專利名稱：用于在襯底上形成圖像的系統(tǒng)和方法
技術領域：
本發(fā)明通常涉及使用光束來選擇性地固化涂有在粘合劑內磁性排列的顏料薄片的襯底的區(qū)域。
背景技術：
光學可變裝置可用于裝飾和實用的各種應用中。可以用各種方式來制造這些裝置以實現(xiàn)各種效應。光學可變裝置的例子包括印在信用卡和真實軟件文件上的全息圖、印在鈔票上的色移圖像、以及增強物品例如摩托車頭盔和輪蓋的表面外觀。光學可變裝置可被制造為按壓、壓印、粘合或以其它方式附到物體上的膜或箔，并且也可使用光學可變顏料來制造。一種類型的光學可變顏料通常稱為色移顏料，因為當視角和/或照明傾斜時，適當?shù)赜眠@樣的顏料印刷的圖像的表觀顏色發(fā)生變化。常見的例子是在美國20美元鈔票的右下角中用色移顏料印刷的“20”，其用作防偽裝置。一些防偽裝置是隱蔽的，而其它防偽裝置期望被注意到。不幸的是，期望被注意到的一些光學可變裝置不是廣泛已知的，因為裝置的光學可變方面不是足夠顯著的。例如，使用色移顏料印刷的圖像的色移可能在均勻的熒光吊燈下不被注意到，但在直射陽光中或在單點照明下更明顯。這可能使偽造者傳遞沒有光學可變特征的假鈔票更容易，因為接受者可能不知道光學可變特征，或因為假鈔票可能在某些條件下看起來實質上類似于真鈔票。在將一般在載體例如油墨連結料或漆料連接料中的顏料涂到表面之后，還可使用磁性顏料來制造光學可變裝置，使用磁場來排列磁性顏料。然而，使用磁性顏料進行涂敷主要用于裝飾目的。例如，磁性顏料的使用被描述為產生具有裝飾特征的涂敷蓋輪，該裝飾特征表現(xiàn)為三維形狀。當涂料介質仍然在液體狀態(tài)中時，通過將磁場施加到涂有涂料的產品來在該產品上形成圖案。涂料介質分散沿著磁力線排列的磁性非球形粒子。磁場具有兩個區(qū)域。第一區(qū)域包含被定向成平行于表面并以期望圖案的形狀排布的磁力線。第二區(qū)域包含不平行于涂有涂料的產品的表面并排布在圖案周圍的磁力線。為了形成圖案，具有與期望圖案的形狀相應的形狀的永久磁鐵或電磁鐵位于涂有涂料的產品之下，以當涂料仍然濕時在磁場中定向分散在涂料中的非球形磁性粒子。當涂料干燥時，圖案在涂有涂料的產品的表面上是可見的，因為入射在涂料層上的光線被定向的磁性粒子不同地影響。類似地，描述了用于在含氟聚合物基質中產生片狀磁性粒子的圖案的過程。在使用液體形態(tài)的混合物涂覆產品之后，具有期望形狀的磁鐵被放置在襯底的下側上。分散在液體有機介質中的磁性薄片自定向成平行于從原始平面方向傾斜的磁力線。該傾斜從垂直于襯底的表面變化到原始方向，襯底包括本質上平行于產品的表面的薄片。平面定向的薄片將入射光反射回到觀察者，而被重定向的薄片不，提供涂層中的三維圖案的外觀。雖然對磁性薄片排列更普遍，也可通過將介電薄片放置在電場中，以與磁性薄片類似的方式排列介電薄片。雖然這些方法描述了用于在涂料層中形成三維狀圖像的方法和裝置，它們不適合于高速印刷過程，因為它們本質上是批處理過程。提供用于重定向磁性顏料薄片的高速連線印刷和涂漆的方法和裝置是合乎需要的。在金融文件和其它產品上產生更明顯的光學可變防偽特征是進一步合乎需要的。通過引用并入本文的以Raksha等人名義的美國專利7，047，883公開了用于定向磁性薄片的方法和裝置。在該專利中，公開了一種高速系統(tǒng)，其中在移動網上的UV固化粘合劑中的薄片被排列并隨后使用紫外(UV)光源固化。在特定的實施例中，該專利描述了在薄片越過磁鐵的后邊緣之前通過為UV固化載體提供沿著磁鐵的走向的UV源部分或例如為蒸發(fā)載體提供干燥源來固定薄片。在通過引用并入本文的美國專利7，047，883中公開的干燥器是例如加熱器，或在油墨或涂料是UV固化的情況下，UV燈用于固化油墨或涂料。在 Argoitia等人的另一美國專利中，公開了 UV固化的油墨或涂料，且UV燈用于固化油墨或涂料內的磁性排列的薄片。通過引用并入本文的美國專利7，604，855也教導，優(yōu)選在離開移動襯底上的磁鐵的后邊緣之前固化排列薄片。在此之前，大UV燈用于固化在UV固化粘合劑中的磁性排列薄片。雖然這些加熱器和UV燈提供預期的目的，但它們很笨重，且不提供將薄片可選擇性地固化在相鄰區(qū)域內的粘合劑中的方法。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種方法，由此，當網或襯底以相對高的速度移動以提供光學可變裝置時，獲得使選定區(qū)域中的磁性薄片重定向并保持其取向的高速連線印刷和/或涂料。由磁場定向的薄片或者可在形成標記例如標識等的區(qū)域中，或者可在圍繞標記以加亮襯底上的標記的區(qū)域中。本發(fā)明的目的是在優(yōu)選實施例中提供排列薄片的兩個明顯可見的區(qū)域，其中在這兩個區(qū)域的每個區(qū)域中的排列彼此不同。本發(fā)明的目的是首先使用移動的激光光束固化第一組薄片，然后使用其他裝置， 用于固化與襯底上的第一組薄片相鄰的其余部分的薄片。根據本發(fā)明，提供了一種在襯底上形成圖像的方法，其包括下列步驟將粘合劑內的薄片的涂層施加到襯底的第一區(qū)域，其中在涂層內的至少一些薄片在所施加的場中可排列，所述場為磁場或電場；以至少25ft/min的速度移動襯底并施加磁場或電場，以便定向在涂層內的至少
一些薄片；當襯底的第一區(qū)域以第一下游方向上移動時，在排列薄片的第一區(qū)域的一個或多個子區(qū)域中使用一個或多個激光光束照射，以便固化粘合劑并保持在一個或多個子區(qū)域內的薄片的排列，其中一個或多個激光光束照射襯底上的沿著穿過下游方向的方向的多個位置，其中當襯底移動時，穿過襯底的薄片的線被接連地固化，且其中線的長度以預定的方式改變，以便形成圖像。在特定的實施例中，該方法還規(guī)定一個或多個激光光束之一以實質上橫穿下游方向的方向而掃過襯底，沿著它掃過的路徑固化涂層，其中所述場是磁場，且其中掃過襯底的激光光束照射在磁場內的涂層，和/或其中一個或多個激光光束包括作為聚焦斑點或散焦斑點或線而照射涂層的激光光束，其中所述線橫穿下游方向，且其中照射一個或多個子區(qū)域的步驟導致在預定圖案中固化涂層，以便在襯底上提供永久可見的圖像，例如標識或文本或符號。在一個優(yōu)選實施例中，在第一區(qū)域中和在激光光束所照射的一個或多個子區(qū)域外的粘合劑內的薄片的涂層被第二磁場排列，且在一個或多個子區(qū)域中的薄片的涂層被激光光束固化之后，所述粘合劑內的所述薄片的所述涂層隨后被固化。該實施例還允許一個或多個激光器被編程為通過按需要控制特定的激光器的輸出而在這個高速過程中印刷的后續(xù)標簽上印刷不同的圖像或標記。因此，被固化的薄片的圖案，即，被固化的薄片的特定區(qū)域可通過接通激光器從一個標簽到另一標簽變化，以實現(xiàn)在相應于標記的期望區(qū)域中的固化。根據本發(fā)明的另一方面，提供了用于涂敷襯底的系統(tǒng)，其包括操作站，其用于以至少25ft/min的速度沿著下游方向的路徑移動襯底；涂布機，其用于涂敷具有多個涂層區(qū)域的襯底，每個涂層區(qū)域用于形成單獨的圖像，每個涂層區(qū)域包括在粘合劑內的磁性可排列薄片；第一磁場發(fā)生器，其位于路徑的一部分周圍，用于產生第一磁場，所述第一磁場用于在襯底沿著路徑移動時對每個涂層區(qū)域內的磁性可排列薄片進行排列；以及一個或多個激光器，其用于提供一個或多個激光光束；以及控制器，其用于控制一個或多個激光器沿著穿過所述下游方向的方向照射襯底上的多個位置，以便當襯底移動時接連地固化穿過襯底上的涂層的線，且其中線的長度以預定的方式改變，以便形成圖像。一個或多個激光器可包括具有光束的激光器，所述光束被移動到穿過移動襯底的所述路徑的多個位置以固化粘合劑。在特定的實施例中，激光器是掃描激光器，其被編程為當涂層區(qū)域在第一磁場中時照射涂層區(qū)域，以便在薄片退出第一磁場之前至少部分地固化在該涂層區(qū)域中的薄片。在優(yōu)選實施例中，系統(tǒng)還包括第二磁場發(fā)生器，其被布置在第一磁場發(fā)生器的下游并沿著路徑布置，該路徑用于對在每個涂層區(qū)域的被掃描激光器固化的部分之外的薄片磁性排列；以及包括固化站，其用于固化粘合劑，以便保持被第二磁場發(fā)生器排列的磁性可排列薄片的排列。提供了電動機，其在一個或多個激光器照射涂層時以每分鐘25到400英尺的速度移動襯底。在又一個實施例中，一個或多個激光器包括定位成照射襯底并沿著穿過路徑的線固化涂層的陣列激光器，激光器的陣列由控制器控制，使得一個或多個激光器動態(tài)地被接通而其它激光器被斷開，其中接通和斷開由適當編程的處理器控制，從而在襯底沿著路徑移動時，通過固化涂層的部分來形成圖像，所述涂層的部分由被接通的激光器照射。優(yōu)選地，一個或多個激光器包括具有在325nm到425nm的范圍內的波長的激光器，且其中所述激光器具有在IOOmW到2000mW的范圍內的功率。在優(yōu)選實施例中，激光器是被編程為當涂層區(qū)域在第一磁場中時照射所述涂層區(qū)域的掃描激光器，以便在薄片退出第一磁場之前至少部分地固化該涂層區(qū)域中的薄片。在另一優(yōu)選實施例中，一個或多個激光器是以可被單獨地接通和斷開的陣列激光器的形式，定位成照射襯底并沿著穿過路徑的線固化涂層。激光器接通和斷開模式由執(zhí)行適當編程的軟件的處理器動態(tài)地改變，其中當襯底移動時接通和斷開，通過在襯底沿著路徑移動時固化涂層的部分來形成圖像，所述涂層的部分由被接通的激光器照射的。


現(xiàn)在將結合附圖來描述本發(fā)明的示例性實施例，其中圖1是用于排列和固化涂覆在網上的薄片的具有兩個排列站和兩個固化站的高速系統(tǒng)的等距圖。圖2示出用于固化移動網上的薄片的掃描激光器的路徑。圖3示出通過使用掃描激光器所形成的圖像，所述掃描激光器被編程為掃描穿過 (scan across)移動的襯底以創(chuàng)建蘋果標識。圖4示出可選的實施例，其中具有磁鐵的輥子對薄片進行排列，同時激光器寫入/ 固化形成蘋果標識的薄片。圖5是示出在襯底的任一側上的兩個磁鐵的圖示，激光器以某一角度方向照射襯底以便固化其上的涂層。圖6是示出本發(fā)明的可選實施例的圖示，其中光學器件用于將點光束轉換成橫穿襯底的線，用于固化在移動網上的涂層。圖7和8示出使用激光光束來發(fā)射在襯底的有限區(qū)域中的光束。圖9是系統(tǒng)的圖示，其中激光器的nXm陣列提供用于照射移動襯底上的區(qū)域的光束的線性陣列，其中激光器可以被選擇性地可控地接通。圖10示例了一個印刷標簽，其中使用激光器來固定在預定的圖案中的磁性排列的薄片。詳細描述本發(fā)明提供高速系統(tǒng)和方法，其用于在多個區(qū)域中將油墨或涂料中的場可排列薄片涂敷到襯底，并用于當薄片在所施加的場(例如磁場)內被排列時對區(qū)域內的薄片進行原位排列，通過使用紫外(UV)激光光束將圖像寫入濕磁性油墨中而將那些薄片固定在其磁性排列位置中。沒有暴露于UV光束的油墨未被固化，且該油墨內的薄片沒有被固定在其排列位置中，且當UV固化粘合劑凝固時，只有使用UV光束被寫入或固化在其純凈或染色的油墨或涂料載體中的薄片被固化并被固定在其排列位置上。存在有幾個方面，使這個系統(tǒng)在涂覆圖像的領域中取得明顯的進步。它在涂覆的襯底以高速穿過磁場移動時提供粘合劑中的薄片的特定區(qū)域的選擇性固化。它提供在薄片退出磁場之前使薄片固定在其排列位置中的益處；作為例子，細激光光束可指向至少一對磁鐵之間的濕涂覆區(qū)域，以便通過固化排列薄片所處于的粘合劑而將所述排列薄片固定在其位置中。這是重要的，因為退出施加場的在未固化的粘合劑中的排列薄片常常變得非取向并失去其預期的排列。此外，本發(fā)明提供了橫穿襯底寫UV光束的掃描激光器。因為激光光束在沿著接近垂直于襯底行進的方向的路徑的不同方向上移動，這允許產生實質上任何設計，且在該設計中的在粘合劑或載體內固化的排列薄片被固定在適當?shù)奈恢?。此外進一步地，該系統(tǒng)允許在UV激光器所寫入的區(qū)域之外沒有被固化的薄片被下游的第二不同的磁場重新排列并隨后以不同的排列固化，提供在第一排列固化的薄片和第二排列固化的薄片之間的對比?，F(xiàn)在將更詳細地描述本發(fā)明的這些方面。現(xiàn)在轉到圖1，示出了具有柔性襯底1的系統(tǒng)，柔性襯底1以大約25英尺/分鐘 (ft/min)到400ft/min的可控速度以方向2移動。該速度可增加或減小。當然，如果襯底以太高的速度移動，則UV激光器將不能完全固化在襯底上界定字母A的期望區(qū)域內的薄片。通過借助于紫外激光器8的掃描光束而固化UV可固化油墨連結料(ink vehicle)來進行寫入或固化。如圖所示，光束9在垂直于連續(xù)移動的襯底的方向2的方向上移動。在印刷機(在該圖中未示出)中使用包含磁性顏料片的UV可固化磁性油墨來涂覆在網上的區(qū)域3。該顏料可以是包括金屬顏料，色移顏料或微結構顏料的任何磁性顏料。該油墨連結料可以是純凈的或染色的。當印刷區(qū)域3前進到兩個永久磁鐵5和6之間的位置4時，磁性顏料片變得沿著磁力線7定向。UV激光器8產生光束9。光束在橫穿襯底的方向上前后掃描區(qū)域10。掃描的振幅取決于圖像的圖形。該油墨連結料在光束9照射的位置上固化。 磁性片相對于被涂覆的標識(insignia) 3而被固定在其位置上。光束的掃描由鏈接到印刷機的計算機(圖1中未示出)控制。該計算機通過控制襯底的速度和掃描的振幅而提供在涂覆區(qū)域4中的“A”的預定圖像10的寫入以及該圖像在涂覆區(qū)域4的邊緣中的配準。因此，該計算機提供控制器的功能。通過連續(xù)將襯底1向位置11的下游移動而進入不同配置的磁場中來形成涂在襯底上的標識“A”，同時激光光束在掃描時照射并固化純凈或染色的油墨或涂料。當然，激光器8可被預先編程為以任何數(shù)量的方式掃過，以便產生實質上任何圖像。第二磁場14由極性13的磁鐵12產生。磁鐵12產生具有磁力線14的場。分散在其余未固化的濕油墨層中的磁性片以形成線性凸菲涅爾陣列反射器的方向進行自排列。在標識形成并由激光器8固化之后，它在以后的時刻向下游及時移動到位置15， 在該位置，在“A”周圍的濕油墨被來自UV燈17的UV光線16固化。作為第二磁場14作用的結果，圖像現(xiàn)在由動態(tài)背景19的頂部上幻影地浮動的字母“A”的亮圖像18組成，該動態(tài)背景19具有圓柱形表面的外觀?，F(xiàn)在描述掃描/寫入過程的進一步的細節(jié)。激光光束9以襯底的速度所確定的頻率和如圖2和3所示的圖像的圖形所確定的振幅掃描或掃過濕油墨層。以可變振幅202從左到右垂直于濕油墨層201進行掃描的激光光束(圖2中未示出)在頁面的平面中的方向 203上以高速移動。激光器8的掃描光局部地固化以襯底的特定速度產生蛇形或緊密的Z 字形的光束路徑204的油墨。襯底的速度的減小改變了該路徑，如圖3所示那樣，以掃描穿過該濕油墨201的光束的相同振幅而產生出蘋果圖像。這個Z字形路徑本質上橫穿襯底移動的方向。在圖2中，每個掃描線具有由激光器的前后掃描所確定的預定長度。為了理解本發(fā)明的目的，與激光器所采用的路徑204 —致的連續(xù)Z字蛇形線實際上提供9個連續(xù)的線， 其中，這些線中的一些線的長度發(fā)生變化，以產生可見的圖案或標識。因此，激光器被編程為穿過移動襯底進行掃描，并一個接一個地連續(xù)固化薄片的線，以形成所示的Z字形圖案。 橫穿移動襯底所形成的線成一角度，且該角的陡度取決于襯底移動的速率。因此，襯底上的多個位置在橫穿下游方向的方向上以這種方式被固化。雖然激光光束的掃描或掃過被示為以單個前后連續(xù)掃描完成，但激光器可在單次掃描期間被接通和斷開，以便通過相應地使激光器產生脈沖而產生斷線(broken line)或甚至點虛線(dashed line)。使用激光光束直接寫入對于繞著包含嵌入式磁鐵的圓柱體移動的襯底特別有利， 該磁鐵用于形成如圖4所示的磁場。濕油墨層31被涂覆到以方向33移動的襯底32上。襯底被纏繞在包含嵌入式磁鐵或雕版磁鐵(圖4中未示出)的圓柱體34周圍。激光光束35 以襯底的速度所確定的頻率和由圖像的圖形所確定的振幅掃描油墨層。
對于防偽應用，圖像可由UV激光器產生，該UV激光器的光束穿過可互換的光束成形光學器件。該光學器件將現(xiàn)有的激光光束轉換成各種圖案。這些圖案將接著局部地固化封裝有磁性顏料的UV可固化粘合劑。這些圖案可以是線條邊界、圖像內的線、點矩陣、文字或任何類型的圖像的形式。益處是，可以以高速和以高清晰度印圖案。光束成形光學器件可旋轉和/或平移以產生高度復雜的圖案，該圖案產生具有甚至更大的景深的效應。該圖案可在磁性薄片被磁鐵影響之前、期間被印刷，或者，在磁性薄片被磁鐵影響之后(在減小的程度上)被印刷。UV激光器可用于產生復雜圖案或由不同的可分辨的特征組成的圖案。此外，激光通過對每個印刷過程實現(xiàn)磁性薄片的多個排列而產生額外的“自由度”。這通過改變對激光寫入過程的每次UV激光曝光之間的磁性顏料的取向來實現(xiàn)，或通過改變在激光寫入過程和常規(guī)固化之間的曝光之間的磁性顏料的取向來實現(xiàn)，該常規(guī)固化可發(fā)生在激光寫入之后，如圖1所示。由多種薄片定向技術產生的這個額外的“自由度”可創(chuàng)建高度多樣的和唯一的防偽圖像特征。使用激光器來固化粘合劑內的薄片具有如上所述的很多優(yōu)點。它允許在襯底穿過磁場移動時選擇性地固化。然而，還有其他優(yōu)點。目前發(fā)展的用于磁性粒子的排列的磁性裝置變得越來越復雜。在一些情況下，磁性組件可由包含磁性組件并位于快速移動的紙張或塑料襯底的一側或兩側上的兩個或多個殼體組成，在這些殼體之間有非常緊密的空間。如在此之前所提到的，期望當薄片仍然在磁場內(例如在磁鐵之間)時固化暴露于磁場的薄片。雖然這常常很難，且有時不可能使用常規(guī)弧燈或紫外LED燈，穿過磁性組件之間的非常窄的間隙，來固化粘合劑中的薄片。只有窄聚焦的和長距離直射的激光光束能夠固化在這樣緊密的空間中的油墨。因此，對一些應用，需要有用于產生可變長度線的掃描激光光束或多個光束。然而，在其它情況下，以線的形式的非常窄的窗口是具備的，且當襯底以高速移動時沿著該線掃描是不可能的。圖5和6示出本發(fā)明的實施例，其中UV激光光束被轉換成在非常窄的窗口(該窗口的寬度相應于可用的襯底的寬度)內會聚的光線，以照射移動的襯底并固化仍然在磁場中的油墨?，F(xiàn)在轉到圖5，示出了在襯底的任一側上的磁性組件1，襯底以所示箭頭的方向移動。激光光束被定向，以便當磁鐵之間的涂層在磁場(未示出)中時，照射被涂覆的襯底。 圖5表示這樣的事實，襯底在磁場中時可通過使用窄激光光束來固化襯底，其中在過去，在涂層退出磁場之后將使用大UV燈。通過使用窄寬度的光束，可能將光束發(fā)射并直射到非常窄的可用窗口中，在其中固化涂層。現(xiàn)在轉到圖6，包含用于磁性粒子的排列的嵌入式磁鐵的磁性圓柱體41被安裝在印刷機上。在操作中，柔性襯底42以方向43移動。襯底42在印刷機(圖中未示出)的印刷站處在其使用磁性油墨印刷的表面上具有濕油墨區(qū)域44。柔性襯底42繞著磁性圓柱體 41彎曲，與其表面的一個象限45相接觸。在該襯底上的印刷區(qū)域44與該圓柱體41的磁鐵對準，磁鐵對磁性粒子進行排列并形成在例如美國專利7，604，855中所公開的“滾動條” 特征46。片的對齊出現(xiàn)在象限45的邊緣中。如果具有排列磁性粒子的磁性油墨在象限45 的邊緣中沒有被固化，它們開始重新排列并在位置46上失去“滾動條”效應，在位置46處， 網42開始與圓柱體41分離。出現(xiàn)這種不想要的重新排列，是因為磁性粒子遵循繼續(xù)隨著在角47的邊緣中的襯底42和圓柱體41之間的距離的增長而變化的磁場的方向。讓粒子沿著在象限45上的襯底42的區(qū)域48排列是有意義的，在象限45中它們可被正確地排列， 并在襯底的接近于象限端部的部分49中被固化。為了防止所期望的磁性排列效應的損失，磁性粒子應在場中被固化。如果常規(guī)汞燈或UV LED光源照射圓柱體41，它們必須照射它的大區(qū)域以固化或預先固化油墨，因為它們不能瞬時地固化油墨。網與磁性圓柱體41的接觸區(qū)域的減小使磁性薄片的正確排列所需的時間減小。根據本發(fā)明的實施例，我們發(fā)現(xiàn)，使用高功率UV激光器以便照射在磁性圓柱體的象限的端部上的窄區(qū)域是有益的。在這方面，激光器50被設置成產生到石英圓柱形透鏡52的光束51，該石英圓柱形透鏡52橫穿襯底42而安裝。該透鏡會聚激光光束并產生落在網42上的穿過網的光流53，作為用于固化磁性油墨的強UV光的窄線M，而沒有“滾動條”效應的失真。在這種情況下的“滾動條”僅僅是示例性的。提供方便地定位成穿過窄線或窗型開口而照射移動襯底的固化窄線激光(例如具有小于一英寸的寬度和大很多倍的寬度)，將允許在磁場內固化由其它磁性布置所產生的薄片的其它磁性排列。對于使用市場上可買到的UV固化粘合劑的實際應用，我們建議使用在325nm到 425nm的波長范圍內且優(yōu)先地在355nm到405nm的波長范圍內的激光器，其中所述激光器具有在IOOmW到2000mW的范圍內的功率。激光器的功率非常大地依賴于襯底移動的速度和激光器離襯底的距離。例如，如果襯底較慢地移動，則需要來自激光器的較少的功率，因為使用該激光器照射的區(qū)域在較長的持續(xù)時間內經歷光束。在355nm/349nm和405nm的波長范圍內的激光器是市場上可買到的。我們還發(fā)現(xiàn)可重聚焦的激光器對于固化非常有用，其中激光器可被調節(jié)，使得它們不提供小點，而是提供0.0625”(英寸)到0. 375”的斑點或線。在圖7和8中，示出了磁鐵的布置，其中磁性區(qū)域是3英寸寬，而固化區(qū)域是1英寸寬。該寬度由襯底與支撐嵌入式磁鐵的裝置的表面的接觸區(qū)域所確定。固化區(qū)域必須不大于該區(qū)域的三分之一。通常，固化優(yōu)選發(fā)生在該接觸區(qū)的最后1/3?，F(xiàn)在參考圖9，示出了本發(fā)明的可選實施例，其中提供激光光束的IXn線性陣列或nXn陣列(如圖所示)，當激光器都被接通時，照射位置形成橫穿襯底的線。有利地，該線不是Z字形的，而是直線，且當襯底移動時。激光器被控制，以便以期望的方式接通、斷開，當涂層被固化以將薄片固定在圖案中時，圖像在排列薄片中形成。當襯底移動且光束通過切換陣列中的激光器而動態(tài)地改變其照射圖案時，動態(tài)的逐線固化被實現(xiàn)。圖10示出了通過使用激光器陣列所產生的圖像的例子。在可選但有關的實施例中，適當編程的控制器(未示出)控制陣列內的特定激光器的接通和斷開，以便能夠改變被“固定”在粘合劑內的圖像。例如，如果區(qū)域內的所有薄片是直立的，且所示陣列被編程為照射界定期望圖像的特定子區(qū)域，待印刷的下一標簽可通過接通和斷開陣列中的不同激光器而具有不同的圖像。這提供了例如固化具有序列號圖像的薄片且在隨后的標簽上固化不同的序列號的能力，使得可通過相應地改變待固化的薄片的區(qū)域而可以在單獨的標簽上印刷唯一的序列號。在隨后的固化階段，在未固化的粘合劑中的其余薄片可被定向成在襯底上是平的，以提供與固化的直立薄片的對比。在此之前， 在高速過程中以這種方式磁化和固化圖像是不可能的。雖然，作為固化涂覆的標簽區(qū)域內的薄片的不同區(qū)域或面積的結果，一些或所有相鄰的標簽可具有不同的可見圖像，但是，薄片的排列和薄片通過第一激光器固化站的固化(相應于移動的網上的另一標簽上的相同區(qū)域)將具有相同的排列。
在本發(fā)明的實施例中，UV激光器用于固化在UV固化粘合劑中的薄片。當然，可使用與固化其中具有薄片的特定粘合劑相容的其它激光波長。
權利要求
1.一種在襯底上形成圖像的方法，包括下列步驟a)將粘合劑內的薄片的涂層施加到所述襯底的第一區(qū)域，其中在所述涂層內的至少一些所述薄片在所施加的場中可排列，所述場為磁場或電場；b)以至少25ft/min的速度移動所述襯底并施加磁場或電場，以便定向在所述涂層內的至少一些所述薄片；和c)當所述襯底的所述第一區(qū)域以第一下游方向移動時，在排列薄片的所述第一區(qū)域的一個或多個子區(qū)域中使用一個或多個激光光束照射，以便固化所述粘合劑并保持在所述一個或多個子區(qū)域內的薄片的排列，其中所述一個或多個激光光束照射所述襯底上的沿著穿過所述下游方向的方向上的多個位置，其中當所述襯底移動時，穿過所述襯底的薄片的線被接連地固化，且其中所述薄片的線的長度以預定的方式改變，以便形成圖像。
2.如權利要求1所述的方法，其中所述一個或多個激光光束中的一個以實質上橫穿所述下游方向的方向而掃過所述襯底，沿著其掃過的路徑固化所述涂層。
3.如權利要求2所述的方法，其中所述薄片是磁性可排列薄片，其中所述場是磁場，且其中掃過所述襯底的所述激光光束照射在所述磁場內的涂層。
4.如權利要求1所述的方法，其中所述一個或多個激光光束包括作為聚焦斑點或散焦斑點或線而照射所述涂層的激光光束，其中所述線橫穿所述下游方向。
5.如權利要求3所述的方法，其中照射所述一個或多個子區(qū)域的步驟導致在預定圖案中固化所述涂層，以便在所述襯底上提供永久可見的圖像。
6.如權利要求5所述的方法，其中所述永久可見的圖像是標識或文字或符號。
7.如權利要求3所述的方法，其中在所述第一區(qū)域中和在所述激光光束所照射的所述一個或多個子區(qū)域外的所述粘合劑內的所述薄片的所述涂層被第二磁場排列，且在所述一個或多個子區(qū)域中的所述薄片的所述涂層被激光光束固化之后，所述粘合劑內的所述薄片的所述涂層隨后被固化。
8.一種用于涂敷襯底的系統(tǒng)，包括操作站，其用于以至少25ft/min的速度沿著下游方向的路徑移動襯底；涂布機，其用于涂敷具有多個涂層區(qū)域的所述襯底，每個涂層區(qū)域用于形成單獨的圖像，每個涂層區(qū)域包括在粘合劑內的磁性可排列薄片；第一磁場發(fā)生器，其位于所述路徑的一部分的周圍，用于產生第一磁場，所述第一磁場用于在所述襯底沿著所述路徑移動時對每個涂層區(qū)域內的磁性可排列薄片進行排列；以及一個或多個激光器，其用于提供一個或多個激光光束；以及控制器，其用于控制所述一個或多個激光器沿著穿過所述下游方向的方向照射所述襯底上的多個位置，以便當所述襯底移動時，接連地固化穿過所述襯底的涂層的線，且其中所述涂層的線的長度以預定的方式改變，以便形成圖像。
9.如權利要求8所述的用于涂敷襯底的系統(tǒng)，其中所述一個或多個激光器包括具有光束的激光器，所述光束被移動到穿過移動襯底的所述路徑的多個位置以固化所述粘合劑。
10.如權利要求9所述的用于涂敷襯底的系統(tǒng)，其中所述激光器是掃描激光器，所述掃描激光器被編程為當涂層區(qū)域在所述第一磁場中時照射所述涂層區(qū)域，以便在所述薄片退出所述第一磁場之前至少部分地固化在所述涂層區(qū)域中的所述薄片。
11.如權利要求10所述的用于涂覆襯底的系統(tǒng)，還包括第二磁場發(fā)生器，其被布置在所述第一磁場發(fā)生器的下游并沿著所述路徑布置，用于對在每個所述涂層區(qū)域的被所述掃描激光器固化的部分之外的薄片進行排列；以及包括固化站，其用于固化粘合劑，以便保持被所述第二磁場發(fā)生器排列的所述磁性可排列薄片的排列。
12.如權利要求9所述的用于涂覆襯底的系統(tǒng)，其中所述磁場發(fā)生器是永久磁鐵。
13.如權利要求8所述的用于涂覆的系統(tǒng)，包括用于當所述一個或多個激光器照射所述涂層時以每分鐘25到400英尺的速度移動所述襯底的電動機。
14.如權利要求13所述的用于涂覆襯底的系統(tǒng)，其中所述一個或多個激光器包括被定位成照射所述襯底并沿著穿過所述路徑的線固化所述涂層的陣列激光器。
15.如權利要求13所述的用于涂覆襯底的系統(tǒng)，其中所述激光器的陣列由所述控制器控制，使得一個或多個激光器動態(tài)地被接通而其它激光器被斷開，其中所述接通和所述斷開由適當編程的處理器控制，從而在所述襯底沿著所述路徑移動時，通過固化所述涂層的部分而形成圖像，所述涂層的部分由被接通的激光器所照射。
16.如權利要求8所述的用于涂覆襯底的系統(tǒng)，其中所述一個或多個激光器包括具有在325nm到425nm的范圍內的波長的激光器，且其中所述激光器具有在IOOmW到2000mW的范圍內的功率。
17.如權利要求16所述的用于涂覆襯底的系統(tǒng)，其中所述激光器在所述涂層上投射 0. 0625英寸到0. 375英寸的斑點或線。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于在襯底上形成圖像的系統(tǒng)和方法。掃描激光器具有與涂層粘合劑相容的波長，以便當激光器掃描并照射移動網上的涂層時固化粘合劑。用于通過提供掃描穿過磁場中的移動的涂覆襯底的掃描激光器來固化薄片的系統(tǒng)和方法，允許當磁性排列的薄片固化到固定的位置上時形成圖像。圖像具有固化排列的薄片的區(qū)域。掃描激光器固化它照射的區(qū)域內的磁性排列薄片。可選地，可使用激光器的陣列，其中單獨的激光器可被接通或斷開，以當移動網以高速移動時固定所照射的涂層。
文檔編號B41F17/00GK102555434SQ20111044549
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月27日 優(yōu)先權日2010年12月27日
發(fā)明者凡拉帝米爾·P.·瑞克沙, 尼爾·泰特鮑姆, 柯蒂斯·R.·魯斯卡 申請人:Jds尤尼弗思公司