CN109862970A - 对磁性可定向薄片进行定向 - Google Patents

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Abstract

根据例子，基板可以移动而通过磁场，其中基板包括包含磁性可定向薄片的流体载体。磁场可以影响磁性可定向薄片以使磁性可定向薄片分别被定向在多个取向之一上。此外，在基板移动而通过磁场期间，辐射可通过掩模中的至少一个开口施加到流体载体的多个选定部分上，以固化在多个选定部分处的流体载体并将在多个选定部分中的磁性可定向薄片固定在受磁场影响的相应角度取向。

Description

对磁性可定向薄片进行定向
对优先权的要求和相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年8月31日提交的且标题为“ORIENTING MAGNETIC FLAKES”、序列号为62/382,185的美国临时专利申请的优先权利益，该临时专利申请的公开特此通过引用以其整体并入。本申请还包含与此在同一日期提交的且标题为“ARTICLE WITH ANGLEDREFLECTIVE SEGMENTS”、序列号为TBD(代理人案卷号1095.0061PCT2)的共同未决的美国专利申请相似的主题，该专利申请的公开特此通过引入以其整体并入。
背景
光学可变图案(optically variable device)用在装饰性和实用性的各种应用中。可以以多种方式制造光学可变图案以实现多种效果。光学可变图案的例子包括印在信用卡和正版软件文档上的全息图、印刷在纸币上的变色图像以及诸如摩托车头盔和车轮罩的物品的增强的表面外观。
光学可变图案可以被制造为被压按、压印、粘贴或以其他方式附着到物体的膜或箔，且也可以用嵌入到有机粘合剂中的光学可变颜料制造，该有机粘合剂被印刷或涂覆到硬或柔性基板上。一种类型的光学可变颜料通常被称为变色颜料，因为用这种颜料适当地印刷的图像的表观颜色随着观察角度的变化而变化。一个常见的例子是用变色颜料印刷在美国的二十美元纸币的右下角中的“20”，其用作防伪图案。
附图简述
本公开的特征作为例子被示出，并且不被限制在下面的附图(多个附图)中，其中相同的数字指示相同的元件，其中:
图1A-1E分别示意性地示出了根据本公开的例子的用于对磁性可定向薄片进行定向的几个装置；
图2A示出了根据本公开的例子的用于对磁性可定向薄片进行定向的装置的简化等距视图；
图2B示出了根据本公开的例子的磁体及其磁场的简化等距视图；
图2C示出了根据本公开的另一例子的用于对磁性可定向薄片进行定向的装置的简化俯视图；
图3A-3E分别示出了根据本公开的例子的流体载体的一个区域的视图，在该区域中磁性可定向薄片已被定向；
图4A-4F分别示出了根据本公开的例子的可以在图1A-2B中的任一个中描绘的装置中实现的掩模的例子；
图4G示出了根据本公开的例子的外部磁感应到平面上的正交投影，其中该平面垂直于基板并包含基板的速度矢量；
图4H-4Q分别示出了根据本公开的例子的掩模、安全元件和有价值的物品；
图5A示出了根据本公开的另一例子的用于对磁性可定向薄片进行定向的装置的简化俯视图；
图5B示出了根据本公开的例子的在图5A中描绘的流体载体的区域中包含的磁性可定向薄片的简化等距视图；
图5C-5F分别示出了根据本公开的例子的在不同倾斜角下的光学元件的图和曲线图；
图6A示出了根据本公开的另一例子的用于对磁性可定向薄片进行定向的装置的简化俯视图；
图6B示出了根据本公开的例子的在图6A中描绘的流体载体的区域中包含的磁性可定向薄片的简化等距视图；
图6C-6E分别示出了根据本公开的例子的在不同倾斜角下的光学元件的图和曲线图；以及
图7-10分别描绘了根据本公开的例子的用于对磁性可定向薄片进行定向的方法的流程图。
详细描述
为了简单性和说明性目的，本公开通过主要参考其例子来被描述。在下面的详细描述中，阐述了很多具体的细节，以便提供本公开的彻底理解。然而容易明显，本公开可以被实践而不限制到这些具体的细节。在其他实例中，没有详细描述一些方法和结构，以便不会没有必要地使本公开模糊。如在本文所使用的，术语“一(a)”和“一个(an)”意欲表示特定元件中的至少一个，术语“包括(includes)”意指包括但不限于，术语“包括(including)”意指包括但不限于，以及术语“基于(based on)”意指至少部分地基于。如在本文所使用的，术语“实质上”、“近似”和“大约”指示在规定值的+/-5％内的值的范围。
应当注意，在附图中描绘的元件可以包括附加的部件，并且在这些附图中描述的一些部件可以被移除和/或修改而不偏离本公开的范围。此外，在附图中描绘的元件可以不按比例绘制，且因此元件可以具有与在附图中所示的尺寸和/或配置不同的尺寸和/或配置。
在本文公开了用于对在流体载体中的磁性可定向薄片进行定向的装置和方法。特别地，本文公开的装置和方法可以使分散在流体载体中的磁性可定向薄片以可以使运动光学效应被得到的方式被定向，运动光学效应例如，从磁性可定向薄片反射的光的一个或更多个带在垂直于包含流体载体的光学元件被倾斜的方向的方向上移动。在一个方面中，可通过使磁性可定向薄片经受磁场来以这种方式对磁性可定向薄片进行定向，在该磁场中，一条或更多条磁场线与流体载体在基板上被进给的方向共线地延伸。此外，可通过使用包含至少一个开口的掩模来将磁性可定向薄片固定在期望取向上，其中掩模和至少一个开口可相对于磁场巧妙地被定位，以使得在磁性可定向薄片与穿透基板的磁场线对齐时磁性可定向薄片通过辐射源相对于基板固定在期望二面角处。此外，具有磁性可定向薄片的多层流体载体可以被提供并固化，以创建具有各种光学效应的图像。
本文公开的掩模的至少一个开口可以是任何形状、尺寸或具有任何取向。在一些例子中，至少一个开口可以在所有侧面上被掩模包围(例如，图2A所示的掩模的开口124)。在其他例子中，至少一个开口可以具有至少一个开口侧(例如，图4A、4B和4D的开口402)。在一些例子中，至少一个开口可以具有一个或更多个笔直侧。此外或替代地，至少一个开口可以具有一个或更多个弯曲侧。
本文公开的装置和方法还可以使磁性可定向薄片被固定，同时基板被连续地进给而通过磁场。在这一方面上，本文公开的装置和方法可以被实现为用高速方式印刷磁性可定向薄片和对磁性可定向薄片进行定向。此外，本文公开的装置和方法可以被实现为产生跨光学元件的光带的非常明显的移动。光学元件可以例如设置在金融票据例如纸币、货币、股票等上或其他产品例如软件文档、安全封条和与认证和/或防伪图案类似的对象上。
如本文所讨论的磁性可定向薄片在流体载体中的分散可以可替代地被描述为磁性可定向薄片或可磁化薄片在液体涂层中、在湿油墨(无论是水性的还是溶剂型的、液体油墨、糊状油墨或诸如此类)中、在未固化涂料(无论是水性的还是溶剂型的)中、在未固化有机粘合剂中、在未固化有机载体中、在未固化有机载体等中的分散。
应该理解，可以用多种方式描述通过磁场的施加而改变一个或更多个磁性可定向薄片的位置和定向排列(alignment)的现象，该磁场的源在相同的一个或更多个磁性可定向薄片的外部。本公开描述了磁性可定向薄片在磁场的方向上的定向排列/取向。可以附加地或可替代地在磁场的方向(磁场的方向可以被定义为在空间中的任意点处与磁场线相切)上描述磁性可定向薄片的定向排列/取向。在其他例子中，磁性可定向薄片的定向排列/取向可以通过外部磁矢量力进行描述。
图1A示出了根据本公开的例子的用于对磁性可定向薄片进行定向的装置100的示意图。如所示，装置100可以包括具有第一磁极104和第二磁极106的磁体102。第一磁极104可以具有第一极性，以及第二磁极106可以具有相反的第二极性。例如，第一磁极104可以是磁体102的南极，以及第二磁极106可以是磁体102的北极。在其他例子中，第一磁极104可以是北极，以及第二磁极106可以是南极。如下面在本文更详细讨论的，磁体102的相反磁极可以施加具有从磁体102发出的磁场线的磁场。磁矢量力(其也可以被称为“磁感应”)可以被定义为可以由磁场在从磁体102发出的各种方向上施加的力。例如，磁体102的磁极之一可以面向基板的底表面，例如基板的与包含流体载体的表面相对的表面。
装置100还被描绘为包括以一对辊的形式的进给机构110，辊布置成在进给方向114上使基板116进给。尽管基板116被描绘为由辊直接进给，但是基板116可以替代地被支撑在支持器(未示出)上。在装置100的范围内，其它类型的进给机构是可能的。如果被采用，支持器可以是皮带、平台、一排或更多排夹具、框架或诸如此类，并且可以支撑基板116，使得基板116可以连同支持器一起在进给方向114上移动。在各种例子中，装置100可以包括设置在进给机构110的上游和/或下游的附加进给机构(未示出)。
基板116可以由纸、塑料膜、层压板、卡片材料或诸如此类形成。在特定例子中，基板116是可以被切割成货币的纸币。基板116也可以采用连续的卷或者是一系列基板薄片的形式，或者具有任何分立或连续的形状。此外，基板116的上表面的至少一部分可以被涂覆有流体载体118，磁性可定向颗粒或薄片分散在该流体载体118中。流体载体118也可以被称为油墨、湿油墨、涂层、流体涂层或诸如此类。流体载体118可以通过印刷技术(诸如凹版印刷、喷墨印刷、苯胺印刷、凹刻印刷、丝网印刷、油漆等)被涂敷。流体载体118可以采用油墨或油漆的形式，并且可以保持采用流体形式至少一段预定长度的时间或者直到足够数量的能量被施加到流体载体118上为止。例如，流体载体118可以是液体或糊状载体，并且可以是通过接收采用紫外(UV)光、电子束、热、激光等形式的能量而可固化的。作为特定例子，流体载体118可以是光聚合物、基于溶剂的载体、基于水的载体或诸如此类。此外，流体载体118可以是透明的(清澈的、无色的或着色的)。
根据例子，具有磁性可定向薄片的流体载体118可以在基板116在磁体102之上被进给之前被涂敷到基板116上，使得当流体载体118在磁体102之上移动时，流体载体118保持处于流体状态。在该例子中，当基板116在进给方向114上被进给时，装置100的进给机构110或另一机构(未示出)(诸如印刷机构)可以将具有磁性可定向薄片的流体载体118涂敷到基板116上。在流体载体118被涂敷到基板116上之前或之后，磁性可定向薄片可以被混合到流体载体118中。根据例子，磁性可定向薄片是非球形和平面薄片(例如，可以使用磁场来对齐的颜料薄片)，并且可以是反射性的和/或可以是变色的，例如，磁性可定向薄片可以表现为在一个观察角度下具有一种颜色而在另一个观察角度下具有另一种颜色。磁性可定向薄片可以保持或可以不保持剩余磁化。作为例子，磁性可定向薄片可以在约1至约500微米宽之间和约0.1至约100微米厚之间。此外，磁性可定向薄片可以包括金属层(诸如铝、金、镍、铂、金属合金等的薄膜)，或者可以是金属薄片(诸如镍、铁或合金薄片)。另外或在其它例子中，磁性可定向薄片可以被涂覆有着色层，或者可以包括光学干涉结构，诸如吸收体-间隔物-反射体法布里-珀罗型结构。
垂直于磁性可定向薄片的平面观察到的磁性可定向薄片可能看起来很亮，而沿平面的边缘观察到的磁性可定向薄片可能看起来很暗。例如，当磁性可定向薄片在垂直于观察者的位置上时，来自照明源(未示出)的光可以从磁性可定向薄片反射到观察者。然而，如果磁性可定向薄片相对于垂直于观察者的平面倾斜，则磁性可定向薄片可以在边缘上被观察到，且因此可能看起来很暗。类似地，如果磁性可定向薄片是变色的，则磁性可定向薄片可能看起来当沿着法线平面被观看时是一种颜色，而当沿着倾斜平面被观看时是另一种颜色或更暗。尽管在本文特别提到磁性可定向薄片被促使与至少一个磁体的磁场的方向对齐，但是应当理解，在实例中，不是全部的磁性可定向薄片都会变为与磁场的方向对齐，同时仍然导致期望的光学效应。
根据例子，在流体载体118凝固或干燥之前，基板116可以移动而通过磁体102的磁场，以使磁性可定向薄片能够在磁场的方向上被定向。也就是说，进给机构110可以使基板116沿着进给方向114进给，使得流体载体118中的磁性可定向薄片被进给而通过由磁体102的第一磁极104和第二磁极106施加的磁场。磁场可以被描述为具有从磁体的磁极发出的磁场线(磁通密度)。可替代地，如下面在本文更详细讨论的，磁场可以被描述为由矢量力组成，并且磁性可定向薄片可以变为与矢量力严密地对齐。此外，因为矢量力在整个磁体102上是不均匀的，所以磁性可定向薄片的取向可以根据磁性可定向薄片相对于第一磁极104和第二磁极106的位置而变化。因此，当基板116被进给而通过由第一磁极104和第二磁极106施加的磁场时，磁性可定向薄片的取向可以改变。换句话说，磁性可定向薄片的二面角可以相对于基板116的平面改变。二面角可以被定义为在第三平面中的两个平面之间的角度，该第三平面以直角切割相交线。
如也在图1A中所示的，装置100可包括辐射源120(或辐射源120的阵列)，当基板116在进给方向114被进给时，辐射源120可将辐射施加到流体载体118上以固化流体载体118或以其他方式使流体载体118凝固。辐射源120可以施加以紫外(UV)光、电子束、热、激光或诸如此类的形式的辐射。具有至少一个开口124的掩模122也被描绘为位于辐射源120和流体载体118之间，以控制当基板116经过辐射源120时流体载体118的哪个部分或哪些部分接收来自辐射源120的辐射。辐射通过至少一个开口入射到基板116的位置可以被认为是辐射覆盖区。掩模122可以具有在约0.25mm至2.5mm(0.01”至约0.1”)的范围内的厚度。根据例子，至少一个开口124相对于磁体102和辐射源126巧妙地被定位，以使磁性可定向薄片至少部分地固定在预定取向处，同时防止其它磁性可定向薄片至少部分地固定在其它取向处。如下面在本文更详细讨论的，一个或更多个开口124可以被定位成将磁性可定向薄片至少部分地固定为沿着垂直(或等效地，正交或横向)于进给方向114并且实质上位于基板116的平面内的方向处于相对于彼此的螺旋或双螺旋布置。
在图1A中还示出了第二辐射源126，其也可以将以紫外(UV)光、电子束、热或诸如此类的形式的能量施加到流体载体118上。与辐射源120相比，第二辐射源126可以施加相同类型的能量或不同类型的能量。在任何方面中，第二辐射源126可以是可选的，并且如果存在，则可以被实现以使流体载体118进一步凝固。
现在转到图1B，示出了根据本公开的另一例子的用于对磁性可定向薄片进行定向的装置100的示意图。在图1B中描绘的装置100包括许多与上面关于图1A描述的那些特征相同的特征，且因此这些共同特征将不参考图1B详细描述。然而，在图1B中描绘的装置100与在图1A中描绘的装置100的不同，因为装置100包括沿着进给方向114随第一磁体102顺序地定位的第二磁体103。此外，第二磁体103被描绘为相对于第一磁体102旋转，使得第二磁极106定位得比第二磁体103的第一磁极104更靠近基板116。在这点上，磁体102和103的相反磁极更靠近基板116。因此，磁体102和103可以产生与由在图1A中描绘的单个磁体102产生的磁场类似的磁场。
在其他例子中，装置100可以包括一个或更多个附加的磁体，以形成磁场，该磁场导致磁性可定向薄片在期望取向上被对齐。
装置100可被设计成使得当基板116将流体载体118移动到在磁体102或磁体102/103附近的位置时，在磁体(多个磁体)102/103附近的流体载体118中的磁性可定向薄片将根据由该磁性可定向薄片所经历的局部磁感应而经历扭矩。如果扭矩足够强，则在未固化油墨中的磁性可定向薄片将围绕平行于基板116的运动的轴旋转，直到磁性可定向薄片基本上与局部磁感应对齐为止。由磁性可定向薄片经历的扭矩取决于在该磁性可定向薄片处的局部磁感应，其中局部磁感应是所有外部磁感应的矢量和。实际上，不需要的磁源可以与固化发生的地方充分隔离，使得当与由磁体(多个磁体)102/103提供的磁感应相比时他们对总局部磁感应的贡献可以被忽略。例如，从电动机发出的寄生磁感应刚好在固化发生之前干扰磁性可定向薄片的定向排列可能是不合乎需要的。因此，由磁体(多个磁体)102/103提供的磁感应可以被称为外部磁感应，应当理解，外部磁感应是由于磁体(多个磁体)102/103或者由于为了使磁性可定向薄片倾斜和对磁性可定向薄片进行定向的目的而有意定位在装置100中的一个或更多个磁体引起的磁感应。磁体(多个磁体)102/103可以是永磁体或电磁体，并且可以包括这种磁体的组件。因此，在描述各种实施例时提到外部磁感应就足够了，而不必列举特定的磁体或磁体组件。此外，术语“外部磁感应”和“外部磁感应矢量”常常可互换地被使用。
现在参考图1C-1E，分别示出了根据本公开的附加例子的用于对磁性可定向薄片进行定向的装置100的示意图。如图1C所示，基板116可以是柔性基板，并且可以由具有半径132的辊130支撑。辊130可以由非磁性材料(例如塑料材料、橡胶材料、陶瓷材料等)形成。包含磁性可定向薄片的流体载体118可以设置在基板116的上表面(例如，基本上面向磁体102和103和/或辐射源120并且基本上与辊130相对的基板的表面)上。在图1C中描绘的装置100可以包括磁体102和103，磁体102和103相对于辊130被定位，使得当辊130在由箭头136所表示的方向上旋转时，磁体的相反磁极104和106形成磁场，基板116的部分被进给而通过该磁场。可以由线138表示的磁场可以包括矢量力，其各自的方向在磁场的中部基本上彼此平行，并且辐射源120可以被定位成将能量施加到靠近在磁体102和103之间的中心位置的流体载体118上。因此，图1C示出了一个例子，其中基板116沿着至少接近线性的磁场(例如，低程度的磁力线曲率)的北南基本方向瞬时移动。
类似于在图1A和1B中描绘的装置100，在图1C中描绘的辐射源120可以将辐射施加到流体载体118上，以引起流体载体118的至少部分凝固。此外，包括至少一个开口124(未示出)的掩模122可位于辐射源120和辊130之间，以选择性地阻挡从辐射源120到流体载体118上的辐射的施加(例如，产生辐射覆盖区)，并因此控制磁性可定向薄片可被固定在流体载体118内的取向。根据例子，掩模122可以位于距辊130的中心一段距离134处，使得在辊130的半径132和距离134之间的差异是范围从约0.05mm至约6.25mm(约0.002英寸至约0.25英寸)的值。
图1D示出了与图1C所示的布置类似的布置，除了磁场产生不同以外。也就是说，代替在图1C中产生的线性场，在图1D中，所产生的磁场在基板116上的辐射源120施加辐射所在的位置处基本上是弯曲的。如所示，磁体102可以包括孔140，来自辐射源120的光导142可以穿过该孔插入。然而可替代地，多个磁体可以被定位成产生图1D所示的磁场。应当注意，孔140、光导142和/或多个磁体可以与任何装置和/或布置(包括但不限于图1A-1C和1E的装置)一起使用。
图1E示出了与图1C所示的布置类似的布置，除了磁体102位于辊130内以外。也就是说，在图1E中描绘的辊130可以是中空圆柱体，以及磁体102可以位于辊130的内部。此外，磁体102可以以静止方式被保持，使得当辊130旋转时磁体102不移动或不旋转。换句话说，磁体102可以被维持在相对于辐射源120的固定空间关系中。此外，基板116的部分可以被移动而通过的磁场可以不同于图1C和1D所示的磁场。
在上面讨论的每个例子中，基板116被描述为由圆柱形辊130移动。然而，在其他例子中，代替辊130，装置100可以包括弯曲表面，基板116可以在该弯曲表面上处于滑动接触。此外或者可替代地，基板116可以具有弯曲形状，其可以被支撑在弯曲表面(诸如辊130)上，或者可以以其他方式被支撑。作为例子，基板116可具有弯曲形状，其可由处于滑动接触的抛物线状弯曲表面支撑。
根据例子，在图1A-1E中描绘的任何装置100可以包括多个台，其中多个台中的每一个包括相应的一组磁体102、掩模122和辐射源120。在这些例子中，台可以被布置成使得基板116可以顺序地移动而通过每个台。此外，每个台可以包括各自的流体涂敷机构，以涂敷附加的一层流体载体118。因此，例如基板116的表面可以被涂覆有第一流体载体118，并且第一流体载体118可以暴露于磁场和辐射，以对第一流体载体118中的磁性可定向薄片定向。在第一流体载体118被固化之后，第二流体载体118可以被涂敷到固化的第一流体载体118上。第二流体载体118也可以暴露于磁场和辐射，以对第二流体载体118中的磁性可定向薄片定向。
第二流体载体118中的磁性可定向薄片可以以与第一流体载体118中的磁性可定向薄片相同或不同的方式被定向。也就是说，例如，第二流体载体118中的磁性可定向薄片可以具有与第一流体载体118中的磁性可定向薄片相同的配置，或者第二流体载体118中的磁性可定向薄片可以具有与第一流体载体118中的磁性可定向薄片不同的配置。此外，附加的一层或更多层流体载体118可以在附加的台中被涂敷和固化。在一方面中，多个台可以被实现以制造包括流体载体118的多个涂层的物品。
作为例子，第一流体载体118可以是与一个浓度(例如，在约15-50重量％之间)的反射或衍射变色或任何其它小片状磁性颜料混合的透明的或染色的油墨或涂料载色剂。第一流体载体118可以以任何预定的图形图案被印刷/油漆在基板116的表面上，暴露于磁场以形成预定的光学效应，并且在第一流体载体118的凝固之后被固化以将磁性可定向薄片固定在该层第一流体载体118中。第二流体载体118可以具有相对较低的浓度(例如，在约0.1-15wt.％之间的范围内)。第二流体载体118的油墨或涂料载色剂可以是透明的或染色的。第二流体载体118中的磁性可定向薄片可以与第一流体载体118的磁性可定向薄片相同，或者它们可以不同。第二流体载体118的薄片尺寸也可以与第一流体载体118的薄片尺寸相同或不同。此外，第二流体载体118的薄片的颜色可以与第一流体载体118的薄片的颜色相同或不同。施加到第二流体载体118的磁场的形状和/或强度可以与施加到第一流体载体118的磁场的形状和/或强度相同或不同。另外或在其他例子中，第二流体载体118的图形图案可以与第一流体载体118的图形图案相同或不同。在任何方面中，油墨或颜料颜色的组合可以增强或削弱在由多层流体载体118形成的图像中的特定颜色。
根据例子，通过如本文所公开的在基板116上涂敷和固化流体载体118的多个涂层，图像可以由磁性可定向薄片形成，使得在图像内的多个不同特征可以看起来同时移动。此外，移动可以是当图像移动时或者当图像的光源移动时的相对移动。另外或在其他例子中，当图像在不同方向上移动时或者当图像的光源在不同方向上移动时，在图像内的多个不同特征可能看起来移动，其中一个特征是静止的，而其他的特征移动，反之亦然。在特定例子中，通过如本文所公开的在基板116上涂敷和固化流体载体118的多个涂层，可以在物品印刷过程中利用以光学幻影效应增强的线、点、弧和其他形状的复杂图案，以使在视觉上加密的物品被伪造变得很难。
现在参考图2A，示出了根据本公开的另一例子的用于对磁性可定向薄片进行定向的装置200的简化等距视图。在图2A中描绘的装置200包括许多与上面参考图1A和1B描述的那些特征相同的特征，且因此这些共同特征将不参考图2A被详细描述。
在图2A中，示出了由磁体102和/或磁体102/103产生或施加的多个磁场线202。被标记为102/103的盒表示磁体102和103中的一个或两个。图2A还示出了在磁场线202的曲线上的波动点(undulation point)204沿着垂直于进给方向114延伸的线206被定位。线206可以被认为是磁场线202的镜像对称性(reflectional symmetry)的轴。如所示，具有流体载体118的基板116可以在进给方向114上直线地移动，使得流体载体118在磁体(多个磁体)102/103之上移动并穿过由磁体(多个磁体)102/103产生的磁场的磁场线202。在图2A所示的例子中，基板116的整个表面被描绘为被涂覆有流体载体118。然而应当理解，可以将基板116的较小部分涂覆有流体载体118，而不偏离本公开的范围。
基板116被描绘为在磁体(多个磁体)102/103的从南极到北极的方向上移动而通过磁场。然而在其他例子中，磁极的位置可以颠倒。在任何方面中，当基板116移动时，流体载体118中的磁性可定向薄片可以变为与磁性可定向薄片所受到的磁场的方向严密地对齐(沿着磁场线202)。此外，当磁性可定向薄片移动而通过磁场线202的不同线并变为对齐在磁场线202的不同线的方向上时，各个磁性可定向薄片的取向可以根据时间而改变。根据例子，基板116可以以足够慢的速率被进给，以使磁性可定向薄片能够变为与磁场线202的方向对齐，并获得相对于基板的平面的期望取向(例如二面角)。
当基板116被进给并且磁性可定向薄片变为与一些磁场线202的方向严密地对齐时，辐射源120可以将辐射引导到流体载体118。然而，位于辐射源120和流体载体118之间的掩模122可以阻止辐射到达流体载体118，除了通过在掩模122中形成的开口124以外。掩模122可与基板116隔开相对短的距离，例如，在约0.05mm至约6.25mm(约0.002英寸至约0.25英寸)之间的距离。在图2A和2B所示的例子中，掩模122被示为具有两个矩形开口124，来自辐射源120的辐射208可以通过这两个矩形开口被引导到位于开口124下方的流体载体118的区域210和212上。然而在其他例子中，掩模122可以包括更少或更大数量的开口124。如在本文更详细讨论的，开口124可以具有不同的尺寸和/或形状，并且可以位于掩模122的边缘处。
开口124被描绘为在掩模122上相对于进给方向114的偏移位置处形成。因此在一个方面中，与第二区域212相比，一组不同的矢量力(示意性地显示为磁场线202)可以作用在第一区域210上。因此，在第一区域210中包含的磁性可定向薄片可以变为沿着在第一区域210中穿透基板的平面的磁场线202的方向对齐，因而导致磁性可定向薄片达到第一二面角(例如，薄片“离开”基板的平面的角度)。与在第二区域212中包含的磁性可定向薄片相比，第一二面角是不同的，这些磁性可定向薄片可以变为沿着在第二区域212内穿透基板116的平面的磁场线202的方向对齐，并因而达到第二二面角。因此，与位于第二区域212中的磁性可定向薄片相比，位于第一区域210中的磁性可定向薄片可以具有不同的取向(例如，相对于基板116的平面的二面角)。此外，在第一和第二区域210和212中的磁性可定向薄片可以通过辐射208到区域210和212上的施加而至少部分地被固定。也就是说，辐射208的施加可以使在区域210和212中的流体载体118至少部分地凝固，并且流体载体118的部分或全部凝固可以使这些区域210和212中的磁性可定向薄片至少部分地固定在磁性可定向薄片可达到的、如由这些磁性可定向薄片所受到的矢量力(示意性地被显示为磁场线202)引起的二面角(例如薄片“离开”基板的平面的取向)。
当基板116在进给方向114上被进给时，流体载体118的、通过辐射208的接收而至少部分地凝固的部分被描绘为区域214和216。第一区域214可以包含沿着第一组磁场线202的方向对齐的磁性可定向薄片，而第二区域216可以包含沿着第二组磁场线202的方向对齐的磁性可定向薄片。根据例子，开口124相对于一个或更多个磁体102/103被定位成使得磁性可定向薄片沿着具有预定角度的磁场线202的分段的方向对齐。
在图2A中，基板116被描绘为沿着由磁体(多个磁体)102/103施加的磁场的北南基本方向以及沿着在物理上位于磁体(多个磁体)102/103和辐射源120之间的表面直线地移动。每个弯曲磁场线202可以由连接在每个曲线的波动点204处的两个部分表示，并且可以具有凸曲线形状。每个弯曲磁场线202可以在平均角度α下从磁体(多个磁体)102/103的表面(多个表面)(如图2B所示)倾斜到对应的波动点204之一，如用对应的黑色箭头218所示的。在波动点204处的磁场线的切线与基板116的进给方向114重合。此外，弯曲磁场线在磁场线202的右侧部分中的黑色箭头220的方向上在平均角度β下从相应的波动点204下降到磁体(多个磁体)102/103的表面(多个表面)(如图2B所示)。图2B示出了示例性磁体102/103和磁体102/103产生的磁场的简化视图。
现在转到图2C，示出了根据本公开的另一例子的用于对磁性可定向薄片进行定向的装置200的简化俯视图。在图2C中描绘的装置200包括许多与上面参考图2A描述的那些特征相同的特征，且因此这些共同特征将不参考图2C进行详细描述。辐射源120从图2C中被省略，使得掩模122和开口124可以是更容易可见的。
如图2C所示，基板116可以在磁体(多个磁体)102/103之上在进给方向114上被进给，使得流体载体118可以移动通过如由箭头220所表示的沿着磁场的北南基本方向施加的磁场。所施加的磁场的波动点204(图2A)可以沿着线206而居中，线206可以表示磁场线202(图2A)的镜像对称性的轴。在掩模122中的开口124被描绘为位于线206的相对侧上，并且相对于邻接两个开口124的点处于旋转对称。
因此，在第一开口124下方的流体载体118的第一区域210在弯曲磁场线202的倾斜部分222内，而在第二开口124下方的流体载体118的第二区域212在弯曲磁场线202的下降部分224内。在这方面中，位于第一区域210中的磁性可定向薄片可以具有与位于第二区域212中的磁性可定向薄片不同的取向。例如，位于第一区域210中的磁性可定向薄片可以具有相对于基板116的主平面的在大约0°<α<90°的范围内的二面角α。此外，位于第二区域212中的磁性可定向薄片可以具有相对于基板116的主平面的也在约0°<β<90°的范围内的二面角β。应当注意，在图2C的例子中，二面角α在进给方向114上被获取，而二面角β在与进给方向114相反的方向上被获取。因此，当沿着进给方向获取的角度在大约90°<角度<180°的范围内时，由二面角β表示的角度可以替代地被认为是角度α。
辐射源120可通过掩模122中的开口124施加辐射208(图2A)，其中所施加的辐射208可以使流体载体118至少开始凝固，这可导致辐射208所施加到的磁性可定向薄片至少部分地开始在相对于基板116的主平面的各种取向上被固定。此外，因为当流体载体118的部分的凝固至少开始时，基板116可以在进给方向114上连续地被进给，所以在流体载体118的不同部分中的磁性可定向薄片可以具有如由区域214和216表示的不同取向。此外，因为掩模122可以位于离基板116相对短的距离处，所以区域214和216的宽度可以与开口124的宽度严密地一致。然而，因为当基板116在进给方向114上移动时辐射208可以被施加，所以区域214和216的长度可以比开口124的长度长得多，并且可以取决于基板116的长度、流体载体118的各个分段的长度等。
也如图2C所示的，位于流体载体118的、未接收来自辐射源120的辐射208的部分中的磁性可定向薄片可以返回到磁性可定向薄片在被引入到磁场之前有的取向，或者可以具有可以与施加到那些磁性可定向薄片的最后一组磁场线的方向对齐的取向。流体载体118的没有通过开口124接收辐射208的区域226和228也在图2C中被描绘。如从该图中可以看到的，在区域226和228中包含的磁性可定向薄片的取向可以不同于在区域214和216中包含的磁性可定向薄片的取向。此外，在区域226和228中包含的流体载体118可能还没有凝固，且因此可能需要额外的能量的施加来使这些区域226和228凝固。
在另一例子中，所施加的磁场的波动点204(图2A)沿着线206居中，线206可以表示磁场线202(图2A)的镜像对称性的轴，但是在掩模122中的开口124不位于线206的相对侧上，而替代地都被定位成比它们到相反的磁极更靠近磁体的一个磁极。在掩模122中的开口124的这种定位可导致磁性可定向薄片达到不同于图2C的例子的取向(和相对于基板的平面的二面角)。这是由于下面的事实：穿透在该例子的第一区域210和第二区域212中的基板的平面的磁场线202的方向不同于穿透在图2C的例子的第一区域210和第二区域212中的基板的平面的磁场线202的方向。
在另一例子中，与图2C所示的例子不同，开口124可以不接触线206(例如，可以在进给方向上和/或与进给方向相反地与接触线206分离)。这种定位可以导致具有较小二面角α和二面角β(例如，其更接近于平行于基板的平面)的磁性可定向薄片。在另一例子中，与图2A所示的例子不同，第一开口124到第二开口124的最接近的边缘可以不是连续的，而更确切地可以在进给方向114上隔开一段距离。这种定位可导致在二面角α与二面角β的互补角(例如，180度减去二面角β)之间的更大差异。
现在参考图3A，示出了位于在图2B中描绘的流体载体118的区域214和216中的磁性可定向薄片的简化等距视图300。如所示，位于第一区域214中的第一组磁性可定向薄片302可以相对于在进给方向114上截取的基板116的主平面被定向在二面角α处。此外，位于第二区域216中的第二组磁性可定向薄片304可以相对于在与进给方向114相反的方向上截取的基板116的主平面被定向在二面角β处。因为当基板116在进给方向114上连续移动时磁性可定向薄片302和304可以被定向，第一组磁性可定向薄片302可以具有与在第一组磁性可定向薄片302内的其他薄片相同或相似的取向和二面角。同样，第二组磁性可定向薄片304可具有与在第二组磁性可定向薄片302内的其它磁性可定向薄片304相同或相似的取向和二面角。
当基板116如图3C所示被定位并且右上角如图3C所示围绕水平轴306前后旋转时，光可以与从第二组磁性可定向薄片304不同地从第一组磁性可定向薄片302反射，这取决于观察者和光的位置。在图3B和3C之间的比较中示出了薄片302和304的反射率的差异。图3B示出了图3A所示的布置的俯(接近法向)视图310，而图3C示出了图3A所示的布置的倾斜视图320。因此，图3B示出了从第一组磁性可定向薄片302和第二组磁性可定向薄片304反射的光的效应。在图3B中，第二组磁性可定向薄片304被描绘为将光反射回到观察者(例如是明亮的(可以看起来是银色的，如果磁性可定向薄片是无色的))，并且第一组磁性可定向薄片302被描绘为不将光反射回到观察者(例如是暗的(可以看起来是黑色的，如果磁性可定向薄片是无色的))。图3C示出了围绕水平轴306倾斜的布置，使得布置的顶部远离观察者倾斜。在图3C中，该布置的倾斜使第一组磁性可定向薄片302将光反射回到观察者(例如是明亮的(可以看起来是银色的，如果磁性可定向薄片是无色的))，并且第二组磁性可定向薄片304被描绘为不将光反射回到观察者(例如是暗的)。在其中磁性可定向薄片属于干涉变色颜料系列的其它例子中，磁性可定向薄片组302、304的观察到的反射色调可以对应于磁性可定向薄片在流体载体118中相对于光倾斜的角度下的颜料的颜色特性。例如，在第一观察角度下，第一组磁性可定向薄片302可以将在蓝色光谱范围内的光反射回到观察者，以及第二组磁性可定向薄片304可以将在波长的绿色光谱范围内的光反射回到观察者。在第二观察角度下，第一组磁性可定向薄片302可以将在绿色光谱范围内的光反射回到观察者，以及第二组磁性可定向薄片304可以将在波长的蓝色光谱范围内的光反射回到观察者。
参考图3D和3E进一步示出和描述了磁性可定向薄片302、304的移位光学效应(shifting optical effect)。图3D和3E分别示出了处于各种倾斜状态的光学元件330的例子。光学元件330可以是光学安全图案，其可以被设置在纸币、股票或诸如此类上。图3D描绘了当在第一角度下(例如从垂直于光学元件330的方向)观察光学元件330时光学元件330的光学特性。曲线图332示出了光学元件330的左侧看起来是白色的(例如，明亮的)而光学元件330的右侧看起来是黑色的(例如，暗的)。图3E描绘了当光学元件330如箭头334所注释的远离观察者倾斜时光学元件330的光学特性。曲线图336示出了光学元件330的左侧看起来是黑色的(例如，暗的)而光学元件330的右侧看起来是白色的(例如，明亮的)。如图3D和3E所示，磁性可定向薄片被定向成使得光学元件330在一个方向(例如，从上到下)上的倾斜导致在相反方向(例如，从左到右)上的光学偏移。
尽管光学元件330被描述为具有正方形和两个相对的部分(side)，但是应当理解，光学元件330可以具有任何形状和任何数量的部分。下文将更详细地描述光学元件330包括附加部分的例子。
尽管上面已经特别提到掩模122具有如图2A-2C所示定位的一对开口124，但是应该理解，具有其它开口124(或等效切口)配置的掩模可以在装置100、200中实现。其它开口124的配置可导致磁性可定向薄片组相对于彼此具有不同于图3A-3C所示的取向的取向。在图4A-4F中描绘了具有可在装置100、200中实现的其它开口配置的掩模400-430的例子。
作为例子，在图4A中描绘的掩模400被显示为具有沿着掩模400的边缘形成的多个开口402。掩模400的其上形成开口402的边缘可以是掩模400的、被定位成邻接线206的边缘，该线206表示沿着基板116的进给方向114的磁场线202(图2A-2C)的镜像对称性的轴。在图4B中描绘的掩模410被示为具有沿着进给方向114拉伸的开口402，并且其中开口402在掩模410的边缘处形成，该边缘被定位成邻接表示磁场线202的镜像对称性的轴的线206。
在图4C中描绘的掩模420被显示为具有位于线206的相对侧上的多个开口402，线206表示磁场线202相对于进给方向114的镜像对称性的轴。多个开口402中的相邻开口也被描绘为沿着垂直于进给方向114的方向相对于彼此偏移。在图4D中描绘的掩模430被示为具有在线206的一侧上的多个开口402和在线206的相对侧上的较大开口402，线206表示矢量力202的镜像对称性的轴。此外，较大开口402被描绘为沿着垂直于进给方向114的方向延伸超过最右边的较小开口402。
在又一例子中，与一些开口位于一侧上并且其余开口位于线206的相对侧上不同，多个开口402可以替代地位于线206的同一侧上。例如，每个开口402可以沿线206的进给方向114进行定位。替代地，每个开口402可以与线206的进给方向114相反地进行定位。
掩模122可以在沉积的流体载体上提供从辐射源120开始的辐射覆盖区。对于照射掩模122的辐射源，掩模122中的开口124限定辐射覆盖区，由此，来自辐射源120的辐射被发射到基板上。在一些例子中，当基板116将沉积的油墨移动到辐射覆盖区中时，固化开始。掩模122以及就此而言的由掩模122和辐射源120限定的辐射覆盖区可以被视为具有前缘。前缘可以被定义为辐射首先被发射到流体载体118上的位置的轨迹。
图4E和4F提供了两个例子，其中掩模限定辐射覆盖区的前缘。对于掩模440，前缘442被示为在掩模440的右侧。前缘442在进给方向114上的范围由变量x指示。掩模450示出了另一例子，其中前缘452在进给方向114上的范围再次由变量x指示。如在图4E和4F所看到的，前缘可以是不连续的。在其他例子中，前缘(例如，在图6A中的掩模的前缘)可以包括具有沿着进给方向114延伸的连续部分。前缘的范围的值可以在0.5mm和30mm之间或者1mm到20mm之间。在一些例子中，该范围可以小于2mm或者小于1mm。在其他例子中，该范围可以大于10mm或者大于20mm。
在一些例子中，外部磁感应在沿着前缘的全部或至少一部分的方向上变化。图4G示出了在掩模460的前缘中的被标记为1和2的两个点处的外部磁感应的方向的相对变化，其中和分别表示在位置1和2处的外部磁感应。进给方向由箭头114表示。平面462和464垂直于基板116并包含基板速度矢量。外部磁感应到平面462上的正交投影由被标记为466的矢量指示，以及外部磁感应到平面464上的正交投影由被标记为468的矢量指示。在位置1和2当中，外部磁感应的正交投影的相对方向变化。对于一些实施例，在方向上的这个变化可能仅在几度或更小的数量级上，但是对于其他实施例可能更大。对于图4G的特定例子，在位置2处的外部磁感应的正交投影的极角大于在位置1处的极角，在位置1处，极角相对于基板116的平面的法线被获取。
注意，关于正交投影，平面462和464是等效的。也就是说，为了定义正交投影的目的，平面462和464可以属于等价类别。因此，当描述正交投影时，可能只有一个垂直于基板的、并包含基板速度矢量的平面需要被考虑。当描述正交投影时，坐标系470可能是有用的。对于基板在掩模460的前缘附近是平面的那些情况，坐标系470的x轴和y轴位于基板的平面内，或者等效地，x-y平面位于磁性油墨(可替换地被称为分散在流体载体中的磁性可定向薄片)或辐射覆盖区的平面内，其中x轴平行于基板运动的方向。z轴垂直于基板的平面(或磁性油墨或辐射覆盖区)。
平面462和464平行于坐标系470的x-z平面，并且当考虑正交投影时，x-z平面和平面464和466属于相同的等价类别，因为矢量到这些平面上的正交投影产生相同的结果。平面462和464是x-z平面在y轴方向上的平移。
在基板围绕辊弯曲的实例中，坐标系470可以被一般化到y轴平行于和/或重合于辊轴的坐标系。x轴可以沿着基板速度矢量被定向，但是这不是必需的，因为围绕y轴旋转坐标系470的z轴以产生旋转坐标系并不改变正交投影。也就是说，对于旋转坐标系(其中旋转围绕y轴)，矢量到x-z平面上的正交投影产生与矢量到x-z’平面上的正交投影相同的结果。因此，当描述外部磁感应到平面上的正交投影时，该平面可以被视为垂直于基板并包含基板速度矢量，或者对于基板围绕辊弯曲的情况，该平面可以被视为垂直于辊的轴。
对于基板绕辊弯曲的情况，将用于正交投影的平面描述为垂直于基板的并包含基板的速度矢量的平面也就足够了。在这里，基板被缠绕在辊周围的位置(一组坐标)处的“法线”指在该位置处的局部法线，其可被视为包含该位置并垂直于辊轴的矢量。关于速度矢量，尽管当被缠绕在辊周围时基板在某个位置处的速度矢量在方向上不是恒定的，而是位置的函数，但它仍然位于垂直于辊的轴的平面内。为了正交投影的目的，垂直于辊轴的平面是等价类别，使得外部磁感应到垂直于基板的并且包含基板的速度矢量的平面上的正交投影也可以被视为到垂直于辊轴的平面上的正交投影。
因此，为了描述外部磁感应沿辐射覆盖区的前缘的正交投影的目的，无论受到辐射覆盖区的基板的部分是平面的还是被缠绕在辊周围，获取到垂直于基板并包含基板的速度矢量的平面上的正交投影就足够了。
现在转到图4H和4I，分别示出了掩模480和物品482的透视图，掩模480和物品482可被实现以对磁性可定向薄片进行定向，使得当基板482围绕轴旋转时，所定向的磁性可定向薄片可引起合成图像在整个基板482上的正交视差运动。可以描述正交视差运动或效应，由此，使物品482的上边缘远离或朝着观察者倾斜，他或她可以感知到从左向右或从右向左移动的反射光的明亮形状。作为另一个例子，通过使左边缘远离或朝着观察者倾斜，他或她可以感知到反射光从顶部到底部或从底部到顶部移动的明亮形状。在一些例子中，效应是否以及如何被感知可取决于磁性可定向薄片如何放置在物品482上或内、上边缘是否远离或朝着观察者倾斜、和/或光源的位置、强度和/或距离。可替代地，可以描述正交视差光学运动或效应，由此，存在旋转轴(位于物品中的轴)，使得围绕该轴旋转物品的观察者根据光源来观察沿着旋转轴移动的反射形状或图像。正交视差光学运动或效应可以进一步被描述为这样的光学效应：其中光学特征(诸如看起来比物品的其它区段更亮或更暗的形状)看起来在与物品的倾斜方向正交的方向上越过物品移动。因此例如当物品围绕水平轴倾斜时，光学特征可能看起来在纵向方向上移动。
如图4H所示，物品482可包括都在上面被描述的基板116和流体载体118。此外，掩模480可以包括阶梯状配置，使得当物品482在由箭头486所表示的方向上移动时，在物品482的整个宽度上的不同位置中的磁性可定向薄片484可以相对于彼此被锁定到多个旋转位置上。磁性可定向薄片484的旋转位置在图4H中被描绘为具有不同的阴影，并且在图4I中被描绘为具有不同的旋转角度。如上面所讨论的，磁性可定向薄片484可通过磁场到磁性可定向薄片484上的施加并通过辐射的施加来旋转到在图4I描绘的角度内，辐射的施加用于使在与掩模480一致的配置中流体载体118至少部分地凝固。此外，图4J描绘了一个例子，其中磁性可定向薄片484在范围在-40°和40°之间的角度下被定向。
物品482的光学效应可以是亮带，当物品482相对于光源前后倾斜时，该亮带向旁边移动。通过创建物品482以生成合成运动图像(该合成运动图像相对于物品482移动的方向在物品482的边缘内横向移动)，可以使运动光(或亮)带变得更有吸引力或吸引人。作为例子，合成运动图像可以是物体的轮廓、符号、数字、字母、其组合等。
物品482可以被设置在如图4K所示的有价值的物品488上作为安全元件。有价值的物品488被描绘成纸币，且物品482被描绘成矩形安全元件702。应当注意，物品或安全元件482仅仅是示例性的，且并不限于矩形的或与纸币一起使用或作为安全元件。例如，安全元件482可用在任何物品上，包括但不限于标签、包装、广告等，并且可以具有任何形状。在安全元件482中描绘的不同阴影可以代表在不同角度下反射的光，且因此根据有价值的物品488的倾斜角，安全元件482的不同区段可以被视为合成图像。此外，通过有价值的物品488的旋转，合成图像可以被视为合成运动图像，因为合成图像可能看起来移动。
参考图4L和4M进一步描述了合成运动学图像，图4L和4M描绘了在相对于轴490的不同倾斜角下的有价值的物品488。如在这些图中所示的，当来自光源492的光从安全特征482被反射时，观察者看作合成图像的安全特征482的区段可以如由较浅或较亮的带和箭头494所指示的移动。根据例子，安全特征482中的磁性可定向薄片可以包括各种颜色和/或变色颜料，使得合成图像的颜色可以在有价值的物品488倾斜时变化，例如，磁性可定向薄片可以具有金到绿颜料。
现在转到图4N，示出了掩模480的例子，其中掩模480中的开口或切口具有不同的宽度。掩模480中的阶梯的不均匀宽度可导致缩放效果，其中与位于具有较小宽度的阶梯下方的物品482的部分相比，位于具有较大宽度的阶梯下方的物品482的部分具有较大的外观。在图4N所示的例子中，字符“2”、“5”、“7”、“A”和“3”可以与流体载体118一起被印刷在基板116上。也就是说，可以在基板116上提供扭索饰或其他图形艺术，并且可以是磁性油墨的流体载体118可以被涂敷或印刷到图4N所示的字符中。物品482可以作为在如图4O所示的有价值的物品488上的安全元件而被提供。如在该图中所示的，在正常视角下，数字“3”可能看起来最亮，或者可能以其他方式作为最突出的合成图像。
参考图4P和4Q进一步描述由安全元件482生成的合成运动图像，图4P和4Q描绘了在相对于轴490的各种倾斜角下的有价值的物品488。如在这些图中所示的，当来自光源492的光从安全特征482被反射时，观察者看作合成图像的安全特征482的区段可以如由较浅或较亮的带和箭头494所指示的移动。因此例如在图4P中，数字“7”可以在安全元件482中的字符当中具有最突出的外观。另外，当有价值的物品488如图4Q所示进一步倾斜时，数字“2”在安全元件482中的字符当中可能具有最突出的外观。根据例子，安全特征482中的磁性可定向薄片可以包括各种颜色和/或变色颜料，使得合成图像的颜色可以在有价值的物品488倾斜时变化，例如，磁性可定向薄片可以具有金到绿颜料。
现在转到图5A，示出了根据本公开的另一例子的用于对磁性可定向薄片进行定向的装置500的俯视图。在图5A中描绘的装置500包括许多与上面参考图2B描述的那些特征相同的特征，且因此这些共同特征将不参考图5A被详细描述。然而，在图5A中描绘的装置500与在图2B中描绘的装置200不同，因为在装置500中的掩模502具有楔形开口504。因为当基板116在进给方向114上移动时楔形开口504将导致来自辐射源120的能量施加在流体载体118的不同部分上，所以由磁场的施加产生的区域506中的磁性可定向薄片或颗粒可具有沿梯度不同的取向和二面角值，如图5A所示。也就是说，流体载体118的不同部分可能在不同矢量力202(图2A)的影响下，且因此可能当辐射通过楔形开口504被施加到流体载体118上时具有不同的取向和二面角值。
在区域508和510中的磁性可定向薄片可能在使区域506凝固的过程中没有暴露于磁场线202的相同倾斜和下降部分。替代地，在区域508和510中的磁性可定向薄片可以在磁场线202的不同的、也许是下降部分的方向上对齐。也就是说，当区域508和510从掩模502下面出来时，区域508和510可以暴露于来自辐射源120的辐射，并且因此可以至少开始凝固(例如变得固化)，至少部分地将磁性可定向薄片固定在它们的即时取向上。当区域508和510开始凝固时，这些区域中的磁性可定向薄片可以与磁场线202的下降部分224对齐。作为结果，区域508和510中的磁性可定向薄片可以具有与区域506中的磁性可定向薄片的取向和二面角值相比不同的取向和二面角值。
根据例子，在掩模502中的楔形开口504的使用可导致区域506中的磁性可定向薄片沿着垂直于或横向于进给方向114以及在基板116的平面内的方向相对于彼此具有螺旋布置。在图5B中描绘了在以梯度布置的区域506中的磁性可定向薄片的简化例子。特别地，图5B描绘了在图5A中描绘的流体载体118的区域506中包含的磁性可定向薄片的简化等距视图520。在其他例子中，可以通过使用掩模来获得类似的效果，在该掩模中成角度的区段具有阶梯状配置。
在图5B中，磁性可定向薄片522被描绘为沿着在区域506中的磁性可定向薄片522的阵列的纵向行布置在流体载体118中。如所示，在行“a-g”中的每个中的所有磁性可定向薄片522可以相对于基板116的主平面在相同的二面角下被定向。也就是说，在行“a”中的所有磁性可定向薄片522可以相对于基板116的主平面和基板运动方向114在相同的角度αa下被定向，其中角度αa在大约90°＜αa＜180°之间。同样，在行“b”中的磁性可定向薄片522可以相对于基板116的主平面和基板运动方向114在相同的角度αb下被定向，其中角度αb不同于角度αa。在其余行c-g中的磁性可定向薄片522的倾斜角也可以不同于在其他行中的磁性可定向薄片522的倾斜角。
在图5B中，磁性可定向薄片522也被描绘为沿着在区域506中的阵列的横向列布置在流体载体118中。磁性可定向薄片522沿横向列“A”-“H”中的每个的倾斜角的值以步进方式变化。例如，在横向列“A”-“H”中的倾斜角的值从角度δ1的值(在图5B中被显示为在范围180°>δ1>90°内)变化到角度δn(在图5B中被显示为在范围90°>δn>0°内)。作为沿着在单个横向列“A”中的一串磁性可定向薄片522的倾斜角的值的这种变化的结果，磁性可定向薄片522可以沿着垂直于运动方向并且位于基板116的平面内的方向形成螺旋取向。
参考图5C-5F进一步示出和描述了在区域506中的磁性可定向薄片522的移位光学效应。图5C-5F中的每一个示出了在不同倾斜角下的光学元件530的例子。光学元件530可以是光学安全图案，其可以被设置在纸币、股票或诸如此类上。图5C描绘了当在第一角度下(例如从接近垂直于光学元件530的方向)观察光学元件530时光学元件530的光学特性。曲线图532示出了光学元件530的左侧看起来是黑色的(例如，暗的)，光学元件530的右侧看起来是白色的(例如，明亮的)，并且光学元件530从光学元件530的左侧到右侧从黑色逐渐变为白色。
图5D描绘了当光学元件530如由箭头534所注释的远离观察者倾斜时光学元件530的光学特性的例子。例如，光学元件530的顶部可以远离观察者倾斜大约15°-25°。曲线图536示出了光学元件530的左侧和光学元件530的右侧都看起来是黑色的(例如，暗的)，并且光学元件530的中心看起来是白色的(例如，明亮的)。如所示，当光学元件530的顶部远离观察者倾斜时，亮带可能看起来从光学元件530的右侧移动到光学元件530的左侧。换句话说，光学元件530中的磁性可定向薄片522可以定向成使得光学元件530在一个方向(例如，从上到下)上的倾斜导致在相反方向(例如，从右到左)上的光学移位。
图5E描绘了当光学元件530的顶部进一步远离观察者倾斜时光学元件530的光学特性的例子。例如，光学元件530的顶部可以如箭头538所示的远离观察者倾斜大于约25°的角度。曲线图540示出了光学元件530的左侧看起来是白色的(例如，明亮的)，并且光学元件530的其余部分看起来是黑色的(例如，暗的)。如所示，当光学元件530的顶部进一步远离观察者倾斜时，亮带可能看起来移动到光学元件530的左侧。
图5F描绘了当光学元件530如由箭头542所注释的对角地弯曲时光学元件530的光学特性的例子。如所示，当光学元件530对角地弯曲时，Z形白色带可能是可见的。曲线图544用图形示出了可见的Z形带。
尽管光学元件530被描绘为具有正方形，但是应当理解，光学元件530可以具有任何形状。
现在转到图6A，示出了根据本公开的另一例子的用于对磁性可定向薄片进行定向的装置600的俯视图。在图6A中描绘的装置600包括许多与上面参考图5A描述的那些特征相同的特征，且因此这些共同特征将不参考图6A被详细描述。然而，在图6A中描绘的装置600与在图5A中描绘的装置500不同，因为在掩模602中的楔形(或三角形)开口604包含等腰三角形或等边三角形的两侧。因为与楔形开口504相比三角形开口604将导致来自辐射源120的辐射施加在流体载体118的不同部分上，所以由磁场的施加产生的区域606中的磁性可定向薄片或颗粒可以具有沿着如图6A所示的梯度不同的取向。也就是说，流体载体118的不同部分可能在不同矢量力的影响(示意性地被显示为磁场线202)(图2A)下，且因此可能当能量通过开口604被施加到流体载体118上时具有不同的取向。
在区域608和610中的磁性可定向薄片可能在使区域606凝固的过程中没有暴露于磁场线202的相同倾斜和下降部分。替代地，在区域608和610中的磁性可定向薄片可以在磁场线202的不同的、也许是下降部分的方向上对齐。也就是说，当区域608和610从掩模602下面出来时，区域608和610可以暴露于来自辐射源120的辐射，并且因此可以至少开始凝固(例如变得固化)，至少部分地将磁性可定向薄片固定在它们的即时取向上。在区域608和610至少部分地凝固时，在这些区域中的磁性可定向薄片可以与磁场线202的下降部分224对齐。作为结果，在区域608和610中的磁性可定向薄片可以具有与在区域606中的磁性可定向薄片的取向和二面角值相比不同的取向和二面角值。
根据例子，在掩模602中的楔形开口604的使用可导致在区域606中的磁性可定向薄片沿垂直于进给方向114的方向并在基板116的平面内相对于彼此具有双螺旋布置。在图6B中描绘了在以梯度布置的区域606中的磁性可定向薄片的简化例子。特别地，图6B描绘了在图6A中描绘的区域606中包含的磁性可定向薄片的简化等距视图620。在其他例子中，通过掩模的使用可以获得类似的效果，在该掩模中，成角度的区段各自都具有阶梯状配置。
在图6B中，磁性可定向薄片622被描绘为沿着区域606中的磁性可定向薄片622的阵列的纵向行布置，该区域被描绘为由两个区段624和626组成。区段624和626中的每一个被描绘为布置在与三角形开口604的尖端重合的中心线628的相对侧上。如所示，在相邻的纵向延伸的行中的磁性可定向薄片622的子集中的每个磁性可定向薄片可以相对于基板116的主平面在相同的二面角下被定向。也就是说，在第一区段624的各行之一中的所有磁性可定向薄片622可以相对于基板116的主平面和基板运动方向114在相同的角度α下被定向，其中该角度α在大约0°＜α＜180°之间。同样，在第一区段624的第二行中的磁性可定向薄片622可以相对于基板116的主平面和基板运动方向114在相同的角度α’下被定向，其中角度α’不同于角度α。在剩余的纵向延伸的行中的磁性可定向薄片622的二面角也可以不同于在其他行中的磁性可定向薄片622的二面角。
在图6B中，磁性可定向薄片622也被描绘为沿着在区域606中的阵列的横向列布置在流体载体中。磁性可定向薄片622沿第一区段624中的每个横向列的二面角的值以步进方式变化。例如，横向列中的倾斜角的值从角度δ1的值(在图6B中被显示为在范围0°<δ1<180°内)变化到角度δn。作为沿着在第一区段624的单个横向列中的一串磁性可定向薄片622的二面角的值的这个变化的结果，在第一部分624中的磁性可定向薄片622可以形成螺旋取向。在第二部分626的横向列中的磁性可定向薄片622可以被布置和定向为具有不同的螺旋取向。在两个区段624和626中的磁性可定向薄片622可以以镜像复制配置的方式被布置和定向，以向在第二区段626中的磁性可定向薄片提供顺时针螺旋配置，并向在第一区段624中的磁性可定向薄片提供逆时针螺旋配置。因此，在区域606中的磁性可定向薄片622的每个横向列中的磁性可定向薄片可以具有双螺旋取向，如图6B所示。参考图6C-6E进一步示出和描述了在区域606中的磁性可定向薄片622的移位光学效应。图6C-6E中的每一个示出了在不同倾斜角下的光学元件630的例子。光学元件630可以是光学安全图案，其可以被设置在纸币、股票或诸如此类上。图6C描绘了当以第一角度(例如从垂直或接近垂直于光学元件630的方向)观察光学元件630时光学元件630的光学特性。曲线图632示出了光学元件630的中心看起来是白色的(例如，明亮的)，并且光学元件630越靠近光学元件630的左侧和右侧就变得越黑(例如，越暗)。
图6D描绘了当光学元件630的顶部如由箭头634所指释地远离观察者地倾斜时光学元件630的光学特性的例子。例如，光学元件630的顶部可以远离观察者倾斜大约15°。光学元件630的描绘示出了图6C所示的宽亮带可以被分成两个较小宽度的亮带，这两个亮带同时移动到光学元件630的左边缘和右边缘。曲线图636示出了光学元件630的倾斜可导致两个白色峰。换句话说，在光学元件630中的磁性可定向薄片622可以被定向成使得光学元件530在一个方向(例如，从上到下)的倾斜导致在相反方向(例如，从左到右和从右到左)上的多个光学移位。
图6E描绘了当光学元件630的顶部进一步远离观察者地倾斜时光学元件630的光学特性的例子。例如，光学元件630的顶部可以如由箭头638所示地远离观察者倾斜大于约15°的角度。如所示，进一步的倾斜可能使白色带变得更靠近左边缘和右边缘并变得更窄。此外，在光学元件630的中心附近的较暗区域可以变得更宽。曲线图640示出白色峰更靠近边缘并且变得更窄，而在中间的较暗区域在宽度上增加。
尽管光学元件630被描绘为具有正方形，但是应当理解，光学元件630可以具有任何形状。
现在参考图7-10，分别示出了根据本公开的一个例子的用于对磁性可定向薄片进行定向的方法700-1000的流程图。关于上面讨论的装置100、200、500和600来描述方法700-1000。然而，应当理解，方法700-1000可以由具有不同于装置100、200、500和600的那些配置的其他配置的装置实现。方法700-1000中的每一个仅仅是示例性的。方法700-1000可以包括更多或更少的步骤。方法700-1000的步骤可以按任何顺序被执行。
首先参考图7，在块702，包含磁性可定向薄片的流体载体118可以可选地被涂敷到基板116上。在流体载体118先前已涂敷到基板116上的实例中，流体载体118的涂敷可以是可选的。
在块704，基板116和流体载体118可以移动而通过磁场。如本文所述，磁场可影响在流体载体118中的磁性可定向薄片以分别被定向在多个取向之一上。多个取向可以是相对于基板116的平面的二面角。根据例子，磁场具有至少0.0001特斯拉的强度。
在块706，在基板116移动而通过磁场期间，辐射可通过在掩模122中的至少一个开口124施加到流体载体118的多个选定部分上，以固化在多个选定部分处的流体载体118，并将多个选定部分中的磁性可定向薄片固定在受磁场影响的相应角度取向上。根据例子，可以施加辐射以使在第一选定部分中的磁性可定向薄片固定在第一取向处，并且使在第二选定部分中的磁性可定向薄片固定在第二取向处，其中第一取向不同于第二取向。还可以施加辐射，以使在第三选定部分中的磁性可定向薄片固定在第三取向处，其中第三取向不同于第一取向和第二取向。
如本文所讨论的，基板116可以沿着进给方向114移动而通过磁场，并且辐射可以被施加以将在多个选定部分中的磁性可定向薄片固定在相应取向角处，所述取向角不同于在其他部分中的磁性可定向薄片的取向角并且也不同于相对于沿着进给方向114延伸并且与基板116的表面相切的平面的交叉角。此外，当在多个选定部分中的磁性可定向薄片基本上与磁场的相应矢量力对齐时，可以将辐射施加到多个选定部分上。此外，磁场可以由至少一个静止磁体102产生，并且基板116可以在掩模122和磁体102之间移动。在一个例子中，基板116可以以至少约0.3米/分钟(1英尺/分钟)的速度移动。在其他例子中，基板116可以以从大约1.5米/分钟(5英尺/分钟)到大约180米/分钟(600英尺/分钟)的速度移动。
现在转到图8，在块802，基板116可以在第一方向114上移动而通过磁场和提供辐射的辐射覆盖区。磁场可以具有至少0.0001特斯拉的强度。具有磁性可定向薄片的油墨(例如，流体载体118)布置在基板116上，并且辐射覆盖区具有前缘。磁场也可以由至少一个磁体102产生，并且辐射覆盖区可以相对于至少一个磁体102是静止的。
在块804，在基板116移动而通过磁场期间，当基板116的一部分在沿着第一方向114的前缘的范围内时，辐射可以被施加到基板116的该部分。如上面所讨论的，辐射覆盖区的前缘可以在进给方向114上变化，并且可以通过掩模122中的开口124被提供。另外，前缘可以具有连续边缘，该连续边缘具有在第一方向上的至少2mm的范围和在垂直于第一方向并平行于基板116的平面的方向上的至少2mm的范围。
现在参考图9，在块902，基板116(其上沉积有流体载体118)可以相对于外部磁感应和辐射覆盖区移动，以提供固化辐射。流体载体可以包括磁性可定向薄片，并且辐射覆盖区可以有具有在基板运动方向上的非零范围的前缘。
在块904，当流体载体在辐射覆盖区中移动时，流体载体可以用固化辐射被固化。流体载体可以在辐射覆盖区中移动时被部分地或完全固化。在一些例子中，辐射覆盖区的前缘可以是当基板在进给方向上移动时首先暴露于固化辐射的在基板上的点。在一些例子中，当流体载体经过前缘时，流体载体开始固化。此外，对于前缘的至少一部分，外部磁感应具有到平面上的正交投影，并且包含基板速度矢量，其中该平面垂直于基板116。正交投影可以在方向上变化至少0.01弧度，并且可以具有至少0.0001特斯拉的强度。正交投影可以在方向上变化至少0.05弧度。根据例子，前缘具有在基板运动方向上的至少2mm的范围，并且可以具有连续边缘。连续边缘还可以具有在垂直于基板运动方向的方向上沿着基板116的至少2mm的范围。此外或者可替代地，辐射覆盖区可以相对于外部磁感应是静止的。
现在转到图10，在块1002，基板116(其上沉积有流体载体118)可以相对于外部磁感应和辐射覆盖区移动，以提供固化辐射。流体载体118(或油墨)可以包括磁性可定向薄片，并且辐射覆盖区可以有具有在基板运动方向上的非零范围的前缘。例如，前缘可以包括具有在基板运动方向上的至少2mm的范围的连续边缘。连续边缘可以此外或可替代地具有在垂直于基板运动方向的方向上沿着基板的至少2mm的范围。
在块1004，磁性可定向薄片可通过外部磁感应被定向，其中取向的二面角的值可沿前缘的至少一部分变化至少0.01弧度。
在块1006，当流体载体118在辐射覆盖区中移动时，流体载体118可以用固化辐射被固化。流体载体118可以首先暴露于在辐射覆盖区处的固化辐射。在一些例子中，当流体载体经过前缘时，流体载体118开始固化。根据例子，辐射覆盖区可以相对于外部磁感应是静止的，并且可以通过用辐射源120照射掩模122中的开口124来提供。另外或者可替代地，外部磁感应的正交投影可以具有至少0.001特斯拉的强度，并且磁感应可以在方向上变化至少0.05弧度。
根据例子，本文公开的方法700-1000中的任何或所有方法可以在装置100的多个台处被执行，使得物品可以被制造成包括多层流体载体，如上面所讨论的。
尽管在整个本公开中被特别描述，但是本公开的代表性例子在各种应用中具有效用，并且上述讨论并没有被规定且不应被解释为限制性的，但作为对本公开的方面的说明性讨论被提供。
在本文描述和示出的是本公开连同其一些变形的例子。在本文使用的术语、描述和附图仅仅作为例证被阐述，且并不意欲作为限制。在被规定为由下面的权利要求及其等同物限定的本公开的精神和范围内，许多变化是可能的，其中所有术语在其最广泛的合理意义上被传导意思，除非另有指示。

Claims (20)

1.一种方法，包括：
移动基板而通过磁场，其中所述基板包括包含磁性可定向薄片的流体载体，其中所述磁场影响所述磁性可定向薄片以使所述磁性可定向薄片分别被定向在多个取向之一上；以及
在所述基板移动而通过所述磁场期间，通过掩模中的至少一个开口将辐射施加到所述流体载体的多个选定部分上，以固化在所述多个选定部分处的所述流体载体并将在所述多个选定部分中的所述磁性可定向薄片固定在受所述磁场影响的相应角度取向。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个选定部分包括第一选定部分和第二选定部分，并且其中将辐射施加到所述流体载体的多个选定部分上还包括施加辐射以使在所述第一选定部分中的所述磁性可定向薄片被固定在第一取向，并且使在所述第二选定部分中的所述磁性可定向薄片被固定在第二取向，其中所述第一取向不同于所述第二取向。
3.根据权利要求1所述的方法，其中移动所述基板还包括沿着进给方向移动所述基板而通过所述磁场，并且其中施加辐射还包括施加辐射以使所述多个选定部分中的所述磁性可定向薄片固定在相应取向角，所述相应取向角不同于在其他部分中的磁性可定向薄片的取向角并且也不同于相对于沿着所述进给方向延伸并与所述基板的表面相切的平面的交叉角。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述磁场影响所述磁性可定向薄片以使所述磁性可定向薄片与所述磁场基本上对齐，并且其中将辐射施加到所述多个选定部分上还包括当在所述多个选定部分中的所述磁性可定向薄片与所述磁场的相应矢量力基本上对齐时将辐射施加到所述多个选定部分上。
5.根据权利要求1所述的方法，其中移动所述基板还包括以至少约0.3米/分钟(1英尺/分钟)的速度移动所述基板。
6.根据权利要求1所述的方法，其中移动所述基板还包括以从约1.5米/分钟(5英尺/分钟)至约180米/分钟(600英尺/分钟)的速度移动所述基板。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在移动所述基板而通过所述磁场之前，将包含所述磁性可定向薄片的所述流体载体涂敷到所述基板上。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述磁场具有至少0.001特斯拉的强度。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所施加的辐射由至少一个辐射源产生，并且所述掩模阻挡由所述至少一个辐射源产生的辐射的一部分，从而使在所述流体载体的不同位置中的所述磁性可定向薄片以当所述基板倾斜时使所述磁性可定向薄片显示正交视差效应的方式被分别定向。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所施加的辐射由至少一个辐射源产生，并且所述掩模阻挡由所述至少一个辐射源产生的辐射的一部分，以使在所述流体载体的不同位置中的所述磁性可定向薄片具有不同尺寸中的一个，从而使所述磁性可定向薄片显示多个尺寸的合成图像。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括：
在所述基板上印刷字符，其中所述字符被定位成与具有所述多个尺寸中的相应尺寸的所述磁性可定向薄片对齐。
12.一种方法，包括：
在第一方向上移动基板而通过磁场和提供辐射的辐射源，所述磁场具有至少0.001特斯拉的强度，其中具有磁性可定向薄片的油墨布置在所述基板上，并且所述掩模具有前缘；以及
在所述基板移动而通过所述磁场期间，当所述基板的一部分在所述前缘的第一方向上时，向所述基板的所述部分提供辐射。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述前缘在所述第一方向上变化。
14.根据权利要求12所述的方法，其中所述磁场由至少一个磁体产生，并且所述辐射覆盖区相对于所述至少一个磁体是静止的，并且其中所述辐射通过在掩模中的开口被提供。
15.根据权利要求12所述的方法，其中所述前缘包括具有在所述第一方向上的至少2mm范围的连续边缘，并且其中所述连续边缘具有在垂直于所述第一方向的方向上的至少2mm范围。
16.一种方法，包括：
相对于外部磁感应和辐射覆盖区移动被沉积有流体载体的基板以提供固化辐射，所述油墨包括磁性可定向薄片，所述辐射覆盖区具有前缘，所述前缘具有在基板运动方向上的非零范围；以及
当所述流体载体在所述辐射覆盖区中移动时，用所述固化辐射固化所述流体载体；
其中对于所述前缘的至少一部分，所述外部磁感应具有到一平面上的正交投影，所述平面垂直于所述基板并包含基板速度矢量，所述正交投影在方向上变化至少0.01弧度并且具有至少0.001特斯拉的强度。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述前缘具有在所述基板运动方向上的至少2mm的范围。
18.根据权利要求16所述的方法，其中所述辐射覆盖区相对于所述外部磁感应是静止的。
19.根据权利要求16所述的方法，其中所述固化辐射由至少一个辐射源产生，并且所述掩模阻挡由所述至少一个辐射源产生的辐射的一部分，从而使在所述流体载体的不同位置中的所述磁性可定向薄片以当所述基板倾斜时使所述磁性可定向薄片显示正交视差效应的方式被分别定向。
20.根据权利要求16所述的方法，其中移动所述基板还包括以至少约0.3米/分钟(1英尺/分钟)的速度移动所述基板。
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