JP2009277244A - 磁気粒子、そのような粒子を含むシート、保護文書およびそのような粒子を検出する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】文書がコピーされるのを防ぎ、文書の認証に貢献するため、文書が真正な保護文書であることを容易に識別できること。
【解決手段】（ａ）シートに対して１以上の特定のベース周波数の電磁源信号を発し、なんらかの存在する磁気伸長粒子が、電磁源信号の１サイクル少なくとも１部分に対してＢ−Ｈ曲線の非線形部分に入る様にし、
（ｂ）シートから出される電磁検出信号を検出し、
（ｃ）ベース周波数の特定の高調波の存在、または、ベース周波数と高調波との任意の線形組み合わせの存在に対して検出信号を検査し、特定の高調波は磁気粒子の存在を表示する。
【選択図】図２

Description

この発明は、ベース材料が、本質的にシート内の粒子の対応する磁気特性と異なる磁気特性を持つシート（基板）内の粒子の存在を検出する方法および装置に関するものである。

この発明は、また、粒子に関し、および文書がコピーされるのを防ぎ、文書の認証に貢献するため、文書が真正な保護文書であることを容易に識別できるような粒子を含むシートに関するものである。

この発明は、上記粒子を含む紙幣、パスポート、クレジットカード、小切手、宝くじ券および証券のような紙または合成繊維ベース材料を持つ全ての型式の保護文書の特定または認証に主に使用されるが、対象物を識別する必要がある他の申請書にも適用できる。

先行技術では、これまで文書の特定に高価な手段で処理していた。
いくつかの先行技術の解決策は、いくつかの文書の表面に印刷された可能な文字パターンの認識の方向へ向かっている。

真正な文書が高解像度カラー写真複写装置により不正にコピーされるのを防ぐため、先行技術では、シートのベース材料の繊維構造または文書の表面に、文書の特定を可能にし、および／または文書の製造を困難にする１以上の保護要素を加えることを提案している。

ＵＳＰ４１１４０３２号（優先日１９７３年）およびＵＳＰ４２１８６７４号（出願日１９７５年）は、磁気材料または磁化可能な材料で被覆される繊維が埋め込まれている保護文書を持つ同様なシステムを開示している。保護文書の内部の磁気繊維の単なる存在が試験され、また、改良特徴として、保護文書内での磁気繊維の分布が測定されて個々の保護文書に独自のマークを与えることができる。

５００億までの異なる可能な数字又は文字の組み合わせを得ることができる。ＥＰ−Ａ−０６２５７６６号、ＥＰ−Ａ−０６３２３９８号およびＥＰ−Ａ０６５６６０７号（出願日は全て１９９３年）は、繊維がポリマーのシース（鞘）のコアとしての磁粉から成るシステムを開示する。磁気検出はコイルを励起するため使用されるＤＣ電流により行われる。

しかしながら、磁気履歴または磁界の乱れまたは保護文書の変形の結果、そのような磁気走査システムの反復性は確実ではなく、真正な文書と偽造文書との間の正確な識別は必ずしも保証されない。そのような検出は必ずしも特色のあるものではない。さらに、保護文書上の文字が走査装置により検出可能な磁性インクで印刷されていれば、磁気繊維と文字の磁性インクとの間に干渉が生じるであろう。先行技術で開示された他の実施例は、保護文書の特別な電磁特性の検出に基づいている。

ＦＲ２４２５９３７号は、マイクロ波による特定を可能にするため、紙の繊維構造の内部に金属繊維、特にステンレス鋼繊維を分散する方法を開示する。ＵＳＰ４８２０９１２号（優先日１９８５年）は、保護文書がランダムに分散された導電性繊維を含む別のシステムを開示する。マイクロ波により文書を走査すると、保護文書の内部の繊維の独特な分散を検出できる。この分散を特徴付けるマークの６４³²⁰までの異なる可能な組み合わせを得ることができる。

ＷＯ−Ａ−９５／２４０００（優先日１９９４年）で開示されているように、保護文書のコピーを防ぐため、写真複写装置のような再生装置にこのマイクロ波技術を適用すると、保護文書をプリント回路板（ＰＣＢ）と区別できず、表面の装飾金属箔を有する挨拶用カードと区別できない。他方、このシステムは金属板が真正の保護文書上に置かれていれば繊維の存在を発見できない。写真複写装置の特別なカバー蓋または写真複写装置の近くの金属部分がシステムを乱すこともある。

結果として、これらのシステムは全く信頼性がない。先行技術は多数の光学認証システムも提案している。これらのいくつかは、すでにＵＡＰ３３１３９４１号（出願日１９６３年）およびＵＳＰ３４４９５８５号（出願日１９６６年）で開示されている。しかしながら、すべての光学システムは、真正な保護文書の表面上の摩耗や損傷や汚れが、保護文書を真正なものとしてもはや認識できないという主要な欠点を被っている。

この発明の目的は、先行技術の欠点を回避することである。この発明の他の目的は、真正な保護文書を他の物または文書から区別できる強力な識別システムを提供することである。
また、この発明の目的は、真正な保護文書がコピ−されるのを防ぐシステムを提供ことである。
さらに、この発明の目的は、従来の磁気文字読取装置と干渉しないシステムを提供することである。
この発明の他の目的は、保護文書、特に、保護要素を含む紙幣のようなシートを写真複写禁止システム内で容易に検出できることである。

この発明の最初の外観によると、ベース材料が伸張粒子の対応する磁気特性と本質的に異なる磁気特性を持つシート内の磁気伸張粒子の存在を検出する方法を提供することであり、前記粒子は１００Ａ／ｍ以上、特に２００Ａ／ｍ以上、より好ましくは３００Ａ／ｍ以上の飽和磁界Ｈｓを持つ。好ましくは、ベース材料は非磁性材料から成る。好ましくは、伸張粒子は、それらの反磁界係数Ｎが１／２５０以下、好ましくは、１／１０００以下であり、それらの断面直径が３０マイクロメータ以下であるような長く薄い形状を持つ。飽和磁界Ｈｓは、好ましくは、１／１０００以下である。用語“飽和磁界Ｈｓ”は、ここでは、飽和磁束密度Ｂｓに関連した磁界として適宜される。用語“断面直径”は、ここでは、最大断面寸法のことを意味する。

この方法は、以下のステップから成る。
（ａ）シートに対して１以上の特定のベース周波数の電磁源信号を発し、なんらかの存在する磁気伸長粒子が、電磁源信号の１サイクル少なくとも１部分に対してＢ−Ｈ曲線の非線形部分に入る様にし、
（ｂ）シートから出される電磁検出信号を検出し、
（ｃ）ベース周波数の特定の高調波の存在、または、ベース周波数と高調波との任意の線形組み合わせの存在に対して検出信号を検査し、特定の高調波は磁気粒子の存在を表示する。

ラベリング材料の磁気特性の非線形性、すなわち、磁界Ｈを印加しての磁束密度Ｂ内の変化を検出に有効なパラメ−タとして使用することは、電子部品監視装置（ＥＡＳ）または盗難防止システムでは周知な技術である。このアプロ−チから得られる信号は非常に顕著であり、エレクトロニクス化および信号処理を促進できる。ＥＡＳシステムは、特許文献内で詳細に開示されている。いくつかの例は、ＦＲ７６３６８１号（出願日１９３３年）、ＵＳＰ３６３１４４２号（出願日１９６７年）、ＵＳＰ３９９００６５号（出願日１９７５年）およびＥＰ−Ａ−０１５３２８８号（優先日１９８４年）である。

しかしながら、ＥＡＳシステムとこの発明との間の本質的な相違は明かである。
ＥＡＳシステムでは、製品が支払デスクで受け取られないならば、盗難防止ラベルは店の出口区域のトリガ−アラ−ムに使用される。店の出口区域は保全文書内の磁気伸張粒子の検出に必要とされる体積以上に大きい。典型的な出口ゲ−トは、幅が１ｍであり、他方、この発明では、検出をするため、磁界と磁気伸張粒子との間は数ｃｍ、例えば、0.5ｃｍ〜５ｃｍの間隔で十分である。この基本的な相違は、本発明の適用のため異なる多数の特徴に至ることである。

１）ＥＡＳラベルの磁気材料は、比較的大きい出口でアラ−ムをトリガ−オフするための十分な体積内にあるにちがいないので、むしろ扱いにくい。典型的な断面積寸法は約１ｍｍであり、長さは数ｃｍである。これとは対照的に、本発明による磁気伸張粒子は非常に小さい体積を持つ。それらの反磁界係数Ｎは１／２５０以下、好ましくは、１／１０００以下であり、それらの断面直径が３０マイクロメータ以下、好ましくは１５マイクロメータ以下、もっと好ましくは、１〜１０マイクロメータの範囲である。伸張磁気粒子が認容できコイル寸法および電力消費を装置により検出され、それらが例えば、写真コピー機または紙幣カウント装置に設置できるように、反磁界係数Ｎのための最大体積が選択される。好ましくは、反磁界係数ＮはＥＡＳアラームの設置を避けるため１／１０００００以上である。

２）ＥＡＳラベルの磁気材料は、非常に軟質な磁気材料に分類され、すなわち、店の出口区域をカバーする小さい磁界ＨがＥＡＳラベルを飽和することができなければならないので、非常に小さい保磁石Ｈｃと、比較的高い動的透磁性とを持つ材料である。これと対照的に、本発明による磁気伸張粒子は、なお、軟質磁気材料に分類されるけれども、それらは、店システムに使用される分野でＢ−Ｈループの飽和点以下に留まるに十分な有効で磁気的に硬く、店アラームを活性化するに十分に高い信号を発生することがないような形状および／または成分および／または構造を持つ。

ＥＡＳラベルと比較して、この発明による磁気伸張粒子は、好ましくは、低い動的透磁性μ_dを持ち、それで、飽和に達するための本質的に高い磁界を持つ。この発明による磁気伸張粒子の飽和磁界Ｈｓは、１００Ａ／ｍ以上、好ましくは２００Ａ／ｍ以上、より好ましくは３００Ａ／ｍ以上である。この低い値はＥＡＳをトリガーオフせずに選択される。好ましくは、飽和磁界Ｈｓは１０００Ａ／ｍ以下であり、写真コピー機または紙幣カウンタまたは自動販売機内で構成できる許容できるコイル寸法および電力消費とを持つ検出器により達成できる。発明者は、１０００Ａ／ｍ以上であればエアーをコアに持つコイルで達成することは困難であることを経験した。

しかしながら、強磁性コアコイルを使用したり、コアに強磁性粉を使用すると、１０００Ａ／ｍ以上の飽和磁界を得ることができる。飽和磁束密度は、好ましくは0.1〜１テスラであり、動的透磁性μｄ（定義は以下を参照）は１００〜１００００の範囲である。この発明の範囲では、これらの全ての磁気特性は、１０ｋＨｚから１００ｋＨｚの周波数での交流磁気計の使用により決定された。

３）ＥＡＳラベルの扱い難い材料のため、適用される周波数は渦電流損失を減らすために制限される。これと対比すると、磁気伸張粒子がより少ない体積を持つので、本発明では、より高い周波数（１ｋＨｚ以上）を適用できる。また、対応する高調波は、より高い周波数（１０ｋＨｚ以上）を持ち、典型的な高調波は１０以上の次数を持つ。

４）ＥＡＳシステムでは、店の出口区域の大きい体積をカバーする問題および方位感知ＥＡＳラベルの問題は、２以上のベース周波数が使用される多数の実施例やＥＡＳの方位に応答しない全体的で空間的な磁界を発生するための追加の回転磁界の使用に至った。この検出方法に要求される体積の一層制限された寸法のためのそのような複雑さは、本発明では必要がない。単一ベース周波数の電源信号が十分であることが分かった。

本発明の実施例において、この方法は、（ｄ）前記特定な高調波が存在する場合、真正コピーをとるのを防ぐ信号を発生する追加ステップを含む。
本発明の第２の形態によると、ベース材料が伸張粒子の対応する磁気特性と本質的に異なる磁気特性を持つシート内の磁気伸張粒子の存在を検出する装置を提供することであり、前記粒子は１００Ａ／ｍ以上、好ましくは２００Ａ／ｍ以上、より好ましくは３００Ａ／ｍ以上の飽和磁界Ｈｓを持つ。好ましくは、ベース材料は非磁性材料から成る。好ましくは、伸張粒子は、それらの反磁界係数Ｎが１／２５０以下、好ましくは、１／１０００以下であり、それらの断面直径が３０マイクロメータ以下であるような長く薄い形状を持つ。

この装置は、
（ａ）シートに対して１以上のベース周波数の電源信号を発する発振器と、
（ｂ）シートから出る検出信号を検出する検出器と、
（ｃ）ベース周波数の任意の特定の高調波の存在、または、ベース周波数の任意の線形組み合わせの存在のため検出信号を試験するための信号処理装置とから成り、特定の高調波は磁気伸張粒子の存在の表示である。

この装置の特別な実施例によると、電源信号および検出信号は電気信号であり、この装置は、さらに、電源信号を磁気駆動磁界に変換する駆動コイルと、検出磁界を検出信号に変換する検出コイルとから成る。増幅器を飽和することを避け、導電材料で生じる任意の横断接続を最小にするため、検出コイル内の駆動磁界を０にするようにコイルが配置される。
装置の好ましい実施例によると、駆動コイルはフェライトコアの周囲に配置される。

フェライトコアはＵ形状を有し、駆動コイルはＵ形フェライトコアの各脚の周囲に配置される。検出コイルは、また、Ｕ形フェライトコアの各脚の周囲に配置される。各検出コイルは、好ましくは、駆動コイルの両側での一方の部分を備えた２部分に分割される。検出コイルのこれらの２部分は駆動信号を０にするため逆位相で巻き付けられる。駆動コイルおよび検出コイルに続いて、任意の鉄金属の存在を検出するため、第３コイルをフェライトコアの周囲に提供してもよい。
この発明の第２の形態による装置は、自動販売機、紙幣カウンタおよび再生（複写）装置に使用できる。

再生装置での使用に関して、全体の走査領域内で任意の保証書の存在を検出するため、以下の実施例を使用できる。
１）１以上の駆動コイルおよび１以上の検出コイルの使用。
２）駆動コイルおよび検出コイルは、デイジーチェーンを形成する。
３）１つだけの駆動コイルおよび１つだけの検出コイルの使用であり、両方のコイルは伸張形状を持つ。
４）１つだけの駆動コイルおよび１つ以上の検出コイルの使用。

本発明の第３の形態によると、伸張磁気粒子がシートのベース材料内に組み込まれて設けられるがベース材料は伸張粒子の対応する磁気特性と本質的に異なる磁気特性を持つ。好ましくは、ベース材料は非磁性材料から成る。粒子は、その反磁界係数Ｎが１／２５０以下、好ましくは１／１０００以下であるような長く薄い形状を持つ。粒子の断面直径は３０マイクロメータ以下、好ましくは１５マイクロメータ以下、好ましくは１〜１０マイクロメータの範囲であり、その飽和磁界Ｈｓは１００Ａ／ｍ以上、好ましくは２００Ａ／ｍ以上、より好ましくは３００Ａ／ｍ以上である。

材料内部の磁界強度は、Ｈ_in=Ｈ_app−Ｎ×Ｍ
ここで、Ｍは材料の磁化であり、Ｈ_appは印加される磁界およびＮは反磁界係数である。
均一な磁化により、内部磁界強度のこの減少は、材料のいわゆるバルク透磁率または透磁率であるμ_rの真の値から、見かけ透磁率または有効透磁率μ_r’への見かけ透磁率での減少として考えることができる。ここで、
１／μ_r＝１／μ_r’−Ｎまたはμ_r’＝μ_r／（１＋Ｎμ_r）である。

それで、透磁率の減少の効果は、Ｂ−Ｈループを高い飽和磁界と低い残留磁気を持つ形状にすっかり変える。球形の場合、反磁界係数Ｎ＝１／３である。それに対して、長く薄い楕円（繊維のような伸張粒子により表される円筒にほぼ近い）では、
Ｎは、Ｎ＝［１ｎ（２Ｐ）−１］／ｐ²、ここで、ｐは長さ／直径比である。
８マイクロメータ直径および３ｍｍ長さの繊維では、Ｎは１／２５０００である。

これらの式に基づき、例として１０００００のバルク透磁率μ_rの材料を使用すると、特定材料の球形が見かけ透磁率μ_r’を持つように現れ、上記で示す寸法の繊維よりほぼ７０００倍小さい。それから、これは、各場合での材料を飽和するため要求される磁界強度に直接的な効果を持つであろう。それで、球形または、ほぼ球形状の粉末はここで述べた適用には適切ではないであろう。

好ましくは、磁気伸張粒子の飽和磁束密度Ｂは0．１〜１テスラ、好ましくは、０．１〜０．５テスラの範囲にある。
見かけ透磁率または有効透磁率μ_r’は直流で測定される。動的透磁率μ_dパラメータは、ＥＡＳゲートで典型的であり、提案した新規な発明システムでは実用的であるバルク透磁率、形状ファクタ、駆動磁界の交流周波数および磁界制限を考慮した実際の状況での粒子の感度の指標である。それで、動的透磁率μ_dは、ここでは、交流周波数で測定されたμ₀と飽和透磁率Ｈｓの積に対する飽和磁束密度Ｂｓの比として定義される。

材料が磁気計内で使用される磁界で飽和していなければ、動的透磁率μ_dは実験で使用される最大磁界（例えば、約１０００Ａ／ｍ）でμ₀Ｈに対する磁束密度の比として定義される。動的透磁率μ_dは明らかに透磁率μ_r’に関連し、両方のパラメータは、測定されたＢ−Ｈループの形状を反磁界による変化（そり）が支配する低損失材料内では直流で同じか、ほぼ同じ値を持つ。磁気伸張粒子の動的透磁率μ_dは１００〜１００００の範囲である。

用語“磁気伸張粒子”は、磁性材料自体で作られたもの、可能であれば磁性材料と非磁性材料とで作られたものに関する。特に、磁性材料は非磁性材料で被覆されるか、非磁性材料内に封入され、伸張粒子は磁性材料で被覆された非磁性材料から作ることができるか磁性材料と組み合わせて作ることができる。被覆の厚さは１〜５マイクロメータの範囲である。

磁性材料は、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｂ、Ｖ、Ｃ、ＳｉおよびＰ、特にＮｉ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｍｎ、ＣおよびＳｉの中で選択された成分を含む合金から出発して作られる。例えば、ＥＰ−Ａ−０２９５０２８号およびＵＳＰ４２９８８６２号には軟磁性材料が開示されている。

適当な合金組成物は一般式である、Ｎｉ_aＦｅ_bＣｒ_cＣｏ_dＣｕ_eＭｏ_fＭｎ_gＰ_hＮｂ_iＢ_jＶ_kＳｉ_lＣ_mに対応する。ここで、ａ〜ｍは整数を表す。
より特別な合金組成物はニッケル５２〜８５％を含有し、他の成分の量が変化する。良好に作用する合金組成物の例は、８０．００％Ｎｉ、４．２０％Ｍｏ、０．５０％Ｍｎ、０．３５ｉ、０．０２％Ｃであり、残りはＦｅである。

他の典型的な組成物は、Ｎｉ₈₂Ｆｅ₁₄Ｍｏ₃Ｍｎ₁、Ｎｉ₇₉Ｆｅ₁₅Ｍｏ₄Ｍｎ₁、Ｎｉ₇₁Ｆｅ₁₁Ｃｕ₁₂Ｍｏ₂Ｍｎ₅、Ｎｉ₇₀Ｆｅ₁₁Ｃｕ₁₃Ｍｏ₂Ｍｎ₃Ｎｉ₇₁Ｆｅ₁₁Ｃｕ₁₂Ｍｏ₂Ｍｎ₄である。
これらのいくつかの組成物はμ−メタル、Ｐｅｒｍａｆl、Ｐｅｒｍａｌｌｏｙ、Ｓｕｐｅｒｍａｌｌｏｙ、Ｖｉｔｒｏｖａｃ、Ｍｅｔｇｌａｓの名称で販売されている。非磁性および非金属ガラスとして、カーボンまたは重合体、特に、ポリプロピレン、ポリエチレンのような合成樹脂材料を挙げることができる。

本発明の第３の形態の好ましい実施例によると、伸張粒子は金属繊維または磁性物質で被覆された非金属繊維である。
繊維は均一に分散でき、シート上に全て分配でき、それで、検出システムにより容易にミスされない。繊維は、好ましくは、繊維の凝集作用の形成を防ぐためシートの全域にわたって均一に個々に分散される。加えて、繊維はシートの内部に分散されるので、写真コピーをする前に除去したり、写真コピー後にシートの内部に再び戻そうとする偽造者により容易に除去できない。

繊維は、好ましくは硬化引き抜き(hard drawn)繊維または加工硬化(work hardened)繊維であり、例えば、周知である束引く抜き技術により製造される。この製造技術は高溶融生産技術より高生産率を克服する利点を持つ。硬化引き抜きは、磁気繊維を磁性観点から“より硬く”し、すなわち、軟磁性ではなく、より高い飽和磁界Ｈｓが要求される。
ＥＡＳとは区別され、ＥＡＳゲートでのアラームを設置することがないので、これは、特に、この発明で有効である。発明者は、また、硬化引き抜き繊維の動的透磁率μ_dは焼き鈍しすれば倍にできることを発見した。これは、なお、飽和磁界Ｈｓを十分に維持するが、繊維をより感度を良好にする。

磁気伸張粒子はアモルファス金属繊維でもよい。
本発明の第４の形態によると、ベース材料とベース材料内部の伸張粒子とを含むシートが提供される。伸張粒子の磁気特性は、ベース材料の対応する磁気特性と異なり、前記粒子は１００Ａ／ｍ、好ましくは２００Ａ／ｍ、最も好ましくは３００Ａ／ｍの範囲の飽和磁界を持つ。好ましくは、ベース材料は非磁性材料から作られる。好ましくは、伸張粒子は、それらの反磁界係数Ｎが１／２５０以下、それらの断面直径が３０マイクロメータ以下であるような長く薄い形状を持つ。好ましくは、ベース材料はプラスチックのような非磁性材料または紙のような繊維構造物である。

好ましくは、伸張粒子は０．１〜１．０テスラ、好ましくは０．１〜０．５テスラの範囲の飽和磁束密度と、１００〜１００００の範囲の動的透磁率μｄを持つ。
要約すると、磁気伸張粒子の形状、組成物および構造の組み合わせは、−粒子内の磁束密度の飽和を達成するため要求される磁界は、ＥＡＳシステムで生じるものより十分に大きく、鉄、鋼または板のような硬強磁性材料を飽和するため要求されるものより十分に小さい。

−残留磁束密度は、磁性文字識別のための国際標準ＩＳＯ１００４で定義されるような磁気コードディングシステムで使用される磁気インクの残留磁束密度より十分に小さい。
これらの特性は、磁気伸張粒子の形状、組成物および構造の組み合わせが以下の特性を持つ時に完全に満たされる。
ｉ）飽和磁界が１００〜１０００Ａ／ｍの範囲である。
ii）飽和磁束密度が0.1〜1.0テスラの範囲である。
iii)動的透磁率μ_dが１００〜１００００の範囲である。

磁気伸張粒子、特に繊維は、１〜３０マイクロメータ（μｍ）、好ましくは、５〜１５マイクロメータの範囲の断面直径と、１〜２０ｍｍ、好ましくは、２〜１０ｍｍの長さを有する。
最も好ましくは、伸張粒子は硬化引き抜き金属繊維または加工硬化繊維であるが、アモルファス金属繊維とすることもできる。
磁気伸張粒子はＮｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｐ、Ｎｂ、Ｂ、Ｖ、Ｓｉおよび特にＦｅ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｃｕを含む合金で作ることができる。シートのベース材料は、紙または合成樹脂材料、特に、ポリプロプレンまたはポリエチレンのようなプラスチックで作ることができる。

磁性伸張粒子は、磁性材料および非磁性材料で作ることもできる。
好ましくは、本発明の第４の形態によるシートは、多量の伸張粒子、特に、シートの重量に関して重量で0.1〜５％の範囲、好ましくは、0.2〜２％、最も好ましくは0.5〜１．５％の範囲の繊維を持つ。シートが紙シートであれば、その厚さは共通して２０〜３００マイクロメータに変化する。紙幣は通常、８０〜１２０マイクロメータの間で変化する。

伸張粒子はシート全体に均一またはランダムに分散してもよく、および／またはシートの選択された部分だけに分散しても良い。繊維は周知な方法およびＷＯ９８／１４４６９（ＰＣＴ／ＦＲ９５／０１４０５）で開示された選択された不ｕｂｎｎ部分でのシート内に分配できる。好ましくは、繊維は印刷区域に対応する紙幣の部分に含まれ、繊維は見え難い。特に、繊維は任意の透かし模様の外側に含まれる。特に、繊維は、なんらの可能性のある電磁干渉を避けるように磁気インクで印刷された区域の外側にある。
好ましい１実施例では、繊維は、少なくとも２０ｍｍの幅のテープの形状を持つ面積のシート内にある。

好ましくは、伸張粒子、特に、繊維はベース材料と近い色を持つ。これは、所望の色を繊維に与えるカバーリングまたは被覆の沈澱により実現できる。そのような被覆の沈澱方法は、フランス特許出願ＦＲ９５０２６６８号および国際出願ＰＣＴ／ＦＲ／９６００３９０に開示されている。

本発明は、また、保護文書、特に認証されるため採用される紙幣のような保護物品を提供し、前記保護物品は、粒子およびこの発明によるシートを含む。それで、この発明は、認証されるため採用される紙幣のような保護物品を提供し、前記保護物品は、それがシートになる前に少なくとも１００Ａ／ｍ（好ましくは３００Ａ／ｍ）の磁界強度を必要とする磁気粒子材料と組合わさり、それにより、そのような保証品が電子機器監視システムを始動するのを防ぐ。
本発明を添付図面を参照して詳細に説明する。

この発明による磁気伸長粒子のＢ−Ｈ曲線と、他の物体のＢ−Ｈ曲線との比較である。 この発明による検出装置の配置を概略的に図示する。 どのようにして、この発明の駆動コイルと検出コイルが配置できるかを示す。 再生装置に使用するための駆動コイルおよび検出コイルの実施例を示す。 再生装置に使用するための駆動コイルおよび検出コイルの実施例を示す。 再生装置に使用するための駆動コイルおよび検出コイルの実施例を示す。 再生装置に使用するための駆動コイルおよび検出コイルの実施例を示す。 フェライトコアの周囲に配置された駆動コイルおよび検出コイルの好ましい実施例を図示する。

図１における参照番号１０は、“極軟質磁石”と称することができるＥＡＳラベルのＢ−Ｈ曲線を示す。これは、非常に低い飽和磁界ＨＳおよび高い動的透磁率のむしろ高レベルにより特徴付けられる。参照番号１２は、この発明によるシート内部埋め込まれる磁気伸長粒子のＢ−Ｈ曲線を示す。たとえ軟磁性材料であるとはいえ、“極軟質”はＥＡＳラベルと同様であるものではない。飽和磁界Ｈ’ｓはＥＡＳラベルの対応する値のものより高い。参照番号１４は、ＨｓおよびＨ’ｓより大きい飽和磁界を示す軟鋼板のＢ−Ｈ曲線を示す。

図１から、ＥＡＳラベルを飽和するためＥＡＳシステムに適用される低磁界は、この発明による磁気伸長粒子を飽和せず、工場の警報システムを誘発しないことが明かである。図１から、磁気伸長粒子を飽和するため、この発明に適用される磁界は、軟鋼板のＢ−Ｈ曲線の比較的直線上の部分で静止し、同じ一連の高い調波を生じないことも明かである。この差は、２形式の材料間を識別し、大きいフェロ磁性体の存在の下でのマーカタグを検出ためにも利用される。

以下の表は、実際のマーカと２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚの間での磁力計で測定された共通磁性体の例との実験比較を示す。

μ₀＝４π×10^-7N/A²表のＥＡＳラベルは、表の金属繊維のものの約３０００倍である体積および質量を持っている。
上記の図は、材料間の相対的な差を表す。しかしながら、実際の場合、ＥＡＳタグおよびこの発明のシステムは、走査または質問電界の実際の磁化は、電界内の材料の方位を考慮し、存在する材料の大きさおよび使用される周波数を考慮する必要があることを認識すべきである。

磁性金属繊維は測定によると0.3テスラの交流残留磁気を持っていた。実際、直流残留磁気は交流残留磁気より低く、他の磁気コードシステムと干渉する重大な電磁ノイズ信号は発生されない。特に、この繊維は磁性インクのために作られる文字を読取る標準的な磁気文字読取装置にいかなる重大な信号を与えなかった。言い替えれば、この測定方法および磁性インク文字承認の国際標準、ＩＳＯ１００４で定義されるような最大残留信号レベルの定義を使用すると、残留磁束密度の効果が認められる。

実験結果は、上記表で述べた繊維から高調波での良好な信号増幅度を検出することができ、高周波数で駆動エレクトロニクスによる高調波からの非常に低い干渉が存在することを示す。繊維の小さい断面積により、渦電流損失は全く高周波数までは小さく、出力信号は、検出電圧が磁束密度の変化率に比例するという事実により増加される。バルク強磁性材料により、渦電流損失は高周波数でより多くなり、非常に高い高調波を発生しない。２０ｋＨｚでのＢ−Ｈループの周辺での繊維（上記表で特徴付けられる）を掃引するための基本周波数および６００Ａ／ｍ以上のピーク電界を使用すると、１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚの間の周波数では、繊維からの高調波流があり、他の共通の導電物体からの非常に弱い信号があることが分かった。実際、ベース周波数および検出周波数は、特別の繊維メーカーからの信号を最大化し、他の共通物体からの信号およびシステムが設置される装置から発生される信号を最小化することができる。

発明者により実施されたテストは、この発明のシステムは磁気伸長粒子を持つ保護文書と、紙、本、手書き、プリント回路基板、金属箔、挨拶カード、証書の非金属締め具、スパイラル金属証書締め具、金属板およびホトカプラー蓋材料との間の良好な識別を提供することを証明した。非磁性金属板の下に横たわる保証書は、容易に特定できる（このことは、金属板が、マイクロ波のため磁気繊維を隠すマイクロ波システムと全く反対である）。

適当な駆動検出回路を図２で示す。共振駆動電力発振器１６は高調波発生を最小化するため使用され、発振器１６は選択された高調波から分周される周波数で駆動される。例として、他の高調波中において、３８０ｋＨｚの２０ｋＨｚの第１９調波が良好な選択な場合があることを発明者は発見した。それは、軟鋼のような通常の強磁性体からの非常に小さい信号を伴って、繊維からの良好な信号を与える。発振器１６は、電源信号を磁気駆動信号へ変換する駆動コイル１８に供給される電源信号を発生する。駆動コイル１８に関して適当に配置される検出コイル２０は、磁気伸長粒子から発散する任意の磁界を検出し、これを電気検出信号へ変換する。高帯域通過フィルタ２２は、導電金属によるコイル間に接続されて増幅器を過負荷できるように、ベース周波数を減少するために使用される。位相感知検出器２４は、良好な信号対ノイズ比を提供するために使用される。発振器２６は、選択された高調波で動作し、周波数分割器２８は、ベース周波数を得るため周波数を分周する。また、他の高調波は適切であり、最終検出信号を引き出すため、いくつかを組み合わせることが利点となる。

図３は、どのようにして駆動コイル１８が検出コイル２０に関して有利に配置されるかを図示する。駆動コイルにより発生される磁界の方向は、矢印３０，３１により示される検出コイル２０を通過する磁界の部分を除き点線で示される。
駆動コイル１８および検出コイル２０は部分的に重なり、検出コイル２０を通って一方方向に行く（矢印３０）磁束密度の部分が、他方方向へ行く（矢印３２）磁束密度の部分とほぼ等しいように配列される。検出コイル内の駆動磁界を０にするため、重なるコイル上の領域を提供して、磁界は磁気伸長粒子と有効に接続する。均等０効果は、ベース周波数の負フィードバックにより電子的に提供することもできる。

図４、図５、図６および図７は、高分解能カラー写真複写装置のような再生装置に使用される駆動コイルおよび検出コイルの配列の実施例を示す。この配列は（磁気伸長粒子から成るのであれば）、７cm幅だけの紙幣が21cmｘ29.7cmの走査区域で検出できる。
図４によると、検出コイル２０を持つ駆動コイル１８の４つの部分は、走査区域の幅に沿って規則的な間隔で適当なキャリア３４上に配列され、任意の真正の紙幣の存在は走査区域上の位置にかかわりなく検出されるであろう。

図５の実施例では、複数の駆動コイル１８および複数の検出コイル２０がデイジーチェーンを形成し、駆動コイル１８は検出コイル２０と互い違いとなるか、反対の関係となる。
図６の実施例では、駆動コイル１８は走査区域の幅に等しい８の高さを持つ伸長した８の形をとる。検出コイル２０は走査区域の幅に等しい縦軸の長さを持つ伸長した楕円形状をとる。駆動コイル１８および検出コイル２０は、他方の上に一方が配列され、ここでは、また、検出コイル２０を一方方向へ通過する磁束密度の部分は、検出コイル内の駆動磁界を０にするため、他方方向へ通過する磁束密度の部分とはぼ等しい。図６は、教訓的な理由のため駆動コイル１８および検出コイル２０は、互いから離れているが、それらは互いに接近して配列されなくてはならない。

図７は、１つの駆動コイル１８および４つの検出コイル２０を備えた実施例を概略で示し、駆動磁界は検出コイル２０内で平衡する。
好ましい実施例の説明
図８に関して、駆動コイル１８、検出コイル２０’、２０”はフェライトコア３６の周囲に配列される。再生装置での使用のため、フェライトコア３６はガラスプラテン３８から数ｍｍの所に配置される。磁気伸長粒子４１を含む保護文書４０は、ガラスプラテン上に配置される。フェライトコア３６は与えられた駆動電流のため保護文書４０のレベルでの高い磁界を確実にするために使用される。

フェライトコア３６は、発生する付加的な非線形性および高調波を避けるため飽和してはならない。
フェライトコア３６は、好ましくはＵ形状である。このことは、フェライトコアがブリッジ４３により連結される２本の脚４２を持つことを意味する。ブリッジ４３は、磁束流が再生装置のいかなる近接する金属から離されることを確実にする。
駆動コイル１８は各脚４２の中間のどこかに巻かれる。検出コイルは２部分である２０’、２０”に分割される。一方の部分２０’は脚４２の周囲でガラスプラテン３８の側で巻かれ、他方の部分２０”は脚４２の周囲で下側で巻かれる。

両方の部分２０’、２０”は参照番号４４で示すように逆位相で巻かれ、受信駆動信号および再生装置内のランプの存在のような他の干渉源を０にする。しかしながら、逆位相の巻付けは任意の伸長磁気粒子４１から受信される信号を０にしない。というのは、検出コイルの一方の部分２０’、トップコイル部分は、他方の２０”、底コイル部分より磁気粒子により近く配置されるからである。

駆動コイルおよび検出コイルの次に、ガラスプラテン３８上の任意の鉄金属の存在を検出するため、フェライトコアの周囲に第３コイルを巻付けてもよい。この分野では周知なように、任意の鉄金属の存在は磁束パターンを乱し、鉄金属が伸長磁気粒子を持つ保証書の存在を隠すために使用できる。簡単にするため、図８ではこの第３コイルは示されていない。

以下の事項を更に開示する。
１．磁気伸長粒子において、前記粒子は、前記粒子の対応する磁気特性とは実質的に異なる磁気特性を備えたシートのベース材料内に組み込まれ、１００Ａ／ｍ以上、好ましくは３００Ａ／ｍ以上の飽和磁界を有する前記磁気伸長粒子。
２．前記粒子は、その反磁界係数Ｎが１／２５０以下、好ましくは１／１０００以下であり、直径が３０マイクロメータ以下であるように長く、薄い形状を持つ事項１に記載の磁気伸長粒子。
３．前記粒子は、0.1テスラ以上、好ましくは0.1〜１テスラの飽和磁束を持つ事項１または事項２に記載の磁気粒子。
４．前記粒子は、１０〜１００００、好ましくは１００〜１００００の範囲の動的透磁率μ_dを持つ事項１乃至事項３のいずれかに記載の磁気粒子。
５．磁気粒子の形状、組成および構造の組み合わせは、それらが、ｉ）１００〜１０００Ａ／ｍの範囲の飽和磁界を持ち、ii)0.1テスラ以上、好ましくは0.1〜１テスラの範囲の高い飽和磁束密度を持ち、iii)１０〜１００００、好ましくは１００〜１００００の範囲の動的透磁率μ_dを持つ事項１乃至事項４のいずれかに記載の磁気粒子。
６．前記磁気粒子は、磁性材料および非磁性材料とから成る事項１乃至事項５のいずれかに記載の磁気粒子。
７．前記磁気粒子は、磁性材料で被覆または磁性材料内に封入される非磁性材料から成る事項６に記載の磁気粒子。
８．前記磁気粒子は、平均直径１〜３０マイクロメータおよび長さ１〜２０ｍｍを有する事項１乃至７のいずれかに記載の磁気粒子。
９．前記粒子は、0.3テスラより小さいＤ．Ｃ．残留磁気を持つ事項１乃至事項８のいずれかに記載の磁気粒子。
10．前記粒子は、金属繊維である事項１乃至９に記載の磁気粒子。
11．前記粒子は、硬化引き出し金属繊維または加工硬化金属繊維である事項１０に記載の磁気粒子。
12．前記金属繊維は、焼き鈍しされた事項１１に記載の磁気粒子。
13．前記粒子は、アモルフォス金属繊維である事項１０に記載の磁気粒子。
14．前記磁気粒子は、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｍｎ，Ｎｂ、Ｓｉ、Ｖ、Ｂ、ＣおよびＰの中で選択された成分を含む合金から成る事項１乃至１３のいずれかに記載の磁気粒子。
15．前記合金は、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｍｎ、ＳｉおよびＣの中で選択された成分を含む事項１４に記載の磁気粒子。
16．ベース材料および前記ベース材料の内側の伸長粒子を含むシートにおいて、前記粒子の磁気特性は、前記ベース材料の対応する磁気特性と異なり、前記粒子は、１００Ａ／ｍ以上、好ましくは３００Ａ／ｍ以上の磁気飽和を持つ事項１乃至１５のいずれかに記載の粒子を持つシート。
17．前記ベース材料は、紙またはプラスチックから成る事項１６に記載のシート。
18．前記シート内の磁気伸長粒子の量は、前記シートの重量に関して重量で0.1〜５％である事項１６または事項１７のいずれかに記載のシート。
19．事項１６乃至事項１８に記載されたようなシートを含む保護物品。
20．事項１６乃至事項１８に記載されたようなシートを含む保護文書。
21．文書は紙幣である事項２０に記載の保護文書。
22．前記シートの内側に均一に分散された前記磁気伸長粒子と、紙またはプラスチックシートから成る前記シートとを含む事項２０乃至事項２１に記載の保護文書。
23．前記伸長粒子は、シートの選択された部分に分散される事項２０乃至事項２２に記載された保護文書。
24．磁気伸長粒子は金属繊維から成り、前記シート内の磁気繊維の量は0.2〜２％の範囲であり、シートは紙シートである事項２０乃至事項２３に記載された保護文書。
25．事項１６乃至事項２４のいずれかに記載のシートまたは保護文書内の存在を検出する方法において、
（ａ）前記シートに対して１以上の特別ベース信号の電磁源信号を発し、なんらの存在する磁気伸長粒子は電磁源信号の少なくともサイクルの部分のためのＢ−Ｈ曲線の非線形部分に入り、
（ｂ）前記シートから出される電磁検出信号を検出し、
（ｃ）前記ベース周波数の特定の高調波の存在または前記ベース周波数と前記調波との任意の組み合わせの存在のための検出信号を検査し、前記高い調波は前記磁気粒子の存在を指示するステップから成る前記方法。
26．前記電磁源信号は１つのベース周波数だけを持つ事項２５に記載の方法。
27．前記ベース周波数は１ｋＨｚ以上である事項２６に記載の方法。
28．前記特定の高調波は１０ｋＨｚ以上の周波数を持つ事項２５乃至事項２７のいずれかに記載の方法。
29．前記特定の高調波は、１０以上の次数である事項２８に記載の方法。
30．前記特定の高調波は、１９の次数であり、３８０ｋＨｚの周波数を持つ事項２５または事項２６に記載の方法。
31．前記電磁源信号に加えて、任意の磁気伸長粒子の存在を検出するため、マイクロ波が発せられる事項２５または事項２６のいずれかに記載の方法。
32．前記方法は以下の追加ステップから成る前記事項のいずれかに記載の方法。
（ｄ）前記特定の高調波が存在する場合、真正コピーをとるのを防ぐ信号を発生する。

Claims (16)

1. 磁気伸長粒子において、前記粒子は、前記粒子の対応する磁気特性とは実質的に異なる磁気特性を備えたシートのベース材料内に組み込まれ、２００Ａ／ｍ以上、好ましくは３００Ａ／ｍ以上の飽和磁界を有し、該飽和磁界が、１０００Ａ／ｍ以下であり、前記粒子は、硬化引き出し金属繊維または加工硬化金属繊維であり、前記磁気伸長粒子。
2. 前記粒子は、その反磁界係数Ｎが１／２５０以下、好ましくは１／１０００以下であり、直径が３０マイクロメータ以下であるように長く、薄い形状を持つ請求項１に記載の磁気伸長粒子。
3. 前記粒子は、０.１テスラ以上、好ましくは０.１〜１テスラの飽和磁束を持つ請求項１または請求項２に記載の磁気粒子。
4. 前記粒子は、１０〜１００００、好ましくは１００〜１００００の範囲の動的透磁率μ_dを持つ請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の磁気粒子。
5. 磁気粒子の形状、組成および構造の組み合わせは、それらが、
   i）２００〜１０００Ａ／ｍの範囲の飽和磁界を持ち、
   ii）０.１テスラ以上、好ましくは０.１〜１テスラの範囲の高い飽和磁束密度を持ち、
   iii）１０〜１００００、好ましくは１００〜１００００の範囲の動的透磁率μ_dを持つ請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の磁気粒子。
6. 前記磁気粒子は、磁性材料および非磁性材料とから成る請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の磁気粒子。
7. 前記磁気粒子は、磁性材料で被覆または磁性材料内に封入される非磁性材料から成る請求項６に記載の磁気粒子。
8. 前記磁気粒子は、平均直径１〜３０マイクロメータおよび長さ１〜２０ｍｍを有する請求項１乃至７のいずれかに記載の磁気粒子。
9. 前記粒子は、０.３テスラより小さいＤ．Ｃ．残留磁気を持つ請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の磁気粒子。
10. 前記金属繊維は、焼き鈍しされた請求項９に記載の磁気粒子。
11. 前記粒子は、アモルフォス金属繊維である請求項９に記載の磁気粒子。
12. 前記磁気粒子は、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｍｎ，Ｎｂ、Ｓｉ、Ｖ、Ｂ、ＣおよびＰの中で選択された成分を含む合金から成る請求項１１に記載の磁気粒子。
13. 前記合金は、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｍｎ、ＳｉおよびＣの中で選択された成分を含む請求項１２に記載の磁気粒子。
14. ベース材料および前記ベース材料の内側の伸長粒子を含むシートにおいて、前記粒子の磁気特性は、前記ベース材料の対応する磁気特性と異なり、前記粒子は、２００Ａ／ｍ以上、好ましくは３００Ａ／ｍ以上の磁気飽和を持ち、該飽和磁界が、１０００Ａ／ｍ以下であり、前記粒子は、硬化引き出し金属繊維または加工硬化金属繊維である請求項１乃至１３のいずれかに記載の粒子を持つシート。
15. 前記ベース材料は、紙またはプラスチックから成る請求項１４に記載のシート。
16. 前記シート内の磁気伸長粒子の量は、前記シートの重量に関して重量で０.１〜５％である請求項１４または請求項１５のいずれかに記載のシート。

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