DE3826734A1

DE3826734A1 - MACHINE READABLE INK

Info

Publication number: DE3826734A1
Application number: DE3826734A
Authority: DE
Inventors: Lutz Dipl Chem Dr Vite
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1988-08-05
Filing date: 1988-08-05
Publication date: 1990-02-08
Also published as: WO1990001524A1

Abstract

An ink for ink jet printers contains, in addition to the solvent, the pigment and possibly other additives, organic additives whose absorption of electromagnetic radiation in the infrared range (approximately 700 to 1000 nm) can be readily measured by silicon-based detectors. Known organic compounds suitable as additives are chosen, for example, from the group containing nigrosines, azo dyes, cyanins or the photographic dyes. All known inks, in particular black inks, become machine readable when mixed with the additives.

Description

Die Erfindung betrifft eine Tinte, insbesondere für Tinten strahldrucker, welche mindestens ein Lösungsmittel, mindestens einen löslichen Farbstoff sowie gegebenenfalls weitere lösliche Hilfsstoffe enthält.The invention relates to an ink, in particular for inks jet printers containing at least one solvent, at least a soluble dye and any other soluble dye Contains auxiliaries.

Bei Tintenstrahldruckern erfolgt die Farbübertragung vom Druck kopf auf das zu bedruckende Medium durch das Abschleudern eines Tintentröpfchens aus dem Druckkopf auf das Medium, insbesondere auf Papier. Ein solcher Druckkopf weist verschiedene feine Dü senöffnungen auf, in die ebenso feine Tintenkanäle münden. Das Abschleudern dieser Tintentröpfchen kann zum Beispiel durch die plötzliche Zufuhr einer bestimmten Menge thermischer Energie bewirkt werden, wodurch ein Teil einer Tintenkomponente ver dampft und dadurch kinetische Energie erzeugt wird (Bubble-Jet- Verfahren).With inkjet printers, color is transferred from printing head on the medium to be printed by spinning off a Ink droplets from the printhead onto the medium, in particular on paper. Such a printhead has various fine nozzles openings into which equally fine ink channels open. The For example, these droplets of ink can be thrown off by the sudden supply of a certain amount of thermal energy caused, whereby a part of an ink component ver vapors and thereby generates kinetic energy (bubble jet Method).

Solche und andere Tintenstrahldrucker erfordern daher auch be sondere Tinten, die zum Beispiel keinerlei Feststoffe mehr ent halten dürfen. Die aus einem oder mehreren Lösungsmitteln auf wäßriger oder organischer Basis, mindestens einem organischen Farbstoff sowie gegebenenfalls weiteren Hilfsstoffen bestehen den Tinten weisen ein Absorptionsspektrum für sichtbares Licht auf, welches dem der zugesetzten Farbstoffe entspricht. Die meisten organischen Farbstoffe zeigen eine im Bereich zwischen 600 und 650 nm stark abnehmende Absorption, die dann zwischen 700 und 900 nm vernachlässigbar gering ist. Erst bei etwa 900 nm beginnt dann wieder eine erneute Absorption von Energie (Strahlung).Such and other inkjet printers therefore also require be special inks that, for example, no longer contain any solids allowed to hold. Made up of one or more solvents aqueous or organic basis, at least one organic Dye and optionally other auxiliaries exist the inks have an absorption spectrum for visible light which corresponds to that of the added dyes. The most organic dyes show one in the range between 600 and 650 nm strongly decreasing absorption, which then between 700 and 900 nm is negligible. Not until around 900 nm then begins to absorb energy again (Radiation).

Bei den neuen Medien der modernen Kommunikationstechnik ist nicht nur das schnelle und sichere Übertragen von Daten oder Bildern gefragt, sondern in zunehmendem Maße auch das schnelle und sichere Erfassen derselben. In digitaler oder analoger Form vorliegende Daten auf bedruckten oder beschriebenen Datenträgern werden dazu zum Beispiel mit lichtempfindlichen Detektoren abge tastet und gelesen. Vertreter für solche Maschinenlesegeräte stel len zum Beispiel Bildsensorzeilen oder Strich-Code-Leser dar. Als lichtempfindliches Element enthalten solche Detektoren übli cherweise Photodioden auf Siliziumbasis. Diese weisen allerdings den Nachteil auf, daß ihre maximale Empfindlichkeit zwischen 700 und 900 nm liegt, und sie deshalb solche Schriftzeichen nicht oder nur schwer erkennen können, die mit einer nur übliche orga nische Farbstoffe enthaltenden Tinte gedruckt sind. Bei Farbbän dern oder anderen Druckverfahren wird diese Schwierigkeit durch Zugabe eines Additivs umgangen, welches im Bereich zwischen 700 und 1000 nm absorbiert. Dafür verwendete und im ultraroten Wel lenlängenbereich absorbierende Materialien sind zum Beispiel Ruß, Aluminiumpulver, Kobalt- oder Kupferverbindungen oder ande re Pigmente. Solche Feststoffe dürfen aber in Lösungsmitteltin ten für Tintenstrahldruckverfahren wegen ihrer Unlöslichkeit nicht enthalten sein.With the new media of modern communication technology is not only the fast and secure transfer of data or Images, but increasingly also the fast and secure detection of the same. In digital or analog form existing data on printed or written data carriers for this purpose, for example, with light-sensitive detectors gropes and read. Representative for such machine readers stel For example, they represent image sensor lines or bar code readers. Such detectors usually contain light-sensitive elements Silicon-based photodiodes. However, these point the disadvantage that their maximum sensitivity between 700 and 900 nm, and therefore not such characters or can hardly be seen with an ordinary organization ink containing dyes are printed. With color bands This or other printing process will overcome this difficulty Bypassed the addition of an additive which is in the range between 700 and absorbs 1000 nm. Used for it and in the ultra red world Length-absorbing materials are for example Carbon black, aluminum powder, cobalt or copper compounds or others re pigments. Such solids are allowed in solvent for inkjet printing processes because of their insolubility not be included.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine insbeson ders schwarze Tinte anzugeben, die für ein Tintenstrahldruckver fahren geeignet ist und die mit Maschinenlesegeräten erfaßbar ist.The object of the present invention is therefore, in particular to specify the black ink that is used for an inkjet printing driving is suitable and can be detected with machine readers is.

Diese Aufgabe wird durch eine Tinte der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sie in dem mindestens einen Lösungsmittel lösliche organische Zusätze enthält, welche für elektromagnetische Strahlung des ultraroten Wellenlängenbereichs eine mit Detektoren auf Siliziumbasis gut meßbare Absorption aufweisen.This task is accomplished by an ink of the type mentioned at the beginning solved according to the invention in that in the at least one Contains solvent-soluble organic additives which are suitable for electromagnetic radiation of the ultra-red wavelength range an absorption which can be easily measured with silicon-based detectors exhibit.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Further embodiments of the invention are the subclaims refer to.

Grundlegende Idee der Erfindung ist es, neben dem optisch er kennbaren Farbstoff einen weiteren im Empfindlichkeitsbereich der Photodetektoren absorbierenden Farbstoff beizumischen. Sol che "maschinenlesbare" Farbstoffe bzw. Zusätze sollen im Be reich zwischen 700 und 1000 nm absorbieren. Farbstoffe mit die sen Absorptionsbereichen sind von mehreren Farbstofftypen be kannt. Dadurch ist es möglich, zu bekannten Tintenmischungen ein solches Additiv hinzuzufügen, um dadurch eine gute Maschinenles barkeit zu erreichen. Die mengenmäßig etwa in der Größenordnung der Farbstoffkonzentration einzusetzenden Additive beeinflussen dabei die übrigen Tinteneigenschaften kaum. Wegen der vielfälti gen Auswahl ist es möglich, für jede Tintenmischung ein geeig netes und gut verträgliches Additiv zu finden. Mit der vorlie genden Erfindung wird zum ersten Mal eine maschinenlesbare Tin te für Tintenstrahldrucker zur Verfügung gestellt.The basic idea of the invention is, in addition to the optical he recognizable dye another in the sensitivity range of the photodetector absorbing dye. Sol che "machine-readable" dyes or additives should be in the Be absorb between 700 and 1000 nm. Dyes with the Absorption areas are of several types of dyes knows. This makes it possible to add to known ink mixtures to add such additive to thereby make a good machine reading reachability. The amount in terms of the order of magnitude influence the additives to be used hardly any of the other ink properties. Because of the diverse It is possible to choose one suitable for each ink mixture to find a nice and well tolerated additive. With the present Invention becomes a machine-readable Tin for the first time provided for inkjet printers.

Geeignete ultrarot absorbierende Zusätze stellen zum Beispiel die Nigrosine dar. Diese Abkömmlinge des Phenazin stellen selbst Farbstoffe dar und sind durch eine mehrfache Sulfonie rung wasserlöslich. Sie können daher auch Tinten zugemischt werden, die ein wäßriges Lösungsmittelsystem besitzen.Suitable, for example, infrared absorbing additives represent the nigrosines. These are descendants of phenazine themselves are dyes and are due to multiple sulfonia Water soluble. You can therefore also mixed inks be that have an aqueous solvent system.

Auch aus der Gruppe der Azofarbstoffe sind seit neuester Zeit Verbindungen bekannt, die im ultraroten Wellenlängenbereich ein Absorptionsmaximum aufweisen, bzw. eine genügend hohe Absorption in diesem Bereich zeigen. Einige solcher Vertreter sind zum Bei spiel in dem Artikel von K. A. Bello und J. Griffiths in Journal of the Chemical Society, Chemical Communication, 1986, Seite 1639 ff. beschrieben. Hierbei handelt es sich um Verbin dungen der allgemeinen FormelAlso from the group of azo dyes have been recently Connections known in the ultra-red wavelength range Have absorption maximum, or a sufficiently high absorption show in this area. Some such representatives are involved play in the article by K. A. Bello and J. Griffiths in Journal of the Chemical Society, Chemical Communication, 1986, Page 1639 ff. This is a verb of the general formula

wobei X einen zweiwertigen Rest mit mindestens einer exo-stän digen Heterodoppelbindung bedeuten, Hal für Chlor oder Brom steht und R einen para-Amino-phenylrest bedeutet, der in ortho- Stellung zur Azogruppe noch eine Acetamidgruppe tragen kann. Dabei kann die para-ständige Aminogruppe noch mono- oder dial kyliert sein und der Phenylrest weitere Elektronen liefernde Substituenten tragen. Mit einer ausgewählten, dieser Struktur formel gehorchenden Verbindung wird in Dimethylsulfoxid ein Ab sorptionsmaximum bei 806 nm gemessen. Dieses liegt somit im maximalen Empfindlichkeitsbereich der für Maschinenlesegeräte verwendeten Photodetektoren auf Siliziumbasis. Daher können einen solchen Zusatz enthaltende Tinten sehr gut von Silizium photodetektoren "gelesen" werden.where X is a divalent residue with at least one exo-stän Digen hetero double bond, Hal for chlorine or bromine and R represents a para-aminophenyl radical which is ortho- Position to the azo group can still carry an acetamide group. The para-amino group can still mono- or dial be cylated and the phenyl radical supplying further electrons Bear substituents. With a selected, this structure Formula obeying a compound in dimethyl sulfoxide sorption maximum measured at 806 nm. This is therefore in the maximum sensitivity range for machine readers used silicon-based photodetectors. Therefore can inks containing such an additive are very good from silicon photodetectors are "read".

Weitere geeignete Zusätze sind aus der Gruppe der Cyanine aus gewählt. Diese der allgemeinen StrukturformelOther suitable additives are from the group of cyanines chosen. This of the general structural formula

gehorchenden Verbindungen ermöglichen durch Variation der Ket tenlänge (über n) oder durch geeignete Wahl der endständigen heterocyclischen Ringsysteme und der Reste R die Darstellung von entsprechend langwellig bzw. im ultraroten Wellenlängenbe reich absorbierenden Spezies. Für die endständigen Ringsyste me sind insbesondere fünf- und sechsgliedrige Heterocyclen ge eignet, welche auch Teil von mehrkernigen Aromaten darstellen können. Beispiele dafür sind Chinolin, Thiazol, Pyrrol, Imid azol und Oxazol. Geeignete langwellig absorbierende Vertreter dieser Farbstoffgruppe sind allgemein bekannt und den Standard werken der Farbstoffchemie zu entnehmen.By obeying compounds by varying the chain length (over n) or by suitable choice of the terminal heterocyclic ring systems and the radicals R, the representation of correspondingly long-wave or richly absorbing in the ultraviolet wavelength range is possible. Five- and six-membered heterocycles, which can also be part of multinuclear aromatics, are particularly suitable for the terminal ring systems. Examples include quinoline, thiazole, pyrrole, imide azole and oxazole. Suitable long-wave absorbing representatives of this dye group are generally known and can be found in the standard works of dye chemistry.

Eine letzte Gruppe von Verbindungen, die als erfindungsgemäße Additive geeignet sind, stellen ultrarotempfindliche Photofarb stoffe dar. Diese Farbstoffe werden zum Beispiel für infrarot empfindliche Filme verwandt, und sind daher auch im Handel er hältlich.A final group of compounds used as the invention Additives are suitable, provide ultra-sensitive photo color substances. These dyes are used, for example, for infrared sensitive films, and are therefore also commercially available true.

Sinnvollerweise wird für eine maschinenlesbare Tinte ein schwar zer Farbstoff verwendet, da sich bei anderen im sichtbaren Be reich des Lichtspektrums absorbierenden Farbstoffen eine unde finierte Farbüberlagerung mit dem Additiv ergibt. Als schwarze Farbstoffe können neben Direktfarbstoffen wie zum Beispiel Direktschwarz 171, Direktschwarz 168 oder Direktschwarz 154 auch Solvent-, Reaktiv oder Lebensmittelfarbstoffe eingesetzt werden. Als Beispiel für die beiden letzten Farbstoffgruppen seien nur Reaktivschwarz 31 und Food Black 2 genannt. It makes sense for a machine-readable ink to be black zer dye used, as in the visible Be dyes absorbing the light spectrum an unde Finished color overlay with the additive results. As black Dyes can, in addition to direct dyes such as Direct Black 171, Direct Black 168 or Direct Black 154 Solvent, reactive or food colors are also used will. As an example for the last two dye groups only reactive black 31 and food black 2 are mentioned.

Eine für Tinten gut geeignete Mischung aus Farbstoff und ultra rot-empfindlichem Zusatz stellt zum Beispiel eine 1 : 1-Mischung (nach Gewicht) von Nigrosin und Direktschwarz 171 dar. Das Lö sungsmittelsystem kann dabei wie bei bekannten Tintenzusammen setzungen für Tintenstrahldrucker ausgewählt werden.A good mixture of dye and ultra for inks red-sensitive additive, for example, represents a 1: 1 mixture (by weight) of nigrosine and direct black 171. The Lö The solvent system can be combined as in known inks inkjet printer settings can be selected.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung stellt Nigrosin als erfindungsgemäßer organischer Zusatz den eigentlichen Farb stoff dar, dem gegebenenfalls aber nicht notwendigerweise ande re Farbstoffe in geringem Anteil beigemischt werden, um einen optisch gefälligeren Farbton zu erzielen.In a further embodiment of the invention, nigrosine the actual color as an organic additive according to the invention material, but possibly not necessarily other re dyes are added in a small proportion to a to achieve a more pleasing color tone.

Claims

1. Ink, in particular for inkjet printers, contain at least one solvent, at least one soluble dye and, if appropriate, further soluble auxiliaries, characterized in that the ink contains soluble organic additives in the at least one solvent, which have one for electromagnetic radiation of the ultraviolet wavelength range Silicon-based detectors have readily measurable absorption.

2. Ink according to claim 1, characterized records that the additives for the wavelength range from 700 to 1000 nm have sufficient absorption.

3. Ink according to claim 1 or 2, characterized records that the additives from the group of sulfonier ten nigrosines are selected.

4. Ink according to claim 1 or 2, characterized records that the additives from the group of azo color fabrics are selected.

5. Ink according to claim 4, characterized in that the additives of the general formula correspond, where X is a divalent radical with at least one exo-permanent heterodouble bond of the type C = O, C = S or S = O, Hal represents chlorine or bromine and R is a para-aminophenyl radical which is in the ortho position Can have acetamide group and wherein the para-amino group can be mono- or dialkylated.

6. Ink according to claim 1 or 2, characterized records that the additives from the group of cyanines are selected.

7. Ink according to at least one of claims 1 to 6, there characterized in that the additives from selected from the group of ultra-sensitive photo dyes are.

8. Ink according to at least one of claims 1 to 3, since characterized in that as a dye Direct black 171 and nigrosine as an additive are included.

9. Ink according to at least one of claims 1 to 3, since characterized by that as an organic Addition of the dye nigrosine is included, nigrosine being the at least a predominant part of the total dye content of the Represents ink or the only dye contained.