BRPI0617540B1 - composição de tinta para jato de tinta, sistema para imprimir imagens de alta qualidade e método para aumentar o tempo de operação em modo ativo de uma arquitetura para jato de tinta - Google Patents

Abstract

composiçao de tinta para jato de tinta, sistema para imprimir imagens de alta qualidade e método para aumentar o tempo de operação em modo ativo de uma arquitetura para jato de tinta. composições, sistemas, e métodos para impressão a jato de tinta, com um tempo melhorado em modo ativo na condição exposta, podendo compreender um pigmento tendo um grupo ariltricarboxila covalentemente ligado ao mesmo; pelo menos 12% em peso de um co-solvente para a condição exposta em modo ativo selecionado do grupo consistindo de 2-pirrolidona, 2-pirrolidona derivatizada, e suas misturas; e um veículo líquido. composição de tinta para jato de tinta, sistema para imprimir imagens de alta qualidade e método para aumentar o tempo de operação em modo ativo de uma arquitetura de tinta para jato de tinta

Description

"COMPOSIÇÃO DE TINTA PARA JATO DE TINTA, SISTEMA PARA IMPRIMIR IMAGENS DE ALTA QUALIDADE E MÉTODO PARA AUMENTAR O TEMPO DE OPERAÇÃO EM MODO ATIVO DE UMA ARQUITETURA PARA JATO DE TINTA".

Campo da invenção A presente invenção refere-se geralmente à produção de imagens a jato de tinta baseada em pigmento. Mais especialmente, a presente invenção refere-se a compostos de tinta para jato de tinta â base de pigmento ligado a ariltricarboxila, e a métodos para imprimir imagens a jato de tinta com melhora na condição exposta em modo ativo ("slewing decap") Histórico da invenção Hã muitas razões para a impressão a jato de tinta ter se tornado uma forma popular de registro de imagens sobre várias superfícies de meio, especialmente sobre papel comum. Um desses motivos inclui baixo ruído da impressora, capacidade de registro a alta velocidade, e registro raulticolorido. Adicionalmente, essas vantagens podem ser obtidas a um custo relativamente baixo para os consumidores. Porém, embora venha ocorrendo uma melhoria na impressão a jato de tinta, crescem as exigências dos consumidores nesta área, como por exemplo, velocidades mais altas, maior resolução, formação completa da imagem colorida, aumento da estabilidade, maior qualidade de imagem, etc. À medida que novas tintas para jato de tinta ("ink-jet") são desenvolvidas, diversas características tradicionais são consideradas ao se avaliar a tinta para uso em conjunto com uma superífice de impressão ou outras tintas. Tais características incluem acuidade de borda e densidade óptica da imagem sobre a superície, controle de migração ("bleed") de tinta preta a colorida, espalhamento lateral ("wicking") e tinta preta a colorida, controle de halo, tempo de secagem da tinta sobre o substrato, adesão ao substrato, falta de desvio na deposição de gotículas de tinta, presença de todos os pontos, tempo aceitável em modo ativo na condição exposta, resistência da tinta à água e a outros solventes após secagem, estabilidade de armazenamento a longo prazo, e confiabilidade a longo prazo sem corrosão ou entupimento dos bicos injetores. Embora a lista de características acima citada ofereça uma meta que vale a pena ser atingida, existem dificuldades associadas com a satisfação de todas as citadas características. Freqüentemente, a inclusão de um componente de tinta que podería satisfazer uma das características acima, poderia por outro lado não satisfazer alguma outra característica. Sendo assim, a maioria das tintas comerciais para uso em impressoras a jato de tinta representam um compromisso na tentativa de se obter pelo menos uma resposta adequada à satisfação de todos os requisitos acima citados.

Um dos problemas associados com a reduzida qualidade de linha e precisão de gráficos de certas tintas para jato de tinta â base de pigmento está relacionado com um problema conhecido como operação na condição oculta ("capping") ou na condição exposta ("decap"). O termo "operação em condição exposta" ("decap") significa, tanto na presente descrição como nas reivindicações anexas, uma referência à incapacidade de uma tinta para jato de tinta permanecer fluida quando exposta ao ar, o que poderia levar â degradação na qualidade de impressão. Para evitar os problemas associados com a condição exposta, a arquitetura ou as canetas de jato de tinta são disparadas periodicamente em momentos diferentes dos da impressão sobre um substrato desejado, o que resulta em desperdício de tinta de impressão. 0 tempo entre dois disparos é denominado tempo em modo ativo ("slewing time"). Assim, aumentando-se o tempo em modo ativo, menor será o desperdício de tinta de impressão, sendo que a impressora a jato de tinta e a arquitetura ou caneta de impressão a jato de tinta não precisam operar em condições tão severas, o que melhora o rendimento. Um método para aumentar o tempo em modo ativo conhecido no estado da técnica consiste em aumentar a energia cinética da gota ejetada da caneta. Porém, o aumento da energia cinética também tende a aumentar a pulverização, peso da gota, e/ou outras características que degradam a qualidade da imagem. Certos tipos de pigmentos que são muito bons em relação â qualidade de impressão, por exemplo, com baixa migração de tinta, baixo espalhamento lateral de tinta, baixo halo, resultado rápido, excelente qualidade de linha, etc., frequentemente apresentam um tempo em modo ativo inaceitavelmente reduzido. Quando o tempo em modo ativo na condição exposta é muito curto, é necessário um borrifamento pesado para manter a boa qualidade de impressão o que podería reduzir muito o rendimento da impressora. Assim, seria benéfico prover formulações de tinta para jato de tinta à base de pigmento que possuíssem tempo longo modo ativo na condição exposta. Descrição detalhada das concretizações preferidas Antes que as concretizações específicas da presente invenção sejam descrita^ e reveladas, deve ficar entendido que a presente invenção não se restringe a processos e materiais específicos aqui descritos, já que esses podem variar até um certo grau. Deve também ficar entendido que a terminologia aqui utilizada tem a finalidade única de descrever concretizações específicas, não pretendendo ser restritiva, jã que o escopo da presente invenção será definido apenas pelas reivindicações anexas e seus equivalentes.

Ao descrever e reivindicar a presente invenção, será utilizada a terminologia a seguir descrita.

As formas singulares "um/uma" e "a/o" incluem referentes plurais, salvo se o contexto indicar claramente ao contrário. Assim, por exemplo, a referência a um "corante11 inclui a referência a um ou mais desses materiais.

Conforme aqui utilizado, "veículo" refere-se a veículos de tinta ou a veículos líquidos que incluem composições líquidas que podem ser usadas para transferir corantes para um substrato. Veículos líquidos são bastante conhecidos no estado da técnica, e uma ampla variedade de veículos de tinta pode ser usada de acordo com concretizações da presente invenção. Tais veículos de tinta podem incluir uma mistura de uma variedade de agentes diferentes, incluindo, sem restrição, surfactantes, solventes, co-solventes, tampões, biocidas, modificadores de viscosidade, agentes seqüestrantes, agentes estabilizantes e água. Veículos também podem transferir outros sólidos (que não os corantes) como parte do veículo, tais como polímeros, materiais curáveis por UV, plastificantes, particulados de látex, etc., em algumas concretizações.

Modo ativo ("slewing") refere-se ao período de tempo em que uma arquitetura ou caneta de tinta para jato de tinta fica em modo ativo, ou seja, na condição livre ("uncap") e entre os disparos de gotas de tinta. Tipicamente, o disparo de gotas sobre o substrato para produzir uma imagem é executado enquanto uma arquitetura de jato de tinta está na condição livre. Porém, cada bico injetor nem sempre dispara durante o período de tempo em que a condição oculta começa a ocorrer. Assim, pequenas gotas sem imagem são disparadas para manter os bicos injetores frescos entre as atividades de produção de imagem. Sendo assim, quanto maior for o tempo em modo ativo na condição exposta de uma determinada tinta para jato de tinta numa determinada arquitetura ou caneta de jato de tinta, menor a quantidade de tinta desperdiçada durante o processo de produção de imagem e maior o rendimento da impressora. 0(s) co-solvente(s) para atuar na condição exposta em modo ativo pode(m) incluir co-solvente(s) que é/são adicionado(s) a um veículo de tinta e que tem por função melhorar o desempenho da condição exposta em modo ativo, como por exemplo, para aumentar o tempo entre os disparos de gotículas de tinta. São tipicamente solventes com alta pressão sob baixo vapor e excelente miscibilidade em água.

Conforme aqui utilizado, o termo "colorido", ao se referir a tintas para jato de tinta, refere-se a composições de tintas que não pretas. Por exemplo, composições típicas de tinta colorida incluem ciano, magenta, amarelo e suas misturas.

Conforme aqui utilizado, o termo "pigmento" refere-se a uma partícula de corante que é pelo menos substancialmente insolúvel no veículo de tinta em que é utilizada.

Conforme aqui utilizado, o termo "funcionalizado" refere-se a partículas de pigmento que possuem um composto quimicamente ligado via ligações covalentes. Ê o contrário de partículas de pigmento que possuem compostos ligados via ligações iônicas ou outras forças intermoleculares mais fracas. Pigmentos ligados a ariltricarboxila de acordo com as concretizações da presente invenção são pigmentos funcionalizados com grupos ariltricarboxila, como por exemplo, grupos ácido ariltricarboxílico e/ou grupos ariltricarboxilato.

Ao se referir a um grupo "ariltricarboxila" (incluindo ácidos ariltricarboxílicos e ariltricarboxilatos), fica entendido que o termo "tri" refere-se a pelo menos três grupos carboxila presentes num grupo arila comum. Assim, tricarboxila inclui tetracarboxila, pentatricarboxila, etc., jã que cada um desses grupos funcionais incluem pelo menos três grupos carboxila presentes num grupo arila comum. Fica ainda entendido que o grupo arila pode ser qualquer grupo arila simples, tal como benzeno, naftaleno, bifenila, etc. Quaisquer átomos intervenientes entre dois grupos arila devem ser considerados grupos arila múltiplos. Em outras palavras, se grupos arila múltiplos estiverem presentes, para que se qualifiquem como um grupo ariltricarboxila, conforme aqui definido, pelo menos um dos grupos arila múltiplos deveria incluir pelo menos três grupos carboxila.

Conforme aqui utilizado, o termo "migração" refere-se à tendência de a tinta migrar e se misturar com as tintas impressas adjacentemente. A migração ocorre tipicamente antes que as tintas impressas adjacentemente sequem totalmente sobre um substrato. O grau de migração dependerá de uma variedade de fatores, tais como a velocidade de secagem da tinta, a química da tinta, como por exemplo, a presença de mecanismos de controle de migração de tinta reativos e não-reativos, e do tipo do substrato, entre outras variáveis. De acordo com concretizações da presente invenção, a migração pode ser reduzida sem o uso de um mecanismo de tinta reativo, embora tal mecanismo também possa ser utilizado. O termo "halo" ou "efeito halo" refere-se a uma faixa branca ou acinzentada que pode aparecer na interface de tintas pretas e coloridas e que ocorre como resultado de migração de líquido ou corante.

Espalhamento lateral de tinta ("wicking") refere-se â migração de tinta de uma imagem ao longo de fibras de papel, criando assim uma borda irregular. Uma borda ou interface mais irregular entre duas tintas impressas indica aumento no espalhamento lateral de tinta.

Conforme aqui utilizados, os termos "carboxila" ou "grupo carboxila" ou similar, refere-se a um grupo ácido carboxílico (COOH) , ou a um sal de carboxilato do mesmo (COOM) . Contra-íons apropriados (M) para o sal podem incluir metais alcalinos tais como sódio, lítio, ou potássio; aminas positivamente carregadas tais como NH4+, (CH3)4N+, (CH3) 3NH4+; ou similares.

Concentrações, quantidades, e outros dados numéricos podem ser apresentados na presente invenção no formato de faixa. Deve ficar entendido que tal formato de faixa é utilizado meramente para fins de conveniência e concisão, devendo ser interpretado com flexibilidade para incluir não apenas os valores numéricos explicitamente citados como os limites da faixa, mas também para incluir todos os valores numéricos ou sub-faixas individuais abrangidos por aquela faixa, como se cada valor numérico e subfaixa fosse explicitamente citado. Por exemplo, uma faixa de peso de cerca de 1% a cerca de 20% deve ser interpretada como incluindo não apenas os limites de concentração explicitamente citados de 1% a cerca de 20%, mas também concentrações individuais tais como 2%, 3%, 4% e subfaixas tais como 5% a 15%, 10% a 20%, etc.

Na área de jato de tinta, é tipicamente desejado que todas as gotas de tinta impressas sobre um substrato pareçam substancialmente similares entre si, para se produzir imagens de alta qualidade. Contrariando esse objetivo está o fato de a tinta não ser jateada continuamente de uma arquitetura de jato de tinta durante o processo de formação da imagem, ou seja, hã um período de tempo em modo ativo quando os orifícios de impressão estão na condição livre ("uncapped") entre cada série de jateamento. Quando na condição livre, a tinta tende a se incrustar muito rapidamente devido, em parte, ao pequeno tamanho dos orifícios da arquitetura de jateamento. Esse fenômeno é conhecido como modo ativo na condição exposta. Quando as tintas para jato de tinta presentes num orifício de impressão começam a incrustar-se, fica reduzida a qualidade de impressão que se pode obter. Sabe-se que a condição oculta que ocorre durante o modo ativo pode ser substancialmente evitada disparando-se sistematicamente a caneta na forma de um processo de "borrifamento" quando a caneta não estiver imprimindo sobre o substrato alvo para manter o orifício de impressão limpo/fresco. Esse processo de borrifamento dispende uma certa quantidade de tinta e de tempo. Em outras palavras, para manter o orifício da caneta de jato de tinta fresco e pronto para a impressão quando uma caneta estiver no modo ativo de impressão, a caneta gastará um pouco de tinta e de tempo para evitar que o orifício fique na condição oculta.

De acordo com isso, sabe-se geralmente que as tintas à base de pigmento podem prover melhor densidade óptica e melhor qualidade de impressão de textos se comparadas com tintas pretas â base de corante. Em especial, certas tintas para jato de tinta à base de pigmento funcionalizado podem produzir excelente qualidade de imagem, embora o tempo em modo ativo na condição exposta de alguns desses tipos de tinta seja inaceitavelmente baixo. Especificamente, os pigmentos funcionalizados na superfície (por ligação covalente) com grupos ariltricarboxila, e mais especialmente, pigmentos funcionalizados com ácidos 3,4,5-benzenotricarboxílicos ou 3,4,5-benzenotricarboxilatos oferecem excelente qualidade de imagem, porém tipicamente contribuem para um baixo tempo em modo ativo na condição exposta, quando formulados numa composição de tinta para jato de tinta. Com base nesse problema, foi reconhecido que, mediante inclusão de uma alta carga de 2-pirrolidona, o tempo de em modo ativo na condição exposta pode ser significativamente aumentado sem reduzir significativamente a qualidade da impressão. Por alta carga entende-se pelo menos 12 por cento em peso. Mais especificamente, uma carga de 2-pirrolidona de 12% em peso a cerca de 25% em peso provê resultados aceitáveis. Em uma concretização especifica, a carga de 2-pirrolidona pode ser de cerca de 16% em peso.

De acordo com essas descobertas, uma composição de tinta para jato de tinta pode compreender um pigmento tendo um grupo ariltricarboxila covalentemente ligado ao mesmo; pelo menos 12 por cento em peso de um co-solvente para atuar na condição exposta em modo ativo, selecionado do grupo consistindo de 2-pirrolidona, 2-pirrolidona derivatizada, e suas misturas, e um veículo líquido.

Em outra concretização, um método para aumentar o tempo em modo ativo de uma arquitetura de tinta para jato de tinta sem que ocorra significativa condição exposta pode compreender prover uma tinta para jato de tinta, carregar a tinta para jato de tinta numa arquitetura de jato de tinta, configurar a arquitetura de jato de tinta para permitir um modo ativo de pelo menos 3 segundos entre os disparos sem que seja necessário que a arquitetura esteja na condição oculta durante tal operação em modo ativo. A tinta para jato de tinta pode compreender um pigmento tendo um grupo ariltricarboxila covalentemente ligado ao mesmo; pelo menos 12% em peso de um co-solvente para atuar na condição exposta em modo ativo selecionado do grupo consistindo de 2-pirrolidona, 2-pirrolidona derivatizada, e suas misturas; e um veículo líquido.

Em outra concretização, um sistema para imprimir imagens de alta qualidade com reduzido tempo em modo ativo na condição exposta compreende uma tinta para jato de tinta e uma arquitetura de jato de tinta configurada para disparar gotas de tinta não produtoras de imagem em intervalos de pelo menos 3 segundos, quando a arquitetura de jato de tinta estiver no modo livre e não imprimindo imagens de forma ativa. A tinta pode compreender um pigmento tendo um grupo ariltricarboxila covalentemente ligado ao mesmo; pelo menos 12% em peso de um co-solvente para a condição exposta em modo ativo selecionado do grupo consistindo de 2-pirrolidona, 2-pirrolidona derivatizada, e suas misturas; e um veículo líquido. Conforme mencionado, os pigmentos funcionalizados com ariltricarboxila proveem excelente qualidade de texto e excelente densidade óptica em papel comum se comparados com muitos outros pigmentos similares. Possui excelente desempenho com respeito a alto rendimento e qualidade de texto, Embora esse pigmento tenha sido útil em muitos processos de impressão tradicionais, como por exemplo, processamento de imagens que não por jato de tinta, ele não tem sido utilizado com sucesso no estado da técnica de jato de tinta devido â condição exposta precária . Por exemplo, a condição exposta desse pigmento utilizando mais veículos de tinta para jato de tinta tem sido inferior a um segundo, o que é inaceitável para uma impressora a jato de tinta comercial típica. Em outras palavras, embora esse pigmento possa ser usado com muita facilidade em outras aplicações que não apresentam as mesmas demandas inerentemente presentes na arquitetura de jato de tinta, não se trata de um processo simples de se tomar um veículo de tinta conhecido utilizado em outro campo de impressão a jato de tinta, adicionar tal pigmento ao veículo, e esperar que seja imprimível utilizando arquitetura de impressão a jato de tinta. Não seria esse o caso devido aos problemas significativos de operação em modo ativo na condição exposta associados com esse tipo específico de pigmento. O uso de altas cargas de 2-pirrolidona resolveu esse problema intrínseco. O pigmento que estã ligado ao grupo ariltricarboxila pode ser quase todo pigmento disponível no mercado que possa prover características de impressão aceitáveis. Em uma concretização, o pigmento base é um pigmento de negro-de-fumo. Os pigmentos de negro-de-fumo adequados para uso na presente invenção incluem, sem restrição, negro-de-fumo, grafite, carbono vítreo, carvão vegetal e suas combinações. Em um aspecto da presente invenção, o pigmento de carbono é um pigmento de negro-de-fumo. Tais pigmentos de negro-de-fumo podem ser fabricados através de uma variedade de métodos conhecidos, tais como método do canal, método de contato, método de forno, método de acetileno, ou um método térmico, sendo comercializados pelos distribuidores Cabot Corporation, Columbian Chemicals Company, Degussa AG, e E.I.DuPont de Nemours and Company. Pigmentos de negro-de-fumo apropriados incluem, sem restrição, pigmentos Cabot, tais como MONARCH 1400, MONARCH 1300, MONARCH 1100, MONARCH 1000, MONARCH 900, MONARCH 880, MONARCH 800, MONARCH 700, BP-700, CAB-O-JET 200 e CAB-O-JET 300; pigmentos da Columbian tais como RAVEN 7000, RAVEN 5750, RAVEN 5250, RAVEN 5000, e RAVEN 3500; pigmentos da Degussa tais como Negro-de-fumo FW 20 0, RAVEN FW 2, RAVEN FW 2V, RAVEN FW 1, RAVEN FW 18, RAVEN SI60, RAVEN FW S170, Preto Especial 6, Preto Especial 5, Preto Especial 4A, Preto Especial 4, PRINTEX U, PRINTEX 140U, PRINTEX V e PRINTEX 140V e TIPURE R-101, da DuPont. Tipicamente, os pigmentos de carbono da presente invenção podem ter de cerca de 10 nm a cerca de 10 micrômetros, e, em um aspecto, podem ter de 10 nm a cerca de 500 nm de diâmetro, embora tamanhos fora dessa faixa possam ser usados se o pigmento puder permanecer dispersado e prover propriedades adequadas de cor. Tipicamente, o carbono base é covalentemente ligado através de grupos ariltricarboxila para tornar-se dispersível num veículo aquoso. Embora o uso de pigmentos de negro-de-fumo seja representativo de concretizações da presente invenção, em outra concretização, o pigmento base pode ser um pigmento colorido. Os pigmentos base coloridos que podem ser usados incluem, porém não se restringem a ciano, magenta, amarelo e outras cores secundárias tais como vermelho, laranja, verde, azul e violeta.

Esses dispersantes de ariltricarboxila quimicamente ligados não apenas conferem propriedades melhoradas de dispersão à composição de tinta, como também contribuem para um alto grau de controle de migração de preto para colorido e de colorido para colorido, espalhamento lateral reduzido de tinta, halo melhorado e acuidade de borda de imagem geral. 0 habilitado na técnica reconhecerá que tais grupos ariltricarboxila podem estar presentes na forma ácida ou podem também estar presentes em sua forma salina, dependendo dos componentes da composição de tinta para jato de tinta. Em um aspecto detalhado da presente invenção, o dispersante pode ter a seguinte estrutura química (Fórmula I) , onde o "*" indica um ponto de ligação ao pigmento de carbono, seja diretamente ou através de um conhecido agrupamento espaçador, como segue: *-Ar-(C00M)n Fórmula I onde Ar é arila, n é pelo menos 3, como por exemplo, de 3-5 e M é H ou um cãtion monovalente, como por exemplo, Na+, Li+, K+, ou uma espécie orgânica de carga positiva tal como NH+4, (CH3)4N+, ou (CH3)3NH+4. Estruturas representativas que podem ser preparadas e ligadas a um pigmento preto de acordo com a Fórmula I são mostrados a seguir: Observa-se que todos os exemplos acima são grupos ariltricarboxila, sendo que cada um inclui pelo menos três grupos carboxila num grupo arila comum, conforme aqui definido. Observa-se também que os grupos bifenila mostrados acima são considerados um grupo arila simples por não existirem átomos intervenientes entre os dois grupos benzeno. Além disso, embora todas as formulações exemplares mostradas acima estejam no estado de ácido carboxílico, é reconhecido que o hidrogênio de cada ácido carboxílico pode ser substituído por um cátion monovalente para formar um sal do mesmo, conforme descrito na Fórmula I. Observa-se também que os grupos funcionais definidos na Fórmula I e para fins do exemplo acima podem ser ligados às superfícies de pigmento de negro-de-fumo utilizando amino ou outros mecanismos de ligação reativa. Por exemplo, um ácido 1-amino 3,4,5-benzenotricarboxílico pode ser usado para ligar um ácido 3,5-benzenotricarbox£lico a uma superfície de pigmento, resultando num ácido 3,4,5-benzenotricarboxílico-1 pigmento. Neste exemplo, o grupo amino pode agir como grupo de saída que facilita a ligação ao pigmento. Sendo assim, esses dispersantes podem ser funcionalizados sobre o pigmento de carbono através de qualquer um dos vários métodos conhecidos. Por exemplo, as patentes americanas Nos. 5.554.739 e 5.707.432, cada uma aqui incorporada por referência em sua totalidade na medida compatível com a presente descrição, descreve métodos para funcionalizar materiais de carbono utilizando sais de diazônio.

Em um aspecto detalhado da presente invenção, o pigmento funcionalizado compreende de cerca de 1% a cerca de 20% em peso da composição de tinta para jato de tinta e freqüentemente pode compreender de cerca de 2% a cerca de 6% em peso da composição de tinta para jato de tinta. Ao se utilizar uma tinta para jato de tinta para imprimir em comparação com as tintas para jato de tinta da presente invenção, podem ser usados pigmentos ou corantes coloridos ou pretos. As porcentagens em peso do pigmento nessas tintas secundárias podem ser quase iguais às citadas com respeito aos pigmentos de carbono funcionalizados acima descritos, ou qualquer outra concentração geralmente conhecida no estado da técnica. Ao se utilizar corantes coloridos na tinta para jato de tinta colorida a ser impressa contra a tinta para jato de tinta contendo ariltricarboxila, o corante pode estar tipicamente presente na tinta para jato de tinta à ordem de 1% em peso a cerca de 10% em peso.

Em relação aos veículos líquidos ou de tinta aqui descritos, os componentes discutidos estão geralmente relacionados tanto com as tintas para jato de tinta â base de pigmento, como as tintas para jato de tinta à base de corante. Assim, à medida que ambos os tipos de tintas são discutidos na presente invenção, a discussão de tais veículos é aplicável a ambos os tipos de tintas. As composições de tinta para jato de tinta da presente invenção são tipicamente preparadas numa formulação aquosa ou veículo de tinta que pode incluir água, co-solventes, surfactantes, agentes tamponantes, biocidas, agentes seqüestrantes, modificadores de viscosidade, umectantes, ligantes e/ou outros aditivos conhecidos. Em um aspecto da presente invenção, o veículo de tinta pode compreender de cerca de 70% a cerca de 98% em peso da composição de tinta para jato de tinta. Além disso, com exceção dos líquidos do veículo, sólidos também podem ser dispersados no veículo líquido, tais como polímeros, materiais fotocuráveis, plastificantes, particulados de látex, etc.

Conforme descrito, os co-solventes podem ser incluídos nas composições de jato de tinta da presente invenção. Os co-solventes adequados para uso na presente invenção incluem co-solventes orgânicos solúveis em água, porém não se restringem a ãlcoóis alifãticos, ãlcoóis aromáticos, dióis, glicol éteres, poli(glicol)éteres, lactamas, formamidas, acetamidas, álcoóis de cadeia longa, etileno glicol, propileno glicol, dietileno glicóis, trietileno glicóis, glicerina, dipropileno glicóis, glicol butil éteres, polietileno glicóis, polipropileno glicóis, amidas, éteres, ácidos carboxílicos, ésteres, organossulfetos, organossulfóxidos, sulfonas, derivados alcoólicos, carbitol, butil carbitol, celosolve, derivados de éter, amino ãlcoóis, e cetonas. Por exemplo, os co-solventes podem incluir ãlcoóis alifãticos primários de 30 carbonos ou menos, ãlcoóis aromáticos primários de 30 carbonos ou menos, ãlcoóis alifãticos secundários de 30 carbonos ou menos, álcoóis aromáticos secundários de 30 carbonos ou menos, 1,2-dióis de 30 carbonos ou menos, 1,3-dióis de 30 carbonos ou menos, 1,5-dióis de 30 carbonos ou menos, etileno glicol alquil éteres, propileno glicol alquil éteres, poli(etileno glicol)alquil éteres, homólogos superiores de poli(etileno glicol)alquil éteres, poli(propileno glicol)alquil éteres, homólogos superiores de poli(propileno glicol)alquil éteres, lactamas, formamidas substituídas, formamidas não substituídas, acetamidas substituídas, e acetamidas não substituídas. Exemplos específicos de co-solventes que são preferivelmente empregados na prática da presente invenção incluem, porém não se restringem a 1,5-pentanodiol, 2-pirrolidona, 2-etil-2-hidroximetil-l,3- propanodiol, dietileno glicol, 3-metoxibutanol, e 1,3-dimetil-2-imidazolidinona. Co-solventes podem ser adicionados para reduzir a taxa de evaporação de água na tinta para minimizar o entupimento ou outras propriedades da tinta tais como viscosidade, pH, tensão superficial, densidade óptica, e qualidade de impressão. A concentração de co-solvente pode variar de cerca de 0% em peso a cerca de 50% em peso, e em uma concretização é de cerca de 15% a cerca de 4 0% em peso. De acordo com concretizações da presente invenção, o veículo líquido pode incluir pelo menos 12% em peso do co-solvente 2-pirrolidona. Em outra concretização, 2-pirrolidona pode estar presente de 12% em peso a 2 0% em peso. Em outra concretização ainda, 2-pirrolidona pode estar presente de 14% em peso a 18% em peso. A alta carga de 2-pirrolidona pode estar presente exclusivamente como 2-pirrolidona não-derivatizada (com outros co-solventes opcionais), exclusivamente como 2-pirrolidona derivatizada, como por exemplo, l-metil-2-pirrolidona, 3-metil-2-pirrolidona, 4-metil-2-pirrolidona, 5-metil-2-pirrolidona, l-etil-2-pirrolidona, 3-etil-2-pirrolidona, 4-etil-2-pirrolidona, 5-etil-2-pirrolidona, 5 -(hidroximetil)-2-pirrolidona, 1-(2-hidroxietil)-2-pirrolidona, etc. ou como uma mistura de 2-pirrolidona, e uma 2-pirrolidona derivatizada. Diversos agentes tamponantes podem também ser opcionalmente utilizados nas composições de tinta para jato de tinta da presente invenção. Agentes tamponantes típicos incluem tais soluções de controle de pH como agentes tamponantes orgânicos e inorgânicos.

Em outro aspecto da presente invenção, diversos biocidas podem ser usados para inibir o crescimento de microorganismos indesejáveis. Diversos exemplos não restritivos de biocidas apropriados incluem sais de benzoato, sais de sorbato, produtos comerciais tais como NUOSEPT (Nudex, Inc., uma divisão da Huls America), UCARCIDE (Union Carbide), VANCIDE (RT Vanderbilt Co)., e PROXEL (ICI Américas), e outros biocidas conhecidos. Tipicamente, tais biocidas compreendem menos de cerca de 5% em peso da composição de tinta para jato de tinta e frequentemente de cerca de 0,1% a cerca de 0,25% em peso. Num aspecto adicional da presente invenção, ligantes podem ser incluídos para fixar os corantes sobre o substrato. Ligantes adequados para uso na presente invenção tipicamente possuem um peso molecular de cerca de 100 a cerca de 50.000 g/mol. Exemplos não restritivos incluem copolímeros de poliêster, poliéster-melanina, estireno-ácido acrílico, copolímeros de estireno-ãcido acrílico-acrilato de alquila, copolímeros de estireno-ãcido maleico, copolímeros de estireno-ãcido maleico-acrilato de alquila, copolímeros de estireno-ácido metacrílico, copolímeros de estireno-ãcido metacrílico-acrilato de alquila, copolímeros de estireno-ãcido maleico semi-éster, copolímeros de vinil naftaleno-ãcido acrílico, copolímeros de vinil naftaleno-ãcido maleico e seus sais.

Em um aspecto da presente invenção, as composições de tinta para jato de tinta podem incluir surfactantes. Tais surfactantes podem incluir surfactantes padrão solúveis em água, tais como óxidos de alquil polietileno, oxido de alquil fenil polietileno, copolímeros em blocos de oxido de polietileno (ΡΞΟ), ΡΞΟ acetilênico, ésteres de PEO, aminas de PEO, amidas de PEO, e copolióis de dimeticona. Se utilizados, os surfactantes podem também ser de 0,01% a cerca de 10% em peso da composição de tinta para jato de tinta. Diversas combinações de surfactantes não-iônicos, aniônicos e/ou anfotéricos podem também ser usadas.

Em outro aspecto da presente invenção, tintas pigmentadas de cor contendo pigmento de acordo com a Fórmula I podem ser preparadas num veículo descrito acima para as tintas pigmentadas de preto. Tintas coloridas incluem, porém não se restringem a ciano, magenta, amarelo e outras cores secundárias tais como vermelho, laranja, verde, azul e violeta.

EXEMPLOS

Os exemplos a seguir ilustram as concretizações da invenção agora melhor conhecidas. Porém, fica entendido que os exemplos seguintes são representativos ou ilustrativos da aplicação dos princípios da presente invenção. Diversas composições e disposições, métodos e sistemas alternativos podem ser projetados pelo habilitado na técnica sem fugir do espírito e escopo da presente invenção. As reivindicações em anexo pretendem abranger tais modificações e disposições. Assim, embora a presente invenção tenha sido descrita acima com particularidade, os Exemplos a seguir oferecem maiores detalhes em conexão com o que são atualmente consideradas as concretizações mais práticas e preferidas da invenção. Exemplo 1 - Preparação do Veículo de Tinta Dois veículos de tinta para jato de tinta foram preparadas de acordo com a Tabela 1, como segue: _ 1Co-solventes com alto ponto de ebulição prontamente solúveis em água, incluindo os co-solventes são geralmente utilizados no estado da técnica para melhorar o desempenho da operação na condição exposta. Exemplos incluem glicerol, dietileno glicol, trietileno glicol, polietileno glicol, dipropileno glicol, tripropileno glicol, Dantacol DHE, etilhidroxi metilpropanodiol, 1,2- pentanodiol, 1-(2-hidroxietil)-2-imidazolidinona, ΡΓ- metilmorfolino-N-óxido, tetraetileno glicol, 2-metil-1,3-propanodiol, suas misturas, etc. 2 Co-solventes padrão freqüentemente utilizados no estado de tinta térmica "ink-jet". Exemplos incluem glicol-1 etoxilado, etc.

Exemplo 2 - Desempenho da condição exposta em modo ativo Os testes de desempenho da condição exposta em modo ativo foram conduzidos utilizando diversas formulações de tinta contendo pigmento com estrutura da Fórmula I, bem como veículo de tinta tipo 1 e veículo de tinta tipo 2, permitindo a ocorrência de tempos predeterminados e múltiplos em modo ativo (ex: 1 segundo, 2 segundos, 3 segundos, etc.) antes de imprimir uma linha fina com bordas nítidas, Uma vez gue a condição oculta tipicamente causa entupimento e disparo incorreto dos orifícios de jateamento, quando tal condição oculta ocorre a qualidade da linha é reduzida de forma significativa. Cada caracter impresso é comparado para determinar se uma qualidade aceitável de impressão foi obtida. Qualquer falha observada na nitidez da linha será considerada como falha. O tempo em modo ativo na condição exposta é determinado avaliando-se as linhas que possuem qualidade de impressão aceitável em comparação com as linhas que possuem qualidade de impressão inaceitável. Por exemplo, se uma linha tiver uma qualidade de impressão aceitável após 5 segundos de operação em modo ativo, e qualidade de impressão inaceitável após 6 segundos de operação em modo ativo, então o tempo em modo ativo na condição exposta será de 5 segundos.

Ao comparar o tempo em modo ativo na condição exposta entre as diversas tintas do veículo de tinta tipo 1 e do veículo de tinta tipo 2, descobriu-se que o tempo na condição exposta para o veículo de tinta tipo 1 foi geralmente menor que um segundo, ao passo que o tempo de em modo ativo na condição exposta para o veículo de tinta tipo 2 foi geralmente de cerca de 8 segundos ou mais. Essa melhoria surpreendente no tempo em modo ativo na condição exposta que foi obtida aumentando-se a carga de 2-pirrolidona (2P) na tinta para jato de tinta de 10% em peso para 16% em peso, foi inesperada devido â pressão de vapor relativamente alta desse co-solvente, em comparação com muitos dos co-solventes próprios para a condição exposta. Em outras palavras, 2-pirrolidona não é tipicamente considerada como um solvente que contribua significativamente para o desempenho em modo ativo na condição exposta, contudo, aumentando-se seu nível até uma carga muito alta (substituindo os co-solventes mais traducionais para a condição exposta em modo ativo), obteve-se uma melhoria surpreendente, ou seja de <1 segundo a 8 segundos. Adicionalmente, não pareceu haver qualidade de imagem significativa ou outras alterações no desempenho ao se incluir essa alta carga de 2-pirrolidona na formulação de tinta para jato de tinta.

Exemplo 3 - Desempenho da condição exposta em modo ativo para pigmentos ligados a arilmonocarboxila, arildicarboxila e polímero Os testes de desempenho da condição exposta em modo ativo foram conduzidos conforme acima utilizando diversas formulações de tinta contendo pigmentos ligados a arilmonocarboxila, arildicarboxila e polímero no veículo de tinta tipo 1 e no veículo de tinta tipo 2. O tempo em modo ativo na condição exposta dessas tintas foi de pelo menos 6 segundos. Nenhuma diferença na condição exposta foi observada nas tintas com veículo de tinta tipo 1 e no veículo de tinta tipo 2. Isso indica que a exigência do uso de 2-pirrolidona para desempenho da condição exposta não é necessária para pigmentos ligados a polímero e tipos de pigmento nos quais exista menos de três grupos carboxila presentes num grupo arila comum.

Deve ficar entendido que as disposições acima citadas são ilustrativas da aplicação dos princípios da presente invenção. Diversas modificações e disposições alternativas podem ser projetadas sem fugir do escopo e espírito da presente invenção, embora a presente invenção tenha sido mostrada nos desenhos e descrita acima em conexão com a(s) concretizações representativas da invenção. Será evidente para os habilitados na técnica que diversas modificações podem ser feitas sem fugir dos princípios e conceitos da invenção, conforme estabelecido nas reivindicações.

Claims (10)

1. Composição de tinta para jato de tinta, caracterizada pelo fato de compreender: (a) um pigmento tendo um grupo ariltricarboxila covalentemente ligado ao mesmo; (b) pelo menos 12% em peso de um co-solvente para a condição exposta em modo ativo selecionado do grupo consistindo de 2-pirrolidona, 2-pirrolidona derivatizada, e suas misturas; e (c) um veiculo líquido.

2. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o grupo ariltricarboxila ser um ácido ariltricarboxílico, um grupo benzenotricarboxila, um grupo naftalenotricarboxila, um grupo bifeniltricarboxila, um grupo ariltetracarboxila, um grupo arilpentacarboxila, ou um ácido 3,4,5- benzenotricarboxílico, tendo o pigmento que é ligado na posição 1 do ácido 3,4,5-benzenotricarboxílico.

3. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o grupo ariltricarboxila ser um sal contendo sódio, lítio, potássio ou uma amina positivamente carregada como seu contra-ion.

4. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o pigmento ser negro-de-fumo.

5. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o co-solvente para a condição exposta em modo ativo consistir essencialmente de 2-pirrolidona.

6. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o co-solvente para a condição exposta em modo ativo estar presente â ordem de 12% em peso a 25% em peso.

7. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de poder ser deixada em modo ativo na condição livre por pelo menos 5 segundos sem redução substancial da qualidade de impressão.

8. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracter! zada pelo fato de poder ser deixada em modo ativo na condição livre por pelo menos 8 segundos sem redução substancial na qualidade de impressão.

9. Sistema para imprimir imagens de alta qualidade, com reduzida condição exposta em modo ativo, caracterizado pelo fato de compreender: (a) uma tinta para jato de tinta, conforme definida em qualquer uma das reivindicações de 1 a 8; e (b) uma arquitetura de jato de tinta configurada para disparar gotas de tinta para jato de tinta não produtoras de imagem em intervalos de pelo menos 5 segundos quando a arquitetura de jato de tinta estiver na condição livre/aberta e não produzindo imagens de forma ativa.

10. Método para aumentar o tempo de operação em modo ativo de uma arquitetura de tinta para jato de tinta, sem condição exposta significativa, caracterizado pelo fato de compreender: (a) prover uma tinta para jato de tinta, conforme definida em qualquer uma das reivindicações de 1 a 8; (b) carregar dita tinta para jato de tinta em uma arquitetura para jato de tinta; e (c) configurar a arquitetura de jato de tinta, para permitir operação em modo ativo de pelo menos 5 segundos entre os disparos, sem exigir que a arquitetura esteja na condição oculta durante dita operação em modo ativo.