CN112542286A - 磁定向装置、印刷设备和磁性图案的制造方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开磁定向装置、印刷设备和磁性图案的制造方法。该磁定向装置包括环状磁体和至少一个块状磁体。环状磁体具有沿所述环状磁体的轴向相对设置的第一磁极和第二磁极，其中所述第一磁极朝向承印衬底的主表面设置，所述第二磁极远离朝向所述承印衬底的主表面设置；至少一个块状磁体沿所述环状磁体的径向设置于所述环状磁体的环外侧，且具有朝向所述承印衬底的主表面设置的第三磁极和远离朝向所述承印衬底的主表面设置的第四磁极，其中所述第三磁极的极性与所述第一磁极的极性相反。本申请通过环状磁体和块状磁体的简单组合就可以形成印刷防伪图案的复合磁场。

Description

磁定向装置、印刷设备和磁性图案的制造方法

技术领域

本申请涉及磁定向技术领域，特别是涉及磁定向装置、印刷设备和磁性图案的制造方法。

背景技术

当今防伪技术扮演着非常重要的角色，各种安全文件、货币以及名贵商品包装印刷上都能见到它们的身影。市场对防伪的技术要求为“易于识别，难于仿造”。可以通过磁场控制磁性或可磁化颜料片的定向排布产生图案，该图案有非常强的防伪作用，并且“易于识别，难于仿造”。

但这种通过磁场来印刷防伪图案的方法不多，并且美观性欠缺，无法满足大众和市场日益增长的需求。并且用于形成磁场的磁定向装置包含数量过多的磁体，结构复杂，成本高，效果单调。

发明内容

本申请主要的目的是提供磁定向装置、印刷设备和磁性图案的制造方法，通过环状磁体和至少一个块状磁体的简单组合就可以形成印刷防伪图案的复合磁场。

为达到上述目的，本申请采用的一个技术方案是：提供一种磁定向装置，该磁定向装置包括环状磁体和至少一个块状磁体。

环状磁体具有沿环状磁体的轴向相对设置的第一磁极和第二磁极，其中第一磁极朝向承印衬底的主表面设置，第二磁极远离朝向承印衬底的主表面设置；

至少一个块状磁体沿环状磁体的径向设置于环状磁体的环外侧，且具有朝向承印衬底的主表面设置的第三磁极和远离朝向承印衬底的主表面设置的第四磁极，其中第三磁极的极性与第一磁极的极性相反，进而利用第一磁极和第三磁极之间所形成复合磁场对承印衬底的主表面上的磁性油墨中的磁性颜料片进行定向。

其中，第一磁极朝向承印衬底的端面与第三磁极朝向承印衬底的端面在同一个平面上，且分别与承印衬底的主表面平行。

其中，环状磁体呈圆环状，块状磁体朝向环状磁体的侧表面与环状磁体的外周面相切设置，或者沿环状磁体的径向平移后与环状磁体的外周面相切设置。

其中，块状磁体呈棱柱体设置，第三磁极和第四磁极沿块状磁体的轴向相对设置，其中块状磁体的轴向与环状磁体的轴向彼此平行设置或者以小于或等于30度的夹角倾斜设置，块状磁体的轴向与承印衬底的主表面垂直或者以小于或等于30度的夹角倾斜设置。

其中，块状磁体的数量为至少两个，且沿着环状磁体的周向间隔设置。

其中，至少两个块状磁体的几何中心与环状磁体的几何中心的连线在同一个平面上，并且/或者至少两个块状磁体的几何中心与环状磁体的几何中心之间的距离相等。

其中，至少两个块状磁体沿着环状磁体的周向呈等间隔设置。

其中，块状磁体的数量为两个，其中一个块状磁体的几何中心与环状磁体的几何中心的连接线和另一个块状磁体的几何中心与环状磁体的几何中心的连接线之间的夹角为30-180°。

其中，块状磁体与环状磁体之间的水平间隔距离为0-5cm。

为达到上述目的，本申请采用的一个技术方案是一种印刷设备，该印刷设备包括上述的磁定向装置。

为达到上述目的，本申请采用的一个技术方案是一种磁性图案的制造方法，该方法包括：

在承印衬底的主表面上涂布磁性油墨；

利用上述磁定向装置对磁性油墨中的磁性颜料片进行定向；

固化磁性油墨磁体。

与现有技术相比，本申请的有益效果是：利用位于环状磁体环外侧的至少一个块状磁体对环状磁体的磁感线进行干扰，形成复杂的磁场，以有效地改变磁定向装置印刷出来的图案，并使得磁定向装置印刷出的图案易于识别。

附图说明

图1是本申请的磁定向装置第一实施例的结构示意图；

图2是本申请的磁定向装置第一实施例的磁感线分布示意图；

图3是本申请对由图1所示的磁定向装置定向得到的定磁图案进行观察的观察方法示意图；

图4是本申请的磁定向装置第一实施例定向得到的定磁图案在第一种观察方法下的效果示意图；

图5是本申请的磁定向装置第一实施例定向得到的定磁图案在第二种观察方法下的效果示意图；

图6是本申请的磁定向装置第二实施例的结构示意图；

图7是本申请的磁定向装置第二实施例的磁感线分布示意图；

图8是本申请对由图6所示的磁定向装置定向得到的定磁图案进行观察的观察方法示意图；

图9是本申请的磁定向装置第二实施例定向得到的定磁图案的效果示意图；

图10是本申请的磁定向装置第三实施例的结构示意图；

图11是本申请的磁定向装置第三实施例的磁感线分布示意图；

图12是本申请对由磁定向装置定向得到的定磁图案进行观察的观察方法示意图；

图13是本申请的磁定向装置第三实施例定向得到的定磁图案的效果示意图；

图14是本申请的磁定向装置第四实施例的结构示意图；

图15是本申请的磁定向装置第四实施例的磁感线分布示意图；

图16是本申请的磁定向装置第四实施例定向得到的定磁图案的效果示意图；

图17是本申请印刷设备一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明，若本申请实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本申请实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

通过磁场来印刷防伪图案的方法不多，并且美观性欠缺，无法满足大众和市场日益增长的需求。并且用于形成磁场的磁定向装置10包含数量过多的磁体，结构复杂，成本高，效果单调。每块磁体的磁场方向不同，相互影响构成特殊磁感线网而作图，所以只要有一块磁体出现细微差别就会出现不理想的图像，各磁体的空间位置固定，调整显示效果困难，重复产生相同效果难度大。

本申请发明人经长期研究发现，通过环状磁体11和至少一个块状磁体12配合形成的磁场对承印衬底的磁性油墨进行磁定向，印刷出的图案也有较强的防伪作用，并且环状磁体11和至少一个块状磁体12配合构成的磁定向装置10结构简单。其中，磁性油墨涂覆在承印衬底的主表面上。

如图1所示，图1为本申请的磁定向装置10第一实施例的结构示意图。磁定向装置10包括环状磁体11和至少一个块状磁体12。

环状磁体11具有沿环状磁体11的轴向相对设置的第一磁极111和第二磁极112，其中第一磁极111朝向承印衬底的主表面设置，第二磁极112远离承印衬底的主表面设置。

至少一个块状磁体12沿环状磁体11的径向设置于环状磁体11的环外侧。且每个块状磁体12具有朝向承印衬底的主表面设置的第三磁极121和远离承印衬底的主表面设置的第四磁极122，其中第三磁极121的极性与第一磁极111的极性相反，进而利用第一磁极111和第三磁极121之间所形成复合磁场对承印衬底的主表面上的磁性油墨中的磁性颜料片进行定向。

在本实施方式中，利用位于环状磁体11环外侧的至少一个块状磁体12对环状磁体11的磁感线进行干扰，形成复杂的磁场，以有效地改变磁定向装置10印刷出来的图案，并使得磁定向装置10印刷出的图案易于识别。

环状磁体11和块状磁体12可为所有类型磁体，可以是永磁体，也可以是软磁体。例如：环状磁体11是永磁体，块状磁体12是软磁体；或者环状磁体11和块状磁体12都是永磁体；或者环状磁体11和块状磁体12都是软磁体。

环状磁体11和块状磁体12的数量不限制，可以是一个或多个的环状磁体11，一个或多个的块状磁体12。环状磁体11和块状磁体12的材料不限制，可以是各种磁性材料，例如金属磁性材料和非金属磁性材料，金属磁性材料主要有电工钢、镍基合金和稀土合金等，非金属磁性材料主要有铁氧体材料等。环状磁体11的形状不受限制，例如，环状磁体11可以呈圆环状或三角环状。同样地，块状磁体12的形状也可不受限制，例如，块状磁体12可为圆柱状磁体或长方体状磁体。另外，环状磁体11的尺寸不受限制，例如，环状磁体11可为直径为5cm的圆环状磁体，或者也可为外边长为10cm且高度为3cm的三角环状磁体。同样地，块状磁体12的尺寸不受限制，例如，块状磁体12可为边长为1cm的立方体，又例如，块状磁体12可为长为2cm、宽为1.5cm且高为1.3cm的长方体。

可选地，第一磁极111朝向承印衬底的端面可与第三磁极121朝向承印衬底的端面在同一个平面上，且分别与承印衬底的主表面平行，即保证块状磁体12和环状磁体11朝向承印衬底主表面的端面平齐，以确保磁定向装置10的磁定向效果，也便于后续磁定向装置10的安装。当然第一磁极111朝向承印衬底的端面也可与第三磁极121朝向承印衬底的端面不在同一个平面上。

可选地，块状磁体12可与环状磁体11相接触，并且由于第一磁极111的极性与第三磁极121的极性相反，使得无需外部固定，也可以使块状磁体12相对于环状磁体11静止，便于印刷。较为优选的是，在块状磁体12与环状磁体11相接触时，块状磁体12的高度与环状磁体11的高度大致相等。

进一步地，在环状磁体11呈圆环状磁块，块状磁体12朝向环状磁体11的侧表面可与环状磁体11的外周面相切设置，可以增加块状磁体12的磁感线中影响环状磁体11磁感线走向的磁感线的占比，提高磁定向装置10印刷出的图案的防伪性，并且可以增加块状磁体12对环状磁体11磁感线干扰的均匀度，以提高磁定向装置10印刷出的图案的美观度。

当然，在其他实现方式中，块状磁体12也可在外力的作用下与环状磁体11保持一定的距离，即与环状磁体11间隔设置，此时块状磁体12也会对环状磁体11的磁感线产生干扰，使得磁定向装置10产生复杂的磁场，从而使磁定向装置10印刷出的图案具有易于识别的防伪效果。块状磁体12与环状磁体11之间的水平间距可在预设值内，使得块状磁体12与环状磁体11能够互相影响，以保证由至少一个块状磁体12和环状磁体11构成的磁定向装置10的磁定向效果。例如，预设值可以为5cm。其中，预设值与块状磁体12的磁力强度呈正相关，和/或，预设值与环状磁体11的磁力强度呈正相关。可以理解的是，在环状磁体11呈圆环状时，且块状磁体12与环状磁体11间隔设置时，块状磁体12沿环状磁体11的径向平移后与环状磁体11的外周面相切设置，以提高磁定向装置10印刷出的图案的防伪度和美观度。

进一步地，块状磁体12呈棱柱体设置，第三磁极121和所述第四磁极122沿块状磁体12的轴向相对设置。块状磁体12的轴向与环状磁体11的轴向彼此平行设置或者以小于或等于30度的夹角倾斜设置。块状磁体12的轴向与承印衬底的主表面垂直或者以小于或等于30度的夹角倾斜设置。

可选地，块状磁体12的数量可为至少两个。至少两个块状磁体12的形状和尺寸可以相同。在其他实施方式中，至少两个块状磁体12的形状和/或尺寸可以不相同。

另外，至少两个块状磁体12可沿着环状磁体11的周向间隔设置。当然也不排除相邻两个块状磁体12存在相接触的情况。

进一步地，至少两个块状磁体12可沿着环状磁体11的周向呈等间隔设置，或者至少两个块状磁体12可以沿着环状磁体11的轴向不呈等间隔设置。

可选地，至少两个块状磁体12的几何中心与环状磁体11的几何中心之间的距离可以相等，可使多个块状磁体12对环状磁体11的磁场产生均匀的影响，以提高磁定向装置10印刷出的图案的美观性。当然，在其他实现方式中，至少两个块状磁体12的几何中心与环状磁体11的几何中心之间的距离可以不相等。

可选地，至少两个块状磁体12的几何中心与环状磁体11的几何中心的连线可以在同一个平面上。

进一步地，块状磁体12的数量可为两个。其中一个块状磁体12的几何中心与环状磁体11的几何中心的连接线和另一个块状磁体12的几何中心与环状磁体11的几何中心的连接线之间的夹角为30-180°，例如可为45°、90°或160°等。

下面为更好说明本申请磁定向装置10，提供以下磁定向装置10具体实施例来示例性说明：

实施例一

如图1所示，磁定向装置10包括一个环状磁体11和沿着环状磁体11径向设置于环状磁体11的环外侧的4个块状磁体12。其中，环状磁体11呈圆环状设置。块状磁体12呈长方体状设置。每个块状磁体12与环状磁体11相接触。4个块状磁体12沿着环状磁体11的轴向呈等间隔设置。块状磁体12的第三磁极121和环状磁体11的第一磁极111均朝向承印衬底的主表面设置。且块状磁体12的第三磁极121和环状磁体11的第一磁极111的极性相反。第一磁极111朝向承印衬底的端面与第三磁极121朝向承印衬底的端面在同一个平面上。块状磁体12的轴向与环状磁体11的轴向彼此平行设置。且块状磁体12的轴向与承印衬底的主表面垂直。其中，块状磁体12和环状磁体11配合形成的复合磁场可如图2所示，将印刷有磁性油墨的承印衬底放置于图2所示的磁场中，可以得到定磁图案。按照图3所示的X轴转动观察本实施例所述的磁定向装置10印刷出的定磁图案，可以得到图4所示的在不同观察角度下的效果示意图。另外，按照图2所示的在任意高度360°旋转观察方法对本实施例所述的磁定向装置10印刷出的定磁图案进行观察，可以得到图5所示的在不同观察角度下的效果示意图。其中，图5(a)、图5(b)、图5(c)、图5(d)、图5(e)、图5(f)、图5(g)和图5(h)分别是从正视0°、正视90°、正视180°、正视270°、侧视0°、侧视90°、侧视180°和侧视270°观察本实施例所述的磁定向装置10印刷出的定磁图案所得的效果图。从图4和图5可以看出，随着角度变化定磁图案呈现着明显的变化，并且呈现从无到有和/或从有到无的隐蔽效果，形成了特殊图案“幻影双环”。

实施例二

如图6所示，磁定向装置10包括一个环状磁体11和沿着环状磁体11径向设置于环状磁体11的环外侧的2个块状磁体12。其中，环状磁体11呈圆环状设置。块状磁体12呈长方体状设置。每个块状磁体12与环状磁体11相接触。块状磁体12的第三磁极121和环状磁体11的第一磁极111均朝向承印衬底的主表面设置。且块状磁体12的第三磁极121和环状磁体11的第一磁极111的极性相反。第一磁极111朝向承印衬底的端面与第三磁极121朝向承印衬底的端面在同一个平面上。块状磁体12的轴向与环状磁体11的轴向彼此平行设置。且块状磁体12的轴向与承印衬底的主表面垂直。其中一个块状磁体12的几何中心与环状磁体11的几何中心的连接线和另一个块状磁体12的几何中心与环状磁体11的几何中心的连接线之间的夹角为180°。其中，块状磁体12和环状磁体11配合形成的复合磁场可如图7所示，将印刷有磁性油墨的承印衬底放置于图7所示的磁场中，可以得到定磁图案。可以按照图8所示的在本实施例所述的磁定向装置10印刷出的定磁图案表面沿X轴180°或Y轴180°旋转观察，可以得到图9所示的在不同观察角度下的效果示意图。从图9可以看出，随着角度变化定磁图案呈现着明显的变化，并且呈现从无到有和/或从有到无的隐蔽效果，形成了特殊图案“蟹状星云”。

实施例三

如图10所示，磁定向装置10包括一个环状磁体11和沿着环状磁体11径向设置于环状磁体11的环外侧的2个块状磁体12。其中，环状磁体11呈圆环状设置。块状磁体12呈长方体状设置。每个块状磁体12与环状磁体11相接触。块状磁体12的第三磁极121和环状磁体11的第一磁极111均朝向承印衬底的主表面设置。且块状磁体12的第三磁极121和环状磁体11的第一磁极111的极性相反。第一磁极111朝向承印衬底的端面与第三磁极121朝向承印衬底的端面在同一个平面上。块状磁体12的轴向与环状磁体11的轴向彼此平行设置。且块状磁体12的轴向与承印衬底的主表面垂直。其中一个块状磁体12的几何中心与环状磁体11的几何中心的连接线和另一个块状磁体12的几何中心与环状磁体11的几何中心的连接线之间的夹角为90°。其中，块状磁体12和环状磁体11配合形成的复合磁场可如图11所示，将印刷有磁性油墨的承印衬底放置于图11所示的磁场中，可以得到定磁图案。可以按照图12所示的在本实施例所述的磁定向装置10印刷出的定磁图案表面沿X轴180°旋转观察，可以得到图13所示的在不同观察角度下的效果示意图。从图13可以看出，随着角度变化定磁图案呈现着明显的变化，并且呈现从无到有和/或从有到无的隐蔽效果，形成了特殊图案“新星”。

实施例四

如图14所示，磁定向装置10包括一个环状磁体11和沿着环状磁体11径向设置于环状磁体11的环外侧的1个块状磁体12。其中，环状磁体11呈圆环状设置。块状磁体12呈长方体状设置。每个块状磁体12与环状磁体11相接触。块状磁体12的第三磁极121和环状磁体11的第一磁极111均朝向承印衬底的主表面设置。且块状磁体12的第三磁极121和环状磁体11的第一磁极111的极性相反。第一磁极111朝向承印衬底的端面与第三磁极121朝向承印衬底的端面在同一个平面上。块状磁体12的轴向与环状磁体11的轴向彼此平行设置。且块状磁体12的轴向与承印衬底的主表面垂直。其中，块状磁体12和环状磁体11配合形成的复合磁场可如图15所示，将印刷有磁性油墨的承印衬底放置于图15所示的磁场中，可以得到定磁图案。可以按照图12所示的在本实施例所述的磁定向装置10印刷出的定磁图案表面沿X轴180°旋转观察，可以得到图16所示的在不同观察角度下的效果示意图。从图16可以看出，随着角度变化定磁图案呈现着明显的变化，并且呈现从无到有和/或从有到无的隐蔽效果，形成了特殊图案“雨露”。

本申请实施例还提供了一种印刷设备4。如图17所示，印刷设备4包括磁定向装置10、印刷装置41、输送装置42以及固化装置43。其中输送装置42用于输送承印衬底2依次经过印刷装置41、磁定向装置10以及固化装置43，印刷装置41用于在主表面上印制磁性油墨，磁定向装置10用于对磁性油墨进行磁定向，固化装置43用于对磁定向后的油墨进行固化。该磁定向装置10为上述任意一种实施例提供的磁定向装置10，具有相应的技术特征和技术效果，在此不再赘述。

本申请还提供一种磁性图案的制造方法。该磁性图案的制造方法包括。

S1：在承印衬底的主表面上涂布磁性油墨。

S2：利用磁定向装置对所述磁性油墨中的磁性颜料片进行定向。

可以在承印衬底的一侧设置磁定向装置，通过本申请磁定向装置的环状磁体和块状磁体形成的复合磁场改变承印衬底主表面上磁性油墨中的磁性颜料片的取向，以实现磁定向。

S3：固化所述磁性油墨。

利用磁定向装置对磁性油墨中磁性颜料片进行定向后，可以对油墨层进行固化，以进而形成环状立体光学图案。通过上述一系列步骤，本实施方式利用磁定向装置中环状磁体和块状磁体相互作用形成的复合磁场的作用，在磁性油墨中形成独特的环状立体光学图案，图案立体效果好，可以提高磁性防伪效果。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围。

以上仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种磁定向装置，其特征在于，所述装置包括：

环状磁体，具有沿所述环状磁体的轴向相对设置的第一磁极和第二磁极，其中所述第一磁极朝向承印衬底的主表面设置，所述第二磁极远离朝向所述承印衬底的主表面设置；

至少一个块状磁体，沿所述环状磁体的径向设置于所述环状磁体的环外侧，且具有朝向所述承印衬底的主表面设置的第三磁极和远离朝向所述承印衬底的主表面设置的第四磁极，其中所述第三磁极的极性与所述第一磁极的极性相反，进而利用所述第一磁极和所述第三磁极之间所形成复合磁场对所述承印衬底的主表面上的磁性油墨中的磁性颜料片进行定向。

2.根据权利要求1所述的磁定向装置，其特征在于，所述第一磁极朝向所述承印衬底的端面与所述第三磁极朝向所述承印衬底的端面在同一个平面上，且分别与所述承印衬底的主表面平行。

3.根据权利要求1所述的磁定向装置，其特征在于，所述环状磁体呈圆环状，所述块状磁体朝向所述环状磁体的侧表面与所述环状磁体的外周面相切设置，或者沿所述环状磁体的径向平移后与所述环状磁体的外周面相切设置。

4.根据权利要求1所述的磁定向装置，其特征在于，所述块状磁体呈棱柱体设置，所述第三磁极和所述第四磁极沿所述块状磁体的轴向相对设置，其中所述块状磁体的轴向与所述环状磁体的轴向彼此平行设置或者以小于或等于30度的夹角倾斜设置，所述块状磁体的轴向与所述承印衬底的主表面垂直或者以小于或等于30度的夹角倾斜设置。

5.根据权利要求1所述的磁定向装置，其特征在于，所述块状磁体的数量为至少两个，且沿着所述环状磁体的周向间隔设置。

6.根据权利要求5所述的磁定向装置，其特征在于：

所述至少两个块状磁体的几何中心与所述环状磁体的几何中心的连线在同一个平面上，并且/或者所述至少两个块状磁体的几何中心与所述环状磁体的几何中心之间的距离相等。

7.根据权利要求6所述的磁定向装置，其特征在于，所述至少两个块状磁体沿着所述环状磁体的周向呈等间隔设置。

8.根据权利要求5所述的磁定向装置，其特征在于，所述块状磁体的数量为两个，其中一个所述块状磁体的几何中心与所述环状磁体的几何中心的连接线和另一个所述块状磁体的几何中心与所述环状磁体的几何中心的连接线之间的夹角为30-180°。

9.根据权利要求1所述的磁定向装置，其特征在于，所述块状磁体与所述环状磁体之间的水平间隔距离为0-5cm。

10.一种印刷设备，其特征在于，所述印刷设备包括如权利要求1-9任一项所述的磁定向装置。

11.一种磁性图案的制造方法，其特征在于，所述方法包括：

在承印衬底的主表面上涂布磁性油墨；

利用如权利要求1-9任一项所述的磁定向装置对所述磁性油墨中的磁性颜料片进行定向；

固化所述磁性油墨。

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