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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen optisch veränderliche Vorrichtungen und insbesondere ein Ausrichten oder Orientieren von magnetischen Flocken bei einem Auftrags- oder Druck-Verfahren, um einen illusorischen optischen Effekt zu erzielen.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Optisch veränderliche Vorrichtungen werden in einer großen Auswahl von Anwendungen, sowohl dekorativen als auch nützlichen, eingesetzt; zum Beispiel werden solche Vorrichtungen als Sicherheitsvorrichtungen auf kommerziellen Produkten eingesetzt. Optisch veränderliche Vorrichtungen können in zahlreichen Weisen hergestellt werden, um zahlreiche Effekte zu erzielen. Beispiele von optisch veränderlichen Vorrichtungen umfassen Hologramme, welche auf Kreditkarten und authentischer Software-Dokumentation aufgedruckt sind, und die Farbe wechselnde Bilder, welche auf Banknoten aufgedruckt werden und das Oberflächen-Erscheinungsbild von Elementen, wie beispielsweise Motorrad-Helmen und Radkappen, aufwerten.
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Optisch veränderliche Vorrichtungen können als ein Film oder eine Folie hergestellt werden, welche auf ein Objekt gepresst, gestempelt, geklebt, oder anderweitig angebracht werden, und sie können auch unter Verwendung von optisch veränderlichen Pigmenten hergestellt werden. Ein Typ eines optisch veränderlichen Pigments wird im Allgemeinen ein die Farbe wechselndes Pigment genannt, da sich die sichtbare Farbe von Bildern, welche geeignet mit solchen Pigmenten gedruckt werden, mit der Änderung des Blickwinkels und/oder des Beleuchtungswinkels verändert. Ein allgemeines Beispiel ist die Zahl „20”, welche mit die Farbe wechselnden Pigmenten in der unteren rechten Ecke einer 20-US-Dollar-Note gedruckt ist und welche als eine fälschungssichere Vorrichtung dient.
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Optisch veränderliche Vorrichtungen können mit magnetischen Pigmenten hergestellt werden, welche mit einem Magnetfeld ausgerichtet werden. Nachdem ein Produkt mit einer flüssigen Zusammensetzung beschichtet worden ist, wird ein Magnet mit einem Magnetfeld, welches eine angestrebte Form aufweist, auf der Unterseite des Substrats angeordnet. Magnetisch ausrichtbare Flocken, welche in einem flüssigen organischen Medium verstreut sind, orientieren sich selbst parallel zu den Magnetfeldlinien, wobei sie aus der ursprünglichen Ausrichtung kippen. Dieses Kippen variiert von senkrecht zu der Oberfläche eines Substrats bis zur ursprünglichen Ausrichtung, was umfasst, dass die Flocken im Wesentlichen parallel zu der Oberfläche des Produkts angeordnet sind. Die eben ausgerichteten Flocken reflektieren einfallendes Licht zurück zu dem Betrachter, während die zurück ausgerichteten Flocken dies nicht machen.
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Eine Vielzahl von Verfahren sind vorgeschlagen worden, um Bilder und eine Sicherheitsvorrichtung auszubilden, welche magnetisch ausgerichtete Pigment-Flocken aufweisen.
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Das
US-Patent mit der Nummer 5630877 von Kashiwagi und anderen offenbart ein Anordnen von ausgeformten Magneten unter einem Substrat und ein Besprühen des Substrats mit Farbe enthaltenden magnetischen Partikeln. Die sich ergebenden Bilder werden durch enge Konturlinien ausgebildet, welche die Formen der Magneten skizzieren, wo die Feldlinien gebogen sind.
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Das
US-Patent mit der Nummer 7047883 von Raksha und anderen offenbart eine Ausrichtung von magnetischen Partikeln, welche in einem organischen Bindemittel zerstreut und auf ein Substrat geschichtet sind, zwischen zwei Polen eines Hufeisen-Magnets oder zwischen einem Nord- und einem Süd-Pol von zwei getrennten Magneten
194,
196, wie es in
1 dargestellt ist. Die Magnete
194,
196 erzeugen ein Magnetfeld
192 mit Kraftlinien
198, welche im Wesentlichen parallel bezüglich des Substrats
29 sind, wobei das Magnetfeld bewirkt, dass magnetische Pigment-Flocken
26 in einem flüssigen Träger
28 flach angeordnet werden.
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Die
WO 2011092502 von Bargir und anderen offenbart eine Vorrichtung (
2A), welche ein Gehäuse
13 aufweist, welches innerhalb eines Blocks
15 angeordnet ist. Das Gehäuse
13 weist eine ebene obere Oberfläche
13a und einen Hohlraum
13b auf, wobei ein Permanentmagnet
12 installiert und mit einer magnetisierbaren Schicht
11 abgedeckt ist. Der Magnet
12 ist geformt, so dass sein seitlicher Umfang die Form einer Markierung aufweist; in
2A ist der Magnet eine Kugel. Die Schicht
11 fungiert als ein fokussierendes Element für das Magnetfeld und konzentriert die Störungen in der unmittelbaren seitlichen Nähe des Permanentmagnets innerhalb der Schicht
20', wie es in
2B dargestellt ist. Dies führt zu einem sehr scharfen und gut definierten visuellen Erscheinungsbild der Markierung.
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Die
EP 1990208 von Gygi und anderen offenbart eine magnetische Übertragung einer Markierung auf eine Beschichtungszusammensetzung P (
3A), wie beispielsweise eine Tinte oder ein Lack, welche magnetische Pigmente umfasst, die auf eine Schicht S aufgetragen wird. Die Vorrichtung weist einen Körper
20 auf, welcher einem Magnetfeld ausgesetzt ist, welches durch zwei Permanentmagnete
31 und
32 erzeugt wird. Der Körper
20 besteht aus einer Halterung
22 und einem geformten Metallstück
21, welches mit einem erwünschten Muster
21a–
21c graviert ist. Die magnetischen Pigmente richten sich entlang der Feldlinien aus und erzeugen das Erscheinungsbild von eingravierten Zeichen, wie beispielsweise eine dunkle Zahl in der Mitte eines glänzenden Ovals einer Sicherheitsvorrichtung, welche in
3B dargestellt ist.
3C stellt die Sicherheitsvorrichtung, welche auf eine Banknote gedruckt ist, dar.
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Die vorab beschriebenen Verfahren stellen Sicherheitsbereiche bereit, welche keinen Bezug zu dem grafischen Entwurf von darunter liegenden Dokumenten in dem Sinn aufweisen, dass die Bereiche irgendwo auf dem Dokument angeordnet werden können oder von einem Dokument zu einem anderen übertragen werden können. Es gibt ein Sicherheitsrisiko im Zusammenhang mit einer möglichen Übertragung eines Bereichs zu einem gefälschten Dokument. Dementsprechend existiert ein Erfordernis, die Nachteile von existierenden Sicherheitsbereichen abzumildern und ein neues Verfahren zum Ausbilden von Bildern, welche magnetisch ausgerichtete Pigment-Partikel aufweisen, bereitzustellen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zur Herstellung eines Bildes auf einem Substrat nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung zum Ausrichten von magnetisch ausrichtbaren Flocken nach Anspruch 15 bereitgestellt. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung. Ein Verfahren zur Herstellung eines Bildes auf einem Substrat wird bereitgestellt, wobei das Bild eine Markierung und einen Rahmen aufweist. Das Verfahren weist auf ein Abdecken von mindestens einem Teil einer ersten Oberfläche des Substrats mit einem Träger, welcher magnetisch ausrichtbare Flocken umfasst, Ausrichten der magnetisch ausrichtbaren Flocken mit einem Magnetfeld einer magnetischen Anordnung, welche eine Metallplatte mit einer Öffnung umfasst, wobei die Metallplatte entlang einer zweiten Oberfläche des Substrats angeordnet ist, und Verfestigen des Trägers. Der Rahmen ist an einem Rand der Öffnung ausgebildet und die Markierung ist in dem Rahmen sichtbar.
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Bei einem Aspekt der Erfindung weist die magnetische Anordnung zwei Magnete auf, welche angeordnet sind, so dass sich der Nordpol eines Magnets und der Südpol eines anderen Magnets an gegenüberliegenden Seiten der Öffnung in der Nähe der Metallplatte befinden.
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Eine magnetische Anordnung zum Ausrichten von magnetisch ausrichtbaren Flocken, welche in einem Träger verstreut sind, weist eine Metallschicht mit einer Öffnung und einen ersten und einen zweiten Permanentmagneten auf, welche angeordnet sind, so dass sich ein Nordpol des ersten Magnets und ein Südpol des zweiten Magnets an gegenüberliegenden Seiten der Öffnung in der Nähe der Metallschicht befinden. Die magnetische Anordnung kann in einem Zylinder einer Druckvorrichtung, wie beispielsweise einer Spannvorrichtung, angebracht sein.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die Erfindung wird mit mehr Details mit Bezug zu den beigefügten Zeichnungen beschrieben, welche bevorzugte Ausführungsformen davon darstellen, wobei:
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1 ist eine vereinfachte Seitenansicht einer Vorrichtung zum Ausrichten von magnetischen Pigment-Flocken auf die Ebene des Substrats nach einem Drucken;
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2A ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum magnetischen Bedrucken von Markierungen;
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2B ist eine schematische Darstellung des Magnetfelds, welches durch die Vorrichtung der 2A erzeugt wird;
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3A ist eine schematische Darstellung eines Magnetfelds;
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3B ist eine Fotografie eines magnetisch verursachten Musters;
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3C ist eine schematische Darstellung einer Banknote, welche das magnetisch verursachte Muster, welches in 3B dargestellt ist, umfasst;
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4 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung;
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4A und 4B sind schematische Darstellungen von Magneten in einer magnetischen Anordnung;
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5 ist eine schematische Darstellung eines Magnetfelds;
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6 ist eine grafische Darstellung einer magnetischen Flussdichte;
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7 ist ein Flussplan eines Verfahrens zur Herstellung eines Bildes;
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8 ist eine Fotografie eines Gegenstands;
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9 ist eine Fotografie eines Gegenstands;
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10 ist eine Fotografie eines Gegenstands;
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11 ist eine grafische Darstellung einer Helligkeit eines Bildes;
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12A ist eine vereinfachte schematische Seitenansicht einer Druckvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
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12B ist eine vereinfachte schematische Seitenansicht einer Druckvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Mit Bezug zu 4 weist eine Vorrichtung zur Herstellung eines Bildes, welches durch magnetisch ausgerichtete Pigment-Partikel ausgebildet ist, zwei Magnete 101 und 102 auf. Die Magnete können in einem magnetisch weichen Bügel 120 eingeschlossen sein, um Magnetfeldverluste zu minimieren. Die Magnete können durch irgendein anderes Verfahren an der Stelle befestigt werden, indem Klemmen oder Klebstoff, eingesetzt wird, usw.. Eine magnetisierbare Metallplatte oder Schicht 103 wird auf der Oberseite der Magneten angeordnet. Alternativ können die oberen Enden der Magnete 101 und 102 an Seitenrändern der Platte 103 liegen, so dass die Platte 103 zwischen und benachbart zu einem Ende des Magneten 101 und einem Ende des Magneten 102 angeordnet ist.
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Die Metallplatte 103 weist eine Öffnung 104 auf, welche irgendeine erwünschte Form, z. B. einen Kreis, ein Quadrat oder ein Sechseck, aufweisen kann. Der Zwischenraum zwischen den Magneten unterhalb des Blechs 103 kann mit irgendeinem Füllmaterial gefüllt sein. Die Permanentmagnete 101 und 102 sind angeordnet, so dass sich der Nordpol des Magneten 101 und der Südpol des Magneten 102 an gegenüberliegenden Seiten der Öffnung 104 in der Nähe der Metallplatte 103 befinden und diese vorzugsweise berühren, so dass eine Linie, welche den Nordpol des Magneten 101 und den Südpol des Magneten 102 verbindet, in der Ebene der Platte 103 liegt und die Öffnung 104 durchquert.
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Beispielsweise ist die Metallschicht 103 ein rechteckiges Stück eines Mumetalls mit einer Dicke von 0,006'' und weist ein rundes Loch in der Mitte auf. 5 stellt eine Computersimulation des Magnetfelds dar, welches durch die magnetische Anordnung, welche in 4 dargestellt ist, in und um eine gedruckte Tinte 115 herum, welche auf ein Substrat 114 gedruckt ist, welches über der Metallplatte 103 angeordnet ist, erzeugt wird.
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Eine Magnetflussdichte entlang der Oberfläche des Blechs 103 ist grafisch in 6 dargestellt. Die grafische Darstellung zeigt, dass die Flussdichte den höchsten (0,25 T) Wert 121 in der Nähe der Ränder des Blechs 103 aufweist, wo es die Magneten 101 und 102 berührt. Die Flussdichte nimmt bei einem Punkt 122 auf einem halben Wege zu dem Loch 104 in der Mitte der Schicht 103 des Mumetalls nahezu auf Null ab, aber beginnt mit einer Verringerung der Entfernung zu dem Rand 123 des Loches 104 wieder anzusteigen, wo es einen Wert von 0,05 T erreicht.
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Die magnetische Anordnung, welche eine Metallplatte mit einer Öffnung aufweist, wie es in 4 dargestellt ist, kann eingesetzt werden, um ein Bild auszubilden, welches eine Markierung aufweist, welche durch einen Rahmen umgeben wird, welcher von ausgerichteten Pigmenten an einem Rand der Öffnung in der Metallplatte ausgebildet ist. Die Markierung kann ein Symbol, ein Logo oder ein kleines Bild aufweisen und kann in gewöhnlicher Tinte oder in derselben Tinte, welche zum Ausbilden des Rahmens eingesetzt wird, gedruckt werden. Die Öffnung sollte groß genug (z. B. mindestens 8 mm groß) sein, so dass der Rahmen groß genug ist, um die Markierung einzuschließen, welche für ein bloßes menschliches Auge sichtbar ist. Die Markierung, welche durch den Rahmen umgeben wird, kann auf ein Substrat einer Banknote gedruckt werden. Die Markierung und die den Rahmen ausbildende Beschichtung können mittels herkömmlicher Techniken gedruckt oder aufgetragen werden.
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7 ist ein Flussplan eines Verfahrens zur Herstellung eines Bildes, welches eine Markierung und einen Rahmen aufweist. Das Verfahren weist einen ein Substrat abdeckenden Schritt 130 auf: Abdecken mindestens eines Abschnitts des Substrats mit einem Träger, welcher magnetisch ausrichtbare Flocken umfasst, welche die Tinte oder Farbe bilden. Beispielsweise wird die Tinte oder Farbe 115 in einer flüssigen oder pastenförmigen Form auf dem Substrat 114 während des das Substrat abdeckenden Schritts 130 bereitgestellt. Die Konzentration der magnetisch ausrichtbaren Flocken in der Tinte oder Farbe liegt vorzugsweise in dem Bereich von 4 Gewichtprozent bis 40 Gewichtprozent.
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Das Substrat kann ein Papier-, Kunststoff- oder Pappen-Substrat, usw. sein und der sich ergebende Gegenstand kann eine Banknote, eine Kreditkarte oder irgendein anderes Objekt sein, auf welches magnetisch ausrichtbare Flocken aufgebracht werden, wie es hier beschrieben ist. Der Träger mit den darin verstreuten magnetisch ausrichtbaren Flocken kann in getrennten Bereichen des Substrats oder als eine kontinuierliche Schicht aufgetragen werden. Der Träger kann ein Licht durchlässiges, vorzugsweise durchsichtiges, UV-härtbares Bindemittel sein. Die Flocken können irgendwelche Pigmente sein, welche ein magnetisches oder magnetisierbares Material aufweisen, wie beispielsweise magnetisch ausrichtbare Flocken als mehrschichtiger dünner Film, reflektierende magnetische ausrichtbare Flocken, beugende magnetisch ausrichtbare Flocken oder magnetisch ausrichtbare Flocken mit irgendeinem anderen speziellen Effekt. Jedoch werden die Pigmente, welche durch die Vakuumtechnologie hergestellt werden, mehr bevorzugt, da sie für das hellste Erscheinungsbild des Drucks sorgen. Pigmente, welche durch chemische Verfahren hergestellt werden, können auch für diesen Zweck eingesetzt werden.
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Magnetisch ausrichtbare Pigment-Flocken können mit einer oder mit mehreren dünnen Filmschichten ausgebildet werden, was eine Schicht aus permanent magnetischem oder magnetisierbarem Material, wie beispielsweise Nickel, Kobalt und deren Legierungen, umfasst. Der Begriff „magnetisch” wird oft verwendet, um permanent magnetische wie auch magnetisierbare Materialien, Pigment-Flocken, Tinten usw. zu umfassen. Bei den Pigment-Flocken kann die magnetische Schicht zwischen zwei Reflektor-Schichten, welche vorzugsweise aus Aluminium hergestellt sind, verborgen werden. Darüber hinaus kann eine dielektrische Schicht auf jeder Reflektor-Schicht und eine Absorptionsmittel-Schicht – auf jeder dielektrischen Schicht vorhanden sein, wodurch die die Farbe wechselnden Flocken ausgebildet werden. Verschiedene dünnfilmige Flocken und Verfahren zu ihrer Herstellung werden beschrieben, beispielsweise in den
US-Patenten mit den Nummern 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 , welche hier durch Inbezugnahme mit aufgenommen werden.
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Die Pigment-Flocken sind im Wesentlichen eben, können jedoch Symbole oder Gitter aufweisen. Die Flocken haben eine Dicke zwischen 50 nm und 2.000 nm und eine Länge zwischen 2 μm und 200 μm. Vorzugsweise liegt die Länge der Flocken in dem Bereich von 5–500 μm, und die Dicke liegt in dem Bereich von 50 nm bis 5 μm. Die Flocken haben eine unregelmäßige Form. Alternativ können geformte Flocken, beispielsweise quadratisch, sechsseitig oder anderweitig ausgewählt geformte Flocken, eingesetzt werden, um eine Abdeckung und eine verbesserte optische Wirkung zu begünstigen. Vorzugsweise sind die Pigment-Flocken stark reflektierende Flocken, welche ein Reflexionsvermögen in dem sichtbaren Spektrum von mindestens 50% und vorzugsweise von 70% aufweisen.
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Die Pigment-Flocken werden herkömmlich gefertigt, wobei eine geschichtete dünne Filmstruktur eingesetzt wird, welche auf einem flexiblen Gewebe ausgebildet ist, was auch als ein Abscheidungssubstrat bezeichnet wird. Die verschiedenen Schichten werden auf dem Gewebe durch Verfahren abgeschieden, welche nach dem Stand der Technik zum Ausbilden von dünnen Beschichtungsstrukturen gut bekannt sind, wie beispielsweise physikalische und chemische Dampf- bzw. Gasabscheidung und Ähnliches. Die dünne Filmstruktur wird dann von dem Gewebematerial entfernt und in dünne Filmflocken zerbrochen, welche einem Polymermedium hinzugefügt werden können, wie beispielsweise verschiedenen Pigment-Vehikeln (Bindemitteln), zum Einsatz als Tinte, Farbe oder Lack, was hier kollektiv als „Tinte” bezeichnet wird, und kann auf einer Oberfläche eines Substrats durch irgendein herkömmliches Verfahren bereitgestellt werden, was hier als „Drucken” bezeichnet wird. Das Bindemittel ist vorzugsweise ein durchsichtiges Bindemittel, kann aber in einem geringen Umfang durch einen herkömmlichen Farbstoff getönt sein und kann einen geringen Umfang an Gemischen aufweisen, z. B. markierende nicht magnetische Flocken, welche ein Symbol darauf aufweisen.
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In einem Ausrichtungsschritt 132 werden die Flocken mit einem Magnetfeld einer magnetischen Anordnung ausgerichtet, welche eine Metallplatte mit einer Öffnung umfasst, während das Substrat über der Metallplatte angeordnet wird. Bei einem Beispiel weist die magnetische Anordnung die Platte 103 mit der Öffnung 104 auf, wie es in 4 dargestellt ist. Die Dicke der Metallschicht (eines Diverters bzw. Ablenkers) kann in einem großen Bereich variieren und wird durch eine Konfiguration des Feldes und die Klasse des Magneten definiert, wie es in der US-Patentanmeldung mit der Nummer 13/737,836 diskutiert wird, welche für alle Zwecke hier durch Inbezugnahme mit aufgenommen wird. Vorzugsweise weist die Metallschicht 103 eine Dicke in dem Bereich von 0,004'' bis 0,1'' auf und ist aus einem Material hergestellt, welches eine Permeabilität in dem Bereich von 0,01 bis 0,3 H/m aufweist, wie beispielsweise Permalloy, Mumetall, reines Eisen und Supermalloy. Während des Ausrichtungsschritts wird das Substrat entlang der Metallplatte angeordnet, so dass sich die Metallplatte in der Nähe und im Wesentlichen parallel zu einer Oberfläche des Substrats gegenüber der Oberfläche befindet, wo die magnetische Tinte aufgebracht worden ist. Die zwei Oberflächen können sich in einem direkten Kontakt befinden. In einer Druckvorrichtung, welche weiter mit Bezug zu den 12A und 12B diskutiert wird, können das Substrat und die Metallplatte zusammen für eine Zeitperiode bewegt werden während sie sich dicht und parallel zueinander befinden.
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In der Tinte oder Farbe werden die magnetisch ausrichtbaren Flocken durch das Aufbringen eines Magnetfelds ausgerichtet, welches durch einen oder mehrere Permanentmagnete oder Elektromagnete erzeugt wird. Im Allgemeinen neigen die Flocken dazu, sich entlang der magnetischen Linien des aufgebrachten Felds auszurichten während die Tinte noch nass ist. Vorzugsweise verfestigt sich die Tinte, wenn sich das gedruckte Bild noch in dem Magnetfeld befindet. Verschiedene Verfahren zum Ausrichten von magnetisch ausrichtbaren Flocken sind beispielsweise in den
US-Patenten mit den Nummern 7,047,883 und
8,343,615 , welche beide durch Inbezugnahme mit aufgenommen werden, offenbart. Vorteilhafterweise kann die magnetische Ausrichtung der Flocken als Teil eines Hochgeschwindigkeits-Druckverfahrens ausgeführt werden. Ein gedrucktes Bild kann auf einem Träger, z. B. einem Band oder einer Platte, in der Nähe einer magnetischen Anordnung mit einer Geschwindigkeit von 20 Fuß/Minute bis 300 Fuß/Minute bewegt werden.
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Die magnetische Anordnung weist vorzugsweise zwei gegenüberliegend ausgerichtete Magnete oder Gruppen von Magneten aus, wie es in 4, 4A und 4B dargestellt ist. Die Magnete sind unterhalb oder über dem Band oder der Platte angeordnet oder in einer Trommel eingebettet, welche in einer Druckvorrichtung eingesetzt ist, wie es im Folgenden diskutiert wird. Die Metallplatte weist vorzugsweise eine im Wesentlichen ebene Oberfläche auf, welche möglicherweise eine geringe Krümmung aufweisen kann, um der gekrümmten Oberfläche eines Zylinders der Druckvorrichtung zu entsprechen.
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Die Pigment-Flocken bilden, nachdem sie magnetisch ausgerichtet sind, ein Rahmenmuster, welches zumindest teilweise die Markierung umgibt.
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In einem Verfestigungsschritt 134 wird der Träger verfestigt, um die Flocken in ihren ausgerichteten Positionen in dem verfestigten Träger zu fixieren. Jedes geeignete Verfahren zum Verfestigen des Trägers kann angewendet werden, z. B. Trocknen oder Verwenden einer UV- oder einer E-Strahl- oder Mikrowellen-Bestrahlung.
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Bei dem Ausrichtungsschritt 132 biegen sich die Kraftlinien des Magnetfelds an dem Rand der Öffnung in der Metallplatte. Dementsprechend bilden die ausgerichteten Flocken ein Rahmenmuster an dem Rand der Öffnung; das Muster reflektiert einfallendes Licht, um so einen hellen Rahmen zu erzeugen.
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Der Rahmen, welcher von den magnetisch ausgerichteten Flocken ausgebildet wird, sollte sich in Ausrichtung mit der Markierung befinden, so dass die Markierung in dem sich ergebenden Bild in dem Rahmen sichtbar ist
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Bei einer Ausführungsform wird die Markierung auf das Substrat gedruckt oder gemalt, bevor in dem Substrat-Abdeckungs-Schritt 130 zumindest der Abschnitt des Substrats mit dem Träger mit den magnetisch ausrichtbaren Flocken abgedeckt wird. Die Markierung muss nicht mit der Tinte oder Farbe (der Träger enthält die Flocken) abgedeckt werden, oder die Beschichtung mit Tinte/Farbe kann ein Loch oberhalb der Markierung aufweisen. Beispielsweise wurde das Substrat 114 in der Form eines Banknotensubstrats, welches eine Zahl „10” in der Mitte eines Sicherheits-Guilloche-Musters 141 (8) aufweist, mit der Schicht einer nassen Tinte 115 abgedeckt, welche magnetisch ausrichtbare Flocken enthält. Die Tinten-Beschichtung wurde in einem ringförmigen Bereich aufgebracht, so dass der Bereich, welcher die Zahl „10” enthält, nicht mit der magnetischen Tinte überdeckt wurde. Das mit der Tinte abgedeckte Substrat wurde auf die Oberseite der Mumetal-Schicht 103 angeordnet, und das Loch 104 wurde mit dem grafischen Bild in der Banknote ausgerichtet. Nach dem Ausrichtungsschritt 132 richteten sich die magnetischen Teilchen entlang der magnetischen Linien aus, welche sich an den Rändern des Loches verbiegen, wobei ein konvexer kreisförmiger Reflektor erzeugt wird. In anderen Abschnitten der Tinten-Beschichtung, welche von dem Rand der Öffnung 104 in der magnetisierbaren Schicht 103 entfernt sind, wiesen die Flocken keine Ausrichtung entlang der Mumetal-Platte 103 auf. Der kreisförmige Reflektor, welcher durch die ausgerichteten Flocken ausgebildet ist, erzeugt ein reales Bild einer Lichtquelle. Unter Berücksichtigung dass der Reflektor eine kreisförmige Form aufweist, erzeugt dies den illusorischen Eindruck, dass sich der runde Bereich 142 in 8 zu dem Betrachter hin erhebt. Die illusorische Höhe der Erhebung in dem speziellen Beispiel lag in der Nähe von 0,0625''.
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Mit Bezug zu 9 wurde ein Hintergrund in der Form eines Strahlenkranz-Musters 151 und einer Zahl „10” zuerst auf ein Papier-Substrat mit einer Tinte gedruckt, welche Gold/Grün farbverändernde Pigmente enthält. Dann wurde in dem Substrat-Abdeckungs-Schritt 130 ein Ring 152 auf die Oberseite des Strahlenkranzes mit einem Träger gedruckt, welcher magnetisch ausrichtbare Gold/Grün farbverändernde Pigmente enthält. Das Papier wurde auf der Oberseite der magnetischen Anordnung, welche in 4 dargestellt ist, angeordnet, und die Pigmente wurden in dem Magnetfeld ausgerichtet (Schritt 132), und die Tinte wurde durch Härten mit UV-Licht verfestigt, während das Feld noch angelegt war (Schritt 134).
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Bei einer Ausführungsform wird die Markierung auf das Substrat gedruckt oder gemalt, nachdem zumindest der Abschnitt des Substrats mit dem Träger mit den magnetisch ausrichtbaren Flocken in dem Substrat-Abdeckungs-Schritt 130 abgedeckt ist, vorzugsweise nach dem Verfestigungsschritt 134. Die Markierung kann über der Beschichtung der Tinte oder Farbe gedruckt werden, was eingesetzt wird, um den Rahmen auszubilden. Mit anderen Worten kann die Markierung in die Mitte des Rahmens gedruckt werden.
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Bei noch einer anderen Ausführungsform wird die Markierung während des Abdeckungsschritts 130 durch Inversdruck ausgebildet, wobei die Tinte oder Farbe nicht die Markierung abdeckt, aber den oder die benachbarten Bereich(e) abdeckt und somit die Kontur der Markierung definiert.
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Die gegenüberliegende Ausrichtung der zwei Magnete, wie sie in 4 dargestellt ist, wobei die Magnete angeordnet sind, so dass sich ein Nordpol eines Magnets und ein Südpol eines anderen Magnets an gegenüberliegenden Seiten der Öffnung 104 in der Nähe der Metallplatte 103 befinden, stellt sicher, dass in der Öffnung der Platte die Kraftlinien des Magnetfelds nahezu parallel zu der Oberfläche der Platte 103 verlaufen und nur an dem Rand der Öffnung 104 gebogen werden. Dementsprechend werden die magnetischen Flocken in einem gekrümmten Rahmenmuster an dem Rand der Öffnung und im Wesentlichen parallel zu der Oberfläche des Substrats innerhalb der Öffnung 104 ausgerichtet.
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Mit Bezug zu 10 wurde in eine Mumetal-Schicht ein sechsseitiges Loch geschnitten und diese auf der Oberseite von zwei Magneten angeordnet, wie es in 4 dargestellt ist. Wie vorab mit Bezug zu 7 diskutiert wird, wurde ein Kreis 162 auf einer schwarzen Pappe (Substrat) 161 mit einer magnetischen Tinte gedruckt, welche magnetisch ausrichtbare Flocken in einem Träger enthält. Die Flocken wurden entlang der Linien des Magnetfelds ausgerichtet und die Tinte wurde gehärtet. Die Teilchen waren in der Nähe des Randes des Kreises 162 mit spitzen Winkeln und mit stumpfen Winkeln an dem Rand des sechsseitigen Ausschnitts in dem Metall ausgerichtet. Aufgrund der geringen Kippung innerhalb der Öffnung ist das Bild eines Sechsecks 163 sehr hell. Ein Rand 164, welcher das Sechsecks und den Bereich des Kreises trennt, weist das hellste Erscheinungsbild von der Seite der Quelle eines einfallenden Lichts 165 auf. Der äußere Bereich des Kreises 162 ist dunkel, da die Teilchen dort nahezu senkrecht zu der Oberfläche des Papiers liegen. Eine Differenzierung der Bildhelligkeit über dem Kreis 162 ist in 11 dargestellt. Das Bild ist in dem äußeren Abschnitt des Bereiches 162 schwarz. Die Helligkeit nimmt rasch zu, wenn die Abtastung den Rand 164 erreicht und sinkt leicht in dem mittleren Teil des Sechsecks ab. Der ähnliche optische Effekt wird in dem Muster, welches in 8 dargestellt ist, beobachtet.
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Mit Bezug zu 10 ermöglicht das relativ große Ausmaß der Öffnung in der Metallplatte, mindestens 8 mm groß, für den hellen mittigen Bereich, dass er für ein menschliches Auge ohne Hilfsmittel sichtbar wird, im Unterschied zu den schmalen Linien, welche in 3B dargestellt sind, bei welchen ein solch heller Bereich fehlt, und erhaben in der Oberfläche der bedruckten Vorrichtung erscheint. Die Vorrichtung, welche in 10 dargestellt ist, kann an sich als eine illusorisch optisch gedruckte Vorrichtung eingesetzt werden, oder sie kann eingesetzt werden, um ein Bild, welches eine Markierung und einen Rahmen aufweist, auszubilden. Die Markierung kann in den hellen Bereich 163, welcher natürlich eine andere Form aufweisen kann, auf die Oberseite der magnetischen Tinte gedruckt werden. Alternativ kann die magnetische Tinte in dem inneren Abschnitt des Bereiches 163 fehlen (wie es bei der in 8 dargestellten Vorrichtung der Fall ist), und die Markierung kann dort entweder vor oder nach dem Drucken der magnetischen Tinte gedruckt werden. Der Rand 164 und ein Abschnitt des Bereiches 163, wo die magnetische Tinte vorhanden ist, bilden den hellen Rahmen, welcher die Markierung umgibt. Es erscheint, als ob der Rahmen von dem Substrat hervorragt. In unseren Experimenten erschien der Rahmen ungefähr 1 mm hoch zu sein.
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Eine magnetische Anordnung, welche eine Platte mit einer Öffnung und zwei gegenüberliegend ausgerichtete Magnete aufweist, wie es in 4 dargestellt ist, kann in einem Zylinder in einer Druckvorrichtung angebracht werden, so dass die Metallplatte auf der Oberfläche des Zylinders, vorzugsweise bündig mit der Oberfläche des Zylinders, angeordnet ist, und wobei sich ein Band, welches ein Substrat mit einem nassen Bild trägt, um den Zylinder biegt, so dass das Bild für eine Zeitperiode zusammen mit der magnetischen Anordnung bewegt wird. Das Substrat kann eine kontinuierliche Papierschicht, ein kontinuierlicher Kunstfilm oder ein kontinuierliches Laminat sein. Der Zylinder, welcher die magnetische Anordnung aufweist, kann ein Druckzylinder, eine Druckwalze oder eine Spannvorrichtung sein.
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12A ist eine vereinfachte schematische Seitenansicht eines Abschnitts einer Druckvorrichtung 200 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Magnetische Anordnungen 202, 204, 206, 208 sind innerhalb einer Druckwalze 210 angeordnet. Die magnetische Anordnung 202 weist eine Metallplatte 230 mit einer Öffnung 231 an der Oberfläche der Walze 210 und Magnete 232 unter der Platte (wie es für die Anordnung 202 dargestellt ist) oder an Seitenrändern der Platte (nicht dargestellt) auf. Andere magnetische Anordnungen 204, 206 und 208 können dieselbe Struktur wie die Anordnung 202 aufweisen. Die Anzahl der magnetischen Anordnungen kann abhängig von dem Ausmaß des Zylinders variieren.
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Das Substrat 212, wie beispielsweise eine kontinuierliche Papierschicht, ein kontinuierlicher Kunstfilm oder ein kontinuierliches Laminat, bewegt sich zwischen dem Druckzylinder 214 und der Druckwalze 210 mit einer hohen Geschwindigkeit. Der Druckzylinder nimmt eine relativ dicke Schicht 214 einer flüssigen oder pastenähnlichen Farbe oder Tinte 215 auf, welche magnetische Pigmente von einem Ursprungsbehälter 216 enthält. Die Farbe oder Tinte kann mit einem Blatt 218 in der erwünschten Dicke auf den Druckzylinder verteilt werden. Während eines Druckens eines Bildes zwischen dem Druckzylinder 214 und der Druckwalze 210 richten die magnetischen Anordnungen in der Druckwalze 210 die magnetischen Pigment-Flocken in zumindest einem Teil des gedruckten Bildes 220 aus (d. h. sie werden selektiv ausgerichtet). Eine Spannvorrichtung 222 wird typischerweise eingesetzt, um den erwünschten Substratzug zu halten, wie er aus der Druckwalze und dem Druckzylinder kommt, und das Bild auf dem Substrat wird durch eine Trockenvorrichtung 224 getrocknet. Die Trockenvorrichtung kann beispielsweise eine Heizvorrichtung sein, oder die Tinte oder Farbe kann UV-härtbar sein und einer UV-Lampe ausgesetzt werden.
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12B ist eine vereinfachte schematische Seitenansicht eines Abschnitts einer Druckvorrichtung 200' gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die magnetischen Anordnungen 202', 204', 206', 208' werden in der Spannvorrichtung 222' oder in einer anderen Walze angebracht. Die Anzahl der magnetischen Anordnungen kann abhängig von dem Ausmaß der Walze variieren. Die magnetische Anordnung 202' weist eine Metallplatte 230' mit einer Öffnung 231' auf der Oberfläche der Walze 222' und Magnete 232' unter der Platte (wie es für die Anordnung 202' dargestellt ist) oder an Seitenrändern der Platte (nicht dargestellt) auf. Andere magnetische Anordnungen 204', 206' und 208' können dieselbe Struktur wie die Anordnung 202' aufweisen.
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Die Magnete richten die magnetischen Pigment-Flocken in den gedruckten Bildern aus, bevor der flüssige Träger der Tinte oder Farbe trocknet oder hart wird. Ein nasses gedrucktes Bild 219 kommt aus der Druckwalze 210' und dem Druckzylinder 214, wobei sich Flocken in einer nicht ausgewählten Ausrichtung befinden, und ein nasses Bild 220' wird durch eine magnetische Anordnung 206' in der Spannvorrichtung 222' ausgerichtet, bevor die Flocken fixiert werden. Die Trockenvorrichtung 224 beschleunigt oder vervollständigt das Trocknungs- oder Härtungs-Verfahren, vorzugsweise während sich die Flocken noch in dem Magnetfeld der Anordnung 206' befinden. Die Trockenvorrichtung kann beispielsweise eine Heizvorrichtung sein, oder die Tinte oder Farbe kann UV-härtbar sein und einer UV-Lampe ausgesetzt werden.
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Die Vorrichtungen, welche in 12A und 12B dargestellt sind, können zur Herstellung des in 11 dargestellten Bildes eingesetzt werden. Bezüglich der in 8 und 9 dargestellten Bilder führt die Druckvorrichtung 200 oder 200' den Ausrichtungsschritt 132 durch und die Markierung kann vor oder nach dem Ausrichtungsschritt gedruckt werden, wie es vorab diskutiert ist. Eine Maske kann zwischen dem Druckzylinder 214 und dem Substrat 212 angeordnet werden, um z. B. den Ring einer magnetischen Tinte zu drucken, wie es vorab mit Bezug zu 8 diskutiert ist.
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Das vorab beschriebene Verfahren kombiniert vorteilhafterweise optische Effekte, welche durch magnetisch ausgerichtete Flocken mit herkömmlich gedruckten grafischen Bildern erzeugt werden. Die täuschend erhabenen Rahmen dienen gleichzeitig als Sicherheitsmerkmale an sich, da sie schwierig zu reproduzieren sind, wie auch als dekorative Elemente für ihre spektakulären optischen Effekte, wie auch um ein menschliches Auge auf das Bild zu lenken, welches durch den Rahmen umgeben wird, wobei mittels Guilloche-Merkmalen Nennwertbezeichnungen auf Banknoten hervorgehoben werden. Das Verfahren ermöglicht eine Herstellung von verbesserten optischen Sicherheitsmerkmalen für wertvolle Dokumente, wie beispielsweise Banknoten, wobei das magnetisch ausgerichtete Merkmal Teil des integrierten Banknotenentwurfs ist. Die Dokumente weisen eine verbesserte Sicherheit und einen visuellen Reiz auf, wenn der magnetisch ausgerichtete Teil des grafischen Bildes (der Rahmen) mit einem entsprechenden grafischen Bild (der Markierung) auf der Banknote ausgerichtet ist, wie es in 8 und 9 dargestellt ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 5630877 [0006]
- US 7047883 [0007, 0043]
- WO 2011092502 [0008]
- EP 1990208 [0009]
- US 5571624 [0039]
- US 4838648 [0039]
- US 7258915 [0039]
- US 6838166 [0039]
- US 6586098 [0039]
- US 6815065 [0039]
- US 6376018 [0039]
- US 7550197 [0039]
- US 4705356 [0039]
- US 8343615 [0043]
