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Title:
METHOD FOR ORIENTING PARTICLES THAT ARE SENSITIVE TO A MAGNETIC FIELD, AND PRINTING MACHINE FOR IMPLEMENTING SAME
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/127595
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates in particular to a method for orienting particles that are sensitive to a magnetic field, said particles being contained in a printing material affixed to a support (4), with the aid of a device (1) that comprises at least one array R of electromagnets (2) disposed side by side in a vertical position, the upper ends (22) of these electromagnets (2) extending either substantially in one and the same plane (P) or in an offset manner, so as to jointly form a curved surface, characterized in that said particles are oriented by briefly subjecting them to said magnetic field generated by said array R of electromagnets (2).

Inventors:
TOSONI OLIVIER (FR)
SAVARE THOMAS (FR)
GILLOT JULIEN (FR)
BORDE XAVIER (FR)
Application Number:
PCT/EP2019/086113
Publication Date:
June 25, 2020
Filing Date:
December 18, 2019
Export Citation:
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Assignee:
OBERTHUR FIDUCIAIRE SAS (FR)
COMMISSARIAT ENERGIE ATOMIQUE (FR)
International Classes:
B42D25/369; B41M3/14; B42D25/405; H01F7/20
Domestic Patent References:
WO2002031945A22002-04-18
WO2017148789A12017-09-08
WO2002031945A22002-04-18
Foreign References:
DE102005042895A12007-03-15
DE102017202747B32018-08-16
EP2055501A22009-05-06
US20020160194A12002-10-31
US20110168088A12011-07-14
CA2871381A12013-11-14
EP1493590A12005-01-05
DE102005042895A12007-03-15
DE102017202747B32018-08-16
EP2055501A22009-05-06
US20050181160A12005-08-18
Attorney, Agent or Firm:
REGIMBEAU (FR)
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Claims:
REVENDICATIONS

1. Procédé pour orienter des particules sensibles au champ magnétique, particules contenues dans un matériau d'impression apposé sur un support (4), à l'aide d'un (1 ) dispositif qui comprend au moins un réseau R d'électro aimants (2) disposés côte à côte en position verticale, les extrémités supérieures (22) de ces électro-aimants (2) s'étendant soit sensiblement dans un même plan (P), soit de manière décalée, de manière à former ensemble une surface incurvée, caractérisé par le fait que l'on procède à l'orientation desdites particules en les soumettant de manière brève, audit champ magnétique généré par ledit réseau R d'électro-aimants (2).

2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé par le fait que l'on procède à ladite orientation alors que ledit support (4) est en mouvement relatif par rapport audit au moins un réseau R d'électro-aimants (2).

3. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé par le fait que l'on procède à ladite orientation en alimentant ledit au moins un réseau R d'électro-aimants (2) par impulsion.

4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'on procède à plusieurs impulsions successives.

5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'on fait usage d'une pluralité de réseau R d'électro-aimants (2), que ledit support (4) est en mouvement relatif par rapport à chacun desdits réseaux R et que l'on alimente successivement par impulsion chacun desdits réseaux R.

6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'on fait usage de réseaux R d'électro-aimants (2) identiques, alimentés électriquement de manière identique.

7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on fait usage d'électro-aimants (2) de forme tubulaire.

8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on fait usage d'électro-aimants (2) alimentés individuellement en électricité et avec des moyens pour piloter à la demande la circulation/non circulation de courant dans chaque électro-aimant (2).

9. Procédé selon l'une des revendications précédé, caractérisé par le fait que l'on fait usage d'électro-aimants (2) qui comportent un noyau ferromagnétique doux (20) constitué d'un matériau ferromagnétique à haute perméabilité magnétique, à induction à saturation élevée, et à faible rémanence magnétique.

10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on fait usage d'un dispositif (1 ) dont les électro-aimants (2) sont solidaires d'un socle (3).

1 1. Procédé selon la revendication 10, caractérisé par le fait que ledit socle (3) est en matériau ferromagnétique.

12. Procédé selon la revendication 10 ou 11 , caractérisé par le fait que ledit socle (3) comporte un ensemble de cavités individuelles (30) dans lesquelles sont positionnées les extrémités inférieures desdits électro-aimants (2).

13. Procédé selon l'une des revendications 9 à 12, caractérisé par le fait que ledit socle (3) comporte des rainures (6) et/ou des perforations (7) pour le passage des fils (5) d'alimentation desdits électro-aimants (2).

14. Machine d'impression de supports à usage fiduciaire pour la mise en œuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes.

15. Machine selon la revendication 14, caractérisée par le fait que ledit au moins un dispositif (1 ) est positionné, en considérant le sens de déplacement des supports à travers la machine, en aval ou à proximité immédiate d'un poste d'impression avec un matériau d'impression contenant des particules configurées pour s’orienter selon la direction des lignes de champ magnétique.

Description:
DESCRIPTION

Titre : PROCEDE POUR ORIENTER DES PARTICULES SENSIBLES AU CHAMP MAGNETIQUE ET MACHINE D'IMPRESSION POUR SA MISE EN OEUVRE

DOMAINE DE L’INVENTION

La présente invention se rapporte à un procédé pour orienter des particules sensibles au champ magnétique contenues dans un matériau d’impression apposé sur un support, ainsi qu’à une machine d’impression qui en fait usage.

ETAT DE LA TECHNIQUE

Les encres à effets optiques remarquables sont largement utilisées dans le domaine de l’impression fiduciaire pour la réalisation d’éléments de sécurité anti -contrefaçon. Plus particulièrement, il en existe dont les effets visuels sont obtenus grâce à la mise en œuvre de champs magnétiques. Les pigments contenus dans ces encres se présentent alors sous la forme de minces plaquettes multicouches qui présentent les caractéristiques suivantes :

- Un cœur constitué d'un matériau ferromagnétique (à base de fer, de cobalt ou de nickel) qui, grâce à la forme plane de la plaquette, permet à celle-ci de s’orienter sous l’action d’un champ magnétique du fait de l’anisotropie de forme ;

- Une couche réfléchissante (souvent métallique) grâce à laquelle la plaquette prend un éclat brillant lorsque les positions de l’éclairage et de l’observateur respectent certaines conditions géométriques particulières, et une teinte beaucoup plus sombre dans le cas contraire ;

- Une éventuelle couche de matériau diélectrique transparent dont le réglage de l’épaisseur permet de moduler la couleur du pigment ;

- En lien avec la précédente caractéristique, une couche absorbante permettant de moduler plus précisément la teinte.

De tels pigments sont décrits en détail, notamment dans les documents de la famille du document US 2002/0160194.

L’utilisation de ces encres repose sur un système d’impression permettant, au moment où l’encre est appliquée mais pas encore réticulée (c'est à dire pas encore sèche), d’orienter les plaquettes de pigments par un champ magnétique pour réaliser des motifs et des effets optiques singuliers en réflexion, avant de figer l’encre.

Le champ magnétique est généralement produit par un ou plusieurs aimants, agencés de manière à créer le motif voulu et encapsulés dans un boîtier que l’on vient insérer dans les cylindres d’impression. Cela est notamment décrit dans US2011 /0168088.

Le motif le plus connu est celui dénommé « barre roulante » (ou « rolling bar » en anglais). Il s'agit d'un motif en forme de barre lumineuse, qui donne l’impression de « rouler » de haut en bas lorsqu’on incline le support vers soi.

Pour le produire, on utilise un aimant plat à l’orientation magnétique parallèle au support et perpendiculaire à la direction de la barre souhaitée, situé à une distance de quelques millimètres en dessous du support, et dont les dimensions horizontales excèdent légèrement celles de la zone traitée. De nombreuses variations de cette "rolling bar" sont proposées, notamment dans le document CA2871381 , où l’insertion d’un réseau bidimensionnel (damier) de petits aimants entre l’aimant de "rolling bar" principal et le support imprimé permet de générer des motifs esthétiques et variés.

Dans le document WO2017148789 est décrite une technique qui permet de produire une ligne fermée, circulaire ou de forme plus complexe, laquelle semble s’agrandir ou se rétrécir lorsque le support est incliné.

Il est également possible de produire des inscriptions moins abstraites, comme un dessin ou du texte, en utilisant des plasto-aimants gravés sur quelques centaines de microns de profondeur, avec une résolution de l’ordre du millimètre. On peut se reporter au document EP1493590 à ce sujet.

Malgré leur diversité, aucun de ces systèmes évoqués ci-dessus n’est reconfigurable à volonté, instantanément et facilement.

En effet, pour changer le motif de l'inscription à réaliser, on doit démonter les boîtiers magnétiques du support sur lequel ils sont montés et mettre en place d’autres boîtiers qui possèdent d'autres géométries (c'est à dire dispositions) d’aimants à l’intérieur, ou d’autres gravures à leur surface.

En d’autres termes, le système d’orientation est fixe et il n’est pas possible de modifier l’effet optique d’une feuille à l’autre ou entre différentes portions de bande en cours d’impression, si on le souhaite. Ceci veut dire que chaque billet sur chaque feuille ou portion de bande reçoit la même orientation magnétique et par conséquent le même motif. Il n’est pas possible de modifier l’effet visuel produit sans un arrêt prolongé de la production.

Dans les documents DE102005042895A1 et DE102017202747B3 sont décrits des systèmes qui visent à pallier ces inconvénients et qui font usage à cet effet d'une matrice d’électro-aimants de petite taille, que l'on peut commander à distance par un câblage électrique adéquat, de manière à pouvoir reconfigurer l’effet magnétique à volonté, c'est à dire quand cela est souhaité. Cela permet d'apporter une orientation magnétique spécifique à chaque feuille ou portion de bande, voire à chaque billet si nécessaire et d'obtenir une sorte de personnalisation de l’effet magnétique. L’effet visuel réalisé par ce système n’est donc pas figé comme dans les documents évoqués plus haut, où la disposition des aimants dans les boîtiers fixe le motif et oblige à changer le boîtier si l’on souhaite changer de motif.

Des variantes de l’implémentation et du mode de contrôle de ce principe sont proposées dans les documents EP2055501A2 et W00231945A2.

Cependant dans tous les systèmes de l’état de l’art, les boîtiers doivent être montés sur un cylindre rotatif qui accompagne la feuille, permettant que l’encre magnétique reste dans la zone d’influence de la matrice magnétique pendant une durée suffisante, laissant ainsi le temps aux encres de s’orienter.

Or, l’alimentation électrique d’une multitude de matrices comportant chacune une multitude d’éléments inversibles (noyaux bobinés ou aimants mobiles), tous disposés dans une pièce en rotation, implique de faire passer une puissance importante (plusieurs kilowatts) dans un élément mobile, tout en gardant le contrôle sur plusieurs milliers de signaux et en évitant un échauffement excessif. L’état de l’art précité ne décrit pas comment pallier ces difficultés.

Une autre difficulté qui découle des dispositifs décrits ci-dessus réside dans le phénomène de "traînée ", qui est dû au mouvement relatif du matériau d'impression et de son support, vis-à-vis de la matrice d'électro aimants. Au gré de ce mouvement, les pigments magnétiques prennent des orientations successives, liées au champ magnétique variable qu’ils traversent, chaque orientation effaçant la précédente. Ainsi, des lignes parallèles au mouvement relatif du support vis-à-vis de la matrice d’électroaimants se forment, au détriment de l’intégralité du motif souhaité. Cette dégradation du motif est similaire à celle qu’on constaterait par exemple en voulant apposer un dessin au moyen d’un tampon encreur sur une feuille qui serait en mouvement par rapport au tampon.

La présente invention a pour but de résoudre cette dernière difficulté, et de se dispenser, autant que possible, de l'incorporation (comme dans l'état de la technique discuté ci-dessus) des électro-aimants au sein des cylindres.

EXPOSE DE L’INVENTION Ainsi, la présente invention est relative à un procédé pour orienter des particules sensibles au champ magnétique, particules contenues dans un matériau d'impression apposé sur un support, à l'aide d'un dispositif qui comprend au moins un réseau R d'électro-aimants disposés côte à côte en position verticale, les extrémités supérieures de ces électro-aimants s'étendant soit sensiblement dans un même plan, soit de manière décalée, de manière à former ensemble une surface incurvée, caractérisé par le fait que l'on procède à l'orientation desdites particules en les soumettant de manière brève, audit champ magnétique généré par ledit réseau R d'électro-aimants.

De cette manière, le système d’aimantation n’a pas besoin de suivre la feuille pour induire le motif souhaité dans l’encre.

Avec l'invention, on oriente des encres magnétisables de manière versatile et on s’affranchit de la contrainte d’accompagnement du support d’impression à l’aplomb dudit système, ce qui en rend le champ d’application de l'invention plus large que dans l’état de l’art. En d'autres termes et ainsi qu'on le verra plus loin dans la description qui suit, l’invention permet, par combinaison des champs produits localement par les différents noyaux, de générer un motif dans une encre en mouvement avec son support par le seul contrôle de la polarité des courants qui alimentent les bobinages des électro-aimants.

Comme on le verra plus loin, l’absence de traînée liée au mouvement relatif du matériau d’impression, et donc du support, et de la matrice d’électro-aimants est garantie par la durée des impulsions, suffisamment courte, tandis que la netteté du motif peut être renforcée par l’application de plusieurs impulsions successives, notamment au moyen de plusieurs réseaux d’électro-aimants, synchronisées de manière à se superposer les unes aux autres au niveau d’une même zone dudit support pourvue du matériau d’impression. La présente invention permet d’utiliser le même dispositif pour réaliser autant de motifs que la résolution du réseau (matrice) bidimensionnel l’autorise, par un simple ajustement des courants introduits dans le système, qui peut se faire par le biais d’une interface adaptée.

Selon d'autres caractéristiques non limitatives et avantageuses du présent procédé :

- l'on procède à ladite orientation alors que ledit support est en mouvement relatif par rapport audit au moins un réseau R d'électro-aimants ;

- l'on procède à ladite orientation en alimentant ledit au moins un réseau R d'électro-aimants par impulsion ;

- l'on procède à plusieurs impulsions successives, notamment coordonnées de manière à faire coïncider les motifs engendrés par la répartition des courants dans chacun desdits réseaux R ;

- l'on fait usage d'une pluralité de réseau R d'électro-aimants, ledit support étant en mouvement relatif par rapport à chacun desdits réseaux R et chacun desdits réseaux R étant alimenté successivement par impulsion ;

- l'on fait usage de réseaux R d'électro-aimants identiques, alimentés électriquement de manière identique ;

- l'on fait usage d'électro-aimants de forme tubulaire ; - l'on fait usage d'électro-aimants alimentés individuellement en électricité et avec des moyens pour piloter à la demande la circulation/non circulation de courant dans chaque électro-aimant ;

- l'on fait usage d'électro-aimants qui comportent un noyau ferromagnétique doux constitué d'un matériau ferromagnétique à haute perméabilité magnétique, à induction à saturation élevée, et à faible rémanence magnétique ;

- l'on fait usage d'un dispositif dont les électro-aimants sont solidaires d'un socle ;

- ledit socle est en matériau ferromagnétique ;

- ledit socle comporte un ensemble de cavités individuelles dans lesquelles sont positionnées les extrémités inférieures desdits électro-aimants ;

- ledit socle comporte des rainures et/ou des perforations pour le passage des fils d'alimentation desdits électro-aimants.

Avantageusement et comme indiqué plus haut, lesdits électro- aimants comportent un noyau ferromagnétique doux constitué d'un matériau ferromagnétique à haute perméabilité magnétique, notamment une perméabilité magnétique relative supérieure à 20, à induction à saturation élevée, notamment une saturation magnétique supérieure à 100mT, et à faible rémanence, notamment une rémanence inférieure à 5mT. Ces deux premières propriétés assurent l’efficacité du bobinage sur le noyau doux, tandis que la faible rémanence permet au champ magnétique de revenir à une valeur presque nulle lorsque le courant est coupé. Dans le cas contraire, un effet de traînée pourrait apparaître.

La présente invention se rapporte également à une machine d'impression de supports à usage fiduciaire pour la mise en œuvre du procédé selon l'une des caractéristiques précédentes.

Avantageusement, au sein de cette machine, ledit au moins un dispositif est positionné, en considérant le sens de déplacement des supports à travers la machine, en aval ou à proximité immédiate d'un poste d'impression avec un matériau d'impression contenant des particules configurées pour s’orienter selon la direction des lignes de champ magnétique.

DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre. Elle sera faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :

- la figure 1 est une vue simplifiée de profil d'un dispositif que l'on peut utiliser dans le cadre de l'invention, étant entendu que sont représentés ici seulement les noyaux ferromagnétiques, leur support, ainsi que la représentation schématique d'une feuille recouverte d'encre ;

- la figure 2 est une vue en perspective du dispositif de la figure précédente ;

- la figure 3 est une vue en perspective du socle visible sur les figures précédentes, mettant en évidence des modes d'assemblage et d'extraction des fils d'alimentation des noyaux ferromagnétiques ;

- la figure 4 est un schéma de la pixellisation du motif souhaité ;

- la figure 5 est une vue de dessus du dispositif des figures 1 et 2 mettant en évidence l’étendue spatiale horizontale du support d’impression par rapport à la matrice de noyaux ferromagnétiques bobinés ; - la figure 6 est une vue analogue à la figure 4 montrant la répartition nécessaire des courants injectés dans les noyaux pour obtenir le motif souhaité ;

- la figure 7 est une vue d'une simulation informatique du résultat visuel obtenu pour la représentation de la lettre "M" ;

- la figure 8 est une vue d'une simulation informatique d'un résultat visuel selon un premier angle obtenu grâce au dispositif précité pour la représentation de la lettre « K » combiné avec un aimant de "rolling bar" selon l'état de la technique ;

- la figure 9 est une vue analogue à la figure 8, montrée sous un deuxième angle différent, pour mettre en évidence l'effet de mouvement ;

- la figure 10 est une vue analogue à la figure 8, montrée sous un troisième angle différent, pour mettre en évidence l'effet de mouvement ;

- la figure 11 est une vue analogue à la figure 8, montrée sous un quatrième angle différent, pour mettre en évidence l'effet de mouvement ;

- les figures 12A à 12D sont des vues simplifiées de dessus d'une matrice à quatre électro-aimants alimentée électriquement de quatre façons différentes avec, en regard de cette matrice, une photographie du résultat obtenu, correspondant au phénomène d'orientation de particules engendré par l'activation des électro-aimants ;

- la figure 13 est un ensemble de schéma destiné à illustrer le traitement d'une bande de support défilant à l'aplomb d'une série de dispositifs tels qu'évoqué plus haut.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION

Un exemple de dispositif 1 utilisable dans le cadre de la présente invention est visible sur les figures 1 et 2 annexées. Dans le mode de réalisation présenté ici, on a affaire à un "quadrillage", c'est à dire un réseau bidimensionnel R de cent (10 par 10) électroaimants 2, autrement appelés noyaux bobinés. Cela permet de constituer 100 "pixels magnétiques", chaque pixel pouvant être contrôlé par l’intermédiaire d'un courant électrique parcourant la bobine de l'électroaimant correspondant 2.

Sur les figures précitées, le réseau R prend la forme d’un quadrillage régulier, autrement dit un pavage carré du plan. Toutefois, cette répartition des noyaux bobinés n'est absolument pas limitative et on peut envisager que le réseau prenne la forme de n’importe quel pavage du plan. Il existe trois pavages réguliers du plan : carré, triangulaire et hexagonal, ainsi qu’un grand nombre de pavages combinant plusieurs types de polygones réguliers.

De même, on peut faire usage d'un nombre plus ou moins important d'électroaimants 2. Bien entendu, à surface de réseau R égale, plus le nombre d'électroaimants 2 est important, plus les pixels précités sont fins.

Les électroaimants 2 ont ici une forme cylindrique. A nouveau, même si cette forme est avantageuse, elle n'est pas obligatoire et on peut envisager d'autres formes de réalisation (parallélépipèdes allongés, prismes, cubes, diabolo biconique à base circulaire ou carrée etc.).

Les électroaimants 2 sont avantageusement fixés à un socle 3, préférentiellement en matériau ferromagnétique comme l’acier martensitique ou le ferrite doux, ce qui permet, outre un maintien mécanique, de fermer un des côtés de boucles de flux magnétiques générées par les noyaux bobinés. Ceci permet d’accroître l’intensité du champ magnétique produit à l’extrémité libre des noyaux bobinés.

Le diamètre des ensembles noyau+bobine des électroaimants 2 génère un encombrement qui conditionne la résolution des motifs qui pourront être réalisés à partir du système. Ce diamètre sera choisi selon le compromis suivant : plus il est important, plus les motifs sont grossiers, mais meilleur est l’alignement magnétique des encres, car des bobinages plus volumineux peuvent générer un champ plus intense.

Comme montré sur les figures annexées, la face supérieure 31 du socle 3 comporte autant de petites cavités 30 qu'il existe d'électroaimants 2. Et les extrémités inférieures de ces derniers sont engagées partiellement dans ces cavités.

Les électroaimants 2 sont disposés les uns à côté des autres en position verticale. Ils ont tous les mêmes dimensions, de sorte que leurs extrémités supérieures 22 s’étendent toutes dans un même plan P parallèle à la face supérieure du socle 3. Ainsi, le champ magnétique généré par le dispositif est d’intensité comparable sur toute sa surface. Dans une variante non représentée ici, il est envisageable que les électroaimants 2 présentent un rayon de courbure à la fois individuellement et collectivement pour épouser la forme du support 4 si celui-ci est courbe. Autrement dit, les extrémités supérieures sont décalées progressivement et peuvent être coupées en biseau ou en arrondi, de manière à générer ensemble une surface incurvée (galbée).

Les noyaux ferromagnétiques 20 des électroaimants 2 sont avantageusement réalisés dans un alliage ferromagnétique, comme l’acier martensitique (saturation à 1 .9 T) ou le ferrite doux (saturation à 0.4T). Les matériaux doux métalliques voient leur structure cristallographique détériorée en surface lors des étapes d’usinage, ce qui peut accroître leur rémanence. Un traitement thermique approprié peut alors permettre de relaxer les contraintes mécaniques et de s’affranchir ainsi de cette rémanence.

L’opération de bobinage elle-même est avantageusement réalisée au préalable. Le diamètre des fils 5 utilisés à cette fin est choisi pour permettre de placer toutes les bobines côte à côte. Ainsi, de petits anneaux de type clips 50 peuvent permettre le maintien latéral du fil de cuivre bobiné et assurer de conserver une hauteur suffisante de noyau libre par laquelle ce dernier peut être positionné dans le socle 3.

Des rainures 6 et/ou des perforations 7 sont préférentiellement prévues dans le socle 3 pour laisser passer les fils 5 d’alimentation des bobinages. A la figure 3, seuls deux électroaimants 2 et leurs fils d'alimentation 5 associés ont été représentés afin d'en faciliter la consultation.

Ces fils sont rassemblés et connectés de manière à permettre le contrôle de l'alimentation de chaque électroaimant.

Aux figures 1 et 5 est représenté, au-dessus du dispositif 1 juste une partie d’un support 4 tel qu'une feuille ou une bande de support qui est revêtue d'un pigment ou d'une encre renfermant des particules magnétisables. On s'est volontairement limité à représenter la fraction du support 4 qui est utilement affectée par le dispositif 1 .

Une manière de configurer les courants pour obtenir un motif donné est présentée sur la Figure 4. En l'occurrence, dans cet exemple, le motif MO en question est la représentation de la lettre "M".

Dans un premier temps, ce motif MO est découpé en pixels selon la résolution permise par le dispositif utilisé (10x10 pixels dans le cas représenté ici). Deux zones sont ainsi définies : l’intérieur INT du motif MO, et l’extérieur EXT du motif.

Il est alors possible de faire apparaître en brillance le contour de la zone ainsi délimitée en attribuant une certaine valeur de courant aux pixels de la zone intérieure INT, et la valeur opposée aux pixels de la zone extérieure. C'est la situation représentée à la figure 6. La valeur absolue de ce courant doit être maximisée de manière à obtenir le champ magnétique le plus élevé possible, sans provoquer d’échauffement excessif des bobinages des électroaimants.

Un calcul magnétostatique montre qu’on peut obtenir un champ magnétique d’environ 15 mT avec 40 A. tours par noyau magnétique, ce qui peut être réalisé par exemple par un bobinage de 40 tours parcouru par un courant de 1 A, ou par un bobinage de 80 tours parcouru par un courant de 0.5A. Ceci permet de générer des motifs avec une résolution d’environ 1.5 mm.

Une interface de contrôle électronique non représentée permet de distribuer les courants dans chaque électroaimant 2 que comporte le support 3 de ces derniers.

A la figure 12A est représentée très schématiquement une matrice de seulement quatre électro-aimants 2, tous étant alimentés à + 40A. tours. Une illustration correspondante du phénomène d'orientation de particules engendré par l'activation des électro-aimants est visible sur la droite de la matrice.

Les figures 12B et 12C sont équivalentes à la figure 12B, si ce n'est que deux électro-aimants sont alimentés à +40A. tours et les deux autres à -40A. tours, et ce selon deux dispositions différentes. On observe sur la partie droite de ces figures les phénomènes d'orientation correspondants.

Enfin, la figure 12D montre toujours la même matrice, dont un seul électro-aimant est alimenté à -40A. tours. L'illustration du phénomène qui en découle est visible sur la droite.

Avec une telle matrice, la largeur des pixels optiques est de 1.5 mm, et l’enroulement de 80 tours de fil de cuivre de 100pm de diamètre est alimenté avec un courant de 0.5A La puissance perdue par effet Joule dans les bobinages est de l’ordre du dixième de watt par noyaux bobiné, ce qui autorise une utilisation en continu sans échauffement excessif.

Conformément à l'invention, l'on procède à l'orientation des particules en les soumettant de manière brève au champ magnétique généré par le réseau d'électro-aimants.

Par le terme brève , on entend, dans l'ensemble de la demande, y compris dans les revendications, une durée plus courte que la durée nécessaire pour que le déplacement relatif du support par rapport au réseau d’électro- aimants excède la résolution du motif visé. Autrement dit, la durée pendant laquelle les particules sont orientées par le champ magnétique généré par un I l

réseau d'électro-aimants est inférieure à la distance entre deux électro-aimants dudit réseau, divisée par la vitesse relative entre le support d’impression et le réseau d’électro-aimants.

Cela permet d'utiliser le dispositif décrit plus haut dans un mode d’impression en continu, au fur et à mesure du déroulé d’une bande ou en feuilles à feuilles, sans accompagnement par un cylindre.

En effet, selon la technique antérieure, un champ magnétique activé de manière continue et constante peut générer un effet de traînée et ne pas permettre d’utiliser efficacement tous les pixels puisque chaque parcelle du support et de l’encre passe successivement au droit de plusieurs pixels, et est ainsi exposée à plusieurs directions de champ magnétique.

Si l'on considère que la soumission de manière brève des particules au champ magnétique est assimilable à une "impulsion ", alors la durée de cette impulsion doit être telle que le décalage du support durant l’impulsion soit inférieur ou égal à la résolution de la matrice d’électro-aimants.

A titre d’exemple, si la résolution de la matrice est de 1.5 mm et que la vitesse de passage du support est de 1 ,5 m/s, la durée des impulsions ne doit pas excéder 1 milliseconde.

Le fait d’utiliser un courant "pulsé", c'est à dire généré sous forme d'impulsion, permet d’accroître considérablement la valeur du champ magnétique pour une puissance moyenne donnée.

Par exemple, pour des impulsions de 1 milliseconde espacées de 40 millisecondes, ce qui correspond à une distance de 6 cm entre deux éléments orientables successifs pour une vitesse de défilement de 1.5m/s, il est possible de multiplier la puissance instantanée par 40, et donc d’augmenter le courant d’un facteur 6 environ. Ainsi, la puissance moyenne qui aurait permis d’obtenir 15 mT en continu permet d’obtenir 90 mT de champ impulsionnel.

La durée d’orientation des encres dépend de l’intensité du champ magnétique. Elle peut être mesurée par exemple en faisant défiler un aimant à différentes vitesses sous une encre et en filmant l’encre fraîche, c’est-à-dire non séchée, avec une caméra rapide. Le temps de réaction de ces encres est directement lié à la faculté des pigments à s’orienter dans leur matrice vectrice. Ainsi, la nature intrinsèque de l’encre et celle des pigments mais aussi et surtout la vitesse de défilement des supports à traiter par les champs magnétiques constituent les deux facteurs impactant fortement la résolution des informations à transmettre à l’encre fraîche. Le résultat visuel (obtenu par simulation numérique) avec un courant continu de 40A. tours est représenté à la figure 7, en prenant en compte les facultés d’alignement magnétique d’une encre du commerce.

Pour pouvoir améliorer la résolution, et donc utiliser des impulsions assez courtes, il est possible de juxtaposer plusieurs matrices d’électroaimants et de leur appliquer des impulsions de manière périodique et synchronisée, de manière à ce que les effets des différentes impulsions s’ajoutent et accroissent progressivement la netteté du résultat. Ceci sera d’autant plus utile que la vitesse des supports à traiter augmente.

Une illustration de principe de superposition des impulsions décrit ci-dessus est donnée à la figure 13.

Ainsi, sur cette figure, on a représenté un support 4 en forme de bande, qui se déplace de gauche à droite au-dessus de quatre dispositifs 1 identiques, disposés à proximité les uns des autres dans le sens longitudinal d'avancée de la bande. Les dispositifs 1 sont configurés pour reproduire la lettre "M", comme illustré aux figures 6 et 7.

Lorsque l'on active chacun des dispositifs 1 , successivement, sous la forme d'une impulsion (remarquable par un pic sur la courbe dans la partie inférieur de la figure), alors on améliore à chaque fois d'un cran la netteté du motif "M".

Pour exploiter au mieux le champ magnétique généré par le dispositif, le support d’impression 4 sur lequel est étalée l’encre doit être situé au plus près de l’extrémité supérieure 22 des électroaimants 2, car l’intensité du champ magnétique diminue rapidement en fonction de la distance entre le support 4 et ladite extrémité supérieure.

Même si cela n'a pas été représenté sur les figures annexées, le dispositif peut comporter un capot qui s'étend juste au-dessus de l'extrémité supérieure des électroaimants 2, de sorte qu'aucun contact direct n'existe entre le support 4 et les électroaimants 2.

On peut toutefois se dispenser d'un tel capot. Dans une telle hypothèse, il peut en revanche être utile de combler les interstices entre les extrémités des noyaux pour ménager une zone plate et non pas "hérissée de pics". Par exemple, les clips 50 peuvent être avoir une forme carrée et assurer ainsi un "pavage" de l’espace sous le support d’impression.

Le dispositif 1 peut être utilisé de la même manière qu’un boîtier d’orientation magnétique de type connu. L’encre est appliquée sur le support 4 à imprimer et ce dernier est placé à l’aplomb du dispositif 1 , comme montré aux figures 1 , 2 et 5. Ainsi, les plaquettes magnétiques réfléchissantes contenues dans le pigment s’orientent de manière à générer le motif voulu. Ensuite, l’encre est réticulée, si possible lorsqu’elle est encore sous l’influence du champ magnétique, de manière à figer définitivement le motif.

Bien entendu, plutôt que d’occuper une seule zone déterminée à l’avance du support 4 d’impression, le dispositif peut englober l’ensemble de la surface du support 4 et notamment toute sa largeur (ou laize), de sorte qu’il soit possible d'en activer seulement certaines zones, préférentiellement non adjacentes et différentes d’une feuille ou d’une portion de bande à la suivante.

Pour ce cas précis, il est particulièrement important que la rémanence des noyaux magnétiques des électro-aimants soit très faible, sinon les zones éteintes généreront un champ certes faible mais qui ne sera pas masqué par l’activation des bobines, avec le risque de créer un "bruit de fond" autour du motif.

En outre, le motif MO qui est configuré peut être lui aussi différent d’une feuille à la suivante ou d’une portion de bande à une autre. Par exemple, chaque feuille ou portion de bande peut recevoir une information unique de type numéro de série qui est incrémenté à chaque tour de machine, un code à barre simple ou complexe à deux dimensions (ex QR code » ) .

On peut aussi envisager que les matrices d’électroaimants transmettent des motifs aléatoires et uniques à l’encre, individualisant de la sorte chaque produit, puis dans une étape ultérieure, que ces motifs uniques soient enregistrés et conservés dans une base de données pour permettre plus tard, en circulation, une authentification et/ou une identification dudit produit par comparaison du motif du produit et du motif enregistré. En variante, un code est généré à partir du motif, ce code étant utilisé pour l’authentification et/ou l’identification. Ces modes d’utilisation accentuent encore le caractère modulable et la souplesse d’utilisation de l’invention.

Le dispositif peut être superposé avec un dispositif plus classique tel que par exemple celui qui permet de configurer une "rolling bar" ou un anneau, obtenus avec un aimant de grandes dimensions (comparables à celles de l’ensemble du réseau R) placé quelques millimètres en dessous du support d'impression 4. L’effet de mouvement d’ensemble, non reconfigurable, peut ainsi être personnalisé de manière dynamique par la superposition d’un motif appliqué par le dispositif de l’invention. Les dimensions des aimants, leur nature ainsi que leur position peuvent être choisies de manière à assurer un bon équilibre entre les deux contributions.

Un exemple est présenté aux figures 8 à 11 qui se rapportent à l'effet obtenu, sous la forme d'une simulation, par la superposition d'un effet classique ( "rolling bar ") à un motif MO (ici la lettre "K ") réalisé grâce au dispositif selon l'invention. Le support imprimé est représenté sous différents angles pour mettre en évidence l'effet de mouvement.

Le champ magnétique délivré par les électroaimants 2 étant assez faible, une manière de renforcer la netteté du résultat est de pré-aligner les plaquettes magnétiques réfléchissantes au moyen d’un champ magnétique plus intense et uniforme sur la surface concernée. Ce champ magnétique doit être délivré par un système distinct du dispositif 1 et avant ce dernier. Ainsi un champ magnétique parallèle au support 4 place les particules dans une configuration brillante , alors qu’un champ magnétique perpendiculaire au support place les particules dans une configuration sombre . Selon le motif visé, l’une ou l’autre de ces possibilités peut être choisie.

Bien entendu, un ou plusieurs dispositifs peuvent être utilisés au sein d'une machine d'impression de supports à usage fiduciaire, qu'il s'agisse d'une impression feuille à feuille ou en continu sur une bande. Dans ces cas, il est (ils sont) positionné(s), en considérant le sens de déplacement du support à travers la machine, en aval d’un poste d’impression ou dans un voisinage immédiat et de manière à pouvoir figer l’encre par réticulation (par exemple aux ultraviolets) alors que cette dernière est encore soumise au champ magnétique généré par le(s) dispositifs(s).

On utilisera des encres qui présentent ou non un changement de couleur en fonction de l’angle d’incidence de la lumière.

Le dispositif présenté ici peut également être utilisé pour réaliser une authentification interactive sur un dispositif de sécurité contenant des encres actives telles que celles décrites dans le document US2005181160, c’est- à-dire dont les pigments présentent un degré de liberté leur conférant une réactivité à un champ magnétique même une fois que l’encre est figée.