Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektronische
Artikelüberwachungssysteme (EAS) und darin verwendete
Markierungen und insbesondere auf Markierungen, bei welchen die
Magnetisierung des magnetischen Werkstoffes in der Markierung
durch ein magnetisches Wechselfeld in einer Abfragezone geändert
wird, um meßbare Signale zu erzeugen, welche das Vorhandensein
der Markierung anzeigen.
Allgemeiner Stand der Technik
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Die Verwendung eines Werkstoffstückes mit niedriger
Koerzitivkraft und hoher Permeabilität als eine EAS-Markierung,
ist allgemein bekannt. Solche Markierungen wurden wahrscheinlich
zum ersten Mal in dem französischen Patent mit der Nummer 763.681
offenbart, welches 1934 an Pierre Arthur Picard erteilt worden
ist. In letzter Zeit wurde es verhältnismäßig bekannt, solche
Markierungen aus Längsstreifen eines Werkstoffs mit hoher
Permeabilität zu gestalten, um die Erzeugung von Oberschwingungen
sehr hoher Ordnung zu verbessern, um dadurch die Zuverlässigkeit
zu verbessern, mit welcher diese Markierungen von anderen
Signalen anderer Gegenstände, wie etwa Geldbeutelrändern,
Regenschirmen, usw., unterschieden werden können. Vorzugsweise
weisen diese Längsstreifen, welche häufig als Markierungen mit
"offenen Streifen" bezeichnet werden, ein Verhältnis der Länge zu
der Quadratwurzel der Querschnittsfläche von über 250 auf. Solche
Anwendungen sind in den U.S. Patenten mit den Nummern 3.665.449,
3.790.945 und 3.747.086 exemplarisch ausgeführt. Da diese
Längsstreifen im allgemeinen nur dann meßbar sind, wenn das
Abfragefeld mit den Streifen ausgerichtet ist, ist es aus diesen
Offenbarungen bekannt, eine Reaktion in vielfache Richtungen
vorzusehen, und zwar durch die Schaffung von Mehrrichtungsfeldern
in der Abfragezone oder durch die Bereitstellung zusätzlicher
Streifen in einer L, T oder X-Konfiguration. In dem '449 Patent
wird ferner vorgeschlagen, daß die Markierung "dicht angeordnete,
doch physikalisch getrennte, ferromagnetische Streifen umfaßt,
welche auf oder in einem unmagnetischen Substrat (wie etwa sehr
dünnen Drahtfäden oder Streifen in einem Stück Papier) in festem
geometrischem Verhältnis zueinander gehalten werden.
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Die in den vorstehenden Patenten offenbarten Markierungen
erzielten alle einen gewissen wirtschaftlichen Erfolg. Die
Anwendung der Markierungen war jedoch durch die Größe und durch
die als notwendig angesehene, hauptsächlich längliche Form
eingeschränkt. Wenn eine zusätzliche Sensibilität oder
Markierungen mit kürzeren Längen verlangt werden, werden gemäß
der Offenbarung in dem U.S. Patent mit der Nummer 4.075.618
(Montean) flußkonzentrierende Elemente an jedem Ende der
Längsstreifen vorgesehen.
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Die von der Minnesota Mining and Manufacturing Company auf den
Markt gebrachten Systeme Model WH-1000 und 1200, stellen typische
EAS-Systeme dar, welche ursprünglich zur Verwendung mit
verlängerten "offenen Streifen"-Markierungen gestaltet worden
sind. Diese Systeme erzeugen in den Abfragezonen Magnetfelder,
die bei etwa 10 kHz wechseln und welche in der Mitte der Zone
minimale Intensitäten von etwa 90 A/m aufweisen, wenn sich die in
Spulen an entgegengesetzten Seiten der Spule erzeugten Felder in
einer entgegengesetzten Konfiguration befinden und von etwa 192
A/m, wenn sie sich in unterstützender Konfiguration befinden. Die
beiden Feldkonfigurationen erleichtern somit die Messung einer in
eine Richtung ansprechenden Markierung, die parallel zu einer der
beiden Richtungen ausgerichtet ist.
Offenbarung der Erfindung
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Die Markierung gemäß der vorliegenden Erfindung erzielt eine
Reaktion mit Oberschwingungen hoher Ordnung und in vielfache
Richtungen, durch die Anwendung mehrerer Metallfäden eines
Werkstoffes mit niedriger Koerzitivkraft und hoher Permeabilität,
wobei die Fäden in einem im wesentlichen zweidimensionalen,
blattähnlichen Substrat zufällig verteilt sind oder an diesem
Substrat haften. Viele der Fäden sind lang und weisen einen
ausreichend geringen Durchmesser auf, um der vorstehend
erwähnten, wünschenswerten unteren Grenze von L/ A> 250 zu
entsprechen. Bestimmte Fäden schneiden sich in Zufallsanordnung
nahe den Enden anderer Fäden und wenn dies der Fall ist, sind
sich schneidende Fäden wünschenswerterweise magnetisch
miteinander gekoppelt, um so Magnetfluß zu sammeln und zu
konzentrieren. In anderen Zufallssituationen schneiden sich Fäden
näher an deren Mitten. Wenn diese Fäden magnetisch miteinander
gekoppelt sind, so kann jeder Faden den anderen magnetisch
"überbrücken", wodurch jeder Faden kürzer erscheint, wodurch
wiederum die Reaktion verringert wird. Es wurde für alle Fälle
überraschenderweise festgestellt, daß das reine Ergebnis des
magnetischen Zusammenwirkens zwischen Fäden nützlich ist, so daß
eine Reaktion in vieltache Richtungen und mit hohem Pegel erzielt
wird.
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In einem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den Fäden,
welche die vorliegende Markierung umfassen, vorzugsweise um
schmale Streiten mit Gesamtlängen von 0,5 bis 2,5 cm und mit
Breiten von 0,02 bis 0,5 mm. Diese Streifen sind vorzugsweise aus
dünnen Blättern oder Folien mit einer Dicke zwischen 0,01 und
0,05 mm gestaltet. Die vorstehenden Ausmaße sind nur als
Unterstützung angegeben und sie sind nicht kritisch. Alternativ
werden auch kurze Drahtstücke mit geringerem Durchmesser als etwa
0,25 mm bevorzugt. Längere und schmälere Fäden verhalten sich
mehr wie "offene Streifen", somit werden die flußsammelnden
Vorteile der sich schneidenden Fäden weniger notwendig. Da eine
größere Anzahl von Fäden in einem vorgegebenen Bereich bei somit
erhöhter Gesamtmasse wünschenswert ist, beginnt die Konstruktion
damit als ununterbrochenes Blatt zu wirken, in welchem der
Gesamtentmagnetisierungsfaktor größer ist und wobei sich eine
schlechtere Leistung ergibt.
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Die Fäden sind vorzugsweise aus magnetischen Werkstoffen mit
hoher Permeabilität und niedriger Koerzitivkraft gestaltet, wie
etwa aus Permalloy, Superlegierung oder dergleichen und aus
analogen, amorphen Werkstoffen, wie etwa Metglas -Legierungen
2826MB2 und 2705M, usw., hergestellt von der Allied-Signal
Corporation und Vitrovac -Legierung 6025, hergestellt von der
Vacuumschemelze GmbH.
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Eine solche vorstehend beschriebene Markierung ist
zweckmäßigerweise im Doppelzustand hergestellt, d.h., umkehrbar
deaktivierbar und reaktivierbar durch mindestens ein Stück eines
remanent magnetisierbaren Werkstoffs neben der Schicht, welche
Fäden mit hoher Permeabilität und niedriger Koerzitivkraft
umfaßt. Wenn ein solches Stück magnetisiert wird, sieht es Felder
vor, welche die Magnetisierung der benachbarten Fäden mit
niedriger Koerzitivkraft vormagnetisieren, um die Reaktion der
Markierung zu verändern, welche sich aus dem magnetischen
Wechselfeld ergibt, das in den Abfragezonen auftritt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Figur 1 zeigt eine Perspektivansicht eines Ausführungsbeispiels
einer Markierung gemäß der vorliegenden Erfindung;
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Figur 1A zeigt eine Querschnittsansicht des Ausführungsbeispiels
aus Figur 1 entlang der Linie 1A-1A;
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die Figuren 2 und 3 zeigen Querschnittsansichten von Markierungen
gemäß anderen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;
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die Figuren 4 und 5 zeigen Perspektivansichten unterschiedlicher
Ausführungsbeispiele von Doppelzustands-Markierungen gemäß der
vorliegenden Erfindung.
Genaue Beschreibung
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung gemäß der Darstelllung in Figur 1 kann eine Markierung
10 aus einem Blatt eines geeigneten Polymers 12 gestaltet sein,
auf welches eine Dispersion 14 eines kennzeichnenden Bindemittels
aufgetragen ist sowie eine Mischung von Fäden 16 eines
magnetischen Werkstoffs mit niedriger Koerzitivkraft und hoher
Permeabilität, über welchem eine bedruckbare Papierabdeckung 15
vorgesehen sein kann. Somit kann es sich bei dem Substrat 12 zum
Beispiel um ein 0,025 mm dickes Blatt eines kennzeichnenden
Polymers handeln, wie etwa Polyester, Polyvinyl, Polyethylen oder
dergleichen. Bei der Dispersion 14 kann es sich um jede
kennzeichnende Bindemittel- oder Anstrichzusammensetzung handeln,
in welcher Permalloy-Fäden zufällig verteilt sind, welche
ursprünglich 18 mm lang, 0,15 mm dick und etwa 0,15 mm breit
sind. Vorzugsweise werden die Permalloy-Fäden dem Bindemittel
zugesetzt, um eine Dichte von etwa 2,3 Fäden je cm² vorzusehen.
Normalerweise wird ein solcher Markierungsaufbau aus einer großen
Bahn eines solchen Schichtstoffs gestaltet und folgend
zerschnitten, um einen Markierungsaufbau von etwa 3,8 cm²
vorzusehen. Demgemäß variiert die Länge der in Zufallsanordnung
in der Dispersion 14 verteilten Fäden abhängig von der Position
eines vorgegebenen Fadens relativ zu der Schnittlinie.
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Eine solche Markierung ist in der Querschnittsansicht lA
dargestellt, aus welcher ersichtlich ist, daß die zufällige
Dispersion der Fäden 16 in der Dispersion 14 derart ist, daß
einige der Fäden an Stellen leicht umgebogen sind, an denen sich
sich Fäden der oberen bzw. der unteren Fläche der Dispersion
nähern und daß die Fäden innerhalb der Beschichtung zufällig
positioniert sind.
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Bei einer folgenden Bewertung dieser Markierungen, durch
Plazierung in dem Abfragefeld eines von der Minnesota Mining and
Manufacturing Company hergestellten elektronischen
Artikelüberwachungssystems, wurde festgestellt, daß die
Markierung im wesentlichen die gleiche Sensibilität aufwies wie
eine Quadratag -Markierung der Minnesota Mining and Manufacturing
Company.
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Wie dies in Figur 2 ferner dargestellt ist, umfaßt eine
alternative Konstruktion der vorliegenden Erfindung eine
Markierung 18, bei welcher kein separates Substrat vorgesehen
ist. Eine solche Konstruktion kann passend durch zufällige
Dispersion von Fäden 20 mit niedriger Koerzitivkraft in einem
zweckmäßigen elastischen Bindemittel 22 gestaltet werden, wobei
sich die Beschichtung auf einem geeigneten Substrat verfestigen
kann, woraufhin die Beschichtung von dem Substrat abgezogen wird,
um eine selbsttragende Markierung zu bilden.
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In einem anderen Ausführungsbeispiel kann eine Markierung 24
alternativ gemäß der Darstellung in Figur 3 gestaltet werden,
wobei ein Substrat 26, wie etwa ein 0,025 mm dickes
Polyesterblatt, mit einer Schicht eines selbsthaftenden
Klebstoffs versehen ist. Dann werden Fäden 30 mit zweckmäßigen
Ausmaßen in einer Zufallsanordnung auf der Oberfläche des
Klebstoffs 28 plaziert. Ferner kann eine obere Schicht 32 aus
Papier vorgesehen sein, um für die letztendliche Markierung eine
bedruckbare Oberfläche vorzusehen. Diese Schicht 32 wird
vorzugsweise auf den selbsthaftenden Klebstoff 28 gedrückt,
wodurch sichergestellt wird, daß die Ebene der Fäden 30 im
wesentlichen parallel zu der Ebene der Markierung ist. Gemäß
Figur 1 sind die Konstruktionen aus den Figuren 2 und 3
wünschenswerterweise aus Bahnen mit großer Fläche vorgesehen, die
durch Einschneiden oder Zerschneiden der Markierungen in die
gewünschten Ausmaße umgewandelt werden.
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Es wurde festgestellt, daß sich die Dichte der Fäden, wie dies
vorstehend in Verbindung mit den Figuren 1-3 beschrieben worden
ist, innerhalb eines beachtlichen Bereichs bewegen kann. In Figur
1 war zum Beispiel eine Dichte von 2,3 Fäden je cm²
wünschenswert, wobei die Fäden die dort angezeigten Ausmaße
aufweisen. Als die Dichte der Fäden auf etwa 1,5 Fäden je cm²
verringert worden war, wurde ein Rückgang der resultierenden
Sensibilität festgestellt, da ein unzureichendes Volumen wirksam
ausgerichteter Fäden gegenwärtig war. Als die Dichte der Fäden
hingegen auf etwa 3,1 Fäden je cm² erhöht worden war, wurde ein
Rückgang der immer noch verwendbaren resultierenden Sensibilität
beobachtet, was anzeigt, daß die Markierung begann, die Funktion
eines ununterbrochenen Blattes anzunehmen, so daß der
Gesamtentmagnetisierungsfaktor anfing zu dominieren.
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Es wird hiermit festgestellt, daß es wünschenswert ist, Fäden mit
einer so großen Länge wie möglich vorzusehen. Ein solches
Ergebnis kann zum Beispiel dadurch erzielt werden, daß Fäden
vorgesehen sind, die länger sind als die Ausmaße der letztlich
konfigurierten Markierung, so daß die Länge der Fäden letztlich
durch die Größe der Markierung bestimmt wird, wenn sie von einem
größeren Blatt zufällig verteilter Fäden abgeschnitten werden.
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In den Ausführungsbeispielen der Figuren 1-3 ist eine
Einzustands-Markierung offenbart. Zusätzlich und gemäß der
Darstellung in Figur 4 kann eine Doppelzustands-Markierung 34
vorgesehen sein, und zwar durch eine weitere Schicht mit
magnetisierbarem Werkstoff auf der Schicht, welche die Fäden mit
niedriger Koerzitivkraft aufweist. Somit kann eine Markierung 34
gemäß der Darstellung in Figur 4 ein Substrat 36 umfassen, wie
etwa ein Blatt eines kennzeichnenden Polymers, eine Dispersion
38, welche ein Bindemittel und zufällig verteilte Fäden 40 aus
einem Werkstoff mit niedriger Koerzitivkraft und hoher
Permeabilität, wie etwa Permalloy oder dergleichen, aufweist, und
ein oberes Blatt 42 eines dauermagnetisierbaren Werkstoffs, wie
etwa Vlcalloy oder dergleichen. Wenn eine solche Markierung etwa
dadurch abgebildet wird, daß die Schicht 42 in wechselnden
Bändern magnetisiert wird, welche sich von einer Kante der
Markierung zu der anderen Kante erstrecken, so erfolgt durch die
resultierenden lokalen Felder, welche den magnetisierten Bändern
zugeordnet sind, eine Vormagnetisierung der Fäden in der Schicht
38, wodurch die Reaktion verändert wird, die erzeugt wird, wenn
die Markierung den Feldern einer Abfragezone ausgesetzt wird.
Eine solche Markierung würde dadurch keine geeignete Reaktion
erzeugen und sich in einem desensibilisierten Zustand befinden.
Wenn das Magnetisierungsbild alternativ etwa durch
Entmagnetisierung der Schicht 42 oder durch einheitliche
Magnetisierung der Schicht zur Entfernung des magnetischen
Wechselmusters entfernt wird, kann die Markierung reagieren und
sie würde sich dann in einem sensibilisierten Zustand befinden.
Die Beeinflussung der Felder auf parallel ausgerichtete Fäden ist
ausreichend, um eine gesamtveränderte Reaktion zur Folge zu
haben, während allgemein senkrecht zu der Richtung der lokalen
Felder ausgerichtete Fäden nicht ausreichend beeinflußt werden.
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In der Figur 5 ist eine alternative Methode zur
Desensibilisierung einer Doppelzustands-Markierung dargestellt.
Die magnetisierte Schicht 42A einer Markierung 34 mit dem
gleichen Aufbau wie in Figur 4, wird gemäß der Darstellung in
einem Schachbrettmuster wechselnder Polaritäten magnetisiert
Eine solche Markierung kann ebenfalls gemäß der vorstehenden
Beschreibung sensibilisiert werden.
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In den vorstehenden erörterten Ausführungsbeispielen sind zwar
kurze Fäden eines kristallinen Werkstoffes mit niedriger
Koerzitivkraft und hoher Permeabilität, wie etwa Permalloy,
beschrieben worden, doch können kurze Fäden eines amorphen,
ferromagnetischen Werkstoffes ebenfalls verwendet werden. Ein
solches Ausführungsbeispiel kann bevorzugt werden, da die
relative Störsicherheit amorpher Werkstoffe gegen mechanische
Handhabungen die Erzeugung der Markierungen erleichtern kann.
Dies kann besonders dann der Fall sein, wenn Fäden vor der
Beschichtung in einem Bindemittel verteilt werden, so daß die
Fäden während dem Vorgang der Beschichtung beansprucht werden
und/oder daß sie zwischen einem unterliegenden Substrat und einer
oberen Abdeckschicht zusammengedrückt werden.