ES2598125T3 - Aparato para orientar copos magnéticos - Google Patents

Abstract

Un aparato para orientar copos magnéticos contenidos en un portador fluido impreso sobre un substrato en un proceso de impresión, comprendiendo el aparato: un rodillo (610) giratorio para posicionamiento con una superficie exterior cercana al substrato, comprendiendo dicho rodillo (610): un cuerpo (501) cilíndrico que comprende una cavidad (506), y un imán (509) situado con el giro permitido en el interior de la cavidad (506) para crear un campo magnético de una configuración predeterminada que emana desde la superficie exterior del rodillo (610) hacia el interior del substrato; y unos medios (504, 505, 510) para hacer que el imán (509) gire sobre sí mismo en el interior de la cavidad durante el proceso de impresión para orientar los copos magnéticos en un patrón predeterminado formando una imagen con una ilusión de profundidad sobre el substrato.

Description

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DESCRIPCION

Aparato para orientar copos magneticos

La presente invencion esta relacionada de manera general con pigmentos, pelmulas, dispositivos, e imagenes opticamente variables y, mas en concreto, con un aparato para alineacion u orientacion de copos magneticos, por ejemplo durante un proceso de pintura o de impresion, para obtener un efecto de ilusion optica.

Antecedentes de la invencion

Los dispositivos opticamente variables se utilizan en una gran variedad de aplicaciones, tanto decorativas como practicas. Los dispositivos opticamente variables se pueden fabricar en variedad de formas para conseguir una variedad de efectos. Ejemplos de dispositivos opticamente variables incluyen los hologramas impresos por

estampacion sobre tarjetas de credito y en documentacion de software autentico, las imagenes de color variable

impresas sobre billetes de banco, y los que mejoran el aspecto superficial de elementos tales como cascos de motocicleta y embellecedores de ruedas. Los dispositivos opticamente variables se pueden fabricar como pelmula u hoja que se presiona, se estampa, se pega, o se fija de otra manera a un objeto, y tambien se pueden fabricar

utilizando pigmentos opticamente variables. A un tipo de pigmento opticamente variable se le denomina

comunmente pigmento de color variable porque el color aparente de imagenes impresas de forma apropiada con dichos pigmentos cambia cuando se inclina el angulo de observacion y/o de iluminacion. Un ejemplo comun es el “20” impreso con pigmento de color variable en la esquina derecha inferior de un billete de veinte dolares de EE.UU., el cual sirve como dispositivo anti-falsificacion.

Algunos dispositivos anti-falsificacion son encubiertos, mientras que otros estan pensados para ser vistos. Desgraciadamente, algunos dispositivos opticamente variables que estan pensados para ser vistos no son de conocimiento general porque el aspecto opticamente variable del dispositivo no es suficientemente dramatico. Por ejemplo, la variacion de color de una imagen impresa con pigmento de color variable podna no verse bajo luces de techo fluorescentes uniformes, pero podna ser mas facil de ver con luz solar directa o bajo iluminacion puntual. Esto puede hacer que para un falsificador sea mas facil colocar billetes falsos sin el rasgo opticamente variable porque el receptor podna no ser consciente del rasgo opticamente variable, o porque el billete falso podna parecer substancialmente similar al billete autentico bajo ciertas condiciones.

Tambien se pueden fabricar dispositivos opticamente variables con pigmentos magneticos que se alinean con un campo magnetico despues de la aplicacion del pigmento (tfpicamente contenido en un portador tal como un vehmulo para tinta o un vehmulo para pintura) a una superficie. Sin embargo, la pintura con pigmentos magneticos se ha utilizado mayoritariamente con fines decorativos. Por ejemplo, se ha descrito el uso de pigmentos magneticos para producir embellecedores de ruedas pintados que tengan un rasgo decorativo que parezca tener una forma tridimensional. Sobre el producto pintado se formaba un patron aplicando un campo magnetico al producto mientras el medio de pintura se encontraba todavfa en un estado lfquido. El medio de pintura tema partmulas no esfericas magneticas dispersadas, denominadas habitualmente copos, que se alineaban a lo largo de las lmeas de campo magnetico. El campo tema dos regiones. La primera region contema lmeas de una fuerza magnetica que estaban orientadas paralelas a la superficie y distribuidas en una forma de un patron deseado. La segunda region contema lmeas que eran no paralelas a la superficie del producto pintado y que estaban distribuidas alrededor del patron. Para formar el patron, debajo del producto pintado se colocaban imanes permanentes o electroimanes con la forma correspondiente a la forma del patron deseado para orientar en el campo magnetico partmulas magneticas no esfericas dispersadas en la pintura mientras dicha pintura estaba todavfa humeda. Cuando la pintura se secaba, el patron era visible sobre la superficie del producto pintado cuando los rayos de luz incidentes sobre la capa de pintura eran influenciados de formas diferentes por las partmulas magneticas orientadas.

De manera similar, se ha descrito un proceso para la produccion de un patron de partmulas magneticas en forma de copos en matriz de fluoropolfmero. Despues de recubrir un producto con una composicion en forma lfquida, sobre la cara inferior del substrato se colocaba un iman con forma deseable. Los copos magneticos dispersados en un medio organico lfquido se orientan por sf mismos paralelos a las lmeas de campo magnetico, inclinandose desde la orientacion plana original. Esta inclinacion variaba desde perpendicular a la superficie de un substrato a la orientacion original, la cual inclrna copos esencialmente paralelos a la superficie del producto. Los copos orientados planos reflejaban la luz incidente devolviendola al observador, mientras que los copos reorientados no lo hadan, proporcionando la apariencia de un patron tridimensional en el recubrimiento.

Aunque estos enfoques describen metodos y aparatos para formacion de imagenes con apariencia tridimensional en capas de pintura, no son apropiados para procesos de impresion de alta velocidad porque son esencialmente procesos por lotes.

La Patente de EE.UU. n° 3.873.975 concedida a Miklos et al expedida el 25 de Marzo de 1975 describe un sistema magnetico para autentificacion e interrogacion de documentos de seguridad tales como tarjetas de credito, billetes de avion, etc., que utiliza grabacion magnetica de patrones de seguridad en un medio de registro con patron de informacion fijo permanente magneticamente detectable. Este medio de registro se prepara proporcionando una lamina que tiene una capa base no magnetica y una capa situada sobre ella que incorpora partmulas magnetizables

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anisotropas desde el punto de vista magnetico que temporalmente tienen el giro libremente permitido. Las partmulas magnetizables situadas en posiciones seleccionadas de la capa se alinean magneticamente para formar un patron de informacion fijo, tal como por ejemplo un caracter alfanumerico, haciendo pasar a la lamina cerca de un cilindro giratorio. El cilindro tiene una pluralidad de pequenos imanes permanentes montados sobre una superficie exterior no magnetica del cilindro en un patron correspondiente al patron de informacion fijo y tiene los imanes orientados para proporcionar campos magneticos substancialmente unidireccionales en la capa cuando estan cerca de ella. El cilindro se hace girar a medida que se hace pasar a la lamina cerca de el para aplicar los campos magneticos en la capa a fin de alinear ffsicamente las partmulas magnetizables en las posiciones seleccionadas para implantar el patron de informacion fijo en dicha capa. Los patrones impresos por estampacion forman un rasgo de seguridad que puede ser lefdo magneticamente para autentificacion de documentos.

El aparato descrito por Miklos et al, aunque aparentemente permite una impresion magnetica continua de patrones de seguridad bidimensionales predeterminados por orientacion de partmulas magneticas en un medio de registro, tiene ciertas desventajas.

En primer lugar, el dispositivo de Miklos puede imprimir por estampacion magneticamente solo patrones substancialmente bidimensionales copiando disposiciones geometricas de los imanes montados sobre el cilindro, proporcionando cada iman esencialmente un “punto” en el patron impreso por estampacion en la capa magnetica. Sena muy diffcil, suponiendo que fuera posible, utilizar esta tecnologfa para proporcionar disposiciones predeterminadas substancialmente tridimensionales (3D) o complejas de copos magneticos que son necesarias para proporcionar imagenes opticas con efectos opticos variables o efectos de ilusion optica, tales como objetos rodantes e imagenes con ilusion de profundidad.

En segundo lugar, en el dispositivo de Miklos et al los imanes estan montados sobre la superficie exterior del cilindro, y por lo tanto se proyectan desde el mismo. Esto puede ser muy desventajoso en impresion por contacto, cuando el cilindro esta en contacto, posiblemente bajo cierta presion, con la lamina sobre la cual esta situada la capa magnetica.

En tercer lugar, dado que en el dispositivo de Miklos los imanes estan unidos fijamente a la superficie del cilindro, este dispositivo no se puede utilizar para formar imagenes ilusivas que pueden ser producidas por imanes que giran sobre sf mismos, como se describe en la solicitud de patente de eE.uU. n° 11/278.600 presentada el 4 de Abril de 2006.

La solicitud de patente Europea EP 1493590 describe un metodo y medios para producir un diseno magneticamente inducido en un recubrimiento que contiene partmulas magneticas que tambien utiliza un cilindro giratorio para orientar las partmulas magneticas en patrones predeterminados. El dispositivo comprende un cuerpo de un material compuesto magnetico permanente que tiene al menos una superficie plana o curvada grabada con el patron correspondiente al patron de signos deseables. El material magnetico se magnetiza en la direccion perpendicular a la superficie. Irregularidades en la superficie, producidas con una grabacion, producen cambios en la direccion y en la fuerza del campo magnetico resultante. Estos cambios provocan una alineacion diferente de partmulas magneticas en diferentes partes de la tinta humeda que hacen posible una formacion de una imagen con una forma correspondiente a la forma del grabado. El dispositivo puede ser una placa flexible magnetizada de forma permanente montada sobre un cilindro giratorio de una prensa de impresion, teniendo la superficie grabada irregularidades superficiales con la forma de los signos situadas en la superficie exterior del cilindro. Sin embargo, el enfoque de la Patente EP 1493590 tiene ciertas limitaciones. Los pasos necesarios para producir los grabados en el material magnetico permanente pueden ser engorrosos; ademas, la impresion con las superficies grabadas esta dirigida generalmente a reproducir los signos o dibujos grabados, y esta limitada en terminos de los efectos opticos que puede producir. Por ejemplo, los inventores de esta invencion han descubierto que, cuando se impriirna de acuerdo con las ensenanzas de la patente EP 1 493 590 utilizando tintas de color variable, se consegrna como resultado un efecto de variacion de color muy pobre. Un efecto de variacion de color tiene el mejor aspecto, es decir, gran recorrido de color y alto valor de intensidad cromatica, cuando las partmulas que proporcionan el efecto son paralelas o casi paralelas a la superficie del substrato, lo cual es diffcil de lograr utilizando el dispositivo de la patente EP 1 493 590. Por lo tanto, es deseable proporcionar un aparato para una impresion y pintura en lmea de alta velocidad que reoriente copos de pigmento magnetico en patrones substancialmente 3D predeterminados para proporcionar efectos de ilusion optica y/o efectos opticos variables, y que no implique la utilizacion de superficies de impresion con imanes que sobresalgan.

Tambien es deseable proporcionar un rodillo con el giro permitido para una impresion en lmea de alta velocidad que se pueda ensamblar y desensamblar facilmente para conformar diferentes combinaciones de imagenes opticas y efectos opticos variables o efectos de ilusion optica.

Es otro objeto de la presente invencion proporcionar un aparato para impresion en lmea continua que utilice imanes que giran sobre sf mismos para orientar copos magneticos en patrones substancialmente 3D predeterminados para proporcionar imagenes opticas con la ilusion de profundidad.

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Resumen de la invencion

De acuerdo con la invencion, estos objetos se consiguen mediante un aparato como el que se define en la reivindicacion 1. Las reivindicaciones dependientes definen realizaciones preferidas y ventajosas de la invencion.

De acuerdo con la invencion, se proporciona un aparato para orientar copos magneticos contenidos en un portador fluido impreso sobre un substrato en un proceso de impresion, comprendiendo el aparato un rodillo que tiene el giro permitido para posicionamiento con una superficie exterior cercana al substrato, comprendiendo dicho rodillo: un cuerpo cilmdrico que comprende una cavidad; un iman situado con el giro permitido en el interior de la cavidad para crear un campo magnetico de una configuracion predeterminada que emana desde la superficie exterior del rodillo hacia el interior del substrato; y, unos medios para hacer girar al iman sobre sf mismo en el interior de la cavidad durante el proceso de impresion para orientar los copos magneticos en un patron predeterminado formando una imagen con una ilusion de profundidad sobre el substrato.

Opcionalmente, el rodillo giratorio comprende una pluralidad de partes magnetizadas separadas por partes no magnetizadas o magnetizadas de forma diferente del rodillo para crear campos magneticos de configuraciones predeterminadas que emanan hacia el interior del substrato para distribuir los copos magneticos sobre el substrato en patrones predeterminados que forman una imagen y/o un efecto de ilusion optica. Opcionalmente, el rodillo giratorio comprende un cuerpo cilmdrico recubierto por una lamina flexible de un material magnetico que se magnetiza de forma selectiva para proporcionar las partes magnetizadas del rodillo.

Opcionalmente, el rodillo giratorio comprende un cuerpo cilmdrico de material no magnetico que tiene una o mas cavidades conformadas en su interior, y uno o mas imanes permanentes situados dentro de dichas una o mas cavidades para conformar las una o mas partes magnetizadas del rodillo, teniendo los uno o mas imanes permanentes forma apropiada para crear el campo magnetico de la configuracion predeterminada.

Opcionalmente, el rodillo giratorio comprende una pluralidad de secciones de rodillo situadas de forma no permanente unas al lado de otras para conformar un cuerpo cilmdrico del rodillo, comprendiendo cada seccion de rodillo una o mas partes magnetizadas para crear un campo magnetico de una configuracion predeterminada que emana desde la superficie exterior del rodillo hacia el interior del substrato para orientar los copos magneticos en un patron seleccionado; la superficie exterior del rodillo es substancialmente regular para proporcionar un contacto substancialmente uniforme con el substrato a traves de la superficie exterior del rodillo durante el proceso de impresion lineal; las secciones de rodillo son intercambiables para conformar combinaciones diferentes de los patrones de copos magneticos sobre el substrato. Las partes magnetizadas pueden estar formadas por uno o mas imanes permanentes situados dentro de cavidades conformadas en el interior de las secciones de rodillo, teniendo cada uno de los imanes forma apropiada para proporcionar una configuracion predeterminada del campo magnetico en el substrato y alrededor del substrato que tiene copos magneticos dispersados sobre el.

Opcionalmente, las una o mas cavidades tienen una forma apropiada para sujetar fijamente los uno o mas imanes permanentes enrasados con una superficie exterior del cuerpo cilmdrico.

Opcionalmente, los uno o mas imanes comprenden un primer iman que esta situado a menor altura con respecto a una superficie exterior del cuerpo cilmdrico del rodillo.

Opcionalmente, el cuerpo cilmdrico esta montado con el giro permitido sobre el eje con un cojinete, y el aparato comprende ademas unos primeros medios de engranaje para hacer girar al cuerpo cilmdrico del rodillo alrededor del eje, y unos segundos medios de engranaje que acoplan el primer iman con el eje para hacer que el primer iman gire sobre sf mismo alrededor de un eje normal a la superficie exterior del rodillo cuando se hace girar el rodillo alrededor del eje.

Opcionalmente, la cavidad en la cual esta situado con el giro permitido el primer iman se extiende radialmente formando un canal desde el eje hasta la superficie exterior de la primera seccion, comprendiendo ademas el aparato un arbol situado con el giro permitido en el interior del canal, teniendo el arbol un extremo exterior al cual esta fijado uno de los imanes permanentes, y un extremo interior, acoplando de forma giratoria unos medios de engranaje el eje con el arbol para hacer que el uno de los imanes permanentes gire sobre sf mismo cuando se hace girar la seccion alrededor del eje, y unos medios de engranaje para hacer girar al cuerpo cilmdrico del rodillo alrededor del eje.

Breve descripcion de los dibujos

Se describira la invencion con mayor detalle con referencia a los dibujos adjuntos, los cuales representan realizaciones preferidas de la misma, en los cuales:

La Figura 1a es un diagrama simplificado que muestra una vista lateral de un aparato de impresion lineal que incorpora un rodillo magnetico de acuerdo con una realizacion de la presente invencion;

La Figura 1b es una perspectiva simplificada de un ejemplo comparativo de realizacion de un rodillo con conjuntos magneticos para ser usado en el aparato ilustrado en la Figura 1a;

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La Figura 2a es una vista en perspectiva simplificada de un rodillo magnetico que incorpora imanes permanentes embebidos;

La Figura 2b es una vista en perspectiva simplificada de una parte del rodillo mostrado en la Figura 2a con un iman embebido que tiene una superficie exterior con forma de estrella;

La Figura 2c es una vista lateral simplificada de conjunto magnetico para imprimir imagenes tridimensionales ilusivas de acuerdo con una realizacion de la presente invencion;

La Figura 2d es una vista lateral simplificada de un iman para imprimir imagenes tridimensionales ilusivas de acuerdo con otra realizacion de la presente invencion;

La Figura 3 es una vista en perspectiva simplificada de un rodillo que tiene una carcasa exterior magnetizada de forma selectiva de acuerdo con una realizacion de la presente invencion;

La Figura 4a es una seccion transversal simplificada de una imagen impresa a la que se denominara “flip-flop”;

La Figura 4b es una seccion transversal simplificada de una imagen “barra rodante” impresa con una ilusion de profundidad;

La Figura 4c es un diagrama del campo magnetico emitido por la lamina magnetizada que tiene una orientacion bipolo;

La Figura 5a es una vista lateral en seccion transversal de una seccion de rodillo que incorpora imanes estaticos de acuerdo con otra realizacion de la presente invencion;

La Figura 5b es una vista en perspectiva de la seccion de rodillo ilustrada en la Figura 5a;

La Figura 5c es un diagrama simplificado que muestra el conjunto de rodillo seccionalizado;

La Figura 6a es una vista lateral en seccion transversal de una seccion de rodillo que incorpora imanes que giran sobre sf mismos de acuerdo con otra realizacion de la presente invencion;

La Figura 6b es una vista en perspectiva de la seccion de rodillo ilustrada en la Figura 6a;

La Figura 7a es una vista en perspectiva que ilustra esquematicamente un rodillo seccionalizado parcialmente ensamblado con imanes que giran sobre sf mismos;

La Figura 7b es una vista en perspectiva que ilustra esquematicamente un rodillo seccionalizado completamente ensamblado con imanes que giran sobre sf mismos;

La Figura 8a es un dibujo que ilustra la alineacion axisimetrica con forma de semiesfera de partfculas magneticas dispersadas en una capa delgada de la tinta impresa sobre un substrato;

La Figura 8b es una vista en perspectiva de un mismo iman que gira sobre sf mismo en tres angulos de su giro despues de que el iman haya completado una unica revolucion alrededor del eje vertical, con una lamina que tiene tinta en forma de copos aplicada a ella situada dentro del campo con forma de boveda;

Las Figuras 8c y 8d son fotograffas de las impresiones con alineacion en forma de semiesfera;

La Figura 9a es una vista en perspectiva que ilustra de forma esquematica un rodillo seccionalizado parcialmente ensamblado con imanes anulares que rodean de forma continua al rodillo;

La Figura 9b es una vista en perspectiva que ilustra de manera esquematica un cuerpo totalmente ensamblado de un rodillo seccionalizado con imanes anulares que rodean de forma continua al rodillo;

La Figura 10 es un diagrama simplificado que ilustra la impresion de imagenes continuas que se extienden a lo largo del substrato en un aparato de impresion lineal de acuerdo con una realizacion de la presente invencion que utiliza el rodillo mostrado en la Figura 8a;

La Figura 11a es una vista en perspectiva simplificada de un rodillo que tiene imanes continuos a traves de su superficie de trabajo;

La Figura 11b es una vista lateral simplificada del rodillo mostrado en la Figura 10a;

La Figura 12 es un diagrama simplificado que ilustra la impresion de imagenes continuas que se extienden a traves del substrato en un aparato de impresion lineal de acuerdo con una realizacion de la presente invencion que utiliza el rodillo mostrado en la Figura 10a;

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Descripcion detallada

Se describiran ahora realizaciones de ejemplo del aparato de la presente invencion para orientar copos magneticos contenidos en una pintura, en una tinta o en otro portador fluido impreso sobre un substrato en un proceso lineal continuo, en primer lugar con referencia a las Figuras 1a-1c.

La Figura 1a es una vista lateral esquematica simplificada de una parte de un aparato 200 de impresion de acuerdo con una realizacion de la presente invencion. Una parte importante del aparato de la presente invencion es un rodillo magnetico, el cual en este documento se entiende como un rodillo que tiene partes magnetizadas y partes no- magnetizadas o magnetizadas de forma diferente. El termino “partes magnetizadas” en relacion con el rodillo de la presente invencion se utiliza en este documento para referirse a un iman permanente incrustado en el rodillo, o a una zona del rodillo magnetizada de forma selectiva contigua a su superficie, o a una parte conformada de forma alternativa de un rodillo que tiene una magnetizacion predeterminada diferente a la magnetizacion de areas del rodillo que la rodean, para conformar un perfil de campo magnetico predeterminado que emana desde el rodillo.

En el aparato de impresion ilustrado en la Figura 1a, el rodillo magnetico de la presente invencion esta implementado como un rodillo 210 de impresion. Dicho rodillo 210 de impresion incluye imanes 202, 204, 206, 208, que estan situados en el interior del rodillo 210 de impresion, conformando las partes magnetizadas del rodillo, distribuidas formando un patron que se correlaciona con una imagen 220 impresa. Un substrato 212, tal como una lamina continua de papel, una pelfcula de plastico, o un laminado, se mueve a alta velocidad entre un cilindro 214 tomador y el rodillo 210 de impresion. El cilindro 214 tomador recoge una capa 213 relativamente gruesa de pintura o tinta 215 lfquida de un deposito 216 fuente; la pintura o tinta 215 lfquida contiene pigmentos magneticos de tipo plaqueta, o copos, por ejemplo como se describe en la patente de EE.UU. n° 6.808.806, o en las solicitudes de patente de Estados Unidos en tramitacion con la presente con numeros de serie 20040051297, 20040166308, 20050123755, y 20060194040. El termino “pigmento magnetico” se utiliza para referirse a un pigmento que se alineara en un campo magnetico. Por conveniencia de discusion, los terminos “impresion” o “impreso” se utilizaran para describir de manera general la aplicacion a una superficie de pigmentos contenidos en un portador, lo cual puede incluir otras tecnicas, incluidas tecnicas a las que otras personas se pueden referir como “pintura”.

Los copos son preferiblemente reflectantes y son magneticamente alineables u orientables dentro de la base de tinta opticamente transparente, denominada en lo que sigue el portador, siempre y cuando la tinta o pintura permanezcan fluidas. Los copos tambien pueden ser absorbentes y/o difrangentes, como se describe por ejemplo en una Patente de EE.UU. de titularidad comun n° 6.902.807, y pueden incluir copos marcadores, como se describe en las solicitudes de patente de EE.UU. en tramitacion con la presente 2005/0037192 y 2006/0035080, y/o copos de color variable.

La pintura o la tinta se extiende hasta conseguir el espesor deseado sobre el cilindro 214 tomador con una rasqueta 218. De acuerdo con esta invencion, el vetnculo de tinta 215 puede ser sin color o tenido. Durante la impresion de una imagen entre el cilindro 214 tomador y el rodillo 210 de impresion, el substrato 212 con una capa 213 de tinta humeda se introduce en un campo magnetico para formar una imagen ilusoria. Cuando la tinta humeda se expone a un campo magnetico o electrico, partfculas planas o alineables por campo magnetico o electrico del pigmento se alinean a lo largo de lmeas magneticas del campo. De este modo, los imanes situados en el rodillo de impresion orientan, es decir, alinean de forma selectiva, a los copos de pigmento magnetico en al menos parte de la imagen 220 impresa. Preferiblemente, el campo magnetico de las partes magneticas, por ejemplo la 206, que emana desde la superficie exterior del rodillo hacia el interior del substrato 212 tiene una forma segun una configuracion deseada, deseable o predeterminada para orientar a los copos magneticos en un patron seleccionado, por ejemplo, proporcionando un efecto de ilusion optica. Tfpicamente, se utiliza un tensor 222 para mantener la tension deseada del substrato a medida que este va saliendo del rodillo 210 de impresion y del cilindro 214 tomador, y la imagen sobre el substrato se seca con un secador 224. El secador podna ser un calentador, por ejemplo, o la tinta o pintura podna ser curable por UV, y podna endurecerse con una lampara UV.

En otra realizacion, un cilindro que incorpora partes magneticas, por ejemplo imanes 202, 204, 206 y 208, para alinear copos contenidos en un portador 212 lfquido se puede utilizar como el tensor 222, o en lugar del tensor 222, en vez de como el rodillo 202 de impresion. En otra realizacion adicional, se puede utilizar un rodillo magnetico como un tercer cilindro en el aparato 200, situado entre el calentador 224 y el cilindro 214 tomador.

La Figura 1b muestra un ejemplo de rodillo 232 magnetico que se puede utilizar en el aparato 200; se ha descrito en la Patente de EE.UU. n° 7.047.883, la cual esta cedida al cesionario de la presente solicitud. El rodillo podna ser un cilindro tomador o un tensor, como se explico en conjunto con la Figura 1a, u otro rodillo en un sistema de impresion que hace contacto con el substrato de impresion antes de que se fije la tinta o la pintura. Conjuntos 234, 236, 238, 240, 241 magneticos estan fijados al rodillo con tornillos 242, los cuales permiten que los conjuntos magneticos se puedan cambiar sin desmontar el rodillo de la impresora. Los conjuntos magneticos podnan estar configurados para producir imagenes 234, 236 “flip-flop” o imagenes 238 “barra rodante”, o podnan ser material 240, 241 magnetico con patron que produzca una imagen con patron sobre el substrato impreso, u otra configuracion magnetica seleccionada. Las estructuras magneticas del rodillo estan alineadas con la lamina o rodillo para proporcionar el deseado patron de campo magnetico a campos impresos sobre el substrato con copos de pigmento magnetico. Los patrones ilustrados representan patrones planos que siguen la curva de la circunferencia del rodillo.

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Es ventajoso en aplicaciones disponer de una superficie 244 exterior del rodillo 232 suficientemente regular o lisa, de lo contrario, dicha superficie puede potencialmente deformar o incluso danar el substrato 212. Para estas aplicaciones, se prefiere que la superficie 244 exterior no tenga ninguna parte que sobresalga, produciendo un contacto substancialmente regular y uniforme del rodillo con el substrato a traves de la superficie exterior del rodillo.

Por consiguiente, en una realizacion preferida de la invencion, en un cuerpo cilmdrico del rodillo estan integrados imanes permanentes para proporcionar el campo magnetico de una configuracion predeterminada requerida para conformar una imagen deseada o un efecto optico; de forma alternativa, en otra realizacion preferida, un rodillo con un material superficial magnetizable apropiado se magnetiza de forma selectiva en patrones predeterminados. En la descripcion que se proporciona posteriormente en este documento, describiremos diferentes realizaciones de rodillos que tienen partes magneticas y la superficie exterior substancialmente regular para orientar copos magneticos en un proceso de impresion en lmea continua, por ejemplo, utilizando el aparato 200. En lo que sigue, a las diferentes configuraciones de imanes permanentes incrustados o insertados en el rodillo, o fijados al mismo de cualquier otra manera, asf como a las partes magnetizadas de forma selectiva del rodillo, se les denominara de manera general las partes magnetizadas, o magneticas, del rodillo, o simplemente las partes magnetizadas o magneticas. Preferiblemente, la superficie exterior de los rodillos magneticos descrita posteriormente en este documento con referencia a las Figuras 2a-11 es substancialmente regular y no tiene partes que sobresalgan, y se desvfa de una superficie cilmdrica de mejor ajuste por menos de +\- 0,5 mm, y mas preferiblemente por menos de +\- 0,1 mm.

Los rodillos magneticos se pueden dividir en dos familias: discretos y continuos. Un rodillo discreto tiene una o mas partes magneticas, por ejemplo, imanes o conjuntos magneticos situados adyacentes a la superficie exterior del rodillo y separados entre sf en el espacio con partes no magnetizadas o magnetizadas de maneras diferentes del rodillo. El rodillo discreto es un rodillo que se utiliza para conformar multiples imagenes o efectos opticos sobre el substrato de una manera repetitiva, por ejemplo, como un tablero de ajedrez, donde cada imagen individual o una parte de la imagen individual esta alineada dentro de margenes del campo magnetico que emana desde una parte magnetica concreta del rodillo a traves de la superficie exterior del rodillo y se dirige hacia el interior del substrato, por ejemplo, como se ilustra de manera esquematica en las Figuras 2c y 2d. Un rodillo continuo proporciona impresion ininterrumpida, por ejemplo produciendo una lmea o franja continua, sobre el substrato a lo largo de la superficie del substrato, es decir, en la direccion del movimiento del substrato 212 en la Figura 1a, o a traves del substrato, por ejemplo en la direccion normal al plano de la Figura 1a o formando un angulo con el.

Un rodillo magnetico se puede construir como una unidad con un cuerpo solido con imanes unidos o incrustados, o como un conjunto de varias secciones del rodillo identicas o diferentes con sistemas magneticos integrados. La conveniencia del rodillo magnetico seccional es obvia en su flexibilidad: el rodillo con secciones de una configuracion concreta de partes magneticas se puede desensamblar y volver a ensamblar de nuevo facilmente con inclusion de secciones con diferentes partes magneticas, para conformar sobre el substrato una combinacion diferente de imagenes y/o de efectos opticos.

Los imanes o conjuntos magneticos en un rodillo discreto se pueden dejar inmovilizados, es decir, estaticos con respecto al cuerpo del rodillo, o se pueden colocar con el giro permitido dentro de una cavidad situada en el cuerpo cilmdrico del rodillo para que giren sobre sf mismos o para que giren alrededor de un eje en el interior del cuerpo por debajo del substrato durante el proceso de impresion para proporcionar una imagen con una llamativa ilusion de profundidad, como se describe mas adelante.

La Figura 2a ilustra de manera esquematica un rodillo 332 magnetico para orientar copos magneticos. El rodillo 332 magnetico tiene un cuerpo 301 cilmdrico solido, tambien denominado en lo que sigue elemento cilmdrico o tambor, preferiblemente de material no magnetico, en el cual estan conformadas, es decir, obtenidas por fresado del cuerpo 301 a partir de su superficie 333 exterior, una pluralidad de cavidades. Como se muestra mediante areas sombreadas en color oscuro del rodillo 332, en las cavidades se insertan imanes permanentes de formas predeterminadas, segun se requiera para conformar los deseados patrones de copos, por ejemplo, imanes 302 y 303, formando partes magneticas del rodillo 332. En la Figura 2a, las cavidades se muestran como areas sombreadas en color oscuro con los imanes, por ejemplo los imanes 302, 303 y 335, insertados en su interior, mostrandose un recorte en una parte del cuerpo 301 a beneficio del observador para ilustrar las posiciones de los imanes, por ejemplo, del iman 302 cilmdrico y del iman 335 con forma de prisma, en el interior del tambor 301. Las cavidades tienen la forma y las dimensiones predeterminadas de los imanes permanentes, y los imanes son mantenidos en su interior de forma estatica e inamovible. En algunas realizaciones, los imanes 302, 303 se pueden fijar en su posicion mediante adhesivo, tornillos, abrazaderas, etc., o pueden ser encajados a presion y mantenidos en sus posiciones por traccion. Los imanes 302, 303 permanentes, aunque se muestran a modo de ilustracion con formas cilmdricas y rectangulares, tienen al menos sus superficies exteriores, por ejemplo, como se indica mediante una flecha 335, con forma apropiada para crear campos magneticos de configuraciones predeterminadas, para orientar los copos magneticos en patrones 3D deseados cuando se utiliza el rodillo en el aparato 200 de impresion. En la realizacion mostrada, el rodillo 332 esta montado sobre un eje 304 con cojinetes que no se muestran en la figura, y se proporciona ademas una rueda 305 dentada unida fijamente al rodillo para hacer girar al rodillo 332 alrededor del eje 304 durante el proceso de impresion.

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En un ejemplo, los imanes 302, 303 estan situados enrasados con la superficie 333 exterior del cuerpo 301, de tal manera que la superficie exterior del rodillo 332 con los imanes 303, 302 en su interior es substancialmente regular para proporcionar un contacto substancialmente uniforme con el substrato 212 a traves de la superficie exterior del rodillo 332 durante el proceso de impresion lineal. El termino “contacto” se utiliza aqrn para referirse a contacto directo o indirecto entre dos superficies, es decir, a traves de una lamina o placa intermedia. En otro ejemplo, al menos uno de los imanes 302, 303 esta situado a menor altura con respecto a la superficie 333 exterior del tambor 301, y el rebaje esta lleno de un material de relleno no magnetico, por ejemplo, una resina epoxy, estano, laton, u otro material, para hacer que la superficie exterior del rodillo sea substancialmente regular como se ha descrito anteriormente en este documento. La capacidad de poder tener diferentes imanes a diferentes distancias de la capa de tinta es ventajosa para crear diferentes tipos de efectos opticos proporcionados por las respectivas disposiciones de copos magneticos. Generalmente, para conformar disposiciones de copos que proporcionen transiciones de imagen mtidas, como por ejemplo para conformar una imagen “flip-flop”, se debena minimizar la distancia tinta-iman. Sin embargo, para conformar imagenes o efectos opticos en los cuales transiciones en la imagen debenan estar corridas, por ejemplo, para proporcionar una ilusion de profundidad como en una imagen “barra rodante”, los imanes se colocan preferiblemente a una mayor distancia de la capa de tinta, por ejemplo entre 3,175 mm (0,125”) y 19,05 mm (0,75”) para una imagen “barra rodante” dependiendo de requisitos concretos de los graficos. Las imagenes “barra rodante” y las imagenes “flip-flop”, y las disposiciones de imanes que se pueden utilizar para su fabricacion se describen, por ejemplo, en la Patente de Ee.UU. de titularidad comun n° 7.047.883.

La Figura 2b es una seccion en perspectiva simplificada de una parte de un rodillo 332' con un conjunto 244 magnetico embebido en el rodillo. El conjunto magnetico tiene una seccion transversal con forma de estrella, y su superficie 244' esta substancialmente enrasada con la superficie exterior del rodillo. El conjunto magnetico podna ser material permanentemente magnetizado al que se le ha dado forma, como se ilustra en la Figura 12F, o podna tener una seccion de punta de SUPERMALLOY, de MU-METAL, o de un material similar, como se ilustra en la Figura 12E, posterior. El rodillo gira en la direccion de la primera flecha 246 y un substrato 248 de papel o de peffcula se desplaza en la direccion de la segunda flecha 250. Sobre el substrato se ha impreso un campo 252 de tinta que incluye copos de pigmento magnetico. El campo estaba por encima de la superficie del conjunto magnetico con forma de estrella cuando el rodillo estaba cerca del substrato, y en el campo se formo un rasgo 254 de ilusion optica con forma de estrella. En una realizacion preferida, los copos de pigmento magnetico estan fijos mientras que el conjunto magnetico esta en contacto con el substrato.

En un ejemplo, el efecto 254 de ilusion optica es una estrella con una profundidad aparente mucho mayor que el espesor ffsico del campo impreso. Esta estrella se puede conformar, por ejemplo, con la superficie 244' exterior del iman 244 situada a menor altura con respecto a la superficie exterior del rodillo 332'.

La Figura 2c es una vista lateral simulada por ordenador de un conjunto 256 magnetico con un iman 258 permanente que proporciona el campo magnetico que es dirigido hacia el substrato 248 por una punta 260 con patron de SUPERMALLOY u otro material de alta permeabilidad. Las ffneas 262 del campo magnetico modelado se muestran solo con fines ilustrativos. Algunos materiales “supermagneticos” son duros, fragiles, y generalmente diffciles de mecanizar para darles formas intrincadas. El SUPERMALLOY es mucho mas facil de mecanizar que, por ejemplo, los imanes de NdFeB, y por lo tanto puede proporcionar un patron de campo magnetico intrincado con suficiente fuerza de campo magnetico para alinear los copos de pigmento magnetico en el patron deseado. Asimismo, la baja magnetizacion remanente del SUPERMALLOY y de aleaciones similares las hace mas faciles de mecanizar.

La Figura 2d es una vista lateral simulada por ordenador de un conjunto 264 magnetico con un iman 258' permanente al que se le ha dado forma. No es necesario dar forma a toda la longitud del iman, sino solo a la parte que produce el patron de campo deseado en el substrato 248. Aunque algunos materiales que se utilizan habitualmente para conformar imanes permanentes son diffciles de mecanizar, al menos en la seccion de punta se pueden conformar patrones simples. Otros materiales que forman imanes permanentes son mecanizables, y pueden proporcionar suficiente fuerza magnetica para producir el efecto de ilusion optica deseado. De manera similar, aleaciones de iman se pueden moldear por colada o se pueden conformar para darles formas relativamente complejas utilizando tecnicas de metalurgia de polvos.

En la Figura 3 se ilustra otro rodillo de ejemplo. Un rodillo 353 magnetico se fabrica enrollando una lamina 502 flexible de material magnetico con partes 503 magnetizadas de forma selectiva alrededor de un elemento o tambor 501 cilmdrico que preferiblemente esta fabricado de material no magnetico. La lamina 502 flexible generalmente no magnetizada, excepto por las partes 503, esta recubriendo al tambor 502 y es mantenida sobre su superficie por un adhesivo sensible a la presion. Antes del enrollado, areas 503 de la lamina 502 fueron magnetizadas de forma selectiva en todo su espesor para conformar partes magnetizadas de la lamina 502 que tengan formas predeterminadas, mostradas aqrn como sfmbolos de dolar a modo de ejemplo. El rodillo 352 ensamblado tiene una superficie ininterrumpida lisa formada por la superficie exterior de la lamina 502. Una lamina con un patron de magnetizacion se puede sustituir facilmente por otra cuando sea necesario. En otro ejemplo, la lamina flexible de material 502 magnetizable se magnetiza primero uniformemente en una orientacion magnetica, y a continuacion partes de la lamina uniformemente magnetizada de una forma o formas predeterminadas se magnetizan de forma selectiva en otra orientacion u orientaciones magneticas, de modo que las partes 503 magneticas del rodillo 352 esten separadas unas de otras por partes magnetizadas de manera diferente de la lamina 502.

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Este metodo de conformar un rodillo magnetico tiene muchas ventajas. Los imanes conformados en la lamina 502 por magnetizacion selectiva no requieren tallar o eliminar el material para modificar el campo magnetico. En el interior del material magnetico de la lamina 502 se crea una imagen 503 de un objeto, logotipo o signo, de modo que el iman proporciona un campo que corresponde al objeto, logotipo o signo cuando se utiliza el campo para alinear copos en pintura o en tinta. Ventajosamente, el objeto, logotipo o signo codificado en la lamina 502 magnetica flexible por medio de magnetizacion selectiva no se puede ver, pero esta presente y genera un campo magnetico que alinea copos situados sobre un substrato dentro del campo para replicar el objeto, logotipo o signo. La lamina 502 magnetica proporciona una superficie exterior naturalmente regular del rodillo 352, sin protrusiones ni rebajes, permitiendo de ese modo poner al rodillo 352 en un contacto estrecho con el substrato 212 del aparato 200 de impresion sin que exista riesgo de deformar el substrato incluso cuando se aplica la presion. La Solicitud de Patente de EE.UU en tramitacion con la presente n° 11/560.927 proporciona una descripcion detallada de diferentes metodos de magnetizacion selectiva de la lamina 502 para conformar partes magnetizadas de la lamina para alinear copos magneticos sobre el substrato en patrones predeterminados o seleccionados proporcionando diferentes imagenes y/o efectos opticos.

Generalmente, el patron de copos magneticos creado sobre el substrato por una parte o partes magnetizadas del rodillo de acuerdo con la presente invencion forma sobre el substrato una imagen de un objeto, un signo, o un logotipo, o anade un efecto de ilusion optica tal como una ilusion de profundidad o de movimiento a la imagen impresa sobre el substrato con la tinta magnetica. En algunas realizaciones, la imagen proporciona un efecto optico dinamico cuando se observa con un angulo de observacion variable o con un angulo de iluminacion variable. Cuando la tinta es iluminada por una fuente de luz y es observada a simple vista o con un instrumento optico, las partmulas o copos de pigmento magnetico con forma similar a plaquetas alineadas de maneras diferentes reflejan la luz incidente de manera diferente. Una parte de las partmulas esta orientada con respecto al substrato, a la fuente de luz y al observador de tal manera que refleja los rayos de luz que llegan a ella hacia el ojo del observador. Otra parte de las partfculas de la impresion refleja rayos de luz en diferentes direcciones porque estan inclinadas formando diferentes angulos con respecto a la direccion del observador. Cuando el substrato con recubrimiento impreso esta inclinado con respecto a la fuente de luz o al observador, la primera parte de las partfculas de pigmento ya no refleja la luz hacia el observador. Estas partfculas empiezan a reflejar la luz en direccion diferente mientras que las partfculas de la segunda parte empiezan a reflejar los rayos de luz en la direccion del observador. Cuando se alinean gradualmente partfculas en la capa de la tinta, una inclinacion del substrato provoca la aparicion de un efecto de movimiento ilusivo. Cuando se alinean partmulas a lo largo de las lmeas de un iman al que se le ha dado forma segun un patron predeterminado, una parte de la capa impresa repite la forma del iman creando un efecto de tridimensionalidad. En esta region parece como si la imagen saliera del substrato hacia el observador.

Ejemplos de Imagenes Ilusivas Impresas

A modo de ejemplo, las Figuras 4a, b ilustran algunas de las imagenes o efectos opticos que se pueden producir utilizando los ejemplos descritos anteriormente en este documento de los rodillos con referencia a las Figuras 1a, 2a - 3. La Figura 4a es una vista en seccion transversal simplificada mostrada en la Patente de EE.UU. n° 7.047.883 de una imagen 20 impresa a la que se denomina “flip-flop”, y la cual es un ejemplo de un efecto optico dinamico que se puede producir orientando de forma apropiada copos magneticos contenidos en un portador fluido impreso sobre un substrato. Los copos se muestran como lmeas cortas en la vista en seccion transversal. Las figuras no estan dibujadas a escala. Un copo tfpico podna tener una anchura de veinte micras y un grosor de aproximadamente una micra, asf que las figuras son meramente ilustrativas.

El “flip-flop” incluye una primera parte 22 impresa y una segunda parte 24 impresa, separadas por una transicion 25. En la primera parte, copos 26 de pigmento rodeados por un portador 28, tal como un vehmulo para tinta o un vehmulo para pintura, han sido alineados paralelos a un primer plano y, en la segunda parte, copos 26' de pigmento han sido alineados paralelos a un segundo plano; esto produce como resultado un patron substancialmente 3D de copos magneticos que se puede producir utilizando campo magnetico con forma apropiada que emana desde la superficie exterior de los rodillos magneticos anteriormente descritos que tienen partes magnetizadas de formas predeterminadas; ejemplos de estructuras magneticas de este tipo se proporcionan en la Patente de EE.UU. n° 7.047.883.

Generalmente, los copos parecen brillantes cuando se observan en direccion normal al plano del copo, mientras que los copos parecen oscuros cuando se observan a lo largo del borde del plano. Por ejemplo, luz procedente de una fuente 30 de iluminacion es reflejada por los copos de la primera region hacia el observador 32. Si la imagen se inclina en la direccion indicada por la flecha 34, los copos de la primera region 22 se veran de punta, mientras que la luz sera reflejada por los copos de la segunda region 24. De esta manera, en la primera posicion de observacion la primera region parecera clara y la segunda region parecera oscura, mientras que en la segunda posicion de observacion inclinada los campos produciran un efecto “flip-flop”, volviendose oscura la primera region y volviendose clara la primera region. Esto proporciona un efecto visual muy impactante. De manera similar, si los copos de pigmento son de color variable, una parte puede parecer que es de un primer color y la otra parte de otro color cuando se observa en un primer angulo de observacion o de iluminacion, y puede parecer que dichas partes cambian de color cuando se observan en un segundo angulo de observacion o de iluminacion. El proceso de fabricacion de copos difrangentes se describe en detalle en la Patente de EE.UU. N° 6.692.830. La Solicitud de Patente de EE.uU. n° 20030190473, describe la fabricacion de copos difrangentes cromaticos. La produccion de un

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copo difrangente magnetico es similar a la produccion de un copo difrangente, sin embargo se requiere que una de las capas sea magnetica.

El portador es tfpicamente transparente, sin color o tintado, y los copos son tipicamente bastante reflectantes. Por ejemplo, el portador podna estar tintado de verde y los copos podnan incluir una capa metalica, por ejemplo una pelmula delgada de aluminio, oro, mquel, platino, o aleacion metalica, o podnan ser un copo de metal, tal como un copo de mquel o de aleacion. La luz reflejada por una capa metalica a traves del portador tintado de verde podna parecer verde brillante, mientras que otra parte con copos vistos de punta podna parecer verde oscuro o de otro color. Si los copos son simplemente copos metalicos en un portador sin color, entonces una parte de la imagen podna parecer brillante metalica, mientras que otra podna parecer oscura. De forma alternativa, los copos metalicos podnan estar recubiertos con una capa tintada, o los copos podnan incluir una estructura de interferencia optica, tal como una estructura absorbente-separador-reflector de tipo Fabry-Perot.

La Figura 4b es una seccion transversal simplificada de una imagen 42 impresa de un dispositivo optico cinematico al que se denomina “barra rodante” a efectos de discusion, de acuerdo con otra realizacion de la presente invencion. La imagen incluye copos 26 de pigmento rodeados por un portador 28 transparente impreso sobre un substrato 29. Los copos de pigmento estan alineados de forma curva, en un patron que reproduce substancialmente planos reflectantes de un espejo cilmdrico de Fresnel. Como con el “flip-flop”, la region o regiones de la “barra rodante” que reflejan luz desde las caras de los copos de pigmento hacia el observador parecen mas claras que las areas que no reflejan directamente la luz hacia el observador, creando una impresion de luz reflejada por un cilindro metalico pulido. Esta imagen proporciona una(s) banda(s) o barra(s) claras que parecen moverse, o “rodar” a traves de la imagen cuando se inclina la imagen con respecto al angulo de observacion, asumiendo una(s) fuente(s) de iluminacion fija(s).

Tambien puede parecer que la barra tiene profundidad, aunque esta impresa en un plano. La profundidad virtual puede parecer que es mucho mayor que el espesor ffsico de la imagen impresa; a este aspecto de la imagen se le denomina efecto de ilusion optica. La inclinacion de los copos de un patron seleccionado refleja la luz para proporcionar la ilusion de profundidad o de “3D”, como se denomina habitualmente. Se puede obtener un efecto tridimensional colocando un iman o unos imanes de forma apropiada por ejemplo dentro de una cavidad del rodillo 332 en una posicion situada a menor altura a cierta distancia del papel o de otro substrato con copos de pigmento magnetico impresos sobre el substrato contenidos en un portador fluido. Los copos se alinean a lo largo de lmeas de campo magnetico formando patrones 3D predeterminados, y creando de ese modo la imagen 3D despues del endurecimiento (por ejemplo, del secado o del curado) del portador. A menudo la imagen parece moverse cuando se inclina, por lo que se pueden formar imagenes 3D cinematicas.

De forma alternativa, se puede obtener un efecto substancialmente 3D magnetizando de forma apropiada un area o region seleccionada de la lamina 502 superior magnetizable que recubre al rodillo 352, de tal manera que el campo magnetico que emana desde la superficie superior de la parte magnetizada de forma selectiva reproducina substancialmente el campo magnetico del iman o imanes permanentes de forma apropiada situados a menor altura. A modo de ejemplo, la Figura 4c muestra una lamina 30 magnetizada de forma selectiva en la cual estan conformadas partes magnetizadas de la lamina, las cuales se muestran mediante areas con alta densidad de lmeas de fuerza magnetica, de tal manera que el campo magnetico que emana desde la lamina 30 es substancialmente un campo magnetico de un iman que tiene una orientacion bi-polo en el plano de la lamina 30.

Rodillo seccional

Haciendo ahora referencia a las Figuras 5a-c, otro ejemplo proporciona un rodillo magnetico seccionalizado para ser utilizado en la alineacion de copos magneticos en patrones predeterminados. El rodillo 410 seccionalizado ilustrado de forma esquematica en seccion transversal en la Figura 5c tiene un cuerpo 420 cilmdrico, tambien denominado en este documento elemento cilmdrico o tambor, que se ensambla o se conforma a partir de una pluralidad de secciones 400 de rodillo cilmdricas, las cuales se colocan de forma desmontable unas al lado de otras para conformar el cuerpo cilmdrico del rodillo 410. En la Figura 5c, el tambor 410 se muestra a modo de ejemplo conformado a partir de 3 secciones de rodillo cilmdricas. Cada una de las secciones 400 tiene una o mas cavidades para la insercion en su interior de imanes permanentes de formas predeterminadas, como se ha descrito anteriormente con referencia a un rodillo solido ilustrado en la Figura 2a. Las secciones 400 de rodillo estan montadas sobre un eje 403 como se muestra en las Figuras 4a, 4b y 4c, y se colocan sobre dicho eje unas al lado de otras. Ventajosamente, las secciones de rodillo en el rodillo ensamblado son intercambiables, de tal manera que durante la impresion se pueden formar diferentes combinaciones de imagenes.

Las Figuras 5a y 5b muestran de forma esquematica una unica seccion 400 de rodillo; en este ejemplo, la seccion 400 de rodillo tiene un cuerpo 402 parcialmente hueco que tiene cavidades dentro de las cuales se colocan y se sujetan fijamente imanes 401 permanentes de forma o formas predeterminadas; las cavidades 401, a las cuales se hace referencia en esta especificacion utilizando las mismas etiquetas de referencia que para los respectivos imanes situados en su interior, estan abiertas a una superficie 444 exterior de la seccion 400 de rodillo. Con fines ilustrativos, los imanes 401 situados en las cavidades de formas respectivas se muestran con formas de cono. En otras realizaciones los imanes 401 pueden tener cualquier forma apropiada para orientar los copos magneticos en patrones predeterminados para proporcionar las imagenes o efectos opticos deseados. La seccion 400 de rodillo

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esta rebajada en un lado para conformar una abertura o rebaje 450 con forma de anillo que se puede utilizar para facilitar la insercion de los imanes en las cavidades 401. La seccion 403 de rodillo tiene un canal cilmdrico situado centralmente para el eje 403, el cual se extiende a traves del conjunto 410 final y sobre el cual se pueden montar de forma deslizante otras secciones cilmdricas. Cada una de las secciones 400 tiene un conjunto de pines 404 y orificios 405 correspondientes, que forman los unos junto a los otros unos primeros medios de enclavamiento para enclavar entre sf las secciones de rodillo en el ensamblaje en una orientacion relativa fija para que giren juntas sobre el eje 403. Los pines 404 de una seccion individual se introducen en correspondientes orificios 405 de otra seccion enclavando secciones unas a otras como se muestra en la Figura 5c, proporcionando de ese modo la integridad del rodillo. En otros ejemplos, se pueden utilizar medios de enclavamiento alternativos para fijar cada una de las secciones de rodillo impidiendo su giro con respecto a las otras en el conjunto de rodillo 410 seccional.

Se proporcionan segundos medios de enclavamiento para enclavar las secciones 400 sobre el eje 403 para que giren junto con el eje. En el ejemplo mostrado los segundos medios de enclavamiento estan formados por una chaveta 406 que se introduce en ranuras de con formas apropiadas proporcionadas tanto en el cuerpo 402 cilmdrico de la seccion de rodillo como en el eje 403, impidiendo de ese modo el giro de la seccion 400 alrededor del eje 403. De forma alternativa, la chaveta 406 puede ser integral con el cuerpo 402 de la seccion o con el eje 403 proyectandose desde cualquiera de ellos. El rodillo seccional permite el ensamblaje de secciones 400 con diferentes configuraciones magneticas como se muestra en la Figura 4c, en la cual areas sombreadas de oscuro con formas diferentes representan imanes permanentes de diferentes formas deseadas para conformar un patron concreto de imagenes o efectos opticos magneticamente inducidos en la capa magnetica situada sobre el substrato 212. El enfoque seccionalizado descrito anteriormente es muy util para la fabricacion de un rodillo con un iman que gira sobre sf mismo dentro del rodillo alrededor de un eje que es generalmente normal a la superficie exterior del rodillo, de tal manera que en el proceso de impresion lineal la superficie exterior del iman esta girando sobre sf misma dentro del plano del substrato 212 cuando el giro del rodillo coloca al iman en una posicion cercana a la del substrato, como se ilustra por ejemplo mediante el iman 206 en la Figura 1a.

En las Figuras 6a y 6b se muestra de forma esquematica una realizacion 510 de una seccion de rodillo con imanes que giran sobre sf mismos, proporcionando la Figura 6b una vista en perspectiva de la seccion 510 de rodillo, mientras que la Figura 6a muestra la seccion 610 de rodillo en seccion transversal. Un cuerpo 501 de la seccion con forma de tapa de la seccion 510 de rodillo esta situado, o montado, con el giro permitido, sobre un eje 502 utilizando un cojinete de bolas 503. El eje 502 tiene un primer engranaje 504 conico a 45° montado estaticamente, por ejemplo, encajado a presion, sobre el. El cuerpo 501 de la seccion recibe un momento de giro desde una rueda 505 dentada unida fijamente a el e impulsada por un pinon que no se muestra en los dibujos. El cuerpo 501 de la seccion tiene una o mas cavidades 506 que se extienden radialmente formando un canal desde la superficie 544 exterior de la seccion 510 hacia el eje 502. En el interior del canal 506 esta situado un arbol 507 cilmdrico. El arbol 507 esta acoplado de forma giratoria al cuerpo 501 de la seccion mediante un cojinete de bolas 508. Un iman 509 permanente esta fijado a un extremo del arbol 507; en lo que sigue, al iman 509 se le denomina el primer iman. En la realizacion mostrada, el primer iman 509 esta situado a menor altura con respecto a una superficie exterior del cuerpo cilmdrico del rodillo. En el otro extremo del arbol 507 se proporciona un segundo engranaje 510 conico a 45°. Los engranajes 510 y 504 tienen un paso coincidente; forman medios de engrane, a los cuales se denominara en adelante segundos medios de engrane, para acoplar el primer iman 509 con el eje 502 para hacer que el primer iman gire sobre sf mismo alrededor de un eje normal a la superficie exterior del rodillo 610 cuando se hace girar el rodillo alrededor del eje. Una cubierta 511 en forma de lamina recubre a la seccion 501 de rodillo en un conjunto de rodillo final proporcionando una superficie exterior lisa y regular del rodillo seccionalizado, como se ilustra en las Figuras 7a y 7b. En diferentes conjuntos de rodillo, la cubierta 511 en forma de lamina puede tener un espesor diferente para separar los imanes 506 del substrato 212, dependiendo de la fuerza de los imanes, de la viscosidad de la tinta, de las propiedades magneticas de las partmulas de pigmento, de la velocidad de funcionamiento de la prensa, y de otros factores. Preferiblemente los imanes 506 estan situados a menor altura en el interior del cuerpo 501, de tal manera que su superficie exterior este separada de la cubierta 511 por una separacion. La rueda 505 dentada, a la cual se denominara en adelante el primer medio de engrane, se utiliza para hacer girar el cuerpo cilmdrico del rodillo 610 alrededor del eje 502.

Cuando se acciona el engranaje 505, este hace girar al cuerpo 501 de la seccion sobre el eje 502 que permanece estatico; el movimiento de giro del cuerpo 501 es trasladado por los engranajes 504, 510 conicos a los arboles 507, los cuales giran sobre sf mismos alrededor de sus ejes radialmente orientados, haciendo de ese modo que los imanes 509 giren sobre sf mismos dentro de los canales o cavidades 507 cilmdricos, al mismo tiempo que se mueven simultaneamente en una orbita circular con la seccion 501 alrededor del eje 502 a lo largo de una trayectoria de tipo planetario creando un campo magnetico de una configuracion deseada con forma de boveda que emana desde la superficie exterior del rodillo, y que se dirige hacia el interior del substrato 212 en posiciones predeterminadas cuando el giro del rodillo coloca al iman cerca del substrato con los copos magneticamente alineables dispersados sobre el. En otra realizacion, los imanes 509 pueden ser accionados con independencia del giro del cuerpo del rodillo, por ejemplo por un motor o motores electricos situados por ejemplo en el interior del cuerpo 501 de la seccion.

Las Figuras 7a y 7b ilustran de forma esquematica un rodillo 610 magnetico seccionalizado ensamblado a partir de secciones 510. Cada una de las secciones del rodillo tiene un conjunto de pines y orificios correspondientes no

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mostrados en las Figuras 6a - 7b que son similares a los descritos con referencia a las Figuras 5a y 5b. Las secciones 510 se ensamblan entre sf unas al lado de otras sobre el eje 503 para conformar un cuerpo cilmdrico, al que aqu tambien se denomina elemento cilmdrico, del rodillo 610. Las secciones ensambladas se cubren a continuacion mediante la cubierta 511 que recubre las secciones para formar el rodillo 610 magnetico y para proporcionar una superficie exterior regular lisa al rodillo 610 incluso cuando los imanes 509 estan situados a menor altura. La Figura 7a muestra un rodillo parcialmente ensamblado, mientras que la Figura 7b muestra un rodillo completamente ensamblado. En las Figuras 7a y 7b, la cubierta 511 se muestra con un corte con fines ilustrativos.

Ventajosamente, se pueden usar imanes que giran sobre sf mismos para conformar campos magneticos con forma de boveda, los cuales se pueden utilizar para orientar copos magneticos en un patron circular que forma un reflector de Fresnel, formando de ese modo imagenes semiesfericas con ilusion de profundidad, como se describe en la Solicitud de Patente de EE.UU. en tramitacion con la presente n° 11/278.600. La Figura 8a reproducida a partir de esta solicitud ilustra una alineacion axisimetrica con forma de semiesfera de partmulas 323 magneticas dispersadas en una capa delgada de la tinta 324 impresa sobre un substrato 325 en una disposicion de espejo de Fresnel no concavo impreso. El numero de referencia 321 denota la seccion transversal del campo que tiene lmeas 322 que emanan desde el iman 326 que se hace girar, es decir, que se hace girar sobre sf mismo, en la direccion de la flecha 327. De acuerdo con la presente invencion, el iman 326 esta situado dentro de una cavidad de un rodillo magnetico que no se muestra en la figura, siendo su eje de giro/giro sobre sf mismo generalmente normal al eje del rodillo. La Figura 8b es otra ilustracion de la fabricacion de una imagen semiesferica con la ilusion de profundidad utilizando un iman 370 que gira sobre sf mismo para formar un campo magnetico 311 con forma de boveda que emana hacia el interior del substrato 377. El iman 370 tiene una seccion transversal rectangular y se muestra en tres posiciones diferentes 370a, 370b y 370c durante su giro sobre sf mismo. El iman debena girar sobre sf mismo a una velocidad angular substancialmente mayor que la del giro del rodillo en el cual esta situado el iman que gira sobre sf mismo, de tal manera que el pigmento magnetico contenido en la tinta sobre el substrato “sentina” el promedio del campo 311 magnetico con forma de boveda del iman que gira sobre sf mismo durante un periodo de tiempo en que el iman que gira sobre sf mismo esta cerca del substrato. Las Figuras 8c y 8d son fotograffas de las impresiones con inclinacion gradualmente variable de los copos producidas por el iman que gira sobre sf mismo, el cual orienta concentricamente a los copos para formar lo que es substancialmente un patron de espejo parabolico de Fresnel, proporcionando de ese modo a las imagenes la ilusion de profundidad. Mas concretamente, la Figura 8c es una fotograffa inclinada con su borde superior hacia el observador, mientras que la fotograffa 8d esta inclinada con su borde superior alejandose del observador.

Aunque la descripcion proporcionada anteriormente con referencia a las Figuras 6a-7b esta relacionada con un rodillo magnetico seccionalizado, otras realizaciones de la invencion proporcionan un rodillo magnetico en el cual uno o mas imanes que giran sobre sf mismos estan situados en el interior de cavidades conformadas en un cuerpo cilmdrico solido del rodillo, o en un cuerpo del rodillo que esta ensamblado a partir de secciones individuales que se fijan de forma permanente las unas a las otras.

Por consiguiente, este aspecto de la invencion proporciona generalmente un aparato para orientar copos magneticos en un portador fluido impreso sobre un substrato en un proceso de impresion, comprendiendo el aparato un rodillo giratorio para posicionamiento con una superficie exterior cercana al substrato, comprendiendo dicho rodillo: un cuerpo cilmdrico que comprende una cavidad; un iman situado con el giro permitido en el interior de la cavidad para crear un campo magnetico de una configuracion predeterminada que emana desde la superficie exterior del rodillo hacia el interior del substrato; y unos medios para hacer que el iman gire sobre sf mismo en el interior de la cavidad durante el proceso de impresion para orientar los copos magneticos en un patron predeterminado formando una imagen con una ilusion de profundidad sobre el substrato.

Impresion Continua

En las realizaciones descritas anteriormente en este documento, las partes magneticas del rodillo, a las que en este documento tambien se denomina imanes, son discretas en el sentido de que estan rodeadas en los laterales por material no magnetico del rodillo. Dichos imanes son apropiados para formar sobre la superficie del substrato, en las zonas donde esta dispersada la tinta o pintura magnetica, imagenes o efectos opticos localizados tales como imagenes de objetos, logotipos, signos, esferas con la ilusion de profundidad, etc. Sin embargo, estos imanes discretos pueden no ser apropiados para imprimir sobre areas continuas a lo largo o a traves del substrato 212. Es necesario que los conjuntos magneticos para este objetivo proporcionen alineacion continua de partmulas magneticas a medida que el substrato se mueve.

Como hemos descubierto, estos conjuntos de rodillo pueden contener imanes permanentes integrados a lo largo o a traves de un rodillo magnetico. En las Figuras 9a y 9b se muestra un rodillo 710 que proporciona alineacion de copos magneticos a lo largo del substrato, es decir, en la direccion de su movimiento durante el proceso de impresion en lmea. El rodillo 710 esta ensamblado, o formado, por una pluralidad de secciones 701, cada una de ellas con una parte 702 magnetizada con forma de anillo. En la Figura 9a se muestra un rodillo 710 parcialmente ensamblado. Las secciones 701 con anillos 702 magneticos estan ensambladas sobre un eje 703. Las secciones 701 estan enclavadas sobre el eje 703 con chavetas no mostradas en las Figuras 9a, b. Una rueda 704 dentada de accionamiento esta fijada al rodillo 710 para proporcionar momento de giro a dicho rodillo. En la Figura 9b se muestra el rodillo 710 completamente ensamblado sin cubierta. Las partes 702 magnetizadas del rodillo se

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extienden circunferencialmente alrededor del rodillo 710 para formar una banda sin fin, o anillo, para proporcionar una imagen continua sobre el substrato en el proceso de impresion lineal.

Las partes 702 magnetizadas con forma de anillos se pueden conformar utilizando imanes anulares solidos, o se pueden ensamblar a partir de imanes pequenos, por ejemplo de forma rectangular, como se muestra esquematicamente en las Figuras 9a y 9b. Los imanes puede tener direccion de magnetizacion de lado a lado, es decir a lo largo del eje 701, o direccion de magnetizacion radial.

La Figura 10 ilustra de forma esquematica el funcionamiento de una realizacion del aparato de la presente invencion para impresion en lmea continua utilizando el rodillo 710. Como se ilustra, un numero total de las partes 702 magneticas con forma de anillo en el rodillo determina el numero de filas visibles impresas en un substrato 705. En la Figura 10, el rodillo 710 con anillos 702 magneticos esta situado debajo del substrato 705; el resto del aparato de impresion no se muestra en la figura pero podna ser similar al aparato 200 mostrado en la Figura 1a. Las franjas 706 son impresas sobre la superficie del substrato 705 por un campo magnetico que emana desde las partes, o anillos 702, magnetizadas, el cual orienta copos magneticos dispersados sobre la superficie del substrato situada enfrente del rodillo a lo largo de las lmeas de campo magnetico. Como se muestra en las Figuras 10, las franjas 705 situadas sobre una parte superior del substrato se imprimen con la tinta o pintura magnetica y son oscuras porque las partmulas magneticas de la tinta aun no han sido alineadas por el campo magnetico del rodillo, y una gran parte de la luz que reflejan sufre dispersion. El rodillo 710 gira en una direccion mostrada mediante una flecha 707 y el substrato 705 se mueve en una direccion 708. Al entrar en el campo del rodillo, partmulas magneticas de la tinta o de la pintura se alinean en la direccion de las lmeas magneticas del campo, las cuales en esta realizacion concreta estan situadas en el plano del substrato en la zona en que el substrato y el rodillo estan uno cerca del otro y en contacto. La alineacion de las partmulas a lo largo de la superficie del substrato incrementa su reflectancia percibida y la franja impresa se vuelve brillante, como se ilustra en la parte inferior del substrato en la Figura 10.

En otras realizaciones, un rodillo magnetico puede incluir secciones de rodillo con imanes 702 anulares continuos, y secciones de rodillo que tienen imanes discretos de formas seleccionadas para conformar sobre el substrato una combinacion de imagenes o efectos opticos localizados y rasgos opticos continuos tales como las franjas 705.

Las Figuras 11a y 11b muestran de forma esquematica una realizacion 810 del rodillo magnetico, en el cual partes 803 magnetizadas del rodillo se extienden a traves de una superficie de trabajo del rodillo a lo largo de su eje de giro, de extremo a extremo de dicha superficie de trabajo. En este documento se utiliza el termino “superficie de trabajo” para referirse a la superficie exterior del rodillo, o a una parte de la misma, que hace contacto con el substrato durante la impresion. El cuerpo 801 cilmdrico del rodillo 810 tiene surcos 802 en los cuales estan insertados imanes 803 alargados. Los surcos 801 y los imanes 802 pueden tener una forma de seccion decreciente correspondiente. De forma alternativa, los imanes se pueden fijar en su sitio mediante tornillos, o adhesivo, u otro metodo apropiado como sabna una persona con experiencia en la tecnica. Cuando esta montado en el aparato de impresion, el rodillo puede quedar situado por encima del substrato o por debajo de el.

La Figura 12 ilustra de forma esquematica una parte del aparato de impresion que incluye al rodillo 810. En este caso, el rodillo 810 con los imanes 803 insertados en los surcos 802 esta situado por debajo del substrato 804. El substrato 804 se acerca al rodillo con las franjas 805 de tinta magnetica humeda, impresas sobre el substrato por una de las estaciones de impresion de la prensa justo antes del rodillo magnetico. Cuando las franjas entran en el campo magnetico las partmulas del pigmento se alinean por sf mismas a lo largo de lmeas del campo; si los imanes 803 estan magnetizados en un plano normal al eje del rodillo tangencialmente a la superficie exterior. Como resultado de la alineacion, las partmulas comienzan a reflejar una luz incidente de una manera determinada por la forma del campo. En una realizacion concreta ilustrada en la Figura 12, las partmulas se orientan para generar el efecto “barra rodante” descrito anteriormente en este documento.

El sistema para el curado de la tinta humeda con partmulas alineadas no se mostro con nada de detalle en las imagenes de esta solicitud de patente para mantener la atencion sobre los principios de diseno del rodillo magnetico. Sin embargo, dicho sistema tiene que estar montado cerca del rodillo. En algunas realizaciones, el sistema para el curado ilumina un area estrecha a traves del substrato con la tinta que contiene partmulas alineadas justo por encima del ultimo cuadrante del rodillo. En otras realizaciones, puede estar montado una cierta distancia despues del rodillo magnetico.

Claims (11)

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   REIVINDICACIONES

   1. Un aparato para orientar copos magneticos contenidos en un portador fluido impreso sobre un substrato en un proceso de impresion, comprendiendo el aparato:

   un rodillo (610) giratorio para posicionamiento con una superficie exterior cercana al substrato, comprendiendo dicho rodillo (610): un cuerpo (501) cilmdrico que comprende una cavidad (506), y un iman (509) situado con el giro permitido en el interior de la cavidad (506) para crear un campo magnetico de una configuracion predeterminada que emana desde la superficie exterior del rodillo (610) hacia el interior del substrato; y

   unos medios (504, 505, 510) para hacer que el iman (509) gire sobre sf mismo en el interior de la cavidad durante el proceso de impresion para orientar los copos magneticos en un patron predeterminado formando una imagen con una ilusion de profundidad sobre el substrato.
2. 2. El aparato de acuerdo con la reivindicacion 1, en el cual el iman (509) esta situado para que gire sobre sf mismo alrededor de un eje normal a la superficie exterior del rodillo (610).
3. 3. El aparato de acuerdo con la reivindicacion 1 o con la reivindicacion 2, que comprende ademas un eje (502) sobre el cual esta montado el rodillo (610) giratorio.
4. 4. El aparato de acuerdo con la reivindicacion 3, que comprende ademas un arbol (507) que se extiende radialmente en el interior de la cavidad (506) y que tiene un extremo interior hacia el eje (502) y un extremo exterior al cual esta fijado el iman (509), en el cual el arbol esta montado con el giro permitido en el cuerpo (501) cilmdrico.
5. 5. El aparato de acuerdo con la reivindicacion 4, en el cual el cuerpo (501) cilmdrico esta montado con el giro permitido sobre el eje (502) con un cojinete (503).
6. 6. El aparato de acuerdo con la reivindicacion 5, que comprende ademas:

   unos primeros medios (505) de engrane para hacer que el cuerpo (501) cilmdrico del rodillo (610) giratorio gire alrededor del eje (502), y

   unos segundos medios (504; 510) de engrane que acoplan el iman (509) con el eje (502) para hacer que el iman (509) gire sobre sf mismo en el interior de la cavidad (506) cuando el rodillo (610) giratorio se hace girar alrededor del eje (502).
7. 7. El aparato de acuerdo con la reivindicacion 6, en el cual los segundos medios de engrane comprenden un primer engranaje conico (504) montado sobre el eje (502), y un segundo engranaje conico (510) montado en el extremo interior del arbol (507) para engranar con el primer engranaje conico.
8. 8. El aparato de acuerdo con la reivindicacion 6 o la reivindicacion 7, en el cual los primeros medios de engranaje comprenden una rueda dentada (505) unida fijamente al cuerpo (501) cilmdrico del rodillo (610) para hacer girar al mismo alrededor del eje (502)
9. 9. El aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el cual los medios (502, 504) para hacer que los elementos giren sobre sf mismos comprenden un motor electrico situado en el interior del cuerpo (501) cilmdrico para hacer que el iman (509) gire sobre sf mismo.
10. 10. El aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el cual el cuerpo (501) cilmdrico es de material no magnetico.
11. 11. El aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el cual el iman esta a menor altura con respecto a una superficie (544) exterior del cuerpo (501) cilmdrico del rodillo (610) giratorio, y que comprende ademas una lamina (511) flexible de material no-magnetico que recubre al rodillo (610) giratorio para proporcionar la superficie exterior del rodillo (610).