BR112014015075B1

BR112014015075B1 - composição de tinta, cartucho de impressão e método para melhorar a latência de uma composição de tinta

Info

Publication number: BR112014015075B1
Application number: BR112014015075-3A
Authority: BR
Inventors: Sundar Vasudevan; Richard J. Mcmanus; Palitha Wickramanayake
Original assignee: Hewlett-Packard Development Company, L.P.
Priority date: 2011-12-22
Filing date: 2011-12-22
Publication date: 2020-07-07
Also published as: RU2587090C2; WO2013095497A1; US20140285593A1; BR112014015075A2; IN2014CN03383A; US9193884B2; CN103975029B; EP2794780A1; EP2794780A4; CN103975029A; RU2014130071A; EP2794780B1

Abstract

resumo composição de tinta, cartucho de impressão e método para melhorar a latência de uma composição de tinta uma composição de tinta inclui um colorante, um co-solvente, e um ácido selecionado dentre o ácido oléico, ácido linoléico, ácido undecanóico, ácido dodecanóico, ácido tridecanóico, e combinações destes. a composição de tinta adicionalmente inclui lítio e água. forma-se uma camada anti-evaporativa, durante o não uso destapado, em uma interface entre ar e a composição de tinta em um orifício de um bico, reduzindo assim a evaporação da água da composição de tinta. 1/1

Description

Campo técnico

[001] A presente divulgação se refere geralmente a composições de tinta.

Técnica anterior

[002] Sistemas de impressão ou de registro de jato de tinta são comumente usados como uma maneira eficaz de produzir imagens em um meio de impressão, tal como papel. Geralmente, gotículas de tinta são ejetadas de um bico a uma alta velocidade pelo sistema de jato de tinta e sobre um meio de impressão de maneira a produzir uma imagem sobre este.

[003] Devido a uma exposição prolongada ao ar, os bicos às vezes ficam entupidos por um tampão viscoso que poderá ser formar nos bicos como resultado de, p.ex., perda d'água, incrustação de tinta, e/ou cristalização do colorante em e/ou ao redor dos bicos. Caso um bico esteja entupido, gotículas de tinta ejetadas através do orifício do bico poderão ser mal direcionadas, podendo afetar adversamente a qualidade da impressão. 0 orifício poderá também ficar totalmente bloqueado e, como resultado, as gotículas de tinta não passarão através do bico afetado.

Descrição dos desenhos

[004] Características e vantagens de exemplos da presente divulgação tornar-se-ão aparentes com referência descrição detalhada e desenhos a seguir, nos quais referências numéricas iguais correspondem a componentes semelhantes ou, dependendo, mesmo não idênticos. Para fins de brevidade, numerais de referência ou características tendo uma função previamente descrita poderão ou não estar descritas com relação a outros desenhos nos quais apareçam.

[005] A figura 1 é ilustração semi-esquemática em perspectiva, em corte transversal, recortada ampliada de um exemplo de um cartucho de tinta incluindo um exemplo da composição de tinta divulgada aqui;

[006] A figura 2 é um fluxograma ilustrando um exemplo de um material de acordo com um exemplo da presente divulgação;

[007] A figura 3 ilustra plotagens de latência de uma tinta comparativa (tinta A) e uma tinta de acordo com um exemplo da presente divulgação (tinta B) , a um tempo de latência de 6 segundos e um tempo de latência de 9 segundos;

[008] A figura 4 ilustra o desempenho de latência de ejeção sobre página ("spit on page") da tinta A e tinta B a urn tempo de latência de 4 segundos;

[009] A figura 5 é um gráfico mostrando a perda de massa cumulativa de tinta A e de tinta B ao longo do tempo;

[0010] A figura 6 é uma imagem amplificada 600X (usando um microscópio ótico) de um orifício de bico mostrando o colorante de tinta A retraindo do mesmo;

[0011] A figura 7 é uma imagem amplificada 600X (usando um microscópio ótico) de um orifício de bico mostrando a tinta B dentro deste com um exemplo de uma camada anti-evaporativa cobrindo a tinta B no orifício;

[0012] A figura 8 é uma imagem amplificada 600X de um canal de tinta adjacente ao orifício do bico mostrado na figura 6, mostrando o colorante de tinta A retraindo do mesmo; e

[0013] A figura 8 é uma imagem amplificada 600X de um canal de tinta adjacente ao orifício do bico mostrado na figura 7, mostrando o colorante de tinta B retraindo do mesmo.

Descrição detalhada

[0014] Exemplos da composição de tinta divulgada aqui exibem confiabilidade de impressão e desempenho de latência ("decap") desejáveis (mantendo assim boa saúde do bico).

[0015] O termo "desempenho de latência", conforme referido aqui, significa a habilidade da tinta de jato de tinta em prontamente ejetar do cabeçote de tinta, após prolongada exposição ao ar. 0 tempo de latência é medido como a quantidade de tempo que o cabeçote de tinta possa ser deixado destapado antes que os bicos da impressora não funcionem mais perfeitamente, potencialmente devido a obstruções, entupimentos, ou retração do colorante da região formadora de gota da câmara de bico/disparo. A extensão de tempo que uma caneta de jato de tinta térmica possa permanecer sem usar e destampada antes de ejetar seria requerida para formar uma gota de tinta de qualidade aceitável é chamada de tempo de latência, ou tempo de latência à primeira gota. Outra medida de latência é o número de ejeções requeridas para tornar a caneta saudável a um intervalo de tempo específico. 0 tempo de latência mais longo que daria uma qualidade de primeira gota aceitável ou o menor número de ejeções requeridas para qualquer dada latência seriam desejáveis para uma dada tinta. Geralmente, à medida que água evapora da formulação de tinta, a percentagem de componentes orgânicos na tinta aumenta. Ã medida que a tinta se torna mais enriquecida nos co-solventes orgânicos e outros componentes não voláteis, um colorante (p.ex., um pigmento disperso) na mesma que seja fortemente hidrofílico é puxado/retraído para dentro da massa da fase aquosa.

[0016] Exemplos da presente divulgação controlam o grau/taxa de retração de pigmento de uma maneira eficiente e econômica. A retração de pigmento é referida aqui como "separação de veiculo de tinta pigmento" (PIVS).

[0017] À medida que a tinta pigmentada seca em um cabeçote de impressão de jato de tinta, uma rápida PIVS poderá ocorrer (p.ex., dentro de cerca de 1-4 segundos), podendo resultar nos bicos e/ou o canal de tinta ficarem substancialmente faltos do colorante. Assim, uma taxa rápida de PIVS é geralmente indesejável devido ao tempo ocioso (ou latência) ser demasiadamente curto. Para lidar com a PIVS, impressoras de jato de tinta poderão forçar o cabeçote de impressão a ejetar sobre um cuspidor/almofada em uma base regular após o período de tempo inativo (p.ex., um número predeterminado de ejeções por bico a uma dada freqüência poderá manter a saúde do bico durante a impressão) . A taxa de ejeções é substancialmente controlada pela taxa de PIVS. Ejeções muito frequentes são geralmente indesejáveis, uma vez que tinta é consumida durante a ejeção, e a impressão é retardada.

[0018] Em contraste, uma taxa de PIVS muito lenta (p.ex., de superior a cerca de 4 segundos até cerca de 60 segundos) é geralmente benéfica para o funcionamento do cabeçote de impressão, por exemplo, quando o cabeçote de impressão for armazenado em uma posição não tampada, pois evita o entupimento indesejável dos bicos ou a retração do colorante do bico. Ademais, em alguns casos, poderá ser desejável que um sistema de impressão exiba uma PIVS muito lenta (p.ex., de mais que um minuto a diversas horas).

[0019] Ademais, exemplos da composição de tinta de acordo com a presente divulgação também provêem desempenho de latência melhorada para tintas baseadas em corante. No caso tanto de tintas baseadas em pigmentos quanto baseadas em corantes conhecidas, à medida que a água evapora, um tampão viscoso poderá ser formar no bico em alguns casos. Uma gota de tinta subsequente teria que ser disparada através deste tampão viscoso e, assim, as duas primeiras gotas poderiam não ser ejetadas/adequadamente ejetadas pelo orifício. Dependendo da tinta, uma ejeção bem sucedida poderá ocorrer após alguns eventos de disparo. Em contraste, exemplos da composição de tinta da presente divulgação aparentam evitar a formação deste tampão viscoso (em tintas baseadas em pigmentos ou tintas baseadas em corantes), bem como controlando a PIVS (em tintas baseadas em pigmentos).

[0020] Exemplos da composição de tinta divulgada aqui incluem componentes que provêem excelente desempenho de latência. Exemplos dos componentes incluem lítio, e um ácido (p.ex., um tensoativo de ácido graxo) selecionado dentre ácido oléico (uma dupla ligação cis), ácido linoléico (duas duplas ligações cis), ácido undecanóico, ácido dodecanóico, ácido tridecanóico, e combinações destes.

[0021] O tensoativo de ácido graxo tem uma cabeça de carboxilato e uma longa cauda de alquila. Aparentemente, o grupo carboxilato auxilia em contribuir para uma boa latência; por exemplo, a inclusão de álcool oleílico na composição de tinta aparenta contribuir para um desempenho de latência pobre. Adicionalmente, a cauda de alquila possui uma ou duas ligações cis. Foi descoberto que os ácidos graxos plenamente saturados correspondentes ou aqueles com duplas ligações transgeralmente não provêem o mesmo benefício em melhorar o desempenho de latência de acordo com a presente divulgação. Assim, exemplos de composição de tinta da presente divulgação excluem ácidos selecionados dentre ácido esteárico (um ácido plenamente saturado com 18 carbonos) , ácido elaídico (o isômero transdo ácido oléico), ácido linolênico (três duplas ligações cis), ácidos graxos lineares (em oposição a ramificados) saturados tendo uma cadeia de carbonos de menos que 11 carbonos, e ácidos graxos lineares tendo uma cadeia de carbonos com mais que 13 carbonos, e combinações destes.

[0022] Em um exemplo, o ácido escolhido é o ácido dodecanóico (também conhecido como ácido láurico). O ácido láurico apresenta diversos benefícios (que poderão ser desejáveis em alguns casos) relativamente ao ácido oléico. Por exemplo, o ácido láurico está comercialmente disponível com uma pureza mais alta (>99% contra 70-80% para o ácido oléico). O sal de lítio do ácido láurico tem uma solubilidade mais alta que o do ácido oléico. Uma vez que o ácido láurico tem um peso molecular mais baixo que o ácido oléico, menos ácido láurico será necessário para o mesmo número de moles. Ambos os ácidos são derivados de fontes vegetais/animais naturais e são igualmente baratos.

[0023] Exemplos da composição de tinta de acordo com a presente divulgação adicionalmente incluem um colorante (p.ex., um ou mais colorantes) , um co-solvente (p.ex., um ou mais solventes), e água.

[0024] O pH dos exemplos da composição de tinta geralmente varia de cerca de 7 a cerca de 11. Poderá ser desejável que a tinta tenha um pH básico, variando qualquer lugar de mais que 7 a 12. Quando o pH inicial da composição de tinta resultante for ácido, neutro ou básico próximo de neutro (p.ex., tendo um pH de 7,1 a 8), poderá ser desejável ajustar o pH da composição resultante para um pH básico ou mais básico. Qualquer base adequada poderá ser adicionada para ajustar o pH, contanto que a base adicionada não interfira com as outras propriedades desejáveis da composição de tinta. Alguns exemplos de bases adequadas incluem NaOH e KOH. A quantidade de base adicionada irá depender, pelo menos em parte, do pH inicial da composição de tinta e o desejado pH final da composição de tinta. Em um exemplo, o pH é ajustado em cerca de 9, e uma quantidade adequada é adicionada até que este pH seja obtido.

[0025] Deverá ser entendido que os diversos componentes dos exemplos da composição de tinta poderão estar presentes em quaisquer quantidades adequadas. Em uma exemplo, o colorante estará presente em uma quantidade variando de cerca de 2% p/p a cerca de 7% p/p do % p/p total da composição de tinta; o co-solvente estará presente em uma quantidade variando de cerca de 10% p/p a cerca de 30% p/p do % p/p total da composição de tinta; o ácido estará presente em uma quantidade variando de cerca de 0,1% p/p a cerca de 1,0% p/p do % p/p total da composição de tinta; o litio estará presente em uma quantidade variando de cerca de 50 ppm a cerca de 400 ppm; e o balanço (até 100% p/p) da composição será água.

[0026] Foi inesperadamente e fortuitamente descoberto que exemplos da composição de tinta da presente divulgação formam uma camada anti-evaporativa durante o não uso destapado em uma interface entre o ar e a composição de tinta em um orifício do bico, reduzindo assim a evaporação da água da composição de tinta. Em exemplos da presente composição de tinta, a camada anti-evaporativa é observada (com um microscópio ótico) formando após cerca de 2 segundos após o não uso destapado. Entretanto, acredita-se que a formação da camada comece antes de 2 segundos sem uso destapado.

[0027] Deverá ser entendido que o lítio poderá estar presente na composição como um íon em solução, ou como um sal de lítio do ácido. 0 lítio poderá ser adicionado à composição de tinta na forma de um número dos seus sais, por exemplo, cloreto de lítio, brometo de lítio, iodeto de lítio, hidróxido de lítio, acetato de lítio, benzoato de lítio, nitrato de lítio, ou combinações destes. Entretanto, o carbonato de lítio geralmente não é desejável; uma vez que aparenta degradar o desempenho de latência em alguns casos.

[0028] Adicionalmente, outros metais alcalinos, p.ex., sódio e potássio, poderão estar presentes em exemplos da composição de tinta. Entretanto, deverá ser entendido que o lítio auxilia em formar a camada não evaporativa; enquanto que outros metais alcalinos que poderão estar presentes não funcionam de maneira a auxiliar na formação da camada anti- evaporativa, nem impedem a formação da camada anti- evaporativa.

[0029] Deverá ser entendido que o colorante poderá ser escolhido a partir de pigmentos pré-dispersos, pigmentos dispersos em polímeros, corantes, e combinações destes.

[0030] Alguns negros-de-fumo auto-dispersos, bem como pigmentos dispersos em polímeros adequados estão comercialmente disponíveis da E.I. DuPont de Nemours and Co. (Wilmington, Delaware), Sensient Technologies Corporation (Milwaukee, Wisconsin), e Cabot Corporation (Boston, Massachusetts). Quaisquer corantes adequados poderão ser usados nos exemplos da presente composição de tinta.

[0031] Negros-de-fumo poderão ser usados como colorante nos exemplos da presente composição de tinta. Por exemplo, poderão ser usados negros-de-fumo que sejam do tipo negro de lâmpada, negro de chaminé ou negro de gás. Estes negros-de- fumo poderão ser dispersáveis em água; por meio de oxidação, quer por meio de processo de negro-de-fumo, quer pelo tratamento de manufatura pós-negro-de-fumo (p.ex., por ozonização); pela reação de negro-de-fumo com materiais oligoméricos ou poliméricos de baixo peso molecular que sejam solúveis em água ou dispersáveis em natureza (p.ex., ácido p- aminobenzóico, oligômeros ou polímeros baseados em acrílico feitos a partir de monômeros tais com de ácido acrílico ou metacrílico e ésteres destes, e/ou oligômeros ou polímeros de poliuretano). Negros-de-fumo também poderão ser feitos dispersáveis em água pela absorção de oligômeros ou polímeros das anteriormente mencionadas composições de acrílico, metacrílico ou poliuretano. Negros-de-fumo poderão adicionalmente ser tornados dispersáveis por meio do encapsulamento do pigmento com um polímero de látex composto de, p.ex., ácido acrílico, ésteres acrílicos, ácido metacrílico, ésteres metacrílicos, estireno ou acetato de vinila. Estes materiais poderão ser tornados dispersáveis pela inclusão de diversos grupos funcionais dentro do polímero tais como carboxilatos, sulfonatos, fosfatos ou derivados de óxido de etileno.

[0032] Outros pigmentos, sem limitação de cor ou composição química, poderão ser usados, cujos exemplos incluem PY74, PY7155, PY128, PY186, PR122, PR254, PR178, PV19, PB15:2, PB15:3, e PB15:4. Estes colorantes também poderão ser tornados dispersáveis em água por diversos meios, tais como ligamento polimérico de molécula pequena, oligomérico ou polimérico, por adsorção de materiais oligoméricos ou poliméricos, ou por encapsulamento (p.ex., conforme descrito para negro-de-fumo).

[0033] O co-solvente poderá incluir co-solventes adequados, p.ex., 2-pirrolidinona; 1-(2-hidroxietil)-2-pirrolidinona; dietileno glicol, trietileno glicol, tetraetileno glicol; 1- (2-hidroxietil)-2 -imidazolidinona; di-(2-hidroxietil)-5,5- dimetilhidantoína (comercialmente disponível como Dantocol® DHE da Lonza, Inc., Allendale, NJ); monoetil éter de trietileno glicol; tetraglima; polioxietil éteres de glicerol; (p.ex., glicerinas etoxiladas, tais como Liponic® EG-7 (LEG-7), comercialmente disponível da Lipo Chemicals, Inc., Paterson, N.J.); ou combinações destes.

[0034] Alguns exemplos de solventes que não são adequados como co-solventes para exemplos da composição de tinta incluem 2-etil-2-hidroximetil-l,3-propanodiol (EHPD) (também conhecido como trimetilolpropano); e glicerol CAS # 56-81-5.

[0035] Exemplos da composição de tinta da presente divulgação poderão adicionalmente incluir um aditivo selecionado dentre tensoativos não iônicos, biocidas, ligantes de poliuretano, e combinações destes.

[0036] Quando um tensoativo não iônico for utilizado, uma quantidade adequada do tensoativo não iônico poderá variar de cerca de 0,1% p/p a cerca de 2% p/p. Exemplos de tensoativos não iônicos adequados incluem aqueles baseados em química de diol acetilênico (p.ex., SURFYNOL® SE-F, SURFYNOL® 420, SURFYNOL® 440, SURFYNOL® 465, e SURFYNOL® 485, comercialmente disponíveis da Air Products and Chemicals, Inc., Allentown, PA)e etoxilatos de álcool secundário (p.ex., TERGITOLMR 15-S- 7 e TERGITOLMR 15-S-9, comercialmente disponíveis da The Dow Chemical Company, Midland, MI).

[0037] Quando urn biocida for utilizado, uma quantidade adequada do biocida poderá variar de cerca de 0,05% p/p a cerca de 0,5% p/p. Deverá ficar entendido que um limite superior para o(s) biocida(s) irá depender do tipo de biocida e do seu efeito toxicológico e/ou de legislações regulatórias. Por exemplo, o limite superior para PROXELMR GXL (Arch Chemicals, Inc. , Norwalk, CT) é de 0,2% p/p. Biocidas adequados incluem PROXELMR GXL, KORDEKMR MLX (The Dow Chemical Company), e/ou BI0BANMR CS-1246 (The Dow Chemical Company).

[0038] Alguns exemplos adequados do ligante de poliuretano incluem aqueles tendo um número ácido variando de cerca de 30 a cerca de 90, e um peso molecular variando de 2000 a cerca de 2 00.000. Em um exemplo, o ligante de poliuretano tem um número ácido de 55 e um peso molecular de cerca de 18.000. Deverá ser entendido que o co-solvente usado e a quantidade de co-solvente usada poderão depender, pelo menos em parte, de o ligante de poliuretano estar ou não incluído no exemplo da composição de tinta. Como exemplo, o co-solvente poderá ser selecionado de maneira a auxiliar em dispersar o ligante de poliuretano dentro de toda a composição de tinta. Como outro exemplo, a quantidade de ligante de poliuretano usada poderá ter um efeito deletério no desempenho de latência, e o(s) co(solvente(s) poderá(ao) ser selecionado(s) de maneira a atuar contra este efeito deletério. Em um exemplo que inclua o ligante de poliuretano, dois co-solventes poderão ser usados, tais como di-(2-hidroxietil)-5,5- dimetilhidantoína e 1-(2-hidroxietil)-2-pirrolidinona.

[0039] Polímeros tipo acrilato também poderão ser usados como aditivo nos exemplos da presente composição de tinta, apesar de que a escolha do co-solvente poderá diferir das escolhas para o ligante de poliuretano. Polímeros de acrilato adequados poderão consistir de polímeros tendo um peso molecular variando de cerca de 2000 a cerca de 200.000, um número ácido de cerca de 30 a cerca de 180. Alguns exemplos de monômeros adequados incluem ácido acrílico, ácido metacrílico, e ésteres tanto de ácido acrílico quanto de ácido metacrílico.

[0040] Com referência agora à figura 1, um cartucho de impressão é geralmente mostrado em 10. 0 cartucho de impressão 10 inclui um alojamento 12 (que poderá incluir uma ou mais camadas de diferentes materiais) que está operativamente conectado com um reservatório 14 que contém um exemplo da composição de tinta 20 divulgada aqui. Um trajeto de fluido/canal de tinta 24 conecta o reservatório 14 a um ejetor de fluido 16. Em uma cartucho de impressão de jato de tinta térmico, o ejetor de fluido 16 é um elemento de aquecimento que cria calor para vaporizar a composição de tinta 20, que cria uma bolha que se expande de maneira a empurrar a composição de tinta 20 (na forma de gotas 22) para fora de um orifício 26 de um bico 18 que está alinhado com o ejetor de fluido 16. Enquanto são mostrados um único ejetor 16 e um bico 18, deverá ser entendido que um único cartucho de impressão 10 poderá incluir múltiplos (p.ex., 400 ou algum número desejável) de ejetores de fluido 16 e bicos 18. Conquanto não mostrado, deverá ser entendido que o cartucho de impressão 10 inclui um circuito integrado que envia sinais (p.ex., de um processador que seja capaz de processar instruções legíveis de computador adequadas) ao(s) ejetor(es) 16 e bico(s) 18 desejável(is) para disparar gotas de tinta 22 do(s) mesmo(s) para produzir imagens sobre um meio desejável.

[0041] Conforme mencionado acima, exemplos de composição de tinta 20 formam uma camada anti-evaporativa (mostrada com número de referência 30 nas figuras 7 e 9) durante o não uso destapado na interface I entre o ar e a composição de tinta 20 no orifício 26 do bico 18, reduzindo assim a evaporação da água da composição de tinta 20.

[0042] Com referência agora à figura 2, um exemplo de um método para melhorar a latência de um exemplo de composição de tinta de acordo com a presente divulgação é geralmente mostrado em 100. 0 exemplo do método 100 inclui selecionar qualquer um dentre ácido oléico, ácido linoléico, ácido undecanóico, ácido dodecanóico, ácido tridecanóico, ou combinações destes, conforme mostrado na caixa 102. 0 método adicionalmente inclui incorporar ácido oléico, ácido linoléico, ácido undecanóico, ácido dodecanóico, ácido tridecanóico, ou combinações destes em uma mistura, conforme mostrado na caixa 104. A mistura inclui um colorante, um co- solvente, lítio, e água. Exemplos da composição de tinta formam a camada anti-evaporativa 30 durante o não uso destapado, conforme notado acima.

[0043] Exemplos da composição de tinta da presente divulgação foram formulados tendo um bom desempenho de qualidade, enquanto que exibindo uma taxa muito lenta de PIVS (p.ex., cerca de mais que 60 segundos a diversas horas) . Em um exemplo da presente composição de tinta tendo a camada anti-evaporativa 30, foi observada uma ejeção de gotas satisfatória após cerca de 24 horas de não uso destapado.

[0044] Para adicionalmente ilustrar a presente divulgação, exemplos são dados aqui. Deverá ser entendido que estes exemplos são providos para fins ilustrativos e não deverão ser interpretados como limitativos da abrangência da presente divulgação. Exemplo 1

[0045] Duas tintas foram formuladas contendo os componentes conforme mostrados na tabela 1 abaixo, uma tinta comparativa (tinta A) e uma tinta de acordo com um exemplo da presente divulgação (tinta B). Para a tinta B, lítio foi adicionado na forma do seu hidróxido. 0 balanço de cada uma das formulações de tinta era água.

Tabela 1

[0046] Dois tipos de desempenho de latência são avaliados para diferentes sistemas de impressão. Alguns sistemas de impressão permitem ejeções da página a ser impressa para dentro de um receptáculo (latência "tradicional"). 0 outro tipo ejeta gotas (para manter a saúde de impressão) sobre uma página ("ejeção em página" (SoP)) e, daí, deverá ser limitado de maneira a manter a qualidade de impressão. Ambos são apresentados respectivamente nas figuras 3 e 4. A figura 3 ilustra plotagens de latência da tinta comparativa (tinta A) do lado esquerdo da figura, e a tinta exemplo (tinta B) do lado direito da figura, a um tempo de latência de 6 segundos (superior) e a urn tempo de latência de 9 segundos (inferior). A figura 4 ilustra o desempenho de latência em ejeção sobre página (SoP) para a tinta A (superior) e tinta B (inferior) a um tempo de latência de 4 segundos.

[0047] Na figura 3, as tintas A e B foram carregadas em cartuchos HP 940, e um padrão de verificação de bico foi impresso em uma impressora HP Officejet Pro 8000 series. 0 padrão de verificação de bico consiste de letras, áreas pretas, e linhas curtas impressas por bicos individuais no cabeçote de impressão. Os padrões para as tintas A e B foram avaliados para linhas faltantes e mal direcionadas indicando um problema como disparo de um bico particular. Para a tinta A, 1 a 2 bicos estacam faltando ou mal direcionados após 6 a 9 segundos; enquanto que para a tinta B, aparentava nenhum bico estar faltando ou mal direcionado após 6 a 9 segundos.

[0048] Na figura 4, A e B foram carregados em cartuchos HP 940, e um padrão de verificação de bico foi impresso em uma impressora HP Officejet Pro 8000 series. Imediatamente antes do início do ensaio, os bicos foram imprimados, e o padrão de verificação de bico foi realizado para assegurar que os bicos estavam disparando aceitavelmente. Durante cada varredura através da página, a caneta imprime um padrão de 151 linhas verticais (incluindo a linha de referência inicial de 0 segundo) espaçadas de cerca de dezesseis avos de polegada uma da outra. Cada linha vertical foi formada por todos os bicos disparando uma gota. Assim, cada linha tinha uma gota de largura e cerca de meia polegada de altura, correspondendo ao comprimento do conjunto de bicos do cabeçote de impressão. A primeira linha vertical de cada varredura é a primeira gota disparada de cada bico após nenhum tempo de espera, a segunda linha é impressa após 4 segundos de tempo de latência, a terceira linha foi impressa após 4 segundos adicionais de tempo de latência, e assim por diante para todas as 151 linhas. Conforme pode ser visto, a tinta comparativa A exibe a maioria dos bicos faltando ou mal disparados; enquanto que a tinta do exemplo B aparenta exibir todos os bicos disparando satisfatoriamente.

Exemplo 2

[0049] Canetas HP 88 foram cheias duplamente com tinta A ou tinta B (formuladas de acordo com o exemplo 1) , respectivamente, e foram deixadas destapadas e pesadas ao longo do tempo. Conforme poderá ser visto pelo gráfico na figura 5, massa perdida no exemplo de tinta B foi muito menor que aquela perdida na tinta comparativa A.

[0050] Ademais, a tinta B não exibiu PIVS observável durante mais que uma hora.

Exemplo 3

[0051] As tintas A e B foram carregadas respectivamente em cartuchos HP 940. Para a tinta A, figuras 7 e 8, estas imagens de microscópio ótico foram tomadas cerca de 10 minutos após limpar os bicos para retornar a tinta, entretanto uma formação visível de PIVS pode ser observada após alguns poucos minutos por esta técnica. Para a tinta B, figuras 7 e 9, estas imagens de microscópio ótico foram tomadas 1,5 horas após a limpeza. As respectivas imagens de microscópio ótico foram tomadas dos orifícios dos bicos e o respectivo canal/trajeto de tinta. Conforme pode ser visto nas figs 6 e 8, a tinta comparativa A exibiu separação de pigmento de tinta veículo (PIVS), conduzindo a colorante removido da área de bico para a massa (reservatório) atrás. Entretanto, conforme pode ser visto nas figuras 7 e 9, uma camada superior (camada anti-evaporativa 30) pode ser vista. A camada anti-evaporativa 30 aparenta evitar ou amplamente retardar a PIVS, conforme fica evidente da tinta preta vista nos orifícios dos bicos, bem como no respectivo canal/trajeto de tinta.

Exemplo 4

[0052] Um exemplo de uma composição de tinta baseada em corante magenta de acordo com a presente divulgação foi formulada contendo os componentes conforme mostrado nas duas tabelas imediatamente abaixo. Adicionalmente aos componentes mostrados abaixo, ácido oléico foi adicionado, bem como lítio (na sua forma de hidróxido). A razão molar era de cerca de 4 moles de Li para cerca de 1 mol de ácido oléico. 0 balanço da formulação de tinta era água. AS52 é um corante Vermelho Ácido, e M700 é um corante magenta.

[0053] A composição de tinta magenta exemplificativa não aparentou exibir formação de um tampão viscoso após 12 segundos de não uso destapado. Apesar de não confirmado com esta composição exemplificativa, aparentava dos dados de ensaio que uma camada anti-evporativa tinha iniciado a se formar após cerca de 2 segundos de não uso destapado. Ocorreu uma ejeção de gota de tinta bem sucedida (primeiras gotas de boa qualidade) sem perda de/mal direcionamento de bicos durante até cerca de 12 segundos em ensaios de latência tradicionais; e até cerca de dez minutos no ensaio de latêncioa de SoP de 4 segundos. Foi concluído que exemplos de composições de tinta baseadas em corantes de acordo com a presente divulgação exibiam o desempenho de latência melhorado descrito aqui.

[0054] Sem se querer prender a nenhuma teoria, acredita-se que os sais de lítio dos ácidos graxos escolhidos dentre ácido oléico, ácido linoléico, ácido undecanóico, ácido dodecanóico, ácido tridecanóico, e combinações destes, formem uma monocamada ou camada mais espessa na interface ar-água (conforme esquematicamente mostrado em "I" na figura 1 e na ilustração imediatamente abaixo), reduzindo assim consideravelmente a evaporação de água. Esta tampa "mole" no orifício 26, enquanto que atuando como camada protetora é, no entanto facilmente removida por jato quando do disparo. Foi mostrado que a PIVS não aparenta ocorrer com tintas contendo sais de lítio dos ácidos graxos acima mencionados. Acredita- se ainda que o íon lítio (em oposição a outros íons metálicos) tenha o tamanho certo para atuar como um zíper para manter a monocamada/camada de ácido graxo na interface ar-água I. Sódio, potássio e outros metais alcalinos aparentam ser demasiadamente grandes para serem eficazes desta maneira.

[0055] Conforme pode ser visto na tabela 2, diferenças em pKa de diversos ácidos graxos não explicam as diferenças significativas no desempenho de latência. O lítio, caso usado com o ácido graxo não adequado (p.ex., ácido esteárico, ácido linolênico, etc.) não provê boa latência (o lítio foi o metal alcalino usado com os ácidos graxos testados com resultados mostrados na tabela 2). Equilíbrio possível Li + ácido graxo sal de lítio de ácido graxo adequado camada anti-evaporativa

Tabela 2

[0056] Este equilíbrio poderá ser conduzido para a direita (favorecendo a formação da camada anti-evaporativa) com excesso de lítio, excesso de ácido graxo, ou ambos. A quantidade total é geralmente dependente da molécula, do solvente, da quantidade de pigmento, e do tipo e da quantidade do polímero. Diversos exemplos das presentes composições de tinta foram preparados com razões de Li para ácido graxo de 4:1, 1:2 e 2:2, onde 1 é equivalente a uma concentração molar de aproximadamente 7,1 x 10"3 molar na composição de tinta. A razão molar para a tinta B discutida acima era de 4 moles de lítio por mol de ácido. Cada um destes exemplos exibiu excelente desempenho de latência. Por exemplo, primeiras gotas de boa qualidade foram conseguidas em ensaios de latência tradicionais de diversos minutos; e, adicionalmente, em alguns exemplos, gotas de boa qualidade foram conseguidas até cerca de dez minutos no ensaio de latência SoP de 4 segundos. Não aparenta existir nenhum limite superior para esta razão, apesar de que com quantidades maiores do lítio adicionadas ao hidróxido (ou como um sal de lítio de outros ânions) , o pH poderá ficar demasiadamente alto.

[0057] Acredita-se ainda que o cátion lítio se coordene com os grupos carboxilato adjacentes na camada anti-evaporativa quando a área limitativa for de cerca de 40-60 a angstroms quadrados (Â2) . Vide tabelas 3 e 4 abaixo. Ácidos graxos com uma ou duas duplas ligações cis têm esta área limitativa; enquanto aqueles com três ou mais duplas ligações cis têm áreas limitativas maiores. Os ácidos graxos saturados e trans têm áreas limitativas muito menores que estas. Acredita-se que os ácidos esteárico e elaídico possam não funcionar bem porque a natureza das caudas de alquila permitam uma compactação eficiente que reduza a solubilidade e/ou evite a formação de uma camada eficiente ao longo da interface de tinta ar. Por outro lado, oleato e linoleato têm uma área limitativa (ou área de sombra) adequada para acomodar o íon lítio. Ademais, o estearato e o elaidato de lítio têm solubilidade pobre, tornando estes sais de ácidos graxos geralmente menos desejáveis. Outros íons metálicos alcalinos, p.ex., ions sódio e potássio, não são bons carboxilatos complexantes quanto o lítio.

Tabela 3

Tabela 4

[0058] Conforme ilustrado pelas estruturas abaixo, o undecanoato (Cll) e o dodecanoato (C12) de lítio exibiram excelentes latências. O ácido tridecanóico (C13) também exibiu boa latência, apesar de que não tão boa quanto os ácidos saturados lineares C11 e C12. Outros comprimentos de cadeia (afora C11, C12 e C13) de ácidos graxos lineares saturados não provêem o benéfico da latência.

[0059] Acamada anti-evaporativa 30, formada pelos exemplos de composição de tinta divulgados aqui, desacelera a evaporação dos bicos, portanto desacelerando ou evitando a separação de pigmento de tinta veiculo (PIVS) em uma tinta pigmentada, ou retardando ou evitando a evaporação de uma tinta baseada em corante. A camada anti-evaporativa 30 também evita um aumento na viscosidade da tinta na câmara de disparo, evitando assim uma formação de tampão viscoso. Isto conduz a um bom desempenho de latência.

[0060] Exemplos da composição de tinta da presente divulgação provêm uma formulação simples, geral e facilmente detectada para uma boa latência de tintas de jatos de tinta que melhora consideravelmente a qualidade de desempenho de primeira gota a sair. 0 melhoramento no desempenho de latência exibido estende os tempos de latência em diversos minutos ou mais (em comparação com um tempo de latência típico de menos que 4 segundos), possibilitando assim sistemas de impressão mais eficientes e produtividade melhorada. Exemplos da presente invenção também funcionam bem com tintas de pigmentos auto-dispersos e dispersos em polímero, bem como com tintas baseadas em corantes.

[0061] Deverá ser entendido que as faixas providas aqui incluem a faixa apresentada e qualquer valor ou sub-faixa dentro da faixa apresentada. Por exemplo, uma faixa de cerca de 10% a cerca de 30% deverá ser interpretada como incluindo não só os limites explicitamente apresentados de cerca de 10% p/p a cerca de 30% p/p, mas também incluem valores individuais, tais como 12,5%, 22%, etc., e sub-faixas, tais como de cerca de 15% p/p a cerca de 28% p/p, de cerca de 11% p/p a cerca de 13% p/p, etc. Ademais, quando "cerca de" utilizado para descrever um valor, isto significa abranger variações mínimas (até + 5%) no valor declarado.

[0062] Quando pesos moleculares forem especificados aqui, deverá ser entendido que os pesos moleculares especificados são em Daltons (Da).

[0063] Ademais, deverá ser entendido que o uso das palavras "um" e "uma" e outras referências singulares incluem também o plural, tanto no descritivo quanto nas reivindicações.

[0064] Conquanto diversos exemplos tenham sido descritos aqui em detalhe, tornar-se-á aparente àqueles entendidos no assunto que os exemplos divulgados poderão ser modificados. Daí, a descrição precedente deverá ser considerada não limitativa.

Claims

1. Composição de tinta caracterizadapor compreender: - um colorante; - um co-solvente; um ácido selecionado dentre ácido undecanóico, ácido dodecanóico, ácido tridecanóico e combinações destes; - lítio; e - água; sendo que a composição de tinta deverá formar uma camada anti-evaporativa, durante o não uso destapado, em uma interface entre o ar e a composição de tinta em um orifício de um bico, reduzindo assim a evaporação de água da composição de tinta.

2. Composição de tinta, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapor excluir sais metálicos alcalinos para formar a camada anti-evaporativa, outros que não o lítio.

3. Composição de tinta, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapor excluir ácidos selecionados dentre ácido esteárico, ácido elaídico, ácido linolênico, ácidos graxos saturados lineares tendo uma cadeia de carbonos menor que 11 carbonos, e ácidos graxos saturados lineares tendo uma cadeia de carbonos de mais que 13 carbonos, e combinações destes.

4. Composição de tinta, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapelo fato do ácido escolhido ser ácido dodecanóico.

5. Composição de tinta, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapelo fato de um pH da composição de tinta variar de 7 a 11.

6. Composição de tinta, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapelo fato do colorante ser selecionado dentre pigmentos auto-dispersos, pigmentos dispersos em polímero, corantes, e combinações destes.

7. Composição de tinta, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapelo fato do co-solvente incluir 2- pirrolidinona; 1-(2-hidroxietil)-2-pirrolidinona; dietileno glicol, trietileno glicol, tetraetileno glicol; l-(2- hidroxietil)-2-imidazolidinona; di-(2-hidroxietil)-5,5- dimetilhidantoína; monoetil éter de trietileno glicol; tetraglima; polioxietil éteres de glicerol; ou combinações destes.

8. Composição de tinta, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapor compreender ainda um aditivo selecionado dentre tensoativos não iônicos, biocidas, ligantes de poliuretano, ligantes de polímero de acrilato, e combinações destes.

9. Composição de tinta, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapor: o colorante estar presente em uma quantidade variando de 2% p/p a 7% p/p; o co-solvente estar presente em uma quantidade variando de 10% p/p a 30% p/p; - o ácido estar presente em uma quantidade variando de 0,1% p/p a 1,0% p/p; - o lítio estar presente em uma quantidade variando de 50 ppm a 400 ppm; e - um balanço da composição ser a água.

10. Cartucho de impressão caracterizadopor compreender: - um reservatório de fluido,- um ejetor de fluido em comunicação fluida com o reservatório de fluido; - um bico em comunicação fluida com o ejetor de fluido; - uma composição de tinta presente no reservatório de fluido, a composição de tinta incluindo,- de 2% p/p a 7% p/p de um colorante, - de 10% p/p a 30% p/p de um co-solvente; - de 0,1% p/p a 1,0% p/p de um ácido escolhido dentre ácido undecanóico, ácido dodecanóico, ácido tridecanóico e combinações destes, - de 50 ppm a 400 ppm de lítio; e - um balanço de água; e - uma camada anti-evaporativa presente na interface entre ar e a composição de tinta em um orifício do bico, a camada anti-evaporativa formada durante o não uso destapado, reduzindo assim a evaporação da água da composição de tinta.

11. Cartucho de impressão, de acordo com a reivindicação 10, caracterizadopelo fato da composição de tinta excluir sais metálicos alcalinos para formar a camada anti-evaporativa, outros que não lítio, e sendo que a composição de tinta exclui ácidos selecionados dentre ácido esteárico, ácido elaídico, ácido linolênico, ácidos graxos saturados lineares tendo uma cadeia de carbonos menor que 11 carbonos, e ácidos graxos saturados lineares tendo uma cadeia de carbonos maior que 13 carbonos, e combinações destes.

12. Cartucho de impressão, de acordo com a reivindicação 10, caracterizadopor: - o colorante ser selecionado dentre pigmentos auto- dispersos, pigmentos dispersos em polímero, corantes, e combinações destes,- e o co-solvente ser selecionado dentre 2- pirrolidinona,- 1-(2-hidroxietil)-2-pirrolidinona; dietileno glicol, trietileno glicol, tetraetileno glicol; l-(2- hidroxietil)-2-imidazolidinona; di-(2-hidroxietil)-5,5- dimetilhidantoína; monoetil éter de trietileno glicol; tetraglima; polioxietil éteres de glicerol; e combinações destes.

13. Cartucho de impressão, de acordo com a reivindicação 10, caracterizadopelo fato da composição de tinta incluir ainda um aditivo selecionado dentre tensoativos não iônicos, biocidas, ligantes de poliuretano, ligantes de polímero de acrilato, e combinações destes.

14. Método para melhorar a latência de uma composição de tinta caracterizadopor compreender: - selecionar qualquer um dentre ácido undecanóico, ácido dodecanóico, ácido tridecanóico e combinações destes; e - incorporar o selecionado dentre ácido undecanóico, ácido dodecanóico, ácido tridecanóico, e combinações destes a uma mistura, incluindo: - um colorante; - um co-solvente; - lítio,- e - água; sendo que a composição de tinta está na forma de uma camada anti-evaporativa, durante o não uso destapado, em uma interface entre ar e a composição de tinta em um orifício de um bico, reduzindo assim a evaporação de água da composição de tinta.

15. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizadopelo fato do ácido undecanóico, ácido dodecanóico, ácido tridecanóico, ou combinações destes ser selecionado ao invés de ácidos selecionados dentre ácido esteárico, ácido elaídico, ácido linolênico, ácidos graxos lineares tendo uma cadeia de carbonos de menos que 11 carbonos, e ácidos graxos lineares tendo uma cadeia de carbonos de miss que 13 carbonos, e combinações destes; e sendo que o ácido undecanóico, ácido dodecanóico, ácido tridecanóico, ou combinações destes ser incorporado em uma quantidade de 0,1% p/p a 1,0% p/p.