DE69712614T2

DE69712614T2 - Magnetische partikel, substrat solche partikel enthaltend, sicherheitsdokument und methode zur erfassung solcher partikel

Info

Publication number: DE69712614T2
Application number: DE69712614T
Authority: DE
Inventors: Jonathan Burrell; Pierre Doublet; John Fisher; Andrew Robertson
Original assignee: Bekaert NV SA; ArjoWiggins SAS
Current assignee: ArjoWiggins SAS
Priority date: 1996-12-12
Filing date: 1997-12-12
Publication date: 2003-01-02
Anticipated expiration: 2017-12-13
Also published as: CA2246304A1; TR199801561T1; HUP9902281A2; WO1998026379A3; ATE217721T1; EP0897569B1; HUP9902281A3; BR9707632A; CN1211331A; CA2246304C; PL328599A1; HU225074B1; JP2009277244A; SK285298B6; WO1998026379A2; AU732892B2; EP0897569A2; DK0897569T3; JP4467646B2; CZ251798A3

Description

Gebiet der Erfindung.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Nachweis der Anwesenheit von Teilchen in einem Substrat, dessen Basismaterial elektromagnetische Eigenschaften aufweist, die sich wesentlich von den entsprechenden elektromagnetischen Eigenschaften der Teilchen unterscheiden.
Die Erfindung betrifft außerdem die Teilchen und das Substrat, umfassend solche Teilchen, die die leichte Erkennung eines Dokuments als genuines bzw. echtes Sicherheitsdokument gestatten, um das Kopieren des Dokuments zu verhindern oder um zu dessen Beglaubigung beizutragen.
Die Erfindung soll primär oder hauptsächlich bei der Identifizierung oder Beglaubigung aller Arten von Sicherheitsdokumenten mit einem Basismaterial aus Papier oder einem synthetischen Basismaterial wie Banknoten, Schecks, Pässen, Kreditkarten, Tickets, Lotterielosen und Wertpapieren verwendet werden, die die obigen Teilchen umfassen, ist jedoch auch auf andere Anwendungen anwendbar, in denen Objekte erkannt werden müssen.

Hintergrund der Erfindung.

Der Stand der Technik hat sich extensiv mit der Identifikation von Sicherheitsdokumenten beschäftigt.
Einige Lösungen des Standes der Technik gehen in die Richtung der Erkennung von möglichen charakteristischen Mustern, die auf der Oberfläche eines Sicherheitsdokuments aufgedruckt sind.
Um das falsche Kopieren genuiner Sicherheitsdokumente mit Hilfe von hoch auflösenden Farbkopierern zu verhindern, hat der Stand der Technik auch vorgeschlagen, eines oder mehrere Sicherheitselemente zu der Faserstruktur des Basismaterials des Substrats oder zur Oberfläche des Dokuments zuzufügen, welche die Identifizierung gestatten und/oder die Herstellung des Dokuments schwierig machen.
Die US-A-4,114,032 (Prioritätsdatum 1973) und die US-A-4,218,674 (Anmeldedatum 1975) offenbaren ein ähnliches System, worin die Sicherheitsdokumente Fasern aufweisen, die mit einem darin eingebetteten magnetischen oder magnetisierbaren Material beschichtet sind. Die schlichte Anwesenheit der Magnetfasern in dem Sicherheitsdokument wird getestet oder, als verbessertes Merkmal, die Verteilung der Magnetfasern in dem Sicherheitsdokument gemessen, so dass jedes einzelne Sicherheitsdokument mit einer einzigartigen Markierung versehen werden kann. Bis zu 500 Millionen verschiedene mögliche Kombinationen können erzielt werden.
Die EP-A-0 625 766, die EP-A-0 632 398 und die EP-A-0 656 607 (alle mit Anmeldedatum in 1993) offenbaren ein System, in dem die Fasern aus einem magnetischen Pulver als Kern einer Polymerscheide bestehen. Die magnetische Detektion erfolgt mit Hilfe eines DC-Stroms, der zur Anregung einer Spule verwendet wird. Auf Grund der magnetischen Vorgeschichte oder auf Grund des Störens der Magnetfelder oder auf Grund von Deformationen der Sicherheitsdokumente ist jedoch die Wiederholbarkeit eines solchen Magnet-Scan-Systems nicht sichergestellt und sind genaue Unterscheidungen zwischen genuinen Sicherheitsdokumenten und Nachahmerprodukten nicht immer garantiert. Somit ist die Detektion bzw. der Nachweis nicht immer unterscheidungskräftig.
Darüber hinaus können dann, wenn Buchstaben auf dem Sicherheitsdokument mit Hilfe einer Magnettinte gedruckt worden sind, die mit Hilfe eines Sortierapparates detektierbar ist, Interferenzen zwischen Magnetfasern und der Magnettinte der Buchstaben auftreten.
Andere Ausführungsformen, die im Stand der Technik offenbart sind, basieren auf dem Nachweis spezieller elektromagnetischer Eigenschaften von Sicherheitselementen. Die FR 2 425 937 offenbart ein Verfahren zum Dispergieren von Metallfasern, genauer Fasern aus rostfreiem Stahl, innerhalb der Faserstruktur von Papier, um die Identifizierung mit Hilfe von Mikrowellen zu gestatten.
Die US-A-4,820,912 (Prioritätsdatum 1985) offenbart ein alternatives System, in dem die Sicherheitsdokumente statistisch verteilte, elektrisch leitfähige Fasern umfassen. Durch Scannen der Dokumente mit Hilfe von Mikrowellen kann die einzigartige Verteilung der Fasern innerhalb des Sicherheitsdokuments erhalten werden. Bis zu 64320 verschiedene mögliche Kombinationen der Markierung, die diese Verteilung charakterisiert, können erhalten werden. Die Anwendung dieser Mikrowellentechnik auf Reproduktionsvorrichtungen wie Fotokopiervorrichtungen, um das Kopieren der Sicherheitsdokumente zu verhindern, wie in WO-A-95/24000 (Prioritätsdatum 1994) offenbart, kann die Sicherheitsdokumente von gedruckten Leiterplatten (PCB = Printed Circuits Boards) oder Grußkarten mit dekorativen Metallfolien auf ihrer Oberfläche nicht unterscheiden. Andererseits entdeckt das System die Anwesenheit der Fasern nicht, wenn eine Metallplatte über ein echtes Sicherheitsdokument gelegt wird. Spezieller können Abdeckungen eines Fotokopiergeräts oder Metallteile in der Nähe des Fotokopiergeräts das System stören. Infolgedessen sind diese Systeme nicht vollständig verlässlich.
Der Stand der Technik hat außerdem eine Anzahl optischer Beglaubigungssysteme bereitgestellt. Von denen sind einige bereits in der US-A-3,313,941 (Anmeldedatum 1963) und in der US-A-3,449,585 (Anmeldedatum 1966) offenbart. Alle optischen Systeme leiden jedoch dem wesentlichen Nachteil, dass Verschleiß oder Beschädigung oder Dreck auf der Oberfläche genuiner Sicherheitsdokumente es verursachen kann, dass diese Sicherheitsdokumente nicht länger als authentisch erkannt werden.

Zusammenfassung der Erfindung.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein robustes Erkennungssystem bereitzustellen, das die Unterscheidung genuiner Sicherheitsdokumente von anderen Objekten oder Dokumenten gestattet.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein System bereitzustellen, das das Kopieren genuiner Sicherheitsdokumente verhindert bzw. diesem vorbeugt.
Es ist noch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System bereitzustellen, das nicht mit herkömmlichen Ablesegeräten für Magnetbuchstaben interferiert.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Substrat wie ein Sicherheitsdokument, spezieller eine Banknote, bereitzustellen, welches Sicherheitselemente umfasst, die in einem gegen Fotokopien gerichteten System leicht detektierbar sind.
Gemäß eines ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Detektieren der Anwesenheit von elongierten-Magnetteilchen in einem Substrat bereitgestellt, dessen Basismaterial magnetische Eigenschaften aufweist, die sich substanziell oder wesentlich von den entsprechenden magnetischen Eigenschaften der elongierten Teilchen unterscheiden, wobei die Teilchen ein Magnetsättigungsfeld Hs größer als 100 A/m, vorzugsweise größer als 200 A/m und am meisten bevorzugt größer als 300 A/m aufweisen. Vorzugsweise besteht das Basismaterial aus einem nichtmagnetischen Material. Vorzugsweise weisen die elongierten Teilchen eine lange und dünne Form so auf, dass ihr Entmagnetisierungsfaktor N kleiner als 1/250, vorzugsweise kleiner als 1/1000 und ihr Querschnittsdurchmesser kleiner als 30 um ist. Das Magnetsättigungsfeld Hs ist vorzugsweise kleiner als 1000 A/m. Die Ausdrücke "Magnetsättigungsfeld Hs" werden hierin als Magnetfeld am Beginn der Sättigungsflussdichte B5 definiert. Die Ausdrücke "Querschnittsdurchmesser" beziehen sich hierin auf die maximale Querschnittsdimension. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
(a) Emittieren eines elektromagnetischen Quellsignals einer oder mehrerer spezieller Grundfrequenzen so an das Substrat, dass jegliche vorhandenen elongierten Magnetteilchen für mindestens einen Teil eines Zyklus des Quellsignals in den nichtlinearen Teil ihrer B-H- Kurven übergehen;
(b) Detektieren eines von dem Substrat ausgehenden elektromagnetischen Detektionssignals;
(c) Testen des Detektionssignals auf die Anwesenheit von speziellen Oberschwingungen der Grundfrequenzen oder von linearen Kombinationen der Grundfrequenz und der Oberschwingungen, wobei die speziellen Oberschwingungen ein Anzeichen für die Anwesenheit der elongierten Magnetteilchen sind.
Unter Anwendung der Nicht-Linearität der Magnetisierungseigenschaften des markierenden Materials, das heißt der Änderung der magnetischen Fluxdichte B mit dem angelegten Magnetfeld H als ein effektiver Parameter für den Nachweis, ist eine Technik, die als solche bei der Überwachung von elektronischen Artikeln (EAS = Electronic Articles Surveillance) oder bei Diebstahlsicherungen bekannt ist. Die Signale, die aus diesem Ansatz erhalten werden können, sind sehr unterscheidungskräftig und die Elektronik und die Signalverarbeitung können einfach sein. EAS- Systeme sind extensiv in der Patentliteratur offenbart worden. Einige Beispiele hierfür sind FR 763 681 (Anmeldedatum 1933), US-A-3,631,442 (Anmeldedatum 1967), US-A-3,990,065 (Anmeldedatum 1975) und EP-A-0 153 286 (Prioritätsdatum 1984).
Eine Anzahl wesentlicher Unterschiede zwischen EAS-Systemen und der vorliegenden Erfindung sind jedoch offensichtlich.
In EAS-Systemen werden Markierungen gegen Diebstähle dazu verwendet, Alarme in den Ausgangsbereichen von Läden auszulösen, falls die Produkte nicht am Zahltisch vorgelegt worden sind. Der Ausgangsbereich eines Ladens ist sehr viel größer als das Volumen, das für den Nachweis von elongierten Magnetteilchen in Sicherheitsdokumenten erforderlich ist. Ein typischer Ausgang weist eine Breite von etwa 1 m auf, während in der vorliegenden Erfindung Entfernungen von nur wenigen Zentimetern, beispielsweise von nur 0,5 bis 5 cm, zwischen dem Magnetfeld und den elongierten Magnetteilchen zur Durchführung der Detektion ausreichend sind. Dieser grundlegende Unterschied führt zu einer Anzahl von Eigenschaften, die sich für die Anwendung der vorliegenden Erfindung unterscheiden:
1. Das magnetische Material von EAS-Markern ist eher großvolumig, da es in einem ausreichenden Volumen vorhanden sein muss, um den Alarm in einem relativ großen Ausgangsbereich auszulösen; eine typische Querschnittsdimension ist etwa 1 mm und die Länge kann einige Zentimeter lang sein. Im Gegensatz hierzu weisen die elongierten Magnetteilchen gemäß der vorliegenden Erfindung ein sehr viel kleineres Volumen auf. Ihr Entmagnetisierungsfaktor N ist kleiner als 1/250, vorzugsweise kleiner als 1/1000 und ihr Querschnittsdurchmesser ist kleiner als 30 um, vorzugsweise kleiner als 15 um und am meisten bevorzugt im Bereich von 1 bis 10 um. Der Maximalwert für den Entmagnetisierungsfaktor N ist so gewählt, dass die elongierten Magnetteilchen mit Hilfe einer Vorrichtung mit annehmbaren Spulendimensionen und annehmbarer Energieverteilung so detektiert oder nachgewiesen werden kann, dass sie beispielsweise auf einem Fotokopierer oder einer Zählmaschine für Banknoten installiert werden können. Vorzugsweise ist der Entmagnetisierungsfaktor N größer als 1/100.000, um das Auslösen von EAS-Alarmen zu vermeiden.
2. Das magnetische Material der EAS-Marker kann als sehr weiches Magnetmaterial klassifiziert werden, das heißt ein Material mit einer sehr kleinen Koerzitivfeldstärke H und einer relativ hohen dynamischen Permeabilität ua, da kleine Magnetfelder H, die den Ausgangsbereich eines Ladens abdecken, die EAS-Marker sättigen können müssen. Im Gegensatz hierzu weisen die elongierten Magnetteilchen gemäß der vorliegenden Erfindung, obwohl sie noch immer als weiche Magnetmaterialien klassifiziert werden, eine solche Form und/oder Zusammensetzung und/oder Struktur auf, dass sie effektiv magnetisch hart genug sind, um unterhalb des Sättigungspunktes ihres B-H-Bogens in den Feldern zu bleiben, die in den Ladensystemen verwendet werden, so dass sie keine Signale erzeugen, die hoch genug sind, um die Ladenalarmsysteme zu aktivieren. Im Vergleich mit den EAS-Markern weisen die elongierten Magnetteilchen gemäß der vorliegenden Erfindung vorzugsweise eine geringere magnetische dynamische Permeabilität ud auf und erfordern daher ein wesentliches höheres Magnetfeld, um die Sättigung zu erreichen. Das Magnetsättigungsfeld HS der elongierten Magnetteilchen gemäß der Erfindung ist größer als 100 A/m, vorzugsweise größer als 200 A/m und am meisten bevorzugt größer als 300 A/m. Dieser untere Wert ist gewählt, um keine EAS- Alarme auszulösen. Vorzugsweise ist das Magnetsättigungsfeld H kleiner als 1000 A/m, so dass es mit Hilfe einer Detektionsvorrichtung mit annehmbaren Spulendimensionen und Energieverteilung erzielt werden kann, so dass diese in einen Fotokopierer oder eine Zählmaschine für Banknoten oder einem Verkaufsautomaten eingebaut werden kann. Die Erfinder haben bisher die Erfahrung gemacht, dass alles über 1000 A/m schwierig mit einer Luftspule zu erzielen ist. Es ist jedoch möglich, ein Magnetsättigungsfeld größer als 1000 A/m zu erzielen, wenn Spulen mit Eisenkern verwendet werden oder wenn ferromagnetische Pulver im Kern angewandt werden. Die Magnetsättigungsfluxdichte reicht vorzugsweise von 0,1 bis 1 Tesla und die dynamische Permeabilität ud (bezüglich der Definition siehe unten) reicht von 100 bis 10.000. Im Kontext der vorliegenden Erfindung sind alle diese magnetischen Eigenschaften über Anwendung eines alternierenden Strommagnetometers bei Frequenzen von 10 kHz bis 100 kHz erhalten worden.
3. Auf Grund des großvolumigen Materials der EAS-Markierung sind die angelegten Frequenzen beschränkt, um die Wirbelstromverluste zu verringern. Im Gegensatz hierzu können in der vorliegenden Erfindung sehr viel höhere Frequenzen (über 1 kHz) angewandt werden, da die elongierten Magnetteilchen ein sehr viel kleineres Volumen haben. Die entsprechenden Oberschwingungen haben ebenfalls eine sehr viel höhere Frequenz (über 10 kHz), und typische Oberschwingungen haben eine Ordnung von 10 oder höher.
4. In EAS-Systemen hat das Problem der Abdeckung des großen Volumens der Ausgangsbereiche eines Ladens und das Problem der orientierungsempfindlichen EAS- Markierungen zu einer Anzahl von Ausführungsformen geführt, in denen zwei oder mehr Grundfrequenzen angewandt werden, oder zur Verwendung eines zusätzlichen rotierenden Magnetfelds, um ein insgesamt räumliches Magnetfeld zu erzeugen, das gegenüber der Orientierung der EAS unempfindlich ist. Auf Grund der sehr viel eingeschränkteren Größen der für das vorliegende Detektionsverfahren erforderlichen Volumen sind solche Komplikationen für die vorliegende Erfindung nicht erforderlich. Ein Quellsignal einer einzelnen Grundfrequenz hat sich als ausreichend erwiesen.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren den zusätzlichen Schritt: (d) Erzeugen eines Signals, das das Entnehmen einer echten Kopie verhindert, wenn die speziellen Oberschwingungen vorhanden sind.
Gemäß eines zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird eine Detektionsvorrichtung zum Detektieren der Anwesenheit von elongierten Magnetteilchen in einem Substrat bereitgestellt, dessen Basismaterial magnetische Eigenschaften aufweist, die sich wesentlich oder substanziell von den entsprechenden magnetischen Eigenschaften der elongierten Teilchen unterscheiden, wobei die Teilchen ein Magnetsättigungsfeld Hs von größer als 100 A/m, vorzugsweise größer als 200 A/m und am meisten bevorzugt größer als 300 A/m aufweisen. Vorzugsweise besteht das Basismaterial aus einem nichtmagnetischen Material. Vorzugsweise haben die elongierten Teilchen eine solche lange und dünne Form, dass ihr Entmagnetisierungsfaktor N kleiner als 1/250 und ihr Querschnittsdurchmesser kleiner als 30 um ist.
Die Vorrichtung umfasst:
(a) einen Oszillator zum Emittieren eines Quellsignals von einer oder mehreren Grundfrequenzen an das Substrat;
(b) einen Detektor zum Detektieren eines Detektionssignals, das von dem Substrat ausgeht;
(c) einen Signalprozessor zum Untersuchen des Detektionssignals auf die Anwesenheit jeglicher spezieller Oberschwingungen der Grundfrequenz oder jeglicher linearer Kombination dieser Grundfrequenzen, worin die speziellen Oberschwingungen ein Anzeichen für die Anwesenheit der elongierten Magnetteilchen sind.
Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Vorrichtung sind sowohl das Quellsignal als auch das Detektionssignal elektrische Signale und umfasst die Vorrichtung zusätzlich eine Antriebsspule zum Verwandeln des Quellsignals in ein magnetisches Antriebsfeld und eine Detektionsspule zum Umwandeln des Detektionsmagnetfeldes in das Detektionssignal. Die Spulen sind so angeordnet, dass das magnetische Antriebsfeld in der Detektionsspule aufgehoben oder annulliert wird, um eine Sättigung des Verstärkers zu vermeiden und jede Querkupplung zu minimieren, die mit leitenden Materialien auftreten kann.
Gemäß einer zu bevorzugenden Ausführungsform der Vorrichtung ist die Antriebsspule um einen Ferritkern angeordnet. Der Ferritkern hat U-Form und ist eine Antriebsspule um jeden Schenkel des U-förmigen Ferritkerns angeordnet. Jede Nachweis- oder Detektionsspule ist vorzugsweise in zwei Teile geteilt, wobei ein Teil auf jeder Seite der Antriebsspule sitzt. Diese zwei Teile einer Nachweisspule sind anti-phasisch angeschlossen, um das Antriebssignal auszumitteln.
Benachbart zu einer Antriebsspule und einer Detektionsspule kann eine dritte Spule um den Ferritkern herum anwesend sein, um die Anwesenheit jeglicher Eisenmetalle zu detektieren.
Die Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann in Verkaufsautomaten, Zählmaschinen für Banknoten und Reproduktionsvorrichtungen verwendet werden.
Bezüglich der Anwendung in Reproduktionsvorrichtungen können, um die Anwesenheit jeglicher Sicherheitsdokumente im gesamten Scanbereich zu detektieren, die folgenden Ausführungsformen eingesetzt werden:
1) die Verwendung von mehr als einer Antriebsspule und mehr als einer Detektionsspule;
2) Antriebsspulen und Detektionsspulen bilden eine Kette;
3) die Verwendung von nur einer Antriebsspule und einer Detektionsspule, beide mit elongierter Form;
4) die Verwendung von einer Antriebsspule und mehr als einer Detektionsspule.
Gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein elongiertes Magnetteilchen zum Einbau in ein Basismaterial eines Substrats bereitgestellt, worin das Basismaterial magnetische Eigenschaften aufweist, die sich wesentlich oder substanziell von den entsprechenden Magneteigenschaften des Teilchens unterscheiden. Vorzugsweise besteht das Basismaterial aus einem nichtmagnetischen Material. Das Teilchen weist eine solche lange und dünne Form auf, dass sein Entmagnetisierungsfaktor N kleiner als 1/250, vorzugsweise kleiner 1/1000 ist. Der Querschnittsdurchmesser des Teilchens ist kleiner als 30 um, vorzugsweise kleiner als 15 um, vorzugsweise im Bereich von 1 bis 10 um, und sein Magnetsättigungsfeld HS ist größer als 100 A/m, vorzugsweise größer als 200 A/m und am meisten bevorzugt größer als 300 A/m.
Die Stärke des Magnetfeldes innerhalb des Materials ist gegeben durch
Hln = Happ - N · M
worin M die Magnetisierung des Materials, Happ das angelegte Magnetfeld und N der Entmagnetisierungsfaktor ist. Bei homogener oder uniformer Magnetisierung kann diese Verringerung der internen Feldstärke als Verringerung der apparenten Permeabilität von ihrem wahren Wert ur betrachtet werden, bei dem es sich um die so genannte magnetische Gesamtpermeabilität oder magnetische Permeabilität des Materials handelt, auf die apparente oder effektive magnetische Permeabilität ur', worin
1/ur = 1/ur' - N, oder
ur' = ur/(1 + Nur)
Die Auswirkung der Permeabilitätsverringerung verursacht daher eine Scherung der B-H- Kurve in eine Form, die ein höheres Sättigungsfeld und eine geringere Remanenz aufweist.
Im Falle einer Kugel ist der Entmagnetisierungsfaktor N gleich 1/3. Dagegen ist für lange, dünne Ellipsoide (sich annähernd an Zylinder, die durch die elongierten Teilchen wie Fasern repräsentiert werden) N gegeben durch:
N = [In (2P) - 1]/p²
worin p das Verhältnis von Länge zu Durchmesser ist.
Für eine Faser von 8 um Durchmesser und 3 mm Länge ist N gleich 1/25.000.
Auf Basis dieser Gleichungen hätte dann, wenn wir als Beispiel ein Material mit einer Gesamtpermeabilität ur von 100.000 nehmen, eine Kugel aus dem gleichen Material scheinbar eine apparente magnetische Permeabilität ur', die ungefähr 7.000 mal kleiner als diejenige einer Faser mit den oben gezeigten Dimensionen ist. Dies wird dann eine direkte Auswirkung auf die Größe des Feldes haben, das zur Sättigung des Materials in jedem Fall erforderlich ist. Somit wären Kügelchen oder Pulver mit annähernd kugelförmiger Form nicht für die hierin beschriebene Anwendung geeignet.
Vorzugsweise reicht die magnetische Sättigungsflussdichte Bs der elongierten Magnetteilchen von 0,1 bis 1 Tesla, bevorzugt von 0,1 bis 0,5 Tesla.
Die apparente oder effektive magnetische Permeabilität ur' wird bei Gleichstrom (DC) gemessen. Der Parameter der magnetischen Permeabilität ud ist ein Indikator für die Empfindlichkeit des Teilchen in praktischen Situationen, unter Berücksichtigung der Gesamtpermeabilitäten, Formfaktoren, der Wechselstromfrequenz des Antriebsfeldes und der Feldgrenzen, die typisch in EAS-Toren sind und die in unserem vorgeschlagenen neuen Erfindungssystem praktisch wären. Die magnetische dynamische Permeabilität ud wird daher hierin als Verhältnis der Sättigungsflussdichte Bs zum magnetischen Sättigungsfeld oder Magnetsättigungsfeld Hs, multipliziert mit u&sub0;, definiert, gemessen bei einer Wechselstromfrequenz. Falls die Materialien bei den Feldern, die im Magnetometer angewandt werden, nicht gesättigt werden, dann wird die magnetische dynamische Permeabilität ud als das Verhältnis der Flussdichte B zu u&sub0;H beim maximalen, im Experiment angewandten Feld definiert (beispielsweise etwa 1000 A/m). Die magnetische dynamische Permeabilität ud steht klar mit der apparenten magnetischen Permeabilität ur' in Beziehung und beide Parameter würden bei Gleichstrom (DC) denselben oder nahezu denselben Wert bei einem Material mit geringem Verlust haben, in dem Scherung auf Grund von Entmagnetisierung die Form der gemessenen B-H-Kurve dominiert. Die magnetische dynamische Permeabilität ud der elongierten Magnetteilchen reicht vorzugsweise von 100 bis 10.000.
Der Ausdruck "elongierte Magnetteilchen" bezieht sich auf ein elongiertes Teilchen selbst, hergestellt aus einem magnetischen Material und möglicherweise aus einem magnetischen Material und einem nichtmagnetischen Material. Spezieller kann das Magnetmaterial mit einem nichtmagnetischen Material beschichtet oder in diesem verkapselt sein oder kann das elongierte Teilchen aus einem nichtmagnetischen Material hergestellt sein, das mit einem Magnetmaterial beschichtet ist oder ein magnetisches Material enthält. Die Dicke der Beschichtung kann von 1 bis 5 um reichen.
Das Magnetmaterial kann hergestellt werden, ausgehend von einer Legierung, umfassend Komponenten, ausgewählt unter Fe, Cr, Co, Cu, Ni, Mo, Mn, Nb, B, V, C, Si und P, spezieller unter Ni, Fe, Mo, Mn, C und Si. Weiche magnetische Materialien sind beispielsweise in der EP-A-0 295 028 und in der US-A-4,298,962 offenbart.
Eine geeignete Legierungszusammensetzung entspricht der allgemeinen Formel:
NiaFebCrcCoaCueMofMngPhNbiBjVkSilCm, worin a bis m ganze Zahlen darstellen. Spezieller weisen Legierungszusammensetzungen 52 bis 85% Nickel (Ni) und schwankende Mengen anderer Komponenten auf.
Ein Beispiel einer gut funktionierenden Legierungszusammensetzung ist:
80,00% Ni, 4,20% Mo, 0,50% Mn, 0,35% Si, 0,02% C, die Restmenge ist Fe.
Andere typische Zusammensetzungen sind:
Ni&sub8;&sub2;Fe&sub1;&sub4;Mo&sub3;Mn&sub1;
Ni&sub7;&sub9;Fe&sub1;&sub6;Mo&sub4;Mn&sub1;
Ni&sub7;&sub0;Fe&sub1;&sub1;Cu&sub1;&sub2;Mo&sub2;Mn&sub5;
Ni&sub7;&sub1;Fe&sub1;&sub1;Cu&sub1;&sub3;Mo&sub2;Mn&sub3;
Ni&sub7;&sub1;Fe&sub1;&sub1;Cu&sub1;&sub2;Mo&sub2;Mn&sub4;
Einige dieser Zusammensetzungen werden unter den Bezeichnungen u-Metall, Permafi, Permalloy, Supermalloy, Vitrovac und Metglas vertrieben.
Als nichtmagnetische und nichtmetallische Materialien sind Glas, Kohlenstoff oder synthetische Materialien wie Polymere, insbesondere Polypropylen und Polyethylen, zu erwähnen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dieses dritten Aspekts der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem elongierten Teilchen um eine Faser, die eine metallische Faser oder eine mit einer Magnetsubstanz beschichtete, nichtmetallische Faser sein kann. Die Fasern können uniform oder homogen über das gesamte Substrat dispergiert oder verteilt sein und werden daher vom Detektionssystem nicht leicht verfehlt. Die Fasern können vorzugsweise uniform und einzeln über das gesamte Substrat dispergiert sein, um der Bildung von Faseragglomeraten vorzubeugen. Zusätzlich sind sie, da die Fasern innerhalb des Substrats dispergiert sind, von Nachahmern nicht leicht zu entfernen, die diese vor Erstellen einer Fotokopie gerne entfernen würden und nach dem Fotokopieren derselben diese gerne wieder in das Substrat einführen würden.
Die Fasern sind vorzugsweise hartgezogene oder kaltverfestigte Metallfasern, beispielsweise hergestellt gemäß der Technik des Bündelziehens, die als solche wohl bekannt ist. Diese Herstellungstechnik hat den Vorteil, dass sie eine sehr viel höhere Produktionsgeschwindigkeit als Heißschmelzproduktionstechniken ergibt. Das Hartziehen macht die Magnetfasern auch "härter" in magnetischer Hinsicht, das heißt weniger weichmagnetisch, so dass ein höheres Magnetsättigungsfeld HS erforderlich ist. Dieses ist besonders nützlich in der vorliegenden Erfindung, da es zur Unterscheidung von EAS-Markern hilft und das Auslösen von Alarmen in EAS-Toren verhindert. Die Erfinder haben außerdem gefunden, dass die magnetische dynamische Permeabilität ud der hartgezogenen Fasern durch Tempern verdoppelt werden kann. Dieses hält das Sättigungsfeld Hs noch immer ausreichend hoch, macht jedoch die Fasern empfindlicher.
Die elongierten Magnetteilchen können auch amorphe Metallfasern sein.
Gemäß eines vierten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Substrat bereitgestellt, umfassend ein Basismaterial und elongierte Teilchen im Basismaterial. Die magnetischen Eigenschaften der elongierten Teilchen unterscheiden sich von den entsprechenden Magneteigenschaften des Basismaterials, wobei die Teilchen ein Magnetsättigungsfeld im Bereich von 100 A/m, vorzugsweise von 200 A/m und am meisten bevorzugt von 300 A/m aufweisen.
Vorzugsweise ist das Basismaterial aus einem nichtmagnetischen Material hergestellt. Vorzugsweise haben die elongierten Teilchen eine solche lange und dünne Form, dass ihr Entmagnetisierungsfaktor N kleiner als 1/250 und ihr Querschnittsdurchmesser kleiner als 30 um ist. Vorzugsweise ist das Basismaterial ein nichtmagnetisches Material wie ein Kunststoff oder eine faserige Struktur wie Papier.
Vorzugsweise haben die elongierten Teilchen eine magnetische Sättigungsflussdichte im Bereich von 0,1 bis 1 Tesla, vorzugsweise von 0,1 bis 0,5 Tesla, und eine magnetische dynamische Permeabilität ud im Bereich von 100 bis 10.000.
Zusammengefasst ist die Kombination von Form, Zusammensetzung und Struktur der elongierten Magnetteilchen so, dass:
- das zum Erzielen der Sättigung der Flussdichte in dem Teilchen erforderliche Magnetfeld ausreichend größer als dasjenige ist, das in EAS-Systemen erzeugt wird, und ausreichend kleiner als dasjenige, das zum Sättigen eines harten ferromagnetischen Materials wie Eisen, Stahl oder Blech erforderlich ist, und
- die magnetische Remanenzflussdichte ausreichend kleiner als diejenige von magnetischer Tinte ist, die in magnetischen Kodierungssystemen genutzt wird, wie sie in dem internationalen Standard für die Erkennung von Buchstaben aus Magnettinte ISO 1004 definiert ist.
Diese Eigenschaften sind erfüllt, wenn die Kombination von Form, Zusammensetzung oder Struktur der elongierten Magnetteilchen so beschaffen ist, dass die elongierten Teilchen aufweisen:
i) ein Sättigungsfeld im Bereich von 100 bis 1000 A/m;
ii) eine Sättigungsflussdichte im Bereich von 0,1 bis 1 Tesla;
iii) eine magnetische dynamische Permeabilität ud im Bereich von 100 bis 10.000.
Die elongierten Magnetteilchen, insbesondere die Fasern, weisen einen mittleren Querschnittsdurchmesser im Bereich von 1 bis 30 Mikrometer (um) vorzugsweise von 5 bis 15 Mikrometer und eine Länge im Bereich von 1 bis 20 mm, vorzugsweise im Bereich von 2 bis 10 mm auf.
Am meisten bevorzugt sind die elongierten Teilchen hartgezogene oder kaltverfestigte Metallfasern, können jedoch auch amorphe Metallfasern darstellen.
Die elongierten Magnetteilchen können aus einer Legierung hergestellt sein, umfassend Komponenten, ausgewählt unter Ni, Fe, Cr, Co, Cu, Mo, Mn, P, Nb, B, V, Si und spezieller Fe, Ni, Mo, Mn, Cu.
Das Basismaterial des Substrats kann hergestellt sein aus Papier oder einem synthetischen Material, insbesondere einem Kunststoff wie Polypropylen oder Polyethylen.
Die elongierten Magnetteilchen können auch aus magnetischem und nichtmagnetischem Material hergestellt sein.
Vorzugsweise weist das Substrat gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Menge an elongierten Magnetteilchen, insbesondere Fasern, im Bereich von 0,1 bis 5%, vorzugsweise 0,2 bis 2%, am meisten bevorzugt von 0,5 bis 1,5% in Gewicht, bezogen auf das Gewicht des Substrats, auf. Falls das Substrat ein Papierbogen ist, schwankt dessen Dicke üblicherweise von 20 bis 300 um. Banknoten haben üblicherweise eine Dicke, die von 80 bis 120 um schwankt.
Die elongierten Teilchen können uniform bzw. homogen oder statistisch in dem gesamten Substrat dispergiert sein und/oder können nur in ausgewählten Teilen des Substrats vorhanden sein. Die Fasern können im Substrat in ausgewählten Teilen desselben gemäß im Stand der Technik bekannter Verfahren verteilt sein und insbesondere in Verfahren, die in der WO96/14469 (PCT/FR95/01405) offenbart sind. Vorzugsweise sind die Fasern in Teilen von Banknoten enthalten, die gedruckten Flächen entsprechen, so dass die Fasern weniger sichtbar sind. Genauer sind die Fasern außerhalb jeder Wasserzeichenfläche enthalten. Am meisten bevorzugt sind die Fasern außerhalb der Flächen, die mit Magnettinte bedruckt sind, um jede mögliche elektronische Interferenz zu vermeiden.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Fasern im Substrat in Flächen mit der Form von Streifen mit einer Breite von mindestens 20 mm vorhanden.
Vorzugsweise haben die elongierten Teilchen, insbesondere die Fasern, eine Farbe ähnlich der Farbe des Basismaterials. Dies kann durch das Abscheiden einer Abdeckung oder Beschichtung realisiert werden, welche die Fasern mit der gewünschten Farbe versieht. Verfahren der Abscheidung einer solchen Beschichtung sind in der französischen Patentanmeldung FR 95 02868 und in der internationalen Anmeldung PCT/FR/96 00390 offenbart.
Die vorliegende Erfindung stellt außerdem einen Sicherheitsartikel wie ein Sicherheitsdokument, spezieller eine Banknote, bereit, angepasst an die Beglaubigung, wobei der Sicherheitsartikel Teilchen und ein Substrat gemäß der Erfindung umfasst. Damit stellt die vorliegende Erfindung einen Sicherheitsartikel wie ein Banknote bereit, angepasst an die Beglaubigung, wobei der Sicherheitsartikel teilchenförmiges Magnetmaterial enthält, das eine Feldstärke von mindestens 100 A/m erfordert (und vorzugsweise mindestens 300 A/m), bevor es gesättigt ist, wodurch verhindert wird, dass solche Gegenstände elektronische Gegenstandsüberwachungssysteme auslösen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen.

Die vorliegende Erfindung soll nun detaillierter unter Bezugnahme auf die angefügten Zeichnungen veranschaulicht werden, worin:
- Fig. 1 die B-H-Kurve eines elongierten Magnetteilchens gemäß der Erfindung mit B-H- Kurven anderer Objekte vergleicht;
- Fig. 2 schematisch eine Konfiguration einer Detektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
- Fig. 3 zeigt, wie eine Antriebsspule und eine Detektionsspule einer erfindungsgemäßen Vorrichtung angeordnet sein können;
- Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6 und Fig. 7 alle Ausführungsformen von Antriebsspule(n) und Detektionsspule(n) zur Verwendung in einer Reproduktionsvorrichtung veranschaulichen;
- Fig. 8 eine bevorzugte Ausführungsform von Antriebs- und Detektionsspulen veranschaulicht, die um einen Ferritkern herum angeordnet sind.

Genaue Beschreibung einer Ausführungsform.

Bezugsziffer 10 in Fig. 1 bezieht sich auf eine B-H-Kurve eines EAS-Markers, der als "sehr weich magnetisch" bezeichnet werden kann. Er ist durch ein sehr niedriges Sättigungsfeld HS und einen eher hohen Level magnetisch dynamischer Permeabilität gekennzeichnet. Die Bezugsziffer 12 bezeichnet eine B-H-Kurve eines elongierten Magnetteilchens, das in ein Substrat gemäß der vorliegenden Erfindung eingebettet werden soll. Obwohl es sich ebenfalls um ein weiches magnetisches Material handelt, ist dieses nicht so "sehr weich" wie ein EAS-Marker. Das Sättigungsfeld 115 ist höher als die entsprechenden Werte eines EAS-Markers. Die Bezugsziffer 14 bezeichnet die B-H-Kurve eines Weichstahlblechs, die eindeutig ein Sättigungsfeld zeigt, das viel größer als Hs und H's ist.
Aus Fig. 1 ist ersichtlich, dass die niedrigen Magnetfelder, die in EAS-Systemen zur Sättigung der EAS-Markierungen angelegt werden, die elongierten Magnetteilchen gemäß der vorliegenden Erfindung nicht sättigen und die Alarmsysteme in Läden nicht auslösen. Aus Fig. 1 ist ebenso ersichtlich, dass die in der vorliegenden Erfindung zum Sättigen der elongierten Magnetteilchen angelegten Magnetfelder noch immer im relativ linearen Teil einer B-H-Kurve einer Weichstahlplatte liegen und nicht dieselben Serie von Oberschwingungen verursachen werden. Dieser Unterschied kann genutzt werden, um zwischen den zwei Arten von Materialien zu unterscheiden und den Marker sogar in Anwesenheit von großen ferromagnetischen Objekten zu detektieren.
Die folgende Tabelle zeigt einen experimentellen Vergleich tatsächlicher Marker und Beispiele herkömmlicher magnetischer Objekte, gemessen in einem Magnetometer zwischen 20 Hz und 20 kHz. Tabelle
Der EAS-Marker in der Tabelle hat ein Volumen und eine Masse, die etwa das 3000-fache derjenigen der Metallfaser der Tabelle beträgt. Die obigen Zahlen repräsentieren die relativen Unterschiede zwischen den Materialien. Es sollte jedoch abgeschätzt werden, dass in praktischen Fällen für EAS-Marker und das erfindungsgemäße System die tatsächliche Magnetisierung des Scan- oder Abfragefeldes bei der Orientierung des Materials im Feld, der Gesamtmenge an vorhandenem Material und die verwendeten Frequenzen berücksichtigt werden muss bzw. müssen.
Die magnetische Metallfaser wies eine Wechselstromremanenz von 0,3 Tesla in der Messung auf. In der Praxis wäre die Gleichstromremanenz niedriger als dieses, so dass keine signifikanten elektromagnetischen Rauschsignale erzeugt werden, die mit anderen Magnetkodesystemen interferieren. Spezieller ergaben die Fasern kein signifikantes Signal mit einem standardisierten Magnetbuchstabenablesegerät, das Buchstaben für Magnettinten abliest. Anders ausgedrückt, ist unter Verwendung der Messverfahren und der Definition der maximal verbleibenden Signallevel, wie sie in dem internationalen Standard für die Erkennung von Buchstaben aus Magnettinte, ISO 1004, definiert sind, die Auswirkung der Remanenzflussdichte annehmbar.
Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass es möglich ist, eine gute Signalamplitude bei hohen Oberschwingungen von der in der obigen Tabelle erwähnten Faser zu detektieren und dass bei hohen Frequenzen sehr wenig Interferenz durch andere Oberschwingungen der Antriebselektronik vorhanden ist. Mit der kleinen Querschnittsfläche der Fasern sind die Wirbelstromverluste bis zu recht hohen Frequenzen gering und sind die Ausgabesignale durch die Tatsache erhöht, dass die detektierte Spannung der Geschwindigkeit der Änderung der Flussdichte proportional ist. Mit großvolumigen ferromagnetischen Materialien sind die Wirbelstromverluste bei hohen Frequenzen sehr viel höher und somit erzeugen diese keine sehr hohen Oberschwingungen. Unter Verwendung einer Grundfrequenz zum Abtasten der Fasern, die in der obigen Tabelle charakterisiert sind, um deren B-H-Kurve bei 20 kHz herum und unter Verwendung eines Spitzenfeldes größer als 600 A/m wurde gefunden, dass bei Frequenzen zwischen 100 kHz und 1 MHz ein Strom von Oberschwingungen aus den Fasern und sehr viel kleinere Signale aus anderen üblichen elektrisch leitenden Objekten vorhanden war. In der Praxis kann die Grundfrequenz und die Detektionsfrequenz oder -frequenzen ausgewählt werden, um das Signal des speziellen Fasermarkers zu maximieren und Signale anderer üblicher Objekte wie auch Signale, die von der Vorrichtung erzeugt werden, in der das System installiert ist, zu minimieren.
Die von den Erfindern ausgeführten Tests haben bewiesen, dass das erfindungsgemäße System eine gute Unterscheidung zwischen einem Sicherheitsdokument mit elongierten Magnetteilchen und Papier, Büchern, Händen, Leiterplatten, Grußkarten mit Metallfolie, nichtmetallischen Bindungen von Dokumenten, metallischen Spiralbindungen von Dokumenten, Heft-/Büroklammern, Metallplatten und Abdeckmaterialien von Fotokopierern gestattet. Ein Sicherheitsdokument, das unter einer nichtmagnetischen Metallplatte liegt, könnte leicht identifiziert werden (dies steht in großem Gegensatz zu einem Mikrowellensystem, worin die Metallplatte die Magnetfasern für die Mikrowellen verbirgt).
Ein geeigneter Antriebs- und Detektionsschaltkreis ist in Fig. 2 gezeigt. Ein resonanter Leistungsoszillator 16 als Antrieb wird eingesetzt, um die Erzeugung von Oberschwingungen zu minimieren, und der Oszillator 16 wird von einer Frequenz angetrieben, die von der gewählten Oberschwingung herabgeteilt ist. Als ein Beispiel haben die Erfinder gefunden, dass unter anderen Oberschwingungen die neunzehnte Oberschwingung von 20 kHz bei 380 kHz eine gute Wahl darstellen kann, da sie gute Signale von den Fasern mit sehr kleinen Signalen von üblichen ferromagnetischen Materialien wie Weichstahl ergibt. Der Oszillator 16 erzeugt ein elektrisches Quellsignal, das zu einer Antriebsspule 18 geführt wird, die das elektrische Quellsignal in ein magnetisches Antriebssignal transformiert. Eine Detektionsspule 20, geeignet bezüglich der Antriebsspule 18 angeordnet, detektiert jedes Feld, das von den elongierten Magnetteilchen ausgeht, und transformiert dieses in ein elektrisches Detektionssignal. Ein Hochpassfilter 22 wird verwendet, um die Fundamentalfrequenz zu verringern, da diese zwischen den Spulen über leitfähige Metalle gekuppelt sein kann und die Verstärker überlasten kann. Ein phasenempfindlicher Detektor 24 wird verwendet, um für ein gutes Signal/Rausch-Verhältnis zu sorgen. Der Oszillator 26 arbeitet bei der Frequenz der gewählten Oberschwingung und der Frequenzteiler 28 teilt die Frequenz, um die Grundfrequenz zu erhalten. Andere hohe Oberschwingungen sind ebenfalls geeignet und es ist ein Vorteil, zahlreiche zu kombinieren, um das Detektionsendsignal abzuleiten.
Fig. 3 veranschaulicht, wie die Antriebsspule 18 vorteilhafterweise bezüglich der Detektionsspule 20 angeordnet werden kann. Die Richtung des von der Antriebsspule erzeugten Magnetfeldes ist in gestrichelten Linien gezeichnet, mit Ausnahme desjenigen Teils des Magnetfelds, das durch die Detektionsspule 20 läuft, das mit Hilfe der Pfeile 30 und 32 gezeigt ist. Die Antriebsspule 18 und die Detektionsspule 20 überlagern einander teilweise und sind so angeordnet, dass der Teil der magnetischen Flussdichte, der in einer Richtung (Pfeil 30) durch die Detektionsspule 20 läuft, nahezu gleich dem Teil der Flussdichte ist, die in die andere Richtung (Pfeil 32) läuft, um das Antriebsfeld in der Detektionsspule zu annullieren, während ein Bereich über den überlappenden Spulen bereitgestellt wird, in dem das Magnetfeld effektiv in die elongierten Magnetteilchen kuppelt. Ein äquivalenter annullierender Effekt könnte auch elektronisch über einen negativen Feedback der Fundamentalfrequenz bereitgestellt werden.
Die Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6 und Fig. 7 zeigen alle Ausführungsformen der Anordnung von Antriebsspule und Detektionsspule, die in Reproduktionsvorrichtungen wie einem hochauflösenden Farbfotokopierer verwendet werden könnten. Die Anordnung ist so, dass eine Banknote mit einer Breite von nur 7 cm auf einer Scanfläche von 21 cm · 29,7 cm detektiert werden kann (falls sie elongierte Magnetteilchen umfasst).
Gemäß Fig. 4 werden vier Paare einer Antriebsspule mit einer Detektionsspule auf einem geeigneten Träger 34 in regelmäßigen Abständen entlang der Breite der Scanfläche so angeordnet, dass die Anwesenheit einer echten oder genuinen Banknote unabhängig von ihrer Position auf der Scanfläche detektiert werden wird.
In der Ausführungsform der Fig. 5 bilden eine Vielzahl von Antriebsspulen 18 und eine Vielzahl von Detektionsspulen 20 eine Kette, worin eine Antriebsspule 18 mit einer Detektionsspule 20 und anders herum abwechselt.
In der Ausführungsform der Fig. 6 nimmt die Antriebsspule 18 die Form einer gestreckten Acht an, wobei die Höhe der Acht der Breite der Scanfläche entspricht. Die Detektionsspule nimmt die Form einer elongierten Ellipse an, deren Längsachse in der Länge der Breite der Scanfläche entspricht. Die Antriebsspule 18 und die Detektionsspule 20 werden übereinander so angeordnet, dass hier ebenfalls der Teil der Magnetflussdichte, der in eine Richtung durch die Detektionsspule 20 verläuft, ungefähr oder nahezu dem Teil der Flussdichte entspricht, der in die andere Richtung verläuft, um das Antriebsfeld in der Detektionsspule zu annullieren. Fig. 6 zeigt aus didaktischen Gründen eine Antriebsspule 18 und eine Detektionsspule 20, die voneinander beabstandet sind, sie sollen jedoch nebeneinander angeordnet werden.
Fig. 7 zeigt schematisch eine Ausführungsform mit nur einer Antriebsspule 18 und vier Detektionsspulen 20, die so angeordnet sind, dass das magnetische Antriebsfeld in den Detektionsspulen 20 ausgemittelt wird.

Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform.

Unter Bezugnahme auf Fig. 8 sind Antriebsspulen 18 und Detektionsspulen 20' und 20" um einen Ferritkern 36 herum angeordnet. Für die Verwendung in einer Reproduktionsvorrichtung ist der Ferritkern 36 wenige Millimeter von einer Glasplatte 38 entfernt positioniert. Ein Sicherheitsdokument 40, umfassend elongierte Magnetteilchen 41, wird auf der Glasplatte angeordnet. Der Ferritkern 36 wird verwendet, um ein höheres Magnetfeld auf dem Level des Sicherheitsdokuments 40 für einen gegebenen Antriebsstrom sicherzustellen. Der Ferritkern 36 darf nicht sättigen, um die Erzeugung zusätzlicher Nicht-Linearitäten und Oberschwingungen zu vermeiden.
Der Ferritkern 36 ist vorzugsweise U-förmig. Dies bedeutet, dass er zwei Schenkel 42 aufweist, die durch eine "Brücke" 43 miteinander verbunden sind. Die Brücke 43 stellt sicher, dass der Flussstrom von jedem benachbarten Metall der Reproduktionsvorrichtung ferngehalten wird.
Eine Antriebsspule 18 ist irgendwo in der Mitte jedes Schenkels 42 angeschlossen. Die Detektionsspule ist in zwei Teile 20' und 20" geteilt. Ein Teil 20' ist an der Seite der Glasplatte 38 um den Schenkel 42 angeschlossen, während der andere Teil 20" an der Unterseite um den Schenkel 42 angeschlossen ist. Beide Teile 20' und 20" sind in Anti-Phase angeschlossen, wie über die Bezugsziffer 44 angezeigt, um das erhaltene Antriebssignal und andere Interferenzquellen wie die Anwesenheit einer Lampe in der Reproduktionsvorrichtung zu annullieren oder zu neutralisieren. Das Anschließen in Anti-Phase neutralisiert jedoch die Signale, die von jeglichen elongierten Magnetteilchen 41 erhalten werden, nicht, da ein Teil 20', der obere Spulenteil, der Detektionsspule sehr viel näher an den Magnetteilchen angeordnet ist, als der andere Teil 20", der untere Spulenteil.
In der Nähe der Antriebsspule und der Detektionsspule kann eine dritte Spule um den Ferritkern herum angeschlossen sein, um die Anwesenheit jeglicher Eisenmetalle auf der Glasplatte 38 zu detektieren. Es ist im Stand der Technik bekannt, dass die Anwesenheit jeglicher Eisenmetall das Magnetfluxmuster stören kann, so dass ein Eisenmetall verwendet werden könnte, um die Anwesenheit von Sicherheitsdokumenten mit elongierten Magnetteilchen zu verbergen. Aus Gründen der Vereinfachung ist diese dritte Spule in Fig. 8 nicht gezeigt.

Claims

1. Elongiertes Magnetteilchen zum Einbau in ein Basismaterial eines Substrats mit magnetischen Eigenschaften, die sich wesentlich von den magnetischen Eigenschaften des Teilchens unterscheiden, dadurch gekennzeichnet, dass das Teilchen ein Magnetsättigungsfeld von größer als 100 A/m, vorzugsweise größer als 300 A/m aufweist.

2. Elongiertes Magnetteilchen nach Anspruch 1, worin das Teilchen eine solche lange und dünne Form aufweist, dass sein Entmagnetisierungsfaktor N kleiner als 1/250, vorzugsweise kleiner als 1/1000 ist, und sein Durchmesser kleiner als 30 um ist.

3. Magnetteilchen nach Anspruch 1 bis 2, worin das Teilchen einen Magnetsättigungsfluss über 0,1 Tesla, vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 1 Tesla aufweist.

4. Magnetteilchen nach Anspruch 1 bis 3, worin das Teilchen eine dynamische magnetische Permeabilität ud im Bereich von 10 bis 10.000, vorzugsweise von 100 bis 10.000 aufweist.

5. Magnetteilchen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin die Kombination aus Form, Zusammensetzung und Struktur des Magnetteilchens so ist, dass sie haben:

i) ein Magnetsättigungsfeld von 100 bis 1000 A/m;

ii) eine Sättigungsflussdichte von über 0,1 Tesla, vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 1 Tesla;

iii) eine dynamische magnetische Permeabilität ud im Bereich von 10 bis 10.000, vorzugsweise 100 bis 10.000.

6. Magnetteilchen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin das Magnetteilchen aus einem magnetischen Material und einem nicht magnetischen Material hergestellt ist.

7. Magnetteilchen nach Anspruch 6, worin das Magnetteilchen aus einem nicht magnetischen Material, beschichtet mit oder verkapselt in einem magnetischen Material, hergestellt ist.

8. Magnetteilchen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin das Magnetteilchen einen mittleren Querschnittsdurchmesser im Bereich von 1 bis 30 um und eine Länge im Bereich von 1 bis 20 mm hat.

9. Magnetteilchen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, worin das Teilchen eine magnetische DC-Remanenz unterhalb von 0,3 Tesla aufweist.

10. Magnetteilchen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, worin das Teilchen eine Metallfaser ist.

11. Magnetteilchen nach Anspruch 10, worin das Teilchen eine hartgezogene oder kaltverfestigte Metallfaser ist.

12. Magnetteilchen nach Anspruch 11, worin die Metallfasern geglüht sind.

13. Magnetteilchen nach Anspruch 10, worin das Teilchen eine amorphe Metallfaser ist.

14. Magnetteilchen nach einem der Ansprüche 1 bis 13, worin der magnetische Gegenstand aus einer Legierung hergestellt ist, umfassend Komponenten, ausgewählt unter Ni, Fe, Cr, Co, Cu, Mo, Mn, Nb, Si, V, B, C und P.

15. Magnetteilchen nach Anspruch 14, worin die Legierung Komponenten umfasst, ausgewählt unter Ni, Fe, Mo, Mn, Si und C.

16. Substrat, umfassen ein Basismaterial und elongierte Teilchen innerhalb des Basismaterials, wobei sich die magnetischen Eigenschaften der Teilchen von den entsprechenden magnetischen Eigenschaften des Basismaterials unterscheiden, wobei die Teilchen eine Magnetsättigung von größer als 100 A/m, vorzugsweise größer als 300 A/m aufweisen, nach einem der Ansprüche 1 bis 15.

17. Substrat nach Anspruch 16, worin das Basismaterial aus Papier oder Kunststoff hergestellt ist.

18. Substrat nach einem der Ansprüche 16 bis 17, worin die Menge an elongierten Magnetteilchen im Substrat von 0,1 bis 5 Gew.-% reicht, bezogen auf das Gewicht des Substrats.

19. Sicherheitsgegenstand, umfassend ein Substrat wie in einem der Ansprüche 16 bis 18 beansprucht.

20. Sicherheitsdokument, umfassend ein Substrat wie in einem der Ansprüche 16 bis 18 beansprucht.

21. Sicherheitsdokument wie in Anspruch 20 beansprucht, worin das Dokument eine Banknote ist.

22. Sicherheitsdokument nach den Ansprüchen 20 bis 21, umfassend die elongierten Magnetteilchen uniform innerhalb des Substrates dispergiert, wobei das Substrat einen Papier- oder Kunststoffbogen umfasst.

23. Sicherheitsdokument wie in den Ansprüchen 20 bis 22 beansprucht, worin die elongierten Teilchen in ausgewählten Teilen des Substrats dispergiert sind.

24. Sicherheitsdokument wie in den Ansprüchen 20 bis 23 beansprucht, worin die elongierten Magnetteilchen aus Metallfasern hergestellt sind, wobei die Menge an magnetischen Fasern in dem Substrat von 0,2 bis 2% reicht, wobei das Substrat ein Papierbogen ist.

25. Verfahren zum Detektieren der Anwesenheit von elongierten Magnetteilchen in einem Substrat oder Sicherheitsdokument nach einem der Ansprüche 16 bis 24, das Verfahren umfassend die folgenden Schritte:

(a) Emittieren eines elektromagnetischen Quellsignals einer oder mehrerer Grundfrequenzen so an das Substrat, dass jegliche vorhandenen elongierten Magnetteilchen für mindestens einen Teil eines Zyklus des Quellsignals in den nichtlinearen Teil ihrer B-H-Kurven übergehen;

(b) Detektieren eines von dem Substrat ausgehenden elektromagnetischen Detektionssignals;

(c) Testen des Detektionssignals auf die Anwesenheit spezieller Oberschwingungen der Grundfrequenzen oder von linearen Kombinationen der Grundfrequenzen und der Oberschwingungen, wobei die speziellen Oberschwingungen ein Anzeichen für die Anwesenheit der Magnetteilchen sind.

26. Verfahren nach Anspruch 25, worin das Quellsignal nur eine Grundfrequenz aufweist.

27. Verfahren nach Anspruch 26, worin die Grundfrequenz höher als 1 kHz ist.

28. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 27, worin die speziellen Oberschwingungen eine Frequenz oberhalb von 10 kHz aufweisen.

29. Verfahren nach Anspruch 28, worin die speziellen Oberschwingungen der Ordnung zehn oder darüber sind.

30. Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, worin die spezielle Oberschwingung der Ordnung 19 ist und eine Frequenz von 380 kHz aufweist.

31. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 oder 26, worin zusätzlich zu dem elektromagnetischen Quellsignal Mikrowellen an das Substrat emittiert werden, um die Anwesenheit jeglicher vorhandener elongierter Magnetteilchen zu detektieren.

32. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin das Verfahren den folgenden zusätzlichen Schritt umfasst:

(d) Erzeugen eines Signals, dass das Entnehmen einer echten Kopie verhindert, wenn die speziellen Oberschwingungen vorhanden sind.