incluyen en ello. Cuando dichas partículas de pigmento grandes se incluyen en un contenido elevado, la tinta tiende a causar un problema de obstrucción y, por tanto, no es preferible. Además, incluso cuando las partículas de pigmento están finamente pulverizadas, las partículas de pigmento pulverizadas tienen nuevas superficies escindidas debido a la operación de pulverización, y con ello el área superficial de las partículas de pigmento aumenta, mientras la superficie de las partículas de pigmento se activa. Por tanto, se producen problemas tales que el pigmento se aglomera cuando se conserva la tinta, es decir, la tinta tiene baja capacidad de conservación.

Debido a estas razones, existe la necesidad de una tinta de inyección de pigmento que tenga buena estabilidad y capacidad de conservación de descarga y que pueda producir buenas imágenes que tengan buena cromaticidad (buena claridad).

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Resumen de la invención

En consecuencia, un objeto de la presente invención es proporcionar una tinta de inyección de pigmento que tiene buena estabilidad y capacidad de conservación de descarga y que puede producir imágenes con buena cromaticidad (buena claridad), densidad de imagen uniforme y escasa reflexión difusa.

Otro objeto de la presente invención es proporcionar un cartucho de tinta, un procedimiento de grabación por inyección de tinta y un aparato de grabación por inyección de tinta, por el que puedan producirse imágenes con buena cromaticidad (buena claridad), densidad de imagen uniforme y escasa reflexión difusa.

Otro objeto más de la presente invención es proporcionar una imagen de inyección de tinta con buena cromaticidad (buena claridad), densidad de imagen uniforme y escasa reflexión difusa.

Brevemente, estos y otros objetos de la presente invención como se hará más fácilmente evidente en lo sucesivo pueden alcanzarse mediante una tinta de inyección según la reivindicación 1 que incluye al menos agua, un pigmento en partículas, un dispersante y una emulsión, en la que el pigmento en partículas tiene un diámetro medio de partícula (D50) no mayor que 100 nm, y la desviación típica la distribución de diámetros de partículas del pigmento en partículas no es mayor que la mitad del diámetro medio de partícula (D50).

El contenido de la emulsión en la tinta de inyección está preferentemente entre el 1% en peso y el 20% en peso. La emulsión es preferentemente una emulsión de poliuretano, o una emulsión de aceite de silicona que tiene preferentemente un diámetro de partícula mayor que el diámetro medio de partícula del pigmento en partículas.

El contenido del dispersante es de 0,3 a 2 partes en peso por 1 parte en peso del pigmento en partículas.

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El dispersante incluye a compuesto que tiene la siguiente fórmula (1):

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1

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en la que n es un número entero de 20 a 100, y n es preferentemente 40 (es decir, es preferible éter (n = 40) \beta-naftílico de polioxietileno).

El pigmento es preferentemente un pigmento de autodispersión o un pigmento microencapsulado.

El pigmento se selecciona preferentemente del grupo constituido por negro de carbono; Pigmento Rojo 5, 7, 12, 48 (Ca), 48 (Mn), 57 (Ca), 57:1, 112, 122, 123, 146, 168, 176, 184, 185 y 202, y Pigmento Violeta 19; Pigmento Azul 1, 2, 3, 15, 15:3, 15:4, 16, 22, 60, 63 y 66; Pigmento Amarillo 1, 2, 3, 12, 13, 14, 16, 17, 73, 74, 75, 83, 93, 95, 97, 98, 114, 120, 128, 129, 138, 150, 151, 154, 155, 174 y 180.

En otro aspecto de la presente invención, se proporciona un cartucho de tinta de inyección que incluye un recipiente y la tinta de inyección mencionada anteriormente contenida en el mismo. El cartucho de tinta puede tener preferentemente un cabezal de grabación que tiene una boquilla desde la cual se descarga la tinta.

En otro aspecto de la presente invención más, se proporciona un aparato de grabación por inyección de tinta que incluye el cartucho de tinta de la presente invención, que incluye la tinta de la presente invención y un carro configurado para transportar el cartucho de tinta para formar una imagen de tinta en un papel de grabación.

En un aspecto más de la presente invención, se desvela un procedimiento de grabación por inyección de tinta que incluye la etapa de descargar una tinta desde una boquilla de un cabezal de grabación para formar una imagen de tinta de un papel de grabación, en la que la tinta es la tinta de inyección de la presente invención.

En otro aspecto más de la presente invención, se proporciona una imagen que se graba en un material de grabación por el procedimiento de grabación por inyección de tinta de la presente invención. El material de grabación es preferentemente un papel.

Estos y otros objetos, características y ventajas de la presente invención se harán más evidentes con la consideración de la siguiente descripción de las formas de realización preferidas de la presente invención tomadas conjuntamente con los dibujos anexos.

Breve descripción de los dibujos

Otros varios objetos, características y ventajas acompañantes de la presente invención se apreciarán de forma más completa ya que los mismos se comprenderán mejor a partir de la descripción detallada cuando se considera junto con los dibujos anexos en los que los caracteres de referencia iguales designan partes correspondientes iguales en todos ellos y en los que:

la fig. 1 es una vista esquemática que ilustra una forma de realización (una impresora en serie) del aparato de grabación por inyección de tinta de la presente invención;

la fig. 2 es una vista en perspectiva de una forma de realización del cartucho de tinta de la presente invención;

la fig. 3 es una vista en sección transversal de la forma de realización del cartucho de tinta de la presente invención ilustrado en la fig. 2; y

la fig. 4 es una vista en perspectiva de una forma de realización del cartucho de tinta de la presente invención, que está integrado con un cabezal de grabación: y

la fig. 5 es una sección transversal de un cabezal de grabación para su uso en el aparato de grabación por inyección de tinta de la presente invención.

Descripción detallada de la invención

La tinta de inyección de la presente invención incluye al menos agua, un disolvente orgánico hidrosoluble, un pigmento en partículas, un dispersante y una emulsión, en la que el pigmento en partículas tiene un diámetro medio de partícula (D50) no mayor que 100 nm y la desviación típica de la distribución de diámetros de partículas del pigmento en partículas no es mayor que 1/2 del diámetro medio de partícula (D50).

La razón por la cual el diámetro medio de partícula (D50) no es mayor que 100 nm y la desviación típica de la distribución de diámetros de partículas no es mayor que 1/2 del diámetro medio de partícula se considera del modo siguiente. Como todas las partículas de pigmento tienen diámetros de partícula cercanos al diámetro de partícula específico con pequeña desviación típica, las partículas de pigmento en un área de imagen difícilmente causan reflexión difusa, y con ello la imagen tiene densidad de imagen uniforme. En otras palabras, cuando el diámetro medio de partícula (D50) es mayor que 100 nm y la desviación típica de la distribución de diámetros de partículas es mayor que 1/2 del diámetro medio de partícula (D50), las partículas de pigmento en un área de imagen causan reflexión difusa, y con ello la imagen resultante tiene densidad de imagen no uniforme y la claridad de la imagen se deteriora.

Incluyendo una emulsión en la tinta de inyección, puede evitarse la reflexión difusa de las imágenes resultantes, y con ello las imágenes tienen densidad de imagen uniforme.

En la presente invención, la emulsión significa emulsiones en las que el agua forma una fase continua, y los siguientes materiales forman una fase de dispersión.

Los ejemplos específicos de los materiales que forman la fase de dispersión de la emulsión para su uso en la tinta de inyección de la presente invención incluyen resinas como resinas acrílicas, resinas de acetato de vinilo, resinas de estireno-butadieno, resinas de cloruro de vinilo, resinas acrílicas-estireno, resinas de butadieno, resinas de estireno, resinas acrílicas reticuladas, resinas de estireno reticuladas, resinas de benzoguanamina, resinas fenólicas, resinas de silicona, resinas epoxídicas, resinas de uretano, ceras de parafina, resinas que contienen flúor, etc.

Entre estos materiales, se usan preferentemente resinas de uretano, porque la tinta de inyección resultante tiene buena estabilidad de dispersión y las imágenes resultantes tienen buena claridad.

En la presente invención, la emulsión tiene una forma aceite/agua antes y después de que la emulsión se mezcle con otros constituyentes de la tinta de inyección para preparar la tinta de inyección.

Los ejemplos específicos de las emulsiones de poliuretano incluyen emulsiones que se preparan emulsionando una resina de poliuretano popular que tiene relativamente buena afinidad para el agua usando un emulsionante, y emulsiones autoemulsionantes que se preparan emulsionando una resina de poliuretano en la que se incorpora un grupo funcional que actúa como emulsionante por un procedimiento como copolimerización.

Estos dos tipos de emulsiones de poliuretano pueden usarse en la presente invención. Sin embargo, se seleccionan una o más emulsiones apropiadas, considerando la correspondencia de las emulsiones con los otros constituyentes de la tinta para obtener una tinta que tenga buena estabilidad de dispersión.

Entre estas emulsiones de poliuretano, se usan preferentemente emulsiones de resinas de poliuretano autoemulsionantes aniónicas, porque las tintas de inyección resultantes tienen buena estabilidad de dispersión incluso cuando las emulsiones se combinan con varios pigmentos y dispersantes.

Las emulsiones de resinas de poliuretano para su uso en la tinta de inyección de la presente invención tienen preferentemente un diámetro medio de partícula no mayor que 50 nm, y preferentemente no mayor que 40 nm. Cuando el diámetro medio de partícula es demasiado grande, las imágenes resultantes tienen baja transparencia y claridad deficiente. Además, las imágenes causan reflexión difusa, lo que da como resultado un deterioro de la claridad de las imágenes.

Con el fin de impartir buena capacidad de fijación y estabilidad de dispersión a la tinta de inyección resultante, se usan emulsiones de resinas de poliuretano de tipo policarbonato más preferentemente que emulsiones de resinas de poliuretano de tipo poliéster.

Las resinas de poliuretano incluidas en las emulsiones para su uso en la tinta de inyección de la presente invención tienen preferentemente una temperatura de transición vítrea de 0ºC a -50ºC, y más preferentemente de -10ºC a -40ºC para impartir buena resistencia a la abrasión a las imágenes resultantes. La razón por la cual es preferible dicho intervalo de temperaturas de transición vítrea no se ha determinado aún, pero se considera del modo siguiente. Cuando una resina de poliuretano tiene una temperatura de transición vítrea no superior a 0ºC, la película de la resina es dura como el vidrio, y las partículas de pigmento y la resina de poliuretano se adhieren a un material de grabación al mismo tiempo (es decir, parece que la imagen resultante consiste en áreas de las partículas y áreas de la resina), y por tanto la imagen tiene una resistencia a la abrasión relativamente baja. En cambio, las resinas de poliuretano que tienen una temperatura de transición vítrea no superior a 0ºC son blandas como el caucho, y con ello la resina se extiende en toda el área de imagen mientras cubre el pigmento, de lo que se obtiene una mejora en la resistencia a la abrasión. Se encuentra que cuando se evalúan varias resinas de poliuretano con el mismo contenido, las tintas que incluyen una resina de poliuretano que tiene una temperatura de transición vítrea de 0ºC a -50ºC puede producir imágenes que tienen mejor resistencia a la abrasión.

La temperatura de transición vítrea se determina usando un colorímetro de barrido diferencial (CBD) o un analizador termomecánico (ATM).

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La resina de poliuretano en la emulsión para su uso en la tinta de inyección de la presente invención tiene preferentemente un diámetro medio de partícula no mayor que 50 nm. Cuando el diámetro medio de partícula es demasiado grande, se da un problema de obstrucción en que la tinta no se descarga de las boquillas porque las boquillas se obstruyen con grandes partículas de la emulsión. En este caso, la impresión se hace posible si se limpia el paso de la tinta que incluye las boquillas, pero dicha medida no es práctica, es decir, dicha tinta no es práctica.

Las emulsiones de resinas de poliuretano para su uso en la tinta de inyección de la presente invención tienen preferentemente una temperatura de formación de película mínima (TFM) no superior a la temperatura ambiente, y más preferentemente no superior a 25ºC. Cuando la emulsión de la resina de poliuretano tiene una TFM no superior a la temperatura ambiente, las imágenes resultantes tienen buena capacidad de fijación porque la resina puede unir el pigmento a fibras de papel de grabación sin realizar ningún tratamiento de calentamiento o secado.

La TFM de una emulsión acuosa se determina por el siguiente procedimiento:

(1) se extiende la emulsión acuosa en una placa de un metal como aluminio;

(2) se seca naturalmente la emulsión extendida mientras la temperatura del ambiente se mantiene constante;

(3) se observa visualmente la película para ver si la película es transparente (es decir, una capa continua) u opaca (es decir, una capa discontinua); y

(4) se repiten los procedimientos (1) a (4) mientras se cambia la temperatura del ambiente para determinar una temperatura mínima por encima de la cual puede formarse película transparente.

En este punto, el término "formación de película" significa que cuando una emulsión acuosa de polímero en la que se dispersa en agua un polímero en partículas se recubre en una placa, y a continuación se evapora el agua que forma una fase continua, se forma una película del polímero. Esta película de polímero puede unir fuertemente el pigmento en la tinta de inyección a la superficie de los materiales de grabación, lo que produce la formación de imágenes que tienen buena resistencia a la abrasión y resistencia al agua.

El contenido de la resina de poliuretano (es decir, partículas emulsionadas) en la tinta de inyección está preferentemente entre el 0,1% en peso y el 20% en peso, y más preferentemente entre el 1,0% en peso y el 10% en peso, basado en el peso total de la tinta de inyección.

Cuando el contenido de las partículas emulsionadas es demasiado bajo, el pigmento en la tinta se cubre insuficientemente con las partículas emulsionadas, y con ello no puede impartirse buena resistencia a la abrasión a las imágenes resultantes. En cambio, cuando el contenido es demasiado alto, la tinta de inyección resultante tiene una viscosidad demasiado alta, y con ello se hace imposible descargar la tinta de las boquillas de los cabezales de grabación de inyección de tinta.

Además, incluyendo una emulsión de aceite de silicona en la tinta de inyección de la presente invención, puede mejorarse la dispersión de pigmento de la tinta de inyección (es decir, puede evitarse la aglomeración de partículas dispersadas de pigmento) sin aumento de la viscosidad de la tinta y aglomeración de los materiales dispersados. Por tanto, las imágenes resultantes tienen buena claridad.

La acción de la emulsión de aceite de silicona en la tinta no se conoce pero se considera del modo siguiente. Como las emulsiones de silicona tienen una tensión superficial pequeña, es decir, una energía superficial pequeña, el aceite de silicona se extiende en la superficie de las partículas de pigmento para su dispersión y en la superficie recién formada de partículas de pigmento pulverizadas, produciendo la formación de una fina capa de aceite de silicona en la superficie de las partículas de pigmento. Con ello, la energía superficial de las partículas de pigmento se reduce. Además, el aceite de silicona está presente como gotas en la tinta de inyección mientras se mezcla difícilmente con agua y disolventes hidrosolubles y se adsorbe difícilmente en la superficie de las partículas de pigmento. Cuando se descarga dicha tinta de inyección y se adhiere a un material de grabación, el aceite de silicona se extiende sobre las partículas de pigmento, y con ello puede evitarse la reflexión difusa de las imágenes resultantes.

El contenido de la emulsión de aceite de silicona en la tinta de inyección de la presente invención es del 1 al 20% en peso, y más preferentemente del 5 al 10% en peso basado en el peso total de la tinta de inyección. Cuando el contenido es demasiado bajo, el efecto de prevención de la reflexión difusa es insuficiente. En cambio, cuando el contenido es demasiado alto, la tinta de inyección resultante tiene una viscosidad demasiado alta para usarse para grabación por inyección de tinta.

La relación de peso (S/P) entre emulsión de aceite de silicona (S) y pigmento (P) en la tinta de inyección de la presente invención es preferentemente de 0,1/1 a 20/1, y más preferentemente de 1/1 a 10/1. Además, la adición de un aceite de silicona aumenta el lustre de las imágenes grabadas. Desde este punto de vista, la relación de peso (S/P) es preferentemente de 0,1/1 a 10/1. Cuando la relación de peso se encuadra en este intervalo, la superficie del pigmento puede cubrirse uniformemente con el aceite de silicona. Por tanto, la relación de peso (S/P) es preferentemente de 1/1 a 10/1 cuando se tienen en consideración estos puntos.

En la tinta de inyección de la presente invención, el diámetro medio de partícula de la emulsión de aceite de silicona es preferentemente mayor que el del pigmento incluido en la tinta. En este caso, el pigmento puede cubrirse con la emulsión de aceite de silicona, y con ello pueden producirse plenamente el efecto de prevención de reflexión difusa y el efecto de aumento del lustre de la emulsión de aceite de silicona.

El diámetro medio de partícula (D50) de la emulsión de aceite de silicona es preferentemente no menor que 100 nm, y más preferentemente no menor que 200 nm. Cuando el diámetro medio de partícula es demasiado pequeño, el pigmento en una imagen no puede cubrirse totalmente con el aceite de silicona, y con ello la imagen causa reflexión difusa, produciendo la formación de una imagen que tiene densidad de imagen no uniforme.

En la tinta de inyección de la presente invención, el diámetro medio de partícula (D50) del pigmento de la misma no es mayor que 100 nm y preferentemente no mayor que 50 nm, y la desviación típica de la distribución de diámetros de partículas de las partículas de pigmento es no mayor que 1/2, y preferentemente no mayor que 1/4, del diámetro medio de partícula (D50) del pigmento para evitar que las imágenes resultantes causen reflexión difusa.

El diámetro medio de partícula (D50) y la desviación típica de la distribución de diámetros de partículas puede determinarse mediante un analizador de diámetros de partícula UPA 150 fabricado por Nikkiso Co., Ltd. En este caso, la desviación típica de la distribución de diámetros de partículas se denota como "dt".

Los ejemplos específicos de los pigmentos negros para su uso como pigmento de la tinta de inyección de la presente invención incluyen negros de carbono como negro de horno y negro de canal.

Los ejemplos específicos de los pigmentos amarillos incluyen Pigmentos Amarillos 1, 2, 3, 12, 13, 14, 16, 17, 73, 74, 75, 83, 93, 95, 97, 98, 114, 120, 128, 129, 138, 150, 151, 154, 155, 174, 180, etc.

Los ejemplos específicos de los pigmentos magenta incluyen Pigmentos Rojos 5, 7, 12, 48 (Ca), 48 (Mn), 57 (Ca), 57:1, 112, 122, 123, 168, 176, 184, 185, 202, etc.: Pigmento Violeta 19; etc.

Los ejemplos específicos de los pigmentos cian incluyen Pigmento Azul 1, 2, 3, 15, 15:3, 15:4, 16, 22, 60, 63 y 66; Azul Vat 4 y 60; etc.

Entre estos pigmentos, el Pigmento Amarillo 138, el Pigmento Rojo 122 y los Pigmentos Azules 15 se usan preferentemente como un pigmento de color amarillo, un pigmento de color magenta y un pigmento de color cian, respectivamente, porque tienen buena reproducibilidad de color y resistencia ligera.

El contenido del pigmento en la tinta de inyección de la presente invención está preferentemente entre el 1 y el 20% en peso, y más preferentemente entre el 5 y el 10% en peso, basado en el peso total de la tinta de inyección. Cuando el contenido es demasiado bajo, las imágenes resultantes tienen baja densidad de imagen. En cambio, cuando el contenido es demasiado alto, la tinta de inyección resultante tiene una viscosidad demasiado alta para usarse para grabación por inyección de tinta.

La tinta de inyección de la presente invención incluye un dispersante. El contenido del dispersante en la tinta de inyección está preferentemente entre 0,3 y 2 partes en peso, y más preferentemente entre 0,5 y 2 partes en peso, por 1 parte en peso del pigmento incluido en la tinta de inyección. Cuando el contenido se encuadra en este intervalo, se hace sencillo preparar una tinta de inyección en la que el pigmento dispersado tiene un diámetro medio de partícula pequeño y una desviación típica pequeña en la distribución de diámetros de partículas. Además, añadiendo un dispersante en dicha cantidad puede producirse un buen efecto de activación superficial y, con ello, imágenes que tienen buena claridad.

Cuando el contenido del dispersante es demasiado bajo, el diámetro medio de partícula del pigmento en la tinta de inyección se hace grande, y con ello las imágenes resultantes tienen baja claridad. En cambio, cuando el contenido es demasiado alto, la tinta de inyección resultante tiene una viscosidad demasiado alta para usarse para grabación por inyección de tinta.

Se usan dispersantes que tienen la siguiente fórmula (1) porque producen una tinta de inyección en la que el pigmento dispersado tiene un diámetro medio de partícula pequeño y una desviación típica pequeña en la distribución de diámetros de partículas.

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en la que n es un número entero de 20 a 100.

En los dispersantes que tienen fórmula (1), n es un número entero de 20 a 100, y preferentemente de 30 a 50. Cuando n es demasiado pequeño, la tinta de inyección resultante tiene baja estabilidad de dispersión, lo que produce un aumento del diámetro medio de partícula del pigmento dispersado, y con ello las imágenes resultantes tienen baja claridad. En cambio, cuando n es demasiado grande, la tinta de inyección resultante tiene una viscosidad demasiado alta para usarse para grabación por inyección de tinta. Entre estos dispersantes, es más preferible éter (n = 40)
\beta-naftílico de polioxietileno.

La tinta de inyección de la presente invención incluye preferentemente un disolvente orgánico hidrosoluble de manera que tenga buena capacidad de retención de agua y humectabilidad. Añadiendo un disolvente orgánico hidrosoluble en la tinta de inyección, la tinta de inyección difícilmente causa problemas tales que el pigmento dispersado se aglomere, y la viscosidad de la tinta aumente, cuando la tinta se conserva durante un periodo de tiempo largo. Es decir, la tinta de inyección tiene buena capacidad de conservación. Además, puede evitarse el problema de obstrucción en el que las boquillas de las que se descarga la tinta se obstruyen con partículas de pigmento grandes y/o una tinta seca. Esto se debe a que la tinta situada en los extremos de la punta de las boquillas tiene una fluidez incluso cuando se deja que se sedimente durante un periodo de tiempo largo en los extremos de la punta sin cubrirla con un tapón, etc. Es decir, la tinta de inyección tiene buena propiedad de descarga.

Los ejemplos específicos de dichos disolventes orgánicos hidrosolubles para su uso en la tinta de inyección incluyen alcoholes polihidroxílicos como etilenglicol, dietilenglicol, trietilenglicol, polietilenglicol, polipropilenglicol, 1,5-pentanodiol, 1,6-hexanodiol, glicerina, 1,2,6-hexanotriol, 2-etil-1,3-hexanodiol, etil-1,2,4-butanotriol, 1,2,3-butanotriol, y petriol; éteres alquílicos de alcoholes polihidroxílicos como éter monoetílico de etilenglicol, éter monobutílico de etilenglicol, éter monometílico de dietilenglicol, éter monoetílico de dietilenglicol, éter monobutílico de dietilenglicol, éter monometílico de tetraetilenglicol y éter monoetílico de propilenglicol; éteres arílicos de alcoholes polihidroxílicos como éter monofenílico de etilenglicol y éter monobencílico de etilenglicol; compuestos alicíclicos que contienen nitrógeno como 2-pirrolidona, N-metil-2-pirrolidona, N-hidroxietil-2-pirrolidona, 2-pirrolidona, 1,3-dimetilimidazolidinona, y \varepsilon-caprolactama y \gamma-butirolactona; amidas como formamida, N-metilformamida y N,N-dimetilformamida; aminas como monoetanolamina, dietanolamina, trietanolamina, monoetilamina, dietilamina y trietilamina; compuestos que contienen azufre como sulfóxido de dimetilo, sulforano y tiodietanol; carbonato de propileno, carbonato de etileno, etc.

Estos disolventes orgánicos hidrosolubles pueden usarse en solitario o en combinación.

Entre estos disolventes orgánicos, se usan preferentemente dietilenglicol, tiodietanol y glicerina. Usando dichos disolventes orgánicos, puede prevenirse la aparición del problema de obstrucción debido a evaporación de agua en la tinta y puede mejorarse la estabilidad de la composición de tinta. Además, puede mejorarse la claridad de las imágenes.

La tinta de inyección de la presente invención tiene preferentemente una tensión superficial de 20 mN/m a
50 mN/m, y más preferentemente de 25 mN/m a 45 mN/m. Cuando la tensión superficial de la tinta de inyección es demasiado baja o demasiado alta, la propiedad de humectación y la propiedad de penetración de la tinta de inyección frente al papel de grabación se deteriora, y además las imágenes resultantes tienen baja claridad.

La tensión superficial puede medirse mediante un instrumento, KRUSS K-10ST de KRUSS GMBH, en condiciones ambientales de 23ºC y el 55% de HR.

La tinta de inyección de la presente invención tiene preferentemente una viscosidad no mayor que 10 mPa\cdots. La viscosidad es demasiado alta, dándose un problema en el que las imágenes no pueden imprimirse. La viscosidad puede medirse mediante un instrumento, RE-80L de Toki Sangyo Co., Ltd., en condiciones ambientales de 23ºC y el 55% de HR.

El pH de la tinta de inyección de la presente invención es preferentemente de 7 a 10. Se incluye preferentemente un tampón de pH en la tinta de inyección para controlar el pH de manera que se encuadre dentro del intervalo mencionado anteriormente.

Los ejemplos específicos del tampón de pH incluyen ácido sulfónico de aminoetano, ácido sulfónico de 2-aminoetano, ésteres de ácido sulfónico de 2-aminoetilo, N-acetil-L-cisteína, catecol, pirogalol, ácido o-fenolsulfónico, floroglucinol, resorcinol, asparagina, arginina, L-alotreonina, ornitina, sal de ornitina de ácido clorhídrico, glutationa (forma reducida), glutationa oxidada, glutamina, cistina, cisteína, 3,4-hidroxifenilalanina, citrulina, L-serina, DL-serina, tirosina, triptófano, L-treonina, DL-treonina, histidina, fenilalanina, homocisteína, DL-metionina, L-metionina, licina, sal de licina de ácido clorhídrico, 4-aminopiridina, piridoxal, sal de piridoxina de ácido clorhídrico, morfolina, inosina, uracilo, guanina, guanosina, hipoxantina, purina, ácido N,N-bis(2-hidroxietil)-2-aminoetanosulfónico, ácido 3-morfolinopropanosulfónico, ácido [N-tris(hidroximetil)metil-2-amino]etanosulfónico, ácido N-2-hidroxietilpiperazina-N'-2-etanosulfónico, ácido piperazina-N-N'-bis(2-hidroxipropano)-3-sulfónico, ácido 3-[N-(trishidroximetil)metilamino]-2-hidroxipropanosulfónico, ácido 3-[N,N-bis(2-hidroxietil)amino]-2-hidroxipropanosulfónico, ácido N-2'-hidroxietilpiperazina-N-2-hidroxipropano-3-sulfónico, ácido N-2-hidroxietilpiperazina-N'-2-etanosulfónico, tris(hidroxietil)aminometano, N-[tris(hidroximetil)metil]glicina, glicilglicina, N,Ndi(2-hidroxietil)glicina, ácido N-[tris(hidroximetil)metil]-3-aminopropanosulfónico, dietanolamina, etanolamina, 2-amino-2-metil-1,3-propanodiol, ácido 2-amino-2-etil-1,3-propanodiol-3-[(1,1-dimetil-2-hidroxietil)amino)-2-hidroxipropanosulfónico, ácido 2-ciclohexilaminoe-
tanosulfónico, ácido N-ciclohexil-2-hidroxi-3-aminopropanosulfónico, ácido 3-ciclohexilaminopropanosulfónico, etc.

Entre estos compuestos, son preferibles ácido 3-[(1,1-dimetil-2-hidroxietil)amino]-2-hidroxipropanosulfónico, ácido 2ciclohexilaminoetanosulfónico, ácido N-ciclohexil-2-hidroxi-3-aminopropanosulfónico y ácido 3-ciclohexilaminopropanosulfónico.

El contenido de los tampones de pH en la tinta de inyección de la presente invención es del 0,001 al 10% en peso, más preferentemente del 0,005 al 5% en peso, e incluso más preferentemente del 0,05 al 2% en peso, basado en el peso total de la tinta de inyección. Cuando el contenido es demasiado bajo, el efecto de control del pH no puede producirse totalmente. En cambio, cuando el contenido es demasiado alto, la tinta de inyección resultante tiene alta viscosidad. Es preferible añadir un tampón de pH en el procedimiento de preparación de dispersión del pigmento en lugar de en el procedimiento de preparación de la tinta en el que la dispersión del pigmento preparada en el procedimiento de dispersión del pigmento se mezcla con aditivos, para controlar el pH de la tinta resultante en un intervalo estrecho de pH incluso para un contenido pequeño.

La tinta de inyección de la presente invención puede incluir tensioactivos como tensioactivos no iónicos, tensioactivos aniónicos, tensioactivos catiónicos y tensioactivos anfotéricos; antisépticos; etc.

Los ejemplos específicos de los tensioactivos no iónicos incluyen éteres alquilfenílicos de polioxietileno, éteres alquílicos de polioxietileno, ésteres de ácidos grasos con polioxietileno, ésteres de ácidos grasos con sorbitán, ésteres de ácidos grasos con polioxietilensorbitán, ésteres de ácidos grasos con polioxietilenglicerina, ésteres de ácidos grasos con poliglicerina, ésteres de ácidos grasos con polioxietilensorbitol, polioxietilenosterol, éteres alquílicos de polioxietilenopolioxipropileno, amidas de ácidos grasos de polioxietileno, copolímeros de bloque de polioxietileno-polioxipropileno, tetrametildecindiol, aductos de tetrametildecindiol con óxido de etileno, etc.

Los ejemplos específicos de los tensioactivos aniónicos incluyen sulfonatos de alquilbenceno, sulfonatos de alquilfenilo, sulfonatos de alquilnaftaleno, sales de ácidos grasos superiores, ésteres sulfatos de ácidos grasos superiores, ésteres sulfonatos de ácidos grasos superiores, éteres de sulfatos de alcoholes superiores, éteres de sulfonatos de alcoholes superiores, sales de ácido alquilsulfosuccínico superior, productos de condensación de sulfonatos de naftaleno con formalina, sales de ácidos sulfónicos de poliestireno, sales de ácido poliacrílico, sales de ácidos fosfóricos de éter alquílico de polioxialquileno, sales de ácidos carboxílicos de éter alquílico de polioxialquileno, sales de ácidos alquilsulfúricos, copolímeros de ácido acrílico-acrilato, etc.

Además, pueden usarse también tensioactivos basados en silicona como aductos de polisiloxano con polioxietileno; tensioactivos que contienen flúor como carboxilatos de perfluoroalquilo, sulfonatos de perfluoroalquilo y éteres perfluoroalquílicos de oxietileno; y biotensioactivos como ácido espiculispórico, ramnolípido y lisolecitina.

El contenido del tensioactivo en la tinta de inyección de la presente invención es preferentemente del 0,1 al 5,0% en peso, y más preferentemente del 0,5 al 3,0% en peso, basado en el peso total de la tinta de inyección.

La dispersión del pigmento para su uso en la tinta de inyección de la presente invención puede prepararse mezclando un pigmento, un dispersante y agua, opcionalmente junto con aditivos como disolventes orgánicos hidrosolubles, y dispersando la mezcla usando una máquina de dispersión conocida como molinos de arena, molinos de bolas, molinos de rodillos, molinos de perlas, NANOMIZER y HOMOGENIZER (es decir, sometiendo la mezcla a un tratamiento de dispersión húmeda). En este caso, es preferible que la cantidad de adición del dispersante sea de 0,3 a 2 partes en peso por 1 parte en peso del pigmento incluido en el mismo.

La tinta de inyección de la presente invención preferentemente incluye un tensioactivo que contiene flúor. Los tensioactivos que contienen flúor adecuados incluyen sales de sodio de ácidos fluoroalquilbencenosulfónicos, ácido fluoroalquilfosfónico, sales de sodio de ácidos fluoroalquilcarboxílicos, éteres fluoroalquílicos de polioxietileno, yoduro de fluoroalquilamonio, fluoroalquilbetaína, etc. Entre estos tensioactivos que contienen flúor, son preferibles especialmente los tensioactivos aniónicos que contienen flúor como sales de sodio de ácido fluoroalquilbencenosulfónico, que es altamente soluble en agua.

La cantidad de adición de dichos tensioactivos que contienen flúor es del 0,1 al 5,0% en peso, y más preferentemente del 0,5 al 3,0% en peso, basado en el peso total de la tinta.

La dispersión del pigmento así preparada se usa preferentemente para la tinta de inyección basada en pigmento de la presente invención.

La tinta de inyección basada en pigmento de la presente invención puede prepararse normalmente por el procedimiento siguiente:

(1) se mezclan mientras se agitan la dispersión del pigmento preparada anteriormente y otros aditivos como agua, disolventes orgánicos hidrosolubles y tensioactivos;

(2) se somete la mezcla a un tratamiento de filtrado, un tratamiento centrífugo o tratamiento similar para eliminar del mismo las partículas gruesas; y

(3) a continuación se desairea la mezcla.

El contenido en pigmento de la tinta de inyección es preferentemente del 1 al 7% en peso. Cuando el contenido en pigmento es demasiado bajo, las imágenes de impresión resultantes tienen baja claridad porque tienen baja densidad de imagen. En cambio, cuando el contenido en pigmento es demasiado alto, la viscosidad de la tinta de inyección resultante aumenta seriamente y, con ello, la tinta de inyección tiende a causar el problema de obstrucción.

Cuando se prepara la tinta de inyección, pueden añadirse opcionalmente aditivos mencionados anteriormente para su uso en la dispersión del pigmento. Por ejemplo, puede añadirse un disolvente orgánico hidrosoluble en una cantidad del 0 al 50% en peso, preferentemente del 5 al 40% en peso, e incluso más preferentemente del 10 al 30% en peso, basado en el peso total de la tinta.

La tinta de inyección así preparada basada en pigmento puede usarse preferentemente para un cartucho de tinta que incluye normalmente varias tintas de color, cada de las cuales tiene un tono de color diferente y que se usa para formar imágenes a todo color.

El cartucho de tinta de la presente invención puede usarse para una impresora de inyección de tinta que descarga una o más tintas hacia un material de grabación como papeles para grabar una imagen en el material de grabación.

La tinta de inyección de la presente invención puede usarse para procedimientos de grabación por inyección de tinta de tipo proyección continua (aparato) y procedimientos de grabación por inyección de tinta de tipo bajo demanda (aparato). Los procedimientos de grabación por inyección de tinta de tipo bajo demanda incluyen procedimientos de grabación por inyección de tinta piezoeléctricos, procedimientos de grabación por inyección de tinta térmicos y procedimientos de grabación por inyección de tinta electrostáticos.

Se explicará una forma de realización del aparato de grabación por inyección de tinta de la presente invención con referencia a la fig. 1.

La fig. 1 es una vista esquemática que ilustra la parte activa de una forma de realización del aparato de grabación por inyección de tinta de la presente invención, que es un aparato de grabación por inyección de tinta en serie y tiene un cartucho de tinta que tiene un recipiente de tinta que contiene la tinta de inyección de la presente invención.

En el aparato de grabación por inyección de tinta según se muestra en la fig. 1, un soporte principal/varilla de guía 3 (en lo sucesivo una varilla de guía principal 3) y un soporte de arrastre/varilla de guía 4 (en lo sucesivo a varilla de guía de arrastre 4) se apoyan en placas laterales 1 y 2 de manera que la varilla de guía principal 3 y la varilla de guía de arrastre 4 se ajustan sustancialmente en horizontal. Una unidad de carro 5 se desliza en una dirección de barrido principal (es decir, en una dirección indicada por una flecha de doble punta) a la vez que está sustentada por la varilla de guía principal 3 y la varilla de guía de arrastre 4. La unidad de carro 5 tiene cuatro cabezales 6, es decir, un cabezal de tinta amarilla 6y, un cabezal de tinta magenta 6m, un cabezal de tinta cian 6c y un cabezal de tinta negra 6k, cada uno de los cuales descarga una tinta amarilla, una tinta magenta, una tinta cian y una tinta negra, respectivamente. Una superficie de descarga de tinta 6a (es decir, una superficie que tiene boquillas) se sitúa mirando hacia abajo. En la parte superior de la unidad de carro 5, se ajustan de forma intercambiable cuatro cartuchos de tinta 7y; 7m, 7c y 7k que suministran respectivamente las tintas amarilla, magenta, cian o negra a los cabezales respectivos 6y, 6m,
6c y 6k.

La unidad de carro 5 se une con una correa de distribución 11 que se hace girar mediante una polea conductora 9 (es decir, una polea de distribución conductora), que es impulsada por un motor de barrido principal 8 y una polea conducida 10 (es decir, una polea loca) mientras se estira. Accionando el motor de barrido principal 8, el carro 5 (es decir, los cuatro cabezales de grabación 6) se desliza en la dirección de barrido principal.

Los sub-bastidores 13 y 14 se apoyan en una placa inferior 12 unida con las placas laterales 1 y 2. Los sub-bastidores 13 y 14 sustentan de forma rotatoria un rodillo de alimentación 15 que alimenta un material de grabación 16 en una sub-dirección de barrido perpendicular a la dirección de barrido principal. Un motor de sub-barrido 17 se dispone fuera del sub-bastidor 14. Un engranaje 18 que está fijo a un eje de rotación del motor de sub-barrido 17 se engrana con un engranaje 19 fijo a un eje del rodillo de alimentación 15 para transmitir la rotación del motor de sub-barrido 17 al rodillo de alimentación 15.

En una posición entre la placa lateral 1 y sub-bastidor 13, se proporciona un mecanismo de mantenimiento de la fiabilidad 21 (en lo sucesivo referido como subsistema 21) configurado para mantener la fiabilidad del cabezal 6. El subsistema 21 tiene cuatro tapones 22 que tapan las cuatro superficies de descarga de tinta 6a y que se apoyan mediante un elemento de sujeción 23. El elemento de sujeción 23 se apoya de manera deslizable por un elemento de enlace 24. Cuando la unidad de carro 5 que se mueve hacia la placa lateral 1 entra en contacto con una placa 25 engranada con el elemento de sujeción 23, el elemento de sujeción 23 se levanta debido al movimiento de la unidad de carro 5, y con ello las superficies de descarga 6a del cabezal de inyección de tinta 6 se tapan con los tapones 22. Cuando la unidad de carro 5 situada en los tapones 22 se mueve hacia la placa lateral 2, el elemento de sujeción 23 se rebaja debido al movimiento de la unidad de carro 5, lo que produce la separación de las superficies de descarga 6a del cabezal de inyección de tinta 6 de los tapones 22.

Los tapones 22 se unen con una bomba de aspiración 27 a través de un tubo de aspiración 26. Además, los tapones 22 tienen aberturas de aire que conducen aire a través de un tubo y una válvula. Además, la tinta (tinta residual) recogida por la bomba de aspiración 27 se descarga a un depósito de tinta residual (no mostrado) a través de un tubo de drenaje.

En una posición exterior al elemento de sujeción 23, se proporciona una rasqueta 28 configurada para limpiar las superficies de descarga 6a del cabezal de inyección de tinta 6 y hecha de un material como materiales textiles esponjosos y materiales elásticos (por ejemplo, cauchos) en un brazo de rasqueta 29. El brazo de rasqueta 29 se apoya de manera que puede hacerse oscilar mediante una leva que gira por acción de un dispositivo accionador (no mostrado).

Los materiales de grabación adecuados para su uso en el aparato de grabación por inyección de tinta incluyen materiales absorbentes de tinta, como papeles, que absorben la tinta de inyección, y materiales no absorbentes de tinta que no absorben la tinta de inyección.

Los ejemplos específicos de los materiales de grabación incluyen láminas de plásticos como tereftalato de polietileno, policarbonato, polipropileno, polietileno, polisulfona, resinas ABS y resinas de policloruro de vinilo; metales como latón, hierro, aluminio, acero inoxidable y cobre; materiales en los que se forma una capa metálica en un material no metálico que usa un procedimiento como deposición; papeles sometidos a un acabado hidrorrepelente; cerámicas que se preparan mediante sinterización de materiales inorgánicos a alta temperatura, etc. Entre estos materiales, son más preferibles los papeles, porque el coste es relativamente bajo y las imágenes formadas en los mismos parecen naturales.

Las fig. 2 y 3 son una vista en perspectiva y un alzado frontal en sección del cartucho de tinta 7 de la presente invención.

Según se muestra en las fig. 2 y 3, el cartucho de tinta 7 tiene un cuerpo principal del cartucho 41 en el que se contiene un absorbedor de tinta 42. El absorbedor de tinta 42 absorbe una tinta de color (por ejemplo, una tinta amarilla, magenta, cian o negra). La tinta es la tinta de inyección de la presente invención. El cuerpo principal del cartucho 41 tiene un recipiente 43 que tiene una gran abertura en una parte superior del mismo y una cubierta superior 44 que se adhiere al recipiente 43 usando un adhesivo o mediante soldadura. El cuerpo principal 41 está hecho, por ejemplo, de una resina (un molde de resina). El absorbedor de tinta 42 está formado por un material poroso como espumas de uretano. Dicho material poroso está contenido en el cuerpo principal del cartucho 41 por aplicación de presión y a continuación se inyecta una tinta en el material poroso de manera que el material poroso absorbe la tinta.

En la parte inferior del cuerpo principal del cartucho 41, se proporciona una abertura de suministro de tinta 45 para suministrar la tinta a uno de los cabezales de grabación 6. Un anillo de estanqueidad 46 se engrana con la periferia interior de la abertura que suministra la tinta 45. Además, la cubierta superior 44 tiene una abertura de aire 47.

El cuerpo principal del cartucho 41 tiene un tapón 50. El tapón 50 cubre la abertura de suministro de tinta 45 para evitar que la tinta contenida en la misma salga del cuerpo principal 41 antes de que el cartucho se ajuste en un aparato de grabación por inyección de tinta. Además, el tapón 50 impide que la tinta se salga del cuerpo principal 41 debido a deformación de la caja 43 causada por la presión aplicada a la amplia superficie del cartucho cuando el cartucho se ajusta, se manipula o se envuelve al vacío.

En la abertura de aire 47 se adhiere un cierre estanco de película 55 que tiene una alta permeabilidad al oxígeno para cerrar herméticamente la abertura de aire 47 según se ilustra en la fig. 2. El cierre estanco de película 55 cierra herméticamente no sólo la abertura de aire 47 sino también varios surcos 48 formados en la proximidad de la abertura de aire 55. Al cerrar herméticamente la abertura de aire 47 con un cierre estanco de película 55 que tiene una alta permeabilidad al oxígeno, la tinta puede desairearse eficazmente cuando el cartucho 7 se envuelve a una presión reducida incluso cuando se disuelve aire en la tinta cuando la tinta se llena en el cartucho o el aire presente en un espacio A (según se muestra en la fig. 3) formado entre el absorbedor de tinta 42 y el cuerpo principal del cartucho 41. Es decir, cuando dicho cartucho de tinta cerrado herméticamente se envuelve con un material de embalaje que difícilmente transmite aire, como películas laminadas con aluminio, a presión reducida, el aire disuelto la tinta puede descargarse al espacio formado entre el cuerpo principal del cartucho 41 y el material de la envoltura.

El número 51 denota una proyección del tapón 50, que se forma para evitar que la tinta se salga del cuerpo principal 41 del cartucho de tinta. El número 53 denota una proyección. Presionando la proyección 53, el tapón 50 puede desengranarse fácilmente del cuerpo principal 41. El número 71 denota una proyección por la que puede determinarse el color de la tinta en el cartucho. Los números 81 y 82 denotan una proyección y un rebaje por los que el cartucho puede desengranarse fácilmente de la impresora.

La fig. 4 es una vista esquemática que ilustra el cartucho de tinta (es decir, una unidad de grabación) que tiene un recipiente que contiene la tinta de inyección de la presente invención y un cabezal de grabación que descarga gotas de la tinta. A continuación se explicará la unidad de grabación con referencia a la fig. 4.

Se usa una unidad de grabación 30 para impresoras de inyección de tinta en serie. La unidad de grabación 30 incluye, como elementos principales, un cabezal de grabación 6, un depósito de tinta 41 que contiene la tinta de grabación que se suministrará al cabezal de grabación 6 y una cubierta de recipiente 34 que mantiene el depósito de tinta 33 hermético. El cabezal de grabación 6 tiene varias boquillas 32 para descargar la tinta de grabación. La tinta de grabación se suministra desde el depósito de tinta 33 a un espacio de tinta (no mostrado) a través de un tubo de suministro de tinta (no mostrado). La tinta de grabación en el espacio de tinta se descarga de las boquillas 32 según una entrada de señales eléctricas desde el cuerpo principal del aparato de grabación por inyección de tinta a través de un electrodo 31. La unidad de grabación de este tipo se usa normalmente para los denominados cabezales de grabación de inyección de tinta térmicos o de burbujas que pueden fabricarse a bajo coste y que usan energía térmica como fuente de alimentación para descargar gotas de tinta.

El cabezal de grabación que descarga gotas de tinta se explicará con referencia a la fig. 5. La fig. 5 es una vista lateral en sección transversal de un cabezal de grabación por inyección de tinta electrostático.

El cabezal de grabación según se muestra en la fig. 5 incluye tres sustratos de silicio monocristalino 101, 102 (es decir, 102a y 102b) y 103 que se superponen mientras se adhieren. La razón por la cual se usa silicio monocristalino para los cabezales de grabación es que puede prepararse fácilmente una fina placa vibrátil que tiene un grosor de algunos micrómetros y que se usa para descargar tinta mediante un procedimiento de grabado. Además, el material es ventajoso porque puede unirse fácilmente con un alto grado de precisión que usa un procedimiento de unión de ánodo.

Además, cuando la placa vibrátil se hace vibrar bajo la aplicación de una fuerza electrostática, se necesita aplicar una tensión a un electrodo para generar la fuerza electrostática. Como el silicio es un semiconductor y puede procesarse fácilmente de manera que tenga una baja resistencia, el sustrato de silicio puede servir como un electrodo de la placa vibrátil. Es decir, el silicio se usa ventajosamente porque no necesita formarse un electrodo adicional en el lado de la placa vibrátil.

El sustrato intermedio, es decir, el primer sustrato 101, tiene una primera parte en rebaje que forma un espacio de tinta 106 y que tiene una pared inferior que actúa como una placa vibrátil 105, una proyección que se forma en la parte posterior de la parte en rebaje y que forma una parte de regulación del flujo de tinta 107 y una segunda parte en rebaje que forma una cavidad de tinta 108 que suministra comúnmente la tinta a los diversos espacios de tinta 106.

El segundo sustrato 102 que se adhiere con la superficie inferior del primer sustrato 101 está constituido por un sustrato de silicio monocristalino 102b y una capa de óxido de silicio 102a formada en el sustrato de silicio 102b. En la capa de óxido de silicio 102a, se forma un electrodo 121 que tiene una forma similar a la de la placa vibrátil 105. El electrodo 121 tiene una parte terminal de electrodo 123. El electrodo 121 se cubre con una capa aislante 122 con la salvedad de la parte terminal 123. El segundo sustrato 102 puede estar hecho también de vidrio PYREX, etc.

El tercer sustrato 103 que se adhiere con la superficie superior del primer sustrato 101 tiene una boquilla 104. El tercer sustrato 103 y el primer sustrato 101 forman el espacio de tinta 106, la parte de regulación del flujo de tinta 107 y la cavidad de tinta 108. El tercer sustrato 103 tiene también una abertura de suministro de tinta 131 a través de la cual se suministra la tinta a la cavidad de tinta 108. La abertura de suministro de tinta 131 se une con el cartucho de tinta (no mostrado) a través de una tubería de conexión y un tubo (no mostrado). El tercer sustrato 103 puede estar hecho también de un material como vidrio, níquel, plástico, acero inoxidable, etc.

Cuando se aplica una tensión de impulso positivo al electrodo 121 mediante un circuito oscilante 142 en el cabezal de grabación por inyección de tinta así construido usando una fuerza electrostática, la superficie del electrodo 121 se carga de manera que tiene un potencial positivo y la placa vibrátil 105 frente al electrodo 121 se carga de manera que tiene un potencial negativo, y con ello la placa vibrátil 105 se dobla hacia abajo debido a la fuerza de atracción electrostática.

Cuando se detiene la aplicación de la tensión de impulso al electrodo 121, la placa vibrátil doblada 105 vuelve a su posición anterior, lo que produce un rápido aumento de la presión en el espacio de tinta 106, y con ello se descarga una gota de tinta 141 desde la boquilla 104 hacia un material de recepción (no mostrado). A continuación, se dobla de nuevo la placa vibrátil 105 hacia abajo, y con ello la tinta en la cavidad de tinta 108 se suministra al espacio de tinta 106 a través de la parte de regulación del flujo de tinta 107. Como circuito oscilante 142 pueden usarse circuitos que activen/desactiven una tensión de impulso o alternadores. Cuando se forman las imágenes, se aplican impulsos eléctricos al electrodo 121 según señales de imagen, para descargar en forma de imagen gotas de tinta desde las boquillas 104.

Habiendo descrito generalmente esta invención, puede obtenerse una mayor comprensión haciendo referencia a ciertos ejemplos específicos que se proporcionan en la presente memoria descriptiva con fines sólo de ilustración y no pretenden ser limitativos. En los siguientes ejemplos, los números representan relaciones de peso en partes, a menos que se especifique lo contrario. Los diámetros medios de partículas referidos en la memoria descriptiva y en las reivindicaciones son diámetros medios de partículas en volumen.

Ejemplos Ejemplo 1

Se mezclaron los siguientes componentes para preparar una dispersión de pigmento (A) para su uso en una tinta de inyección basada en pigmento.

\global\parskip0.900000\baselineskip

Fórmula de dispersión del pigmento (A)

100

Se mezclaron los siguientes componentes:

Fórmula de tinta de inyección (a)

102

Se agitó la mezcla durante 30 minutos y a continuación se sometió a filtrado usando un filtro de membrana que tiene aberturas con diámetro de 0,8 \mum, seguido de desaireación al vacío. Así, se preparó una tinta de inyección (a).

Ejemplo 2

Se repitió el procedimiento para preparación de la tinta de inyección del Ejemplo 1 con la salvedad de que la emulsión acrílica AG-4000 usada para preparar la dispersión del pigmento (A) se sustituyó por una emulsión de resina de uretano SF-150, que es fabricada por Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd. y que tiene un diámetro medio de partícula de 87 nm.

Así, se preparó una tinta de inyección (b).

Ejemplo 3

Se repitió el procedimiento para preparación de la tinta de inyección del Ejemplo 1 con la salvedad de que la emulsión acrílica AG-4000 usada para preparar la dispersión del pigmento (A) se sustituyó por una emulsión de resina de uretano SF-126, que es fabricada por Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd. y que tiene un diámetro medio de partícula de 12 nm.

Así, se preparó una tinta de inyección (c).

Ejemplo 4

Se repitió el procedimiento para preparación de la tinta de inyección del Ejemplo 1 con la salvedad de que la emulsión acrílica AG-4000 usada para preparar la dispersión del pigmento (A) se sustituyó por una emulsión de aceite de silicona FZ-4157, que es fabricada por Nippon Unicar Co., Ltd. y que tiene un diámetro medio de partícula de
300 nm.

Así, se preparó una tinta de inyección (d).

\global\parskip1.000000\baselineskip

Ejemplo 5

Se repitió el procedimiento para preparación de la tinta de inyección del Ejemplo 1 con la salvedad de que la emulsión acrílica AG-4000 usada para preparar la dispersión del pigmento (A) se sustituyó por una emulsión de aceite de silicona SAG-30, que es fabricada por Nippon Unicar Co., Ltd. y que tiene un diámetro medio de partícula de
225 nm.

Así, se preparó una tinta de inyección (e).

Ejemplo 6

Se repitió el procedimiento para preparación de la tinta de inyección del Ejemplo 1 con la salvedad de que la emulsión acrílica AG-4000 usada para preparar la dispersión del pigmento (A) se sustituyó por una emulsión de resina de silicona FZ-4188, que es fabricada por Nippon Unicar Co., Ltd. y que tiene un diámetro medio de partícula de
85 nm.

Así, se preparó una tinta de inyección (f).

Ejemplo Comparativo 1

Se repitió el procedimiento para preparación de la tinta de inyección del Ejemplo 1 con la salvedad de que no se añadió la emulsión acrílica AG-4000 cuando se preparó la dispersión del pigmento (A).

Así, se preparó una tinta de inyección (g).

Las tintas de inyección (a) a (g) así preparadas se evaluaron del modo siguiente.

1. Diámetro de partícula (D50) y desviación típica (dt) de distribución de diámetros de partículas de pigmento en tinta de inyección

Se midió el diámetro de partícula (D50) del pigmento en cada tinta de inyección usando un analizador de diámetro de partícula UPA150 fabricado por Nikkiso Co., Ltd.

Además, se determinó también la desviación típica (dt) de distribución de diámetros de partículas del pigmento en cada tinta usando el analizador de diámetro de partícula UPA150.

2. Prueba de grabación de imagen

Se ajustó cada tinta de inyección en una impresora de inyección de tinta EM-930C fabricada por Seiko Epson Corp., y se grabaron imágenes en un papel de grabación, papel Xerox 4024, que tiene un grado de dimensionamiento de 32 segundos y una permeabilidad al aire de 21 segundos, para evaluar la estabilidad de descarga de tinta de cada tinta de inyección y la calidad de imagen.

(1) Reflexión difusa (característica alternativa: lustre)

Se midió el lustre de las imágenes sólidas grabadas con un fotómetro VGS-1001DP fabricado por Nippon
Denshoku Co., Ltd. para evaluar la propiedad de reflexión difusa de cada tinta. Se midió el lustre en un ángulo de 75 grados.

(2) Claridad

Se midió el tono de color de la imagen sólida con un densitómetro X-rite. Se trazaron gráficamente los datos del tono de color en un diagrama de cromaticidad para determinar la claridad de la imagen en color. La claridad se define por la fórmula siguiente:

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103

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(3) Estabilidad de descarga

Después de que se imprimieron las imágenes, se dejó descansar la impresora a 40ºC durante 1 mes mientras se cubrió el cabezal de impresión con un tapón. A continuación se accionó de nuevo la impresora para evaluar la estabilidad de descarga de la tinta. La estabilidad de descarga se gradúa del modo siguiente.

O: Pueden grabarse buenas imágenes después de sólo una operación de limpieza del cabezal.

\Delta: Pueden grabarse buenas imágenes después de dos o tres operaciones de limpieza del cabezal.

X: No pueden grabarse buenas imágenes incluso después de tres operaciones de limpieza del cabezal.

3. Capacidad de conservación de la tinta

Se ajustó cada tinta en un recipiente de polietileno mientras se cerraba herméticamente el recipiente. El recipiente se conservó a 70ºC durante tres semanas. Se midieron el diámetro de partícula, la tensión superficial y la viscosidad de cada tinta antes y después de la prueba de conservación para determinar la capacidad de conservación de la tinta.

La capacidad de conservación de la tinta se graduó del modo siguiente:

O: La variación de las propiedades de las tintas antes y después de la prueba de conservación está dentro del 10%.

\Delta: La variación está dentro del 30%.

X: La variación es mayor del 30%.

Los resultados se muestran en la Tabla 1.

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TABLA 1

3

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Efectos de la presente invención

Como puede comprenderse a partir de la descripción anterior, la tinta de inyección basada en pigmento de la presente invención tiene buena estabilidad incluso cuando se conserva en condiciones de alta temperatura. Por tanto, la tinta de inyección puede descargarse de manera estable a partir de impresoras de inyección de tinta, y pueden producirse imágenes que tienen buena claridad y alto lustre.

Este documento reivindica prioridad y contiene asuntos relacionados con las Solicitudes de Patente Japonesas nº 2002-314.779, 2003-031.668 y 2003-153.739, registradas el 29 de octubre de 2002, el 7 de febrero de 2003 y el 30 de mayo de 2003, respectivamente.

Claims (15)

1. Una tinta de inyección que comprende:

agua;

un pigmento en partículas;

un dispersante; y

una emulsión,

caracterizada porque el pigmento en partículas tiene un diámetro medio de partícula (D50) no mayor que 100 nm, siendo la desviación típica de la distribución de diámetros de partículas del pigmento en partículas no mayor que 1/2 del diámetro medio de partícula (D50).

y porque el dispersante comprende un compuesto que tiene la fórmula (1) siguiente:

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4

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en la que n es un número entero de 20 a 100.

2. La tinta de inyección según la reivindicación 1, en la que la emulsión se incluye en la tinta de inyección en una cantidad del 1 al 20% en peso basado en el peso total de la tinta de inyección.

3. La tinta de inyección según la reivindicación 1 ó 2, en la que la emulsión comprende al menos una entre emulsiones de poliuretano y emulsiones de silicona.

4. La tinta de inyección según la reivindicación 3, en la que la emulsión es una emulsión de poliuretano, y en la que el contenido de la emulsión de poliuretano es del 0,1 al 20% en peso basado en el peso total de la tinta de inye-
cción.

5. La tinta de inyección según la reivindicación 3, en la que la emulsión es una emulsión de aceite de silicona que tiene un diámetro medio de partícula mayor que el diámetro medio de partícula (D50) del pigmento en partículas.

6. La tinta de inyección según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que el dispersante se incluye en la tinta de inyección en una cantidad de 0,3 a 2 partes en peso por 1 parte en peso del pigmento en partículas.

7. La tinta de inyección según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el dispersante comprende éter (n = 40) \beta-naftílico de polioxietileno.

8. La tinta de inyección según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la que el pigmento en partículas se selecciona del grupo constituido por pigmentos de autodispersión y pigmentos microencapsulados.

9. La tinta de inyección según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en la que la desviación típica de la distribución de diámetros de partículas del pigmento en partículas es no mayor que 1/4 del diámetro medio de partícula (D50).

10. La tinta de inyección según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en la que el pigmento en partículas se selecciona del grupo constituido por negro de carbono: Pigmento Rojo 5, 7, 12, 48 (Ca), 48 (Mn), 57 (Ca), 57:1, 112, 122, 123, 146, 168, 176, 184, 185 y 202, y Pigmento Violeta 19; Pigmento Azul 1, 2, 3, 15, 15:3, 15:4, 16, 22, 60, 63 y 66; y Pigmento Amarillo 1, 2, 3, 12, 13, 14, 16, 17, 73, 74, 75, 83, 93, 95, 97, 98, 114, 120, 128, 129, 138, 150, 151, 154, 155, 174 y 180.

11. Un cartucho de tinta (7; 7y: 7m; 7c; 7k) que comprende:

un recipiente (41); y

una tinta de inyección según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 que está contenida en el recipiente.

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12. El cartucho de tinta (7; 7y; 7m; 7c; 7k) según la reivindicación 11, que comprende además:

un cabezal de grabación (6; 6y; 6m; 6c; 6k) que tiene una boquilla (104) desde la cual se descarga la tinta de inyección (141).

13. Un aparato de grabación por inyección de tinta que comprende:

un cartucho de tinta (7; 7y; 7m; 7c: 7k) según la reivindicación 12 ó 13: y

un carro (5) configurado para transportar el cartucho de tinta para formar una imagen en un papel de grabación (16).

14. Un procedimiento de grabación por inyección de tinta que comprende:

la descarga de una tinta de inyección (141) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 a partir de una boquilla (104) de un cabezal de grabación (6; 6y; 6m; 6c; 6k) para formar una imagen en un papel de grabación (16).

15. Una imagen formada en un material de grabación (16) de acuerdo con el procedimiento de grabación por inyección de tinta de la reivindicación 14.