CN102673299B - 通过取向可排列薄片形成的运动图像 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种图像，图像由处于可在磁场中排列的载体中的薄片构成，例如墨水溶液或油漆。薄片的排列产生一个或多个运动特征，例如当图像倾斜时看上去运动的滚动条。这些图像能在有价值的文件上形成安全特征，例如钞票。<pb pnum="1" />

Description

通过取向可排列薄片形成的运动图像
本申请是名称为“通过取向可排列薄片形成的运动图像”、国际申请日为2005年12月21日、国际申请号为PCT/US2005/046538、国家申请号为200580044547.0的发明专利申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本发明申请是2004年12月22日提交的美国专利申请11/022106的继续部分并要求其优先权，现在是公开的申请2005－0106367；该申请要求2003年3月11日提交的美国专利申请10/386894的优先权，现在是公开的申请2004/0051297；该申请要求以下申请的优先权：Vladimir P.Raksha 2002年9月13日提交的美国临时专利申请60/410546、Vladimir P.Raksha,Paul G.Coombs,Charles T.Markantes,Dishuan Chu和Jay M.Holman 2002年9月13日提交的美国临时专利申请60/410547、Vladimir P.Raksha,Paul G.Coombs,Charles T.Markantes,Dishuan Chu和Jay M.Holman 2002年7月15日提交的美国临时专利申请60/396210，这些专利申请的内容在所有方面其整体结合在此。
技术领域
本发明一般地涉及光可变颜料、薄膜、墨水、油漆、装置和图像，更具体地，涉及具有排列或取向颜料薄片的图像，例如，在油漆或印刷工艺过程中形成的，从而得到迷幻的光效果。本发明特别应用于磁性地排列可排列的颜料薄片，并且还可以应用于在电场中排列非磁性的绝缘或半导体薄片。
光可变装置有着广泛的用途，既有装饰性的，也有实用性的。光可变装置可以用很多方式制成，以便达到不同的效果。光可变装置的例子包括印在信用卡和授权软件文件上的全息图、印在钞票上的彩色转移图像，以及用于增强诸如摩托车头盔和轮罩等物品的外观。
光可变装置可以制成薄膜或箔，可以通过加压、压印、粘贴或其它方式结合到物体上，并且还可以使用光可变颜料制成。一种光可变颜料是通常所谓的彩色转移颜料，因为用这种颜料适当印刷的图像的外观色彩随着观看角度和/或照明倾斜而变化。一个常见的例子是在美国20美元钞票右下角用彩色转移颜料印刷的“20”，这作为防伪标记。
这些防伪标记是隐蔽的，而有一些是引人注意的。本发明涉及公开的特征，用于引人注意，但可以使用其中具有隐蔽特征的薄片，例如邮戳。此外，可以使用具有光栅和全息特征的薄片。但不幸的是，一些引人注意的光可变标记未得到广泛认可，因为这些标记的光可变特征不是特别地引人注目。例如，利用彩色转移颜料印刷的图像的色彩转移，在均匀的荧光顶灯下不能引人注意，但在直接阳光下或在单点照明下更加引人注意。这使造假者更加容易混过没有光可变特征的假钞，因为接收者不可能注意到光可变特征，或者因为假钞可能在某些情况下看上去很类似于真钞。
光可变标记还可以用磁性颜料制成，颜料(通常处于载体中，例如调墨水的溶液或调漆的溶液)在应用于表面之后在磁场中可以排列。但是，具有磁性颜料的涂料大多用于装饰目的。例如，已描述过使用磁性颜料生产具有装饰特征的油漆轮罩，其看上去像三维形状。在油漆产品上形成图案是通过在油漆介质仍处于液态的同时对产品应用磁场。油漆介质分散沿磁力线排列的磁性非球形颗粒。磁场具有两个区域。第一区具有平行于表面取向的并且沿所需图案形状排列的磁力线。第二区具有不平行于油漆产品表面的并环绕图案排列的磁力线。为了形成图案，具有与所需图案形状对应的形状的永磁体或电磁体设置在油漆产品下面，使分散在油漆中的非球形磁性颗粒在油漆仍处于湿润的同时沿磁场取向。当油漆干燥时，由于入射到油漆层的光线受取向磁性颗粒的影响不同，因此可以在油漆产品的表面见到图案。
同样地，已经描述了在荧光聚合物基体中形成薄片磁性颗粒图案的工艺。在用液相形式的成分涂覆产品之后，将具有所需形状的磁体置于基体下面。分散于液体有机介质中的磁性薄片自身平行于磁力线取向，从起始平面取向倾斜。此倾斜从垂直于基体表面变化到起始取向，这包括基本上平行于产品表面的薄片。平面取向的薄片将入射光反射回观看者，而重新取向的薄片不会，是在涂层中提供三维图案的外观。
因此需要在金融文件和其它产品上形成更加引人注意的光可变安全特征，并且提供被造假者难以复制的特征。
还需要形成用其中含有可排列薄片的墨水和油漆制成的增加印刷图像真实性的特征，特别是物体的印刷图像，更加特殊的是可识别的三维物体。
在此之前，在本发明申请的发明者的专利申请PCT/US2003/020665中披露了本发明的公知为“滚动条”和“后滚翻”的实施例，这为由磁性可排列颜料薄片构成的图像提供运动特征，这是提供运动错觉的特征，其中薄片以特殊方式排列。虽然这宣布了颜料薄片排列领域的显著进展，并且更一般地涉及防伪涂层，但本发明者已经发现滚动条和其它滚动物体的新的和令人激动的用途，例如滚动半球，这产生由可排列颜料薄片形成的现实3-D类图像，而在此之前没有实现。根据图像倾斜的角度或者照在图像上的光源变化的角度，滚动半球看上去在所有方向在x-y平面上运动。
虽然上述PCT专利申请中所披露的滚动条在整个长形图像上呈现运动条的错觉，但此发明具有局限性。它是一个可以观察到的单一的运动特征，而且也有些难以复制，但实质上它为观看者提供看到不变的均匀大小和强度的滚动条的经验，因为它看上去沿基体在其远离的矩形图像上运动。
在本发明中，发明者已经发现，将滚动条作为填充用在弯曲的可识别物体的轮廓内，特别是光滑弯曲的可识别物体，例如带、罩、容器或足球，产生超出滚动条在矩形纸张上前后运动所能达到的、惊人的效果。滚动条在为物体图像提供现实的动态阴影的同时，不但看上去在整个图像上运动，而且看上去随着在包含其所在的封闭区域内的这种运动增大和缩小或膨胀和收缩。在条的尺寸或面积不变的一些情况下，例如，作为图像内的处于一起运动的两条一致的曲线之间的部分填充，曲线之间的空间由滚动条填充，条看上去在整个图像上运动，同时上下运动。因此，该发明通过在非矩形轮廓封闭形状的物体内使用滚动条，提供高度所需的光效果，其中滚动条的面积随着条在整个图像上运动而变化，或者其中当图像倾斜或者图像上的光源变化时，条看上去同时水平和垂直地运动。另外，如果条设计成具有适合的尺寸和半径的曲线，则它可以作为图像中动态的、运动的、收缩的或膨胀的阴影部分，提供额外的真实性。还发现，当滚动条看上去模拟真实物体图像上的运动阴影时(真实物体能在光线照在上面时产生阴影)，滚动条看上去具有最好的效果。在这些重要应用中，优选地，形成滚动条的薄片的曲率半径处于一定数值范围内，此时其所应用的真实物体的图像看上去是正确弯曲的，因此表现出真实性。本发明的一个目的是根据图像倾斜或者照在图像上的光源位置的改变，提供具有运动特征的光错觉图像。
本说明书中使用的术语矩形是指具有4个直角的四边形。因此，非矩形物体或图像不具有4条侧边和4个直角。
本发明用于形成物体的图像，其中物体的图像包括特殊效果，例如滚动条效果，从而当物体图像倾斜时或者当照在图像上的光源变化时提供运动阴影的错觉。在本说明书中的物体的定义是可触觉的和可见的实体，能投射阴影的实体。
术语滚动条并不限于直线条，因为根据其应用领域的形状，可以是弯曲条。
发明内容
根据本发明的一个实施例，提供一种作为安全特征或装饰特征特别有用的运动图像，包括：其中具有滚动条的物体的非矩形封闭区，其特征在于当倾斜图像或改变照在图像上的光源位置时，滚动条看上去运动穿过图像，并且滚动条的面积随着条运动穿过图像而变化，或者当滚动条看上去运动时，滚动条看上去水平和垂直地同时运动。
根据本发明的一个实施例，提供一种作为安全特征或装饰特征特别有用的、能产生阴影的三维物体的运动图像，包括：多个颜料薄片，所述颜料薄片填充在薄片排列后形成滚动条的区域，并且滚动条对三维物体图像提供阴影和深度，当照在图像上的光源改变时，阴影看上去运动。
根据本发明，提供一种立体图，其特征在于至少一个区的立体图具有形成滚动条的薄片，用于在立体图上形成阴影。
根据本发明，提供一种运动图像，包括：印刷在基体上的图像，所述图像是由颜料薄片构成的，其特征在于薄片处于第一拱形图案，形成穿过至少一部分图像的第一对比条，并且薄片处于第二拱形图案，形成穿过至少不同部分图像的第二对比条，并且当图像相对观看角度倾斜时，第一和第二对比条看上去同时沿不同方向运动。
根据本发明，提供一种物体运动图像。图像包括多个场排列颜料薄片，其特征在于物体具有三维空间中可识别的三维可变形状，并且滚动条处于代表物体的轮廓中，从而当图像相对观看角度倾斜时，提供变化的阴影效果，并且滚动条的面积随着图像相对观看角度的倾斜而变化。
根据本发明，提供一种图像，其特征在于第一滚动条包括排列的颜料薄片占据图像的第一区，第一区具有形成其轮廓外形的非矩形弯曲区，并且第二滚动条置于图像的第二区中，且当图像在一个方向倾斜时，两条滚动条为观看者提供第一区和第二区之间相对运动的错觉。
根据本发明，提供一种印刷在基体上的图像，包括：涂覆有排列的颜料薄片的非矩形封闭区，其特征在于所述薄片的排列使其中产生诸如滚动条或半球的运动物体，当倾斜图像或改变照在图像上的光源位置时，运动物体看上去运动经过封闭区，并且当物体看上去运动经过该区时，运动物体的面积变化，或者当运动物体看上去运动时，物体看上去同时水平和垂直地运动。
根据本发明，提供一种在图像内具有两条滚动条的图像，并且当图像沿一个方向倾斜时，滚动条看上去沿不同方向运动。
根据本发明，提供一种图像，在图像内具有两条滚动条，并且当图像沿一个方向倾斜时，滚动条看上去朝向彼此运动或远离彼此运动。
在本发明特殊实施例中，滚动条的曲率半径是图像轮廓内一条曲线的曲率半径的至少四分之一，且优选地大于一半。
在本发明其它实施例中，滚动条的曲率半径与图像轮廓内一条曲线的曲率半径至少一样大。
在另一个实施例中，曲率半径足以跨过三维实际物体的整个图像。
根据本发明的另一个实施例，提供一种印刷在基体上的图像，包括：涂覆有排列的颜料薄片的第一区，其特征在于所述薄片的排列使其中产生第一运动物体，以及涂覆有排列的颜料薄片的第二区，其中所述薄片的排列使其中产生第二运动物体，并且当倾斜图像时，第一和第二运动物体看上去沿不同方向同时运动。
在本发明的另一个实施例中，形成具有第一区的图像，第一区涂覆有颜料薄片，其特征在于薄片的排列形成可观察到的运动半球，当倾斜图像或改变光源时，提供滚动球的外观。
在本发明的一个实施例中，形成一种图像，包括以下步骤：提供圆拱顶形或倒圆拱顶形磁场；
提供具有磁性可排列颜料薄片涂层的基体；
将涂层置于圆拱顶形或倒圆拱顶形磁场内；
相对旋转基体和圆拱顶形或倒圆拱顶形磁场；以及
使涂层固化。
根据本发明的图像难以伪造，视觉上引人注意，易于识别并且特别适用于完全特征或装饰特征。
附图说明
下面将参考附图描述本发明的代表性实施例。由于本申请中所示的附图代表根据本发明的图像，是由磁性薄片制成的，这些效果在本说明书中无法给出，本说明书中将努力描述和图示出这些运动和3-D特征。
图1A是在第一选择观察角的滚动条图像的简化平面图；
图1B是在第二选择观察角的滚动条图像的简化平面图；
图2A是根据本发明另一个实施例的印刷图像的简化剖视图，为了讨论的目的将之称为“滚动条”；
图3A是本发明另一个实施例的简化剖视图，其中在油漆或墨水中形成半圆取向的薄片用于滚动条类型的图像；
图3B是根据图3A的装置的简化立体图；
图4A是由在基体上固化的非排列磁性颜料薄片构成的图像的平面图；
图4B是图4A所示薄片和基体的平面图，这是在通过固化颜料将薄片排列并永久固定之后，从而使其取向成类似于图1A和1B的滚动条；
图5A是具有由非排列磁性颜料薄片构成的弯曲上轮廓的图像的平面图；
图5B是类似于图5A的图像的平面图，其中薄片排列成大的滚动条，具有很大的曲率半径；
图6是球图像的部分立体图，其中圆的轮廓具有滚动条，滚动条跨过其直径，形成球的错觉；
图7是类似图5B的形状，其中上表面和下表面都是弯曲的；
图8A是容器立体图的图像，其中一条滚动条处于外前壁，另一滚动条处于内后壁，其中两条滚动条在图像沿一个箭头方向倾斜时同时沿相反方向运动；
图8B是图8C所示两条滚动条的剖视图，与图8A在不同纸面上示出；
图8C是两条滚动条更简单排列的平面图，当图像倾斜时，两条滚动条同时在相反方向运动；
图9是与图8A所示容器类似的容器的图像的立体图，其中滚动条表示在相邻外内面上，并且滚动条相反运动，当感到其随着倾斜而运动时，在内面上的滚动条变化面积和形状；
图10是具有两条滚动细长形状的球的图像，当图像倾斜时，为图像提供3-D现实质感；
图11是在柱体外侧朝前表面上具有滚动条的柱体的图像；
图12是护罩的图像，其中滚动条提供运动效果，并且滚动条提供增加图像现实感的阴影和深度，这是照相或绘画无法达到的；
图13是具有双(凹和凸)滚动条的中空柱体或管的图像，其中凹滚动条处于内壁上，并且两条滚动条随着实际物体的阴影和光的运动而做相反运动；
图14A到14D表示在4个不同观察角度的，具有滚动条的弯曲图像；
图15A表示印在矩形基体上的独立钟的4个部分，钟的内部印有凹滚动条，钟的外部印有凸滚动条；
图15B表示正常角度的独立钟的图像；
图15C表示当基体倾斜到右侧时的钟；
图15D表示当基体倾斜到左侧时的钟；
图16A是构成图16C所示磁体结构的磁体的立体图，用于提供图16C所示的圆拱形磁场；
图16B是提供圆拱顶形磁场的磁体的立体图，其中去除一些磁体以便于观察；
图16C是提供圆拱顶形磁场的磁体排列的立体图；
图16D是图16C磁体排列的立体图，其中上面具有薄片墨水的纸张设置在圆拱顶形磁场中，并且纸张和磁场在随后两幅图中按箭头所示相对旋转；
图16E是类似于图16D的立体图，其中纸张设置成更靠近圆拱顶形磁场顶部，并且墨水中形成的半球图像在尺寸上小于图16D；
图16F和16G是当图像从一个位置倾斜到另一个位置时，在不同位置表示的使用图16E的磁体形成的滚动3-D半球的图像；
图16H是设置在护罩图像中的具有圆拱顶形薄片的半球的印刷图像；
图16I是具有沿其轴线形成的滚动条的护罩的印刷图像；
图16J是图16H和16I形成的图像的复合图像，其中，在形成滚动半球时，墨水和磁场分阶段应用，从而图16I应用在图16H之上，中心区域仅涂覆一次；
图17A是用于形成图17C的图像的碗形磁场的剖视图；
图17B是在图17A所示磁场中排列的、载体中颜料薄片的剖视图；
图17C是磁性薄片在图17A所示磁场中形成倒半球的图像，这看上去是沉入纸面的滚动碗。
具体实施方式
I.引言
本发明在其各个实施例中提供光可变墨水或油漆的磁性薄片的取向方法，在一些实施例中适于高速印刷工艺，而另一些实施例更适合手工排列和印刷工艺。另外，本发明的一些实施例需要多步印刷工艺，其中基体的第一区用磁性薄片墨水印刷并暴露于磁场中，并且在固化之后，对同一基体的相同或不同区域用墨水印刷并暴露在第二磁场中。通常，分散在液体油漆或墨水溶液中的光可变颜料的颗粒，当印刷或油漆在表面时，一般本身平行于表面取向。平行于表面取向对涂层表面的入射光具有高的反射。磁性薄片在处于液体介质的同时通过施加磁场可以倾斜。薄片的一般排列方式是，薄片的最长对角线跟随磁力线。根据磁体的位置和强度，磁力线在不同角度穿过基体，将磁性薄片倾斜到这些角度。倾斜的薄片反射入射光与平行于印刷基体表面的薄片不同。反射本身以及和色彩二者都可以不同。倾斜薄片通常看上去较暗，并在通常观察角度下，具有与平行表面的薄片不同的颜色。
印刷图像中的取向磁性薄片具有几个问题。很多现代印刷工艺比分批型工艺速度高，这些分批工艺将磁体应用在静态(不运动)涂层制品并在油漆或墨水干燥时将磁体保持在其位置上。在一些印刷机中，纸基体的运动速度是100－160m/min。很多张纸在一次印刷操作之后堆叠，并输送到另一操作。在这些操作中使用的墨水通常在毫秒级时间内干燥。传统工艺不适合这些应用。
已经发现，在油漆/印刷图像中得到增强光效果的一种方式是垂直于基体运动方向取向磁性薄片。换句话说，在基体上具有分散薄片的油漆或印刷液体油漆或墨水介质，垂直于磁场的磁力线运动导致薄片的重新取向。这种取向可以在印刷图像中提供明显的错觉光效果。
一种光效果，为了讨论将其称为运动光效果。一种错觉运动光效果一般是在图像相对假定为静止照明源的观察角度倾斜时，在印刷图像中提供运动错觉。另一种错觉光效果为印刷的二维图像提供虚拟深度。一些图像可以同时提供运动和虚拟深度。一些图像可以在x-y平面中在任何方向提供运动错觉或感觉。另一种错觉光效果改变印刷范围的外观，例如通过在图像前后倾斜时在亮色和暗色之间改变。另一种光效果是通过形成图像得到的，其中当图像提供运动错觉时，图像特征看上去改变大小。当滚动条看上去运动时，使诸如滚动条的物体产生尺寸变化，将提供一种实际的动画。
II.印刷错觉图像的例子
图2A是2004年3月18日公开的美国专利申请20040051297中所示印刷图像29的一个简化剖视图，这里为了讨论将之称为“滚动条”。由诸如墨水溶液或漆料等载体包围的颜料薄片形成的图像已经沿特殊方式排列，提供滚动条效果。薄片在图2A中表示为剖视图中的短线。薄片是磁性薄片，即使用磁场对齐的颜料薄片。它们可能或不可能保留剩余磁化。附图不是按比例绘制的。典型的薄片可以是20微米宽且约1微米厚，因此附图仅仅是解释性的。图像印刷或油漆在基体29上，例如纸、塑料膜、叠层、制卡片的纸料或者其它表面。为了便于讨论，术语“印刷”一般用于描述将载体中的颜料应用到表面上，这可以包括其它技术，包括可以称为“油漆”的其它技术。
一般地，从垂直于薄片平面观看薄片是亮的，而沿平面边缘观看薄片是暗的。
载体通常是透明的，或者是无色的或者是有色彩的，并且薄片通常反射性较好。例如，载体可以带有绿色，薄片可以包括金属层，例如铝、金、镍、铂或金属合金的薄膜，或者可以是金属薄片，例如镍或合金薄片。从金属层反射经过带绿色的载体的光可以呈现亮绿色，而在一端观看具有薄片的另一部分可能呈现暗绿色或其它颜色。如果薄片仅仅是无色载体中的金属薄片，则一部分图像可能呈现亮金属色，而其它的部分是暗的。另外，金属薄片可以涂覆带色彩的层，或者薄片可以包括光干涉结构，例如吸收器－间隔器－反射器Fabry-Perot型结构。并且，可以在反射表面上形成衍射结构，以便提供额外的和增强的安全特征。衍射结构可以使简单的直线光栅形成在反射表面，或者可以具有更加复杂的预定图案，其仅仅在放大时可以看到，但在观察时具有综合效果。通过提供衍射反射层，观看者通过简单转动具有衍射薄片的纸张、钞票或结构可以看到颜色变化或亮度变化。
美国专利6692830详细描述了制造衍射薄片的工艺。美国专利申请20030190473披露了制造彩色衍射薄片。制造磁性衍射薄片类似于制造衍射薄片，但其中一层需要是磁性的。实际上，磁性层可以通过夹在Al层之间进行掩饰；在这种方式下磁性层随后基本不再影响薄片的光学设计；或者可以同时起到光学上的主动作用，像薄膜干涉光学设计中的吸收器、电介质或反射器。
图2A是2004年3月18日公开的美国专利申请20040051297中的运动光“滚动条”印刷图像42的简化剖视图。图像包括由印刷在基体29上的透明载体28环绕的颜料薄片26。颜料薄片按弯曲方式排列。至于后滚翻，滚动条将颜料薄片面的光反射到观看者的区域，看上去比不直接将光反射到观看者的区域较亮。此图像提供亮带或条，当图像相对观看角度(假定为固定照明源)倾斜时，看上去其在整个图像上运动(“滚动”)。
图1A是在第一选择观察角度的滚动条图像42的简化平面图。亮条44出现在两个对比区46、48之间的图像的第一位置。图1B是滚动条图像在第二选择观察角度的简化平面图。亮条44’表现为已经“运动”到图像的第二位置，对比区46’和48’的尺寸已经改变。颜料薄片的排列，在图像倾斜时(在固定观看角度和固定照明)，形成条向图像下面“滚动”的错觉。在其它方向倾斜图像，使条看上去在相反方向(向上)滚动。
条也可以表现为具有深度，甚至是印刷在平面上。虚拟深度看上去比印刷图像的物理厚度更大。薄片在选择图案中的倾斜将反射光，从而提供深度或“3D”的错觉，如同其通常所称谓的。通过将成形的磁体置于纸或其它基体后面，使磁性颜料薄片在流体载体中印刷在基体上，可以达到三维效果。薄片沿磁力线排列并在固定(例如，干燥或固化)载体之后形成3D图像。图像常常看上去随其倾斜而运动，因此可以形成运动3D图像。
虽然像美国专利申请20040051297中披露的单矩形滚动条具有有趣的引人注意的效果，但在较大矩形背景上提供运动矩形显得有些限制其应用。
图3A是在油漆或墨水中形成半圆取向薄片用于滚动条型图像的简化剖视图。如图所示，薄的永磁体106在其整个薄截面上磁化。磁体在其末端具有圆形磁力线108。具有印刷磁性薄片分散在流体载体中的基体29与磁体一起从观看者运动到纸中。薄片26沿磁力线108的方向倾斜，并在磁体上面形成半圆形图案。
图3B是根据图3A的装置的简化立体图。基体29沿箭头方向经过磁体106。图像110形成滚动条特征114，看上去随着图像倾斜或观看角度的变化而上下运动。薄片26表示为相对磁力线倾斜。图像通常非常薄，并且薄片不可能形成小隆起，如图所示，但基本沿磁力线排列，从而提供所需的拱形反射性能，产生滚动条效果。在一个例子中，当图像倾斜经过25度的角度时，滚动条看上去上下滚动图像。
可以发现，通过斜切116磁体后缘118可以增强滚动条的强度。可以相信，随着图像经过磁体，将逐渐减小磁场。否则，在磁体尖角出现的磁性过渡可以重新排列薄片的取向，并降低滚动条的视觉效果。在一个特殊实施例中，沿着离基体平面30度的角度斜切掉磁体的角。另一种方法是在薄片经过磁体后缘之前固定薄片。这可以通过如下方法实现，例如，对于UV固化载体，在磁体经过的下面部分路线提供UV源，或者对于可蒸发载体提供干燥源。
下面参看图5A，表示具有4个带边的轮廓或封闭区的图像，其中顶侧边向下弯曲。值得关注的是，在观看此图时，此图像没有特殊关联，作为一个常见物体其无法识别，它仅是一个二维的多边形。另一方面，在观察时，图5B与公知的常见可识别物体具有相同轮廓和相同薄片，但取向不同，形成柱体。通过提供跨区的大滚动条，滚动条增加了阴影，从而用户感觉到深度和三个维度。除了通过倾斜由磁性取向颜料薄片构成的图5B所示图像产生的这些现象，滚动条在其扫过柱体时经过图像并且其面积改变。图4B不具有相同的关联，并且当滚动条看上去在图4B中运动时，其维度不变。此滚动条面积的变化，是在观看图5B时出现的，明显使物体看上去更真实，因为滚动条收缩然后看上去是在高度上膨胀。当其看上去从中心朝侧边运动时，滚动条填充一个较小区域，随后填充一个较大区域。此外，如果对比图5A和图5B，图5B弯曲上区内的滚动条看上去迫使观看者至少部分地体会到柱体存在白盖或内部。在观看图4A、4B或5A时不出现这种情况。因此，用滚动条填充弯曲多边形具有几个优点。图6和图7表示两个其它形状的滚动条，其中滚动条提供深度、运动的感觉，并且条的实际面积随着其扫过图像而变化。
下面参看图12，表示一个护罩，其中具有磁性取向颜料薄片的轮廓，取向的方式是滚动条具有大的弯曲半径。重要的是选择曲率半径提供预期的深度和弯曲感觉，最接近地反映形成的图像。在上面所述的所有弯曲图像中，当图像倾斜时，滚动条的存在提供可感觉到的滚动条面积变化，并且滚动条看上去经过图像。此现象相当引人关注，并且通过图14A到14D的顺序表示。这些图是在不同角度倾斜的同一图像，其中图14A处于正常入射，每个随后的附图的角度增大。与图4B的较简单的滚动条相比，其中滚动条简单地表现为从一个位置运动到下一位置，对于不同位置条本身的外观变化没有基准。图4B的条随其看上去运动时在一个位置或另一个位置，呈现相同方式。但是，图14A和14B的条具有完全不同的形状，并且当图像倾斜时，滚动条的形状连续变化，通过定义和协调所呈现出的条运动，并结合条的变化以及条的升降，大大增加了图像吸引力。具有这些特征的图像可以作为制品的安全特征，作为装饰，或作为提供视觉艺术中使用的复杂运动错觉的手段。
虽然图5B、6、7、10、12和13中所示的滚动条的形状变化不是很明显，但它仍呈现并提供条横向以及上下运动的错觉，因为条跟随光滑的曲线。
下面参看图6，表示具有跨过其直径的滚动条的圆。没有滚动条的圆仅仅使观看者感到是一个圆，但是滚动条的存在为观看者提供了物体是球的错觉。虽然附图未表示运动，但观看者看到沿圆滚动的条在图像倾斜时明显变小，并且条朝左运动，使观看者感觉到三个维度和真实性。与观看光和阴影以及增亮固定的绘画相反，此运动图像为观看者提供光和阴影随图像倾斜而运动经过球的感觉。此图具有围绕物体运动的感觉或者看到物体旋转的感觉。此外，由于条的面积随其运动到左侧而减小，因此使观看者感觉到此物体不仅仅是一幅图画或照片。但出于所有意图和目的，与观看“正常”图像相比，平的图像使观看者感觉到深度和运动，并增强观看感觉。在观看和倾斜物体时出现三个维度、运动和形状变化。
在图7中，在中心增亮显示的滚动条，朝侧边逐渐减弱到暗区，看上去扫过整个图像，此区域具有很均匀的面积，但滚动条看上去跟随上和下壁的弯曲轨迹，因为它填充轮廓并看上去伸出纸面，随着其升高从下中心位置运动到右上最大位置或左上最大位置。这里，观看者经历了条侧向和向上运动，以及3-D效果。
下面参看图8A，表示本发明的另一个实施例，其中当图像绕一根滚动条的纵轴沿一个方向倾斜时，例如，朝向右指向的箭头，两条滚动条设计成同时相反运动。
在本发明的一个实施例中，如图8B和8C所示，表示图像具有“双滚动条”，其中一个部分44’具有按凸起方式取向的磁性薄片，而图像的另一个部分44”具有按凹陷方式取向的磁性薄片。为了达到此凸出取向，将“滚动条”磁体置于纸基体下面。对于凹陷取向，将磁体置于纸基体上面。当图像两个区的磁性薄片具有不同的和相反的取向，例如，+30度和-30度时，则形成“双倾斜”图像。在印刷图像的一个倾斜位置，一部分图像是暗的，而另一部分是亮的。当印刷图像在相反方向倾斜时，这些区域变换其亮区和暗区，从而第一图像变亮，而第二图像变暗。根据预期设计，此亮和暗的转换根据薄片取向可以从顶到底到后面发生，以及从左到右到后面发生。在图8C中，亮条44’看上去“运动”到图像第二位置，对比区46’、48’的尺寸变化；此外，亮条44”看上去“运动”到图像中的不同位置，对比区46”、48”的尺寸变化。
下面将描述根据图15A到15D所示的本发明的一个实施例。在图15B到15D中表示“独立钟”。在图15A中，表示图像处于正常入射角度。在图15B到15D中，表示相同印刷绕轴线倾斜不同的入射角度，如箭头所示。如同可以看到的，图15B所示的滚动条150具有大的曲率半径，在看图15C时看上去移动到左侧，并且钟内表面的较小凹陷颠倒滚动条152看上去相反运动到左侧。图15D表示相反的感觉到的运动，其中较大的条150在相反倾斜时表示大条150看上去移动到右侧，而较小的条152同时看上去滚动到左侧。此光入射到图像上的行为，模拟了实际物体的发光状态，例如独立钟。发光在不同区同时和相反移动，像从实际物体发出的一样。因此，错觉被设计成跟随真实物体的自然光物理规律。错觉是该图像是真实的。下面再看图15A，为了便于理解，分开表示出构成钟的4个部分154a、154b、154c、154d，并且这些钟的每一个被印刷在基体的正确位置上，一次一个，从而形成图15A所示的图像。虽然图像的形成是通过印刷每个区并应用磁体形成沿相反拱形图案排列的薄片从而形成两条滚动条，但也可以使用顺序的自动化印刷工艺实现这个过程和类似图像。
图16F、16G、16H和16J所示的本发明的另一个实施例表示一种有趣的和惊人的效果。图16F是半球的印刷图像，其中整个图像涂覆可排列颜料薄片。在薄片排列之后，如所解释的，形成半球。图16F所示的半球的印刷图像看上去像基体倾斜时或光源变化时图16G所示的图像。当图像绕着经过中心的垂直轴从垂直倾斜到左侧时，看上去更像一个球的亮半球，随着倾斜角度变化而滚动。与滚动条相反，滚动条能沿直线在平面内滚动，而图16F的半球能够或看上去随着倾斜角度而在任何x-y方向运动。因此，绕x或y轴倾斜图像导致运动的出现。
图16J的护罩使用滚动条和半球效果的组合提供非常有趣的组合效果，其中护罩和半球看上去伸出纸面。这是在两个阶段过程中产生的，其中基体首先涂覆磁性涂层，并形成和固化半球，如图16H所示。第二涂层是通过掩模或模板形成的，从而形成图16I的涂层，保证没有额外的涂层材料覆盖半球。将此第二涂层置于磁场中形成滚动条。上述形成动态或运动半球图像的方法比形成滚动条的方法更加复杂。参看图16A到图16E，下面将描述此方法。作为例子，图16A所示的磁体160a表示磁体上方和下方的磁力线，形成两个环。此图目的上仅是表示这两种线，但关键是平行于这些线产生线的前沿，跨过整个磁体。用于产生半球的磁体160a、160b更加复杂，如同图16B所示的，并且特别是图16C。图16B的部分磁体被切除，用于显示一些磁力线。在图16C中可清楚看到，在一组磁体160a、160b、160c上方延伸的磁场是圆拱顶形的，如同其下方延伸的磁场一样。通过将具有流体墨水的涂层基体167置于圆拱顶形磁场中，像图16D所示在磁体正上方，或者与磁体具有较大分离，并朝磁场中间支撑，同时旋转磁体，可以形成图16D或16E所示的半球运动图像的印刷。在此例证性例子中，磁体或图像相对旋转的速度约为120rpm。接着从此区域的磁场中取出图像并固化。磁体的旋转速度可以低于或高于120rpm，这取决于颗粒的磁性和墨水载体的粘度。但如果速度太低，则图像质量下降。
图17A表示另一个实施例，它类似于图16F所示的图像，但与其颠倒。图17A表示半球磁体的模拟磁场。这是形成图17C所示图像的磁场形状。磁体的北极处于顶部，颗粒以漏斗状方式同心地排列。图17B表示磁场194，置于基体191上的载体192中的薄片193跟随磁力线排列成漏斗状取向。与半球效果相反，此磁场在图像191中间产生亮的运动点192，并且薄片的漏斗状排列在图像中间产生暗运动点。虽然图示和描述的磁场是由永磁体形成的，但在很多实施例中可以使用电场或电磁场。当然，磁场和颗粒必须是相容的，从而颗粒能够被特殊磁场取向。
虽然上面已经参考特殊实施例和实施本发明的最佳模式描述了本发明，但在不偏离本发明范围和精神的情况下，很多修改和替代对于本领域一般技术人员是明显的。因此，应该理解的是，上面的描述仅仅是例证性的，并且本发明由随后的权利要求所限定。

Claims (2)

1.一种印刷在基体上的图像，包括：涂覆有排列的颜料薄片的第一区，其中所述薄片的排列使得在用光照射图像时在图像内产生第一运动物体；以及涂覆有排列的颜料薄片的第二区，其中所述薄片的排列使得在用光照射图像时在图像内产生第二运动物体，其中，第一和第二运动物体是能够被观察者看见的光学效果，并且当图像被倾斜时，第一和第二运动物体看上去沿不同方向同时运动。
2.根据权利要求1所述的图像，其特征在于第一和第二运动物体是滚动条，并且滚动条在图像被倾斜时沿相反方向运动。
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