Динамически изменяющие наружный вид оптические устройства, напечатанные в имеющем форму магнитном поле, включающие печатные структуры френеля

Динамически изменяющие наружный вид оптические устройства, напечатанные в имеющем форму магнитном поле, включающие печатные структуры френеля

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится в целом к оптически изменяемым пигментам, пленкам, устройствам и изображениям, а более конкретно, к выравниванию или ориентации магнитных чешуек, например, во время процесса нанесения краски или печати, для получения иллюзорного оптического эффекта.

Оптически изменяемые устройства используются в широком спектре применений, для декоративных и прикладных целей, например, такие устройства используются в качестве защитных устройств на коммерческих изделиях. Оптически изменяемые устройства можно изготавливать различными способами для обеспечения различных эффектов. Примерами оптически изменяемых устройств являются голограммы, напечатанные на кредитных картах и оригинальных документах программного обеспечения, изменяющие цвет изображения, напечатанные на банкнотах и улучшающие внешний вид поверхности предметов, таких как мотоциклетные шлемы и покрытия на колесах.

Оптически изменяемые устройства можно изготавливать в виде пленки или фольги, которую прессуют, штампуют, приклеивают или прикрепляют другим способом к объекту, и их можно также изготавливать с использованием оптически изменяемых пигментов. Один тип оптически изменяемого пигмента обычно называется пигментом, смещающим цвет, поскольку видимый цвет изображений, правильно напечатанных с помощью таких пигментов, изменяется при наклоне угла зрения и/или освещения. Обычным примером является цифра «20», напечатанная со смещающим цвет пигментом в нижнем правом углу двадцатидолларовой банкноты США, которая служит в качестве устройства, защищающего от подделки.

Некоторые защищающие от подделки устройства являются скрытыми, в то время как другие предназначены быть заметными. К сожалению, некоторые оптически изменяемые устройства, которые предназначены быть заметными, не являются широко известными, поскольку оптически изменяемые аспекты устройства являются недостаточно яркими. Например, смещение цвета изображения, напечатанного цветосмещающим пигментом, может быть незаметным под равномерным флуоресцентным потолочным освещением, но более заметно в прямом солнечном свете или при освещении из одной точки. Это может облегчать поддельщику распространение поддельных банкнот, не имеющих признака оптического изменения, поскольку получатель может не знать оптически изменяемого признака подлинной банкноты при определенных условиях.

Оптически изменяемые устройства можно также изготовить с помощью магнитных пигментов, которые выравниваются магнитным полем после нанесения пигмента (обычно в носителе, таком как связующее печатной краски или краски) на поверхность. Однако нанесение краски с магнитными пигментами использовалось в большинстве случаев для декоративных целей. Например, описано применение магнитных пигментов для создания покрытий из краски для колес, имеющих декоративный признак, который выглядит как некая трехмерная форма. Узор формировали на покрытом краской изделии посредством приложения магнитного поля к изделию, когда носитель краски находился в жидком состоянии. Носитель в виде краски имел распределенные не сферические магнитные частицы, которые выравнивались вдоль силовых линий магнитного поля. Поле имело две области. Первая область содержала силовые линии магнитного поля, которые были ориентированы параллельно поверхности и расположены в форме желаемого узора. Вторая область содержала линии, которые не были параллельны поверхности покрашенного изделия и расположены вокруг узора. Для формирования узора постоянные магниты или электромагниты с формой, соответствующей форме желаемого узора, располагали под покрашенным изделием для ориентации в магнитном поле не сферических магнитных частиц, диспергированных в краске, когда краска была еще влажной. Когда краска высыхала, то узор был видимым на поверхности покрашенного изделия, поскольку лучи света, падающие на слой краски, подвергались различному влиянию ориентированных магнитных частиц. Аналогичным образом, был описан процесс создания узора из чешуйчатых магнитных частиц во фторполимерной матрице. После покрытия изделия составом в жидком виде на нижнюю сторону подложки помещали магнит, имеющий магнитное поле требуемой формы. Магнитные чешуйки, диспергированные в жидкой органической среде, ориентируются параллельно линиям магнитного поля, отклоняясь от первоначальной плоской ориентации. Этот наклон изменялся от перпендикулярного к поверхности подложки до первоначальной ориентации, которая включала чешуйки, по существу параллельные поверхности изделия. Плоско ориентированные чешуйки отражали падающий свет к наблюдателю, а чешуйки с измененной ориентацией не отражали, создавая видимость трехмерного узора в покрытии.

Целью данного изобретения является создание оптически изменяемых изображений, в которых трехмерные объекты, такие как полусферы, конусы и т.п., образуют изображения защитных устройств, этикеток и т.п., с использованием магнитно-выравниваемых чешуек в присутствии особых магнитных полей, описание которых ранее не приводилось.

Раскрытие изобретения

Данное изобретение предлагает изделия, способы и устройство, относящиеся к изображениям, имеющим иллюзорный оптический эффект.

Согласно изобретению, предлагается защитное устройство, содержащее изображение, имеющее первое множество магнитно-выравниваемых чешуек, опирающихся на подложку в первом узоре с образованием кольца или линии. Предпочтительно содержится по меньшей мере n чешуек, n>1000, при этом плоскости, продолжающие поверхности чешуек, пересекаются друг с другом.

Согласно одному аспекту данного изобретения, первое множество магнитно-выравниваемых чешуек определяет множество концентрических колец из чешуек, и кольца из чешуек заполняют круговую область; чешуйки, определяющие кольца, образуют по отношению к подложке угол, увеличивающийся или уменьшающийся от наиболее внешнего кольца к наиболее внутреннему кольцу.

Согласно одному аспекту данного изобретения, устройство может включать второе множество магнитно-выравниваемых чешуек, опирающихся на подложку, в узоре, соответствующем первому узору, при этом чешуйки наклонены под одинаковым вторым углом к подложке, при этом второй угол отличается от первого угла, а плоскости, продолжающие поверхности второго множества чешуек, пересекаются друг с другом.

Множество магнитно-выравниваемых чешуек может быть распределено по существу во всей замкнутой области и ориентировано в ней с заданным узором, при этом по меньшей мере более 50% чешуек ориентированы так, что линии, нормальные к их отражательным поверхностям, сходятся вдоль одной линии или в одну точку.

В предпочтительных вариантах выполнения изображение содержит по меньшей мере 10000 чешуек или больше.

Согласно одному аспекту данного изобретения, предлагается оптически иллюзорное изображение, имеющее область с чешуйками, покрывающими ее поверхность, при этом чешуйки распределены по существу по всей области и ориентированы в ней с заданным узором, при этом чешуйки ориентированы так, что линии, нормальные к их отражательным поверхностям, сходятся вдоль одной линии или в одну точку.

Согласно другому аспекту данного изобретения, предлагается этикетка или защитное устройство, содержащее оптически иллюзорное изображение, имеющее чешуйки, покрывающие и распределенные во всей области и ориентированные с заданным узором, при этом чешуйки имеют отражательные поверхности, при этом ориентация чешуек, образующих заданный узор, такова, что линии, нормальные к отражательным поверхностям, сходятся вдоль одной линии или в одной точке, при этом заданный узор имеет ось вращения.

Согласно еще одному аспекту данного изобретения, предлагается напечатанная матрица, содержащая множество концентрических колец из магнитно-выровненных пластинок, расположенных на подложке в форме структуры Френеля, предпочтительно отражателя Френеля. Поскольку магнитным полем можно управлять в отношении величины напряженности и направления, можно легко конструировать поле, которое корректирует сферическую аберрацию, которая в противном случае присутствует в обычном отражателе Френеля.

Согласно одному аспекту данного изобретения, изображение образует часть принимающей или отражающей антенны, и при этом чешуйки являются избирательно поглощающими или отражающими, соответственно.

Согласно другому аспекту данного изобретения, оптическое изображение в любом из указанных выше вариантов выполнения имеет решетку на себе, и/или чешуйки имеют площадь поверхности между 100 мкм² и 1 мм², и при этом чешуйки имеют толщину в диапазоне между 100 нм и 100 мкм.

Согласно еще одному аспекту данного изобретения, по меньшей мере некоторые из чешуек имеют решетки в них или на них, и при этом частота и глубина решетки является достаточно малой так, чтобы не проявлялись дифракционные эффекты, видимые невооруженным глазом человека, и при этом чешуйки, имеющие решетки, выровнены вдоль линий соответствующей решетки. В некоторых вариантах выполнения по меньшей мере некоторые из чешуек имеют решетки в них или на них, и при этом частота решеток составляет менее 200 линий на миллиметр, а глубина решетки составляет менее 100 мкм.

Чешуйки могут быть однородными по форме и предпочтительно шестиугольными по форме, что обеспечивает большую плотность упаковки.

В альтернативном варианте выполнения изобретения создается изображение, которое образует световой детектор, при этом изображение является динамическим, так что оно отображает количество колец, соответствующих количеству отдельных источников света, которые освещают изображение.

Краткое описание чертежей

Ниже приводится подробное описание примеров выполнения изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:

фиг.1А - схематический разрез напечатанного изображения, которое называется «изменчивым» и описано и показано в заявке на патент США US 2005/0106367 А1 заявителя;

фиг.1В - напечатанное на документе изображение под первым углом зрения, описанное и показанное в заявке на патент США US 2005/0106367 А1 заявителя, на виде сверху;

фиг.1С - напечатанное на документе изображение под вторым выбранным углом зрения, полученным посредством наклона изображения относительно точки рассмотрения, описанное и показанное в заявке на патент США US 2005/0106367 А1 заявителя, на виде сверху;

фиг.2А - разрез напечатанного изображения, которое в целях пояснения называется «катящимся бруском», и описано и показано в заявке на патент США US 2005/0106367 А1 заявителя;

фиг.2В - изображение катящегося бруска под первым выбранным углом зрения, описанное и показанное в заявке на патент США US 2005/0106367 А1 заявителя, на виде сверху;

фиг.2С - разрез напечатанного изображения, которое называется «двойным катящимся бруском» в целях пояснения, и описано и показано в заявке на патент США US 2005/0106367 А1 заявителя;

фиг.2D - изображение, показанное на фиг.2С, на виде сверху;

фиг.3 - разрез магнитно-выровненных пластинок в слое напечатанной сухой краски, соответствующий изображению взрыва звезды, показанному на фиг.4;

фиг.4 - изображение узора в виде взрыва звезды, согласно данному изобретению, на виде сверху;

фиг.5А и 5В - фотографии изображений конуса, состоящего из магнитно-выровненных пластинок;

фиг.6 - конусное магнитное поле с пластинками, выровненными в поле;

фиг.7 - фотография изображения конуса при рассмотрении сверху под углом, перпендикулярным поверхности изображения;

фиг.7А и 7В - фотографии изображений конуса под различными углами;

фиг.8 - разрез альтернативного варианта выполнения изобретения, в котором используются два кольцеобразных штабелированных магнита различного радиуса с образованием нового магнитного поля, которое оказывает очень неожиданное влияние на напечатанное изображение;

фиг.9 - фотография изображения, созданного с помощью магнитной системы, показанной на фиг.8;

фиг.10А, 10В, 10С, 11, 12 и 13А - изображения из печатной краски, содержащей магнитные частицы, нанесенной в виде нескольких различных узоров, при этом магнитные пластинки выровнены с использованием тороидального магнитного поля;

фиг.13В - фотография оптически иллюзорного изображения, согласно данному изобретению;

фиг.14 - расположение чешуек в изображении конуса, показанного на фиг.7А; с целью иллюстрации использованы более крупные симметричные чешуйки, а некоторые чешуйки специально не показаны, чтобы показать конкретные чешуйки на виде сбоку;

фиг.15 - изображение, аналогичное фиг.14, показанное в изометрической проекции;

фиг.16 - вид, аналогичный фиг.15, выравнивания по центральной оси неструктурированных магнитных пластинок, диспергированных в слое печатной краски, вдоль линий приложенного конусного магнитного поля;

фиг.17 - выравнивание в форме конуса магнитных частиц, диспергированных в связующем или носителе в виде тонкого слоя печатной краски, при этом показано схождение нормалей к поверхностям частиц над изображением вдоль линии, задающей воображаемое кольцо;

фиг.18А и 18В - фотографии напечатанных изображений с конусным выравниванием, показывающие отражательные кольца;

фиг.19 - конусное выравнивание магнитных частиц в конусном магнитном поле, когда магнит в форме конуса расположен над подложкой;

фиг.20 - конусное выравнивание магнитных частиц в конусном магнитном поле, когда магнит в виде воронки расположен под подложкой;

фиг.20А - фотография изображения объекта в виде воронки, согласно данному изобретению;

фиг.20В - частичный разрез выравнивания в виде воронки магнитных пластинок, диспергированных в связующем, содержащем тонкий слой печатной краски, с нормалями к поверхностям показанных частиц;

фиг.20С - частичный разрез выравнивания в виде воронки магнитных частиц в воронкообразном магнитном поле, когда магнит в форме шара расположен под подложкой;

фиг.21A и 21В - фотографии изображений, полученных в результате выравнивания частиц, показанного на фиг.20;

фиг.22 - частичный разрез выравнивания дифракционных магнитных частиц в осесимметричном конусном магнитном поле, в изометрической проекции;

фиг.23 и 24 - фотографии осесимметричного напечатанного изображения, содержащего магнитные дифракционные частицы и наклоненного в направлении наблюдателя;

фиг.25 - ориентация дифракционной чешуйки при расположении в магнитном поле, при этом канавки чешуйки показаны выровненными по линиям магнитного поля;

фиг.26 - осесимметричное выравнивание в форме полусферы магнитных частиц, диспергированных в тонком слое печатной краски, с образованием напечатанного выпуклого зеркала Френеля;

фиг.27 - разрез зеркала Френеля, показанного на фиг.26, при этом показано схождение линий, нормальных чешуйкам, вдоль линии в направлении к точке;

фиг.28А и 28В - фотографии полусферических выпуклых зеркал;

фиг.29 - осесимметричное выравнивание магнитных частиц, диспергированных в слое печатной краски, вдоль линий приложенного полусферического магнитного поля с образованием напечатанного, некомпенсированного выпуклого отражателя Френеля;

фиг.30 - выравнивание дифракционных частиц, диспергированных в слое печатной краски;

фиг.31 - фотография напечатанного выпуклого зеркала Френеля, выполненного с помощью разбавленной печатной краски на черном фоне;

фиг.32 - осесимметричное полусферическое выравнивание магнитных частиц, диспергированных в тонком слое печатной краски, нанесенной на подложку;

фиг.33 - вогнутое выравнивание магнитных дифракционных частиц 333, имеющих решетку в виде канавок, диспергированных в тонком слое связующего 332 печатной краски, с линиями 334, нормальными к поверхностям частиц;

фиг.34А, 34В и 34С - фотографии напечатанных изображений с полусферическим выравниванием;

фиг.35 - осесимметричное вогнутое выравнивание дифракционных магнитных частиц, диспергированных в слое печатной краски, аналогичное во многих отношениях фиг.29, на виде сверху;

фиг.36 - положение и выравнивание дифракционных частиц по единственной радиальной линии частиц, диспергированных в слое печатной краски;

фиг.37А - магнит, который создает магнитную конфигурацию, показанную на фиг.37С, для обеспечения куполообразного магнитного поля, показанного на фиг.37С, в изометрической проекции;

фиг.37В - магнит, показанный на фиг.37А, при повороте вокруг его вертикальной оси в два разных момента времени, для иллюстрации образования полусферического магнитного поля, в изометрической проекции;

фиг.37С - тот же магнит при трех углах его поворота после совершения магнитом одного полного поворота вокруг вертикальной оси, в изометрической проекции;

фиг.37D - магнитная система, согласно фиг.37С, при этом лист с нанесенной на него печатной краской с чешуйками расположен в куполообразном поле и при этом лист и поле поворачиваются относительно друг друга в направлении стрелок в двух последующих фигурах, в изометрической проекции;

фиг.37Е - вид, аналогичный фиг.37D, при этом лист расположен ближе к вершине куполообразного поля, и при этом полусферическое изображение, образованное в печатной краске, имеет меньшие размеры, чем на фиг.37D, в изометрической проекции;

фиг.37F и 37G - изображения катящейся трехмерной полусферы, выполненные с использованием магнитов, согласно фиг.37Е, показанные в разных положениях при наклоне изображения из одного положения в другое;

фиг.37Н - напечатанное изображение полусферы, имеющее чешуйки в форме купола, расположенное в изображении щита;

фиг.37I - напечатанное изображение щита, имеющего катящийся брусок, образованный вдоль его оси;

фиг.37J - составное изображение из изображений, образованных на фиг.37Н и 37I, при этом печатная краска наносится, а магнитное поле прикладывается поэтапно, так что изображение фиг.37I накладывается на изображение фиг.37Н, и при этом центральная область покрывается лишь один раз при формировании катящейся полусферы;

Фиг.38А - разрез чашеобразного поля, используемого для формирования изображения, показанного на фиг.38С;

фиг.38В - разрез пигментных чешуек в носителе, выровненных в магнитном поле, показанном на фиг.38А;

фиг.38С - изображение, сформированное магнитными чешуйками в поле, показанном на фиг.38А, перевернутой полусферы, которая кажется катящейся чашей, погруженной в лист;

фиг.39 - одна частица микроструктурированного магнитного пигмента, на виде сверху;

фиг.40 - разрез одной частицы микроструктурированного магнитного пигмента;

фиг.41 - структура многослойного микроструктурированного магнитного пигмента MgF₂/Al/Ni/Al/MgF₂;

фиг.42А и 42B - графики многоугольного смещения цвета прямоугольной низкочастотной решетки (1) с низкой модуляцией и синусоидальной высокочастотной решетки (2) при измерении направлений поперек канавок;

фиг.43 - спектральная отражательная способность оптического штабеля MgF₂/Al/Ni/Al/MgF₂, нанесенного поверх прямоугольной решетки с низкой модуляцией (80 нм) и низкой частотой (140 линий/мм);

фиг.44 - спектральная отражательная способность оптического штабеля MgF₂/Al/Ni/Al/MgF₂, нанесенного поверх решетки с высокой частотой (140 линий/мм).

Осуществление изобретения

Данное изобретение в своих различных вариантах выполнения обеспечивает новые и имеющие изобретательский уровень магнитные структуры, полезные для применений с целью защиты, упаковки и этикетирования. Обычно частицы оптически изменяемого пигмента, диспергированные в связующем жидкой краски или печатной краски, ориентируются в основном параллельно поверхности при печати или нанесении краски на поверхность. Ориентация параллельно поверхности обеспечивает высокое отражение падающего света от покрытой поверхности. Магнитные чешуйки можно наклонять относительно подложки в жидкой среде посредством приложения магнитного поля. Чешуйки выравниваются в основном так, что ориентация наиболее длинной диагонали отражающей чешуйки и канавки дифракционной чешуйки соответствует линии магнитного поля. В зависимости от положения и силы магнита, линии магнитного поля могут пронизывать подложку под разными углами, наклоняя магнитные чешуйки под этими углами. Наклоненная чешуйка отражает падающий свет по-другому, чем чешуйка, параллельная печатной поверхности. Отражательная способность и оттенок цвета могут быть различными. Наклонные чешуйки обычно выглядят более темными и имеют цвет, отличающийся от цвета чешуек, параллельных поверхности при нормальном угле зрения.

Примеры напечатанных иллюзорных изображений

На фиг.1А показан в упрощенном виде разрез напечатанного изображения 20, которое называется как имеющее «переключающий» оптический эффект, или как «опрокидывающееся», согласно одному варианту выполнения данного изобретения.

«Опрокидывающееся» изображение включает первую напечатанную часть 22 и вторую напечатанную часть 24, разделенные переходом 25. Пигментные чешуйки 26, окруженные носителем 28, таким как связующее краски или печатной краски, выровнены параллельно первой плоскости в первой части, а пигментные чешуйки 26' выровнены во второй части параллельно второй плоскости. Чешуйки показаны в разрезе в виде коротких линий. Чешуйки являются магнитными чешуйками, т.е. пигментными чешуйками, которые можно выравнивать с использованием магнитного поля. Они могут сохранять или не сохранять остаточное намагничивание. Не все чешуйки в каждой части являются точно параллельными друг другу или соответствующей плоскости выравнивания, однако полный эффект по существу соответствует показанному. Фигуры выполнены не в масштабе. Типичная чешуйка может иметь 20 микрон в поперечнике и иметь толщину около 1 микрона, поэтому фигуры служат лишь в качестве иллюстрации. Изображение напечатано или выполнено краской на подложке 29, такой как бумага, пластиковая пленка, слоистый материал, картон или другая поверхность. Для удобства понятие «напечатано» будет использоваться в целом для обозначения нанесения пигментов в носителе на поверхность, что может включать другие технологии, включая технологии, которые можно называть «нанесением краски».

Обычно чешуйки, рассматриваемые под прямым углом к плоскости чешуек, кажутся яркими, в то время как чешуйки, рассматриваемые вдоль кромки плоскости, кажутся темными. Например, свет от источника 30 освещения отражается от чешуек в первой области к наблюдателю 32. Если изображение наклонить в направлении, указанном стрелкой 34, то чешуйки в первой области 22 будут видны с конца, а свет будет отражаться от чешуек во второй области 24. Таким образом, в первом положении рассматривания первая область будет казаться светлой, а вторая область будет казаться темной, а во втором положении рассматривания поля «опрокидываются» и первая область становится темной, а вторая область становится светлой. Это обеспечивает поразительный визуальный эффект. Аналогичным образом, если пигментные чешуйки являются цветосмещающими, то одна часть может казаться имеющей первый цвет, а другая часть - другой цвет.

Носитель обычно является прозрачным, светлым или окрашенным, а чешуйки обычно имеют довольно хорошую отражательную способность. Например, носитель может быть окрашен зеленым, а чешуйки могут включать металлический слой, такой как тонкая пленка алюминия, золота, никеля, платины или металлического сплава, или же может быть металлической чешуйкой, такой как чешуйка из никеля или сплава. Свет, отраженный от металлического слоя через окрашенный зеленым носитель, может казаться ярко зеленым, в то время как другая часть чешуек, видимых с торца, может казаться темно зеленой или имеющей другой цвет. Если чешуйки являются чисто металлическими чешуйками в светлом носителе, то одна часть изображения может казаться ярко металлической, а другая часть может казаться темной. В качестве альтернативного решения, металлические чешуйки могут быть покрыты окрашенным слоем, или же чешуйки могут включать оптическую интерференционную структуру, такую как структура типа Фабри-Перо с поглотителем, прокладкой и отражателем. Кроме того, на отражающей поверхности может быть образована дифракционная структура для улучшения эффекта и создания дополнительного защитного признака. Дифракционная структура может иметь простую линейную решетку, образованную в отражательной поверхности, или же может иметь более сложный заданный узор, который можно различать лишь при увеличении, но проявляющий общий эффект при рассматривании. За счет создания дифракционного отражающего слоя наблюдатель видит изменение цвета или яркости при простом повороте листа, банкноты или структуры, имеющей дифракционные чешуйки.

Процесс изготовления дифракционных чешуек подробно описан в патенте США №6692830. В заявке на патент США №20030190473 описано изготовление хроматических дифракционных чешуек. Изготовление магнитной дифракционной чешуйки аналогично изготовлению дифракционной чешуйки, однако необходимо, чтобы один из слоев был магнитным. В действительности магнитный слой можно замаскировать посредством расположения между слоями алюминия; таким образом, магнитный слой по существу не влияет на оптическую конструкцию чешуйки; или он же может одновременно выполнять оптически активную роль как поглотитель, диэлектрик или отражатель в тонкопленочной интерференционной оптической структуре.

На фиг.1В показано упрощенно на виде сверху напечатанное изображение 20 на подложке 29, которая может быть документом, таким как банкнота или сертификат акции, под первым выбранным углом зрения. Напечатанное изображение может быть защитным признаком и/или признаком подлинности, поскольку иллюзорное изображение нельзя фотокопировать, нельзя воспроизводить с использованием обычных печатных технологий. Первая часть 22 кажется яркой, а второй часть 24 кажется темной. Линия 40 разреза обозначает разрез, показанный на фиг.1А. Переход 25 между первой и второй частями является довольно резким. Документ может быть, например, банкнотой, сертификатом акции или другим ценным печатным материалом.

На фиг.1C показано на упрощенном виде сверху напечатанное изображение 20 на подложке 29 под вторым выбранном углом зрения, полученным путем наклона изображения относительно точки рассматривания. Теперь первая часть 22 кажется темной, в то время как вторая часть 24 кажется светлой. Угол наклона, при котором изображение опрокидывается, зависит от угла между плоскостями выравнивания чешуек в разных частях изображения. В одном образце изображение опрокидывалось из светлого в темное при наклоне около 15°.

На фиг.2А упрощенно показан разрез напечатанного изображения 42 кинематического оптического устройства, которое можно определить как микроупорядочненный цилиндрический отражатель Френеля, или же называть с целью пояснения «катящимся бруском», согласно другому варианту выполнения данного изобретения. Изображение включает пигментные чешуйки 26, окруженные прозрачным носителем 28, напечатанным на подложке 29. Пигментные чешуйки выровнены криволинейно. Также как в случае с опрокидыванием, область (области) катящегося бруска, в которой свет отражается от лицевых поверхностей пигментных чешуек к наблюдателю, кажется более светлой, чем области, которые не отражают свет прямо к наблюдателю. Это изображение создает фокальную линию Френеля, которая выглядит очень похожей на светлую полосу (полосы), брусок (бруски), которые кажутся перемещающимися («катящимися») поперек изображения, когда изображение наклоняется относительно угла рассматривания (при предположении неподвижного источника (источников) освещения).

На фиг.2В показано упрощенно на виде сверху изображение 42 «катящегося бруска» под первым выбранным углом зрения. Яркий брусок 44 появляется в первом положении на изображении между двумя контрастными полями 46, 48. На фиг.2С показано на виде сверху изображение «катящегося бруска» под вторым выбранным углом зрения. Яркий брусок 44' кажется переместившимся во второе положение на изображении, а размеры контрастных полей 46', 48' изменились. Выравнивание пигментных чешуек создает иллюзию бруска, «катящегося» вниз по изображению при наклоне изображения (при фиксированном угле рассматривания и фиксированном освещении). Наклон изображения в другом направлении создает иллюзию качения бруска в противоположном направлении (вверх).

Брусок может казаться имеющим глубину, хотя он напечатан плоским. Виртуальная глубина может казаться намного больше физической толщины напечатанного изображения. Это происходит потому, что брусок является воображаемой фокальной линией цилиндрического выпуклого отражателя Френеля, расположенной ниже плоскости отражателя на величину фокусного расстояния. Наклон чешуек в выбранном узоре отражает свет для создания иллюзии глубины или трехмерности.

Трехмерный эффект можно получать посредством расположения фасонного магнита позади бумаги или другой подложки с напечатанными на подложке магнитными пигментными чешуйками в жидком носителе. Чешуйки выравниваются вдоль линий магнитного поля и создают трехмерное изображение после затвердевания (например, высыхания или отвердевания) носителя. Изображение часто кажется движущимся при его наклоне, следовательно, могут быть образованы кинематические трехмерные изображения.

«Опрокидывающиеся» изображения и «катящиеся бруски» можно печатать с помощью магнитных пигментных чешуек, т.е. пигментных чешуек, которые можно выравнивать с использованием магнитного поля. Напечатанное изображение опрокидывающегося типа обеспечивает получение оптически изменяемого устройства с двумя различимыми областями, которые можно получать с помощью одной стадии печати и с использованием одного состава печатной краски. Изображение типа катящегося бруска обеспечивает получение оптически изменяемого устройства, которое имеет контрастную полосу, которая кажется перемещающейся при наклоне изображения, аналогично полудрагоценному камню, известному как тигровый глаз. Эти напечатанные изображения являются хорошо заметными, а иллюзорные проявления нельзя фотокопировать. Такие изображения можно наносить на банкноты, акционерные сертификаты, документацию программного обеспечения, защитные печати и аналогичные объекты в качестве устройств идентификации и/или защиты от подделки. Они особенно желательны для документов, которые печатаются в большом объеме, таких как банкноты, упаковки и этикетки, поскольку их можно печатать с высокой скоростью печати, как описано ниже.

В другом варианте выполнения, показанном на фиг.2С и 2D, «двойной катящийся брусок» является изображением, в котором одна часть 44' имеет магнитные чешуйки, ориентированные с цилиндрической выпуклой ориентацией, а другая часть 44” изображения имеет магнитные чешуйки, ориентированные с цилиндрической вогнутой ориентацией. Для получения этой выпуклой ориентации магнит «катящегося бруска» помещают под бумажной подложкой. Для вогнутой ориентации магнит помещают над бумажной подложкой. Изображение «двойного наклона» образуется, когда магнитные чешуйки в двух областях изображения имеют различную и противоположную ориентацию, например, +30° и -30°. В одном наклонном положении напечатанного изображения одна часть изображения является темной, а другая часть - светлой. Когда напечатанное изображение наклонено в противоположном направлении, то зоны «переключают» свои светлые и темные области, так что первое изображение становится светлым, а второе изображение становится темным. В зависимости от задуманной конструкции, это переключение светлого и темного может происходить сверху донизу и обратно, а также слева направо и обратно, в зависимости от ориентации чешуек. На фиг.2С и 2D яркий брусок 44' кажется «переместившимся» во второе положение на изображении, а размеры контрастных полей 46' и 48' изменяются; кроме того, яркий брусок 44” кажется «переместившимся» в другое положение на изображении, а размеры контрастных полей 46” и 48” изменяются.

В данном изобретении применяются трехмерные магнитные поля, имеющие заданную форму, для линейной или прерывистой печати динамических оптических устройств (DACOD). Динамические оптические устройства являются изображениями, некоторые из которых можно печатать с помощью высокоскоростной печатной машины, в которой используется печатная краска, содержащая магнитные пластинообразные пигменты, в магнитном поле, имеющем заданную форму. Изображения способны изменять свой вид в ответ на физическое воздействие, оказываемое наблюдателем на подложку. Наблюдателю необходимо наклонить, повернуть или изогнуть подложку, чтобы увидеть появление или исчезновение или движение частей изображения или всего изображения. Это поведение оптических устройств с динамически изменяющимся внешним видом (ОУДИВ) зависит единственно от отражения или рассеяния падающего света на различно ориентированных магнитных пластинках в слое сухой печатной краски. Присутствие или отсутствие цвета является дополнительным признаком ОУДИВ. Магнитные цветосмещающие пигменты обеспечивают множество вариаций изменения цвета динамических оптических устройств дополнительно к изменению их внешнего вида.

В данном изобретении дается описание специального класса динамических оптических устройств в части изображения, напечатанного способом трафаретной, офсетной, флексографической, металлографической, глубокой или другой известной печати на бумаге или другой плоской подложке в магнитных полях различной конфигурации, так что во время переноса напечатанного влажного изображения на подложку в этом поле пластинки пигмента в слое печатной краски выравниваются вдоль линий магнитного поля, вызывая изменение внешнего вида изображения при рассматривании его под разными углами после высыхания краски. Напечатанное изображение, которое имеет изменяющий внешний вид элемент, видно без применения специального оборудования и поэтому его можно видеть невооруженным глазом. Наклон напечатанного динамического оптического устройства под разными углами относительно источника света вызывает привлекающее внимание изменение внешнего вида или движение в части изображения, которое напечатано магнитной печатной краской. Печатная краска для динамических оптических устройств состоит из связующего печатной краски и любого отражающего или рассеивающего свет пластинчатого магнитного пигмента. Пигмент может быть цветосмещающим пигментом, нецветосмещающим пигментом и/или имеющим микроструктуру, такую как дифракционная решетка, облегчающую ориентацию магнитно-выравниваемых чешуек. Связующее печатной краски может быть светлым или окрашенным, отверждаемым ультрафиолетовым излучением или основанным на растворителе.

Напечатанные оптические устройства, изменяющие внешний вид, можно использовать в качестве защитного признака на или внутри банкнот и ценных документов.

Эффекты кажущегося движения или изменения внутри изображения хорошо известны в печатной промышленности. Обычно они основаны на специальном изображении или наборе узоров для эффектов движения или на линзообразных подложках для изменения изображения с эффектом опрокидывания. Число известных эффектов ограничено, что сильно ограничивает их применимость.

Изменяющие внешний вид изображения, напечатанные в магнитном поле, были описаны ранее в заявке на патент США US 2004/0051297 А1 заявителя. В ней приводится описание напечатанных устройств с эффектом катящегося бруска и эффектом опрокидывания, изменяющих цвет или интенсивность отраженного света в различных частях изображения при изменении угла освещения источником света или угла зрения. Изменение внешнего вида изображения при этих эффектах происходит не мгновенно, как при голограммных или линзообразных подложках, а постепенно.

Несмотря на это изображения, описанные в указанной выше заявке на патент США US 2004/0051297 А1, относятся к простым применениям типа катящегося бруска или опрокидывающегося типа, в которых чешуйки являются симметричными вдоль одной прямой линии и образуют одинаковый угол с подложкой; и чешуйки вдоль следующих смежных прямых линий образую