ИЗДЕЛИЕ С ДИНАМИЧЕСКОЙ РАМКОЙ, СФОРМИРОВАННОЙ ВЫРОВНЕННЫМИ ПИГМЕНТНЫМИ ХЛОПЬЯМИ
ARTICLE WITH DYNAMIC FRAME FORMED BY ALIGNED PIGMENT FLAKES

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение, в общем, относится к оптически изменяемым элементам и, более конкретно, к выравниванию или ориентированию магнитных хлопьев в процессе рисования или печати для получения иллюзорного оптического эффекта.
Уровень техники
Оптически изменяемые элементы используются в самых разных вариантах применения, как декоративных, так и утилитарных; например, такие элементы используются, как элементы защиты на коммерческих продуктах. Оптически изменяемые элементы могут быть изготовлены различными способами для достижения различных эффектов. Примеры оптически изменяемых элементов включают в себя голограммы, напечатанные на кредитных картах и на документации подлинного программного обеспечения, изображения со сдвигом цвета, напечатанные на банкнотах и улучшающие внешний вид поверхности изделий, таких как мотоциклетные шлемы и колесные колпаки.
Оптически изменяемые элементы могут быть изготовлены, как пленка или фольга, которые прессуют, штампуют, приклеивают или по-другому закрепляют на объекте, и также могут быть изготовлены, используя оптически изменяемые пигменты. Один тип оптически изменяемых пигментов обычно называется пигментами со сдвигом цвета, поскольку видимый цвет изображений, соответствующим образом напечатанных такими пигментами, изменяется при изменении угла обзора и/или освещения. Общий пример представляет собой цифру "20", напечатанную пигментами со сдвигом цвета в нижнем правом углу двадцатидолларовой банкноты США, которая используется, как устройство защиты от подделки.
Оптически изменяемые элементы также могут быть изготовлены с магнитными пигментами, которые выравниваются под действием магнитного поля. После покрытия продукта жидким составом, магнит с магнитным полем, имеющим требуемую конфигурацию, помещают с нижней стороны подложки. Выравниваемые магнитным полем хлопья, распределенные в жидкой органической среде, ориентируют сами себя параллельно линиям магнитного поля, отклоняясь от исходной ориентации. Такое отклонение изменяется от нормали к поверхности подложки до исходной ориентации, которая включает хлопья, расположенные, по существу, параллельно поверхности продукта. Хлопья с плоской ориентацией отражают падающий свет обратно зрителю, в то время как переориентированные хлопья не делают это.
Некоторые элементы защиты от подделки являются скрытыми, в то время как другие предназначены для того, чтобы их заметили. К сожалению, некоторые оптически изменяемые элементы, которые предназначены для того, чтобы их заметили, не являются широко известными, поскольку оптически изменяемый аспект элемента не является существенно выраженным. Например, сдвиг цвета изображения, напечатанного пигментами со сдвигом цвета, может быть не заметным при освещении однородным флуоресцентными светом, направленным с потолка, но в большей степени заметен при прямом солнечном свете или при освещении из одной точки. Это может облегчить для фальшивомонетчика возможность передать поддельные банкноты без оптически изменяемого элемента, потому что получатель может не знать об оптически изменяемом элементе, или поскольку поддельная банкнота может выглядеть, по существу, аналогично аутентичной банкноте в определенных условиях.
Для того, чтобы сделать оптические защитные элементы в высокой степени заметными, относительно высокие концентрации магнитных хлопьев используются для формирования ярких изображений, которые, например, выглядят, как трехмерные изображения. Получаемые в результате оптические элементы не пропускают свет. Иногда они называются защитными наклейками, и при этом существует риск, связанный с безопасностью, вызванный возможным переносом наклейки на поддельный документ. Кроме того, непрозрачные защитные элементы, сформированные из магнитных пигментов, могут быть нежелательными, поскольку они, по существу, закрывают фоновый рисунок, тогда как нанесение на документ структур Гильоша широко распространено при печати банкнот.
В соответствии с этим, существует потребность уменьшения недостатков существующих оптических защитных наклеек. Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить в высокой степени заметные защитные элементы, в которых оптические эффекты, формируемые магнитным выравниванием пигментов, взаимодействуют с расположенными под ними печатными структурами, и которые могут быть сформированы во время процессов высокоскоростной печати.
Сущность изобретения
Оптический защитный элемент включает в себя подложку и графический компонент, поддерживаемый подложкой, и формирующий изображения и фон, различаемые друг от друга; графический компонент включает в себя первое покрытие, напечатанное первыми чернилами, имеющими множество первых пигментов, в первом связующем, например, напечатанные на подложке с помощью обычных чернил (чернил); первые пигменты могут представлять собой частицы красителя. Оптический защитный элемент также имеет оптический компонент, поддерживаемый подложкой, возможно, напечатанный в непосредственной близости или поверх графического компонента; оптический компонент включает в себя второе покрытие из вторых чернил, которые имеют множество вторых частиц пигмента во втором связующем. Вторые частицы пигмента представляют собой пигментные хлопья, каждое из которых включает в себя магнитный или намагничиваемый материал, который выравнивается таким образом, что формируется структура рамки так, что структура рамки, предпочтительно, окружает по меньшей мере часть изображения. В пределах структуры рамки, вдоль множества радиальных направлений, происходящих из изображения, углы, которые пигментные хлопья формируют с подложкой, уменьшаются до тех пор, пока часть пигментных хлопьев не будет расположена параллельно подложке, и затем углы вдоль этих направлений увеличиваются таким образом, что, когда свет падает на пигментные хлопья от источника света, свет, отраженный от структуры рамки, формирует динамическую рамку, которая окружает изображение и выглядит, как подвижная, по мере того, как подложку наклоняют относительно источника света. Изображение выглядит неподвижным, и размер, и концентрация пигментных хлопьях во вторых чернилах подобраны таким образом, что часть фонового изображения, расположенная рядом с динамической рамкой, является видимой через оптический компонент, что формирует иллюзию плавания, то есть, изображение и/или динамическая рамка могут восприниматься, как плавающие выше или ниже подложки, когда изделие наклоняют, и динамическая рамка выглядит подвижной. Концентрация пигментных хлопьев во вторых чернилах может быть меньше, чем 14 мас. %, и, предпочтительно, может составлять от 4 до 10 мас. % отвержденных, высушенных чернил. Вторые чернила отличаются от первых чернил, то есть, вторые частицы пигмента отличаются от первых частиц пигмента, или концентрация первых частиц пигмента в первых чернилах отличается от концентрация первых частиц пигмента в первых чернилах. Оптический защитный элемент может использоваться, как защитный элемент, например, банкноты.
В одном аспекте изобретения оптический защитный элемент имеет подложку и графический компонент, который включает в себя первое покрытие, изготовленное из первых чернил; первое покрытие формирует центральное изображение. Оптический защитный элемент также имеет оптический компонент, который включает в себя второе покрытие, изготовленное из вторых чернил, отличающихся от первых чернил, и содержит пигментные хлопья в концентрации меньше, чем 14 мас. % Графические и оптические компоненты поддерживаются подложкой, и выравниваемые магнитным полем хлопья выравниваются так, чтобы сформировать структуру рамки, окружающую изображение. В пределах структуры рамки углы, которые хлопья формируют с подложкой, уменьшаются практически до нуля и затем увеличиваются вдоль большей части радиальных направлений, происходящих из изображения, таким образом, что, когда свет падает на выровненные магнитным полем хлопья от источника света, свет, отраженный от структуры рамки формирует динамическую рамку, окружающую изображение, в котором первая яркая рамка выглядит, как движущаяся при наклоне подложки относительно источника света, и центральное изображение выглядит неподвижным, когда динамическая рамка выглядит движущейся. Второе покрытие может быть напечатано поверх первого покрытия, или первое покрытие может быть напечатано поверх второго покрытия, таким образом, что яркая динамическая рамка является только частично видимой через зазоры в первом покрытии. Оптический компонент может быть сформирован на прозрачной пластиковой основе и закреплен на подложке, поддерживающей графический компонент. Пигментные хлопья содержат постоянный магнитный или намагничиваемый материал, и распределяются в чернилах в концентрации, предпочтительно, в диапазоне 4-10 мас. %
В еще одном аспекте изобретения оптический защитный элемент включает в себя подложку и оптический компонент, например, покрытие, включающее в себя пигментные хлопья в связующем, поддерживаемом подложкой. Оптический компонент имеет первую изогнутую область с первым множеством пигментных хлопьев, выровненных в виде первой изогнутой структуры, в поперечном сечении первой изогнутой области таким образом, что свет, отраженный от первого множества пигментных хлопьев, формирует изображение первой рамки. Оптический компонент имеет вторую изогнутую область со вторым множеством пигментных хлопьев, отличным от первого множества пигментных хлопьев, выровненных во второй изогнутой структуре, в поперечном сечении второй изогнутой области таким образом, что свет, отраженный от второго множества пигментных хлопьев, формирует изображение второй рамки, в котором первая рамка выглядит, как движущаяся относительно второй рамки, когда подложку наклоняют. Пигментные хлопья включают в себя магнитный или намагничиваемый материал для магнитного выравнивания хлопьев. Предпочтительно, первая и вторая изогнутые структуры поддерживаются вдоль первой и второй изогнутых областей, соответственно. Первая и вторая изогнутые области могут быть разными областями или могут совпадать. Пигментные хлопья содержат постоянный магнитный или намагничиваемый материал, и распределены в чернилах в концентрации, предпочтительно, в диапазоне 4-8 мас. % Оптический защитный элемент может использоваться как защитный элемент, например, банкноты.
В другом аспекте изобретения пигментные хлопья, формирующие оптический компонент, выравниваются в связующем, используя магнитную сборку, которая включает в себя один магнит или множество магнитов, установленных друг на друга. Магнит или стопка магнитов имеет северный и южный полюса на их верхней и нижней поверхностях, и сужающийся прессованный вырез (сквозная воронка) или конический вырез между верхней и нижней поверхностями. Верхнее и нижнее отверстия выреза могут иметь различные формы, включая в себя круг, овал, квадрат, шестиугольник и другие формы, в которых верхнее и нижнее отверстия выреза отличаются по размеру, хотя, предпочтительно, имеют аналогичные формы. Для выравнивания пигментных хлопьев, большее отверстие, предпочтительно, расположено рядом с подложкой, поддерживающей выравниваемые магнитным полем пигментные хлопья, тогда как меньшее отверстие расположено дистально от подложки. Магнитная сборка может включать в себя отклоняющий элемент с отверстием, меньшим, чем верхнее отверстие магнита или стопки магнитов. Пигментные хлопья, выровненные магнитом, имеющим сквозной конический вырез, когда их облучают светом от источника света, отражают свет, таким образом, что формируется динамическая рамка, которая изменяет свой размер, когда рамка выглядит, как движущаяся, проявляя, таким образом, эффект динамического преобразования, который может использоваться в отсутствие графического компонента.
В соответствии с другим аспектом изобретения, оптический компонент включает в себя связующее с выравниваемыми магнитным полем пигментными хлопьями, распределенными в нем; пигментные хлопья выравниваются, используя магнитное поле таким образом, что вдоль большинства радиальных направлений минимальные углы, которые линии поля формируют с подложкой, уменьшаются от 70 градусов до нуля и затем увеличиваются до 70 градусов, более предпочтительно углы изменяются от 80° до нуля, и с другой стороны, до 80°. Следовательно, предпочтительно, чтобы вдоль по меньшей мере одного из множества радиальных направлений, углы, которые выравниваемые магнитным полем хлопья формируют с подложкой, уменьшаются от 70 градусов, практически, до нуля и затем увеличиваются до 70 градусов; более предпочтительно, от 80°, практически, до нуля и затем снова увеличиваются до 80°.
В еще одном, другом аспекте изобретения оптический защитный элемент включает в себя подложку, первое покрытие из отвержденного связующего, например, первые чернила или краску, поддерживаемую подложкой, и второе покрытие из отвержденного связующего, например, вторые чернила или краску, включающую в себя пигментные хлопья, поддерживаемые подложкой. Первое и второе покрытия формируют изображение, включающее в себя знаки, фоновое изображение и область рамки по меньшей мере частично окружающую знаки и покрывающую часть фоновой структуры. Поперечное сечение области рамки имеет изогнутую структуру из выровненных пигментных хлопьев, и изогнутая структура поддерживается вдоль области рамки таким образом, что при освещении светом от источника света, свет, отраженный от изогнутой структуры, формирует яркую рамку, которая по меньшей мере частично окружает знаки и движется относительно фонового изображения, когда подложку наклоняют относительно источника света. Концентрация пигментных хлопьев во вторых чернилах составляет меньше чем 14 мас. % таким образом, что часть фонового изображения, лежащего под областью рамки за пределами яркой рамки, будет по меньшей мере частично видимой, в результате чего яркая динамическая рамка ограничивает динамическую область, содержащую знаки, от фона, и эта динамическая область движется относительно фонового изображения, когда подложку наклоняют таким образом, что динамическая рамка или знаки появляются, как плавающие выше или ниже подложки. Знаки могут включать в себя символ, логотип или изображение. Фоновое изображение может включать в себя структуру таким образом, что яркая динамическая рамка закрывает разные элементы фоновой структуры, когда яркая рамка выглядит движущейся.
В соответствии с другим аспектом изобретения, оптический защитный элемент включает в себя подложку и многослойное изображение, поддерживаемое подложкой, в котором многослойное изображение включает в себя знаки, фоновую структуру, и покрытие, включающее в себя пигментные хлопья, каждое из которых имеет магнитный или намагничиваемый материал. Покрытие поддерживается областью рамки подложки, окружающей знаки, и покрывает часть фоновой структуры. Поперечное сечение покрытия в области рамки имеет изогнутую структуру из пигментных хлопьев, и изогнутая структура поддерживается вдоль области рамки таким образом, что свет, отраженный от изогнутой структуры, формирует динамическую рамку, которая окружает знаки, и движется относительно фона, когда подложку наклоняют. Размер и концентрация пигментных хлопьев во вторых чернилах таковы, что часть фонового изображения, рядом с динамической рамкой по меньшей мере частично является видимой, в результате чего, динамическая рамка разграничивает динамическую область, содержащую знаки от фонового изображения, и эта динамическая область движется относительно фона, когда подложку наклоняют таким образом, что динамическая рамка или знаки выглядят плавающими за пределами плоскости подложки. Концентрация пигментных хлопьев в покрытии может составлять меньше чем 14 мас. % сухих чернил.
В соответствии с другим аспектом изобретения предложен способ аутентификации документа или объекта, имеющего рамку, сформированную из выравниваемых магнитным полем хлопьев. В обычных условиях освещения объект облучают светом другого цвета через дополнительный источник света, возможно, используя свет фотовспышки. В нормальных условиях освещения объект проявляет одну или больше ярких рамок, и когда его облучают светом другого цвета от дополнительного источника света, объект представляет дополнительную рамку цвета света от дополнительного источника света.
Способ изготовления оптического защитного элемента для предоставления эффекта преобразования включает в себя обеспечение покрытия, имеющего пигментные хлопья, распределенные в связующем на подложке, в котором пигментные хлопья включают в себя магнитный или намагничиваемый материал, выравнивание пигментных хлопьев, используя магнитную сборку, включающую в себя магнит и отклоняющий элемент, и фиксацию связующего. Магнит имеет верхнюю и нижнюю поверхности, и сквозной вырез между верхней и нижней поверхностями, таким образом, что верхняя поверхность имеет верхнее отверстие, и нижняя поверхность имеет нижнее отверстие. Магнитная ось магнитной сборки направлена в направлении от одной до другой из верхней и нижней поверхностей. Отклоняющий элемент расположен рядом с верхней поверхностью магнита, в котором верхнее отверстие только частично покрыто отклоняющим элементом.
В другом аспекте изобретения оптический защитный элемент включает в себя подложку, графический компонент, включающий в себя множество первых пигментов в первых чернилах, поддерживаемых подложкой, и формирующих изображение, и оптический компонент, включающий в себя множество вторых пигментов во вторых чернилах, поддерживаемых подложкой. Концентрация вторых пигментов во вторых чернилах меньше, чем 14 мас. %, и вторые пигменты представляют собой пигментные хлопья, каждое из которых включает в себя магнитный или намагничивающийся материал, выровненный так, что формируется структура рамки таким образом, что структура рамки окружает изображение и, в пределах структуры рамки углы, которые формируют пигментные хлопья с подложкой, уменьшаются до нуля и затем увеличивается вдоль множества радиальных направлений, происходящих из изображения таким образом, что, когда свет падает на пигментные хлопья от источника света, свет, отраженный от структуры рамки, формирует динамическую рамку, которая окружает изображение и выглядит, как движущаяся, по мере того, как подложку наклоняют относительно источника света, и в котором изображение выглядит неподвижным, когда динамическая рамка выглядит движущейся.
Краткое описание чертежей
Изобретение будет описано более подробно со ссылкой на приложенные чертежи, на которых представлены его предпочтительные варианты воплощения, на которых:
на фиг. 1 показаны фотографии кольцеобразных рамок, напечатанных магнитными чернилами, имеющими разные концентрации выравниваемых под действием магнитного поля хлопьев;
на фиг. 2 показаны фотографии рамок, показанных на фиг. 1, под другим углом наблюдения;
на фиг. 3 схематично показан вид в поперечном сечении покрытия из чернил или краски;
на фиг. 4 и 5 показаны фотографии изделия;
на фиг. 6 показана схема магнита;
на фиг. 7-9 показаны фотографии изделия;
на фиг. 10 показана схема структуры изделия;
на фиг. 11-14 показаны фотографии изделия;
на фиг. 15 показан способ выравнивания хлопьев пигмента;
на фиг. 16-18 показаны фотографии изделия;
на фиг. 19 показана иллюстрация изделия;
на фиг. 20 показана схема магнитной сборки;
на фиг. 21 показана схема магнитного поля;
на фиг. 22 показана схема магнитного поля;
на фиг. 23 показана схема поперечного сечения изделия;
на фиг. 24 показан график углов, сформированных между хлопьями и подложкой;
на фиг. 25 показаны графики соединений «голова-хвост» хлопьев;
на фиг. 25А показана схема поля, генерируемого сферическим магнитом;
на фиг. 26 показана иллюстрация выпуклой отражающей поверхности;
на фиг. 27 и 28 показаны фотографии изделия;
на фиг. 29 и 30 иллюстрируется магнит;
на фиг. 31 показана схема магнитного поля;
на фиг. 32 показана схема выравнивания хлопьев;
на фиг. 33 показан график углов, образованных хлопьями пигмента с подложкой;
на фиг. 34 показана иллюстрация отражающей поверхности;
на фиг. 35 и 36 показаны фотографии изделия;
на фиг. 37 показана схема изделия;
на фиг. 38 показана схема изделия;
на фиг. 39 показана иллюстрация отражающей поверхности;
на фиг. 40 и 41 показаны фотографии изделия;
на фиг. 42 показана схема изделия;
на фиг. 43 и 44 показаны фотографии изделия;
на фиг. 45 и 46 иллюстрируется магниты;
на фиг. 47 и 48 представлены схемы магнитной сборки;
на фиг. 49 показана схема магнитного поля;
на фиг. 50 представлена фотография изделия;
на фиг. 51-58 показаны фотографии изделий;
на фиг. 59 представлена фотография изделия;
на фиг. 60 показан магнит;
на фиг. 61 показана схема изделия;
на фиг. 62 показана схема изделия;
на фиг. 63 и 64 иллюстрируется магнит;
на фиг. 65 и 66 показаны фотографии изделия;
на фиг. 67 показана схема магнитной сборки;
на фиг. 68 показана схема магнитной сборки;
на фиг. 69-71 показаны фотографии печатного изделия;
на фиг. 72 показана схема магнитного поля;
на фиг. 73 показана схема магнитного поля;
на фиг. 74 показана схема магнитной сборки;
на фиг. 75 представлена фотография печатного изделия;
на фиг. 76 показана схема магнитной сборки;
на фиг. 77 и 78 показаны фотографии печатного изделия;
на фиг. 79 показана схема магнитной сборки;
на фиг. 80 и 81 показаны фотографии печатного изделия;
на фиг. 82 показана схема магнитной сборки;
на фиг. 83 и 84 показаны фотографии печатного изделия; и,
на фиг. 85-88 показаны фотографии печатного изделия.
Осуществление изобретения
Ранее неизвестный эффект был обнаружен авторами изобретения в их экспериментах с оптически переменными рамками, окружающими символы, напечатанные обычными чернилами: яркая рамка, формируемая светом, отраженным от выровненных магнитным полем пигментных хлопьев, которая выглядит, как плавающая параллельно подложке, на которой напечатаны магнитные чернила. Неожиданно, яркая рамка выглядит, как движущаяся выше или ниже поверхности подложки.
Цель вариантов экспериментов состояла в комбинировании оптических эффектов, генерируемых выровненными магнитным полем хлопьев с обычными печатными графическими изображениями; авторы изобретения использовали оптически изменяемые изображения как рамки, окружающие печатные изображения. Оптически изменяемые рамки одновременно используются как защитные элементы, по сути, поскольку их трудно воспроизвести, как декоративные элементы, благодаря их впечатляющему оптическому эффекту, а также для привлечения взгляда человека к изображению, окруженному рамкой, таким же образом, как структуры Гильоша выделяют цифры номинала банкнот.
Обычно оптически изменяемые изображения печатают чернилами, имеющими приблизительно 20-30 мас. % концентрации выравниваемых магнитным полем хлопьев в прозрачном связующем. Еще более высокие концентрации были рассмотрены для улучшения видимости относительно узкой рамки, которая окружает изображение. Однако авторы изобретения неожиданно нашли преимущества, связанные с использованием разбавленных магнитных чернил.
Определили, что вопреки интуиции, яркие динамические изображения, напечатанные разбавленными чернилами, имеют лучше определенные формы и выглядят более отчетливо на фоне, чем рамки, напечатанные концентрированными чернилами. Очевидно, разбавленные магнитные чернила позволяют удалять нежелательные эффекты и тени. В частности, фоновые изображения, напечатанные магнитными чернилами малой концентрации, являются отчетливо видимыми через магнитные чернила практически повсюду, за исключением области, где выравниваемые магнитным полем хлопья выровнены заданным образом для фокусирования отраженного света, формируя яркое изображение.
Для фокусирования или концентрирования отраженного света магнитные отражающие хлопья выравнивают в структуре рамки, которая может характеризоваться поперечным сечением структуры между внутренними и внешними воображаемыми контурами рамки. Структура рамки может окружать изображение, например, цифру или логотип, напечатанные обычными немагнитными чернилами, как если бы деревянная рамка окружала картину. Поперечное сечение структуры рамки, сформированное из выровненных пигментных хлопьев, тогда соответствует поперечному сечению деревянной планки рамки картины. В поперечном сечении структуры рамки, сформированной из пигментных хлопьев, в центральной части поперечного сечения, часть пигментных хлопьев выровнены параллельно подложке. Поперечное сечение структуры рамки также включает в себя пигментные хлопья, наклоненные так, что углы, которые пигментные хлопья формируют с подложкой, постепенно увеличиваются с обеих сторон центральной части поперечного сечения. Другими словами, когда структуру рамки рассекают вдоль радиального направления, исходящего из изображения, окруженного рамкой, в поперечном сечении структуры рамки, углы, которые хлопья формируют с подложкой, уменьшаются от по меньшей мере 70 градусов, и, предпочтительно, от 80 градусов, фактически до нуля (хлопья, по существу, располагаются параллельно подложке) в центральной части поперечного сечения, и затем углы снова увеличиваются по меньшей мере до 70 градусов и, предпочтительно, до 80 градусов. Пигментные хлопья в пределах структуры рамки можно рассматривать, как формирующие отражатель Френеля, который, в определенной степени, фокусирует или концентрирует отраженный свет в виде яркого изображения, видимого для наблюдателя. Оказалось, что разбавленные чернила с такой низкой концентрацией, как 4 мас. %, обеспечивают адекватные заметные изображения, формируемые отраженным светом от структур рамки выровненных отражающих хлопьев.
На других участках подложки, в которых отсутствует структура, фокусирующая свет, магнитные чернила являются практически невидимыми, из-за малой концентрации чернил. На фиг. 1 представлены фотографии рамок в форме кольца, напечатанных на черном фоне магнитными чернилами и выровненными, используя ту же конфигурацию магнитного поля. Разность между этими двумя изображениями состоит в том, что левое изображение 200 напечатано с использованием чернил, имеющих 25 мас. % выравниваемых магнитным полем хлопьев, в то время, как правое изображение 210 напечатано с чернилами, имеющими 7,5 мас. % выравниваемых магнитным полем хлопьев; процент масс, относится к отвердевшим, высушенным чернилам. На обоих изображениях показаны яркие кольца 205 и 215, соответственно. Кроме того, левое изображение 200, имеющее более высокую концентрацию магнитных хлопьев, представляет тень 220, которая практически отсутствует в правом изображении 210. Хотя правое кольцо 215 может выглядеть менее ярким, чем левое кольцо 205, правое кольцо 215 лучше ограничено от фона и, таким образом, является более четким. В соответствии с этим, уменьшение концентрации чернил неожиданно улучшает иллюзорное изображение, формируемое путем фокусирования отраженного света.
Следует понимать, что, когда подложку 210 наклоняют, или источник света движется относительно подложки, разные группы хлопьев отражают свет в глаз наблюдателя, в результате чего, яркое изображение выглядит движущимся. На фиг. 2 показаны одинаковые печатные изображения 200 и 210, наклоненные с отводом их внешней кромки от наблюдателя; яркие кольца 205 и 215 переместились в положения 205′ и 215′, и тень 200 стала еще более заметной тенью 220′. Другими словами, иллюзорное движение правого кольца 215 легче распознать, чем движение левого кольца 205, поскольку левое кольцо 205 выходит из широкого следа теней 220 и 220′, когда кольцо движется.
Другой ранее незаметный эффект стал очевидным при использовании чернил с малой концентрацией: фокус отраженного света выглядит, как находящийся за пределами плоскости покрытия, изготовленного из магнитных чернил. В соответствии с этим, все правое кольцо 215 может выглядеть, как плавающее выше или ниже поверхности подложки. Насколько мы понимаем, в левом кольце 205, которое напечатано чернилами с высокой концентрацией, отсутствует плавающий эффект, поскольку точное положение яркого кольца 205 затенено скрытой тенью 220.
Для обеспечения плавающего эффекта размер и концентрация пигментных хлопьев в магнитных чернилах должны быть выбраны таким образом, чтобы сделать участок фонового изображения на поверхности, на которой напечатаны магнитные чернила малой концентрации и рядом с движущимся кольцом, видимым через магнитные чернила. Это ограничивает кольцо от фонового изображения, в результате чего кольцо выглядит, как отдельный иллюзорный элемент, таким образом, что форма и положение кольца определяются изогнутым выравниванием хлопьев. Следует представить, что видимость фона рядом с кольцом отделяет кольцо от подложки, в то время, как выравнивание хлопьев, концентрирующих отраженный свет, обеспечивает расстояние между кольцом и подложкой, и видимый фон используется, как опорная рамка для движений кольца. Таким образом, видимость фонового изображения и выравнивание хлопьев синергически обеспечивают плавающий эффект.
На основе упомянутых выше наблюдений было предложено выполнять печатные изделия с динамическими стереоскопическими эффектами.
Со ссылкой на фиг. 4-9, изделие, которое может использоваться в качестве оптического защитного изделия, включает в себя подложку 301 и первое покрытие, расположенное на подложке 301. На первом покрытии формируют графический компонент, включающий в себя центральное изображение 304 и, возможно, фоновую структуру, такую как розетки 302 и 303; изображение 304 четко выделяется на фоновом изображении розеток 302 и 303. Первое покрытие имеет первые пигменты в первом связующем, и может быть напечатано первыми чернилами, которые, в данном случае, представляют собой обычные чернила с обычным красителем. Изделие, кроме того, включает в себя второе покрытие, также называемое оптическими компонентом 305, которое также наносят на подложку 301.
Второе покрытие изготовлено из множества вторых пигментов во втором связующем, которое формируют вторые чернила, которые отличаются от первых чернил. Второе покрытие показано, как непрозрачное покрытие на фиг. 5, в том виде, как оно выглядело непосредственно после печати, когда магнитные чернила еще не были повергнуты воздействию магнитного поля. Вторые пигменты представляют собой пигментные хлопья, каждый из которых включает в себя магнитный или намагничиваемый материал, с тем, чтобы придать хлопьям возможность магнитного выравнивания в жидком связующем.
Во втором покрытии, в отвердевшем втором связующем, пигментные хлопья выровнены так, что формируют, в пределах второго покрытия 305, структуру рамки, окружающую изображение. В поперечном сечении покрытия, показанного на фиг. 3, которое будет более подробно описано ниже, структура рамки из выровненных хлопьев представлена двумя областями 515. В пределах структуры рамки углы, которые хлопья занимают относительно подложки, уменьшаются практически до нуля (хлопья располагаются параллельно подложке), и затем увеличиваются вдоль множества радиальных направлений, происходящих из изображения, таких как направления 516, показанные на фиг. 3. Когда свет падает на пигментные хлопья от источника света, свет, отраженный от структуры рамки, формирует яркую динамическую рамку 306, окружающую изображение 304. Пигментные хлопья в остальной части второго покрытия 305 не видимы, поскольку они были выровнены приложенным полем под крутыми углами относительно подложки, что делает покрытие 305 прозрачным и пригодным для обзора для просмотра розетт 302 и 303. С целью данной заявки термин "окружающий" следует понимать, как "по меньшей мере, частично окружающий" и, возможно, имеющий зазоры или отверстия при печати в виде структур. Яркая динамическая рамка 306 на фиг. 7 выглядит, как движущая при наклоне подложки относительно источника света, и изображение 304 с номером "10" выглядит, как неподвижное, когда яркая рамка 306 выглядит подвижной. "Яркая рамка" представляет собой динамическую рамку, сформированную светом, отраженным от выровненных пигментных хлопьев, динамическая рамка является заметной, поскольку она ярче, чем фоновое изображение и, предпочтительно, ярче, чем центральное изображение. Динамическая рамка 306 может восприниматься, как плавающая ниже или выше подложка 301, что зависит от пространственного воображения наблюдателя, и выпуклого или вогнутого выравнивания хлопьев в структуру 615 рамки (фиг. 3). В общем, наблюдатель может воспринимать изображение, сформированное вогнутым отражателем, как движущееся в направлении наблюдателя, когда изделие наклоняют, отводя его верхнюю кромку от наблюдателя, и может воспринимать изображение, формируемое выпуклым отражателем, как движущееся от наблюдателя, когда изделие наклоняют так, что его верхняя кромка движется от наблюдателя. Пигментные хлопья в структуре рамки могут рассматриваться, как формирующие выпуклый отражатель Френеля, который формирует виртуальное изображение источника света позади поверхности подложки. В этом случае наблюдатель может видеть изображение источника света в форме яркой динамической рамки 306, которая движется под центральным изображением 304, формируя иллюзию некоторого пространства между ними, и центральное изображение 304 может восприниматься, как расположенное над яркой рамкой 306.
Для обеспечения плавающего эффекта, должна быть выбрана такая концентрация пигментных хлопьев во вторых чернилах, чтобы сделать видимой часть фонового изображения, поверх которого нанесена печать магнитными чернилами малой концентрации, и рядом с движущимся кольцом, видимым через магнитные чернила, или по меньшей мере частично видимым так, чтобы структура фонового изображения была различима невооруженным глазом человека. В соответствии с этим, концентрация и размер хлопьев необходимо выбирать, например, так, чтобы обеспечивать по меньшей мере частично, видимость фонового изображения. Другими словами, соответствующая концентрация пигментных хлопьев в чернилах, которая определена по весу хлопьев в сухих, отвердевших чернилах, зависит от размера и плотности хлопьев. Специалист в данной области техники в отношении заданных магнитных хлопьев может легко найти соответствующую концентрацию чернил, которая обеспечивает видимость фонового изображения. В общем, вторые чернила могут иметь концентрацию пигментных хлопьев меньше, чем 14 мас. %, предпочтительно, в диапазоне от 4 до 14 мас. %, и более, предпочтительно, от 5 до 12 мас. %
Центральное изображение 304 и фоновая структура 302, и 303 могут быть напечатаны одним или больше цветами, то есть, используя одни или больше чернил. Множество фоновых структур может использоваться вместо розетт 302 и 303, и различные изображения могут использоваться вместо цифры 304.
Второе покрытие 305 может быть напечатано на подложку 301 поверх первого покрытия, что обеспечивает графический компонент, включающий в себя печатные элементы 302-304. В качестве альтернативы, графический компонент может быть напечатан поверх оптического компонента так, что яркая рамка будет видна через зазоры в графическом компоненте, как дополнительно описано со ссылкой на фиг. 13 и 14.
Оптический компонент 305 (фиг. 5), сформированный из магнитных чернил, может быть напечатан на тонком прозрачном пластиковом опорном листе, как описано со ссылкой на фиг. 37 и 38. После выравнивания магнитных пигментных частиц во внешнем магнитном поле прозрачный опорный лист на основе полимера прикрепляют к подложке 301 поверх графического компонента. Лист подложки может быть нанесен с использованием клея на подложку 301, например, печатной стороной листа, рядом с графическим компонентом на подложке 301.
В конкретном примере подложки 301 (фиг. 4), возможно фрагмент банкноты, имеет большую Гильош розетту 302, малую шестиконечную Гильош розетту 303 и цифру 304, напечатанную на поверхности банкноты с использованием обычной технологии. Магнитные чернила, содержащие выравниваемые под действием магнитного поля пигментные хлопья с золотисто-зеленым сдвигом цвета, распределенные в прозрачном, отверждаемом ультрафиолетом связующем чернил, были напечатаны на банкноте в форме круга 305, как показано на фиг. 5. Концентрация пигментных хлопьев в сухих, отвержденных чернилах составляла 5 мас. % Круг был непрозрачным непосредственно после процедуры печати, как показано на фиг. 5, но становится прозрачным в большинстве областей после выравнивания хлопьев под крутыми углами относительно подложки при приложенном магнитном поле, и после отверждения связующего. В этом варианте осуществления, второе покрытие 305 покрывает изображение 304, однако, из-за малой концентрации вторых чернил и нормальной или близкой к нормальной ориентации хлопьев, изображение 304 может быть видимым через второе покрытие; предпочтительно, хлопья во втором покрытии, над изображением 304, ориентированы нормально в направлении подложки. В качестве альтернативы, второе покрытие 305 может иметь отверстие над изображением 304.
Подложку 301 с влажными чернилами поместили поверх шестиугольного магнита с сужающимся штампованным вырезом (вырез в виде сквозной воронки), как представлено на фиг. 6. Магнит имел шестиугольную полость в виде воронки (сквозной вырез) в его центре. Центр магнитной печати был совмещен с магнитом так, чтобы их центры совпадали. Чернила отверждали под действием ультрафиолетового света после того, как магнитные пластинки завершили свое выравнивание в поле магнита, формируя замкнутый выпуклый шестиугольный эффект качения. Шестиугольник 306 (фиг. 7) окружает цифру 304 рядом с внешним контуром малой Гильош-розетты 303. Шестиконечная форма розетты 303 была, в частности, разработана так, чтобы она соответствовала размеру и форме шестиугольника 306, формируемого магнитным полем.
После отверждения чернила полностью изменили свой внешний вид. На фиг. 7 показано полученное в результате изделие под нормальным углом наблюдения. Яркий, золотой шестиугольник 306 из узких линий сформировался светом, отраженным от слоя магнитно ориентированных чернил 305 над вырезом в магните, показанном на фиг. 5. Все другие области магнитных чернил 305 становятся прозрачными, обеспечивая возможность наблюдения Гильош-розетт 302 и 303 в мелких деталях. Под нормальным углом наблюдения шестиугольник 306 можно видеть, как если бы он был расположен под поверхностью печати ниже темно-зеленого круга с цифрой. Под таким углом угол яркого шестиугольника 306 выглядит, как находящийся в положении, отмеченном кругом 307 таким образом, что шестиугольник закрывает здесь часть розетты. Ближайшие области графического изображения, помеченные кругами 308 и 309, не закрыты и ясно видны.
Если образец наклонить так, чтобы его верхняя кромка приблизилась к наблюдателю, как показано на фиг. 8, наблюдатель может видеть яркий шестиугольник 306, движущийся в направлении, противоположном наклону. Угол шестиугольника 306 приближается к кромке магнитной печати 305 и закрывает место 308, оставляя место 307, где яркая рамка 306 находилась при нормальном угле, незакрытым. При этом отсутствуют эффекты тени в печатном защитном элементе. Наблюдатель может воспринимать шестиугольник 306, как плавающий за пределами плоскости розетты 303, поскольку шестиугольник закрывает разные участки розетты 303. Изображение 304, в частности, если оно состоит из светлого или яркого цветов, может восприниматься, как находящееся ближе к наблюдателю и, таким образом, плавающее вместе с шестиугольником или выше него.
Когда печатное изделие наклоняют влево или вправо, шестиугольник движется в направлении, противоположном наклону. На фиг. 9 демонстрируется наклон вправо печатного изображения.
Предпочтительно, тонкая яркая рамка 306 закрывает только малый участок печатного изображения. Наблюдатель первоначально фокусируется на знакомых и распознаваемых элементах - цифре 304. Однако, выровненное под действием магнитного поля свойство является ярким и динамичным, поскольку оно движется, когда образец наклоняют, что привлекает к нему внимание. Поскольку глаза наблюдателя находятся в разных положениях на голове, они представляют разные виды одновременно. Это представляет собой основу стереоскопического зрения, процесс, при котором мозг использует параллакс разных видов, поступающих из глаза, для получения восприятия глубины. Различия в двух изображениях шестиугольника 306 на сетчатке глаза могут формировать впечатление того, что шестиугольник 306 плавает выше или ниже цифры 304. Затенение улучшает иллюзию плавания над или под поверхностью подложки.
В одном варианте осуществления, который может включать в себя свойства, описанные со ссылкой на фиг. 4-9, пигментные хлопья выравниваются на прозрачной пластиковой опоре в виде вогнутой структуры рамки, таким образом, что вдоль радиуса из центра изображения часть пигментных хлопьев выравнивается так, что углы, которые они формируют с подложкой, уменьшаются от по меньшей мере 70 градусов, фактически, до нуля и затем снова увеличиваются до 70 градусов, предпочтительно от 80 градусов, фактически, до нуля и до 80 градусов. Пластиковую опору наносят на подложку 301 так, чтобы магнитное покрытие расположить рядом с графическим компонентом, который включает в себя печатные элементы 302-304. Хлопья можно рассматривать, как формирующие вогнутый отражатель Френеля, сформированный этим способом, который формирует оптически реальное изображение источника света в направлении наблюдателя. Динамическая рамка (которая представляет собой оптическое изображение источника света), может выглядеть, как плавающая над поверхностью печати и над малой розеттой и цифрой. Когда элемент наклоняют, оптический отражающий фронт (яркая динамическая рамка) может выглядеть, как движущийся в направлении наклона.
В одном варианте осуществления центральное изображение 304 может быть напечатано, используя чернила с хлопьями, выравниваемыми под действием магнитного поля, в котором концентрация хлопьев в сухих чернилах составляет по меньшей мере 20 мас. %, с тем, чтобы обеспечить то, что центральное изображение 304 будет в высокой степени заметным, и в котором хлопья выровнены параллельно подложке, с тем, чтобы сформировать неподвижное изображение, например, используя способ, представленный на фиг. 15, в котором магниты 194, 196 расположены так, чтобы сформировать линии 198 магнитного поля, по существу, параллельные поверхности подложки 29, что приводит к выравниванию магнитных пигментных хлопьев 26 в жидком носителе 28. В случае, когда обычные, немагнитные чернила используют для печати изображения 304, концентрация чернил в изображении 304 может изменяться в широком диапазоне, предпочтительно, в диапазоне 15-25 мас. %
При изготовлении изделия, описанного выше со ссылкой на фиг. 4-9, и изделий, описанных дополнительно со ссылкой на фиг. 11-14, выравниваемые под действием магнитного поля пигментные хлопья могут быть выровнены с использованием множества магнитных сборок, включая в себя описанные в данной заявке, со ссылкой на фиг. 20-26, 29-34, 45-49, 60, 63 и 64.
Динамическая рамка не обязательно выполнена, как шестиугольник, как рамка 306, показанная на фиг. 4-9. Динамическая рамка может иметь различные формы, такие как кольцо 306′, показанное на фиг. 11. Кроме того, динамическая рамка, описанная выше, может сопровождаться дополнительной рамкой, динамической или стационарной, в которой первая (динамическая) рамка выглядит, как движущаяся относительно второй (дополнительной) рамки, когда подложка наклоняется. Примеры таких элементов показаны на фиг. 11, 43, 51 и 55.
На фиг. 10 иллюстрируется возможная структура изделия, сформированного на подложке 301. Оптический компонент в этом случае сформирован из прозрачной пластиковой опоры 324, покрытый слоями 322 и 323 отвердевшего связующего, содержащего выровненные магнитным полем пигментные хлопья, которые включают в себя магнитный или намагничивающийся материал, для обеспечения выравнивания. Два слоя могут быть напечатаны, используя такие же или другие магнитные чернила; однако, концентрация хлопьев в связующем должна находиться в пределах того же интервала, как и для печатного круга 305, меньше чем 14 мас. %, предпочтительно 4-8 мас. % Клей 325 может быть нанесен, как покрытие на стороне оптического компонента, для наклеивания подложки 301 поверх графического компонента (не показан).
В конкретном примере, показанном на фиг. 11-12, подложка 301 имеет Гильош-розетту 302 и номер 304. На одной стороне прозрачной поддержки 324, которая может представлять собой тонкий полиэфирный лист, была нанесена печать прозрачным отверждаемым под действием ультрафиолетового света связующего чернил, содержащего 5 мас. % магнитного пигмента с золотистой/зеленой интерференцией, и выровненной в магнитном поле таким образом, что выровненные хлопья формируют узкое золотистого цвета кольцо, оставляя остаток печатной области прозрачным. После отверждения чернил ультрафиолетовым светом печатный прозрачный опорный лист перевернули сверху вниз. На вторую сторону прозрачного листа также нанесли печать другими чернилами, содержащими 5 мас. % магнитного зеленого/синего интерференционного пигмента в том же связующем. Чернила на второй стороне прозрачного опорного листа подвергли воздействию поля того же магнита, который использовали для выравнивания чернил на первой стороне опоры. Однако, лист отделяли от магнита на расстояние приблизительно 0,0625″, уменьшая, таким образом, размер зеленого кольца, которое сформировалось в результате выравнивания хлопьев, и чернила на второй стороне также подвергли отверждению ультрафиолетовым светом. По существу, конфигурация магнитного поля, используемая для выравнивания чернил на первой стороне опоры, отличалась от конфигурации магнитного поля, используемой для выравнивания чернил на второй стороне опоры. Клей 325 нанесли на сторону с золотисто-зелеными чернилами, и лист ламинировали на поверхность банкноты 301.
Полученное в результате изделие под нормальным углом наблюдения представлено на фиг. 11. Банкнота 301 с Гильош-розеттой 302 и цифрой 304 имела прозрачный полиэстровый лист 324 (не виден на фотографиях, и представлен пунктирной линией с целью иллюстрации), нанесенный, как слой на его поверхность поверх розетты 302 и цифрой 304. Прозрачный лист имел выпуклое зелено-синее кольцо 335 вверху от поверхности, который мог производить эффект плавания под цифрой. Вогнутое золотисто-зеленое кольцо 306′, находящееся физически под листом с выпуклой структурой, может производить эффект яркого кольца, которое иллюзорно плавает на расстоянии 0,125″-0,25″ над графическим компонентом, который может представлять собой многоцветное графическое изображение, напечатанное на подложке, используя обычные технологии печати.
Полученное в результате изделие имеет две структуры рамки, сформированные из выровненных магнитным полем хлопьев на прозрачной опоре 324. Для наблюдателя, который смотрит на изделие, в одном слое чернил, хлопья выровнены в виде вогнутой структуры рамки, и в другом слое - в виде выпуклой структуры. В соответствии с этим, наблюдатель может видеть две ярких рамки 306′ и 335, которые движутся в противоположных направлениях, тогда как одна яркая рамка может выглядеть, как движущаяся над подложкой, и другая яркая рамка, как расположенная ниже поверхности изделия. В этом конкретном примере два ярких кольца выглядят, как плавающие в двух плоскостях, разделенных пространством, близким к 0,25″. Присутствие второй яркой рамки создает иллюзию, что цифра 304 плавает между двумя яркими рамками, или поверх воображаемой ножки, или горлышка, которое продолжается между двумя яркими рамками 306′ и 335. Кроме того, в результате того, что меньшее кольцо находится "снизу" стебля, формируется перспектива, специально используемая в картинах, которая способствует формированию иллюзии глубины в изображении, формируемом изделием при облучении светом.
Когда образец наклоняют так, что его верхняя кромка удаляется от наблюдателя, как показано на фиг. 12, зеленое кольцо 335, сформированное выпуклой структурой рамки, может выглядеть, как находящееся снизу под цифрой 304 и плывущее в направлении наблюдателя. Более крупное золотое кольцо 306′, сформированное вогнутой структурой рамки, может выглядеть, как плывущее в направлении наклона. Кольца движутся в противоположных направлениях и, при наклоне, доходят до точки, где большое золотое кольцо 306′ накладывается на зеленое кольцо 335. Наложение двух объектов, называемое "окклюзией", представляет собой один из наиболее важных атрибутов восприятия глубины. Образец формирует привлекающий внимание эффект к цифре 304, которая, как кажется, плавает между двумя окружающими движущимися яркими кольцами. Этот эффект является просто иллюзорным, поскольку цифра 304 не является динамичной, и не движется. Однако, яркие рамки 335 и 306′ становятся новыми опорными рамками для цифры 304 (после их магнитного выравнивания), обеспечивая, таким образом, новый набор координат для цифры 304, в результате чего, происходит ее иллюзорное плавание.
Вообще говоря, яркая рамка 306 не является контуром центрального изображения 304; здесь может присутствовать зазор между рамкой 306 и изображением 304, более того, что яркая динамическая рамка 306 выглядит, как движущаяся в то время, как изображение 304 выглядит, как неподвижное. Предпочтительно, не требуется идеальное совмещение двух печатных изображений, изготовленных разными чернилами.
Второе покрытие 305 может окружать центральное изображение 304 только частично, то есть, может иметь зазоры в некоторых радиальных направлениях, происходящих из центрального изображения 304, в сумме не более, чем четверть круга. В соответствии с этим, структура рамки, сформированная из выравниваемых под действием магнитного поля хлопьев и динамической рамки 306, формируемой в результате отражения света, могут окружать изображение 304 только частично.
Другие технологии выравнивания, описанные ниже, могут привести к тому, что вторая яркая рамка будет неподвижной относительно подложки 301 и, таким образом, относительно цифры 304. Относительное движение двух ярких рамок относительно друг друга также может сформировать эффект стебля, поддерживающего изображение 304 так, что изображение 304 движется ниже или выше подложки, поддерживаемой и прикрепленной к подложке иллюзорным стеблем между двумя яркими рамками.
Поразительный эффект, формируемый двумя яркими рамками, движущимися относительное друг друга, можно использовать с или без изображения внутри рамок. Изделие может включать в себя подложку и оптический компонент, поддерживаемый подложкой. Оптический компонент, например покрытие, содержит выравниваемые под действием магнитного поля пигментные хлопья, имеющие магнитный или намагничивающийся материал, распределенный в связующем. Оптический компонент имеет первую изогнутую область с первым множеством выровненных под действием магнитного поля пигментных хлопьев; в поперечном сечении первой изогнутой области пигментные хлопья выровнены в виде первой изогнутой структуры таким образом, что свет, отраженный от первого множества пигментных хлопьев, формирует изображение первой яркой рамки. Оптический компонент также имеет вторую изогнутую область, возможно, отличающуюся от первой изогнутой области, при этом второе множество выровненных под действием магнитного поля пигментных хлопьев формирует изображение второй яркой рамки. Первая яркая рамка представляет собой динамическую рамку, которая выглядит, как движущаяся относительно подложки, и относительно второй яркой рамки, когда подложку наклоняют. Первое и второе множества хлопьев могут находиться в одном и том же слое оптического компонента, затем первая изогнутая область отличается от второй изогнутой области. Первое и второе множества хлопьев могут находиться в разных слоях оптического компонента, например, слоях, нанесенных на подложку и выровненных на отдельных этапах; затем первая и вторая изогнутые области могут быть разными или могут совпадать, то есть, находиться одна над другой. Первое и второе множества хлопьев могут находиться в одном и том же слое или в разных слоях оптической структуры, как показано на фиг. 62 и 61. В дополнение к оптическому компоненту, оптическая структура может включать в себя или может не включать в себя центральное изображение. В первой и второй изогнутых областях пигментные хлопья могут быть выровнены в виде изогнутых структур, которые изогнуты в противоположных направлениях так, что первая и вторая яркие рамки выглядят, как движущиеся относительно подложки и друг друга, когда подложку наклоняют.
Изделие, показанное на фиг. 62, может иметь свойства, описанные со ссылкой на изделие, показанное на фиг. 4-9. Изделие имеет первую и вторую изогнутые области I в форме двух колец с поперечными сечениями 610 и 620. В первой изогнутой области пигментные хлопья выровнены в первой изогнутой структуре 610 так, чтобы первая динамическая рамка выглядела движущейся, когда подложку наклоняют. Во второй изогнутой области пигментные хлопья выровнены во второй изогнутой структуре 620 таким образом, что вторая яркая рамка может выглядеть, как движущаяся, когда подложку наклоняют. Первая и вторая изогнутые структуры могут быть изогнуты в одном и том же или в противоположных направлениях.
Изделие, показанное на фиг. 62, имеет осевую симметрию, и первая, и вторая изогнутые области представляют собой кольца разных радиусов. Однако, первая и вторая изогнутые области могут совпадать, как в варианте осуществления, показанном на фиг. 42, в которой первая изогнутая структура 546 и вторая изогнутая структура 548 находятся в одной и той же изогнутой области, возможно, в виде кольца, имеющего поперечное сечение 554. В обоих вариантах осуществления, показанных на фиг. 42 и 62, подложка поддерживает покрытие с выровненными пигментными хлопьями. Покрытие имеет первую и вторую изогнутые области, которые могут отличаться друг от друга или могут совпадать. В поперечных сечениях первой и второй изогнутых областей первое и второе множество пигментных хлопьев выравнивают в первой и второй изогнутых структурах, соответственно. Предпочтительно, первая и вторая изогнутые структуры поддерживаются вдоль первой и второй изогнутых областей, соответственно, и изгибаются в противоположных направлениях. Свет, отраженный от первого множества пигментных хлопьев, формирует изображение первой яркой рамки, и свет, отраженный от второго множества пигментных хлопьев, формирует изображение второй рамки, в котором первая рамка выглядит, как движущаяся относительно второй рамки, когда подложку наклоняют, и, предпочтительно, первая и вторая рамки выглядят, как движущиеся в противоположных направлениях.
В одном варианте осуществления выровненные под действием магнитного поля пигментные хлопья в первой изогнутой области выровнены в виде первой изогнутой структуры, тогда как выровненные под действием магнитного поля пигментные хлопья во второй изогнутой области выровнены в виде второй изогнутой структуры с радиусом, существенно меньшим, чем радиус первой изогнутой структуры так, что движение второй яркой рамки настолько мало, что вторая яркая рамка выглядит неподвижной, когда подложку наклоняют, как описано более подробно со ссылкой на фиг. 49.
Изделие с разными видами преград показано на фиг. 13. Круглая область 401 (очерченная белой пунктирной линией для видимости) подложки 402 была покрыта чернилами, содержащими выравниваемые под действием магнитного поля пигментные хлопья сине-зеленой интерференции, распределенные в связующем. Влажные чернила, имеющие низкую концентрацию, как описано со ссылкой на фиг. 4, подвергли воздействию поля постоянного магнита так, что в чернилах была сформирована изогнутая структура для получения динамического кольца 403. Чернила подвергли отверждению под действием ультрафиолетового света. На следующем этапе поверх круглой области 401 дополнительно нанесли печать вторыми чернилами, содержащими немагнитный, то есть, не выравниваемый в присутствии магнитного поля, используемого для выравнивания оптического компонента 401, пигмент с золотисто-зеленой интерференцией. Вторые чернила были напечатаны в форме структуры розетты 404. Структура имеет отверстия, для того, чтобы сделать движение кольца 403 по меньшей мере частично видимым. Поскольку кольцо 403 может восприниматься, как плавающее под структурой 404 и цифрой 405, преграда, сформированная в результате наложения зеленого кольца с высокой степенью видимости структуры в виде решетки розетты 404, может улучшить иллюзию глубины. В этом варианте осуществления вторые чернила могут быть любыми немагнитными чернилами с концентрацией пигментных частиц по меньшей мере 20 мас. % В качестве альтернативы, вторые чернила могут содержать выравниваемые под действием магнитного поля хлопья в концентрации по меньшей мере 20 мас. %; когда связующее отвердевает, при этом хлопья располагаются параллельно поверхности подложки 402 таким образом, что изображение, формируемое вторыми чернилами, может представлять собой неподвижное изображение, имеющее зазоры, через которые можно видеть движение яркой рамки 403. Динамическая рамка 403 может быть квадратной, шестиугольной и т.д. На фиг. 14 показано то же изделие, в котором верхняя кромка наклонена от наблюдателя. В этом примере первые и вторые чернила содержат пигменты интерференции со сдвигом цвета; однако, пигменты без сдвига цвета также можно использовать в одних или обоих чернилах. В качестве примера, оптический компонент, поддерживаемый областью 401 подложки 402, может быть напечатан первыми чернилами, содержащими прозрачное связующее с отражающими серебристыми хлопьями, имеющими магнитный или намагничивающийся слой. Второе покрытие, которое составляет графический компонент, который поддерживается оптическим компонентом и подложкой 402, может быть напечатано, используя обычные немагнитные чернила без сдвига цвета. В этом варианте осуществления движущаяся рамка 403 только частично видна и, таким образом, частично окружает центральное изображение, которое не обязательно представляет собой цифру, как показано, и может представлять собой символ, логотип или локализованное изображение, которое, предпочтительно, помещается внутри рамки 403. Предпочтительно, видимые секторы рамки комбинируются так, что они составляют по меньшей мере 180 градусов, и лучше, 270 градусов.
Со ссылкой на фиг. 16-18, графический компонент в форме структуры 422 был напечатан на подложке 421 первыми чернилами и содержит отвержденное связующее и частицы пигмента с золотистой/зеленой интерференцией в концентрации 20-25 мас. %; первые частицы пигмента могут представлять собой немагнитные частицы пигмента или выравниваемые под действием магнитного поля частицы пигмента, расположенные в плоскости, как представлено на фиг. 15. Круглая область 423 (очерчена черной пунктирной линией для видимости) структуры 422 была покрыта вторыми чернилами для формирования оптического компонента, поддерживаемого подложкой 421. Вторые чернила содержат связующее и вторые пигменты в концентрации 5 мас. % Вторые пигменты представляют собой магнитные интерференционные золотистые/зеленые пигментные хлопья, обеспечивающие такой же сдвиг золотистого/зеленого цвета, как и пигменты в графическом компоненте. Влажные чернила подвергли воздействию магнитного поля, и частицы пигмента выровняли вдоль магнитных линий, формирующих узкое кольцо, оставляя остальную часть магнитной печати прозрачной. Кольцо является невидимым под нормальным углом наблюдения, как представлено на фиг. 16, поскольку структура 422 и кольцо 424 напечатаны с использованием пигмента, имеющего такие же цветные характеристики. Когда образец наклоняют от наблюдателя, как показано на фиг. 17, частицы золотистого/зеленого пигмента структуры 422 начинают изменять свой цвет от золотистого на зеленый, в то время как золотое кольцо 424 сохраняет тот же цвет при наклоне. Структура 422 имеет темно-зеленый цвет под большими углами, как показано на фиг. 18, в то время, как кольцо 424 продолжает выглядеть золотым. Движущаяся рамка 424 может быть квадратной и т.д., и центральное изображение не обязательно представляет собой цифру, как показано, и может представлять собой символ, логотип или локализованное изображение, которое устанавливается внутри рамки 424.
В варианте осуществления, показанном на фиг. 16-18, первые и вторые пигменты формируют такой же эффект сдвига золотистого/зеленого цвета. Вторые пигменты представляют собой пигментные хлопья, каждое из которых включает в себя магнитный или намагничивающийся материал для выравнивания хлопьев в структуре рамки, которая представляет кольцо 424. Первые пигменты могут включать в себя или могут не включать в себя магнитный или намагничивающийся материал. Концентрация первых чернил отличается от концентрация вторых чернил. Первые чернила, используемые для печати графического компонента, могут иметь концентрацию первых пигментов в первом связующем в диапазоне 5-30 мас. % и, предпочтительно, от 20 до 25 мас. % для прессов трафаретной печати и 25-30 мас. % для прессов глубокой печати. Вторые чернила, используемые в качестве оптического компонента, могут иметь концентрацию вторых пигментов во втором связующем в диапазоне 4-14 мас. % и, предпочтительно, от 5 до 8 мас. % Изделие, показанное на фиг. 16-18, образует эффект метамерии, составленный из двух печатных рисунков одним и тем же пигментом. Под нормальным углом (фиг. 16) наблюдатель может видеть золотистую структуру 422, поскольку она больше, чем кольцо 424. Когда изделие наклоняют, структура 422 меняет свой цвет на зеленый, в то время как кольцо 424 продолжает выглядеть золотистым. Золотистый цвет поверх зеленого обладает высоким контрастом, который делает его очень заметным. Обычно первый и второй пигменты в первых и вторых чернилах могут иметь одинаковый цвет, одинаковые цветовые характеристики, например, могут формировать одинаковый эффект сдвига цвета.
В изделиях, описанных здесь, яркая динамическая рамка может быть выполнена в форме кольца, овала, шестиугольника, квадрата или другой многоугольной формы. Предпочтительно, динамическая рамка замкнута вокруг центрального изображения, например, символом, логотипом и т.д. В качестве альтернативы, динамическая рамка может состоять из одного или больше секторов, разделенных одним или больше зазорами, так, что секторы комбинируют так, чтобы они составляли по меньшей мере 180 градусов, и, предпочтительно, не меньше чем 270 градусов. Зазоры могут образовываться в результате отсутствия выравниваемых под действием магнитного поля пигментных хлопьев в определенной области или в результате того, что выравниваемые под действием магнитного поля хлопья скрыты, например, неподвижным элементом, таким как графический компонент. Кроме того, динамическая рамка может быть окружена графическим изображением.
Различные магниты или сборки магнитов можно использовать для получения того же эффекта. В качестве примера, на фиг. 19 показано кольцо, сформированное путем выравнивания в виде дуги пигментных хлопьев, например, таких как в структуре 524 (фиг. 38), в которой изогнутая структура поддерживается в радиальных поперечных сечениях вдоль круглого пути на поверхности подложки. На фиг. 19 схематично представлено выравнивание в виде дуги, которая формирует кольцо, и близкой к вертикальному выравниванию во всех других областях печати. Изделие, показанное на фиг. 19, может обладать свойствами, описанными со ссылкой на изделие, представленное на фиг. 4-9, за исключением того, что динамическая рамка имеет другую форму; на фиг. 19 динамическая рамка представляет собой динамическое кольцо.
На фиг. 20 магнитная сборка для изготовления изделия, представленного на фиг. 19, имеет два магнита, установленные поверх основания; основание, предпочтительно, изготовлено из ферромагнитного металла, предпочтительно, холоднокатаной стали. Магнит 441 в форме кольца установлен на стальном основании 443, и цилиндрический магнит 442 расположен в центральном отверстии магнита 441. Магниты генерируют поле, показанное на фиг. 21.
На фиг. 22 иллюстрируется поперечное сечение поля, образуемого магнитной сборкой в непосредственной близости с верхней части магнита; поперечное сечение взято вдоль диаметра магнитной сборки. Блок 451 на фиг. 22, схематично представляющий слой жидких магнитных чернил, обозначает часть поля, которое выровняло хлопья, как показано на фиг. 23. На фиг. 24 показан график углов, формируемых между выровненными пигментными хлопьями (фиг. 23) и подложкой, поддерживающей оптический компонент, вдоль диаметра (от кромки до кромки) большого магнита (фиг. 20).
На фиг. 25А соединения из конца в конец хлопьев, показанных на фиг. 23, формируют кривую 461, представленную на фиг. 25, тогда как кривая 462 представляет хлопья, выровненные в поле сферического магнита, показанного на фиг. 25А. Поскольку кривая 461 является более круглой, чем кривая 462, отражающая поверхность, образованная путем вращения кривой 461 вокруг центра магнита, генерирует существенно лучше выраженное яркое кольцо, чем отражающая поверхность, образованная кривой 462. Углы хлопьев постепенно увеличиваются на внешней кромке кривой 462 и не достигают значений, близких к нормальным, достигаемых углами на фиг. 24 и кривой 461 на фиг. 25А. В соответствии с этим, кольцо, сформированное хлопьями, выровненными в соответствии с кривой 462 (фиг. 25А), имеет эффект затенения, который приводит к образованию теней и разбавлению яркого кольца, то есть, когда изделие наклонено относительно источника света, область, которая расположена ближе к наблюдателю, становится яркой, и область с противоположной стороны изделия становится темной. В случае, когда оптический компонент напечатан хлопьями со сдвигом цвета, эффект затенения формирует области теней, которые меняют свой цвет при наклоне объекта.
Поэтому, предпочтительно, использовать магнитное поле таким образом, чтобы вдоль большей части радиального направления минимальные углы, которые формируют линии поля с подложкой, уменьшались от 70 градусов до нуля и затем увеличивались до 70 градусов, более предпочтительно по меньшей мере от 80° до нуля и затем снова увеличивались до 80°; идеально, от нормального угла до нуля, и снова до нормального угла. Следовательно, предпочтительно, чтобы вдоль по меньшей мере одного из множества радиальных направлений, происходящих из центрального изображения, углы, которые пигментные хлопья формируют с подложкой, уменьшались от 70 градусов, практически, до нуля (большая часть хлопьев на малой области параллельна подложке), и затем увеличивались до 70 градусов; более предпочтительно от 80°, практически, до нуля и затем снова до 80°. Хотя эффект поясняется со ссылкой на цилиндрически симметричное магнитное поле и яркую динамическую рамку в форме кольца, то же относится к любой форме динамических рамок, например, квадратных, шестиугольных и т.д. рамок и соответствующих магнитных сборок.
На фиг. 26 иллюстрируется выпуклая отражающая поверхность, реконструированная в результате соединения из конца в конец частиц, показанных на фиг. 23, в результате поворота кривой 461 (фиг. 25А) вокруг оси, проходящей через центр магнитной сборки. Поверхность формирует виртуальное изображение источника света в форме овала или кольца под подложкой, если точки фокусирования отражателя расположены здесь; также см. фиг. 34.
На фиг. 27 показано изделие с пигментными хлопьями, выровненными магнитной сборкой, показанной на фиг. 20. Изделие, показанное на фиг. 27, может иметь свойства, как и у изделия, показанного на фиг. 4-9, со следующими отличиями. Графический компонент включает в себя структуру в виде звезды, которая используется, как фоновая структура, как розетты 302 и 303 на фиг. 4. Графический компонент также включает в себя изображение Земли в середине, которая используется, как центральное изображение, как цифра "10" на фиг. 4. Графический компонент был полностью покрыт связующим веществом в виде прозрачной чернил, содержащих 7,5 мас. % магнитного пигмента, покрытого алюминием, выровненного в магнитном поле, представленном на фиг. 21. Как показано на графике (фиг. 24), пигментные хлопья располагались вертикально подложке (90°) в центре магнита, что делает их невидимыми на изображении (фиг. 27), поскольку они установлены на своих кромках. Пигментные хлопья в оптическом компоненте становятся видимыми в изображении, когда их ориентация приближается к горизонтальной оси, и пигментные хлопья, в конечном итоге, становятся параллельными подложке. Изображение представляет яркое кольцо, которое представляет собой динамическое кольцо, которое выглядит движущимся, когда изделие наклоняют относительно источника света. Наблюдатель может воспринимать, что динамическое кольцо движется ниже Земли, что формирует иллюзию Земли, плавающей над кольцом. За пределами яркого кольца, увеличение углов, под которыми пигментные хлопья, расположенные на подложке вдоль радиуса магнита (от центра наружу) делают хлопья снова невидимыми на внешней кромке яркого кольца, когда изделие наблюдают под нормальным углом.
Наклон образца с отводом его верхней кромки от камеры может генерировать иллюзию динамического кольца, плавающего под земляным шаром (фиг. 28).
За пределами динамического кольца может легко наблюдаться графическая структура, напечатанная под магнитными чернилами; она при этом не затеняется нежелательными отражениями.
На фиг. 60 иллюстрируется другая магнитная сборка для выравнивания пигментных хлопьев, для формирования динамического кольца, показанного на фиг. 19. Сборка имеет магнит в форме кольца с радиальным намагничиванием. Один полюс магнита находится внутри кольца, и другой полюс находится на внешней стороне. Линии магнитного поля появляются от одного полюса до другого. Когда влажные чернила, содержащие магнитные или намагничивающиеся частицы пигмента, помещают либо непосредственно на магните или на некотором расстоянии от него, пигментные частицы самостоятельно выравниваются в виде выпуклой кольцевой компоновки, схематично показанной на фиг. 21-23.
На фиг. 29 показан магнит для изготовления изделия, показанного на фиг. 19, который имеет сквозной (штампованный), сужающийся вырез и обеспечивает заметный эффект движения, отличающийся длинным перемещением кольца при наклоне изделия и существенной иллюзорной глубиной эффекта. Ортогональный вид круглого магнита показан на фиг. 30. Угол выреза может изменяться в диапазоне от 30° до 120°. Широкое отверстие конусного выреза, предпочтительно, обращено к подложке, то есть, предпочтительный диапазон угла выреза составляет от 30° до 90° и, более предпочтительно, составляет от 30° до 60°. Поле, генерируемое магнитом (фиг. 29 и 30), показано схематично на фиг. 31, выравнивание хлопьев - на фиг. 32, и распределение угла для углов, которые хлопья занимают относительно подложки - на фиг. 33. Отражающая поверхность, рассчитанная в результате соединения из конца в конец частиц в слое связующих чернил, показана на фиг. 34; поверхность выполнена, как кольцевой выпуклый отражатель, который формирует виртуальное изображение источника света в форме кольца.
Поперечное сечение изделия, сформированного с помощью магнита, описанного со ссылкой на фиг. 29 и 30, схематично представлено на фиг. 3. Изделие, представленное на фиг. 3, может иметь свойства, описанные со ссылкой на изделие, показанное на фиг. 4-9, со следующими отличиями. На подложке 501 напечатан графический компонент, включающий в себя фоновую структуру 502 и информативное изображение 503 из первых чернил, напечатанных с использованием обычных технологий. Поверх графического компонента, сформированного с использованием первых чернил, может быть напечатан оптический компонент, напечатанный с использованием вторых чернил, которые включают в себя прозрачное связующее 504 с пигментными хлопьями, имеющими магнитный или намагничиваемый материал; пигментные хлопья выравнивают в магнитном поле магнита, представленного на фиг. 31. Хлопья в областях 505 и 506 выровнены нормально подложке, и хлопья в кольцевой области 507 выровнены, как кольцевой выпуклый отражатель Френеля. Как описано выше, оптический компонент может быть сформирован под графическим компонентом или на прозрачной пластиковой опоре и закреплен на подложке 501.
На фиг. 35 и 36 показаны фотографии оптического элемента, выполненного с использованием магнита, показанного на фиг. 30. На фиг. 35 устройство представлено под нормальным углом наблюдения, и на фиг. 36 представлен элемент, наклоненный с отводом его верхней кромки от камеры. Следует отметить, что, когда наклоняют верхнюю кромку элемент, кольцо движется в направлении камеры.
Способ изготовления изделия включает в себя следующее: обеспечивают покрытие из жидкого связующего, в котором имеются пигментные хлопья на подложке, подвергают пигментные хлопья воздействию магнитного поля, имеющего сужающийся вырез через магнит в форме воронки или конического выреза (фиг. 29 и 64) между верхней и нижней поверхностями магнита, и отверждают связующее для формирования оптического компонента. Пигментные хлопья включают в себя магнитный или намагничиваемый материал. Перед или после предоставления оптического компонента на подложке может быть предусмотрен графический компонент в форме другого покрытия, поддерживающего или поддерживаемого оптическим компонентом. Подложка, на которой сформирован оптический компонент, может представлять собой тонкий прозрачный лист опоры. После формирования оптического компонента лист опоры закрепляют на другой подложке, на которую наносят графический компонент перед или после закрепления листа опоры. В качестве примера, на фиг. 30 показано, как вогнутый оптический защитный элемент документа может быть сформирован с использованием магнита, формируя, таким образом, кольцевой выпуклый отражатель, схематично показанный на фиг. 37.
Как показано на фиг. 37, прозрачная пластиковая подложка (лист опоры) 521 покрыта чернилами 522, содержащими магнитные пластинки 523 с малыми размерами (пигментные хлопья), ориентированные во внешнем магнитном поле. Области 524 структуры ориентированы, как кольцевой выпуклый отражатель Френеля. Остальная часть пластинок с малыми размерами ориентировано нормально подложке во всех других областях изделия. Чернила 522 отверждают после завершения выравнивания любым соответствующим способом (сушка, облучение ультрафиолетовыми лучами или электронном лучом, воздействия микроволнами и т.д.). Лучи 525 света от источника 526 света освещают выпуклую структуру пластинок в области 524 и формируют виртуальное изображение 527 удаленного точечного источника света. Виртуальное изображение 527 расположено под подложкой 521.
Следующий этап включает в себя переворачивают печатную прозрачную подложку 521 сверху вниз и наклеивают ее на гибкую подложку, на которую нанесено графическое изображение. Выпуклое выравнивание хлопьев на прозрачном пластиковом листе становится вогнутым кольцевым отражателем после наклеивания на подложку 528. Поперечное сечение полученного в результате изделия, которое может использоваться как вогнутый защитный элемент, показано на фиг. 38. На подложке 528, которая, предпочтительно, представляет собой непрозрачную подложку, печатают графический компонент, содержащий фоновое изображение 529 и логотип или цифру 530 в верхней части фонового изображения 529. Область 524 магнитно-ориентированных пластинок малого размера сформировала вогнутый кольцевой отражатель Френеля. Лучи 525 света от удаленного точечного источника отражаются обратно, формируя новое реальное изображение 527 источника 526. Поскольку изображение 527 представляет собой реальное изображение и расположено над отражателем в направлении источника света, изображения можно воспринимать, как плавающее над поверхностью подложки.
Воспроизведенная отражающая поверхность, формирующая вогнутое отражение, представлена схематично на фиг. 39.
На фиг. 40 показан полученный в результате защитный элемент под нормальным углом наблюдения; элемент выглядит аналогично выпуклому элементу, показанному на фиг. 35. При наклоне элемента, когда верхнюю кромку элемента наклоняют с удалением (фиг. 41), динамическое кольцо движется от камеры. Другими словами, эффект движения вогнутого оптического элемента выглядит противоположным эффекту движения выпуклого элемента.
Предпочтительно, концентрация частиц магнитного пигмента в чернилах в диапазоне 4-14%, предпочтительно не больше, чем 10 мас. %, для ограничения образования темных областей между фоновым изображением, ярким динамическим кольцом и символом. Пигментные хлопья в этих областях наклонены под некоторыми "промежуточными" углами между направлением нормальным и параллельным подложке. В то время как горизонтально выровненные (параллельные подложке) и близкие к горизонтальному выравниванию хлопья выглядят яркими в отраженном свете и формируют динамическое кольцо, вертикальные и близкие к распложенным вертикально хлопья отражают очень немного света и фактически невидимы при относительно малых углах наклона, например, когда наблюдатель держит документ в руке в промежуточном положении, наклоненные хлопья могли бы быть заметными, как серая область или тень, в случае достаточно высокой концентрации хлопьев, например, 15 мас. % или больше.
В качестве примера, 15%-ая концентрация уже делает заметными тени между фоновым изображением, ярким кольцом и символом, и, таким образом, разрушает эффект совместного плавания символа и кольца.
Как показано на фиг. 42, комбинированный вогнуто-выпуклый элемент имеет две части I и II, собранные вместе. Первый этап изготовления представляет собой изготовление оптического компонента (I): два слоя магнитных чернил 541 и 542 напечатали отдельно с обеих сторон тонкой прозрачной пластиковой подложки 543 за два отдельных этапа печати, каждый этап печати включает в себя выравнивание пигментных хлопьев, используя магнит, показанный на фиг. 31, и по меньшей мере частичную фиксацию связующего. В каждом из слоев пигментные хлопья 544 чернил были выровнены для формирования кольцевого выпуклого отражателя на каждой стороне подложки 543. Слои составляют первую оптическую структуру 545, содержащую кольцевой выпуклый отражатель 546, и вторую оптическую структуру 547, содержащую кольцевой вогнутый отражатель 548, в котором свойства "вогнутый" и "выпуклый" относятся к направлению 549 наблюдения. Остальная часть магнитных хлопьев 544 в остальных областях магнитных чернил была выровнена под крутыми углами (практически нормально) относительно подложки. Нормальное выравнивание делает такие пластинки мелкого размера практически невидимыми для наблюдения, когда концентрация хлопьев в связующем достаточно низка. Слои 541 и 542 чернил могут содержать одинаковые или разные пигментные хлопья в связующем. Пигментные хлопья в обоих слоях чернил обязательно включают в себя магнитный или намагничиваемый материал для выравнивания хлопьев. Могут использоваться другие магниты и магнитные сборки, чем показаны на фиг. 31, включая в себя использование разных магнитов для первого и второго слоев чернил. На втором этапе изготовления графический компонент, включающий в себя фоновое защитное изображение 550 и центральное изображение 552, могут быть напечатаны на подложке 551, например, на гибком полотне или на бумаге, используя любую соответствующую технологию печати; однако, в присутствии двух рамок, графический компонент и, таким образом, второй этап изготовления является необязательным.
На третьем этапе изготовления оптический компонент наносят на подложку 551, используя клей. Клей 553 может быть напечатан поверх графического изображения 552. Полученный в результате элемент обеспечивает заметную иллюзию глубины.
Полученное в результате изделие может включать в себя свойства, описанные со ссылкой на фиг. 4-9, однако оно имеет две динамические рамки, которые представляют собой динамические кольца в данном конкретном примере. Две рамки, движущиеся ода относительно другой и относительно подложки, формируют яркий эффект и могут использоваться, как элемент защиты без центрального изображения, окруженного рамками; однако, использование изображения может дополнительно усилить эффект изделия.
На фиг. 43 и 44 представлен пример изделия, сформированного, как описано выше, со ссылкой на фиг. 42. Изделие, показанное на фиг. 43 и 44, может включать в себя свойства, описанные со ссылкой на фиг. 4-9 и фиг. 11 и 12.
Банкнота 571 имеет Гильош розетту 550 и центральное изображение 552 в форме цифры "10". На тонкий прозрачный лист 543 из полиэфира нанесли печать на одной стороне связующим из прозрачных чернил, отверждаемым ультрафиолетовым светом, содержащим 5 мас. % магнитного пигмента золотисто-зеленой интерференции, и выравниваемых в магнитном поле, до тех пор, пока пигмент не сформирует узкое золотистое кольцо, оставляя остальную часть печати прозрачной. Прозрачный лист с печатью перевернули сверху вниз после отверждения чернил ультрафиолетовым светом. На второй стороне прозрачного листа также нанесли печать с тем же связующим, содержащим 5 мас. % магнитного пигмента с интерференцией сине-зеленого цвета. Лист со свежими чернилами подвергли воздействию поля того же магнита. Этот лист был отделен от магнита расстоянием, близким к 0,0625″, что позволило уменьшить размер зеленого кольца, которое было сформировано в результате выравнивания хлопьев, и чернила на второй стороне также подвергли отверждению ультрафиолетовым светом. Клей нанесли на сторону с золотисто-зелеными чернилами, и лист наклеили на поверхность банкноты. Схематическая структура элемента представлена на фиг. 42. Прозрачный лист 543 полиэфира покрыли слоями 541 и 542 магнитных чернил, выровненных во внешнем поле. Клей 553 нанесли на сторону с золотисто-зеленым пигментом и на подложку 551 поверх фонового изображения 550 и центрального изображения 552. Каждый из магнитных слоев был ориентирован, как выпуклый отражатель в поле того же магнита. Однако, на оба из них нанесли печать на противоположных сторон прозрачной подложки 543, которая сделала оптическую структуру рядом с поверхностью банкноты вогнутым отражателем. Выпуклая структура формирует оптический эффект, как если бы элемент в виде замкнутой кольцевой рамки плавал под поверхностью печати, в то время, как вогнутая структура производит эффект, как если бы элемент в виде замкнутой кольцевой рамки плавал над поверхностью. Получение обоих этих эффектов в одном и том же элементе формирует общий эффект, как если бы цифра плавала между двумя кольцами, разделенными друг от друга пространством, близким к 0,25″.
На фиг. 43 показана фотография изделия, описанного со ссылкой на фиг. 42, под нормальным углом наблюдения. Изделие формирует выпуклое сине-зеленое кольцо 575, которое выглядит, как плавающее под цифрой. Вогнутое золотисто-зеленое кольцо 576, напечатанное на противоположной стороне опоры из полиэфира и наклеенное рядом с подложкой, генерирует реальное изображение источника света в форме боле крупного кольца, которое выглядит плавающим на некотором расстоянии, над цифрами.
Размер зеленого кольца 575 был выбран меньшим с определенной целью. При размещении меньшего кольца в "нижней части" стебля формируется специальная перспектива, обычно используемая на картинах, что способствует иллюзии глубины в изображении, сформированном изделием, когда его освещают светом.
Когда образец наклоняют, отводя его верхнюю кромку от камеры, как показано на фиг. 44, зеленое кольцо 575, сформированное в результате выпуклого выравнивания пигментных хлопьев, выглядит движущимся в направлении камеры визуально под цифрой. Более крупное золотое кольцо 576, сформированное вогнутым выравниванием пигментных хлопьев, выглядит, как плывущее в направлении наклона от камеры и над цифрой. Кольца движутся в противоположных направлениях, и определенный наклон в большом золотом кольце может частично накладываться на зеленое кольцо. Центральная часть графического компонента с цифрой, в свою очередь, выглядит, как наложенное зеленое динамическое кольцо, по мере того, как кольцо выглядит, как движущееся под цифрой. Наложение объектов, называемых "преградой", улучшает восприятие глубины. Наблюдатель может видеть захватывающий эффект, как если бы цифра плавала между двумя окружающими движущимися кольцами.
Различные магнитные формы, включающие в себя показанные на фиг. 45 и 46, могут использоваться для изготовления замкнутых выпуклого и вогнутого оптических элементов, таких как изделия, описанные выше. Предпочтительно использовать магниты, которые имеют северный и южный полюса на верхней и нижней поверхностях магнита, и с вырезом между верхней и нижней поверхностями, как показано на фиг. 30, 47, 45 и 46. Предпочтительно, верхнее и нижнее отверстия выреза отличаются по размеру. Разность определяют с помощью угла прессованного выреза. Во время работы большее отверстие располагается рядом с подложкой, поддерживающей выравниваемые под действием магнитного поля хлопья, тогда как меньшее отверстие расположено дистально от подложки. Вырез может представлять собой вырез в форме воронки, например, в форме конуса, или может иметь "ступенчатый" профиль, сформированный путем укладки двух или больше магнитов, имеющих, например, цилиндрические отверстия разного диаметра. Отверстия в уложенных магнитах могут иметь различные формы, в которых более высоко расположенный магнит имеет отверстие большего диаметра, чем отверстие расположенного ниже магнита.
Вогнутый и выпуклый отражатели, сформированные путем выравнивания хлопьев, могут быть получены путем последовательной печати двух слоев чернил на прозрачной подложке 543 пластиковой опоры (фиг. 42), путем выравнивания хлопьев в первом слое, используя магнит, показанный на фиг. 30, и, когда первый слой будет сухим, выравнивают хлопья во втором слое, используя другой магнит, показанный на фиг. 30, помещенный с другой стороны подложки 543. Вся длина прозрачной подложки 543 может быть напечатана магнитными чернилами, и магнитные хлопья могут быть выровнены в поле магнита, показанном на фиг. 30. После этого подложку можно перевернуть, располагая ее верхнюю сторону снизу, и процесс может повторяться с тем же магнитом. Печатные изображения с одной стороны прозрачной подложки должны быть совмещены с печатными изображениями на другой стороне листа опоры.
На фиг. 61 показан графический компонент, включающий в себя центральное изображение, такое как символ или логотип 640, который может быть напечатан на прозрачной пластиковой подложке 630, и может быть нанесен, как покрытие с первым слоем 650 оптического компонента, в котором пигментные хлопья выровнены под действием магнитного поля в связующем так, что получается структура рамки, имеющая поперечное сечение 660. До сих пор изделие было произведено, как изделие, описанное со ссылкой на фиг. 4-9, и включает в себя свойства описанного выше изделия. Кроме того, второй слой 670 оптического компонента может быть предусмотрен на второй стороне подложки 630, включающий в себя выравниваемые под действием магнитного поля пигментные хлопья в жидком связующем. После того, как пигментные хлопья будут выровнены, используя магнит, например, такой, как показан на фиг. 30, и связующее отвердеет, полученное в результате изделие будет иметь оптический компонент с двумя слоями, в котором каждый слой отражает динамическую рамку, окружающую центральное изображение 640. Оптический компонент, показанный на фиг. 61, изготавливают, и он имеет такую же структуру, как и оптический компонент 1, показанный на фиг. 42, с добавлением графического слоя 640, и оптический компонент, показанный на фиг. 61, обеспечивает такой же динамический эффект, как описано выше, со ссылкой на фиг. 42. Изделие 680 может использоваться, например, как подложка для банкнот на основе пластика, или может быть закреплено на объекте 690 - носителе, как показано на фиг. 61. В качестве альтернативы, подложка 630 может нести голограмму. Голограмма может быть частично деметаллизирована или покрыта оптическим материалом с высоким показателем преломления для визуализации голографического эффекта на подложке.
В общем, изделие может включать в себя основную подложку и, в случае необходимости, одну или больше прозрачных подложек (опорных листов), наклеенных на и поддерживаемых основной подложкой. Изделие имеет оптический компонент и графический компонент. Оптический компонент может включать в себя один или больше слоев пигментных хлопьев в связующем, слои предоставляют по отдельности и выравнивают на поверхностях основной подложки, и/или опорных листов. Графический компонент, включающий в себя центральное изображение, может быть напечатан на поверхностях основной подложки и/или листов основы. Как описано выше, хлопья содержат магнитный или намагничиваемый материал, концентрация хлопьев в связующем меньше, чем 14 мас. % и, предпочтительно, составляет 4-8 мас. % Хлопья выравнивают таким образом, чтобы они сформировали одну или больше структур рамки, так, что каждая структура рамки окружает изображение. В пределах структур рамки углы, которые хлопья образуют с подложкой, уменьшаются до практически нуля и затем увеличиваются вдоль множества радиальных направлений, происходящих в изображении, таким образом, что когда свет падает на пигментные хлопья от источника света, свет, отраженный от структур рамки, формирует одну или больше динамических рамок, которые, по меньшей мере, частично окружают изображение и, выглядят, как движущиеся изделие, когда изделие наклоняют относительно источника света, тогда как центральное изображение выглядит неподвижным, когда динамические рамки выглядят движущимися.
Привлекательный оптический элемент, который имеет две области изогнутой рамки с выпукло ориентированными изогнутыми структурами, может быть изготовлен за один этап выравнивания, например, используя магнит, схематично показанный на фиг. 47 и 48. В первой изогнутой области изогнутая структура формирует динамическую рамку, как в вариантах осуществления, описанных выше. Во второй изогнутой области изогнутая структура формирует неподвижную рамку, которая выглядит, как неподвижная при разных углах наблюдения. Центральное изображение может быть окружено двумя рамками. Разница между двумя изогнутыми структурами состоит в их ширине. Для того, чтобы "движения" динамической рамки были видимыми для невооруженного глаза человека, изогнутая структура пигментных хлопьев должна иметь достаточный размер. Например, ширина первой изогнутой структуры в поперечном сечении между двумя точками с наклоном 80 градусов, предпочтительно, находится в диапазоне от 3 до 20 мм. И, наоборот, ширина второй изогнутой структуры, формирующей неподвижную рамку, должна быть существенно малой; например, ширина второй изогнутой структуры в поперечном сечении между двумя точками с наклоном 80 градусов, предпочтительно, меньше, чем 2 мм. Элемент может иметь свойства описанных выше вариантов осуществления. В качестве примера, графические компоненты, включающие в себя защитную Гильош структуру, могут быть напечатаны на подложке, используя обычную технологию. Слой прозрачного связующего в виде отверждаемых ультрафиолетовым светом чернил, содержащего 5 мас. % магнитных пигментных хлопьев, может быть напечатан поверх графического компонента. Влажные чернила могут быть подвергнуты воздействию магнитного поля, показанного на фиг. 47, и чернила отверждают после выравнивания пигментных хлопьев.
На фиг. 47 показан цилиндрический магнит со сквозным коническим отверстием в центре магнита (фиг. 30), который был оборудован магнитным отклоняющим элементом (показан в частичном разрезе с целью иллюстрации), который изготовлен из листа металла с высокой магнитной проницаемой способностью в диапазоне толщины от 0,004″ до 0,1″. Отклоняющий элемент имеет отверстие в центре. Отверстие может иметь любую требуемую форму. На фиг. 48 демонстрируется поперечное сечение магнита и отклоняющего элемента.
Схематический профиль магнитного поля, генерируемого магнитной сборкой, показанной на фиг. 47-48, представлен на фиг. 49, на которой показана только часть магнитных линий. Магнитные линии 601, показанные только над магнитом с целью иллюстрации, выходят из нижней части конического выреза в магните 602, и нарушаются рядом с отклоняющим элементом 603, изгибаясь вокруг краев в области 604. Остальная часть поля проникает через отклоняющий элемент, изгибаясь выше в области 605.
На фиг. 50 иллюстрируется изделие, сформированное с использованием магнитной сборки, показанной на фиг. 49. Выравниваемые под действием магнитного поля пигментные хлопья, которые включают в себя магнитный или намагничиваемый материал, предусмотрены на подложке в пределах связующего в концентрациях меньше, чем 14 мас. % и, предпочтительно, от 4 до 8 мас. % Когда подложку с влажными магнитными чернилами помещают над отклоняющим элементом, пигментные хлопья в чернилах одновременно выравниваются в виде двух изогнутых колец, в двух изогнутых областях подложки. Структура изогнутого кольца, сформированная выровненными хлопьями вокруг кромки отклоняющего элемента, имеет малый радиус, в результате чего, формируется круглый контур 621 (фиг. 50). Поперечное сечение структуры рамки (кольца) имеет изогнутую структуру из хлопьев с малым радиусом изгиба, в котором углы, которые хлопья формируют с подложкой уменьшаются практически до нуля и затем увеличивается вдоль множества радиальных направлений. Рамка 621 в форме кольца выглядит неподвижной при наклоне образца. Кольцо 622 большего размера формируется второй изогнутой структурой пигментных хлопьев во второй изогнутой области; хлопья можно рассматривать, как формирующие параболический кольцевой отражатель Френеля. Когда образец наклоняют, рамка 622 выглядит движущейся. Под нормальным углом наблюдения кольца 621 и 622 расположены концентрично. Когда образец наклоняют влево, как показано на фиг. 50, большое динамическое кольцо 622 движется вправо, что представляет собой характерные движения выпуклого отражателя, показанного ранее на фиг. 35 и 36, в то время, как малое неподвижное кольцо 621 сохраняет свое положение в центре печатного изображения. Назначение малого неподвижного кольца 621 состоит в его использовании в качестве опорной рамки для движений более крупного динамического кольца 622. В отсутствие малого кольца кромка 623 области печатного изображения может использоваться, как опорная рамка для большого динамического кольца 622, обеспечивая оценку его движения. Однако, ввод малого статического кольца 621 в центре большого кольца обеспечивает преимущество: малое кольцо 621 в середине кольца 622 большого размера, такое, как яблочко в мишени, привлекает внимание сначала и, поэтому, обеспечивает опорную рамку более высокого уровня для движений динамического кольца 622. Наблюдатель начинает определять движение большего кольца относительно малого кольца. Кроме того, два кольца могут формировать иллюзию стебля, начинающегося из подложки в положении кольца 621, и растущего из подложки до положения 622. Хотя два кольца одного размера также могут использоваться, предпочтительно, иметь неподвижное кольцо меньшего размера. Конечно, рамки 621 и 622 не обязательно представляют собой кольца; формы рамок 621 и 622 могут изменяться при использовании магнитов и отклоняющих элементов с вырезами разной формы, см. фиг. 45 и 46.
Как показано на фиг. 50, более крупное кольцо, сформированное кольцевым выпуклым отражателем, можно рассматривать, как виртуальное изображение источника света, иллюзорно расположенное под поверхностью изделия. Наблюдатель может иметь иллюзию большого кольца, плавающего под поверхностью печатного изображения и под малым кольцом. Малое кольцо 621 выглядит неподвижным, поскольку радиус соответствующей изогнутой структуры настолько мал, что яркое кольцо, сформированное отраженным светом, проходит на очень малом расстоянии, которое меньше, чем ширина кольца, обеспечивая, таким образом, только объем кольца 621 и "эффект линзы". Когда образец наклоняют, более крупное кольцо 622 может выглядеть частично плавающим под малым кольцом в результате затенения при восприятии глубины, как показано на фиг. 51 и 52, на которых показан оптический компонент, представленный на фиг. 50, напечатанный поверх графического компонента, включающего в себя центральное изображение "10". На фиг. 51 демонстрируется эффект под нормальным углом относительно камеры. Цифра "10" напечатана внутри темно-зеленого круга графического компонента. Магнит и отклоняющий элемент были разработаны и построены с размерами, которые соответствовали бы дизайну графического компонента. Первый контур (малое статическое кольцо) был сформирован вокруг темно-зеленого круга с цифрой. Второй контур был сформирован вокруг первого с размерами, обеспечивающими зазор 2-3 миллиметра между кольцами, поскольку, если зазор будет слишком малым, кольца будут выглядеть, как одно кольцо. Очень широкий зазор не обеспечивал бы эффект затенения. Зазор между двумя кольцами может составлять вплоть до диаметра малого кольца; предпочтительно, не больше чем 6 мм, и должен составлять, по меньшей, мере 2 мм. Зазор между двумя кольцами обеспечивается, благодаря разности размера отверстий магнита и отклоняющего элемента. Предпочтительно, диаметр верхнего отверстия в магните по меньшей мере на 5 мм больше, чем диаметр отверстия в отклоняющем элементе, и, возможно, равен трем диаметрам отверстия в отклоняющем элементе. В противном случае, два кольца выглядели бы, как одно кольцо под нормальным углом наблюдения. При наклоне одно кольцо формировало бы два кольца, статическое кольцо и динамическое кольцо.
Когда образец наклоняют так, что его верхняя кромка удаляется от камеры, как показано на фиг. 52, динамическое кольцо движется к камере и плавает в пространстве позади статического кольца, формируя, таким образом, невероятное восприятие глубины и плавающего изображения.
Малое кольцо вносит свой вклад в этот эффект. Окружая темно-зеленый круг с цифрой, малое узкое кольцо формирует "эффект линзы", как если бы зеленый круг находился внутри кольца, и цифра была бы вставлена внутрь и на дне плоской линзы, плавающей выше большого кольца и выше Гильош структуры.
Этот эффект создает иллюзию, что зеленый круг и цифра плавают в пространстве над большим кольцом и защитным фоновым Гильош изображением и ниже малого кольца, несмотря на то, что зеленый круг и цифра напечатаны под обоими кольцами.
Двойной двояковогнутый элемент был изготовлено аналогично элементу, показанному на фиг. 38. На прозрачном тонком полиэфирном листе нанесли печатное изображение, используя магнитные чернила с 5 мас. %, выровненные, как показано на фиг. 49, и чернила подвергли отверждению, полиэфирный лист с печатным изображением перевернули, и нанесли в виде слоя, используя клей, на соответствующее место на подложке. Элемент показан на фиг. 53 и 54. Оба кольца являются концентрическими на фиг. 53. При отклонении от камеры (фиг. 54) большее кольцо уплывает от камеры в направлении верхней кромки образца.
Двойной вогнуто-выпуклый элемент представляет собой комбинацию двух выпуклых элементов, изготовленных на одной стороне прозрачной подложки (фиг. 48-52), и одного выпуклого или второго двойного выпуклого элемента, напечатанных на другой стороне подложки с ее последующем нанесением в виде слоя на графическое изображение. Элемент показан на фиг. 55 и 56; он имеет одно малое статическое кольцо, одно большего размера динамическое кольцо и другое еще больших размеров кольцо.
Когда оптический защитный элемент, изготовленный с использованием одного из описанных выше способов, освещают белым светом, оптический компонент (например, кольцо) представляет цвет пигмента, который использовали для его изготовления. Однако, если тот же элемент, проявляющий цветное кольцо из направления источника белого света, дополнительно освещен вторым источником света из когерентного источника света (например, цветные светодиоды) из направления, отличного направлению источника белого света, элемент демонстрирует второе кольцо, имеющее цвет когерентного света.
На фиг. 57 показан элемент, изготовленный путем выравнивания золотисто-зеленого магнитного пигмента; под нормальным углом наблюдения, элемент проявляет кольцо золотистого цвета. Источник 641 света генерирует внешний вид золотого кольца 642 в слое магнитных чернил. На фиг. 58 тот же элемент освещен под углом красным светом 643 ручного электрического фонаря производства Smith & Wesson Galaxy 28 LED (20 белых, 4 красных и 4 синих светодиода). При освещении печатного изображения красным светом формируется изображение красного кольца 644, в дополнение к золотому кольцу 642, которое не меняет свой цвет при освещении элемента светом другого цвета. Как можно ясно видеть, красное кольцо появляется на сцене в дополнение к золотому кольцу.
Элемент, представленный на фиг. 59, демонстрирует тот же эффект. Элемент изготовлено путем печати слоя чернил, содержащих частицы зеленого магнитного пигмента на черной карте. Элемент освещали из разных направлений, используя источник 661 белого света и источник 663 красного цвета. В соответствии с этим, зеленое кольцо 662 генерировалось в направлении белого света, и красное кольцо 664 генерировалось в направлении красного света. Кольца имели расстояние разделения 0,125″. Тенденция, показанная на фиг. 59, является такой же, как и на фиг. 58: красное кольцо появляется в дополнение к зеленому цвету. Появление на освещенной сцене кольца с цветом, соответствующим свету из когерентного источника света в дополнение к кольцу с цветом пигмента, можно использовать для дополнительной аутентификации оптического защитного элемента.
Эффект преобразования представляет собой плавное преобразование одного изображения в другое. Различные эффекты преобразования могут быть получены, используя магнитные пигментные хлопья, выровненные в магнитном поле. Было определено, что магниты, имеющие конический сквозной вырез (фиг. 63 и 64) выравнивают пигментные хлопья так, что формируется динамическая рамка, которая меняет свой размер, когда рамка выглядит подвижной; форма рамки, при этом, по существу, не изменяется. Как описано выше, изготовление изделия включает в себя: предоставляют пигментные хлопья, имеющие магнитный или намагничиваемый материал в, предпочтительно, прозрачном связующем, с концентрацией меньше чем 14 мас. %, предпочтительно, от 4 до 8 мас. %
В отличие от магнита, показанного на фиг. 63, магнит, представленный на фиг. 29 и 30, формирует кольцо, которое не меняет свой размер при наклоне изделия, как продемонстрировано на фиг. 35 и 36. В этом случае, воронка в магните заканчивается в самом низу магнита, как можно видеть на фиг. 29. Магнит, представленный на фиг. 63 и 64, имеет конический вырез, который представляет собой сквозной вырез, в котором цилиндрическое отверстие соединяется с малым отверстием воронки. Магнит, показанный на фиг. 63 и 64, отличается от магнита, представленного на фиг. 30 тем, что радиус выреза не меняется в нижней части магнита, представленной на фиг. 64. Разность приводит к эффекту оптического преобразования: пигментные хлопья, выровненные магнитом, имеющим сквозной конический вырез, при их облучении светом от источника света, отражают свет в форме динамической рамки, которая изменяет свой размер, когда рамка выглядит подвижной. Форма рамки, по существу, не меняется. Хотя на фиг. 66 показана динамическая рамка, как овал, наблюдатель воспринимает рамку, как наклоненный круг. В то время, как на фиг. 63 и 64 показан одиночный магнит, его можно заменить на стопку магнитов, например, включающую в себя магнит, показанный на фиг. 29, с дополнительным цилиндрическим магнитом. Отверстия в магните, показанном на фиг. 63 и 64, не обязательно должны быть круглыми и могут иметь разные формы. Угол выреза может изменяться в диапазоне от 30° до 120°. Широкое отверстие выреза, предпочтительно, обращено к подложке, то есть, предпочтительный диапазон угла выреза составляет от 30° до 90° и, более предпочтительно, от 30 до 60°.
Эффект преобразования, формируемый этим магнитом, представлен на фиг. 65 и 66. Под нормальным углом наблюдения (фиг. 65) изделие проявляет яркое кольцо вокруг цифры "10". На фиг. 66 показано изделие, когда образец наклоняют. Кольцо переместилось, и его размер изменился; диаметр кольца теперь приблизительно на 30% больше, чем диаметр кольца на фиг. 65; таким образом, изделие демонстрирует эффект преобразования: при этом не происходит изменение формы динамического кольца, тогда как размер рамки (кольца) изменяется по мере того, как кольцо выглядит движущимся. Все другие свойства изделия являются такими же, как и у изделия, описанного со ссылкой на фиг. 4-9. В частности, отверстие в верхней поверхности магнита или сборке магнитов не обязательно должно быть круглым, но может иметь самые разные формы для получения динамических рамок, которые изменяют свой размер, когда они выглядят движущимися. Кроме того, отклоняющий элемент может быть помещен поверх магнита или сборки магнитов с коническим сквозным вырезом. Присутствие отклоняющего элемента приводит к формированию дополнительной, неподвижной рамки при отражении света от выровненных пигментных хлопьев.
Различные изделия, проявляющие эффект преобразования, дополнительно описаны со ссылкой на фиг. 65-88.
На фиг. 68 показан магнитный узел, включающий в себя отклоняющий элемент, который может представлять собой лист с высокой или средней магнитной проницаемостью, помещенный на магниты. Назначение отклоняющего элемента состоит в том, чтобы отклонять поле в заданном направлении от его исходного направления. Отклоняющий элемент, показанный на фиг. 68, выполнен в виде тонкого листа металла с высокой магнитной проницаемостью (супермаллой, мю-металл, пермаллой и т.д.). Толщина отклоняющего элемента может изменяться в широком диапазоне и определена по конфигурации поля и качеству магнита. Отклоняющий элемент с квадратным вырезом в центре, показанный на фиг. 68, был изготовлен из листа мю-металла толщиной 0,006″. Отклоняющий элемент разместили непосредственно поверх сборки магнитов, показанной на фиг. 67. Бумажную подложку, предварительно покрытую влажными чернилами, содержащими распределенные магнитные хлопья, поместили поверх отклоняющего элемента.
Чернила подвергли отверждению ультрафиолетовым светом после окончания выравнивания хлопьев. В результате, выровненные магнитные хлопья сформировали выпуклую отражающую поверхность. Отклоняющий элемент отклонял поле вокруг кромок квадратного выреза, по-разному выравнивая хлопья на краях выреза. На фиг. 69 показан печатный графический компонент, включающий в себя Гильош розетту в виде переплетающихся лент с круглыми выступами между ними, темный цветной ромб и цифру в центре розетты. Ромб имеет такой же размер, как и вырез отклоняющего элемента. Графический компонент напечатан поверх магнитными чернилами, и выравниваемые магнитным полем хлопья в чернилах выравнивали, используя магнитный узел, показанный на фиг. 68. Магнитные хлопья, отклоненные вокруг кромок отклоняющего элемента, сформировали внешний контур для графического изображения. Графические компоненты изделия на фиг. 69 включают в себя несколько Гильош-структур и темный ромб, напечатанный в центре графического компонента и содержащий контрастную белую цифру "10". На фиг. 69 показано изделие, напечатанное с использованием, как графических, так и оптических компонентов под нормальным углом наблюдения. Эффект наблюдается, как сияющий ромб с двумя остриями, выдвигающимися из него в противоположных направлениях. Выровненный магнитным полем ромб выглядит непрозрачным и закрывает графический ромб, напечатанный под выровненным магнитным полем оптическим компонентом. Эффект выравнивания магнитным полем изменяется, когда образец наклоняют так, что его правая кромка отклоняется в сторону от наблюдателя (фиг. 70). Теперь непрозрачный ромб становится прозрачным с яркой стрелкой, окружающей напечатанный графический ромб. Напечатанный графический ромб с цифрой "10" очень хорошо виден. Когда образец наклоняют так, что его левая кромка отклоняется дальше от наблюдателя, эффект перемещается в противоположном направлении (фиг. 71). На фиг. 69-71 присутствует эффект бумеранга (или "качания"), который имеет вид шпинделя, который выглядит самым широким в середине и сужается вверху и снизу. Яркое изображение постепенно изменяет свою форму и переворачивается с левой стороны центральной вертикальной оси (относительно чертежа) печатного изображения на правую сторону оси. Эффект обеспечивается изогнутым выравниванием хлопьев, в котором хлопья вдоль центральной вертикальной оси располагается параллельно подложке и, в поперечных сечениях, нормальных вертикальной оси, хлопья формируют изогнутый структуру с радиусами дуги, увеличивающимися и затем уменьшающимися вдоль оси. Особенность в виде острия стрелы, показанная на фиг. 69-71 рядом с двумя сторонами ромба, прикасается к бумерангу, когда образец наклоняют. Часть хлопьев, расположенных ближе к кромкам, магнитного отклоняющего элемента с вырезом, локально перекошены, в результате чего появляется внешний контур в виде острия стрелы элемента ромба графического компонента.
Внедрение листового металла между верхней частью магнита и нижней частью печатной подложки с помощью слоя влажных чернил, содержащих магнитные хлопья, позволяет настраивать направление поля и его магнитуду магнитного потока. Магнитные поля могут быть перенаправлены вокруг объектов. В результате окружения объекта материалом, который может "проводить" магнитный поток лучше, чем материалы вокруг него, магнитное поле проявляет тенденцию протекать вдоль этого материала и избегать объекты, находящиеся внутри.
Когда ферромагнитный лист или пластина помещена в магнитное поле, она втягивает в себя это поле, обеспечивая путь для линий магнитного поля через себя. Поле с другой стороны пластины практически равно нулю, поскольку пластина отклонила поле, приводя к тому, что большая его часть протекает внутри самой пластины, а не через воздух.
Магнитные свойства металлов определяют, как эти металлы отклоняют магнитное поле, когда их в листовой форме помещают в поле. С этой целью обычно используют металлы или сплавы с высокой магнитной проницаемостью. С целью экранирования используют мю-металл или пермаллой; они обычно имеют относительные значения проницаемости 80,000-100,000 по сравнению с несколькими тысячами для обычной стали.
Мю-металл и пермаллой также имеют очень низкую степень насыщения, состояние, в котором увеличение силы намагничивания больше не приводит к дальнейшему увеличению магнитной индукции в магнитном материале. Таким образом, в то время, как эти материалы являются чрезвычайно хорошими, как проводник для очень слабых полей, по существу, они не намного лучше, чем воздух, когда они попадают в очень сильные магнитные поля. Поле отклоняется в направлении магнитного полюса, расположенного в центре печати, при этом в магнитных чернилах уменьшается радиус выровненного под действием магнитного поля кольца, которое зафиксировано так, как если бы поле было сфокусировано. Однако, в действительности, такое экранирование поля практически в два раза уменьшает величину магнитного потока.
На фиг. 72 и 73 представлены результаты моделирования, которые иллюстрируют изменения в магнитном поле, когда лист из разных материалов помещают над магнитом. Лист из мю-металла поместили сверху на магнит, на фиг. 72, и холоднокатаный лист стали 1018 поместили поверх самого магнита.
Как представлено на этих чертежах, лист мю-металла рассеивает поле через свой объем. Лист из стали, имеющий меньшую проницаемость, притягивает множество силовых полей рядом с магнитом.
Расстояние между магнитом и листом также влияет на распространение поля через металл и магнитуду поля над экраном. Хорошую демонстрацию этого можно видеть в виде анимированного изображения на сайте http://www.coolmagnetman.com/motion10.htm.
Назначение отклоняющих перегородок состоит в отклонении поля в заданном направлении от его исходного состояния, для изменения выравнивания частиц предсказуемым способом.
Два материала использовали, как отклоняющие элементы в двух разных способах выравнивания. Они представляли собой листы мю-металла и листы холоднокатаной стали (в результате холодной прокатки получают листы с более крупным размером зерен, что улучшает магнитную проницаемость). Толщина листов изменялась в диапазоне от 0,004″ до 0,1″.
Листы из мю-металла, используемые в первом способе, были выбраны с толщиной, которая позволяла полю проникать через лист. Отклоняющие элементы имели вырез в середине. Вырезы имели разную форму для разных магнитов. Поле, искривленное вокруг кромок выреза, соответствующим образом выравнивало магнитный пигмент в дополнение к хлопьям, выровненным в поле, проникшем через магниты, как представлено на фиг. 68. Оптические эффекты, получаемые в результате введения отклоняющих перегородок, показаны на фиг. 69-71. Магнит с отклоняющим элементом показан на фиг. 74, и оптический эффект, генерируемый этой сборкой, представлен на фиг. 75.
Для получения еще более необычных оптических эффектов в отклоняющих элементах делали вырезы в разных частях и помещали поверх магнита, для управления полем вокруг кромок, что позволяло ему также проникать через плоскость отклоняющего элемента. Примеры таких эффектов с соответствующими магнитами демонстрируются на фиг. 76-84.
Оптический эффект на фиг. 77 был получен под нормальным углом, в то время, как на фиг. 40 при наклоне в сторону от камеры.
Магнитный узел, схематично представленный на фиг. 79, формирует эффекты, показанные на фотографиях под нормальным углом (фиг. 80) и при наклоне образца (фиг. 81).
Магнитный узел на фиг. 82 формирует эффекты, демонстрируемые на фотографиях под нормальным углом (фиг. 83) и с наклоном образца (фиг. 84).
Второй способ включал стальные отклоняющие элементы, полностью блокирующие магнитное поле. Эти отклоняющие элементы также были разрезаны на части и помещены в определенных местах поверх магнита, блокируя поле в этих местах и обеспечивая возможность протекания поля из незаблокированных мест.
Тот же узел, который показан на фиг. 76, но с другими отклоняющими элементами, формирует эффект "галстука-бабочки", продемонстрированный на фиг. 85 под нормальным углом, на фиг. 86 с наклоном влево, на фиг. 87 с наклоном от камеры, и на фиг. 88 с наклоном в направлении камеры. На фиг. 85-88 моно видеть эффект преобразования. Преобразование представляет собой специальный эффект движущихся изображений и в анимации, который изменяет (или преобразует) одно изображение в другое посредством перехода без стыков, например, как представлено на фигуре 86: верхняя часть "дуги" расширяется, в то время как нижняя часть сокращается при наклоне образца в сторону от камеры.
Выбор толщины и материала для отклоняющего элемента зависят от силы магнита и его конфигурации. Например, магниты, спеченные из неодима-бора-железа являются очень сильными. Размещение толстой стальной пластины поверх магнита на фиг. 76 не предотвращает пропуск поля через отклоняющий элемент для выравнивания хлопьев и формирования структуры, представленного на фиг. 77 и 78. При замене спеченного магнита на магнит из взаимосвязанных неодима, бора и железа полностью преобразуется поле в пределах объема отклоняющего элемента, предотвращая его появление на поверхности отклоняющего элемента, как показано на фиг. 76 и 85-88. Поле проходит через отверстия между отклоняющими элементами и изгибается вокруг кромок отклоняющих перегородок, формируя объемный эффект.
В вариантах осуществления, описанных выше со ссылкой на фиг. 65-88, изделия, проявляющие эффект преобразования, изготовляют путем предоставления покрытия, имеющего пигментные хлопья, распределенные в связующем на подложке, в котором пигментные хлопья включают в себя магнитный или намагничиваемый материал, выравнивают пигментные хлопья с помощью магнитной сборки, содержащей магнит и отклоняющий элемент, и фиксируют связующее. Подложка может поддерживать или может не поддерживать графический компонент, и эффект преобразования, по сути, можно использовать, как свойство защиты или в высокой степени декоративное свойство. Концентрация магнитных пигментов в чернилах может изменяться в диапазоне 4-25 мас. %; однако, когда распложенный ниже графический компонент должен быть видимым, концентрация пигментных хлопьев в чернилах должна быть меньше, чем 14 мас. % Магнит, такой, как показано на фиг. 67, 76, 79 и 82, имеет верхнюю и нижнюю поверхности, и сквозной вырез между верхней и нижней поверхностями, в результате чего, верхняя поверхность имеет верхнее отверстие, и нижняя поверхность имеет нижнее отверстие. Магнитная ось магнитной сборки расположена в направлении от верхней поверхности до нижней поверхности, или в противоположном направлении. Отклоняющий элемент распложен рядом с верхней поверхностью магнита, в котором верхнее отверстие только частично закрыто отклоняющим элементом, как показано на фиг. 68, 74, 76, 79 и 82. Отклоняющий элемент может представлять собой металлический лист, предпочтительно с высокой магнитной проницающей способностью. Толщина листов может меняться в диапазоне от 0,004″ до 0,1″.
Следующие комментарии и конкретные детали относятся ко всем вариантам осуществления, описанным здесь.
Описанные изделия могут иметь графический компонент и оптический компонент, оба удерживаемые на подложке, при этом оптический компонент, возможно, расположен поверх графического компонента. Графический компонент включает в себя один или больше слоев чернил, возможно, напечатанных на подложку или на один или больше пластиковых листов опоры, закрепленные на подложке. Оптический компонент включает в себя один или больше слоев, возможно, напечатанных на подложке или на одном или больше пластиковых листах опоры, закрепленных на подложке; слой (слои) оптического компонента содержат пигментные хлопья, имеющие постоянный магнитный или намагничиваемый материал, и которые распределены в связующем; некоторые из пигментных хлопьев в пределах оптического компонента выровнены так, чтобы обеспечить по меньшей мере динамическую рамку вокруг символа, который представляет собой часть графического компонента. Изделие может быть интегрировано в банкноту или в защитную этикетку. Графический компонент может включать в себя одну из защитных структур, используемых в отрасли защищенных документов и/или изображение или символ. Оптический компонент может быть изготовлен из пигментов с интерференцией со сдвигом цвета или из отражающих металлических пигментных хлопьев. Оптический компонент улучшает внешний вид графического компонента. Оптический компонент отражает свет от вогнутой, выпуклой, двояковыпуклой или выпукло-вогнутой и т.д. компоновки магнитных пигментных хлопьев (мелких пластинок), распределенных в связующем и выровненных вдоль линии приложенного магнитного поля. Связующее может представлять собой пропускающее свет, предпочтительно, прозрачное, отверждаемое ультрафиолетовым светом связующее. Концентрация частиц в связующем, предпочтительно, находится в диапазоне от 4 мас. % до 14 мас. % и более предпочтительно от 4 мас. % до 8 мас. % Весовой процент определен, как часть отвержденных, сухих чернил к весу пигментных хлопьев. Для чернил, таких как отверждаемые ультрафиолетовым светом, с высоким содержанием твердых веществ чернила для трафаретной печати, практически отсутствуют растворители. Поэтому, первый пример чернил, отверждаемых ультрафиолетовым светом с 8% масс пигментных хлопьев может содержать 92% отверждаемой ультрафиолетовым светом полимерной смолы и отверждающих агентов/добавок. Но если используются чернила на основе растворителя, такие, как растворитель для глубокой печати или растворитель для гравюры, требуется расчет для учета эффекта части летучего растворителя. В качестве альтернативного примера, не отвержденные чернила для гравюры на основе растворителя, начиная с 50% растворителя, 45 мас. % полимерной смолы и 5 мас. % пигментных хлопьев могут при высушивании стать высушенным отвердевшим слоем чернил, имеющим 10 мас. % пигментных хлопьев и 90 мас. % полимерной смолы. Таким образом, эти чернила второго примера представляли бы случай 10 мас. % пигментных хлопьев, поскольку определение весового процента масс относится к высушенным отвердевшим чернилам.
Оба компонента могут быть напечатаны с использованием обычных технологий. Графический и оптический эффекты, формируемые оптическим компонентом, должны дополнять друг друга. Оптический компонент может быть предусмотрен либо поверх графического компонента или под ним. Оптический компонент может быть покрыт структурами или может быть покрыт непрерывным слоем. Оптический компонент может быть выполнен в форме выпуклого отражателя (когда подложку, напечатанную влажными магнитными чернилами, помещают поверх магнита), или вогнутого отражателя (когда тонкий прозрачный полимерный лист, на который нанесена печать влажными магнитными чернилами, помещают поверх магнита, хлопья выравниваются в соответствии с полем, чернила отвердевают, и прозрачный лист, наносят печатной стороной на графическое изображение), или в виде комбинации вогнутых и выпуклых отражателей. Оптический компонент может быть напечатан с использованием пигментов того же самого цвета или имеющих такой же сдвиг цвета, как и у пигментов в графическом компоненте. Предпочтительно, оптический эффект, генерируемый оптическим компонентом, затемняет только небольшую часть, оставляя всю остальную часть области печатного изображения, доступной для наблюдения.
В вариантах осуществления, в которых магнитные чернила печатают на пластиковую подложку (например, прозрачный полиэфир), подложка может иметь прозрачную голограмму, на которой расположен символ или структура, который может быть графически согласован со структурой подложки. Голограмма, предпочтительно, покрыта материалом с высоким показателем преломления. Голограмма обеспечивает дополнительное защитное средство для элемента, поскольку изготовление элемента подразумевает наличие не только навыков в области печати защищенных документов и магнитного выравнивания, но также и навыки при изготовлении голограмм.
Графический компонент может быть сформирован из немагнитных чернил, таких, в которых пигменты, находящиеся в их составе, не могут выравниваться в присутствии магнитного поля, используемого для выравнивания оптического компонента. Центральное изображение, окруженное рамкой, может представлять собой символ или логотип; оно может быть напечатано одним или больше цветами, то есть применяя одни или больше чернил. Предпочтительно, центральное изображение напечатано немагнитными чернилами. Однако, можно использовать магнитные чернила с концентрацией от 20 до 30 мас. %; пигментные хлопья этих чернил, предпочтительно, выравнивают так, чтобы они располагались параллельно поверхности подложки и, таким образом, формировали статическое изображение.
Подложка может быть бумажной, пластиковой или картонной подложкой и т.д., и получаемое в результате изделие может представлять собой банкноту, кредитную карту или любой другой объект, на который наносят выравниваемые магнитным полем хлопья, как описано здесь.
Выравниваемые магнитным полем пигментные хлопья могут быть сформированы из одного или больше слоев тонкой пленки, включающей в себя слой магнитного или намагничиваемого материала, такого как никель, кобальт и их сплавы, для обеспечения возможности магнитного выравнивания хлопьев, пока они находятся в жидком связующем под воздействием магнитного поля. Такие хлопья иногда называются магнитными хлопьями, под которым следует понимать, что они включает в себя намагничивающиеся пигментные хлопья. Магнитный слой может быть скрыт между двумя слоями отражателя, предпочтительно, изготовленными из алюминия. Кроме того, диэлектрический слой может быть предусмотрен на каждом отражающем слое, и слой поглотителя - на каждом диэлектрическом слое, формируя, таким образом, хлопья со сдвигом цвета. Различные тонкопленочные хлопья и способы их изготовления раскрыты, например, в патентах США №№5,571,624, 4,838,648, 7,258,915, 6,838,166, 6,586,098, 6,815,065, 6,376,018, 7,550,197, 4,705,356, которые представлены здесь по ссылке. Выравниваемые магнитным полем хлопья, по существу, выполнены плоскими, однако, могут включать в себя символы или дифракционные решетки. Хлопья имеют толщину от 50 нанометров до 2000 нанометров, и длину от 2 микрон до 200 микрон. Хлопья могут иметь неправильную форму. В качестве альтернативы, формованные хлопья, такие как квадратные, шестиугольные или другие хлопья с выбранной формой могут использоваться с тем, чтобы способствовать степени покрытия и улучшенным оптическим характеристикам. Предпочтительно, пигментные хлопья представляют собой хлопья с высокой отражающей способностью, имеющие отражающую способность по меньшей мере 50%, и предпочтительно 70% в видимом спектре.
Пигментные хлопья обычно изготовляют, используя слоистую тонкопленочную структуру, сформированную на гибкой ткани, также называемой подложкой осаждения. Различные слои наносят на ткань с помощью хорошо известных в данном уровне техники способов для формирования тонких структур покрытия, таких как физическое и химическое нанесение из паров и т.п. Тонкопленочную структуру затем удаляют с материала ткани и разбивают на хлопья из тонкой пленки, которые могут быть добавлены в полимерную среду, такую как различные связующие вещества для пигмента (связующие), для использования в качестве чернил, краски или лака, которые совместно называются здесь "чернилами", и могут быть нанесены на поверхность подложки, используя обычный процесс, называемый здесь "печатью". Связующее вещество, предпочтительно, представляет собой прозрачное связующее вещество, но может быть окрашено малым количеством или обычным красителем, и может включать в себя малое количество примесей, например, немагнитные хлопья скрытого маркера с нанесенным на них символом.
В чернилах или в краске выравниваемые магнитным полем хлопья могут быть ориентированы при приложении магнитного поля, формируемого одним или больше постоянными магнитами или электромагнитами. В общем, хлопья имеют тенденцию выравниваться вдоль магнитных линий прикладываемого поля, в то время как чернила все еще находятся во влажном состоянии. Предпочтительно, чернила затвердевают, когда печатное изображение находится все еще в магнитном поле. Различные способы выравнивания выравниваемых под действием магнитного поля хлопьев раскрыты например, в американском Патенте №7047883 и в Заявке №20060198998 на американской патент, оба включены здесь, как ссылочные документы. Предпочтительно, магнитное выравнивание хлопьев, как описано в данной заявке, может выполняться, как часть высокоскоростного процесса печати, в котором подложка с напечатанным или нарисованным изображением движется на держателе, т.е. на ленте или на пластине со скоростью от 20 футов/минуту до 300 футов/минуту на держателе. Магнит может быть размещен под держателем или может быть встроен в валок, используемый, как вращающееся печатное устройство.
Пигментные хлопья, после их магнитного выравнивания, формируют структуру рамки, возможно, окружающую изображение, предусмотренное в виде графического компонента. Поперечное сечение структуры рамки включает в себя пигментные хлопья, выровненные параллельно подложке в центральной части поперечного сечения, а также как пигментные хлопьям, наклоненные относительно подложки. Углы, которые пигментные хлопья формируют с подложкой, то есть, угол между плоскостями хлопьев и подложки, уменьшается практически до нуля и затем увеличивается вдоль множества радиальных направлений, происходящих из центра рамки или центрального изображения, если присутствует. Предпочтительно, поперечное сечение структуры рамки включает в себя пигментные хлопья, ориентированные практически нормально на обеих сторонах от центрального участка поперечного сечения, где пигментные хлопья располагаются параллельно подложке. На обеих сторонах центрального участка поперечного сечения хлопья формируют по меньшей мере 70 градусов, и, предпочтительно по меньшей мере 80 градусов относительно подложки, для уменьшения тени или "пути", из которого могла бы выйти динамическая рамка, когда она выглядит подвижной, см. фиг. 1 и 2.
Изделия, описанные в этой заявке, могут использоваться, как защитные элементы и/или для декоративного назначения. Элементы, описанные здесь, являются идентифицируемыми и легко распознаваемыми, и, таким образом, могут использоваться для обеспечения защитных свойств. Они являются заметными, визуально привлекательными и допустимыми по стоимости, поскольку их можно печатать. Выравниваемые магнитным полем пигментные хлопья формируют восприятие плавания и движения выровненной магнитным полем яркой рамки и/или графического изображения в пределах яркой рамки. Конечно, восприятие иллюзорных эффектов зависит от мозга человека, и конкретный эффект может выглядеть по-разному для разных людей.
Композитные изображения, формируемые упомянутыми выше оптическими элементами, могут иметь один или два окружающих оптических элемента различной формы (кольца, ромбы, пятиугольники и т.д.), окружающие моноцветные или многоцветные графические изображения, например, определенные владельцем торговой марки или специалистом по печати защищенных документов. Окружающие оптические элементы (рамки) отражают падающий свет и формируют восприятие глубины и иллюзорного движения многоцветного графического изображения. Иллюзорное плавание происходит либо ниже, или выше поверхности защитного элемента. Оно виртуально может выглядеть, как находящее ниже графического изображения. Элемент может иметь коммуникативный эффект, если в нем содержится многоцветное графическое сообщение (логотип владельца торговой марки, символ продукта и т.д.) внутри нейтрального, плавающего оптического ограждения. Графическое изображение представляет собой часть системы формирования композитного изображения и может восприниматься, как движущееся, поскольку опорный объект вокруг нее (выровненное магнитным полем свойство) движется в ответ на внешний стимул.
Предпочтительно, в печатном изделии с динамическим стереоскопическим эффектом, относящимся к оптическому параллаксу яркой рамки, наблюдатель может видеть яркую рамку, как плавающую на расстоянии 3-8 мм от подложки. Оптические Элементы, раскрытые в данной заявке, могут создавать иллюзорную флотацию графических компонентов элемента, а также движение и преобразование оптических компонентов. Графические печатаные изображения на банкноте играют важную роль во внешнем виде банкноты и для ее общественного восприятия. Динамический оптический компонент улучшает внешний вид графического компонента, управляя визуальным восприятием: стереоскопическое изображение, опорные рамки и преграды. При этом желательно исключать прерывание графического изображения на поверхности банкноты магнитными чернилами, но использовать магнитные чернила для улучшения изображения, используя глубину, движение и флотацию так, чтобы оптический эффект, производимый хлопьями, использовался, как опорная рамка для графического изображения, и эта проблема решается путем использования малых концентраций магнитных чернил, структуры рамки, которая концентрирует внимание наблюдателя на центр рамки, и изогнутого выравнивания пигментных хлопьев в поперечном сечении структуры рамки, которые концентрируют отраженный свет в виде яркой динамической рамки, тогда как динамическое качество рамки повышает внимание наблюдателя.