Composición, proceso de preparación y método de aplicación y exposición para papel de formación de imágenes mediante luz.

Una composición de formación de imágenes que comprende:

un disolvente;

y

una pluralidad de partículas dispersadas en el disolvente, donde cada partícula comprende una matriz dematerial polimérico y contiene:

uno o más agentes de formación de imágenes; y

un agente de formación de imágenes;

donde la partícula permite que el agente foto-oxidante se difunda por la partícula en dirección aluno o más agentes de formación de imágenes cuando la partícula se expone a una temperaturamayor que la Tg del material polimérico;

donde el agente foto-oxidante es activado por una luz que tiene una longitud de onda de 200 hasta450 nm para así provocar que el uno o más agentes de formación de imágenes formen una o másimágenes cuando el agente foto-oxidante se difunde.

Composición, proceso de preparación y método de aplicación y exposición para papel de formación de imágenes mediante luz

Campo de la invención La presente invención se refiere en general a composiciones de formación de imágenes de energía dual que pueden utilizarse con un sustrato. La presente invención también se refiere en general a sustratos tratados por uno o ambos lados con una composición de formación de imágenes de energía dual. La presente invención también se refiere en general la formación de imágenes sobre sustratos que utilizan una composición de formación de imágenes de energía dual. La presente invención también se refiere en general a un proceso para fabricar una composición de formación de imágenes de energía dual. La presente invención también se refiere en general a la aplicación de una composición de formación de imágenes de energía dual a uno o ambos lados de un sustrato.

Técnica anterior

La electrofotografía proporciona una tecnología de impresión sin impacto para las industrias reprográficas actuales. Un proceso electrofotográfico de impresión o copia representativo normalmente crea imágenes sobre un sustrato polimérico recubierto en cinco etapas. Estas etapas incluyen: (1) depositar una carga eléctrica uniforme sobre un tambor fotoconductor; (2) crear una imagen electrostática latente sobre el fotoconductor mediante la exposición del fotoconductor a un haz estrecho oscilante de láser que se enciende y apaga digitalmente o a una matriz estacionaria de luces LED que se encienden y apagan digitalmente; (3) exponer el fotoconductor a partículas de tóner de modo que las partículas de tóner que tienen la polaridad correcta se adhieren a la imagen latente expuesta; (4) hacer pasar el medio que se va a imprimir entre el fotoconductor y una corona de transferencia para provocar que las partículas de tóner se transfieran del fotoconductor al medio; y (5) fijar (por ejemplo, fusionar) las partículas de tóner transferidas sobre el medio.

Por ejemplo, una forma de impresión electrofotográfica es la impresión láser. En la impresión láser, hay esencialmente cinco etapas. En la primera etapa (carga) , un primer rodillo de carga proyecta una carga electrostática sobre el fotoreceptor, un tambor o correa fotosensible giratorio, que es capaz de mantener una carga electrostática sobre su superficie siempre que no haya sido expuesto a radiación electromagnética de ciertas longitudes de onda. En la segunda etapa (escritura) , un chip de procesamiento de imágenes de trama (RIP, Raster Image Processor) convierte las imágenes entrantes en una imagen rasterizada adecuada para el escaneo sobre el fotoreceptor. Se apunta un láser (o diodo láser) hacia un espejo móvil, que dirige el haz láser a través de un sistema de lentes y espejos hasta el fotoreceptor de modo que en lugar donde incide el láser la carga del fotoreceptor se invierte, creando así una imagen electrofotográfica latente sobre la superficie del fotoreceptor. En la tercera etapa (revelado) , la superficie que contiene la imagen latente se expone al tóner, siendo las partículas de tóner cargadas atraídas electrostáticamente hacia el fotoreceptor donde el láser escribió la imagen latente. En la cuarta etapa (transferencia) , el fotoreceptor es presionado o enrollado sobre un papel, transfiriendo así la imagen formada por las partículas de tóner cargadas. En la quinta etapa (fusionado) , el papel con la imagen transferida pasa a través de una unidad de fusión que tiene rodillos que aplican calor y presión para fusionar o pegar las partículas de tóner de la imagen formada al papel.

En lugar de impresión electrofotográfica, como la impresión láser, se pueden utilizar impresoras de inyección de tinta. Existen esencialmente tres tipos de impresoras de inyección de tinta. La primera categoría, las impresoras térmicas de impresión de tinta o de impresión de burbuja, funcionan gracias a que tienen un cartucho de impresión con una serie de diminutas cámaras calentadas eléctricamente fabricadas mediante fotolitografía. Para producir una imagen, la impresión envía un pulso de intensidad a través de los elementos de calentamiento, lo que provoca que el vapor de una cámara forme una burbuja, que entonces impulsa una gota de tinta (normalmente basada en agua, basada en pigmento, o basada en tinte) sobre el papel. La tensión superficial de la tinta provoca la entrada de otra carga de tinta en la cámara a través de un pequeño canal conectado a un depósito de tinta.

Una segunda categoría, las impresoras piezoeléctricas de impresión de tinta, utilizan un material piezoeléctrico en una cámara llena de tinta detrás de cada boquilla en lugar del elemento de calentamiento. Cuando se aplica un voltaje, el cristal cambia su forma o tamaño, lo que genera un pulso de presión en el fluido, forzando así la salida de una gota de tinta por la boquilla. Se trata esencialmente del mismo mecanismo que en la impresora térmica de inyección de tinta, aunque general el pulso de presión utilizando un principio físico diferente.

Una tercera categoría, las impresoras continuas de inyección de tinta, utiliza una bomba de alta presión que dirige la tinta líquida desde un depósito a través de una boquilla microscópica, creando así un flujo continuo de gotas de tinta. Un cristal piezoeléctrico provoca que el flujo de líquido se rompa en gotas a intervalos regulares, que luego son sometidas a un campo electrostático creado por un electrodo de carga cuando se forman. El campo varía de acuerdo con el grado de deflexión de la gota que se desea, lo que da como resultado una carga electrostática variable y controlada en cada gota. Las gotas cargadas son dirigidas (deflectadas) entonces hacia el material receptor que se va a imprimir por medio de unas placas electrostáticas de deflexión, o bien se deja que continúen sin ser deflectadas hasta un depósito de recogida para su reutilización.

Los avances tecnológicos en la electrofotografía y las impresoras de inyección de tinta han conducido a un aumento en la popularidad de las impresoras y copiadoras electrofotográficas a color, así como las impresoras a color de inyección de tinta. A diferencia de una impresora o copiadora monocromo donde sólo se utiliza un único tóner o cartucho de inyección de tinta, es decir, un tóner o un cartucho de inyección de tinta negros, la impresión o copia a todo color puede requerir hasta cuatro tóneres o cartuchos de tinta que proporcionan los colores amarillo, magenta, cian y negro. Como pueden ser necesarios procesos de formación de imágenes diferentes para cada uno de los cuatro tóneres o cartuchos de tinta, las impresoras y copiadoras a color pueden ser mucho más lentas y mucho más caras que sus equivalentes en monocromo. También puede ser que el medio de grabación adecuado para las impresoras y copiadoras a color deba cumplir requisitos más estrictos para proporcionar una reproducción en color veraz del original.

Copiar e imprimir utilizando procesos electrolitográficos o de inyección de tinta tiene algunas desventajas, especialmente en términos de los tóneres y tintas utilizados para crear las imágenes resultantes. En la impresión o copia electrográfica, las partículas de tóner pueden no fusionarse adecuadamente, creando así un producto sucio que puede pegarse a las manos, ropa, etc. Dependiendo de qué parte del papel tiene la imagen, puede haber algunas partes de las partículas de tóner que no se adhieren al papel, sino que se recogen como un residuo que eventualmente hay que desechar. En la impresión por inyección de tinta, existen requisitos incompatibles para un agente colorante que se mantiene sobre la superficie, pero que a la vez genera una rápida dispersión de la portadora. La mayoría de los cartuchos de impresión por inyección de tinta utilizan tintas acuosas (por ejemplo, basadas en una mezcla de agua, glicol y algunos tintes o pigmentos) que pueden ser difícil de controlar sobre la superficie del medio de impresión, y por tanto requieren medios especialmente recubiertos.

En consecuencia, sería deseable desarrollar un método para formar una imagen sobre una banda de papel u otro sustrato que proporcione imágenes de calidad a alta velocidad sin las deficiencias de los métodos de impresión electrofotográfico y de inyección de tinta.

Compendio De acuerdo con un primer aspecto general de la invención, se proporciona una composición de formación de imágenes que comprende:

un disolvente; y

una pluralidad de partículas de formación de imágenes dispersadas en el disolvente, donde cada partícula comprende una matriz de material polimérico y contiene:

uno o más agentes de formación de imágenes; y

1. Una composición de formación de imágenes que comprende:

un disolvente; y

una pluralidad de partículas dispersadas en el disolvente, donde cada partícula comprende una matriz de material polimérico y contiene:

uno o más agentes de formación de imágenes; y

un agente de formación de imágenes;

donde la partícula permite que el agente foto-oxidante se difunda por la partícula en dirección al uno o más agentes de formación de imágenes cuando la partícula se expone a una temperatura mayor que la Tg del material polimérico;

donde el agente foto-oxidante es activado por una luz que tiene una longitud de onda de 200 hasta 450 nm para así provocar que el uno o más agentes de formación de imágenes formen una o más imágenes cuando el agente foto-oxidante se difunde.

2. La composición de formación de imágenes de acuerdo con la reivindicación 1, donde el disolvente es un almidón en una mezcla de agua.

3. La composición de formación de imágenes de acuerdo con la reivindicación 1, donde el material polimérico comprende desde el 40% al 90% de la porción de sólidos de la composición de formación de imágenes.

4. La composición de formación de imágenes de acuerdo con la reivindicación 1, donde la Tg del material polimérico es de alrededor de 2 ºC (35 ºF) o mayor.

5. La composición de formación de imágenes de acuerdo con la reivindicación 1, donde la matriz de cada partícula comprende además un plastificante y donde el plastificante comprende hasta el 45% de la poción de sólidos de la composición de formación de imágenes.

6. La composición de la reivindicación 1, donde la composición de formación de imágenes comprende desde 0, 1 hasta 10% de la porción de sólidos de un tinte leuco.

7. La composición de formación de imágenes de acuerdo con la reivindicación 1, donde cada partícula comprende además uno o más ácidos/acopladores y donde los ácidos/acopladores colectivamente comprenden desde 0, 1% hasta 20% de la porción de sólidos de la composición de formación de imágenes.

8. La composición de formación de imágenes de acuerdo con la reivindicación 1, donde el agente de formación de imágenes se activa a una longitud de onda dentro del rango de 250 hasta 400 nm.

9. La composición de formación de imágenes de acuerdo con la reivindicación 1, donde la composición de formación de imágenes tiene un rango no-reactivo de 450 nm o mayor a cualquier temperatura y un rango noreactivo de 380 nm o mayor a temperatura ambiente.

10. La composición de formación de imágenes de acuerdo con la reivindicación 1, donde las partículas tienen un diámetro de 5 μm o menor.

11. Un artículo que comprende:

un sustrato que tiene unas primera y segunda superficies; y

una pluralidad de partículas de formación de imágenes aplicadas sobre al menos una de entre las primera y segunda superficies, comprendiendo cada partícula una matriz de material polimérico y conteniendo:

uno o más agentes de formación de imágenes; y

un agente foto-oxidante;

donde cada partícula permite que el agente foto-oxidante se difunda por la partícula en dirección al uno o más agentes foto-oxidantes cuando la partícula es expuesta a una temperatura mayor que la Tg del material polimérico;

donde el agente foto-oxidante es activado por una luz que tiene una longitud de onda dentro del rango de entre 200 hasta 450 nm para permitir así que el uno o más agentes de formación de imágenes formen una o más imágenes en o sobre el sustrato cuando el uno o más agentes de formación de imágenes son expuestos a la luz que activa el agente foto-oxidante cuando se difunde.

12. Un método para formar una o más imágenes que comprende las siguientes etapas:

(a) proporcionar un artículo que comprende: un sustrato que tiene unas primera y segunda superficies; y una pluralidad de partículas de formación de imágenes aplicadas a al menos una de entre las primera y segunda superficies, comprendiendo cada partícula una matriz de material polimérico y conteniendo: uno o más agentes de formación de imágenes; y

un agente foto-oxidante; donde cada partícula permite que el agente foto-oxidante se difunda por la partícula en dirección al uno o más agentes de formación de imágenes cuando la partícula se expone a una temperatura mayor que la Tg del material polimérico;

(b) exponer una o más de las partículas a una temperatura mayor que la Tg del material polimérico para permitir que el agente foto-oxidante se difunda por la partícula en dirección al uno o más agentes de formación de imágenes; y

(c) exponer una o más de las partículas a una luz con una longitud de onda dentro del rango de desde 200 hasta 450 nm mientras las partículas están a una temperatura mayor que la Tg del material polimérico, para así activar el agente foto-oxidante difundido y provocar así que el uno o más agentes de formación de imágenes de cada una de la una o más partículas formen una o más imágenes en o sobre el sustrato.

13. El método de acuerdo con la reivindicación 12, donde la etapa (b) comprende exponer la una o más partículas a una temperatura de 1, 7-93, 3 ºC (desde 35º hasta 200 ºF) .

14. Un proceso para fabricar un artículo tratado que comprende las siguientes etapas:

(a) proporcionar un sustrato que tiene unas primera y segunda superficies; y

tratar al menos uno de entre las primera y segunda superficies con una composición de formación de imágenes de energía dual, donde la composición de formación de imágenes comprende:

un disolvente; y

una pluralidad de partículas dispersas en el disolvente, donde cada partícula comprende una matriz de un material polimérico y contiene:

uno o más agentes de formación de imágenes; y

un agente foto-oxidante, donde la partícula permite que el agente foto-oxidante se difunda por la partícula en dirección al uno o más agentes de formación de imágenes cuando la partícula se expone a una temperatura mayor que la Tg del material polimérico;

donde el agente foto-oxidante se activa con una longitud de onda de 200 hasta 450 nm para provocar así que el uno o más agentes de formación de imágenes formen una o más imágenes en o sobre el sustrato cuando el agente foto-oxidante se difunde.

15. El proceso de acuerdo con la reivindicación 14, donde el sustrato de la etapa (a) comprende una banda de papel, y donde la etapa (b) se lleva a cabo en una prensa de encolado de película predosificada para aplicar la composición de formación de imágenes sobre al menos una superficie de la banda de papel.

16. Un proceso para fabricar una composición de formación de imágenes de energía dual que comprende las siguientes etapas:

(a) proporcionar un disolvente; y

(b) dispersar una pluralidad de partículas en el disolvente para formar una composición de formación de imágenes, donde cada partícula de entre la pluralidad de partículas comprende una matriz de material polimérico y contiene:

uno o más agentes de formación de imágenes; y

un agente foto-oxidante; donde cada partícula permite que el agente foto-oxidante se difunda por la partícula en dirección al uno o más agentes de formación de imágenes cuando la partícula se expone a una temperatura mayor que la Tg del material polimérico;

donde el agente foto-oxidante es activado por una luz que tiene una longitud de onda dentro del 5 rango de desde 200 hasta 450 nm para provocar así que el uno o más agentes de formación de imágenes formen una o más imágenes cuando el agente foto-oxidante se difunde;

donde al menos algunas de las partículas tienen un diámetro de 10 μm o menos.

17. Un proceso para fabricar una composición de formación de imágenes de energía dual que comprende las siguientes etapas:

(a) proporcionar un disolvente;

(b) dispersar una pluralidad de partículas en el disolvente para formar una pasta húmeda, donde cada partícula de entre la pluralidad de partículas comprende una matriz de material polimérico y contiene:

uno o más agentes de formación de imágenes; y

un agente foto-oxidante;

donde la partícula permite que el agente foto-oxidante se difunda por la partícula en dirección al uno o más agentes de formación de imágenes cuando la partícula se expone a una temperatura mayor que la Tg del material polimérico;

donde el agente foto-oxidante es activado por una luz con una longitud de onda dentro del rango de desde 200 hasta 450 nm para así provocar que el uno o más agentes de formación de imágenes formen una o más imágenes cuando el agente foto-oxidante se difunde; y

(c) moler la pasta húmeda hasta que al menos algunas de las partículas tienen un diámetro de 10 μm o menos para así formar la composición de formación de imágenes.