DE60213244T2

DE60213244T2 - Heterogene lichtempfindliche changierende tintenzusammensetzungen für den tintenstrahldruck

Info

Publication number: DE60213244T2
Application number: DE60213244T
Authority: DE
Inventors: D. Judith Westport AUSLANDER; A. Richard Norwalk BERNARD
Original assignee: Pitney Bowes Inc
Current assignee: Pitney Bowes Inc
Priority date: 2001-05-10
Filing date: 2002-05-07
Publication date: 2007-06-14
Anticipated expiration: 2022-05-08
Also published as: US6827769B2; CN1608114A; EP1401970A4; US20030041774A1; EP1401970A1; CA2446786C; DE60213244D1; EP1401970B1; JP2005513171A; CA2446786A1; WO2002092706A1; CN1333021C

Description

Die Erfindung stellt Tintenzusammensetzungen bereit zum Tintenstrahldrucken (Tintenstrahltinten), die hoch wirksam sind zum gleichzeitigen Vermitteln von sichtbaren und fluoreszierenden Bildern.
Fluoreszierende Tinten sind in EP-A-0 779 348 und EP-A-0 496 149 beschrieben, wohingegen US-A-5 714 090 ein fluoreszierendes Pigment zum Färben von Kunststoffmaterialien beschreibt. Keine dieser Druckschriften offenbart eine Zusammensetzung, die ein erstes und ein zweites Farbmittel aufweist, das in der Lage ist, das unten beschriebene Problem der Dämpfung (Englisch: Quenching) zu vermeiden.
Es ist allgemein bekannt, automatische Detektoren einzusetzen, die auf Bilder mit einem hohen reflektiven Kontrast im sichtbaren Bereich des Spektrums reagieren, zur maschinellen Verarbeitung von verschiedenen Typen von Information tragenden Karten bzw. Billets, Etiketten, Schildern, Porto-Freimachungsvermerken und ähnlichen Sicherheitsmarkierungen. Es ist ferner bekannt, automatische Detektoren einzusetzen, die auf fluoreszierende Emissionen bzw. Ausstrahlungen von Sicherheitsmarkierungen reagieren, welche Emissionen von der Anregung auf einer kürzeren Wellenlänge, wie etwa ultravioletter (UV) Anregung, herrühren. Im Stand der Technik von Frankiermaschinen beispielsweise verbessern Poststücke, die mit fluoreszierender Tinte aufgedruckte Freimachungsvermerke tragen, die maschinelle Verarbeitung. In den Vereinigten Staaten und in Kanada steht automatische Apparatur einzelnen Poststücken gegenüber oder orientiert einzelne Poststücke, indem rote Fluoreszenz von auf den Poststücken aufgebrachten Postfreimachungsvermerken detektiert wird. Die gegenüberstehende Apparatur des Postdiensts setzt einen einfachen Detektor ein zum Lokalisieren der Fluoreszenz. Obwohl diese nützlich sind, überprüfen Detektoren von diesem Typ nicht, ob die Fluoreszenz und das Bild des Freimachungsvermerks physikalisch übereinander liegend sind.
Allgemein fluoresziert ein fluoreszierendes Material in einem festgelegten bzw. definierten Bereich des Spektrums beim Aussetzen an ein Anregungslicht mit kürzerer Wellenlänge, wie etwa UV Licht. Wie in dieser Druckschrift benutzt verwendet, bezieht sich der Ausdruck "fluoreszierende Sicherheitsmarkierung" auf ein derartiges Bild. In wünschenswerter Weise wird die Markierung "rot fluoreszierend" sein, wobei dieser Ausdruck hierin benutzt wird, um Fluoreszenz im roten Bereich des Spektrums zu bezeichnen im Gegensatz zum Angeben der sichtbaren Farbe der Tinte. Die Verschiebung bezüglich der Wellenlänge zwischen dem einfallenden Anregungslicht und der Fluoreszenzemission unterscheidet die Fluoreszenz deutlich von der direkten Reflexion. Fluoreszierende Sicherheitsmarkierungen werden wirksam eingesetzt zum Erkennen von gefälschten Dokumenten, wie etwa Karten bzw. Billets, Sicherheitsdokumente, Identifizierungskarten, Sicherheitspapieren und dergleichen. Die Schwierigkeit des Kopierens von fluoreszierenden Sicherheitsmarkierungen verhindert das Kopieren und stellt einen kriminaltechnischen bzw. forensischen Beweis von Fälschungen bereit. Zu den Anwendungen dieser Sicherheitsmarkierungen gehört die Erkennung von Artikeln, Produktionsmarkierungen und die automatische Identifizierung von Artikeln. Die Intensität der Fluoreszenz ist wichtig für den Erfolg dieser Anwendungen. Unglücklicherweise begrenzt die Anwendung dieser Tinten zum Tintenstrahldrucken die physikalischen Eigenschaften dieser Tinten so, dass die normale Tendenz der Farbmittel in der Tinte, jedwede Fluoreszenz abzuschwächen (Englisch: To Quench), eine hauptsächliche technische Herausforderung dar.
Im Stand der Technik sind Tinten bereitgestellt worden für Rotationsmaschinen und andere Hochdruck-Maschinen für Frankiermaschinen zum Aufdrucken von Freimachungsvermerken auf Umschlägen mittels Schreibwalzen unter Verwendung von Tinte, die in Schaum oder andere poröse Medien imprägniert worden ist. Rot fluoreszierende, gefärbte Tinten sind für Buchdruck- bzw. Hochdruck-Instrumente hergestellt worden und umfassen rote, blaue, grüne und schwarze Tinten. Beispielsweise offenbaren die US Patente mit den Nummern 2,681,317, 2,763,785, 3,230,221, 3,560,238, 3,928,226 und 4,015,131 rot fluoreszierende Tinten für diesen Zweck. Diese Tinten weisen allgemein nicht-wässrige, lösungsmittel-basierte Bindemittelsysteme mit niedrigen Dampfdrucken auf. Typischerweise werden sie hohe Feststoffkonzentrationen, eine hohe Viskosität, eine hohe Siedetemperatur und eine niedrige Oberflächenspannung aufweisen.
Unglücklicherweise fehlt der Technologie des Hochdruckens die Fähigkeit des digitalen Drucks zum Drucken von variabler Information und die Tinten sind nicht nützlich bzw. einsetzbar in Tintenstrahldruckern, die stabile Lösungen oder Dispersionen mit kleinen Teilchengrößen, niedriger Viskosität und einer spezifizierten Oberflächenspannung erfordern. Spezielle Tinten müssen hergestellt werden, bevor die vielen Vorteile der Tintenstrahldrucktechnologie realisiert werden können. Sie müssen bezüglich ihrer Viskosität niedrig sein und spezifische Oberflächenspannungseigenschaften aufweisen, um richtig zu funktionieren. Darüber hinaus müssen sie einen hohen Bildkontrast bei niedrigen Feststoffkonzentrationen bereitstellen. Die Viskosität der flüssigen Tintenstrahltinten in derzeitigen piezoelektrischen Tintenstrahldruckern ist typischerweise von 1,5 bis 15 Zentipoise (cps) und etwa 1 bis 5 cps in thermischen Tintenstrahldruckern. Ein wünschenswerter Bereich für die Oberflächenspannung der Tinten für Tintenstrahldrucker ist zwischen 30 bis 50 dynes/cm.
Diese Kriterien haben die Entwicklung von einigen fluoreszierenden Tintenstrahltinten verhindert, und haben jedenfalls bisher keine bis zum heutigen Tag ermöglicht, die visuell dunkel sind und einen hohen Druckkontrast liefern. Eine Anzahl von rot gefärbten, wässrigen rot fluoreszierenden Tinten sind im US Patent Nummer 5,681,381 und US Patent Nummer 6,176,908 offenbart, und diese Tinten erfüllen die Erfordernisse des Postdienst der Vereinigten Staaten (USPS, Englisch: United States Postal Service) zum Frankieren, wobei sie kompatibel mit der Verwendung in einem Tintenstrahldrucker sind. Diese Tinten sind auch während ausgedehnter Zeitperioden stabil. Sie sind basiert auf Lösungen von Wasser, begleitenden Lösungsmitteln und Durchdringungsmitteln von wasserlöslichen, fluoreszierenden Tonern. Um Fluoreszenz mit dem erforderlichen Fluoreszenzsignal, beispielsweise Phosphormetereinheit (PMU), zu erreichen, werden diese Tinten entwickelt mit einer optischen Dichte, die niedriger ist als diejenige, die normalerweise für die maschinelle Erkennung auf allen Wellenlängen erforderlich ist. Diese Tintenrezepturen sind jedoch in ihrer Nützlichkeit, aufgrund ihrer Farbe und ihrer Nichteinsetzbarkeit, schwarze oder andere dunkle Tinten zu sein, begrenzt.
Es sind Maschinen zum Aufbringen von Postfreimachungsvermerken und Frankierungen entwickelt worden, die digitales Drucken und insbesondere Tintenstrahldrucken einsetzen. Diese haben sowohl dunkle, hochkontrastierende Tinten als auch fluoreszierende Tinten getrennt eingesetzt, jedoch ist keine einzelne dunkle, hochkontrastierende, fluoreszierende Tinte verfügbar gewesen. Beispielsweise sind rote und violettgefärbte, rot fluoreszierende Freimachungsvermerke mit variablen Daten unter Verwendung von digitalen Druckern gedruckt worden. Digital gedruckte Freimachungsvermerke stellen signifikante Vorteile bereit im Verhältnis zu mittels Hochdruck aufgedruckten Freimachungsvermerken. Tintenstrahldrucken ermöglicht das Drucken von Freimachungsvermerken mit variabler Information von hoher Dichte. Die Postperfect^® Maschine von Pitney Bowes erzeugt einen rot-gefärbten, rot-fluoreszierenden Freimachungsvermerk mit variablen Daten durch Wärmetransferdruck, während das Personal Post Office^TM System rot gefärbte, rot fluoreszierende Freimachungsvermerke mittels Tintenstrahldrucken erzeugt. Das informationsbasierte Freimachungsvermerkprogramm (IBIP, Englisch: Information-Based Indicia Program) des Postdiensts der Vereinigten Staaten (USPS) ermöglicht die Benutzung von schwarzen, maschinenlesbaren Freimachungsvermerken. Die Post Office^TM Apparatur orientiert typischerweise Poststücke, die IBIP Freimachungsvermerke tragen durch Benutzen einer gegenüberliegenden Identifizierungsmarkierung (FIM, Englisch: Facing Identification Mark) oder mittels fluoreszierender Kennzeichnungen, die den Freimachungsvermerken hinzugefügt worden sind. weil es jedoch keine fluoreszierende, schwarze Tinte gibt, die für Tintenstrahldrucken verfügbar ist, und weil die Verwendung eines am Rand eines Umschlags aufgedruckten FIM schwierig ist, ist die Benutzung von IBIP begrenzt.
Postdienste verwenden maschinenlesbare variable Information für eine Vielzahl von Diensten mit zugefügtem Wert, für die kryptographische Authentifizierung des Freimachungsvermerks und zum Erzielen von Vermarktungsinformation. Im Vergleich zur Buchdruck- bzw. Hochdrucktechnologie können digitale Drucker eine Druckqualität und einen Druckkontrast bereitstellen, die nicht mit der Anzahl der Drucke abnimmt. Die Bilder können mit hoher Auflösung, mit hoher Qualität und bei hohen Geschwindigkeiten durch direkte, berührungsfreie Druckmaschinen gedruckt werden. Diese Tinten weisen zusätzliche Vorteile auf für Sicherheitsmarkierungen, weil sie durchdringende Lösungsmittel enthalten, die die selektive Durchdringung von Farbmitteln in das Papier bewirken. Dieses Durchdringung stellt eine Widerstandsfähigkeit bezüglich Abreiben und Abkratzen für die Sicherheitsmarkierungen bereit. Unglücklicherweise ist die Verwendung von Tintenstrahldrucken zum Frankieren von Poststücken bis zu einem gewissen Umfang begrenzt durch das derzeitige Fehlen von Tinten, die mit Tintenstrahltechnologie funktionell sind und die gleichzeitig zum Frankieren und für Lesbarkeit durch Maschinen geeignet sind.
Die in den aufgedruckten Freimachungsvermerken enthaltene Information ist sowohl für die Sicherheit und Vermarktungszwecke als auch zum Verarbeiten der Post nützlich. Insbesondere enthält das IBIP sehr dichte, variable, kryptographisch geschützte Information in einem zweidimensionalen Streifencode. Um diese Information zu erfassen, muss postalische Einscann-Apparatur den informations-basierten Freimachungsvermerk effektiv detektieren und lesen. Postalische Freimachungsvermerke müssen in Reflexion einen ausreichenden Kontrast unabhängig vom Substrat aufweisen, um die maschinelle Lesbarkeit zu ermöglichen. Jedoch neigen verfügbare, rot fluoreszierende Tinten dazu, einen niedrigen Kontrast aufzuweisen, was ihre Fähigkeit vermindert, zuverlässig von einer Vorrichtung für optische Zeichenerkennung (OCR, Englisch: Optical Character Recognition), Streifencode-Lesern und anderen Arten von Maschinenerkennungs-Technologie gelesen zu werden. Diese Systeme weisen häufig, begrenzt durch die Lasersysteme, Beleuchtungs- und Detektionssysteme im roten Bereich des Spektrums auf. Das Substrat kann die Maschinenlesbarkeit ebenfalls begrenzen. Auf dunklen Substraten, wie etwa Kraft-Umschlägen mit einem Reflexionsgrad von zwischen 0,45 und 0,6, ist es sehr schwierig, mit roten Tinten einen ausreichenden Kontrast zu erzielen. Daher besteht ein starker Bedarf zum Drucken von Sicherheitsmarkierungen, die einen hohen Kontrast, vorzugsweise schwarz, aufweisen und gleichzeitig Fluoreszenz, insbesondere Rot-Fluoreszenz, zeigen.
Eine andere Herausforderung für die Leistungsfähigkeit von Tinten für Sicherheitsmerkmale mit praktischer Verwendbarkeit besteht darin, dass es basiert auf derzeit verfügbaren Tinten eine große Vielfalt von kommerziell verfügbaren, organischen, lumineszierenden Verbindungen gibt, die Sicherheitssysteme in Verwirrung bringen könnten. Gebräuchliche Beispiele dieser organischen lumineszierenden Verbindungen sind die optischen Aufheller und kommerziell verfügbare, gefärbte fluoreszierende Materialien und Tinten – alles heller-gefärbte Tinten. Diese könnten die betrügerische Nachbildung von Freimachungsvermerken, beispielsweise gedruckt in rot oder grün, verhindern durch das Ersetzen einer lumineszierenden Substanz, die Licht mit einer gleichen Farbe emittiert, durch ein authentisches Material. Dieser Typ von normal verfügbaren, organischen, lumineszierenden Verbindungen könnte die visuell dunklen und rot-fluoreszierenden Bilder nicht bereitstellen. Es ist jedoch aus einem anderen Grund, warum es vorteilhaft wäre, fluoreszierende Tinten bereitzustellen mit einzigartigen optischen Eigenschaften, die nicht leicht mit leicht bzw. allgemein verfügbaren Materialien simuliert werden können.
Die Vervollkommnung von geeigneten Tintenstrahltinten mit geeigneten physikalischen und fluoreszierenden Merkmalen stellt eine hauptsächlich technische Herausforderung dar aufgrund der physikalischen Merkmale, die für die flüssige Tinte erforderlich sind, und eines typischen, im Stand der Technik bekannten Fluoreszenzphänomens, wie der Abschwächung (Englisch: Quenching). Es gibt daher technische Gründe, warum dunkle, fluoreszierende Tinten nicht verfügbar sind. Das Problem der Abschwächung wird unten kurz erklärt.
Bei dem Fluoreszenzvorgang bringt die Absorption eines Lichtquants durch ein Molekül dieses in einen angeregten Singlett-Zustand. Die Absorptionszeit beträgt etwa 10^–15 Sekunden. Aus dem angeregten Singlett-Zustand wird Licht als Fluoreszenz in den Grundzustand emittiert. Die Dauer des Fluoreszenzvorgangs von 10^–9 Sekunden ist viel länger als die des Absorptionsvorgangs. Drei getrennte Vorgänge beeinflussen die beobachtete Fluoreszenz. In einem kann die nicht abschwächende, konkurrierende Lichtabsorption von anderen Farbstoffen die beobachtete Fluoreszenz aufgrund der Tatsache verringern, dass von dem fluoreszierenden Farbstoff weniger Licht absorbiert wird. In einem anderen ("trivialen Mechanismus" des Abschwächens) wird die Absorption des von dem fluoreszierenden Farbstoff emittierten Lichts durch andere Farbstoffe die beobachtete Fluoreszenz verringern. Und in dem dritten kann die Abschwächung von Fluoreszenz auftreten aufgrund einer resonanten Energieübertragung auf andere Farbstoffe während der Lebensdauer von 10^–9 Sekunden des fluoreszierenden Farbstoff-Singlett-Zustands. So können abschwächende und nicht-abschwächende Phänomene bewirken, dass die beobachtete Fluoreszenz abnimmt.
Die Lebensdauer eines Fluorophors kann mit der Konzentration eines Abschwächers in Beziehung gebracht werden durch die Stern-Volmer-Gleichung, τ₀/τ = 1 + K_SV(Q), wobei τ₀ die Lebensdauer der Fluorophore in der Abwesenheit des Abschwächers ist, τ die Lebensdauer des Fluorophors bei Anwesenheit des Abschwächers, K_SV die Stern-Volmer- Konstante und Q die Konzentration des Abschwächers ist. Wenn die Konzentration des Abschwächers zunimmt, wird der angeregte Zustand der Fluorophore abgeschwächt, was zu einer Verringerung der Lebensdauer führt.
Ein Abschwächungsmechanismus ist die Übertragung der Energie, die von einem Donormolekül absorbiert wird, auf ein Akzeptormolekül. Außer wenn das Akzeptormolekül ein Fluorophor ist, d.h. ein fluoreszierender Farbstoff, wird der Energieübertragungsvorgang den angeregten Zustand deaktivieren und die Fluoreszenz abschwächen. Wenn der Akzeptor ein Fluorophor ist, kann die Energieübertragung den Akzeptor anregen, der dann auf einer längeren Wellenlänge fluoresziert. Dieser Vorgang von Donoren, die in dem kurzwellenlängigen, sichtbaren Bereich des Spektrums fluoreszieren, während das Absorptionsspektrum des Akzeptors das Emissionsspektrum des Donors überlagert, und infolgedessen fluoreszieren die Akzeptorfluorophore längeren Wellenlängen stärker auf, dieses Phänomen ist als Kaskadieren bekannt. Die Auswahl einer Mischung kann auch dazu führen, dass das Absorptionsspektrum des Akzeptors das Fluoreszenzspektrum des Donors überlagert. In einem solchen Fall besteht der resultierende Effekt in der Sensibilisierung oder der Verstärkung der Lichtemission des Akzeptors.
Um eine herkömmliche schwarze, auf wasser-löslichen Farbstoffen basierte Tinte zu erzielen, ist ein einzelner Farbstoff oder eine Mischung von Farbstoffen erforderlich, die über das gesamte sichtbare Spektrum, von 390 nm bis ca. 680 nm, absorbieren. Wenn ein einzelner Farbstoff verwendet werden soll, dann muss er eine sehr breite Absorption und/oder mehrere sichtbare Absorptionsbanden aufweisen. Wenn gemischte Farbstoffsysteme verwendet werden sollen, dann würde dies mindestens zwei Farbstoffe erfordern (orange und violett mit breiten Absorptionsbanden), oder noch gewöhnlicher drei Farbstoffe (beispielsweise gelb, lila und blau). Ein solches gemischtes Schwarzsystem würde normalerweise keine rote Fluoreszenz zeigen, sowohl wegen des Wettstreits zwischen den verschiedenen Farbstoffkomponenten für das UV Licht als auch wegen der effizienten Abschwächung (Englisch: Quenching) der Fluoreszenz. Die Abschwächung rührt von der Energieübertragung auf diejenigen nicht-fluoreszierenden Farbstoffe in der Zusammensetzung her, die Absorptionsbanden aufweisen, die mit dem Emissionsband des fluoreszierenden Farbstoffs überlappen, und am signifikantesten von der Komponente des blauen Farbstoffs in der Mischung. Eine derartiger Energieübertragung könnte durch Stoßübertragung auftreten, wobei der nicht-fluoreszierende Akzeptor zu dem Donor diffundiert, bis zu einem Abstand für eine resonante Übertragung, oder durch den so genannten "trivialen" Mechanismus, wobei der blaue Farbstoff jedwedes emittierte rote Licht absorbiert. Ähnliche Probleme bestehen mit verfügbaren Tinten, die auf der Verwendung von einem oder mehreren Pigmenten oder Farbstoffen beruhen.
EP-A-0 779 348 offenbart eine rote, wässrige, magentafarbige, wasserfeste, fluoreszierende Tinte insbesondere zum Drucken von Postgebühren-Freimachungsvermerken. Die Komponenten der Tinte sind alle in ihrem Lösungsmittelsystem löslich.
US-A-5 714 090 offenbart eine fluoreszierende Pigmentzusammensetzung, die ist zum Färben von flexiblen Kunststoffen, wie etwa Vinyl, nützlich. Die Zusammensetzung enthält ein Harz gemischt mit Farbstoffen, wie etwa Basic Violet 11 und Basic Red 1. Das daraus resultierende Pigment wird als orange-farbig angegeben. Andere Farbstoffkombinationen werden offenbart, die zu gelben oder pinkfarbenen Pigmenten führen.
EP-A-0 496 149 offenbart eine wässrige Emulsion, die einen fluoreszierenden, einen Farbstoff enthaltenden Harz enthält. Es wird gelehrt, dass diese beim Textildruck, Gravurdruck und Flexodruck nützlich sind. Die resultierenden Emulsionen sind typischerweise in ihrer Farbe magentafarbig, basiert auf einer Mischung von Farbstoffen, wie etwa Basic Red 1 und Basic Violet 11.
Aus der obigen Besprechung kann ersehen werden, dass die derzeit verfügbaren Tinten zum Tintenstrahldrucken keine hoch-kontrastierenden, sichtbaren Bilder bereitstellen können und ebenso wenig fluoreszierende Bilder, die für Sicherheitsmarkierungen geeignet sind. Es verbleibt eine technische Herausforderung für die Bereitstellung von derartigen Tinten, für die hoch wünschenswert wäre, dass sie verfügbar wären.
Zusammenfassung der Erfindung
Daher ist es eine Aufgabe dieser Erfindung, eine fotosensitive, optisch variable, beispielsweise fluoreszierende, Tintenstrahltinte bereitzustellen, die ein hochkontrastierendes, beispielsweise maschinenlesbares, Bild in Reflexion erzeugt.
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, Mittel bereitzustellen zum Verhindern der normalen Abschwächung von Fluoreszenz, die die Herstellung einer nützlichen fluoreszierenden Tintenstrahltinte, die in der Lage ist, ein hochkontrastierendes, maschinenlesbares Bild in Reflexion zu erzeugen, verhindert.
Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung, eine mehrkomponentige Tintenrezeptur von dem beschriebenen Typ bereitzustellen mit Komponenten, die an dem Papiersubstrat differentiell bzw. verschieden anhaften, so dass eine Veränderung oder eine nicht zerstörende Übertragung auf ein Fälschungsdokument extrem schwierig gemacht wird.
Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung, eine fluoreszierende Tinte bereitzustellen mit einzigartigen optischen Eigenschaften, die nicht leicht mit leicht verfügbaren Materialien simuliert werden können.
Es ist eine noch andere Aufgabe der Erfindung, eine Tinte von dem beschriebenen Typ bereitzustellen, die als eine forensische bzw. kriminaltechnische Bestätigung dahingehend nützlich ist, dass sie verifizieren kann, dass die dunklen Bereiche und die fluoreszierenden Bereiche einer Sicherheitsmarkierung miteinander übereinstimmend sind.
Diese und andere Aufgaben werden gelöst durch die Erfindung, die folgendes bereitstellt: Tinten, geeignet zum Tintenstrahldrucken, ein Verfahren zum Herstellen derartiger Tinten, ein Druckvorgang unter Verwendung der Tinten und bedruckte Substrate, die mit diesen Tinten aufgedruckte Bilder tragen.
Dem entsprechend stellt die vorliegende Erfindung eine heterogene wässrige Tinte bereit, die umfasst:

a. ein erstes Farbmittel, das einen Fluoreszenzfarbstoff umfasst, der in eine Polymermatrix eingebettet ist, wobei der Fluoreszenzfarbstoff rotes Licht emittiert, wenn er durch eine Fluoreszenzanregungsstrahlung angeregt wird;
b. ein zweites, einen blauen oder violetten Farbstoff oder ein Pigment umfassendes Farbmittel, das ein Lichtabsorptionsband bei längeren Wellenlängen als das charakteristische Emissionsband des ersten Farbmittels aufweist; und
c. ein wässriges, flüssiges Bindemittel, das Wasser und ein wasserlösliches Bindemittel in ausreichenden Mengen umfasst, so dass die Tinte eine Viskosität und eine Oberflächenspannung aufweist, die ihre Auftragung auf ein Substrat in einem vorbestimmten Muster durch Tintenstrahldrucken zulässt; wobei die Farbmittel in einer Kombination in der wässrigen Tinte in Mengen vorhanden sind, die wirksam sind, um herbeizuführen, dass die Tinte, wenn sie getrocknet ist, folgendes zeigt: (i) schwarze, dunkelgraue, dunkelblaue oder dunkel lila Farbe aufgrund der Nettoabsorptionsspektren der Farbmittel im sichtbaren Bereich, und (ii) maschinenlesbare oder visuell unterscheidbare Fluoreszenz, wenn sie einer Fluoreszenzanregungsstrahlung unterworfen wird.

In wünschenswerter Weise ist innerhalb des spektralen Bereichs von Interesse von 400 nm bis 680 nm der Reflexionsgrad der Tinte weniger als 50% des Reflexionsgrads von Papier.
Viele bevorzugte und alternative Aspekte der Erfindung werden unten beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird besser verstanden und ihre Vorteile offensichtlicher, wenn die folgende ausführliche Beschreibung im Licht der beigefügten Zeichnungen gelesen wird, wobei gilt:
1 veranschaulicht sowohl sichtbare als auch fluoreszierende Bilder, die durch Drucken der Tinten nach der Erfindung auf einem Substrat ermöglicht worden sind, einmal von einem bedruckten Substrat in Reflexion unter Bestrahlung durch sichtbares Licht und einmal auf demselben bedruckten Substrat, das unter ultravioletter Anregung fluoresziert.
2 ist eine schematische Darstellung im Querschnitt einer heterogenen Tintenprobe, die Papier durchdringt.
3 ist eine schematische Veranschaulichung eines Systems zum Abtasten eines optisch variablen Bilds, das aus der auf ein Substrat aufgedruckten Tinte nach der Erfindung besteht.
4 ist ein Schaubild, das ein Reflektionsspektrum veranschaulicht für beispielhafte schwarze und rote Tinten, die dem spektralen Faktor eines orthochromatischen Filters überlagert sind.
5A und 5B sind Schaubilder, die den Bereich der Reflektivität von schwarzer und roter Tinte, die Lesbarkeit mit einem typischen Maschinenerkennungssystem bereitstellt. 5A zeigt die Ergebnisse mit einem Rot-Filter und 5B mit einem Grünfilter.
6 ist ein Schaubild, das einen Vergleich der Spektren des Reflexionsgrads von verschiedenen heterogenen Tinten zeigt.
7 ist ein Schaubild, das einen Vergleich der Spektren des Reflexionsgrads von verschiedenen heterogenen Tinten auf Kraft-Umschlägen zusammen mit dem Reflektionsspektrum eines Kraft-Umschlags zeigt.
8 ist ein Schaubild, das einen Vergleich der Fluoreszenz-Emissionsspektren von verschiedenen heterogenen Tinten, verglichen mit der Fluoreszenz eines Umschlags zeigt.
9A ist eine Tabelle der Reflexionsgrad- und Fluoreszenzmerkmale von durch Herabziehen auf weißes Papier vorbereiteten Anwendungen von beispielhaften heterogenen Tinten im Vergleich mit einer herkömmlichen Frankiertinte.
9B ist eine Tabelle der Reflexions- und Fluoreszenzmerkmale von Instrumentenaufdrucken von beispielhaften, heterogenen Tinten, verglichen mit einer herkömmlichen Instrumententinte.
9C ist eine Tabelle der Reflexions- und Fluoreszenzeigenschaften von Instrumentenaufdrucken von beispielhaften, heterogenen Tinten, die mit hoher Auflösung auf weißen Umschlägen aufgedruckt sind, verglichen mit einer herkömmlichen Instrumententinte.
9D ist eine Tabelle der Reflexions- und Fluoreszenzeigenschaften von Instrumentenaufdrucken von beispielhaften heterogenen Tinten, die mit hoher Auflösung auf Kraft-Umschlägen aufgedruckt sind, verglichen mit einer herkömmlichen Instrumententinte.
10 ist eine Tabelle der physikalischen Eigenschaften von beispielhaften heterogenen Tinten.
Ausführliche Beschreibung
Die Tintenzusammensetzungen der Erfindung sind unten in bevorzugten Formen veranschaulicht und sind, in diesen Formen und anderen, hochwirksam zum Tintenstrahldrucken von sichtbaren und fluoreszierenden Bildern, die beide vorzugsweise maschinenlesbar sind. Die sichtbaren Bilder sind deutlich bzw. klar für normale menschliche Sicht und wirksam zur Verwendung mit vielfältigen bildlesenden Maschinen, die mit bzw. für Licht im sichtbaren Bereich betrieben werden können. Die Bilder sind auch ausreichend fluoreszierend, trotz der Abschwächung aufgrund der Anwesenheit von gefärbten Farbstoffen oder Pigmenten, um maschinenlesbare fluoreszierende Bilder bereitzustellen, die im wesentlichen Negative der sichtbaren Bilder sind. Bevor spezifische Beispiele von Tinten bereitgestellt werden, werden die grundsätzlichen Bestandteile der Tinten beschrieben. In wünschenswerter Weise ist innerhalb des spektralen Bereichs von Interesse von 400 nm bis 680 nm der Reflexionsgrand der Tinte weniger als 50% des Reflexionsgrads von Papier.
Die Tinten nach der Erfindung sind ausgebildet für eine bildweise Anwendung mittels Tintenstrahldrucken und zum Bereitstellen von maschinenlesbaren Bildern, wenn sie sichtbarer und Fluoreszenz anregender Strahlung ausgesetzt werden. Damit eine Tinte wirksam zum Tintenstrahldrucken verwendet werden kann, muss sie eine geeignete, niedrige Viskosität aufweisen und dabei doch ausreichend Feststoffe aufweisen, damit sie ausreichende Fluoreszenz und einen Reflexionsgrad für sichtbares Licht erzielt, um unterscheidbare Bilder bereitzustellen, wenn sie getrocknet ist. Vorzugsweise werden die getrockneten Tinten maschinenlesbare Bilder auf einer breiten Vielfältigkeit von Substraten bereitstellen.
Die Tinten nach der Erfindung enthalten eine Mischung von Farbmittelbestandteilen bzw. Komponenten, davon mindestens eine, die fluoresziert und ein Mittel zum Verhindern der normalen Abschwächung der Fluoreszenz umfasst. Die Abschwächung verhindert die Herstellung einer fluoreszierenden Tintenstrahltinte, die in der Lage ist, ein hochkontrastierendes, vorzugsweise maschinenlesbares Bild in Reflexion zu erzeugen. Die Erfindung verringert die Abschwächung und erzielt einen sichtbaren Kontrast mit Fluoreszenz durch Erzeugen eines Hindernisses für die Diffusion eines Abschwächers (Englisch: Quencher) zu einem angeregten Fluorophor. Dies wird erzielt durch Immobilisieren eines fluoreszierenden Moleküls durch eine Polymermatrix.
Die Tintenzusammensetzungen nach der Erfindung enthalten eine mehrkomponentige Farbmittelmischung und ein flüssiges Trägermaterial. Die Tinten nach der Erfindung enthalten eine wässrige, flüssige Komponente und eine Mischung von Farbmitteln. In allen Fällen werden die Tinten ein Farbmittel enthalten (als das erste Farbmittel bezeichnet), das Fluoreszenz aus rotem Licht emittiert, wenn es einer Fluoreszenzanregungsstrahlung ausgesetzt wird. Zusätzlich enthalten die Tinten eine Kombination von anderen Farbmitteln, Farbstoffen und/oder Pigmenten, die zusammen ein hochkontrastierendes, im sichtbaren dunkles Bild auf einer Vielfalt von Substraten ergeben. Die Tinten erzeugen ein nahezu schwarzes Bild, können jedoch auch durch andere dunkle Farben wie etwa grau, blau oder lila gekennzeichnet werden. Die Tinten nach der Erfindung weisen den Vorteil auf, dass sie maschinenlesbare Bilder erzeugen, wenn sie mit sowohl sichtbarem Licht als auch Fluoreszenzanregungsstrahlung bestrahlt werden. In wünschenswerter Weise sind die Bilder auf beschichteten und unbeschichteten Papieren mit einem breiten Bereich von Farben und Farbtönen, einschließlich zumindest dem Bereich von weiß bis manila-farbig und Kraft-Papier, von hoher Auflösung bzw. Definition.
Die Lesbarkeit des Bildes wird in einer Anzahl von Möglichkeiten gekennzeichnet. Ein Scanner antwortet auf den Unterschied zwischen Licht, das von dem aufgedruckten Freimachungsvermerk reflektiert wird, und dem Hintergrund. Dieser Unterschied wird als Druckreflexionsunterschied (PRD, Englisch: Print Reflectance Difference) definiert. Ein PRD von mindestens 40% in dem Abtastbereich von Interesse (SROI, Englisch: Scanning Region Of Interest) ist zum Lesen von Freimachungsvermerken notwendig, während visuell gelesene Tinten nur einen PRD von etwa 30% erfordern. Das Verhältnis zwischen PRD und dem Reflexionsgrad des Hintergrunds wird Druckkontrastverhältnis (PCR, Englisch: Print Contrast Ratio) oder Printkontrastsignal (PCS, Englisch: Print Contrast Signal) genannt. Das Druckkontrastsignal PCS (und ebenso das PCR) ist vorzugsweise größer als 0,30 für weißes und für Kraft-Papier mit dem Rot- oder Grün-Filter, wenn dies mit einem Umschlagsreflexionsmessgerät (EPR, Englisch: Envelope Reflectance Meter) des USPS gemessen wird. Für weißes Papier mit einem Rot-Filter sind Werte von größer als 0,45 gewünscht, beispielsweise 0,47 und darüber, beispielsweise 0,47–0,8, und im Wesentlichen derselbe Wert mit einem Grün-Filter, beispielsweise 0,46 und darüber, beispielsweise 0,46–0,6. Für Kraft-Papier ist er vorzugsweise größer als 0,30, beispielsweise 0,33–0,5 für ein Grün-Filter und 0,40 und darüber, beispielsweise 0,43–0,8 mit einem Rot-Filter.
Für die Zwecke der Erfindung wird die CIE Skala benutzt, die unten unter der Überschrift "Auswertung 2: Farbe" beschrieben wird. Der L Wert ist ein Maß für hell und dunkel, während der a und b Wert jeweils ein Maß für die Farbe ist. Eine neutrale Farbe würde durch a = 0 und b = 0 dargestellt, wobei sich die Farbe von grau nach schwarz sich verschiebt, wenn der L Wert abnimmt. Bei Verwendung dieser Skala werden die bevorzugten Tinten der Erfindung Werte aufweisen im Bereich von L = (<57), a = (–5 bis 5), b = (–5 bis 5) und vorzugsweise in dem Bereich von L = (55), a = (–1 bis 1), b = (–1 bis 1). Andere Werte sind innerhalb der Erfindung, solange der Reflexionsgrad im roten oder grünen SROI weniger als 25% und vorzugsweise größer als 30% ist. In wünschenswerter Weise ist innerhalb des spektralen Bereichs von Interesse von 400 nm bis 680 nm der Reflexionsgrad der Tinte niedriger als 50% des Reflexionsgrads von Papier.
Wie oben angemerkt, können Pigmente, die in der Lage sind, stark kontrastierende Bilder zu erzielen, wenn sie mit Licht im sichtbaren Bereich bestrahlt werden, nicht leicht mit fluoreszierenden Farbstoffen kombiniert werden, weil sie dazu neigen, die Fluoreszenzemissionen abzuschwächen. Die Zusammensetzungen nach der Erfindung erzielen eine verringerte Abschwächung und somit einen höheren Grad der detektierbaren Fluoreszenz, indem sie einen Grad an physikalischer Trennung zwischen den fluoreszierenden Materialien und den anderen Farbstoffen bereitstellen.
Die Tinte fluoresziert im roten Bereich, beispielsweise von 570 nm bis 620 nm aufgrund der Verfügbarkeit von in diesem Bereich wirksamer Detektions- und Leseapparatur. Dem entsprechend enthalten die Tinten nach der Erfindung einer Dispersion aus fluoreszierenden Teilchen, die in der Lage für rote Fluoreszenz ist, wenn sie einer Fluoreszenz – aktivierenden Strahlung ausgesetzt wird. Bevorzugte Teilchen von diesem Typ werden hergestellt durch Emulsionspolymerisation zum Immobilisieren, beispielsweise durch Einbetten, eines fluoreszierenden Farbstoffs oder eines anderen Farbmittels darin und dabei Bereitstellen einer physikalischen Trennung des fluoreszierenden Materials von den dunklen Farbmitteln oder ihren Bestandteilen.
Vorzugsweise sind die zum Einbetten der fluoreszierenden Farbstoffe verwendeten Polymere hergestellt durch Emulsionspolymerisation, insbesondere vom Vinyltyp der Emulsionspolymerisation (EPP). Diese Polymere, die die Farbstoffe für unsere Bespiele enthalten, sind typischerweise rot oder orange und können jeweils EPPR oder EPPO zugewiesen werden. Eine Reaktionsmischung für Emulsionspolymerisation umfasst mindestens zwei nicht mischbare, flüssige Phasen: eine wässrige, kontinuierliche Phase und eine nichtwässrige, diskontinuierliche Phase, die sowohl nicht reagiertes Monomer als auch das Polymer enthält. Es gibt viele verschiedene Emulsionspolymerisationsprodukte von vielen verschiedenen Polymertypen, einschließlich derjenigen, die aus nicht wasserlöslichen Monomeren des Vinyltyps, oder des Nitriltyps hergestellt worden sind, und ebenso diejenigen, die aus wasserlöslichen Monomeren hergestellt sind. Die Reaktionsmischungen werden typischerweise oberflächenaktive Stoffe, Initiatoren und dergleichen Bestandteile enthalten. Die oberflächenaktiven Stoffe bilden Mizellen aus (Aggregate von 50–100 Molekülen des oberflächenaktiven Stoffs). Am Anfang der Reaktion wird das Polymer in den Mizellen des oberflächenaktiven Stoffs ausgebildet. Wenn sich das Polymer weiterhin ausbildet, wachsen die Mizellen durch das Hinzufügen des Monomers entweder aus dem gelösten oder dispergierten Monomer. Die Größe der ausgebildeten Teilchen wird gesteuert und ist klein (0,1 bis 1 μm) aufgrund der Begrenzungen der Größe der Mizellen, der Nichtmischbarkeit der zwei Phasen und der zum Stabilisieren der Emulsion benutzten Dispergiermittel.
Wenn ein fluoreszierender Farbstoff immobilisiert wird, wie etwa durch den Einbau in eine Polymerstruktur durch Emulsionspolymerisation oder ein anderes Verfahren, dann werden die kleinen Polymerteilchen fluoreszierende Teilchen, die dieselbe Farbe im sichtbaren Licht aufweisen, wie es der fluoreszierende Farbstoff tut. Während dies in einigen Situationen möglich ist, ist der Einschluss von Farbmitteln, die von dem fluoreszierenden Farbstoff verschieden sind, nicht bevorzugt und wird vorzugsweise vermieden durch die im wesentlichen Abwesenheit von anderen Farbstoffen. Ein bestimmtes Verfahren zum Herstellen der fluoreszierenden Teilchen ist in den US Patenten 5,294,664 und 5,215,679 beschrieben. Die beschriebenen fluoreszierenden Teilchen sind insbesondere vom Typ der Vinylemulsionspolymerisation. Die oberflächenaktiven Stoffe oder Emulgatoren spielen eine wichtige Rolle beim Ausbilden von Mizellen, die die Monomere aus der nicht wässrigen Phase einbauen. Die wasser-kontinuierliche Emulsionspolymerisation des Monomers vom Vinyltyp ist eine wohlbekannte Polymerisationstechnik, die Teilchen im Bereich von 0,1 bis 1 μm erzeugt. Die polare Polymermatrix ist ein gutes Lösungsmittel für die fluoreszierenden Farbstoffe zum Erzielen eines hohen fluoreszierenden Signals. Beispiele der fluoreszierenden Farbstoffe, die in diesen Dispersionen verwendet werden, sind Farbstoffe, die im Roten, Grünen oder Gelben fluoreszieren, wie etwa: Basic Red 1 und 1-1, C.I. Basic Violet 10 und 11:1, Cation Brilliant Red, Cation Brilliant Pink, Spilon Gelb, Spilon Rot hergestellt von Hodogaya Chemical Co., C.I. Basic Yellows 35, 95 und 40 und Solvent Yellow 131. Es folgen Beispiele der Dispersionen von fluoreszierenden Teilchen, die in diesen Rezepturen benutzten Emulsionspolymerisation erhalten worden sind.
ECX-13 Rocket Red oder ECX-15 Blaze Orange hergestellt von Day Glo oder Lumikol NKW 3204C Orange oder Lumikol NKW 3203C Red Farbstoff hergestellt von Nippon Keiko Kagaku (N.K.K.) und vertrieben durch United Mineral Colour.
Das besonders farbstarke Produkt von Day Glo ECX-13 enthält fluoreszierende Teilchen, Harz, oberflächenaktive Stoffe und Wasser, mit 45% Gewichtsanteil Feststoffen in einer wässrigen Dispersion. Es weist eine Viskosität auf von 21 mPas (21 Centipoise (cps)), eine Hegmann Pulverisierung (Englisch: Hegman Grind) von 6, eine Horiba Teilchengröße von 0,197 Mikron und einen pH von 6,75. Der ECX-15 weist 45% Feststoffanteil in einer wässrigen Dispersion mit einer Viskosität von 29 mPas (29 cps), eine Hegmann Pulverisierung von 6, Horiba Teilchengröße von 0,152 Mikron und einen pH von 6,25 auf. Das Hegman Pulverisierungsmessgerät (Englisch: Hegman Grind Gage) kann im wesentlichen als ein kontinuierlicher variabler Schirm angesehen werden mit 0,1 mm (0.004 Inch) tiefen Kanälen in der "0" Kalibration bis zur "8" an dem unendlichen Punkt, wo der Pfad aus der Oberfläche des Schirms herausläuft. Auf dieser Skala deuten höhere Zahlen auf feinere Teilchen hin. Das wässrige Fluoreszenz-Teilchen umfasst wasserunlösliche Polymere mit mindestens vier Monomeren. Das erste Polymer ist ausgebildet aus einem wasserunlöslichen Vinylmonomer, das frei von polaren Gruppen ist. Das zweite ist ein Vinylnitril-Monomer und das dritte ein Vinylmonomer, das mindestens eine Sulfonat-Gruppe enthält. Das letzte Polymer ist ausgebildet aus einem polaren Vinylmonomer aus Acrylatester oder Methacrylatester oder Acetat oder einem substituierten Acrylamid, das Hydroxyl- oder carboxylische Estergruppen enthält. Die typischen fluoreszierenden Farbstoffe enthalten: Basic Red 1, Basic Violet 11, Basic Yellow 35, 40, 95 und Solvent Yellow 131.
Die oben genannten Lumikol NKW 3204C Orange und Lumikol NKW 3203C Red sind von N.K.K. hergestellt und sind verfügbar als sehr feine, wässrige Dispersionen von fluoreszierenden Teilchen, die eine monomerische Mischung von Acrylonitril, Styrol und Methacrylsäure, die Farbstoffe enthalten, wie etwa Rhodamin B, Rhodamin 6G, Ciba-Geigy AG und Bayer AG. Diese emulsifizierte, polymerische Mischung ist in der Europäischen Patentanmeldung EP 0 344 379 A2 beschrieben. Die beiden Lumikol Materialien weisen 37% Feststoffe, eine Viskosität von 11,0 cps, einen pH von 5,9, eine Teilchengrößenverteilung im Bereich von 0,04 bis 0,2 Mikron und eine Oberflächenspannung von 44 dyne/cm auf.
Die zweite Komponente der Mischung besteht aus blauen oder violetten Farbstoffen (BD, Englisch: Blue Dye) oder fluoreszierenden Teilchen, die eine subtraktive Mischung mit dem gelben und dem roten Farbstoff ausbilden. Als ein Ergebnis ihrer Kombination wird eine dunkelgraue oder schwarze Farbe erhalten. Beispiele der blauen Farbstoffe sind wie folgt: Säurefarbstoffe wie etwa C.I. Acid Blue 9, direkte Farbstoffe, wie etwa: C.I. Direct 199 für Tintenstrahl (Projet Cyan), Duasyn Direct Turquoise Blue FRL-SF Flüssigfarbstoffe (ähnlich wie direct blue 199). Die andere Kategorie von blauen Farbstoffadditiven sind blaue Pigmente (BP) wie folgt: Das Beispiel eines blauen Pigments ist Acryjet Cyan (Pigment blue 15:3), hergestellt von Rohm und Haas oder Hostafine Blue, hergestellt von Clariant Inc.
Die Farbmittel sind in der wässrigen Tinte in Kombination vorhanden, in Mengen, die wirksam sind, zu bewirken, dass die Tinte, wenn sie getrocknet ist, aufgrund der Nettoabsorptionsspektren der Farbmittel eine Farbe in dem sichtbaren Bereich aufweist und maschinell lesbare oder visuell unterscheidbare Fluoreszenz, wenn sie Fluoreszenzanregungsstrahlung unterworfen werden. Die bevorzugten Tinten werden einen Nettoeffekt aufweisen zwischen Fluoreszenz und Abschwächung durch die anderen Komponenten der Tinte, wenn sie getrocknet sind, und werden eine Phosphormeterablesung von mindestens 7 bereitstellen. Ebenfalls vorzugsweise werden die Tinten Farbmittel enthalten, die so ausgewählt sind, dass die Tinte, wenn sie getrocknet ist, eine Druckreflexionsdifferenz (PRD) von mindestens 0,3 zeigen.
Die Tinten werden ein wässriges, flüssiges Bindemittel enthalten, welches Wasser und ein wasserlösliches Bindemittel in ausreichenden Mengen enthält, um eine Tintenviskosität und Oberflächenspannung zu erzielen, die effektiv ist für eine Anwendung der Tinte auf einem Substrat mittels Tintenstrahldrucken in einem vorherbestimmten Muster. Für thermisches Tintenstrahldrucken sollte die Viskosität innerhalb des Bereichs von 1 bis 5 cps sein, wenn dies mit einem Haake Viscotester bei 25°C gemessen wird (siehe das unten beschriebene Testverfahren), vorzugsweise im Bereich 2 bis 4,5 mPa·s (von 2 bis 4,5 cps) liegen, und eine Oberflächenspannung von 0,02 bis 0,08 N/m (von 20 bis etwa 80 dyne/cm) zeigen, wenn dies mit einem Fisher Surface Tensiomat bei 25°C gemessen wird (siehe das unten beschriebene Testverfahren), vorzugsweise von 0,03 bis 0,05 N/m (von 30 bis 50 dyne/cm). Für Tintenstrahldrucken mit piezoelektrischen Mitteln sollte die Viskosität im Bereich von 1,5 bis 15 mPa·s (von 1,5 bis 15 cps) sein, wenn dies mit dem oben genannten Verfahren gemessen worden ist, vorzugsweise 2 bis 12 mPa·s (von 2 bis 12 cps).
Das Lösungsmittelsystem dieser Tinten wird typischerweise organische polare Lösungsmittel und Wasser enthalten. Die organischen polaren Lösungsmittel sind alle in Wasser löslich. Die Polarität des Lösungsmittels ist eine Funktion der Löslichkeitseigenschaften, die wiederum ein Maß sind für die Summe der molekularen Eigenschaften, die für die Wechselwirkung zwischen dem Lösungsmittel und dem gelösten Stoff verantwortlich sind. Eine Gruppe von Lösungsmittel-Additiven gehört zu den Glykolbefeuchtungsmitteln (GH, Englisch: Glycol Humectant), und diese wurden insbesondere aufgrund ihrer wasserabsorbierenden, hygroskopischen Eigenschaften ausgewählt; Ethylenglycol, Propylenglycol, Diethylenglycol, Polyethylenglycol (PEG) und Glycerin. Die andere Kategorie von Befeuchtungsmitteln enthält andere Materialien, wie etwa kräftige oberflächenaktive Befeuchtungsmittel (SH, Englisch: Surfactant Humectant), die das Trocknen des Tintenstrahls in den Düsen verhindern, wenn diese an Luft ausgesetzt sind, und ein Beispiel ist das Nuosperse [oberflächenaktiver Stoff, ethoxylatierter Oleylalkohol (Englisch: Ethoxylated Oleyl Alcohol), Alkylpolyglycol, Tridecylalkohol ethoxylatiert (Englisch: Tridecyl Alcohol Ethoxylated), phosphatiertes Natriumsalz].
Die Lösungsmittel vom Typ des Glycolether (GE) wurden in Abhängigkeit von der Umgebung ausgewählt, weil sie als ein Brückenmittel mit verschiedenartigen polarisierten Harzen oder anderen Komponenten agieren und in Abhängigkeit von der Umgebung polare oder nicht polare Natur annehmen. Die Glycolether stellen auch eine bessere Durchdringung in Papiersubstrate bereit und unterstützen das Fixieren der Tinte auf dem Papier, was die Wasserfestigkeit verbessert.
Die Beispiele von diesem Typ von Lösungsmitteln sind Propylenglycol-Butylether, Diethylenglycol-Butylether, Diethylenglycol-Propylether, Triethylenglycol-Ethylether und Triethylenglycol-Mono-n-butylether.
Eine andere Reihe von Lösungsmitteln wurde ausgewählt auf der Grundlage eines hohen Dipolmoments und eines hohen Löslichkeitsparameters der Wasserstoffbindung (hochpolare Lösungsmittel HPS (Englisch: Highly Polar Solvents)), wie etwa 2 Pyrrolidon, N-Methylpyrrolidon, Sulfolan, Gammabutylacton, 4-Methylmorpholin-n-oxid und Dimethylsulfoxid. All diese Lösungsmittel sind nicht flüchtig, polar, hygroskopisch und lösen sich in Wasser auf, wobei sie einen Anstieg der Viskosität verursachen.
Die Tintenträger können auch optional Harze enthalten, wie etwa Harze mit niedrigem Molekulargewicht (LMWR, Englisch: Low Molecular Weight Resins) Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon (K12), Dimethylhydantoin oder andere wasserlösliche Harze. Ein optionales zweites Farbmittelmaterial nach der vorliegenden Erfindung umfasst Duasyn Red 3B-SF (Reactive Red 23) NFRD (nicht fluoreszierender roter Farbstoff, Englisch: Non-Fluorescent Red Dye) flüssiger Farbstoff, Basic Yellow (fluoreszierender gelber Farbstoff FYD, Englisch: Fluorescent Yellow Dye) oder andere fluoreszierende Farbstoffe, die zu den fluoreszierenden Produkten der Emulsionspolymerisation hinzugefügt worden sind. Beispiele der zu den Rezepturen hinzugefügten blauen Farbstoffe sind: Duasyn Direct Turquoise Blue FRL-SF flüssiger Farbstoff, Projet Fast Cyan 2, Acid Blue 9 und dergleichen.
Die Rezepturen, Herstellungsverfahren und Auswertungen, die im folgenden offenbart sind, dienen nur veranschaulichenden Zwecke. Andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden für die Fachmänner offensichtlich beim Betrachten der ausführlichen Beschreibung.
Zum Zweck des Bereitstellens einer Anleitung bzw. Führung bei der Rezeptur von Tinten nach der Erfindung wird eine allgemeine Beschreibung einiger hauptsächlicher Bestandteile gegeben, wie in der folgenden Tabelle beschrieben. In allen Fällen sind die Bereiche näherungsweise, und die verschiedenartigen Bestandteile bzw. Komponenten werden in geeigneten Mengen eingesetzt, zusammen mit den anderen, um ihre individuellen Funktionen und das Gesamtziel der Erfindung, das für eine bestimmte Tinte nachgesucht wird, zu erzielen.
Die Farbmittelkomponenten, die beim Erstellen der Rezeptur der heterogenen Tinten nach der Erfindung eingesetzt werden, werden vorzugsweise ausgewählt aus einer Gruppe umfassend: ein rot fluoreszierendes Pigment, ein blauer Farbstoff oder ein blaues Pigment, optional ein gelber Farbstoff und ein roter Farbstoff. Das rot fluoreszierende Pigment kann eine Dispersion vom Typ der Vinylemulsionspolymerisation sein. Die oben beschriebenen Dispersionen mit ECX fluoreszierendem Pigment werden mittels einer Vinylemulsionspigmenttechnologie hergestellt. Sie enthalten wasserunlösliche Vinylmonomere, die frei von polaren Gruppen sind, Acrylonitrilen oder anderen äquivalenten Vinylnitrilen, Vinylmonomeren mit Sulfonatgruppen und polare Vinylmonomere, wie etwa polare Acrylatesther und fluoreszierende Farbstoffe. Typische fluoreszierende Farbstoffe umfassen: Basic Red 1, Basic Violet 10, Basic Violet 11, Basic Yellow 40 und Solvent Yellow 44. Das Pigment enthält auch einen Emulgator, um das resultierende wasserunlösliche Tetrapolymer zu emulsifizieren. Beispiele der Dispersion des fluoreszierenden Pigments sind aus der Day Glo ECX Serie Rocket Red, Blaze Orange und Lumikol NKW Red, Orange, Yellow. Die blauen Farbstoffe sind saure und direkte Farbstoffe, die zur Verwendung im Tintenstrahl gereinigt sind, wie etwa Cl Acid Blue 9, Duasyn Blue FRL-SF (Direct Blue 199), Profast Cyan 2 (Direct Blue 307) oder jeder beliebige blaue Farbstoff mit einem Extinktionskoeffizienten von höher als 10.000 gelöst in Wasser. Ein Beispiel eines blauen Pigments ist Pigment Blue 15:3. Beispiele von gelben und roten Farbstoffen sind Basic Yellow 40 und Reactive Red 23.
Der Träger kann vorzugsweise Wasser (vorzugsweise destilliert) enthalten und einen oder mehrere Befeuchtungsmittel, Durchdringungsmittel, polare Lösungsmittel, lösliche Harze und dergleichen. Die vielfältigen Flüssigkeiten und Feststoffkomponenten sollten in Mengen eingesetzt werden, die wirksam sind, um die oben beschriebenen physikalischen und lichtreflektierenden und fluoreszierenden Eigenschaften bereitzustellen, so wie diese in den folgenden Beispielen veranschaulicht sind.
Befeuchtungsmittel vom Glycoltyp sind Glycerin, PEG, Triethylenglycol, Ethylen, Glycol, Propylenglycol und Diethylenglycol. Durchdringungsmittel umfassen Glycolether: Tripropylen-n-Butylether, Diethylenglycol-Monobutylether, Diethylenglycol-Methylether, Dipropylenglycol-Methylether, Tripropylenglycol-Methylether (andere Glycolether). Polare Lösungsmittel mit hochpolaren und Wasserstoffbindungs-Löslichkeitsparametern enthalten: Dimethylsulfoxid, 2-Pyrrolidon und Gamabutyrlacton. Optionale wasserlösliche Harze mit niedrigem Molekulargewicht umfassen Polyvinylpyrrolidon K12, Polyvinylalkohol und Dimethylhydantoinpolymer.
Mit der obigen Beschreibung als Hintergrund wird eine weitere Besprechung dargestellt unter Verwendung der Figuren, um einige der Prinzipien der Bedeutung bzw. Wichtigkeit der Erfindung herauszustellen.
1 veranschaulicht sowohl sichtbare als auch fluoreszierende Bilder, die durch Drucken der Tinte nach der Erfindung auf einem Substrat ermöglicht worden sind, eines auf einem bedruckten Substrat in Reflexion unter Beleuchtung mit sichtbarem Licht und eines auf demselben bedruckten Substrat, fluoreszierend unter ultravioletter Anregung.
Der Ausdruck photosensitive optisch variable (POV) Sicherheitsmarkierung, wie im folgenden verwendet, verweist auf eine aufgedruckte, visuell schwarze oder dunkelgraue, maschinenlesbare, informationstragende Markierung, die in einem spezifischen Wellenlängenbereich fluoresziert, wenn sie mit Licht einer kürzeren Wellenlänge angeregt wird. Die POV Sicherheitsmarkierung zeigt eine Absorption von sichtbarem Licht im gesamten sichtbaren Spektrum einschließlich des roten Bereichs des sichtbaren Spektrums, wo rote Tinten für typische automatische Abtastsysteme (Englisch: Scanning Systems) unsichtbar sind. Diese Tinten werden ein akzeptables PCS auf dunklen Papieren, wie etwa Kraft oder Manila, erzielen.
Eine Anwendung einer POV Sicherheitsmarkierung auf dem Gebiet des Gebührennachweises ist ein schwarzer Freimachungsvermerk für die Postgebühr, die im roten Bereich des Spektrums fluoresziert, wenn sie mit ultraviolettem Licht bestrahlt wird. 1 zeigt maschinenabgetastete Bilder 102 und 104 einer POV Sicherheitsmarkierung, die einen Datenmatrixstreifencode enthält. Eine andere Symbologie, wie etwa ein eindimensionaler Streifencode, andere Typen von zweidimensionalen Streifencodes, gedruckte Wasserzeichen oder OCR Zeichen können in einer POV Sicherheitsmarkierung verwendet werden. Das in Reflexion abgetastete Bild 102 wurde durch Bestrahlen der Markierung mit sichtbarem Licht erhalten. Der niedrige Reflexionsgrad der schwarzen Tinte führt zu dunklen Bereichen des abgetasteten Bilds, entsprechend den bedruckten Bereichen der Sicherheitsmarkierung. Das in Fluoreszenz abgetastete Bild 104 wird durch Betrachten der sichtbaren, rot fluoreszierenden Emissionen unter ultravioletter (UV) Bestrahlung erhalten. Das abgetastete Bild 104 zeigt, dass die Sicherheitsmarkierung sichtbares Licht emittiert, wenn sie mit UV Licht bestrahlt wird, was im abgetasteten Bild zu hellen Bereichen führt, die den bedruckten Bereichen entsprechen. Ein Vergleich der Bilder 102 und 104 zeigt, dass das fluoreszierende Bild ein Negativ des reflektierenden Bildes ist, d.h. dass eine starke negative Korrelation zwischen den beiden Bildern besteht.
Forensische bzw. kriminaltechnische Merkmale sind wichtig in Wertmessanwendungen, wie etwa Postgebührenbezahlung und anderen Sicherheitsanwendungen. Andere Sicherheitsanwendungen von fluoreszierenden Tinten umfassen Sicherheitspapiere und Dokumente. So wird das verbleibende fluoreszierende Bild 104 selbst nach dem Entfernen der sichtbaren dunklen Farbe einen forensischen Beweis liefern von dem, was aufgedruckt war. In der vorliegenden Erfindung stellt der Unterschied im Eindringen zwischen dem fluoreszierenden und dem nicht fluoreszierenden Bestandteil den forensischen Beweis des Vorhandenseins der Markierung bereit, nachdem die sichtbaren Komponenten entfernt worden sind.
Eine Sicherheitsmarkierung, die mit einer schwarzen Tinte für allgemeinen Zweck gedruckt ist, wird leicht kopiert oder verändert. Die Überprüfung der Authentizität der Daten, wie etwa durch Überprüfen einer in dem Streifencode enthaltenen, kryptographischen, digitalen Signatur kann die Veränderung von Daten, jedoch nicht das Kopieren erkennen. Die hierin offenbarte, maschinenlesbare, fluoreszierende Tinte stellt ein Hindernis dar gegenüber nicht detektierbarem Kopieren. Häufig wird Fluoreszenz zu gefärbten Tinten hinzugefügt, um die Helligkeit zu vergrößern. Es gibt keinen allgemeinen kommerziellen Anreiz, um visuell dunkle, fluoreszierende Tinten für graphische Zwecke herzustellen, daher kann die maschinenlesbare, fluoreszierende Tinten ein eindeutig kontrollierter Versorgungsartikel für den spezifisch beabsichtigten Zweck sein.
Diese POV Sicherheitsmarkierungen können mittels digitalem Druck, thermischem Transfer oder Elektrofotografie erzeugt werden. Insbesondere können die Markierungen mit den hierin offenbarten, wasserbasierten Tinten durch Tintenstrahldrucken erzeugt werden.
2 ist eine schematische Veranschaulichung, im Querschnitt, einer Probe einer heterogenen Tinte, die Papier durchdringt. Die Fluoreszenz in Flüssigkeiten wird typischerweise abgeschwächt durch die Übertragung der absorbierten Energie von der Anregungsquelle zu benachbarten, nicht fluoreszierenden Teilchen. Ein Verfahren, die Abschwächung zu begrenzen, besteht darin, eine physikalische Trennung zwischen den fluoreszierenden Teilchen und den Teilchen zu unterhalten, die die Anregungsenergie absorbieren könnten, d.h. durch sterische Behinderung. 2 zeigt schematisch ein Beispiel eines allgemein bei 202 gezeigten Tropfens einer heterogenen Tinte. Der Tropfen 202 in diesem Beispiel umfasst fluoreszierende Teilchen aus verschiedenen Farben, die aus fluoreszierenden Farbstoffen, die an einer polymerischen Matrix, wie etwa einer durch Emulsionspolymerisation erhaltenen und bei 204 und 206 gezeigten befestigt sind, und einen Farbstoff 208 mit noch einer anderen Farbe. Der Tintentropfen wird als das Papiersubstrat durchdringend bei 212 gezeigt. Die fluoreszierenden Teilchen und Farbstoffe sind in einem wasserbasierten Träger 210 verteilt. Die Konzentrationen der fluoreszierenden Teilchen und Farbstoffe sind ausbalanciert, um eine visuell schwarze Farbe zu erhalten, wenn sie mit weißem Licht bestrahlt werden. Während die in 2 gezeigte heterogene Tinte zwei fluoreszierende Teilchen und einen Farbstoff enthält, ist es für die Fachmänner auf dem technischen Gebiet offensichtlich, dass eine heterogene Tinte ein oder mehrere fluoreszierende Teilchen und ebenso nicht fluoreszierende Teilchen (Pigmente) enthalten kann und nicht notwendigerweise einen Farbstoff enthält.
Der Tintentropfen 202 wird mit einem Anregungslicht 214 bestrahlt, das UV Licht sein kann. Das Anregungslicht 214 regt eines der fluoreszierenden Teilchen 204 oder 206 an, welches dann Licht 216 mit einer längeren Wellenlänge emittiert. Es besteht eine starke Tendenz zur Kollision zwischen Teilchen in der Flüssigkeit, die die Fluoreszenz abschwächt durch Übertragung der von dem Anregungslicht 214 absorbierten Energie auf die fluoreszierenden Teilchen 204 und 206, die durch Anhaften der fluoreszierenden Farbstoffe an einer polymerischen Matrix an anderen Teilchen erhalten werden. Die relativ große Größe der fluoreszierenden Teilchenpartikel 204 und 206 stellt eine sterische Verhinderung dar, wodurch der Abschwächungsprozess verringert wird. Des weiteren sind die fluoreszierenden Farbstoffe an der Polymermatrix der Teilchen 202 und 204, die in dem Emulsionspolymerisationsprozess ausgebildet worden sind, angehaftet.
3 ist eine schematische Veranschaulichung eines Systems zum Abtasten eines optisch variablen Bildes, das aus der auf einem Substrat aufgedruckten Tinte nach der Erfindung besteht. Überprüfungssysteme, die die Daten des Streifencodes des Freimachungsvermerks lesen und überprüfen, können überprüfen, dass die Daten in dem Streifencode selbstkonsistent und konsistent mit der übrigen, mit dieser Anwendung zusammenhängenden Information sind. Auf dem Gebiet der Überprüfung der Postgebühren beispielsweise enthält ein IBIP Freimachungsvermerk eine kryptographische, digitale Signatur und enthält auch Information über die Postgebührenmessvorrichtung, den Versender und den Empfänger des Poststücks. Derartige Überprüfungsvorrichtungen können nur Duplikate erkennen durch Vergleichen der Daten des Freimachungsvermerks mit den Daten in allen vorher erkannten Freimachungsvermerken. Dies ist ein teurer und mühevoller Vorgang. Ein solches Überprüfungssystem kann nicht direkt überprüfen, ob der Freimachungsvermerk original ist.
Eine POV Sicherheitsmarkierung ist allgemein bei 402 gezeigt. Eine forensische Überprüfungsvorrichtung 400 zum Authentifizieren der Sicherheitsmarkierung 402 ist ein spezialisiertes Überprüfungssystem, das die forensischen Eigenschaften der Sicherheitsmarkierung zusätzlich zur Überprüfung der Daten überprüft. Die forensische Überprüfungsvorrichtung stellt damit eine direkte Überprüfung der Originalität der Sicherheitsmarkierung dar.
Ein Fälscher ohne Zugang zu einem Drucker mit maschinenlesbarer, fluoreszierender Tinte kann eine Sicherheitsmarkierung herstellen, die fluoresziert und die maschinenlesbar ist, indem der kopierte Freimachungsvermerks über einem fluoreszierenden Hintergrund gedruckt wird oder indem ein fluoreszierenden Materials über dem kopierten Freimachungsvermerk aufgebracht wird. In beiden Fällen wird das Original und der kopierte bzw. nachgemachte Freimachungsvermerk unterscheidbar. Ein forensisches Überprüfungssystem wird diese Unterscheidung treffen, wie hierin beschrieben.
Ein manuelles forensisches Nachweissystem kann schlicht eine Quelle sichtbaren Lichts und eine Quelle für ultraviolett mit einem Schalter, der zwischen den beiden Quellen umschalten kann, sein. Eine Bedienungsperson kann den Freimachungsvermerk unter den beiden Lichtquellen betrachten und die Fluoreszenz des Bilds und die Nicht-Fluoreszenz des Hintergrunds unter ultravioletter Beleuchtung überprüfen.
Ein automatisches forensisches Überprüfungssystem 400 wird in ähnlicher Weise zwei Lichtquellen und zwei Bildspeicher für die Bilder unter jeder Beleuchtungsquelle umfassen. Die erste Lichtquelle 404 ist eine Lichtquelle mit langer Wellenlänge, wie eine Lichtquelle im Sichtbaren oder im Infraroten, die zum Lesen der Daten des Freimachungsvermerks verwendet wird. Vorzugsweise ist das Spektrum der Quelle sichtbaren Lichts in einem Bereich des Spektrums konzentriert, wo die maschinenlesbare, fluoreszierende Tinte eine hohe optische Dichte aufweist.
Die zweite Lichtquelle 406 regt die Fluoreszenz des Freimachungsvermerks mit einer Quelle von kürzerer Wellenlänge, wie etwa ultraviolettem Licht, an. Wenn die Sicherheitsmarkierung abgetastet wird, wechselt ein Umschaltmechanismus 408 die Lichtquelle zwischen der sichtbaren und der ultravioletten Quelle. Die forensische Überprüfungsvorrichtung sammelt ein sichtbares Bild mit der Abtastvorrichtung 412 für das reflektierte Bild und speichert dies in dem Überprüfungsspeicher bei 414. Die forensische Überprüfungsvorrichtung sammelt ein Bild der fluoreszierenden Emission mit einer Abtastvorrichtung 410 für das fluoreszierende Bild und speichert dies in einem anderen Bereich des forensischen Überprüfungsspeichers bei 416. Die Abtasteinheit 410 für das fluoreszierende Bild und die Abtasteinheit 412 für das reflektierte Bild können dasselbe physikalische Gerät sein, oder können getrennte Geräte sein, die für das Aufnehmen der entsprechenden Bilder optimiert entwickelt sind. Die forensische Überprüfungsvorrichtung benutzt eine Bildkorrelationsvorrichtung 418, um die in dem Speicher bei 414 und 416 gespeicherten Bilder des Freimachungsvermerks zu vergleichen. Eine Bildkorrelationsvorrichtung 418 misst die Korrelation zwischen der optischen Dichte des Bilds unter sichtbarem Licht mit dem flureszierenden Bild unter ultravioletter Bestrahlung. Ein Schwellwert wird gesetzt, um einen Alarm bereitzustellen, wenn die Fluoreszenz zu niedrig oder nicht existent ist, oder wenn das fluoreszierende Bild nicht ordnungsgemäß mit dem sichtbaren Bild korreliert.
Wenn ein originaler Freimachungsvermerk mit sichtbarem Licht beleuchtet wird, erscheint das Bild dunkel gegenüber dem hellen Hintergrund des Papiers. Wenn der ursprüngliche Freimachungsvermerk mit der ultravioletten Lichtquelle beleuchtet wird, ist das Bild des Freimachungsvermerks hell gegenüber dem wenig fluoreszierenden Hintergrund des Papiers. In ähnlicher Weise erscheint ein kopierter Freimachungsvermerk, der mit sichtbarem Licht beleuchtet wird, dunkel gegenüber einem hellen Hintergrund. Im Gegensatz zu den Eigenschaften eines Bildes eines ursprünglichen Freimachungsvermerks unter ultravioletter Bestrahlung wird ein kopierter Freimachungsvermerk, der auf einem fluoreszierenden Hintergrund gedruckt ist oder der mit fluoreszierendem Material überdruckt und mit ultraviolettem Licht bestrahlt wird, ein dunkles Bild gegenüber dem hell fluoreszierenden Hintergrund zeigen.
4 zeigt ein Reflexionsspektrum für Beispiele von schwarzer und roter Tinte, die durch den Spektralfaktor eines orthochromatischen Filters überlagert sind. 4 zeigt den Prozentsatz des Reflexionsgrads von roter 504 und schwarzer 506 Tinte über der Wellenlänge in Nanometer und einen normalisierten Empfindlichkeits- bzw. Sensitivitätsfaktor 502 der Abtasteinheit. Bezüglich der Maschinenlesbarkeit gibt es einen Vorteil der schwarzen Tinte im Vergleich zur roten Tinte. Die relevanten Werte des Reflexionsgrads der Tinte und des Papiers werden erhalten durch Mittelwertbildung der entsprechenden Reflexionsspektren 504 und 506, gewichtet mit dem Spektralfaktor des Abtastsystems 502. Die Linie 510 veranschaulicht Merkmale mit einem Rotfilter. Der Spektralfaktor ist das normalisierte Produkt des Beleuchtungsspektrums, der spektralen Antwort der Bildaufnahmevorrichtung und der spektralen Charakteristiken der zugehörigen optischen Filter. Der resultierende, gemittelte Reflexionsgrad der schwarzen Tinte ist R = 11% und der Reflexionsgrad der roten Tinte ist R = 31% im grünen Bereich. Wenn die Ablesung im roten Bereich des Spektrums gemacht wird, ist die rote Tinte unsichtbar (R – 80%). Eine Betrachtung der Beziehung zwischen dem Spektralfaktor der Abtasteinheit und dem Reflexionsspektrum der roten Tinte zeigt einen sich überlagernden Spektralbereich auf, wo sowohl der Spektralfaktor der Abtasteinheit als auch der des Reflexionsgrads der Tinte wesentlich sind. Die Abtasteinheit detektiert daher eine signifikante Reflexion von der roten Tinte. Der Reflexionsgrad der schwarzen Tinte ist niedrig, wo der spektrale Faktor der Abtasteinheit hoch ist, und so wird die Abtasteinheit den niedrigen Reflexionsgrad der schwarzen Tinte erkennen bzw. detektieren.
Die 5A und 5B zeigen den Bereich der Reflektivität der Tinte, die die Lesbarkeit für rote und schwarze Tinten durch Überlagern der Spektren auf dem spektralen Faktor eines orthochromischen Filters bereitstellt und zeigt die Überlegenheit der Maschinenlesbarkeit für eine schwarze Tinte. 5 ist ein Schaubild, das den Prozentsatz des Reflexionsgrads für schwarzen und roten Tintenkontrast, gesehen mit einem Grünfilter, zeigt. Diese Figur zeigt den Bereich des Reflexionsgrads der Tinte und des Papiers, der in einem bestimmten Fall die Maschinenlesbarkeit ermöglicht, d.h. zur linken von sowohl 608 als auch 606. Die Papierreflektivität ist auf der vertikalen Achse und die Tintenreflektivität ist auf der horizontalen Achse aufgetragen. Um eine hohe Leserate mit typischen maschinenlesenden Systemen zu erzielen, sollte die optische Reflektivität der Tinte und des Papiers zwei Erfordernisse erfüllen. Der Unterschied zwischen der Reflektivität des Papiers 604 und der Reflektivität der Tinte 602 ist die Druckreflexionsunterschied (PRD, englisch: Print Reflectance Difference). Für einen zuverlässigen Abtastbetrieb muss der PRD größer sein als ein minimaler Wert, der typischerweise gleich 0,3 ist, wie in dem DMM (inländisches Posthandbuch des USPS, Englisch: USPS Domestic Mail Manual) gefordert wird. Der akzeptierbare Bereich ist somit oberhalb und zur linken der Linie 608. Maschinell lesende Systeme justieren häufig den Schwellwert für eine binäre Einteilung des Bildes als einen Prozentsatz des Reflexionsgrads des Substrats automatisch. Das Verhältnis der PRD und dem Reflexionsgrad des Substrats ist das Druckkontrastsignal (PCS, englisch: Print Contrast Signal). Für einen effizienten Vergleich mit dem Schwellenwert und zum Decodieren muss der PCS höher sein als ein minimaler Wert, der typischerweise 0,5 beträgt für die meisten in Systemen zur automatischen Identifizierung und Datenerfassung eingesetzten Decodieralgorithmen. Daher muss der akzeptierbare Bereich ebenfalls oberhalb und zur linken der Linie 606 sein. Der beispielhafte rote und schwarze Tintenreflexionsbereich, die durch 610A und 612A dargestellt sind, befinden sich beide innerhalb des akzeptablen Bereichs für dieses Filter. Für die 5B ist andererseits ein Schaubild, der den Prozentsatz des Reflexionsgrads für den Kontrast der schwarzen und roten Tinte gesehen mit einem roten Filter zeigt. Hier befindet sich die Fläche 610B des roten Reflexionsgrads auf der rechten Seite der Linie 608 – was einen schlechten Kontrast andeutet.
Die 5A und 5B sind Beispiele für diese Bedingungen, wo der Bereich des erlaubbaren Reflexionsgrads des Papiers in dem schattierten Bereich für schwarze Tinten bei 612 und für rote Tinten bei 610 gezeigt wird. Mit einer Abtastvorrichtung wie oben definiert, reichen die Reflexionswerte von schwarzen Tinten typischerweise von 0,1 bis 0,15 oder optischen Dichten (OD) im Bereich von 0,8 < OD < 1,0, während die Reflexionswerte für rote Tinten höher reichen, typischerweise von 0,275 bis 0,325 (0,5 < OD < 0,55). Das Nettoergebnis ist, dass ein weiter Bereich des Reflexionsgrads des Papiers (R.Papier > 0,55) mit schwarzen Tinten verwendet werden kann, während der Reflexionsgrad des Papiers beschränkt ist auf (R.Papier > 0,80) für rote Tinten. Mit anderen Worten rote Tinten beschränken den Hintergrund des Papiers auf exklusiv weiß, wohingegen mit schwarzen Tinten auch nicht weiße, graue und Manilapapiere erlaubbar sind.
6 zeigt einen Vergleich der Reflexionsspektren von vielfältigen, heterogenen Tinten mit dem Hintergrund eines weißen Umschlags. 6 stellt den Prozentsatz des Reflexionsgrads über der Wellenlänge dar von den Tintenstrahltinten der Beispiele 3, 7, 9, der rot fluoreszierenden Frankiermaschinentintenstrahltinte und einer herkömmlichen schwarzen Tintenstrahltinte, die als Herabzüge auf weißen Umschlägen hergestellt worden sind. Das für dieses Schaubild verwendete Instrument war ein Perkin Elmer Lambda 900 Spektrometer.
Die hierin beschriebenen und in den unten dargestellten Beispielen veranschaulichten Tinten umfassen wasserbasierte, heterogene, fotosensitive, optisch variable Tintenzusammensetzungen. Die Tinten nach der Erfindung sollten eine sichtbar dunkle Farbe aufweisen (neutral schwarz), beispielsweise mit L, a, b Werten im Bereich von L = (<57), a = (–5 bis 5), b = (–5 bis 5) und vorzugsweise im Bereich von L = (55), a = (–1 bis 1), b = (–1 bis 1) und ein rot fluoreszierendes Signal, wenn mit UV Licht kurzer oder langer Wellenlänge angeregt wird. Das Druckkontrastsignal ist vorzugsweise größer als 0,5 für weißes und für Kraft-Papier mit dem Rot- oder Grünfilter, wenn mit einem Umschlagreflexionsmessgerät (Englisch: Envelope Reflectance Meter) des USPS gemessen wird. Für weißes Papier werden Werte von größer als 0,60 erzielt, beispielsweise 0,69 und darüber mit einem Grün-Filter und 0,71, und darüber für ein Rot-Filter. Für Kraft-Papier ist er vorzugsweise größer als 0,50 für ein Grün-Filter, und 0,55 und darüber mit einem Rot-Filter.
Der PRD ist vorzugsweise größer als 0,25 für weißes und für Kraft-Papier mit dem Rot- und Grünfilter. Für weißes Papier mit einem Rotfilter kann er 0,60 und darüber sein, und 0,55 und darüber für ein Grünfilter. Für Kraft-Papier mit einem Rotfilter kann er 0,30 und darüber sein, und 0,25 und darüber für ein Grünfilter. Die optische Dichte der sichtbaren Komponente ist daher hoch genug, um automatisches Abtasten unter Verwendung eines OCR Scanners oder dergleichen zu ermöglichen. Die fluoreszierende Komponente ist geeignet zur Verwendung in der gegenüberliegenden Apparatur (Englisch: Facing Equipment), zum Orientieren der Post und vorzugsweise zum Unterscheiden von grün phosphoreszierenden Briefmarken. Die Emissionen sind im Wellenlängenbereich von 580–640 nm, wenn mit UV Licht angeregt wird. Die Fluoreszenzintensität sollte mindestens 7 PMU betragen, beispielsweise 15 für Postsortiervorgänge, und beispielsweise ist sie im Bereich von (39–69) Phosphormetereinheiten (PMU) für fettgedruckte Bereiche und 50 bis 98 PMU für Herunterzüge, die fluoreszierende Komponente kann von dem Lösungsmittel (Träger) in das Substrat getragen werden und angemessene Fluoreszenzsignalintensität bereitstellen. Der Wert für 15 PMU Eindrucken ist abhängig von der Intensität des in der Tinte enthaltenen fluoreszierenden Materials, dem Typ des Papiers des Umschlags, dem grafischen Entwurf des Druckelements, wie einen 2-D Streifencode, Freimachungsvermerk, Postgebührenwert, Datum, jedoch ist der am kritischste Teil der gesamte vollständig bedruckte Bereich, der durch das Fenster der Einheit hindurcherfasst wird. Je größer der gesamte vollständig bedruckte Bereich, umso größer ist der PMU Wert.
In bevorzugten Formen, und wenn es aus einer Vielfältigkeit von Perspektiven gesehen wird, können die Farbmittel so ausgewählt werden, dass der Nettoeffekt zwischen Fluoreszenz und Abschwächung durch die anderen Komponenten, dass wenn die Tinte getrocknet ist, nachdem Herabziehen auf ein weißes Umschlagsubstrat eine Fluoreszenzintensität von 50 bis 99+ PMU erzielt wird, nachdem ein Frankiermaschinenaufdruck mit einer Auflösung von 160 × 480 Dots pro Inch in einer geschlossenen Fläche auf einem weißen Umschlagssubstrat hergestellt worden ist, eine Fluoreszenzintensität von 39 bis 69 PMU aufweist; danach stellt ein hoch auflösender Drucker eine geschlossene Fläche her mit einer Auflösung von 1440 × 720 Dots pro Inch einer geschlossenen Fläche auf weißem Umschlagssubstrat, die eine Fluoreszenzintensität von 19 bis 39 PMU aufweist; nachdem ein hoch auflösender Drucker eine geschlossene Fläche mit einer Auflösung von 1440 × 720 Dots pro Inch erzeugt, zeigt eine geschlossenen Fläche auf Kraft-Papiersubstrat eine Fluoreszenzintensität von 19 bis 32 PMU; Trocknen nach einem hoch auflösenden Druck einer geschlossenen Fläche erzeugt mit einer Auflösung von 1440 × 720 Dots pro Inch einer geschlossenen Fläche auf weißem Umschlagssubstrat eine Fluoreszenzintensität mit einem Fluoromax-2 Fluoreszenzspektrometer von 96,482 bis 232,643 Zählungen pro Sekunde zeigt; und nachdem ein hoch auflösender Drucker eine geschlossene Fläche mit einer Auflösung von 1440 × 720 Dots pro Inch auf einem Kraft-Umschlagsubstrat erzeugt, eine Fluoreszenzintensität, wenn gemessen mit einem Fluoromax-2 Fluoreszenzspektrometer von 106,576 bis 242,180 Zählern pro Sekunde zeigt.
7 zeigt einen Vergleich der Reflexionsspektren von vielfältigen heterogenen Tinten mit dem Reflexionsspektrum auf einem Kraft-Umschlag. 7 zeigt den Reflexionsgrad über der Wellenlänge einer Tintenstrahltinte des Beispiels 9, der Tinte einer rot fluoreszierenden Frankiermaschine und einer herkömmlichen schwarzen Tintenstrahltinte, die als Herabzüge auf braune Kraft-Umschläge erzeugt worden sind.
8 zeigt einen Vergleich der Fluoreszenzemissionsspektren von verschiedenen heterogenen Tinten verglichen mit einem Umschlag. 8 zeigt das Ergebnis des Herabziehens einer Printmaster weiß 24-Pfund Basisgewichtumschlag, erhalten von Old Colony/National aus MA. Dieses Schaubild stellt nach einer Anregung auf 254 Nanometer die Fluoreszenzintensität (in Zählern pro Sekunde) über der Wellenlänge grafisch dar, wie auf dem Fluoreszenz-Spektrometer aufgenommen. Herabzüge der Tintenstrahltinte der Beispiele 3, 7, 9 und der Tinte der rot fluoreszierenden Tintenstrahlfrankiermaschine wurden auf weißen Umschlägen erzeugt.
9A ist eine Tabelle der Reflexions- und Fluoreszenzmerkmale eines Herabzugs auf weißes Papier der beispielhaften heterogenen Tinten im Vergleich mit einer herkömmlichen Messmaschinentinte. Die 9A bis 9D stellen die Eigenschaften von einer roten Tintenstrahltinte für Frankiermaschinenals einen Kontrollwert und vor allem die oben genannten Tintenstrahltinten der Beispiele 1 bis 9 dar.
Die Farbe wurde unter Verwendung eines bispektralen Fluoreszenzfarbmessgeräts (BFC-450, Englisch: Bispectral Fluorescence Colorimeter) von Labsphere Inc. gemessen. Dieses Farbmessgerät bzw. Colorimeter weist den einzigartigen Vorteil auf, dass es in der Lage ist, die fluoreszierenden und reflektierenden Bestandteile des von der Probe emittierten Lichts zu trennen, und so die wahren Farbparameter des Objekts zu berechnen. Tintenherabzüge und gedruckte Proben wurden in dem Probenhalter angeordnet und der Reflexionsgrad und die Fluoreszenz von 380 nm bis 780 nm gemessen. Das Instrument weist eine 0°/45°C Reflexionsgeometrie auf und die dargestellten Ergebnisse sind unter Verwendung von D65 Bestrahlung mit einem 10° Standardbeobachter nach dem in 1964 begründeten CIE (International Commission on Illumination) Standards gewonnen. Das Instrument misst die Farbe in Tristimuluswerten und die Software wandelt die Daten in den CIELAB Farbraum um. Der L Wert ist ein Maß für hell und dunkel, während die a und b Werte ein Maß für die Farbe sind. Neutrale Farbe würde durch a = 0 und b = 0 dargestellt, wobei die Farbe sich von grau nach schwarz verschiebt, wenn der L Wert abnimmt.
Die Fluoreszenzintensität der Herabzüge und der Abdrucke wurde unter Verwendung eines vom USPS bereitgestellten LM-2C Lumineszenzmessgeräts gemessen. Das LM-2C regt die bedruckte Fläche mit einer gepulsten, kurzwelligen UV (254 nm Anregung) Lampe an und zeigt die Menge der Fluoreszenz an, wie sie in Phosphormetereinheiten (PMU, Englisch: Phosphor Meter Units) detektiert werden. Die PMU sind direkt bezogen auf die von den Detektoren gesammelte Energie, und eine PMU Ablesung von 7 ist für den Postbetrieb akzeptabel. Das LM-2C ist mit internen Rot- und Grünfiltern entworfen, so dass nur eine rote Fluoreszenz die Detektoren (560 nm–660 nm) unter gleichzeitiger Anregung erreichen kann. Das PMU Messfenster beträgt 5,2 cm². Die Einheit weist eine tragbare Standardplatte auf, die einen kreisförmigen, rot fluoreszierenden Wafer mit 3,2 cm Durchmesser für Kalibrationszwecke enthält. Die Platte mit dem Wafer wird auf der Einheit angeordnet, wobei der kreisförmige Wafer das Lesefenster vollständig umfasst. Der Wafer weist einen spezifischen Intensitätswert der roten Fluoreszenz auf in der Nähe des Mittelbereichs von 61 PMU für dieses Messgerät mit seiner bestimmten Seriennummer und einer Ablesung von 99 PMU für die volle Skala. Jede PMU Einheit weist ihre eigene Kalibrationsplatte auf, jedoch sind alle rot fluoreszierenden Wafer im Bereich von 59 bis 65 PMU. Das Instrument kann von Hand eingestellt werden, um den Wert des Wafers richtig wieder zu geben. Die Proben des Herabzugs überdecken das Fenster vollständig. Die geschlossenen Flächen, die in den Aufdrucken der Frankiermaschine gemessen worden sind, waren 1,9 cm × 1,6 cm (3,04 cm²). Die Datenmatrix (Englisch: DataMatrix) in den hoch auflösenden Drucken wies eine bedruckte Fläche von 1,144 cm² oder eine 22%ige Ausfüllung des Fensters auf. Für alle Proben, für die 99% oder mehr abgelesen wurden, wurde die Fläche auf dem PMU Messfenster kleiner gemacht, bis ein von 99 verschiedener Wert erzielt werden konnte. Dieser Wert wurde dann extrapoliert auf die Skala des vollen PMU Fensters. Für jede Probe wurden fünf Ablesungen gewonnen und die Ergebnisse gemittelt.
Die Fluoreszenz wurde unter Verwendung eines Fluoromax-2 Fluoreszenzspektrofotometers von Spex gemessen. Das Spektrofotometer wird t unter Verwendung einer Abtastung einer Xenonlampe und der Abtastung von Wasser-Ramankalibrier. Die Banden bzw. Scheitelwerte (Englisch: Peaks) der Abtastungen (Englisch: Scans) müssen auf 467 nm und 397 nm fallen. Das Instrument war auf eine Anregung von 254 nm eingestellt und die Schlitze wurden auf einen Durchlass von 1 nm (0,235 mm Schlitzbreite) sowohl für die Emissionen als auch das Anregungsmonochrometer eingestellt. Der Herabzug oder die gedruckten Proben wurden dann in dem frontseitigen Zubehörbauteil angeordnet und das Probenabteil sicher verschlossen, so dass kein Streulicht in die Probenkammer eintreten konnte. Ein 365 nm Abschneidefilter wurde in den Emissionsstrahl angeordnet, um das gebeugte Anregungslicht daran zu hindern, die wahren Spektren zu verschleiern. Dann wurde ein Emissionsspektrum im sichtbaren Bereich von 400–800 nm aufgenommen. Das Fluoromax-2 nimmt die Ergebnisse in Photonenzählern pro Sekunde (cps) für jede Wellenlänge auf.
Ein vom USPS spezifiziertes Umschlagsreflexionsmessgerät (ERM, Englisch: Envelope Reflectance Meter) wurde verwendet, um die vielfältigen optischen Eigenschaften der Tintenherabzüge zu messen. Das ERM wurde unter Verwendung von schwarzen und weißen Reflexionsstandards, die mit dem Instrument zur Verfügung gestellt wurden, kalibriert. Eine Probe wird in dem Instrument angeordnet und in fünf verschiedene Positionen bewegt um einen gemittelten Messwert des Reflexionsgrads des Umschlaghintergrunds zu erhalten. Dasselbe wurde danach für den Herabzug der Tinte ausgeführt. Das Instrument misst das Licht, das durch zwei verschiedene Filter reflektiert wird, ein auf 610 nm zentriertes Rotfilter und ein auf 530 nm zentriertes Grünfilter. Ein Wechselschalter verändert die Anzeige von einem Filter zum anderen. Die angezeigten Daten enthalten den gemessenen Reflektionsgrad und zwei zusätzliche Werte, den Druckreflexionsunterschied (PRD, Englisch: Print Reflectance Difference) und das Druckkontrastsignal (PCS, Englisch: Print Contrast Signal).
Der Kontrast des Data Matrix Streifencodes wurde unter Verwendung einer Bestrahlung mit weißem Licht gemessen. Eine CCD (Englisch: Charge Coupled Device) schwarz-weiß Kamera wurde senkrecht zu dem Tisch montiert und auf einer Höhe so eingestellt, dass sie eine optische Auflösung von 250 dpi erzielte. Zwei weiß fluoreszierende Lampen wurden auf beiden Seiten des Tisches angeordnet, um eine ausgeglichene bzw. ausbalancierte Beleuchtung zu geben. Die Beleuchtung und die Kameraeinstellungen wurden mit Kodak Grauskalenkarten von 18% Reflektionsgrad und 90% Reflektionsgrad kalibriert. Die Karten umfassen das gesamte Gesichtsfeld der Kamera. Unter Verwendung der Software wurde ein Histogramm von kleinen, zufällig ausgewählten Bereichen des Gesichtsfelds begutachtet hinsichtlich eines konstanten Grauskalenwerts. Die Beleuchtung ist ausbalanciert, wenn alle ausgewählten Flächen in dem Gesichtsfeld denselben Grauskalenwert ergeben. Ein Personal Post Office^TM Messgerät druckte ein Data Matrix Symbol aus 36 Reihen × 36 Spalten mit einer 18,75 mil Elementgröße bei 160 × 480 Auflösung unter Verwendung der vielfältigen Tinten für die Aufdrucke der Frankiermaschine. Ein Data Matrix Symbol mit 40 Reihen × 40 Spalten mit einer 16,7 mil Elementgröße wurde mit 1440 × 720 DPI mittels eines Epson Stylus 760 Druckers für die Kontrastmessungen mit hoher Auflösung aufgedruckt. Die Symboleigenschaften (den Kontrast mit eingeschlossen) wurden dann nach den Automatic Identification Manufacturing (AIM) Spezifikationen unter Verwendung der Cimatrix Software berechnet. Ein handgehaltenes Metanetics Überprüfungsgerät (IV-2500), das rotes Licht emittierende Dioden (660 nm LED's) einsetzt, wurde ebenfalls zum Messen des Kontrasts der Aufdrucke verwendet.
Die Information in 9A waren Messungen, die mit kontrollierten Herabzügen auf Print Master White Velinpapier, Nummer 10 mit einem Basisgewicht von 24 Pfund pro Rees (Englisch: Ream) ausgeführt werden sind, wie das in dem Verfahrensabschnitt beschrieben worden ist.
Die 9A bis 9D stellen die Eigenschaften einer kommerziell verfügbaren, rot fluoreszierenden Frankiermaschinentintenstrahltinte als einen Kontrollwert und die Eigenschaften von allen Beispielen der Tintenstrahltinten dar. Die in der 9A aufgelistete Information sind Messungen, die mit KCC101 Coater Herabzügen ausgeführt worden sind. Tabelle 9B stellt die Eigenschaften von Aufdrucken dar, die auf einer Personal Post Office^TM Tintenstrahlfrankiermaschine auf demselben weißen Umschlag, wie dem in Tabelle 9A benutzten, hergestellt worden sind. Die Tabelle 9C enthält die Daten von allen Tinten, die mit einem Epson Color 760 Drucker mit 1440 × 720 DPI auf demselben weißen Velinpapierumschlag, wie dem in Tabelle 9A benutzten, gedruckt worden sind. Die Tabelle 9D enthält vergleichbare Daten wie die Tabelle 9C mit hoch auflösenden Abdrucken, ausgeführt auf Kraft-Umschlägen anstelle der Printmaster White Wove (Velinpapier) Umschläge.
9B ist eine Tabelle der Reflexions- und Fluoreszenzeigenschaften von Messaufdrucken von beispielhaften heterogenen Tinten im Vergleich zu einer herkömmlichen Messgerätetinte. 9B stellt die Eigenschaften von Aufdrucken dar, die mit einer Pitney Bowes Personal Post Office^TM Tintenstrahlfrankiermaschine auf demselben weißen Umschlag, wie dem in 9 benutzten, und auf einem Kraft-Umschlag ausgeführt worden sind.
Eine POV Sicherheitsmarkierung, die mit Tintenstrahldrucken aufgedruckt worden ist, kann mit verschiedenen Auflösungen in Abhängigkeit von den Eigenschaften des Druckers erhalten werden. Diese Fähigkeit ermöglicht die Variation der optischen Dichte und der Fluoreszenz in einer kontrollierten Art und Weise. Durch Verändern der Auflösung können wir die Lesbarkeit verbessern und auch zusätzliche Sicherheitsmerkmale, die mit den variierenden Auflösungsparametern verbunden sind, mit einschließen. Die Tabellen zeigen diese Variation der optischen Dichte und der Fluoreszenz für die heterogenen Tinten bei verschiedenen Auflösungen, und sind wie folgt:
O.D. vs. Auflösung – gedruckt mit Epson Stylus Color 760
Für die Rezeptur des Beispiels 9, wie unten dargestellt
9C ist eine Tabelle der Reflexions- und Fluoreszenzeigenschaften von Messaufdrucken der beispielhaften heterogenen Tinten, die mit hoher Auflösung auf weißen Umschlägen aufgedruckt worden sind, im Vergleich mit einer herkömmlichen Messvorrichtungstinte. 9D ist eine Tabelle der Reflexions- und Fluoreszenzeigenschaften von Messaufdrucken der beispielhaften heterogenen Tinten, die mit einer hohen Auflösung auf Kraft-Umschlägen aufgedruckt sind, im Vergleich mit einer herkömmlichen Messgerätetinte. 10 ist eine Tabelle der physikalischen Eigenschaften der beispielhaften heterogenen Tinten.
Die Viskosität der flüssigen Tinten wurde unter Benutzung eines Haake VT550 Viskotesters mit einem NV Rotor und einem becherförmigen Sensorsystem gemessen. Das NV Sensorsystem besteht aus einem Becher und einem glockenförmigen Rotor. Es wird klassifiziert als ein koaxiales Zylindersensorsystem mit zwei Zwischenräumen zum Beaufschlagen einer Scherkraft, auf die Proben auf der Innenseite und der Außenseite des Rotors. Das zum Messen der Viskosität verwendete Verfahren ist wie folgt: Ein an dem Viskometer befestigtes Temperatursteuerungsbad wurde auf 25°C eingestellt und die Testprobe wurde in der Badtemperatur für 10 Minuten ins Gleichgewicht gebracht. Die Viskosität der Testtintenprobe wurde unter Verwendung von variablen Rotorgeschwindigkeiten von 50 sec^–1 bis 3500 sec^–1 gemessen. Dies liefert eine Spannungs-Dehnungsbeziehung, aus der die Viskosität durch Messen der Steigung berechnet werden kann. Die durch das Viskometer bereitgestellte Software stellt die Viskositätswerte bereit.
Der pH der Flüssigkeitsproben wurde unter Verwendung eines Orion EA 920 pH Messgeräts mit einer 8135BN Elektrode mit flacher Oberfläche gemessen. Das pH Messgerät wurde kalibriert mit N.I.S.T. (National Institute of Standards and Technology) zertifizierten Pufferlösungen von pH 5, 7 und 10, bevor die Messungen aufgezeichnet wurden.
Die Oberflächenspannung der Lösungen wurde unter Verwendung des DuNouy Verfahrens mit einem Fisher Surface Tensiomat mit einem Platin-Iridium Ring gemessen. Das Instrument wurde durch Messen der Oberflächenspannung von reinem Wasser (American Chemical Society Reagenzgrad) kalibriert und wurde im Bereich von 0,072 ± 0,0005 N/m (72 dynes/cm ± 0,5 dynes/cm) bei der Raumtemperatur von 25°C gefunden.
Die Stabilität/das Altern wurde durch Messen von mehreren verschiedenen Eigenschaften über der Zeit bewertet, nachdem die Tinten auf einer erhöhten Temperatur gelagert worden sind. Es wurden Eigenschaften der Tinte auf Papier beobachtet, wie etwa die optische Dichte, Fluoreszenz und Farbe. Die flüssige Tinte wurde ebenso charakterisiert in Bezug auf Veränderungen ihrer Viskosität und Zeichen von Kristallisierung oder Trennung. Die flüssigen Tinten wurden in Glasgefäße angeordnet, mit einem Deckel dicht versiegelt und in einen Ofen bei 60°C eingestellt. Die Proben wurden nach 24 Stunden aus dem Ofen entfernt und vor der Auswertung während einer Stunde auf Umgebungstemperatur abgekühlt. Die Proben wurden während sieben aufeinander folgenden Tage getestet. Die beobachteten Eigenschaften wurden aufgenommen und über der Zeit ausgedruckt und die Abweichungen wurden notiert. Die getesteten Tinten nach der vorliegenden Erfindung waren mit nur geringfügigen Variationen in den beobachteten Eigenschaften stabil. Die Leistungsfähigkeit der Drucker wurde ebenso hinsichtlich ihrer Zuverlässigkeit getestet und die Abdrucke wurden bei variablen Frequenzen genommen, um sicherzustellen, dass die Druckqualität sich nicht verändert.
Die folgenden Beispiele werden dargestellt, um die Erfindung weiter zu veranschaulichen und zu erläutern, und sie sollten nicht dazu verwendet werden, die Beschreibung oder die Patentansprüche zu beschränken. Außer wo anderweitig angegeben, beziehen sich alle Teile und Prozentsätze auf eine Gewicht-zu-Gewicht-Grundlage.
Alle Bestandteile der folgenden Proben wurden in einem Behältnis zusammengefügt und mit einem magnetischen Rührgerät während 30 Minuten gemischt. Die Tinte wurde dann durch ein von USF Filtration bereitgestelltes 1 Mikron Borosilicat-Microglasfaserfilter filtriert, um jedweden großen Festkörper vor dem Druckvorgang zu entfernen.
Die oben beschriebenen Lumikol Dispersionen sind verfügbar von United Mineral & Chemical Corp. in Lynhurst, New Jersey, USA, einer Vertriebsfirma für Nippon Keiko Kagaku aus Japan. Die oben beschriebenen ECX Dispersionen sind verfügbar von Day Glo Color Corp., Cleveland, OH, USA. Alle im folgenden Beispiel verwendeten sauren und basischen bzw. grundlegenden Farbstoffe sind verfügbar von Pylam Products aus Tempe, AZ, USA. Die direkten und reaktiven Farbstoffe (Duasyn) sind verfügbar von Clariant Corp. aus Coventry, Rhode Island, USA, mit Ausnahme von Direct Blue 199 und Direct Blue 307, die von Avecia unter den Handelsnamen Pro-Jet Cyan 1 bzw. 2 verfügbar sind.
Die Komponenten der folgenden Beispiele wurden kombiniert und gemischt unter Benutzung eines magnetischen Rührers, bis eine gleichförmige Tintenzusammensetzung erhalten wurde.

¹Das verwendete ECX13EG ist eine abgewandelte Version er ECX13 Dispersion. Das Wasser wurde durch Vakuumdestillation entfernt und durch Ethylenglycol ersetzt.

Auswertung der beispielhaften Tinten und der Eigenschaften der Wechselwirkung mit dem Papier:
Die Tinten nach der vorliegenden Erfindung wurden hinsichtlich ihrer Flüssigkeitseigenschaften, wie etwa Viskosität, Oberflächenspannung und pH, ausgewertet, siehe 10. Die physikalischen Eigenschaften, wie etwa Reflexionsgrad bei verschiedenen Wellenlängen und Fluoreszenz, wurden ebenfalls anfänglich untersucht für die Herabzüge von Tinten und ebenso für mit digitalen Frankiermaschinen und kommerziellen Tintenstrahldruckern bedruckte Proben. Die Daten wurden unter Verwendung der folgenden Prozeduren bzw. Verfahren erhalten und sie werden in den 9A bis 9D dargelegten Tabellen vorgestellt.
Herstellung des Herabzugs:
Die erforderliche Apparatur umfasst das folgende: einen mit einem Draht umwickelten Stab #1 (Yellow Handle – 0,08 mm Drahtdurchmesser), KCC101 Coater oder ähnliche Vorrichtung zum Herabziehen, Printmaster Nummer 10 White Wove Umschläge, bereitgestellt von Old Colony oder Äquivalente, Pasteur Pipetten oder Augentropfer und Zellophanfolie. Ein Herabzug der Tintenproben wurde durch Zerschneiden von mehreren Umschlägen in Streifen der Größe 2 × 11 inch hergestellt, dann wurden die Papierproben auf KCC101 Einheitsoberflächen befestigt. Ein Einsetzbalken (Englisch: Setting Bar) wurde dann verwendet, wie in dem KCC101 Handbuch beschrieben, um über der KCC101 Oberfläche einen gleichmäßigen Druck zu erzeugen. Dann wurde der gelbe, mit einem Draht hantierte und umwickelte Stab #1 in der Einheit angeordnet. Ein 1.5'' langes Stück Zellophanfolie wurde über dem Papierstreifen unterhalb und parallel zu dem mit Draht umwickelten Stab angeordnet. Die Testtintenprobe wurde dann gleichmäßig über der Zellophanfolie verteilt. Die Geschwindigkeit des KCC101 wurde dann auf eine Einstellung #10 (12 m/min) eingestellt und der Schalter für den Herabziehmotor wurde in die Vorwärtsposition bewegt. Die herabgezogenen Proben wurden entfernt und für 24 Stunden trocknen gelassen, bevor die Messungen genommen wurden.
Auswertung 1: Optische Dichte
Die optische Dichte der Herabzüge und der Aufdrucke wurde unter Verwendung eines X-Rite Densitometer mit einem orthochromatischen Filter gemessen. Mehrere Streifen des White Wove Umschlags wurden unter dem Herabzug benutzt, um sicherzustellen, dass der Hintergrund konsistent bzw. gleichwertig ist und die Messungen nicht beeinflusst. Fünf verschiedene Flächen wurden gemessen und die Ergebnisse gemittelt.
Auswertung 2: Farbe
Die Farbe wurde unter Verwendung eines Bispectral Fluorescence Colorimeter (BFC-450) von Labsphere Inc. gemessen. Dieses Colorimeter weist den Vorteil auf, dass es die Fähigkeit hat, die fluoreszierenden und reflektierten Bestandteile des von den Proben emittierten Lichts zu trennen und so die Parameter der wahren Farbe des fluoreszierenden Objekts zu berechnen. Der einzigartige Entwurf dieses Instruments als dualer Monochromator misst den Reflexionsgrad und die Fluoreszenz alle 10 nm. Die resultierende bispektrale Matrix wird dann verwendet, um den gesamten Abstrahlungsfaktor (Englisch: Radiance Factor) der Probe zu berechnen, was eine vollständige und von der Beleuchtung unabhängige colorimetische Charakterisierung einer Probe bereitstellt. Die Herabzüge der Tinte und die gedruckten Proben wurden in den Probenhalter angeordnet und der Reflexionsgrad und die Fluoreszenz von 380 nm bis 780 nm gemessen. Das Instrument weist eine 45°/0° Reflexionsgeometrie auf und die dargestellten Ergebnisse sind erzielt worden unter Benutzung einer D65 Beleuchtung für einen 10° Standardbeobachter nach dem in 1964 begründeten CIE (International Commission on Illumination) Standard. Der L Wert ist ein Maß für hell und dunkel, während die a und b Werte ein Maß für die Farbe sind. Neutrale Farbe würde durch a = 0 und b = 0 dargestellt, wobei die Farbe sich von grau nach schwarz verschiebt, wenn der L Wert abnimmt.
Auswertung 3: Fluoreszenz (PMU)
Die Fluoreszenzintensität der Herabzüge und der Abdrucke wurde unter Verwendung eines von USPS bereitgestellten LM-2C Lumineszenzmeters gemessen. Das LM-2C misst Fluoreszenz als Ergebnis einer Anregung mit einer gepulsten, kurzwelligen ultravioletten Lampe (254 nm). Die relative Stärke der Emission wird in Phosphormetereinheiten (PMU, Englisch: Phosphor Meter Units) angezeigt. Die angezeigte PMU ist proportional zu der von den Detektoren gesammelten Energie durch ein 5,2 cm² Aperturfenster, eine PMU Ablesung von 7 wird für postalische Sortiervorgänge als akzeptabel angesehen. Das LM-2C ist mit internen Filtern entworfen, so dass nur spezifische Emissionswellenlängen die Detektoren (560 nm bis 660 nm) erreichen können. Die untersuchten, herabgezogenen Tintenproben überdeckten das Aperturfenster vollständig, während die gemessene feste Fläche der Ausdrucke der Frankiermaschine 1,9 cm × 1,6 cm (3,04 cm²) oder 58,5% der gesamten Fensterfläche waren. Die Datenmatrix der hoch auflösenden Aufdrucke wiesen eine Fläche von 1,144 cm² oder eine Ausfüllung des Fensters von 22% auf. Das PMU Messgerät weist eine maximale Ablesung von 99 PMU auf. Für jede Probe, die einen größeren Wert als 99 ergab, wurde die Fläche des PMU Messfensters verkleinert, bis ein Wert erzielt werden konnte. Dieser Wert wurde dann linear extrapoliert auf die Skala für das volle PMU Fenster. Für jede Probe wurden fünf Ablesungen erhalten und die Ergebnisse gemittelt.
Auswertung 4: Fluoreszenz (Spektrophotometer)
Alternativ wurde die Fluoreszenz unter Verwendung eines Fluoreszenzspektrophotometers, wie etwa dem FluoroMax-2 von Spex, gemessen. Das Spektrophotometer wird unter Verwendung einer Xenonlampen-Abtastung und einer Wasserraman-Abtastung kalibriert. Die Xenonlampenabtastung zeigt die spektrale Abstrahlung (Englisch: Radiance) der Anregungsquelle durch den Anregungsmonochromator. Die Xenonlampe weist einen bestimmten spektralen Ausgabe mit einem Maximum bei 467 nm auf. Der Anregungsmonochromator wird mit der mit dem Instrument mitgelieferten Software justiert, um das richtige Maximum anzuzeigen. Der Emissionsmonochromator wird durch Messen der Ramanbande von Wasser kalibriert. Aufgrund der O-H Streckschwingung zeigt eine Wasserprobe, wenn sie auf 350 nm angeregt wird, eine Bande bei 397 nm. Der Emissionsmonochromator wird unter Verwendung der mit dem Instrument mitgelieferten Software eingestellt, so dass das das Maximum der Bande bei 397 nm ist. Die Intensität der Fluoreszenz wird unter Benutzung eines von Matech (West lake Village, Californien, USA) bereitgestellten, rot fluoreszierenden Standards kalibriert. Dieser Standard ist aus mit Europium dotierten Mikrokugeln hergestellt, er ist besonders stabil und weist eine sehr charakteristische Fluoreszenzemission auf. Vor den Messungen wird der Standard überprüft auf eine scharfe Bande bei 610 nm mit einer Intensität von 270.000 cps. Das Instrument wurde auf eine Anregung von 254 nm sowohl für den Emissions- als auch den Anregungsmonochromator eingestellt und die Schlitze wurden auf einen 1 nm Bandpass (0,235 mm Schlitzbreite) eingestellt. Die Herabzüge oder die aufgedruckten Proben wurden dann in das vorderseitige Zubehör angeordnet und die Probenkammer sicher verschlossen, so dass kein Streulicht in die Probenkammer eintreten kann. Ein ab 365 nm durchlassendes Filter wird in den Emissionsstrahl angeordnet, um jedwedes gebeugtes Anregungslicht der zweiten Ordnung daran zu hindern, die wahren Spektren zu verschleiern. Ein Emissionsspektrum wird dann im sichtbaren Bereich von 400–800 nm erhalten. Der Fluoromax-2 nimmt die Ergebnisse in Photonenzählern pro Sekunde (cps) für jede Wellenlänge auf.
Auswertung 5: Gedruckte Reflexionsdifferenz (PRD)/gedrucktes Kontrastverhältnis (PCR)
Ein von USPS spezifiziertes Umschlagsreflexionsmessgerät (ERM, Englisch: Envelope Reflectance Meter) wurde verwendet, um die verschiedenen optischen Eigenschaften der Tintenherabzüge zu messen. Das ERM wurde unter Verwendung der mit dem Instrument mitgelieferten schwarzen und weißen Reflexionsstandards kalibriert. Eine Probe wird in dem Instrument angeordnet und auf fünf verschiedene Punkte bewegt, um eine Mittelwertmessung des Hintergrundreflexionsgrads des Umschlags zu erhalten. Dasselbe wird dann anschließend für die Tintenherabzüge ausgeführt. Das Instrument misst das reflektierte Licht durch zwei verschiedene Filter, ein Rotfilter, das auf 610 nm zentriert ist, und ein Grünfilter, das auf 530 nm zentriert ist. Ein Hin- und Herschalter wechselt die Anzeige von einem Filter zum anderen. Die angezeigten Daten enthalten den gemessenen Reflexionsgrad und zwei zusätzliche Werten, die gedruckte Reflexionsdifferenz (PRD, Englisch: Print Reflectance Difference) und das Druckkontrastverhältnis (PCR, Englisch: Print Contrast Ratio). Der PRD ist der Reflexionsgrad des Hintergrunds minus den Reflexionsgrad der Tinte. Der PCR ist der PRD dividiert durch den Hintergrund des Umschlags, um ein Kontrastverhältnis anzugeben.
Auswertung 6: Streifencodekontrast
Ein Verfahren zum Bestimmen des Kontrasts des Datamatrix Streifencodes wurde unter Benutzung von Beleuchtung mit weißem Licht wie folgt gemessen. Eine CCD schwarzweiß Kamera wurde senkrecht zu dem Tisch montiert und auf eine Höhe eingestellt, so dass eine optische Auflösung von 250 dpi erzielt wurde. Zwei weiße fluoreszierende Lampen wurden dann auf beiden Seiten des Tischs eingestellt, um eine ausgeglichene Beleuchtung zu erzielen. Unter Benutzung von Kodak Grauskalenkarten mit 18% Reflexionsgrad und 90% Reflexionsgrad wurde die Beleuchtung und die Kameraeinstellungen kalibriert. Die Karten umfassten das gesamte Sehfeld der Kamera. Unter Verwendung der Software wurde ein Histogramm der kleinen, zufällig ausgewählten Flächen in dem Sehfeld hinsichtlich eines konstanten Grauskalenwerts untersucht. Die Beleuchtung ist ausgeglichen, wenn alle ausgewählten Bereiche in dem Gesichtsfeld denselben Grauskalenwert ergeben. Ein Datamatrix-Zeichen mit 36 Reihen × 36 Spalten mit 18,75 mil Elementgröße wurde mit dem Personal Post Office^TM Messgerät bei 160 × 480 Auflösung unter Verwendung verschiedener Tinten für die Aufdrucke der Frankiermaschine aufgedruckt. Ein Datamatrix-Zeichen mit 40 Zeilen × 40 Spalten mit 16,7 mil Elementgröße wurde auf 1440 × 720 dpi mit einem Epson Stylus 760 Drucker für die hoch auflösenden Kontrastmessungen aufgedruckt. Die Eigenschaften des Zeichens (der Kontrast mit eingeschlossen) wurden dann unter Verwendung der Cimatrix Software nach den Automatic Identification Manufacturing (AIM) Spezifikationen berechnet. Eine von Hand gehaltene Überprüfungsvorrichtung von Metanetics (IV-2500) unter Verwendung von rotes Licht emittierenden Dioden (660 nm LED's) wurde ebenfalls verwendet, um den Kontrast der Aufdrucke zu messen. Sowohl das IV-2500 als auch die Cimatrix Software erzielen Grauskalenbilder des Streifencodes und berechnen den mittleren Reflexionsgrad der dunkelsten 10% der Pixel und den gemessenen Reflexionsgrad der hellsten 10% der Pixel. Die Differenz der beiden Mittelwerte wird als der Zeichenkontrast definiert.
Auswertung 7: Viskosität
Die Viskosität der flüssigen Tinten wurde unter Benutzung eines Haake VT 550 Viskositester mit einem NV Rotor und Bechersensorsystem gemessen. Das NV Sensorsystem besteht aus einem Becher und einem glockenförmigen Rotor. Er wird klassifiziert als ein Sensorsystem mit koaxialen Zylindern mit zwei Zwischenräumen zum Erzeugen von Scherspannung in den Proben an der Innenseite und der Außenseite des Rotors. Das verwendete Verfahren zum Messen der Viskosität ist das folgende: Ein an den Viskometer befestigtes Temperatursteuerungsbad wurde auf 25°C eingestellt und die Testprobe wurde für 10 Minuten in dem Bad zum Temperaturausgleich eingelassen. Die Viskosität der Proben der Testtinte wurde unter Verwendung von variablen Rotorgeschwindigkeiten von 50 sec^–1 bis 3500 sec^–1 gemessen. Dies liefert eine Kraftspannungsbeziehung (Englisch: Stress-Strain Relationship, Ausdruck überprüfen!!), aus der durch Messen der Steigung die Viskosität berechnet werden kann. Die mit dem Viskometer bereitgestellte Software stellt die Viskositätswerte bereit.
Auswertung 8: pH
Der pH der Flüssigproben wurde unter Benutzung eines Orion EA 920 pH Messgeräts mit einer 8135BN Elektrode mit flacher Oberfläche gemessen. Das pH Messgerät wurde mit einer von N.I.S.T. (National Institute of Standards and Technology) zertifizierten Pufferlösung auf pH 5, 7 und 10 kalibriert, bevor jedwede Messung aufgenommen wurde.
Auswertung 9: Oberflächenspannung
Die Oberflächenspannung der Lösungen wurde unter Einsatz des DuNouy Verfahrens mit einem Fisher Surface Tensiomat mit einem Platin-Iridium-Ring gemessen. Das Instrument wurde kalibriert durch Messen der Oberflächenspannung von reinem Wasser (American Chemical Society Reagenzgrad), die im Bereich von 0,072 ± 0,0005 N/m (73 dynes/cm ± 0,5 dynes/cm) bei der Raumtemperatur von 25°C gefunden wurde.
Auswertung 10: Alterungsverhalten/Stabilität
Die Stabilität bzw. das Alterungsverhalten wurden untersucht durch Messen von mehreren verschiedenen Eigenschaften über der Zeit, nachdem die Tinte auf eine erhöhte Temperatur gebracht wurde. Es wurden Eigenschaften der Tinte auf Papier ausgewertet, wie etwa optische Dichte, Fluoreszenz und Farbe. Die flüssige Tinte wurde daraufhin beobachtet und ebenso für Veränderungen der Viskosität und Anzeichen von Rekristallisation oder Phasentrennung. Die flüssigen Tinten wurden in Glasgefäß angeordnet, mit einer Abdeckkappe dicht verschlossen und in einen Ofen bei 60°C eingestellt. Die Proben wurden nach 24 Stunden aus dem Ofen genommen und vor der Auswertung für eine Stunde auf die Umgebungstemperatur abkühlen gelassen. Die Proben wurden an sieben aufeinander folgenden Tagen getestet. Die beobachteten Eigenschaften wurden aufgezeichnet und über der Zeit ausgedruckt, und jegliche Abweichungen von einer geraden Linie wurden festgehalten. Alle getesteten Tinten nach der vorliegenden Erfindung waren mit nur geringfügigen Veränderungen in den beobachteten Eigenschaften stabil.
Auswertung 11: Zuverlässigkeit
Die Tinten wurden in einem neuen Epson Stylus Color 760 Drucker und in dem neuen Pitney Bowes Personal Post Office^TM Messgerät installiert. Nachdem die Tinten installiert waren, wurde ein Düsenüberprüfungsmuster und 25 Testausdrucke erzeugt. Die Tinte bestand die anfänglichen Zuverlässigkeitstests, wenn keine Düsen ausgefallen waren, wie das durch fehlende Linien in dem Testausdruck angezeigt werden würde. Während einer Zeitperiode von zwei Wochen wurden tägliche Testausdrucke erzeugt. Wenn zwei Düsen beim Drucken versagten, wurde ein Druckerwartungszyklus in dem Drucker initiiert und ein Testabdruck erzeugt, um zu bestimmen, ob die Düsen vollständig blockiert und nicht mehr wieder herstellbar waren. Die Tinten würden den Zuverlässigkeitstest nicht bestehen, wenn mehr als drei nicht wieder herstellbare Düsen auftreten würden. Alle Tinten der vorliegenden Erfindung waren während der zweiwöchigen Testzeitdauer zuverlässig.
Die in den 9A bis 9D dargestellten Tabellen zeigen Eigenschaften einer kommerziell verfügbaren rot fluoreszierenden Tintenstrahltinte für Frankiermaschinen als eine Kontrolle und die Eigenschaften aller vorher genannten Tintenstrahltintenbeispiele von 1 bis 10. Die in der 9A aufgelistete Information fasst die in dem vorhergehenden Abschnitt beschriebenen Messungen, die mit dem KCC101 Coater an den Herabzügen ausgeführt wurden, zusammen. 9B fasst die Eigenschaften der Ausdrucke zusammen, die mit einer Personal Post Office^TM Tintenstrahlfrankiermaschine auf demselben weißen Umschlag, der ebenfalls in 9A verwendet worden ist, erzeugt wurden. 9C enthält die Daten von allen Tinten, die mit einem Epson Color 760 Drucker bei 1440 × 720 DPI auf denselben weißen Wove-Umschlägen, wie dem in 9A benutzten, ausgedruckt wurden. 9D enthält ähnliche Daten wie 9C, mit Ausnahme dass die hoch auflösenden Ausdrucke auf Kraft Umschlägen anstelle der Printmaster White Wove Umschlägen gemacht bzw. erzeugt worden sind.
Die folgende Tabelle stellt zum Zweck der Annehmlichkeit und als Definition eine Übersicht der verschiedenen, in der obigen Beschreibung verwendeten Ausdrücke bzw. Terme zusammen.
Die obige Beschreibung ist dazu gedacht, dem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung auszuführen. Sie ist nicht gedacht, alle möglichen Abänderungen und Variationen, die dem erfahrenen Arbeiter bzw. dem Fachmann, der die Beschreibung liest, offensichtlich werden, ausführlich zu beschreiben. Sie ist jedoch dazu gedacht, dass alle derartigen Abänderungen und Variationen innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung enthalten sind, welcher in der obigen Beschreibung erkannt wird und der andernfalls durch die folgenden Patentansprüche definiert ist. Die Patentansprüche sind dazu gedacht, die angezeigten Elemente und Schritte in jeder beliebigen Anordnung oder Abfolge, die zum Erreichen der für die Erfindung gedachten Aufgaben wirksam sind, zu umfassen, außer wenn der Kontext spezifisch das Gegenteil anzeigt.

Claims

Homogene, wässrige Tinte, wobei die Tinte von einer geeigneten Viskosität und Oberflächenspannung zur Verwendung zum Tintenstrahldrucken ist, umfassend: a. ein erstes Farbmittel, das einen Fluoreszenzfarbstoff umfasst, der in eine Polymermatrix eingebettet ist, wobei der Fluoreszenzfarbstoff rotes Licht emittiert, wenn er durch eine Fluoreszenzanregungsstrahlung angeregt wird; b. ein zweites, einen blauen oder violetten Farbstoff oder ein Pigment umfassendes Farbmittel, das ein Lichtabsorptionsband bei längeren Wellenlängen als das charakteristische Emissionsband des ersten Farbmittels aufweist; und c. ein wässriges, flüssiges Bindemittel, das Wasser und ein wasserlösliches Bindemittel in ausreichenden Mengen umfasst, dass die Tinte eine Viskosität und Oberflächenspannung aufweist, die ihre Auftragung auf ein Substrat in einem vorbestimmten Muster durch Tintenstrahldrucken zulässt; wobei die Farbmittel in einer Kombination in der wässrigen Tinte in Mengen vorhanden sind, die wirksam sind, herbeizuführen, dass die Tinte, wenn sie getrocknet ist, eine dunkle Farbe wie etwa (i) eine schwarze, eine graue, eine blaue oder eine violette Farbe aufgrund der Netto-Absorptionsspektren der Farbmittel in dem sichtbaren Bereich und (ii) eine maschinenlesbare oder visuell unterscheidbare Fluoreszenz aufzeigt, wenn sie einer Fluoreszenzanregungsstrahlung unterworfen wird.
Tinte nach Anspruch 1, wobei die Farbmittel derart ausgewählt sind, dass der Nettoeffekt zwischen Fluoreszenz und Dämpfung durch die anderen Komponenten der Tinte, wenn sie trocken ist, eine Phosphormessablesung von zumindest 7 PMU bereitstellt.
Tinte nach Anspruch 1, wobei die Farbmittel derart ausgewählt sind, dass die Tinte, wenn sie getrocknet ist, eine Druckreflektanz in rotem und grünem Licht von weniger als 25% aufzeigen wird.
Tinte nach Anspruch 1, wobei die Farbmittel derart ausgewählt sind, dass die Tinte, wenn sie trocken ist, eine Dunkelheit aufzeigen wird, die auf der CIE-Skala L-Werte von weniger als <57, a-Werte von –5 bis 5 und b-Werte von –5 bis 5 zeigt.
Tinte nach Anspruch 1, wobei die Tintenreflektanz innerhalb des interessierenden Spektralbereichs von 400 bis 680 nm geringer als 50% der Papierreflektanz ist.
Tinte nach Anspruch 1, wobei das zweite Farbmittel einen wasserlöslichen Farbstoff umfasst.
Tinte nach Anspruch 1, wobei die Viskosität geringer als 15 mPa·s (15 Zentipoise) ist.
Tinte nach Anspruch 7, die eine Viskosität von 1 bis 12 mPa·s (1 bis 12 Zentipoise) aufweist.
Tinte nach Anspruch 8, die eine Viskosität von 1 bis 5 mPa·s (1 bis 5 Zentipoise) aufweist.
Tinte nach Anspruch 8, deren Oberflächenspannung innerhalb des Bereichs 0,02–0,08 N/m (20–80 Dyn/cm) ist.
Tinte nach Anspruch 10, deren Oberflächenspannung innerhalb des Bereichs 0,03–0,05 N/m (30–50 Dyn/cm) ist.
Tinte nach Anspruch 1, wobei das zweite Farbmittel einen Farbstoff umfasst.
Tinte nach Anspruch 12, wobei das zweite Farbmittel einen Farbstoff umfasst, der mit einem partikelförmigen Festkörper immobilisiert ist.
Tinte nach Anspruch 1, wobei das zweite Farbmittel ein Pigment umfasst.
Tinte nach Anspruch 1, wobei das zweite Farbmittel ein Pigment und einen Farbstoff umfasst.
Tinte nach Anspruch 1, wobei die Polymermatrix einen Emulsionspolymer umfasst.
Tinte nach Anspruch 1, wobei die Farbmittel derart ausgewählt sind, dass der Nettoeffekt zwischen Fluoreszenz und Dämpfung durch andere Komponenten, wenn sie trocken sind, nach einem Herabziehen auf ein weißes Umschlagsubstrat eine Fluoreszenzintensität von 50 bis 99+ PMU aufzeigt.
Tinte nach Anspruch 1, wobei die Farbmittel derart ausgewählt sind, dass der Nettoeffekt zwischen Fluoreszenz und Dämpfung durch die anderen Komponenten, wenn sie trocken sind, nachdem ein Frankiermaschinendruck mit einer Auflösung von 63 × 189 Punkten pro cm (160 × 480 Punkten pro Inch) einer ausgefüllten Fläche auf einem weißen Umschlagsubstrat erzeugt ist, eine Fluoreszenzintensität von 39 bis 69 PMU aufzeigt.
Tinte nach Anspruch 1, wobei die Farbmittel derart ausgewählt sind, dass der Nettoeffekt zwischen Fluoreszenz und Dämpfung durch andere Komponenten, wenn sie trocken sind, nachdem ein Drucker einer hohen Auflösung eine ausgefüllte Fläche mit einer Auflösung von 567 × 283 Punkten pro cm (1440 × 720 Punkten pro Inch) einer ausgefüllten Fläche auf einem weißen Umschlagsubstrat erzeugt, eine Fluoreszenzintensität von 19 bis 39 PMU aufzeigt.
Tinte nach Anspruch 1, wobei die Farbmittel derart ausgewählt sind, dass der Nettoeffekt zwischen Fluoreszenz und Dämpfung durch die anderen Komponenten, wenn sie trocken sind, nachdem ein Drucker einer hohen Auflösung eine ausgefüllte Fläche innerhalb einer Auflösung von 567 × 283 Punkten pro cm (1140 × 720 Punkten pro Inch) einer ausgefüllten Fläche auf einem Kraftpapiersubstrat erzeugt, eine Fluoreszenzintensität von 19 bis 32 PMU aufzeigt.
Tinte nach Anspruch 1, wobei die Farbmittel derart ausgewählt sind, dass der Nettoeffekt zwischen Fluoreszenz und Dämpfung durch die anderen Komponenten, wenn sie trocken sind, nachdem ein Drucker einer hohen Auflösung eine ausgefüllte Fläche mit einer Auflösung von 567 × 283 Punkten pro cm (1140 × 720 Punkten pro Inch) einer ausgefüllten Fläche auf einem weißen Umschlagsubstrat erzeugt, eine Fluoreszenzintensität durch ein Fluoromax-2-Fluoreszent-Spektrophotometer von 96.482 bis 232.643 Zählwerten pro Sekunde aufzeigt.
Tinte nach Anspruch 1, wobei die Farbmittel derart ausgewählt sind, dass der Nettoeffekt zwischen Fluoreszenz und Dämpfung durch die anderen Komponenten, wenn sie trocken sind, nachdem ein Drucker einer hohen Auflösung eine ausgefüllte Fläche mit eine Auflösung von 567 × 283 Punkten pro cm (1440 × 720 Punkten pro Inch) auf einem Kraftumschlagsubstrat erzeugt, eine Fluoreszenzintensität, wenn sie mit einem Fluoromax-2-Fluoreszenzspektrometer gemessen wird, von 106.76 bis 242.180 Zählwerten pro Sekunde aufzeigt.
Prozess zum Herstellen einer Tinte, die in Anspruch 1 beschrieben ist, wobei der Prozess umfasst. Vermischen der ersten und zweiten Farbmittel in Kombination in Mengen, die wirksam sind, herbeizuführen, dass die Tinte, wenn sie trocken ist, eine dunkle Farbe wie etwa eine schwarze, eine graue, eine blaue oder eine violette Farbe aufgrund der Nettoabsorptionsspektren der Farbmittel in dem visuellen Bereich und eine maschinenlesbare Fluoreszenz, wenn sie einer Fluoreszenzanregungsstrahlung unterworfen ist, aufzeigt, mit dem wässrigen flüssigen Bindemittel in ausreichenden Mengen, um eine Tintenviskosität von weniger als 15 mPa·s (15 Zentipoise) und eine Oberflächenspannung zu erreichen, die zur Auftragung der Tinte auf ein Substrat in einem vorbestimmten Muster durch Tintenstrahldrucken wirksam sind.
Druckprozess, umfassend ein Auftragen einer Tinte, wie sie in Anspruch 1 beschrieben ist, auf ein Substrat durch Tintenstrahldrucken.
Substrat, das ein Bild trägt, das mit der Tinte nach Anspruch 1 gedruckt ist.
Tinte nach Anspruch 1, wobei die Farbmittel derart ausgewählt sind, dass der Nettoeffekt zwischen Fluoreszenz und Dämpfung durch die anderen Komponenten, wenn sie trocken sind, nach einem Herabziehen auf ein weißes Umschlagsubstrat in dem Bild eine Fluoreszenzintensität von 50 bis 99+ PMU aufzeigt.
Tinte nach Anspruch 1, wobei die Farbmittel derart ausgewählt sind, dass der Nettoeffekt zwischen Fluoreszenz und Dämpfung durch die anderen Komponenten, wenn sie trocken sind, nach einem Frankiermaschinendruck derart ist, dass das erzeugte Bild eine Auflösung von 63 × 189 Punkten pro cm (160 × 480 Punkten pro Inch) einer ausgefüllten Fläche auf einem weißen Umschlag und eine Fluoreszenzintensität von 39 bis 69 PMU aufweist.
Tinte nach Anspruch 1, wobei die Farbmittel derart ausgewählt sind, dass der Nettoeffekt zwischen Fluoreszenz und Dämpfung durch die anderen Komponenten, wenn sie trocken sind, nachdem ein Drucker einer hohen Auflösung eine ausgefüllte Fläche mit einer Auflösung von 567 × 283 Punkten pro cm (1440 × 720 Punkten pro Inch) auf einem weißen Umschlagsubstrat erzeugt, derart ist, dass das Bild eine Fluoreszenzintensität von 19 bis 39 PMU aufzeigt.
Tinte nach Anspruch 1, wobei die Farbmittel derart ausgewählt sind, dass der Nettoeffekt zwischen Fluoreszenz und Dämpfung durch die anderen Komponenten, wenn sie trocken sind, nachdem ein Drucker einer hohen Auflösung eine ausgefüllte Fläche mit einer Auflösung von 567 × 283 Punkten pro cm (1440 × 720 Punkten pro Inch) auf einem Kraftumschlagsubstrat erzeugt, derart ist, dass das Bild eine Fluoreszenzintensität von 19 bis 32 PMU aufzeigt.
Tinte nach Anspruch 1, wobei die Farbmittel derart ausgewählt sind, dass der Nettoeffekt zwischen Fluoreszenz und Dämpfung durch die anderen Komponenten, wenn sie trocken sind, nachdem ein Drucker einer hohen Auflösung eine ausgefüllte Fläche mit einer Auflösung von 567 × 283 Punkten pro cm (1440 × 720 Punkten pro Inch) auf einem weißen Umschlagsubstrat erzeugt, derart ist, dass das Bild eine Fluoreszenzintensität, wenn sie mit einem Fluoromax-2-Fluoreszent-Photospektrometer gemessen wird, von 106.575 bis 242.180 Zählwerten pro Sekunde aufzeigt.
Tinte nach Anspruch 1, wobei die Farbmittel derart ausgewählt sind, dass der Nettoeffekt zwischen Fluoreszenz und Dämpfung durch die anderen Komponenten, wenn sie trocken sind, nachdem ein Drucker einer hohen Auflösung eine ausgefüllte Fläche mit einer Auflösung von 567 × 283 Punkten pro cm (1440 × 720 Punkten pro Inch) auf einem Kraftumschlagsubstrat erzeugt, derart ist, dass das Bild eine Fluoreszenzintensität, wenn sie mit einem Fluoromax-2-Fluoreszent-Spektrophotometer gemessen wird, von 106.575 bis 242.180 Zählwerten pro Sekunde aufzeigt.