用于确定在光学效应层的延伸区域上方的颜料颗粒取向的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及安全文件的保护领域，并且更特别地设及用于确定在光学效应层的延 伸区域上方的片形(platelet-shaped)颜料颗粒的分布和取向的方法和装置。光学效应层 可W是钞票、信用卡或其它安全文件的构成部分。片形颜料颗粒优选是非衍射颗粒，即片形 颜料颗粒不具有衍射表面结构。
【背景技术】
[0002] 本领域已知的是使用包含取向磁性或可磁化的颗粒或颜料，特别是同样光学可变 磁性或可磁化的颜料的油墨、组合物或层，用于例如对于安全文件的安全元件的生产。包含 取向磁性或可磁化颗粒的涂层或层例如在US 2,570,856;US 3,676,273;US 3,791，864;US 5，630，877W及US 5，364，689中公开。包括取向磁性颜色偏移的颜料颗粒，导致特别有吸引 力的光学效应，可用于安全文件的保护的涂层或层已在W0 2002/090002 A2和W0 2005/ 002866 A1中公开。US 7,276,719 B2公开了一种用于表面光学特性测角检查的装置，其包 括W预定空间角到要检查的表面的至少一个第一福射装置，W及用于捕捉发射到表面和从 该表面反射回来的福射的检测器装置。US 2005/083529 A1公开了用于确定在薄膜或涂层 中的效应颗粒取向的方法和设备。在EP 0 087 222 A2中，公开了用于表征表面涂层薄膜的 设备和方法。W0 2007/018727公开了用于对目标区域成像的方法和设备，其中目标区域采 用准直光照射，并且从目标区域反射的光由远屯、透镜和摄像机系统收集。
[0003] 虽然用于制造运种层的方法和部件在本领域中是已知的，但是仍然很少获知关于 在所述层中延伸区域上方的颜料颗粒的分布和特定取向。同样存在更好地理解在所述层的 生产过程期间的颗粒取向的动力学的需求，除了其它条件之外，其取决于所施加磁场的局 部(local)方向和强度，取决于层和磁体的相对运动，取决于未硬化涂层组合物的粘度，和/ 或取决于生产过程的时间尺度。
[0004] 获得对在硬化涂层的延伸区域上方的颗粒取向的深入了解的主要现有工具是对 通过涂层的代表性切口的电子显微镜(SEM)检查。由于所需的特定样品制备，表征整个安全 元件所需的大量SEM图片，W及要处理和分析的大量数据，运种方法相当繁琐。此外，所研究 的样品在过程中被破坏。
[000引因此，存在用于W不太繁琐方式表征在所述层的延伸区域上方的颜料颗粒的分布 和取向的装置和非破坏性方法的需求。该装置应特别可用于表征在层中的片形颗粒(例如 片形光学可变颜料颗粒)的分布和取向。特别地，该装置应可用于表征在诸如钞票等的文件 上的安全元件，其通过对磁性或可磁化的颗粒或颜料(特别是在施加层中光学可变磁性或 可磁化的颜料)取向，接着通过硬化所述层，诸如冻结在它们采用的位置和取向中的颜料颗 粒来产生。
【发明内容】
[0006] 因此，本发明的目的是提供用于有效和准确地确定在包括所述颜料颗粒的光学效 应层(0EL)的延伸区域上方的片形颜料颗粒的分布和取向的方法和装置。
[0007] 根据本发明用于确定在包括片形颜料颗粒的光学效应层的延伸区域上方的所述 颜料颗粒(特别是片形光学可变磁性或可磁化颜料颗粒）的分布和取向的方法包括W下步 骤：
[0008] a)使用具有沿至少一个第二方向取向的远屯、透镜光轴的远屯、透镜和摄像机组件， 在采用从至少一个第一方向入射的准直光对光学效应层的所述延伸区域的照射下，拍摄来 自所述至少一个第二方向的光学效应层的所述延伸区域的反射光的至少一个图像，W及
[0009] b)处理所述延伸区域的至少一个图像，W提取定量的颗粒分布和取向信息。
[0010] 同样在其中描述并且要求保护的是用于确定在包括所述颜料颗粒的光学效应层 的延伸区域上方的片形颜料颗粒(特别是片形光学可变磁性或可磁化颜料颗粒）的分布和 取向的装置，W及用于执行在此所述方法的所述装置的用途，运种装置包括：
[0011] a)准直光源，用于采用来自至少一个第一方向的准直光照射光学效应层的延伸区 域，W及
[0012] b)远屯、透镜和摄像机组件，用于收集从光学效应层的所述延伸区域反射到至少一 个第二方向上的光，其中远屯、透镜和摄像机组件的光轴沿所述第二方向取向，并且远屯、透 镜和摄像机组件被配置用于在采用从第一方向入射的准直光对光学效应层的延伸区域的 照射下，拍摄来自第二方向从光学效应层的延伸区域反射的光的至少一个图像，W及
[0013] C)部件，用于处理延伸区域的至少一个图像，W提取定量的颗粒分布和取向信息。
【附图说明】
[0014] 根据本发明的装置和方法现参考附图和特定实施例进行更详细地描述，其中
[0015] 图1是根据本发明的装置的示例性设置的顶视图片。
[0016] 图2A示意性地示出具有采用准直光的轴上照射的本发明装置的工作原理。
[0017] 图2B示意性地示出具有采用准直光的离轴照射的本发明装置的工作原理。
[0018]图3A示意性地示出包括取向W诸如产生负"滚动条(rolling bar)"效应的片形颜 料颗粒(P)的涂层。
[0019] 图3B示意性地示出包括取向W诸如产生正"滚动条"效应的片形颜料颗粒(P)的涂 层。
[0020] 图4A示意性地示出从轴上准直光源化巧Ij片形颜料颗粒(P)并且反射到远屯、透镜 中的光行程。
[0021] 图4B示意性地示出从离轴准直光源到片形颜料颗粒(P)并且反射到远屯、透镜中的 光行程。准直的离轴光源的光束方向与远屯、透镜的光轴成一个角度。片形颜料颗粒采用沿 所述角度的平分线(B)指向的其表面法线来取向。
[0022] 图4C示意性地示出从离轴准直光源到片形颜料颗粒(P)并且朝向远屯、透镜反射的 光行程。反射光不与远屯、透镜的光轴(0A)对齐，并且不对在摄像机(C)上形成的图像起作 用。
[0023] 图4D示意性地示出从轴上非准直光源朝向不同取向的两个片形颜料颗粒(P1，P2) 并返回到远屯、透镜的光行程。
[0024] 图4E示意性地示出从离轴非准直光源朝向不同取向的两个片形颜料颗粒(ΡΓ， Ρ2'）并返回到远屯、透镜的光行程。
[0025] 图5Α示意性地示出在包括取向W诸如产生负"滚动条"效应的片形颜料颗粒的涂 层组合物处的轴上光反射，该涂层的方位角(α)取向。Ξ个中屯、颜料颗粒处于反射位置 中。
[0026] 图5Β示意性地示出在包括取向W诸如产生负"滚动条"效应的片形颜料颗粒的涂 层组合物处的轴上光反射，该涂层W40°的方位角(α)取向。仅一个横向颜料颗粒处于反射 位置。
[0027] 图6Α示意性地示出如用于示例1的设置。
[0028] 图6Β表示在如示例1所测量的样本的不同方位角捕捉的一系列图片。
[0029] 图6C示意性地示出如用于示例2的设置。
[0030] 图7是取决于方位角的滚动条的中屯、位置变化的示图。
[0031 ]图8是示出取决于方位角的滚动条的总反射光的强度变化的示图。
[0032] 图9是示出取决于方位角的反射光强度的拟合高斯分布的标准偏差的变化的示 图。
[0033] 图10是示出取决于方位角的反射光强度的另外示图。
【具体实施方式】
[0034]
[0035] 下面的定义应当用于解释在说明书中讨论和在权利要求中陈述的术语含义。
[0036] 如在此所使用的，不定冠词"一"指示一个W及一个W上，且不必限制其指设名词 为单数。
[0037] 如在此所使用的，术语"约"是指所讨论的量或值可W是指定的特定值或在其附近 的一些其它值。通常，表示一定值的术语"约"旨在表示值的±5%内的范围。作为一个示例， 短语"约100"表示100 ± 5的范围，即从95到105的范围。通常，当使用术语"约"时，可W预期 根据本发明的类似结果或效应可在指示值的± 5%的范围内获得。
[0038] 如在此所使用的，术语"和/或"是指可存在所述组的元件中的全部或仅一个元件。 例如，"Α和/或护应指"仅A，或仅Β，或A和Β两者"。在"仅Α"的情况下，该术语还涵盖了Β不存 在的可能性，即"仅A，而没有护。
[0039] 术语"基本上平行"是指偏离平行对齐小于20%而术语"基本上垂直"是指偏离垂 直对齐小于20°。术语"平行"是指偏离数学上的精确平行对齐小于5°。类似地，"垂直"是指 偏离数学上的精确垂直对齐小于5°。
[0040] 术语"至少部分地"旨在表示，W下属性在一定程度上或完全满足。
[0041] 术语"基本上"和"实质上"用于表示W下特征、属性或参数完全(全部）实现或满 足，或到没有不利地影响预期结果的主要程度。
[0042] 如在此所使用的术语"包括"旨在是非排他性和开放的。因此，例如包括化合物A的 涂层组合物可包括除A之外的其它化合物。然而，术语"包括"同样覆盖"实质上由...组成" 和"由......组成"的更严格的意义，W使得例如"包括化合物A的涂层组合物"同样可(实质 上）由化合物A组成