(57)【要約】装置およびそれに関連する方法により、高速で直線的な印刷工程において、インク輸送体またはペイント輸送体などの担体内の磁性フレークを整列させて、光学的可変像を生成する。像は、紙幣などの高価な文書上にセキュリティ形体を提供し得る。直線的な印刷工程において、磁石を使用してインク内の磁性フレークを整列させる。磁性顔料フレークを選択的に配向させると、装飾またはセキュリティ用途に有用な様々な光学的錯覚効果を実現し得る。
2005532941.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に印刷された像であって、
第１方向に光を反射するように整列した第１の複数の磁性フレークを有する第１像部分と、
第１像部分に隣接し、第２方向に光を反射するように整列した第２の複数の磁性フレークを有する第２像部分とを含み、第１像部分が、第１観察方向から観察すると第２像部分よりも明るく見え、第１像部分が、第２観察方向から観察すると第２像部分よりも暗く見える、像。
【請求項２】
前記磁性フレークが着色されている、請求項１に記載の像。
【請求項３】
前記磁性フレークが、光干渉構造を備える、請求項１に記載の像。
【請求項４】
前記磁性フレークが、色合いをおびた担体内に分散される、請求項１に記載の像。
【請求項５】
文書であって、
セキュリティ形体を提供する錯覚像を含み、前記錯覚像が、
第１方向に光を反射するように整列した第１の複数の磁性フレークを有する第１像部分と、
第１像部分に隣接し、第２方向に光を反射するように整列した第２の複数の磁性フレークを有する第２像部分とを含み、第１像部分が、第１観察方向から観察すると第２像部分よりも明るく見え、第１像部分が、第２観察方向から観察すると第２像部分よりも暗く見える、文書。
【請求項６】
前記文書が紙幣である、請求項５に記載の文書。
【請求項７】
基板上に印刷された像であって、
複数の磁性フレークを含み、前記複数の磁性フレークの一部が、基板の表面に対してアーチ型パターンで整列し、それによって、第１隣接フィールドと第２隣接フィールドの間に現れる、前記像を横切るコントラスト・バーが生成され、前記像が傾くと、前記コントラスト・バーが、第１隣接フィールドおよび第２隣接フィールドに対して動くように見える、像。
【請求項８】
前記コントラスト・バーが、前記第１隣接フィールドよりも明るく見える、請求項７に記載の像。
【請求項９】
前記磁性フレークが、色合いをおびた担体内に分散される、請求項７に記載の像。
【請求項１０】
前記磁性フレークが、反射性の背景上に印刷される、請求項７に記載の像。
【請求項１１】
前記磁性フレークが着色されている、請求項７に記載の像。
【請求項１２】
前記磁性フレークが光干渉構造を備える、請求項７に記載の像。
【請求項１３】
文書であって、
セキュリティ形体を提供する錯覚像を含み、前記錯覚像が、
複数の磁性フレークを含み、前記複数の磁性フレークの一部があるパターンで整列し、それによって、第１隣接フィールドと第２隣接フィールドの間に現れる、前記像を横切るコントラスト・バーが生成され、観察角度に対して前記像が傾くと、前記コントラスト・バーが、第１隣接フィールドおよび第２隣接フィールドに対して動くように見える、文書。
【請求項１４】
前記文書が紙幣である、請求項１３に記載の文書。
【請求項１５】
直線的な印刷プロセスにおいて、基板の第１面に印刷される流体担体内の磁性顔料を配向させる装置であって、
前記基板の第２面近傍に配設された磁石を含み、前記磁石が、磁性顔料を配向させて像を形成するために選択された磁界構成を生成する、装置。
【請求項１６】
前記磁石が、回転素子内に配設される、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記磁石が、押圧ローラ内に配設される、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記磁石が、テンショナ内に配設される、請求項１６に記載の装置。
【請求項１９】
前記磁石の面が記号に成形される、請求項１５に記載の装置。
【請求項２０】
前記像が、像の厚さよりも大きい見かけの深さを有する３次元錯覚像である、請求項１５に記載の装置。
【請求項２１】
前記磁石が、前記基板上にローリング・バー像を生成するように構成される、請求項１５に記載の装置。
【請求項２２】
第２磁石をさらに備える、請求項１５に記載の装置。
【請求項２３】
前記磁石および前記第２磁石が、前記基板上にフリップ・フロップ像を生成するように構成される、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
磁性ベースをさらに備える、請求項２２に記載の装置。
【請求項２５】
前記磁石と前記第２磁石の間に配設された磁性ブレードをさらに備える、請求項２２に記載の装置。
【請求項２６】
前記磁性ブレードの先端が削られて、５°〜１５０°の角度を画定する縁部を形成する、請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記磁石と前記基板の第１面の間に配設された磁性キャップをさらに備える、請求項１５に記載の装置。
【請求項２８】
磁石が後縁を有し、前記後縁のコーナを面取りし、それによって、像が前記磁石の前記後縁を通過するときに磁界強度が徐々に弱まる、請求項１５に記載の装置。
【請求項２９】
直線的な印刷プロセスにおいて、基板上にフリップ・フロップ像を印刷する装置であって、
ベースに取り付けられた基板の移動方向に沿って延びる第１の細長い磁石および第２の細長い磁石と、
前記第１の細長い磁石と前記第２の細長い磁石の間に配設されたブレードとを備え、前記ブレードも前記基板の移動方向に沿って延びる、装置。
【請求項３０】
直線的な印刷プロセスにおいて、基板上にローリング・バー像を印刷する装置であって、
Ｎ極面、Ｓ極面、および上側縁部を有する磁石を備え、前記上側縁部が、前記基板の移動方向に沿って延び、前記Ｎ極面と前記Ｓ極面の間の磁気軸が前記基板の移動方向に対して横向きであり、後縁が面取りされた上側コーナを有する、装置。
【請求項３１】
前記第１磁石と本質的に同じであり、第２のＮ極面、第２のＳ極面、および第２の上側縁部を有する第２磁石をさらに備え、
前記磁石および前記第２磁石が、前記Ｎ極面が前記第２のＮ極面に対向する、あるいは、前記Ｓ極面が前記第２のＳ極面に対向するような非磁性ハウジングであって、前記上側縁部が前記第２の上側縁部とともにある面内に存在する非磁性ハウジング内に配設されている、請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
基板上に像を形成する方法であって、
流体担体内に分散した磁性顔料のフィールドを基板上に印刷するステップと、
磁石に対して前記基板を移動させ、それによって前記磁性顔料を選択的に配向して像を形成するステップと、
前記像を固定するステップとを含む、方法。
【請求項３３】
前記像が前記磁石を通過する前に、前記固定するステップが行われる、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記基板が紙のシートである、請求項３２に記載の方法。
【請求項３５】
前記基板が紙のロールである、請求項３２に記載の方法。
【請求項３６】
複数の像が同時に印刷される、請求項３２に記載の方法。
【請求項３７】
前記複数の像が、第１像および第２像を含み、前記第１像が、前記第２像と異なって見える、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
第１像が第１インクで印刷され、第２像が第２インクで印刷される、請求項３６に記載の方法。
【請求項３９】
第１像が第１形状を有し、第２像が第２形状を有する、請求項３６に記載の方法。
【請求項４０】
前記像が、像の厚さよりも大きい見かけの深さを有する３次元錯覚像である、請求項３２に記載の方法。
【請求項４１】
基板上に像を形成する方法であって、
磁気ローラを通過して基板を移動させるステップと、
前記基板の表面上の流体担体内に分散した磁性顔料フレークを整列させて像を形成するステップと、
前記像を固定するステップとを含む、方法。
【請求項４２】
前記磁気ローラが、前記磁性フレークおよび流体担体を前記基板に塗布する押圧ローラである、請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記磁気ローラが前記磁性顔料フレークを整列させる前に、前記磁性顔料フレークおよび流体担体を前記基板に塗布する、請求項４１に記載の方法。
【請求項４４】
前記磁気ローラが前記磁性顔料フレークの整列を維持している間に、前記像を固定するステップが行われる、請求項４１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に光学的に可変な顔料、フィルム、デバイス、および像に関し、より詳細には、例えば塗装または印刷プロセス中に磁性フレークを整列または配向させて光学的錯覚効果を得ることに関する。
【背景技術】
【０００２】
光学的可変デバイスは、装飾および実用的な様々な用途で使用される。様々な方法で光学的可変デバイスを作製して、様々な効果を実現し得る。光学的可変デバイスの例には、クレジット・カードおよびソフトウエア認証文書に刷り込まれたホログラム、紙幣に印刷されたカラー・シフト像、およびオートバイのヘルメットおよびホイール・カバーなどの商品の表面の見かけを高めることが含まれる。
【０００３】
光学的可変デバイスは、加圧、貼付け、接着その他の方法で物体に取り付けるフィルムまたはフォイルとして製作することもできるし、光学的可変顔料を使用して作製することもできる。光学的可変顔料の１つのタイプは、一般にカラー・シフト顔料と呼ばれる。というのは、観察角度および／または照明が傾くと、このような顔料で適切に印刷された像の見かけの色が変わるからである。一般的な例は、米国２０ドル紙幣の右下隅にカラー・シフト顔料で印刷された「２０」で、これは偽造防止デバイスとして働く。
【０００４】
一部の偽造防止デバイスは隠れた形で存在し、他の偽造防止デバイスは気づかせることを意図したものである。遺憾ながら、気づかせることを意図した一部の光学的可変デバイスは広く知られていない。というのは、これらのデバイスの光学的に可変な外観が十分に際だったものでないからである。例えば、カラー・シフト顔料で印刷された像のカラー・シフトは、天井の蛍光灯の均一な光の下では気がつかないことがあるが、直射日光や一点照明ではより目立ち得る。このため、偽造者が、光学的可変形体を伴わない偽造紙幣を使うことがより簡単になり得る。というのは、紙幣を受け取る人が光学的可変形体に気づかないことがあり、また、偽造紙幣が、ある種の条件下では本物の紙幣にかなり類似して見えることがあるからである。
【０００５】
光学的可変デバイスは、（一般に、インク輸送体またはペイント輸送体などの担体内の）顔料を表面に塗布した後で磁界によって整列させる磁性顔料で作製することもできる。ただし、磁性顔料による塗装は、ほとんど装飾目的に用いられている。例えば、３次元形状に見える装飾用形体を有する塗装されたカバー・ホイールを生成するのに磁性顔料を使用することを述べた。ペイント媒体がまだ液体の状態である間に、この塗装された製品に磁界を印加することによって、この製品上にパターンを形成した。このペイント媒体には、磁力線に沿って整列した非球形磁性粒子を分散させた。この磁界は２つの領域を有するものとした。第１領域が含む磁力線は、表面に平行な向きとし、所望のパターン形状に整えた。第２領域が含む磁力線は、塗装した製品の表面に平行とせず、このパターンの周りに配置した。パターンを形成するために、塗装した製品の下に所望のパターン形状に対応する形状の永久磁石または電磁石を配置して、ペイントがまだ濡れている間に、ペイント中で分散した非球形磁性粒子を磁界中で配向させた。このペイントが乾いた後では、ペイント層に当たる光線に対するこれらの配向された磁性粒子の影響がそれまでとは異なり、塗装した製品の表面上でパターンが可視化された。
【０００６】
同様に、フルオロポリマー基質中で磁性フレーク粒子のパターンを生成するプロセスを述べた。製品に液体の形態の組成物をコーティングした後で、基板の下面に所望の形状の磁石を配置した。液体有機媒体中で分散した磁性フレークは、自然に磁力線に平行に配向され、元の平面配向状態から傾く。この傾きは、基板の表面に直交する向きから元の配向状態までばらついた。元の配向状態は、製品の表面に本質的に平行なフレークを含むものであった。平面配向されたフレークは観察者に入射光を反射し、再配向されたフレークではそうならず、その結果、コーティング内で３次元パターンの外観が得られた。
【０００７】
これらの手法は、ペイント層内で３次元様の像を形成する方法および装置を述べたものであるが、高速印刷プロセスには適していない。というのは、これらのプロセスが本質的にバッチ・プロセスであるからである。磁性顔料フレークを再配向する高速インライン印刷および塗装用の方法および装置を提供することが望ましい。金融文書その他の製品上に、より目立つ光学的可変セキュリティ形体を生成することがさらに望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、光学的錯覚効果を有する像に関連する物品、方法、および装置を提供する。これらの像は、高速連続印刷工程またはバッチ印刷工程で印刷することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施形態では、基板上に像を印刷する。この像は、第１方向に光を反射するように整列した第１の複数の磁性フレークを有する第１像部分と、第１像部分に隣接し、第２方向に光を反射するように整列した第２の複数の磁性フレークを有する第２像部分とを含む。第１像部分は、第１観察方向から観察すると第２像部分よりも明るく見え、第１像部分は、第２観察方向から観察すると第２像部分よりも暗く見える。
【００１０】
別の実施形態では、基板上に印刷される像は、複数の磁性フレークを有する。これら複数の磁性フレークの一部を、基板の表面に対してアーチ型パターンで整列させて、第１隣接フィールドと第２隣接フィールドの間に現れる、像を横切るコントラスト・バーを生成する。このコントラスト・バーは、観察角度に対して像が傾くと動くように見える。
【００１１】
別の実施形態では、直線的な印刷プロセスにおいて、基板の第１面に印刷される流体担体内の磁性顔料を配向させる装置は、基板の第２面近傍に配設された磁石を含む。この磁石は、これらの磁性顔料を配向させて像を形成するために選択された磁界構成を生成する。
【００１２】
別の実施形態では、ローリング・バーと呼ぶ錯覚像を印刷する装置は、Ｎ極面、Ｓ極面、および上側縁部を有する磁石を備える。この上側縁部は、基板の移動方向に沿って延び、Ｎ極面とＳ極面の間の磁気軸は、基板の移動方向に対して横向きであり、後縁の上側コーナは面取りされている。
【００１３】
別の実施形態では、基板上に像を形成する方法は、流体担体内に分散した磁性顔料のフィールドを基板上に印刷するステップと、磁石に対して基板を移動させ、それによって磁性顔料を選択的に配向して像を形成するステップと、この像を固定するステップとを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
Ｉ．序論
本発明は、その様々な実施形態で、高速印刷プロセスにおける光学的可変インクの磁性フレークがあらかじめ決まった向きに配向される問題を解決する。通常、液体のペイントまたはインク輸送体内に分散した光学的可変顔料粒子は、表面上に印刷または塗装されるときに、概ね表面に平行に配向される。表面に平行に配向されると、入射光がコーティングした表面から強く反射される。磁性フレークは、それらが液体媒体中にある間に磁界を印加することによって傾けることができる。これらのフレークは、概ねフレークの最長対角線が磁力線にならうように整列する。磁石の位置および強さに応じて、磁力線は異なる角度で基板を貫通し、その結果、磁性フレークはこれらの角度で傾く。傾いたフレークと、印刷基板の表面に平行なフレークでは、入射光が異なって反射される。反射率および色合いはともに、異なる傾き角度になり得る。一般に、正常な観察角度では、傾いたフレークは暗く見え、表面に平行なフレークとは異なる色になる。
【００１５】
印刷される像の磁性フレークを配向させることにはいくつかの問題がある。多くの最新の印刷プロセスは、ペイントまたはインクが乾燥する間、静止した（動かない）コーティング済み物品に磁石を当て、この磁石を定位置で保持するバッチ・タイプのプロセスよりも高速である。一部の印刷プレス機では、１００〜１６０ｍ／分のスピードで紙の基板が移動する。１つの印刷工程の後で紙のシートを積み重ね、別の工程に供給する。このような工程で使用するインクは一般に、数ミリ秒で乾燥する。従来方式のプロセスは、このような応用例に適していない。
【００１６】
塗装／印刷を施した像の光学的な効果を高める一方法は、移動する基板の方向に直交して磁性フレークを配向させることによるものであることがわかった。すなわち、分散したフレークを伴う、基板上に塗装または印刷した液体のペイントまたはインク媒体が磁力線に直交して移動し、それによってこれらのフレークが配向し直される。このタイプの配向が行われると、印刷像において顕著な光学的錯覚効果が生じる。以下の議論では、光学的な効果の１つのタイプを動的光学効果と称する。一般に、照明源が静止していると仮定すると、動的な光学的錯覚効果では、観察角度に対して像が傾くと、印刷像内で動きがあるように錯覚する。別の光学的錯覚効果では、２次元印刷像に虚像的な深みが与えられる。一部の像は、動きと虚像的な深みがともにもたらされることがある。別のタイプの光学的錯覚効果では、例えば、像が行ったり来たりして傾くときに明るい色と暗い色が交互に切り替わることによって、印刷されたフィールドの見かけが切り替わった。
【００１７】
ＩＩ．印刷された錯覚像の例
図１Ａは、印刷像２０の簡易断面図である。以下の議論では、この像を、本発明の実施形態による「切り替わる」光学効果または「フリップ・フロップ」と称する。このフリップ・フロップは、移行部２５によって分離された第１印刷部分２２および第２印刷部分２４を含む。インク輸送体またはペイント輸送体などの担体２８で取り囲まれた顔料フレーク２６は、第１部分で第１面に平行に整列されており、第２部分の顔料フレーク２６’は、第２面に平行に整列されている。断面図に、短い線でこれらのフレークを示す。これらのフレークは、磁性フレーク、すなわち、磁界を利用して整列させることができる顔料フレークである。これらのフレークは、残留磁化を保持することもあるし、そうでないこともある。各部分のフレークがすべて、互いにまたはそれぞれの整列面に精確に平行になるわけではないが、全体的な効果は、本質的に図に示すとおりである。これらの図は、原寸に比例していない。典型的なフレークは、幅２０ミクロン、厚さ約１ミクロンとし得る。したがって、これらの図は単なる例である。紙、プラスチック・フィルム、積層体、カード用紙その他の表面などの基板２９上に像を印刷または塗装する。議論の便宜上、「印刷された」という用語を用いて一般に、担体内の顔料を表面に塗布することを示す。これは、「塗装」と称することがある技術を含めて、他の技術を含み得る。
【００１８】
一般に、フレークの面に直角に観察するフレークは明るく見え、この面の縁部に沿って観察するフレークは暗く見える。例えば、照明源３０からの光は、第１領域内のフレークから反射し、観察者３２に至る。像が矢印３４で示す方向に傾くと、第１領域２２内のフレークは直立した状態で観察され、第２領域２４内のフレークから光が反射することになる。そのため、第１観察位置では、第１領域が明るく見え、第２領域が暗く見えることになり、第２観察位置では、これらのフィールドが反転し、第１領域が暗くなり、第２領域が明るくなる。こうすると、極めて顕著な視覚効果が得られる。同様に、顔料フレークがカラー・シフトする場合、一方の部分は第１の色に見え、他方の部分は別の色に見える。
【００１９】
担体は一般に透明であり、透き通っているか、あるいは色合いをおびており、フレークは一般にかなり反射性である。例えば、担体は薄い緑色に着色することができ、フレークは、アルミニウム、金、ニッケル、白金、または金属合金の薄膜などの金属層を含むこともできるし、ニッケルまたは合金のフレークなどの金属フレークとすることもできる。金属層から反射して緑色に色合いをおびた担体を通過する光は明るい緑色に見え、フレークが直立した状態で観察される別の部分は、暗い緑色、またはその他の色に見えることがある。これらのフレークが、透き通った担体内の単なる金属フレークである場合、像の一部は明るい金属色に見え、別の部分は暗く見える。あるいは、これらの金属フレークに色合いをおびた層をコーティングすることもできるし、これらのフレークは、吸収体−スペーサ−反射体のファブリ・ペロ・タイプの構造などの光干渉構造を含むこともできる。
【００２０】
図１Ｂは、第１選択観察角度における基板２９上の印刷像２０の簡易平面図である。この基板は、紙幣または株券などの文書とすることができる。この印刷像は、セキュリティおよび／または認証形体として働き得る。というのは、この錯覚像は、複写されず、また従来方式の印刷技術を用いて生成することができないからである。第１部分２２は明るく見え、第２部分２４は暗く見える。断面線４０は、図１Ａに示す断面を示す。第１部分と第２部分の間の移行部２５は比較的はっきりしている。この文書は、例えば、紙幣、株券その他の高価な印刷材料とすることができる。
【００２１】
図１Ｃは、この像を観察点に関して傾けることによって得られた、第２選択観察角度における基板２９上の印刷像２０の簡易平面図である。この時点では、第１部分２２は暗く見え、第２部分２４は明るく見える。像を反転させるために傾ける角度は、この像の異なる部分にあるフレークの整列面間の角度によって決まる。一例では、この像は、約１５°傾けると、明から暗に反転した。
【００２２】
図２Ａは、本発明の別の実施形態による、以下の議論では「ローリング・バー」と称する動的光学デバイスの印刷像４２の簡易断面図である。この像は、基板２９上に印刷された透明な担体２８によって取り囲まれた顔料フレーク２６を含む。これらの顔料フレークは、湾曲して整列されている。フリップ・フロップの場合と同様に、これらの顔料フレークの面から光を観察者に反射するこのローリング・バーの１つ（または複数）の領域は、観察者に光を直接反射しない区域よりも明るく見える。この像は、（固定した１つ（または複数）の照明源を仮定し）観察角度に対してこの像が傾くときに、この像を横切って移動する（「ローリングする」）ように見える１つ（または複数）の光の帯あるいは１つ（または複数）の光のバーを提供する。
【００２３】
図２Ｂは、第１選択観察角度におけるローリング・バー像４２の簡易平面図である。明るいバー４４は、この像の２つのコントラスト・フィールド４６と４８の間の第１位置に現れる。図２Ｃは、第２選択観察角度におけるローリング・バー像の簡易平面図である。明るいバー４４’は、この像の第２位置に「移動した」ように見え、コントラスト・フィールド４６’と４８’のサイズが変化している。顔料フレークが整列すると、（観察角度および照明が固定された状態で）像が傾くときに、バーが像を下向きに「ローリングする」ような錯覚が生じる。反対方向に像を傾けると、このバーは反対方向（上）にローリングするように見える。
【００２４】
このバーは平面内に印刷されているにもかかわらず、このバーには深さがあるように見えることもある。この虚像的な深さは、印刷像の物理的な厚さよりもはるかに大きく見えることがある。ある選択パターンでフレークを傾けると、深さの錯覚、すなわち一般に「３Ｄ」と呼ばれるものが生じるように光が反射する。流体担体の形で基板上に印刷された磁性顔料フレークを伴う紙その他の基板の裏に、成形した磁石を配置することによって、３次元効果が得られる。これらのフレークは磁力線に沿って整列し、この担体を固化（例えば、乾燥または硬化）させた後で、３Ｄ像が生成される。この像が傾くと、この像が移動するように見えることがしばしばある。したがって、動的な３Ｄ像を形成することができる。
【００２５】
フリップ・フロップ・バーおよびローリング・バーは、磁性顔料フレーク、すなわち、磁界を利用して整列させることができる顔料フレークで印刷し得る。フリップ・フロップ・タイプの印刷像により、２つの別個のフィールドを備えた光学的可変デバイスが得られる。この光学的可変デバイスは、１回の印刷ステップで、１種類のインクの配合を用いて得られる。ローリング・バー・タイプの像により、トラメ石として知られる準宝石に類似の、像が傾くと移動するように見えるコントラスト・バンドを有する光学的可変デバイスが得られる。このような印刷像はかなり目立ち、この見かけの錯覚が生じる性質は複写されない。このような像は、認証および／または偽造防止用のデバイスとして、紙幣、株券、ソフトウエア文書、セキュリティ・シール、および類似の物体に適用し得る。これらの像は、紙幣、包装紙、およびラベルなど、大量に印刷する文書に特に望ましい。というのは、これらの像は、セクションＩＩＩで以下に説明する高速印刷工程で印刷し得るからである。
【００２６】
ＩＩＩ．製作装置の例
図３Ａは、フリップ・フロップ・タイプの像を生成する装置５０の一部の簡易断面図である。フレーク２６はＶ形に配置される。Ｖの両枝は傾き方向を表し、頂点は移行点を表す。２つの磁界が互いに対向すると、フレークをこのように配向させることが可能である。２つの磁石５２、５４は、極が反発する状態で整列される（この場合にはＮ極−Ｎ極）。モデル化するために、これらの磁石を、Ｎ極同士を０．１２５インチ離間して配置した、幅２インチ、高さ１．５インチで４０ＭＯｅのＮｄＦｅＢ磁石と仮定した。磁石のタイプ（材料および強さ）は、フレークの材料、ペイント輸送体の粘度、および基板の並進移動速度に従って選択する。多くの場合、ネオジム−ホウ素−鉄、サマリウムコバルト、および／またはＡＬＮＩＣＯ磁石を使用し得る。個々の印刷像のサイズに対して均一な光学効果を得るには、磁石間隔を最適化することが重要である。
【００２７】
この図には示さない前の印刷ステップで、紙のシート、プラスチック、フィルム、またはカード用紙などの印刷または塗装用の薄い基板５８上に像５６を印刷する。典型的な工程では、基板上にいくつかの像を印刷する。その後、この基板を切断して個々の文書にする。例えば、紙幣のシートに印刷し、それを切断して通貨にする。担体２８は依然として濡れているか、あるいは、少なくとも磁石で磁性フレークを整列させることができる程度に十分に流動性がある。一般に、この担体は整列後すぐに固化し、その結果、像がにじむことなく印刷済み基板を取り扱うことができる。磁性フレーク２６は、磁力線６０の方向にならって傾く。
【００２８】
図３Ｂは、フリップ・フロップ・タイプの像を生成する装置の一部の簡易断面図であり、磁石５２、５４は、ＳＵＰＥＲＭＡＬＬＯＹなど、高透磁率の金属合金製のベース６２上に取り付けられる。いくつかの磁石をベースに取り付ける場合には、それらのアセンブリを作製するとより容易になる。このベースは、この磁石の反対側で磁界の経路を提供し、このアセンブリの印刷側の磁力線を変化させる。この磁性ベースは、磁界の分路として働き、アセンブリの裏（「下」）の磁界を減少させ、それによって、裏面付近の物体を大きな磁界および磁力から遮蔽する。また、この磁性ベースは、ねじ、ボルト、溶接部などを用いずに、磁石を定位置でしっかりと保持する。磁界は、ベース６２内を循環し、それによって磁石間の磁界が均一になる。磁界は、磁石間の隙間および磁石の上で最も強くなる。
【００２９】
図３Ｃに、図３Ｂの装置全体の磁界強度の大きさの計算値を示す。強度は、磁石の縁部付近で低く、中央で極めて高くなり、その結果、像の各隣接部分にあるフレークがはっきりと移り変わる。
【００３０】
図４は、インライン印刷または塗装用の機器に装着し得る磁気アセンブリ６４の簡易図である。図３Ｂに示すものに類似の永久磁石６６、６８、７０、７２、７４、７６を、磁気引力によってベース６２に取り付ける。これらの磁石のＮ極およびＳ極をそれぞれ「Ｎ」および「Ｓ」で示す。これらの磁石は、磁石バーとすることもできるし、セグメント化することもできる。すなわち、磁石の列、例えば７４、７６などを利用し得る。磁石間に（図示しない）プラスチック・スペーサを挿入して、これらの磁石がぶつからないようにし、安全性を確保し得る。このアセンブリは、カバー８０を備えたケース７８内に収容される。このケースおよびカバーは、例えばアルミニウムその他の非磁性材料とし得る。
【００３１】
（例えば、正方形その他の形状の）印刷フィールド２０’を含むプラスチックまたは紙の基板２９は、印刷フィールドを磁力線が交差して通過するように、アセンブリ上部の上を矢印８２の方向に高速で移動する。これらのフィールドの中心を磁力線が交差して通過するように、基板を磁気アセンブリに位置合わせすることが可能である。あるいは、これらの磁石間の中心を印刷フィールドの中心からオフセットすることができる。同様に、この基板は、一連のシートではなく、連続ロールとすることができる。多くの場合、いくつかの組の像をシート上に印刷し、印刷が完了した後で、このシートを切断して、紙幣などの個々の文書にする。
【００３２】
フレークを傾けると、像２０に光学的錯覚効果が与えられる。一般に、ラインの磁気アセンブリのすぐ後に、（図示しない）水または溶媒ベースのペイントまたはインク用のドライヤ、あるいはフォトポリマー用のＵＶ光源が続き、それによって、インクまたはペイントの輸送体を乾燥させ、配向し直されたフレークをその整列位置で固定する。フレークが互いに凝縮することがあるので、一般に、塗布前にフレークを磁化するのは避けることが望ましい。厚さ約１００〜１５０ｎｍのニッケルまたはＰＥＲＭＡＬＬＯＹの層を伴う顔料フレークが適切であることがわかっている。
【００３３】
図５Ａは、本発明の実施形態による、移行部をよりはっきりさせたフリップ・フロップ・タイプの像を生成する装置の簡易断面図である。磁性ベース６２上に（それぞれ幅２インチ、高さ１．５インチにモデル化した）２つのＮｄＦｅＢ磁石８４を、それぞれのＮ極を「上」にして配置する。磁石間の距離は、約１インチである。これらの磁石間で、ＳＵＰＥＲＭＡＬＬＯＹなど、高透磁率の金属または金属合金でできたブレード８８をベースに取り付ける。このブレードの先端部９０の作用点は、約５°〜約１５０°の範囲にする。このブレードにより、磁力線が整形し直され、それによって、磁力線がより近づき、この先端部が磁力線の発生地点になる。
【００３４】
図５Ｂは、本発明の別の実施形態による像生成装置の簡易断面図である。成形したＳＵＰＥＲＭＡＬＬＯＹキャップ９２を磁石８４の上面に配置して、図に示すように磁力線を曲げる。これらのキャップは磁界を曲げ、磁界を先端部により近づけ、それによって、これらの線のＶ形移行部をよりはっきりさせる。
【００３５】
図５Ｃは、図５Ｂに示す装置の一部の簡易断面図であり、このような磁気デバイスにおけるフレークの向きを示している。基板２９は、このデバイスの上部に配置し、キャップ９２（または、図５Ａの場合には磁石）に沿って、観察者から紙面の方向にスライドする。印刷像８５は、先端部の上に配置する。フレーク２６は、磁力線９４にならい、それに従って傾く。この図には、ブレードの先端部の尖ったそのままの状態をより明瞭に示す。これにより、錯覚像の２つの区域間ではっきりした移り変わりが生じる。
【００３６】
図５Ｄは、図５Ｂおよび図５Ｃの装置の磁界強度の大きさの計算値を示すグラフである。図３Ｃの磁界強度のグラフに比べて磁界が強いところが狭く、よりはっきりした移り変わりが生じる。
【００３７】
図６は、インライン印刷または塗装用の機器に装着し得る磁気アセンブリ１００の簡易図である。図５Ａおよび図５Ｂに示すようにそれぞれのＮ極およびＳ極を配置した永久磁石８４を、磁性ベース６２上に取り付ける。あるいは、Ｓ極を上に向けることもできる。磁石の上面にキャップ・プレート９２を磁気により取り付ける。ブレード８８を、その縁部が、基板２９、２９’の並進移動方向８２に沿って延びるようにベース上に取り付ける。インライン磁石８４は、互いに隣接して、あるいは、それらの間に隙間１０２を設けて装着し得る。この磁気アセンブリは一般に、カバー・プレート８０を備えたケース７８内に収容される。
【００３８】
一般に、基板２９上に印刷されるフィールド１０４’は、配向されていないフレークを有する。印刷プロセスの産物としてこれらのフレークがある程度整列することがある。一般に、これらのフレークの一部は、基板の面内で整列する傾向がある。この基板が、磁気アセンブリの上を矢印８２で示す方向に高速で動くと、これらのフレークが磁力線に沿う向きに配向状態が変わり、その結果、（フリップ・フロップ型の）錯覚像１０４が形成される。この像は、異なる方向に光を反射する２つの区域と、それらの間の比較的はっきりした境界（移行部）とを有する。
【００３９】
図７Ａは、ローリング・バー・タイプの像を得るために、ペイントまたはインク内で半円形に配向されたフレークを形成する本発明の別の実施形態の簡易断面図である。図に示すように、薄い永久磁石１０６をその薄い断面を貫通して磁化する。この磁石は、その両端で円形の磁力線１０８を有する。基板２９には、流体担体内に分散した磁性フレークが印刷されており、この基板は、磁石に沿って観察者から紙面に向かって移動する。フレーク２６は、磁力線１０８の方向に沿って傾き、磁石の上で半円形パターンが形成される。
【００４０】
図７Ｂは、図７Ａによる装置の簡易斜視図である。基板２９は、矢印の方向に磁石１０６全体にわたって移動する。像１１０により、ローリング・バー形体１１４が形成される。この形体は、像が傾くか、あるいは観察角度が変化すると、上下に移動するように見えることになる。フレーク２６は、磁力線に関連して傾いているように示す。この像は一般に極めて薄く、フレークは、図に示すこぶを形成しないことがあるが、磁力線に沿って全体的に整列して所望のアーチ形反射特性が得られ、それによってローリング・バー効果が生じる。一例では、約２５°の角度の全範囲を通して像が傾くと、このバーが像を上下に移動するように見えた。
【００４１】
磁石の後縁１１８を面取り（１１６）することによって、ローリング・バー効果の強さを高めることができることがわかった。こうすると、像が磁石から離れるにつれて磁界が徐々に弱まると考えられる。そうしないと、磁石の尖ったコーナのところで生じる磁気の移り変わりにより、フレークの向きが配向し直され、ローリング・バーの視覚効果が損なわれることがある。ある特定の実施形態では、基板面からの角度３０°で磁石のコーナを面取りした。代替手法では、フレークが磁石の後縁を通過する前に、フレークを固定する。これは、磁石の行程のある程度下流に、例えば、ＵＶ硬化型担体用のＵＶ光源、または蒸発性担体用の乾燥源を設けることによって行うことができる。
【００４２】
図７Ｃは、本発明の別の実施形態による、ローリング・バー像を形成する別の装置１２０の簡易側面図である。２つの磁石１２２を使用してローリング・バー効果が得られる。磁性顔料フレーク２６は、液体担体２８内で長円形の磁力線に沿って自然に配向する。
【００４３】
図８は、本発明の実施形態による、インライン印刷または塗装用の機器に装着し得るローリング・バー像印刷装置１３０の簡易図である。図に示すようにＮ極とＳ極を分極させた薄い縦型磁石１０６を、概ね基板２９上の印刷フィールド１１０’の位置に従って選択した間隔で、これらの磁石を分離するプラスチック・ハウジング１３２内に装着する。これらの磁石が互いに反発するように、それらを位置合わせする。すなわち、１列の磁石のＮ極が隣接する列のＮ極に面し、Ｓ極が、反対側の隣接する列の磁石のＳ極に面する。
【００４４】
図４および図６に示す磁気デバイスには、磁石を取り付け、かつ隙間の中央のすぐ上か、あるいはブレードの先端部の上で磁界の強さを集中させるための高透磁率合金で製作されたベースがあるが、それらに比べて、図８の装置には金属製のベースがない。高透磁率の金属から作製されたベースにより、フレークを傾けることに係わる磁石の側で磁界の強さが弱まることになる。ベースの代わりに、磁石の上側部分が印刷フィールドの中心の下を延びるように、プラスチック・ハウジングのスリットに磁石を挿入する。ただし、磁石の上側部分は、中心からオフセットさせることができる。基板２９、２９’は、これらの磁石の上を矢印８２の方向に高速で移動する。これらの磁石の上を通過すると、印刷像中のフレークは磁力線に沿って自然に配向され、それによって、ローリング・バー像１１０で光学的錯覚効果が生じる。
【００４５】
図９Ａは、高速印刷プロセスにおいて磁気整列技術を利用して実現可能な別の光学効果の簡易断面図である。像１３４中の顔料フレーク２６は全体的に互いに平行に整列されるが、基板２９の表面に対して平行にならない。この場合も、各フレークが他の各フレークと完全に整列する必要はなく、得られる視覚的な印象は、本質的にこの図に従う。大部分のフレークが図に示すように整列すると、興味深い光学効果が得られる。１つの方向１３６から観察すると像が暗く見え、別の方向１３８から観察すると像が明るく見える。
【００４６】
図９Ｂは、本発明の実施形態による、図９Ａに示す像を生成し得る装置１３９の簡易断面図である。まだ濡れているペイントまたはインクを伴う印刷フィールド１３４を、永久磁石１４０の上に、その磁気軸に対してオフセットされた位置で配置する。磁界の解析は、２インチ×１．５インチで４０ＭＯｅのＮｄＦｅＢ磁石を仮定してモデル化した。磁界強度の大きさは、磁石の中心では低く、磁石の縁部に向かって高くなる。
【００４７】
一般に、一部の実施形態では電磁石を使用することがあるが、高速印刷機械の限られたスペース内で現在のスーパー・マグネットで得られるほど高い磁界を得ることは難しい。また、電磁石のコイルは、熱を発生する傾向があり、その結果、インクまたはペイントの硬化時間が影響を受け、別のプロセス変数が追加されることがある。そうではあるが、電磁石は、本発明のある種の実施形態では有用なことがある。
【００４８】
図９Ｃは、本発明の別の実施形態による装置の簡易断面図である。断面がダイヤモンド形の磁石１４２、１４２’を使用して磁界を広げ、それをさらに広くする。この装置は、互いに１インチ離して配置した３つの２インチ×１．５インチのＮｄＦｅＢ磁石でモデル化した。これらの磁石は、磁界中でフレークを配向し直すための磁気アセンブリの断面を示している。基板２９は、観察者から図面に向かう方向に高速で移動する。２つの磁石のそれぞれのＮ極は上を向き、それらの間に介在する磁石１４２’のＳ極は上を向いている。各磁石の磁界強度は、図９Ｂに示す磁石と同じだが、フレーク２６を配向させるための磁界１３４’を配置するためにより広い面積が設けられている。
【００４９】
図９Ｄは、本発明の別の実施形態による装置の簡易断面図である。図９Ｃに示す装置で得られるものに類似の効果が、屋根形の断面を有する磁石１４４、１４４’によって得られる。このような効果は、六角形、円形、台形その他の断面を有する磁石によっても得られる。磁石の形状が異なると、異なる性能が得られ、それによって、傾いたフレークで様々な印刷像または塗装像を生成し得る。例えば、磁界強度の大きさは、形状（断面）が異なる磁石では大きく異なることがある。
【００５０】
図９Ｅに、５つの磁石を用いた装置の磁界強度の計算値を示す。第１磁石１４２は、４０ＭＯｅのダイヤモンド形ＮｄＦｅＢ磁石であり、寸法はほぼ２インチ×１．５インチで、Ｎ極が上を向いている。第２磁石１４６は、２インチ×１．５インチで４０ＭＯｅの矩形ＮｄＦｅＢ磁石であり、Ｓ極が基板２９に面している。第３磁石１４８は、４０ＭＯｅのＮｄＦｅＢ磁石であり、上部が円形である。この磁石のＮ極は基板に面している。第４磁石１５０のＳ極は上を向いており、（先端部の角度が約１８５°の）屋根形である。第５磁石１５２も屋根形であるが、先端部の角度は約１７５°である。曲線１６０は、この図のアセンブリ内の磁界強度の計算値を示す。磁界強度は、異なる磁石に対して異なる形状になる。磁界強度は、矩形、ダイヤモンド形、および屋根形の磁石の中心では低く、円形磁石１４８では３８０，０００Ａ／ｍでほぼ平坦になる。この曲線は、磁石の形状設定が、フレークを配向させるトルクを得るのに十分な磁界強度を得る助けになることを示している。
【００５１】
図１０Ａは、本発明の実施形態による、高速印刷プロセスに適合させるのに適した、好ましい方向にフレークを傾ける装置１６２の簡易側面図である。３つの２インチ×１．５インチで４０ＭＯｅのＮｄＦｅＢ磁石１６４、１６４’が、基板２９および印刷像１６６に対して１０°傾いている。フレーク２６は、磁力線にならい、自然に再配向する。これらの磁石により、図９Ｄに示す整列に類似の同じ整列が行われる。２つの磁石１６４のＮ極は上向きであり、それらの間の磁石１６４’のＳ極は基板２９に面している。印刷像１６６は、磁石の中心軸の上に配置して、これらの傾いた磁石によって生成される傾いた磁力線を利用するべきである。このように配置すると、図９Ａ〜図９Ｅを参照して説明した磁気アセンブリの面積よりも広い面積上でフレークが均一に傾けられる。
【００５２】
磁界中の磁力線は平行ではない。その差は、次数が近いと小さく、線の間隔が広がると大きくなる。これは、磁界中に配置された大型の印刷像では、すべてのフレークの傾きが異なり、その結果、像の見かけがばらつくことを意味する。このばらつきは、磁石の中心に向かって磁力線を偏向させて、それらをより平行に保つことによって小さくすることができる。小型の補助磁石によってこれを行うことが可能である。
【００５３】
図１０Ｂは、本発明の実施形態による、補助磁石１７０、１７０’を含む装置１６８の簡易側面図である。傾いた主要磁石１７２、１７２’は、図１０Ａに示す磁石と類似の配置であり、交互に配置された磁石の基板２９に隣接する極は、交互に（Ｎ−Ｓ−Ｎ）代わる。より小型の補助磁石は、基板の下に、より大型の主要磁石間に配置される。これらの補助磁石は、補助磁石のＮ極が主要磁石のＮ極に面し、補助磁石のＳ極が主要磁石のＳ極に面するように配置される。このような配置では、２つの磁界（Ｎ−Ｎ、Ｓ−Ｓ）が互いに対向し、磁力線が主要磁石の中心に向かって偏向する。
【００５４】
図１０Ｃは、図１０Ａおよび図１０Ｂに示す磁気アセンブリについての磁界強度の計算値を、それぞれ曲線１７４および１７６で示す簡易グラフである。これらのグラフがこのアセンブリの寸法にどのように関係しているかを示すために、基板２９、主要磁石１７２、１７２’、および補助磁石１７０、１７０’が示されているが、補助磁石が関係しているのは、第２曲線１７６のグラフだけである。第１曲線１７４は、図１０Ａのアセンブリの磁界強度の大きさが、基板の一方の縁部から他方の縁部の方向にどのように変化するかを示している。この曲線は、主要磁石１７２、１７２’の中心に対応する２つの極小値１７８、１８０を有する。中央の磁石１７２’の中心軸１８２は、この磁石の中心と磁界強度のグラフが交わる場所を示している。
【００５５】
このアセンブリ内に補助磁石１７０、１７０’を含めると、磁界強度の大きさが左にシフトする。第２曲線１７６は、図１０Ｂによるアセンブリの磁界強度の大きさを示している。この曲線上の極大値１８４、１８６は、図１０Ａに関連する第１曲線１７４に対して左にシフトしている。これは、補助磁石上の対向する磁界により、主要磁石の磁界が偏向することを示している。
【００５６】
図１１Ａは、印刷後、印刷フィールド１９２内の磁性顔料フレークを基板の面内で整列させる装置１９０の簡易側面図である。磁石１９４、１９６は、基板２９の表面に対して本質的に平行に磁力線１９８を生成するように配置される。顔料フレークを使用するある種の印刷プロセスでは、これらのフレークは、塗布（印刷）されたときに本質的に基板に平行に整列するが、例えば、印刷スクリーンを持ち上げると面外に「外れる」。このようにフレークの編成が乱れることにより、彩度の減少など、印刷体の視覚効果が弱くなる傾向がある。
【００５７】
一例では、従来方式のシルク・スクリーン・プロセスを利用して、紙のカードに磁性カラー・シフト顔料フレークを塗布した。別の紙のカードに同じインクを塗布したが、インク担体が乾く前に、磁石を使用してカードの面内でフレークを配向し直した。色の濃さなどの視覚的な見かけの差は極めて顕著であった。測定値から、彩度が１０％向上したことが示された。これは極めて大きなレベルの向上である。基板およびフレークの薄膜層の変更など、顔料フレークの生産技術の改変によって、このような向上を実現することは極めて難しいと考えられる。彩度をより大きく向上させることさえ可能であると考えられ、インタリオ（Ｉｎｔａｇｌｉｏ）印刷プロセスを利用して形成される像に、磁気による再整列技術を適用すると、４０％向上し得ると考えられる。
【００５８】
図１１Ｂは、本発明の別の実施形態による、磁気により整列可能なフレークで印刷した像の視覚的な品質を高める装置の一部の簡易側面図である。磁石１９４、１９６により、基板２９に対して本質的に平行な磁力線１９８が生成され、その結果、流体担体２８内の磁性顔料フレーク２６が平らになる。これらの磁石をある間隔で離間させて配置し、それによって所望の磁界を得ることができる。また、この装置をインライン印刷プロセスに適合させることができる。
【００５９】
ＩＶ．回転式磁石による印刷
図１２Ａは、本発明の実施形態による印刷装置２００の一部の簡易側面図である。押圧ローラ２１０の内部に磁石２０２、２０４、２０６、２０８を配置して、印刷像に相関するパターンを形成する。紙の連続シート、プラスチック・フィルム、または積層体などの基板２１２は、印刷シリンダ２１４と押圧ローラ２１０の間を高速で移動する。この印刷シリンダは、磁性顔料を含む比較的厚い層２１２の液体のペイントまたはインク２１５を、原料容器２１６から取り上げる。このペイントまたはインクを、ブレード２１８によって印刷シリンダ上で所望の厚さに広げる。印刷シリンダと押圧ローラの間で像を印刷する間に、押圧ローラ内の磁石は、印刷像２２０の少なくとも一部の磁性顔料フレークを配向（すなわち、選択的に整列）させる。一般に、テンショナ２２２を使用して、基板が押圧ローラおよび印刷シリンダの外に出てくるときに所望の基板張力を維持し、ドライヤ２２４で基板上の像を乾燥させる。このドライヤは、例えばヒータとすることもできるし、インクまたはペイントをＵＶ硬化型とし、ＵＶランプで固化させることもできる。
【００６０】
図１２Ｂは、本発明の別の実施形態による印刷装置２００’の一部の簡易側面図である。テンショナ２２２’その他のローラ内に、磁石２０２’、２０４’、２０６’、２０８’を装着する。これらの磁石は、インクまたはペイントの流体担体が乾燥または固化する前に、印刷像の磁性顔料フレークを配向させる。フレークが選択的に配向されていない状態で、フィールド２１９が押圧ローラ２１０’および印刷シリンダ２１４の外に出てくる。これらのフレークを固定する前に、テンショナ２２２’内の磁石２０６’によって濡れている像２２０’を配向させる。ドライヤ２２４により、乾燥または硬化プロセスが促進されるか、あるいはそこで完了する。
【００６１】
図１２Ｃは、本発明の実施形態による磁気ローラ２３２の簡易斜視図である。このローラは、図１２Ａおよび図１２Ｂに即して論じた印刷シリンダまたはテンショナ、あるいは、インクまたはペイントが固定される前に印刷基板に接触する印刷システム内の別のローラとすることができる。このローラに、磁気アセンブリ２３４、２３６、２３８、２４０、２４１をねじ２４２で取り付ける。こうすると、印刷機からローラを取り外さずに、磁気アセンブリを変更することができる。これらの磁気アセンブリは、フリップ・フロップ２３４、２３６の像、またはローリング・バー２３８の像を生成するように構成することもできるし、印刷基板上にパターン化された像を生成するパターン化した磁性材料２４０、２４１、または他の選択した磁気構成とすることもできる。このローラ上の磁気構造を、シートまたはロールに位置合わせして、磁性顔料フレークで基板上に印刷されるフィールドに所望の磁界パターンを提供する。図に示すパターンは、ローラの円周の曲面にならう平坦なパターンを表す。あるいは、この磁気構造をローラ内に組み込むこともできるし、適切な表面材料のローラを選択したパターンで磁化することもできる。
【００６２】
図１２Ｄは、磁気アセンブリ２４４が内部に埋め込まれたローラ２３２’の一部の簡易斜視断面図である。この磁気アセンブリの断面は星形であり、その表面２４４’は、このローラの表面と本質的に同一平面である。この磁気アセンブリは、図１２Ｆに示すように、成形され永久磁化された材料とすることもできるし、下記の図１２Ｅに示すように、ＳＵＰＥＲＭＡＬＬＯＹ、ＭＵ−ＭＥＴＡＬ、または類似の材料の先端部分を備えることもできる。このローラは、第１矢印２４６の方向に回転し、紙またはフィルムの基板２４８は、第２矢印２５０の方向に移動する。磁性顔料フレークを含むフィールド２５２は、基板上に印刷されている。ローラが基板に近づいたときに、このフィールドは星形の磁気アセンブリの表面の上にあり、このフィールド内に星形の光学的錯覚形体２５４が形成された。好ましい実施形態では、磁気アセンブリが基板に接触している間に、磁性顔料フレークを固定する。
【００６３】
光学的錯覚効果２５４は、印刷されたフィールドの物理的な厚さよりもはるかに深い見かけ上の深さを有する星である。磁性顔料フレークとともに使用する担体のタイプは、最終結果に影響を及ぼし得ることがわかった。例えば、（水ベースの担体を含めて）溶媒ベースの担体は、溶媒が蒸発するにつれ、容積が減少する傾向がある。これにより、部分的に傾いたフレークが基板面に向かって傾けられるなど、さらなる整列が行われることがある。ＵＶ硬化型の担体は、収縮しない傾向があり、磁性顔料フレークが磁界パターンと接触した後では、磁性顔料フレークの整列がより精確に保存される傾向がある。整列が保存されることと、担体内の溶媒の蒸発によって整列を強化することのいずれが望まれるかは、意図する用途によって決まる。
【００６４】
図１２Ｅは、磁気アセンブリ２５６の簡易側面図である。磁気アセンブリ２５６は、永久磁石２５８を備え、ＳＵＰＥＲＭＡＬＬＯＹその他の高透磁率材料のパターン化された先端部２６０によって、基板２４８に向けられる磁界を提供する。説明の都合上、モデル化された磁力線２６２を示す。ある種の「スーパー・マグネット」材料は、硬く、脆く、一般に複雑な形状に機械加工するのが難しい。ＳＵＰＥＲＭＡＬＬＯＹは、例えばＮｄＦｅＢ磁石よりも機械加工がはるかに容易であり、そのため、所望のパターンで磁性顔料フレークを整列させるのに十分な磁界の強さを伴う複雑な磁界パターンが得られる。ＳＵＰＥＲＭＡＬＬＯＹおよび類似の合金の残留磁化が低いことも、これらの機械加工を比較的容易にしている。
【００６５】
図１２Ｆは、成形した永久磁石２５８’を備えた磁気アセンブリ２６４の簡易側面図である。この磁石の全長にわたって成形する必要はなく、基板２４８のところに所望の磁界パターンを生成する部分を成形するだけでよい。永久磁石を形成するのに一般に使用するある種の材料は機械加工が難しいが、少なくとも先端部分に単純なパターンを形成することができる。永久磁石を形成する他の材料は機械加工が可能であり、所望の光学的錯覚効果を生成するのに十分な磁気の強さが得られる。同様に、磁石合金は、粉末冶金技術を利用して、比較的複雑な形状に鋳造または成形することができる。
【００６６】
Ｖ．方法の例
図１３Ａは、本発明の実施形態による、基板上に像を印刷する方法３００の簡易流れ図である。流体担体内の磁性顔料フレークを使用して、紙のシート、プラスチック・フィルム、または積層体などの薄い平面基板上にフィールドを印刷する（ステップ３０２）。担体が乾燥または固化する前に、磁気アセンブリに対して直線的に基板を移動させて（ステップ３０４）、磁性顔料フレークを配向させる（ステップ３０６）。磁性顔料フレークを磁気により配向させた後で、像を固定（すなわち、乾燥または固化）して（ステップ３０８）、顔料フレークの整列に起因する光学的可変像が得られる。一般に、基板は、静止した磁気アセンブリを通過させる。場合によっては、この像は、カラー・シフトなどの追加の光学的可変効果を有することがある。特定の実施形態では、フリップ・フロップ像が得られるように磁気アセンブリを構成する。別の実施形態では、ローリング・バー像が得られるように磁気アセンブリを構成する。ある種の実施形態では、薄い平面基板は、いくつかの像を印刷するシートである。このシート上の像は、同じものとすることもできるし、異なるものでもよく、異なるインクまたはペイントを使用して、シート上に像を印刷し得る。同様に、異なる磁気アセンブリを使用して、１枚の基板シート上に異なる像を生成し得る。他の実施形態では、基板は、紙のロールなどの本質的に連続した基板とし得る。
【００６７】
図１３Ｂは、本発明の別の実施形態による、移動する基板上に像を印刷する方法３１０の簡易流れ図である。磁石が埋め込まれた回転ローラを通過して基板を移動させて（ステップ３１２）、流体担体の形で基板に塗布された磁性顔料フレークを整列させる（ステップ３１４）。次いで、磁性顔料フレークを固定して（ステップ３１６）、顔料フレークの整列に起因する光学的可変像が得られる。一実施形態では、基板上にインクまたはペイントを印刷するときに、押圧ローラ内の磁石によって磁性顔料フレークを整列させる。別の実施形態では、テンショナなどの後続のローラ内の磁石によって磁性顔料フレークを整列させる。これらのフレークを整列させた後で、インクまたはペイントを乾燥または硬化させて像を固定する。
【００６８】
フリップ・フロップ像またはローリング・バー像を形成する磁気構造を含めて、１つ（または複数）のローラ内に様々な磁気構造を組み込むことができる。選択した形状を有する面を備えた磁石など、他の磁気構造をローラ内に組み込んで、光学的可変像を高速に印刷することができる。例えば、面（ローラの面）上にリング形状を有する磁石により、磁性顔料フレークで印刷したフィールド内で「フィッシュアイ」効果が得られる。１つ（または複数）のローラ内の磁石を、例えば、星、ドル記号、またはユーロ記号などの他の形状に合わせることができる。ドライヤの近くのテンショナその他のローラ上に磁石を設けると、像が磁石の面の後縁を離れる際の、磁性顔料フレーク中の像の劣化に関連する問題を回避することができる。他の実施形態では、磁気ローラから基板を接線方向に離すと、磁気により整列した像の劣化が回避される。代替実施形態では、基板を静止させ、磁気ローラを基板全体にわたって転がすことができる。
【００６９】
以上、本発明の特定の実施形態および本発明を実施する最良の形態を参照して本発明を説明してきたが、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく、様々な改変形態および置換形態が当業者には明らかであろう。したがって、上記説明は単なる例であり、本発明は添付の特許請求の範囲で定められることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１Ａ】「フリップ・フロップ」と称する印刷像を示す簡易断面図である。
【図１Ｂ】第１選択観察角度における文書上の印刷像を示す簡易平面図である。
【図１Ｃ】観察点に関して像を傾けることによって得られた、第２選択観察角度における印刷像を示す簡易平面図である。
【図２Ａ】本発明の別の実施形態による、議論の便宜上「ローリング・バー」と称する印刷像を示す簡易断面図である。
【図２Ｂ】第１選択観察角度におけるローリング・バー像を示す簡易平面図である。
【図２Ｃ】第２選択観察角度におけるローリング・バー像を示す簡易平面図である。
【図３Ａ】フリップ・フロップ・タイプの像を生成する装置を示す簡易断面図である。
【図３Ｂ】フリップ・フロップ・タイプの像を生成する装置を示す簡易断面図である。
【図３Ｃ】図３Ｂの装置全体の磁界強度の大きさの計算値を示すグラフである。
【図４】インライン印刷または塗装用の機器に装着し得る磁気アセンブリを示す簡易図である。
【図５Ａ】本発明の実施形態による、移行部をよりはっきりさせたフリップ・フロップ・タイプの像を生成する装置を示す簡易断面図である。
【図５Ｂ】本発明の別の実施形態による像生成装置を示す簡易断面図である。
【図５Ｃ】図５Ｂに示す装置の一部を示す簡易断面図であり、このような磁気デバイスにおけるフレークの向きを示す。
【図５Ｄ】図５Ｂおよび図５Ｃの装置の磁界強度の大きさの計算値を示すグラフである。
【図６】インライン印刷または塗装用の機器に装着し得る磁気アセンブリを示す簡易図である。
【図７Ａ】ローリング・バー・タイプの像を得るために、ペイントまたはインク内で半円形に配向されたフレークを形成する本発明の別の実施形態を示す簡易断面図である。
【図７Ｂ】図７Ａによる装置を示す簡易斜視図である。
【図７Ｃ】本発明の別の実施形態による、ローリング・バー像を形成する装置を示す簡易側面図である。
【図８】本発明の実施形態による、インライン印刷または塗装用の機器に装着し得るローリング・バー像印刷装置を示す簡易図である。
【図９Ａ】高速印刷プロセスにおいて磁気整列技術を利用して実現可能な別の光学効果を示す簡易断面図である。
【図９Ｂ】本発明の実施形態による、図９Ａに示す像を生成し得る装置を示す簡易断面図である。
【図９Ｃ】本発明の別の実施形態による装置を示す簡易断面図である。
【図９Ｄ】本発明の別の実施形態による装置を示す簡易断面図である。
【図９Ｅ】５つの磁石を用いた関連装置の磁界強度の計算値を示すグラフである。
【図１０Ａ】本発明の別の実施形態による、選択方向に磁性フレークを傾ける錯覚像印刷装置を示す簡易側面図である。
【図１０Ｂ】本発明の別の実施形態による、補助磁石を含む錯覚像印刷装置を示す簡易側面図である。
【図１０Ｃ】図１０Ａおよび図１０Ｂの装置についての磁界強度を示す簡易グラフである。
【図１１Ａ】印刷後、磁性顔料フレークを基板の面に対して整列させる装置を示す簡易側面図である。
【図１１Ｂ】磁気により整列可能なフレークで印刷した像の視覚的な品質を高める装置の一部を示す簡易側面図である。
【図１２Ａ】本発明の実施形態による回転式印刷装置を示す簡易側面図である。
【図１２Ｂ】本発明の別の実施形態による回転式印刷装置を示す簡易側面図である。
【図１２Ｃ】図１２Ａおよび図１２Ｂに示す装置による、磁気アセンブリを備えた回転ドラムを示す簡易斜視図である。
【図１２Ｄ】本発明の実施形態による、磁気によりパターン化された表面を備えた回転ドラムの一部を示す簡易斜視図である。
【図１２Ｅ】本発明の実施形態による、３次元錯覚像を印刷する磁気アセンブリを示す簡易側面図である。
【図１２Ｆ】本発明の別の実施形態による、３次元錯覚像を印刷する磁石を示す簡易側面図である。
【図１３Ａ】本発明の実施形態による像印刷方法を示す簡易流れ図である。
【図１３Ｂ】本発明の別の実施形態による像印刷方法を示す簡易流れ図である。
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５Ｄ】
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【図６】
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【図８】
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【図９Ｅ】
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【図１０Ｃ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【国際調査報告】
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