УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ И СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ
DEVICE FOR DETERMINATION OF MAGNETIC PROPERTIES AND METHOD OF DETERMINATION OF MAGNETIC PROPERTIES

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение в общем относится к устройству для определения магнитных свойств и способу определения магнитных свойств, способным измерить намагниченность листа бумаги. Более конкретно, настоящее изобретение относится, в частности, к устройству для определения магнитных свойств и способу определения магнитных свойств, способным измерить характеристики нескольких типов магнитных материалов с различными величинами коэрцитивной силы.
Уровень техники
Обычно, с целью предотвращения подделок и фальсификаций для печати на листах бумаги, таких как чеки, торговые купоны и т.п., применяют магнитные чернила и краски, содержащие магнитный материал. Средства защиты и обеспечения безопасности совершенствовались год за годом, и в последние годы были предложены листы бумаги, в которой один лист бумаги содержит магнитные материалы разных типов с различными магнитными свойствами. Для таких бумажных листов необходимо определять каждый магнитный материал, входящий в состав бумаги, для проверки аутентичности листов бумаги.
Пример устройства для определения нескольких типов магнитных материалов, входящих в состав листа бумаги, был рассмотрен в Патентном документе 1. Этот документ описывает устройство, которое определяет магнитные материалы с взаимно различными коэрцитивными силами. В этом устройстве материал с высокой коэрцитивной силой и материал с низкой коэрцитивной силой намагничивают в одном и том же направлении намагниченности посредством первого магнита с сильным магнитным полем и получают посредством первого датчика сигнал определения, соответствующий намагниченности обоих магнитных материалов. После этого изменяют направление намагниченности материала с низкой коэрцитивной силой посредством второго магнита с относительно слабым магнитным полем и затем получают с использованием второго датчика сигнал определения, соответствующий намагниченности только магнитного материала с высокой коэрцитивной силой. Разность между сигналом определения, полученным первым датчиком от обоих материалов - магнитного материала с высокой коэрцитивной силой и магнитного материала с низкой коэрцитивной силой, и сигналом определения, полученным вторым датчиком только от магнитного материала с высокой коэрцитивной силой, принимают в качестве сигнала определения, получаемого только от магнитного материала с низкой коэрцитивной силой.
Список литературы
Патентный документ
[Патентный документ 1] Опубликованная заявка на выдачу патента США U.S. 2010/0327062
Сущность изобретения
Техническая проблема
Однако согласно обычному способу, поскольку необходимы два магнита - магнит с сильным магнитным полем и магнит с относительно слабым магнитным полем, а также два магнитных датчика, число деталей возрастает, что ведет к увеличению стоимости. Более того, общая структура становится сложной и размеры устройства для определения магнитных свойств увеличиваются.
Настоящее изобретение посвящено решению указанных выше проблем, возникающих в известных системах. Целью настоящего изобретения является создание малогабаритного устройства для определения магнитных свойств и способа определения магнитных свойств, способных определять несколько разных типов магнитных материалов с различными величинами коэрцитивной силы.
Средства решения проблем
Для решения перечисленных выше проблем и для достижения указанных выше целей согласно одному из аспектов настоящего изобретения устройство для определения магнитных свойств, которое измеряет магнитные свойства каждого магнитного материала, входящего в состав листа бумаги, перемещаемого по заданному транспортному пути, и определяет эти магнитные материалы, содержит модуль магнитного детектора, генерирующий на этом транспортном пути магнитное поле смещения, так что направление этого магнитного поля наклонено относительно транспортной поверхности под конкретным углом, и измеряющий магнитный заряд магнитных материалов посредством измерения вариаций магнитного поля смещения; и модуль намагничивания, расположенный перед (по ходу перемещения листа бумаги) модулем магнитного детектора и намагничивающий магнитные материалы посредством создания на транспортном пути магнитного поля намагничивания, направление которого ориентировано отлично от направления магнитного поля смещения. В положении, где модуль магнитного детектора измеряет намагниченность, магнитные материалы находятся в состоянии, в каком эти магнитные материалы намагничены во взаимно различных направлениях намагниченности в соответствии с коэрцитивными силами этих материалов.
В устройстве для определения магнитных свойств согласно приведенному выше аспекту напряженность магнитного поля намагничивания устанавливают на уровне напряженности магнитного поля, необходимой для намагничивания магнитного материала с наивысшей коэрцитивной силой из всей совокупности магнитных материалов, являющихся целями определения, до состояния магнитного насыщения, а напряженность магнитного поля смещения устанавливают равной напряженности магнитного поля, необходимой для намагничивания магнитного материала с низкой коэрцитивной силой, являющегося целью определения, до состояния магнитного насыщения, но недостаточной для намагничивания других магнитных материалов до состояния магнитного насыщения.
В устройстве для определения магнитных свойств согласно указанному выше аспекту напряженность магнитного поля намагничивания устанавливают в 1.5 или более раза выше коэрцитивной силы магнитного материала, обладающего наивысшей коэрцитивной силой из совокупности магнитных материалов, являющихся целями определения, а напряженность магнитного поля смещения устанавливают в 2 или менее раза выше коэрцитивной силы магнитного материала со средней коэрцитивной силой.
В устройстве для определения магнитных свойств согласно приведенному выше аспекту при определении магнитного материала с низкой коэрцитивной силой из совокупности других магнитных материалов, направление перемещения материала принимают соответствующим углу 0 градусов, направление магнитного поля смещения задают под углом от 30 до 60 градусов или под углом от 120 до 150 градусов к этому направлению перемещения, а направление магнитного поля намагничивания задают в диапазоне углов, исключая диапазон от 80 до 100 градусов, либо направление магнитного поля смещения задают в диапазоне от -30 до -60 градусов, или в диапазоне от -120 до -150 градусов, а направление магнитного поля намагничивания задают в диапазоне, исключающем диапазон от 80 до 100 градусов.
В устройстве для определения магнитных свойств согласно указанному выше аспекту при определения материала из совокупности магнитного материала с низкой коэрцитивной силой, магнитного материала со средней коэрцитивной силой и магнитного материала с высокой коэрцитивной силой, и при условии, что направление перемещения материала принимают соответствующим углу 0 градусов, сочетание направления магнитного поля смещения и направления магнитного поля намагничивания задают одним из следующих способов - от 30 до 60 градусов и от -100 до -170 градусов, от 120 до 150 градусов и от -10 до -80 градусов, от -30 до -60 градусов и от -100 до -170 градусов, и от -120 до -150 градусов или от -10 до -80 градусов.
В устройстве для определения магнитных свойств согласно указанному выше аспекту модуль магнитного детектора определяет коэрцитивную силу магнитного материала на основе формы сигнала определения, получаемого при измерении характеристик магнитного материала.
В устройстве для определения магнитных свойств согласно указанному выше аспекту, если форма сигнала определения, получаемого при измерении характеристик магнитного материала, является по существу симметричной относительно положения пика, определяют, что этот магнитный материал представляет собой магнитный материал с низкой коэрцитивной силой.
В устройстве для определения магнитных свойств согласно указанному выше аспекту, если выходной сигнал, получаемый при измерении характеристик магнитного материала с низкой коэрцитивной силой, принять в качестве положительного выходного сигнала, если сигнал определения, получаемый при измерении характеристик магнитного материала, имеет положительный пик и отрицательный пик, если форма сигнала определения асимметрична относительно положения пика и если относительный уровень указанного положительного выходного сигнала больше относительного уровня положительной части сигнала определения, тогда определяют, что этот магнитный материал представляет собой магнитный материал со средней коэрцитивной силой, а если относительный уровень отрицательной части сигнала выше относительного уровня положительной части в составе сигнала определения, тогда определяют, что этот магнитный материал представляет собой магнитный материал с высокой коэрцитивной силой.
В устройстве для определения магнитных свойств согласно указанному выше аспекту, если сигнал определения, получаемый при измерении характеристик магнитного материала, имеет положительный пик и отрицательный пик конкретной величины или выше, и если форма сигнала определения соответствует сумме сигнала определения для магнитного материала со средней коэрцитивной силой и сигнала определения для магнитного материала с высокой коэрцитивной силой, тогда определяют, что рассматриваемый магнитный материал представляет собой слоистый магнитный материал, содержащий магнитный материал со средней коэрцитивной силой и магнитный материал с высокой коэрцитивной силой, или слоистый магнитный материал, содержащий магнитный материал с низкой коэрцитивной силой и магнитный материал с высокой коэрцитивной силой.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения устройство для определения магнитных свойств, которое определяет магнитные свойства каждого магнитного материала, входящего в состав листа бумаги, движущегося по транспортному пути, и определяет конкретный магнитный материал, содержит модуль магнитного детектора, генерирующий на этом транспортном пути магнитное поле смещения, так что направление этого магнитного поля наклонено относительно транспортной поверхности для листа бумаги под заданным углом, и измеряющий магнитный заряд магнитных материалов посредством измерения вариаций магнитного поля смещения; и модуль намагничивания, расположенный перед (по ходу перемещения листа бумаги) модулем магнитного детектора и намагничивающий магнитные материалы посредством создания на транспортном пути магнитного поля намагничивания. Это магнитное поле намагничивания содержит первую область магнитного поля на транспортном пути и вторую область магнитного поля на транспортном пути после (по ходу перемещения листа бумаги) первой области магнитного поля. Напряженность магнитного поля в первой области магнитного поля устанавливают на уровне напряженности магнитного поля, необходимой для намагничивания магнитного материала, имеющего самую высокую коэрцитивную силу в совокупности магнитных материалов, являющихся целями определениями, до состояния магнитного насыщения или до состояния, близкого к состоянию магнитного насыщения, и напряженность магнитного поля во второй области магнитного поля устанавливают на уровне напряженности магнитного поля, необходимой для намагничивания магнитного материала со средней коэрцитивной силой, имеющего коэрцитивную силу ниже коэрцитивной силы магнитного материала с высокой коэрцитивной силой, до состояния магнитного насыщения или до состояния, близкого к состоянию магнитного насыщения, причем направление магнитного поля в первой области магнитного поля отличается от направления магнитного поля во второй области магнитного поля. В положении, в котором модуль магнитного детектора измеряет намагниченность, магнитные материалы намагничены посредством магнитного поля намагничивания и магнитного поля смещения во взаимно различных направлениях намагниченности согласно коэрцитивной силе соответствующего материала.
В устройстве для определения магнитных свойств согласно указанному выше аспекту, в первой области магнитного поля направление магнитного поля устанавливают в диапазоне от -100 до -170 градусов относительно направления перемещения листа бумаги, принятого за 0 градусов, а напряженность этого магнитного поля устанавливают в 1.5 или более раз выше коэрцитивной силы магнитного материала с высокой коэрцитивной силой.
В устройстве для определения магнитных свойств согласно указанному выше аспекту, во второй области магнитного поля направление магнитного поля устанавливают в диапазоне от 100 до 180 градусов относительно направления перемещения листа бумаги, принятого за 0 градусов, а напряженность этого магнитного поля устанавливают в 1.5 или более раз выше коэрцитивной силы магнитного материала со средней коэрцитивной силой и в 1 или менее раз выше коэрцитивной силы магнитного материала с высокой коэрцитивной силой.
В устройстве для определения магнитных свойств согласно указанному выше аспекту, модуль намагничивания содержит намагничивающий магнит и магнитопроводный элемент, расположенный после намагничивающего магнита в направлении перемещения листа бумаги.
В устройстве для определения магнитных свойств согласно указанному выше аспекту, намагничивающий магнит имеет одну магнитную полюсную поверхность, параллельную транспортной поверхности и расположенную на стороне верхней поверхности магнита, обращенной к транспортному пути, и другую магнитную полюсную поверхность, находящуюся дальше от транспортной поверхности, чем указанная одна магнитная полюсная поверхность, и расположенную после этой одной магнитной полюсной поверхности в направлении перемещения бумаги.
В устройстве для определения магнитных свойств согласно указанному выше аспекту, намагничивающий магнит имеет скошенную область, расположенную на верхней стороне магнита, обращенной к листу бумаги, и находящуюся дальше верхней поверхности магнита в направлении перемещения бумаги.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения способ определения магнитных свойств каждого магнитного материала, входящего в состав листа бумаги, перемещающегося по транспортному пути, и определения этого магнитного материала, содержит генерацию на этом транспортном пути магнитного поля смещения, направление которого наклонено относительно транспортной поверхности для листа бумаги на некоторый конкретный угол и определение магнитного заряда этих магнитных материалов посредством измерения магнитного поля смещения; и намагничивание этого магнитного материала посредством генерации на транспортном пути магнитного поля намагничивания, направление которого отличается от направления магнитного поля смещения на предшествующей (по направлению перемещения листа бумаги) стороне от положения, где производится измерение магнитного заряда. Когда производится измерение магнитного заряда, магнитные материалы находятся в состоянии, в котором эти магнитные материалы намагничены посредством магнитного поля намагничивания и магнитного поля смещения во взаимно различных направлениях намагниченности согласно коэрцитивной силе соответствующего материала.
Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения способ определения магнитных свойств каждого магнитного материала, входящего в состав листа бумаги, перемещающегося по транспортному пути, и определения этого магнитного материала, содержит генерацию на этом транспортном пути магнитного поля смещения, направление которого наклонено относительно транспортной поверхности листа бумаги на некоторый конкретный угол и определение магнитного заряда этих магнитных материалов посредством измерения магнитного поля смещения; и намагничивание этого магнитного материала посредством генерации на транспортном пути магнитного поля намагничивания на предшествующей (по направлению перемещения листа бумаги) стороне от положения, где производится измерение магнитного заряда. Это магнитное поле намагничивания содержит первую область магнитного поля на транспортном пути и вторую область магнитного поля на транспортном пути после (по ходу перемещения листа бумаги) первой области магнитного поля. Напряженность магнитного поля в первой области магнитного поля устанавливают на уровне напряженности магнитного поля, необходимой для намагничивания магнитного материала, имеющего самую высокую коэрцитивную силу в совокупности магнитных материалов, являющихся целями определениями, до состояния магнитного насыщения или до состояния, близкого к состоянию магнитного насыщения, и напряженность магнитного поля во второй области магнитного поля устанавливают на уровне напряженности магнитного поля, необходимой для намагничивания магнитного материала со средней коэрцитивной силой, имеющего коэрцитивную силу ниже коэрцитивной силы магнитного материала с высокой коэрцитивной силой, до состояния магнитного насыщения или до состояния, близкого к состоянию магнитного насыщения, причем направление магнитного поля в первой области магнитного поля отличается от направления магнитного поля во второй области магнитного поля. При измерении магнитного заряда магнитные материалы намагничены посредством магнитного поля намагничивания и магнитного поля смещения во взаимно различных направлениях намагниченности согласно коэрцитивной силе соответствующего материала.
Преимущества настоящего изобретения
Согласно настоящему изобретению, благодаря использованию измеряющего магнитный заряд модуля магнитного детектора, генерирующего магнитное поле смещения в направлении, наклоненном под некоторым углом относительно транспортной поверхности, по которой перемещается лист бумаги, содержащий магнитный материал, и измеряющего намагниченность на основе вариаций магнитного поля смещения, и модуля намагничивания, осуществляющего намагничивание магнитного материала с использованием магнитного поля намагничивания, расположенного на предшествующей (по направлению перемещения листа бумаги) стороне от области магнитного поля смещения и ориентированного в направлении, отличном от направления магнитного поля смещения, и измерению намагниченности посредством модуля магнитного детектора, где магнитные материалы были намагничены во взаимно разных направлениях в соответствии со значениями коэрцитивной силы для этих материалов, эти магнитные материалы можно различать и определять на основе форм сигналов определения, различающихся в зависимости от значений коэрцитивной силы соответствующих магнитных материалов.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1A и 1B представляют схемы, иллюстрирующие способ определения магнитных свойств, осуществляемый устройством для определения магнитных свойств, согласно первому варианту.
Фиг. 2 представляет зависимости напряженности магнитного поля для магнитного поля намагничивания и магнитного поля смещения.
Фиг. 3A, 3B, 3C и 3D представляют состояния намагниченности при измерении намагниченности магнитного материала.
Фиг. 4A и 4B представляют соотношение между состоянием намагниченности и сигналом определения, получаемое посредством магнитного датчика.
Фиг. 5A, 5B, 5C, 5D и 5E представляют сигналы определения магнитных материалов, получаемые устройством для определения магнитных свойств.
Фиг. 6A, 6B, 6C и 6D представляют схемы устройства для определения магнитных свойств, где направление магнитное поля отличается от направления магнитного поля смещения.
Фиг. 7A, 7B, 7C и 7D показывают направление магнитного поля намагничивания, когда магнитный материал, который должен быть определен устройством для определения магнитных свойств, отличается от материала, использованного для получения характеристик, представленных на фиг. 6A-фиг. 6D.
Фиг. 8A и 8B представляют схемы, иллюстрирующие способ определения магнитных свойств, осуществляемый устройством для определения магнитных свойств, где лист бумаги перемещают в обратном направлении (направлении назад).
Фиг. 9A, 9B, 9C, 9D и 9E представляют сигнал определения намагниченности, получаемый устройством для определения магнитных свойств, где лист бумаги перемещают в обратном направлении (направлении назад).
Фиг. 10A, 10B и 10C представляют схемы, иллюстрирующие способ определения магнитных свойств, осуществляемый устройством для определения магнитных свойств, согласно второму варианту.
Фиг. 11A, 11B, 11C, 11D, 11E, 11F, 11G и 11H иллюстрируют состояния намагниченности магнитного материала с высокой коэрцитивной силой и магнитного материала со средней коэрцитивной силой, когда направления намагниченности магнитных материалов образуют некоторый заданный угол.
Фиг. 12 представляет пример устройства для определения магнитных свойств согласно второму варианту, в котором направление магнитного поля отличается от направления магнитного поля смещения.
Фиг. 13A и 13B иллюстрируют пример способа определения магнитных свойств, где листы бумаги перемещаются в обратном направлении (направлении назад) согласно второму варианту.
Фиг. 14 иллюстрирует пример конфигурации для регулирования положения прохождения листа бумаги по транспортному пути.
Фиг. 15A, 15B, 15C и 15D представляют пример формы боковой поверхности намагничивающего магнита и магнитопроводного элемента.
Фиг. 16A, 16B, 16C и 16D представляют другой пример формы боковой поверхности намагничивающего магнита.
Фиг. 17A и фиг. 17B представляют пример регулирования направления магнитного поля намагничивания путем изменения угла расположения намагничивающего магнита и угла намагниченности для намагничивающего магнита 20.
Варианты осуществления изобретения
Примеры вариантов устройства для определения магнитных свойств и способа определения магнитных свойств согласно настоящему изобретению ниже объясняются подробно со ссылками на прилагаемые чертежи. Это устройство для определения магнитных свойств согласно рассматриваемому варианту измеряет намагниченность различных магнитных материалов, используемых для печати на листах бумаги, таких как чеки, торговые купоны и ценные бумаги, и определяет тип магнитного материала. Такое устройство для определения магнитных свойств используется в устройстве для обработки листа бумаги для определения, является ли лист бумаги аутентичным, путем определения типа магнитного материала, входящего в состав листа бумаги, например.
Устройство для определения магнитных свойств согласно рассматриваемому варианту способно определять, каким является рассматриваемый магнитный материал - магнитным материалом с высокой коэрцитивной силой, магнитным материалом со средней коэрцитивной силой или магнитным материалом с низкой коэрцитивной силой, на основе сигнала определения, получаемого от этого магнитного материала. Способ и устройство позволяют определять такие магнитные материалы, как магнитный материал с высокой коэрцитивной силой, магнитный материал со средней коэрцитивной силой и магнитный материал с низкой коэрцитивной силой в порядке убывания коэрцитивной силы. Термины «магнитный материал с высокой коэрцитивной силой», «магнитный материал со средней коэрцитивной силой» и «магнитный материал с низкой коэрцитивной силой» обозначают магнитные материалы, для которых отношение коэрцитивной силы магнитного материала с высокой коэрцитивной силой к коэрцитивной силе магнитного материала со средней коэрцитивной силой равно 2 или более, и отношение коэрцитивной силы магнитного материала со средней коэрцитивной силой к коэрцитивной силе магнитного материала с низкой коэрцитивной силой тоже равно 2 или более. Однако предпочтительно, чтобы это отношение коэрцитивной силы магнитного материала с высокой коэрцитивной силой к коэрцитивной силе магнитного материала со средней коэрцитивной силой и отношение коэрцитивной силы магнитного материала со средней коэрцитивной силой к коэрцитивной силе магнитного материала с низкой коэрцитивной силой составляло 10 или более. В частности, при определении магнитного материала, осуществляемом устройством 1 для определения магнитных свойств, магнитный материал с коэрцитивной силой 50 Э определяют как магнитный материал с низкой коэрцитивной силой, магнитный материал с коэрцитивной силой 300 Э определяют как магнитный материал со средней коэрцитивной силой, а магнитный материал с коэрцитивной силой 3,000 Э определяют как магнитный материал с высокой коэрцитивной силой, например. Соответствующие магнитные материалы с указанными выше величинами коэрцитивной силы будут названы «магнитный материал с низкой коэрцитивной силой», «магнитный материал со средней коэрцитивной силой» и «магнитный материал с высокой коэрцитивной силой», соответственно.
Первый вариант
На фиг. 1 представлена упрощенная схема для пояснения способа определения магнитных свойств, осуществляемого устройством 1 для определения магнитных свойств согласно рассматриваемому варианту. На фиг. 1B показана схема устройства 1 для определения магнитных свойств, а на фиг. 1A показаны состояния намагниченности 3 типов магнитных материалов с взаимно различными величинами коэрцитивных сил.
Как показано на фиг. 1B, устройство 1 для определения магнитных свойств содержит модуль намагничивания, осуществляющий намагничивание магнитного материала, входящего в состав листа 100 бумаги, перемещающегося по верхней части устройства, и модуль 2 магнитного детектора, измеряющий намагниченность магнитного материала, входящего в состав листа 100 бумаги.
Лист 100 бумаги перемещается посредством не показанного на чертеже транспортного механизма по транспортному пути в направлении по стрелке 400, изображенной на фиг. 1B. Устройство 1 для определения магнитных свойств находится ниже транспортного пути. В этом устройстве 1 для определения магнитных свойств модуль 3 намагничивания располагается перед (по направлению перемещения листа бумаги) модулем 2 магнитного детектора. Магнитный материал в составе листа 100 бумаги намагничивается, когда этот лист 100 бумаги проходит над модулем 3 намагничивания. После этого, когда лист 100 бумаги перемещается дальше и проходит над модулем 2 магнитного детектора, где получают сигнал от магнитного материала. Затем определяют тип магнитного материала на основе этого сигнала определения.
Модуль 3 намагничивания содержит намагничивающий магнит 20, который генерирует магнитное поле намагничивания, ориентированное в направлении, обозначенном на фиг. 1B штриховыми стрелками. Напряженность магнитного поля намагничивания позволяет намагнитить все магнитные материалы, являющиеся целями определения, до состояния магнитного насыщения. В частности, чтобы намагнитить магнитный материал с высокой коэрцитивной силой, имеющий наивысшую коэрцитивную силу среди всех магнитных материалов, являющихся целями определения, до состояния магнитного насыщения, напряженность магнитного поля намагничивания должна быть в 1.5 или более раз выше коэрцитивной силы магнитного материала с высокой коэрцитивной силой. Однако для получения состояния полного магнитного насыщения предпочтительно, чтобы напряженность магнитного поля намагничивания в 3 или более раз превосходила коэрцитивную силу магнитного материала с высокой коэрцитивной силой.
Если, во время определения магнитного материала, указанные магнитные материалы с различными коэрцитивными силами могут быть намагничены в разных направлениях, нет необходимости намагничивать магнитный материал с высокой коэрцитивной силой до состояния полного магнитного насыщения. Иными словами, достаточно намагнитить магнитный материал с высокой коэрцитивной силой до состояния, близкого к состоянию магнитного насыщения. Это будет подробнее пояснено ниже.
Модуль 2 магнитного детектора содержит магнит 30 смещения, генерирующий магнитное поле смещения, и магнитный датчик 10, измеряющий характеристики магнитного материала, проходящего сквозь магнитное поле смещения, и передающий на выход сигнал, представляющий результаты измерений магнитного материала. Магнит 30 смещения генерирует вокруг себя магнитное поле смещения, как показано штриховыми стрелками на фиг. 1B. Один из характерных признаков модуля 2 магнитного детектора состоит в том, что магнитный датчик 10 расположен наклонно и образует угол с транспортной поверхностью (плоскость Х-Y), по которой перемещается лист 100 бумаги. В такой конфигурации магнитный датчик 10 передает на выход сигнал определения, соответствующий магнитному заряду магнитного материала. В рассматриваемом варианте разъясняется пример, в котором магнитный датчик 10 содержит только один магнитный детекторный элемент; однако этот магнитный датчик 10 может содержать два магнитных детекторных элемента. Магнитный датчик 10 измеряет величину изменений магнитного поля смещения, флуктуирующего в вертикальном направлении Фиг. 1B, когда через область поля проходит магнитный материал. Например, в качестве магнитного детекторного элемента используется магниторезистивный элемент, изменения величины сопротивления этого магниторезистивного элемента передают на выход в виде изменений величины напряжения, а эта величина напряжения, в свою очередь, используется в качестве сигнала определения, получаемого от магнитного материала. Подробности конфигурации, функций и работы модуля 2 магнитного детектора, функционирующего по принципу измерения магнитного заряда, здесь будут опущены, поскольку такие конфигурация, функции и работа рассмотрены, например, в патенте Японии No. 4894040.
Аналогично напряженности магнитного поля намагничивания напряженность магнитного поля смещения, генерируемого модулем 2 магнитного детектора, задают в соответствии с коэрцитивной силой магнитного материала, являющегося целью определения. На фиг. 2 упрощенно показаны кривые магнитного насыщения для трех типов магнитных материалов, являющихся целями определения в устройстве 1 для определения магнитных свойств, а именно, магнитного материала с низкой коэрцитивной силой, магнитного материала со средней коэрцитивной силой и магнитного материала с высокой коэрцитивной силой. Величину напряженности магнитного поля смещения устанавливают между величиной коэрцитивной силы 602 магнитного материала со средней коэрцитивной силой и величиной коэрцитивной силы 603 магнитного материала с высокой коэрцитивной силой, так что магнитный материал с низкой коэрцитивной силой оказывается намагничен до состояния магнитного насыщения, тогда как намагниченность магнитного материала со средней коэрцитивной силой не доходит до состояния магнитного насыщения. В частности, напряженность магнитного поля смещения задают, например, в 1.5 раза больше коэрцитивной силы 602 материала со средней коэрцитивной силой. Напряженность магнитного поля намагничивания, генерируемого модулем 3 намагничивания, соответствует точке 601, показанной на фиг. 2.
Далее, будет рассмотрен способ определения магнитных материалов, включая магнитный материал с высокой коэрцитивной силой, магнитный материал со средней коэрцитивной силой и магнитный материал с низкой коэрцитивной силой, осуществляемый устройством 1 для определения магнитных свойств, показанным на фиг. 1B. В последующем описании направление магнитного поля будет представлено с использованием стрелок и углов, как показано на чертеже. Что касается углов, как показано на правой стороне фиг. 1A, положительный луч Y-оси, совпадающий с направлением 400 перемещения листа бумаги, принимают за 0 градусов, положительный луч Z-оси, направленный вверх и ортогональный транспортному пути, принимают за 90 градусов, и отрицательный луч Y-оси, проходящий противоположно направлению 400 перемещения листа бумаги, принимают за 180 градусов. Аналогично положительному лучу Y-оси, принятому за 0 градусов, отрицательный луч Z-оси, направленный вниз и ортогональный транспортному пути, принимают за -90 градусов, а отрицательный луч Y-оси принимают за -180 градусов.
Предполагается, что, напряженность магнитного поля намагничивания, генерируемого модулем 3 намагничивания, должна быть в 1.5 раза (4,500 Гс) больше коэрцитивной силы магнитного материала с высокой коэрцитивной силой (3,000 Э) в положении P1 на транспортном пути, соответствующей краю намагничивающего магнита 20, показанного на фиг. 1B, на стороне южного (S) полюса этого магнита и на стороне транспортного пути. Более того, например, напряженность магнитного поля смещения в модуле 2 магнитного детектора в 1.5 раза (450 Гс) больше коэрцитивной силы (300 Э) магнитного материала со средней коэрцитивной силой в положении P4 на транспортном пути, где намагниченность соответствующего магнитного материала измеряют магнитным датчиком 10.
В положении P4, в котором измеряют намагниченность магнитного материала посредством магнитного датчика 10, направление 302 магнитного поля смещения задают под углом в диапазоне от 30 градусов до 60 градусов. Направление 201 магнитного поля намагничивания в положении P1 задают на основе коэрцитивной силы магнитного материала, являющегося целью определения; однако если целью определения является магнитный материал с высокой коэрцитивной силой, направление 201 магнитного поля задают в пределах угла от -100 градусов до -170 градусов. В последующем описании направление магнитного поля в положении P1 соответствует углу -160.
Если магнитный материал, входящий в состав листа 100 бумаги, представляет собой магнитный материал с высокой коэрцитивной силой (3,000 Э), тогда при перемещении листа 100 бумаги поверх модуля 3 намагничивания в направлении 400 перемещения этот магнитный материал намагничивается до состояния магнитного насыщения или до состояния, близкого к состоянию магнитного насыщения, когда этот магнитный материал проходит через положение P1, показанное на фиг. 1B, поскольку напряженность магнитного поля намагничивания очень велика (4,500 Гс). При этом, как показано на фиг. 1A, направление 501а намагниченности магнитного материала с высокой коэрцитивной силой совпадает (соответствует углу примерно -160 градусов) с направлением 201 магнитного поля намагничивания в положении P1. Магнитный материал с высокой коэрцитивной силой достигает состояния магнитного насыщения, когда его направление намагниченности соответствует углу в пределах от -150 до -170 градусов.
Когда лист 100 бумаги проходит через положение P1, показанное на фиг. 1B, и продвигается дальше в направлении 400 перемещения, напряженность магнитного поля намагничивания постоянно убывает, вследствие чего этот лист 100 бумаги уже не подвергается воздействию магнитного поля намагничивания. Соответственно, состояние намагниченности магнитного материала с высокой коэрцитивной силой не меняется, и направление 502a намагниченности магнитного материала с высокой коэрцитивной силой, когда лист 100 бумаги проходит через положение P2, остается таким же направлением, как направление 501a намагниченности в положении P1 намагничивания.
Даже когда лист 100 бумаги перемещается дальше и входит в область магнитного поля смещения, этот лист 100 бумаги не испытывает влияния магнитного поля смещения, поскольку напряженность (450 Гс) магнитного поля смещения составляет 1/6 или меньшую долю коэрцитивной силы магнитного материала с высокой коэрцитивной силой (3,000 Гс). Соответственно, направление 503a намагниченности, когда магнитный материал проходит через положение P3, и направление 504a намагниченности, когда магнитный материал проходит через положение P4, также остаются такими же, как направление 501a намагниченности (соответствует углу примерно -160 градусов), представляющее собой направление намагниченности во время намагничивания.
Если магнитный материал, входящий в состав листа 100 бумаги, представляет собой магнитный материал со средней коэрцитивной силой, как показано на фиг. 1B, аналогично случаю магнитного материала с высокой коэрцитивной силой, когда этот лист 100 бумаги продвигается поверх модуля 3 намагничивания в направлении 400 перемещения, указанный магнитный материал намагничивается до состояния магнитного насыщения в положении P1. Здесь, аналогично случаю магнитного материала с высокой коэрцитивной силой направление 501b намагничивания в магнитном материале с умеренной коэрцитивной силой совпадает с направлением 201 магнитного поля намагничивания в положении P1. Однако в случае магнитного материала с умеренной коэрцитивной силой, поскольку коэрцитивная сила магнитного материала с умеренной коэрцитивной силой меньше, чем в магнитном материале с высокой коэрцитивной силой, и лист 100 бумаги непрерывно испытывает влияние магнитного поля намагничивания, когда этот лист 100 бумаги продвигается в направлении 400 перемещения, то вследствие этого его направление намагниченности изменяется в соответствии с направлением магнитного поля намагничивания. Когда этот лист 100 бумаги проходит через положение P2, направление 502b намагниченности магнитного материала со средней коэрцитивной силой становится совпадающим с направлением 202 магнитного поля намагничивания (соответствует углу примерно 180 градусов). Когда лист 100 бумаги перемещается дальше, напряженность магнитного поля уменьшается, тогда как направление магнитного поля намагничивания изменяется от направления 180 градусов к направлению 170 градусов, а действие изменения намагничивания магнитного материала со средней коэрцитивной силой теряется.
Когда лист 100 бумаги перемещается дальше и входит в область магнитного поля смещения, этот лист 100 бумаги испытывает влияние магнитного поля смещения. В положении P3 направление намагниченности смещается в сторону направления 301 магнитного поля смещения в этом положении P3 и совмещается с направлением 503b намагниченности, которое немного повернуто относительно направления 502b намагниченности, имевшего место в положении P2. Более того, направление намагниченности поворачивается далее в сторону направления 302 магнитного поля смещения в положении P4 и совмещается с направлением 504b намагниченности, которое немного повернуто от направления 503b намагниченности, имевшего место в положении P3. Однако напряженность (450 Гс) магнитного поля смещения ниже напряженности магнитного поля, необходимой для сдвига коэрцитивной силы магнитного материала в состояние магнитного насыщения (300 Э). Соответственно окончательное направление намагничивания магнитного материала со средней коэрцитивной силой представляет собой направление 504b намагниченности, которое является неким промежуточным направлением между направлением 502b намагниченности, представляющим собой направление намагниченности, имевшее место в момент, когда лист 100 бумаги выходит из области магнитного поля намагничивания (соответствует углу примерно 180 градусов), и направлением 302 магнитного поля смещения в положении P4 (между 30 и 60 градусов). Например, направление 504b намагниченности магнитного материала со средней коэрцитивной силой в положении P4 соответствует углу примерно 120 градусов.
Если магнитный материал, входящий в состав листа 100 бумаги, представляет собой магнитный материал с низкой коэрцитивной силой, тогда аналогично случаям других магнитных материалов, когда этот лист 100 бумаги перемещается над модулем 3 намагничивания в направлении 400 перемещения, как показано на фиг. 1B, этот магнитный материал намагничивается до состояния магнитного насыщения в положении P1 намагничивания. В результате, аналогично случаям других магнитных материалов, направление 501c намагниченности магнитного материала с низкой коэрцитивной силой становится совпадающим с направлением 201 магнитного поля намагничивания в указанном положении P1 намагничивания. Однако коэрцитивная сила магнитного материала с низкой коэрцитивной силой мала. Соответственно, лист 100 бумаги непрерывно испытывает влияние магнитного поля намагничивания, пока этот лист 100 бумаги продвигается в направлении 400 перемещения, и направление намагниченности магнитного материала изменяется согласно направлению магнитного поля намагничивания. Соответственно, аналогично случаю магнитного материала со средней коэрцитивной силой, направление 502c намагничивания, имеющее место в момент, когда лист 100 бумаги проходит положение P2, совпадает с направлением 202 магнитного поля намагничивания (примерно 180 градусов).
Когда лист 100 бумаги перемещается дальше и входит в область магнитного поля смещения, магнитный материал с низкой коэрцитивной силой также испытывает влияние магнитного поля смещения. В положении P3 направление 502c намагниченности магнитного материала с низкой коэрцитивной силой представляет собой направление 503c намагниченности, совпадающее с направлением 301 магнитного поля смещения в положении P3. В положении P4 также, направление намагниченности магнитного материала с низкой коэрцитивной силой представляет собой направление 504c намагниченности, совпадающее с направлением 302 магнитного поля смещения. Поскольку напряженность магнитного поля смещения (450 Гс) в достаточной степени превосходит коэрцитивной силы магнитного материала с низкой коэрцитивной силой (50 Э), и магнитный материал с низкой коэрцитивной силой переходит в состояние магнитного насыщения в соответствующих положениях, направления намагниченности магнитного материала с низкой коэрцитивной силой в каждой из перечисленных выше положений совпадает с направлением магнитного поля смещения в этих положениях.
Считается, что для перевода магнитного материала в состояние магнитного насыщения требуется напряженность магнитного поля в 3 раза выше коэрцитивной силы для этого материала. Соответственно, в устройстве 1 для определения магнитных свойств напряженность магнитного поля смещения в положении P4, где измеряют намагниченность посредством магнитного датчика 10, устанавливают в 3 или более раз выше коэрцитивной силы магнитного материала с низкой коэрцитивной силой, являющегося целью определения, и в 2 или менее раз выше коэрцитивной силы магнитного материала со средней коэрцитивной силой. Однако это неприменимо к магнитному полю, напряженность которого эквивалентна коэрцитивной силе магнитного материала со средней коэрцитивной силой. Причина этого состоит в том, что выходной сигнал, создаваемый при измерении магнитного материала со средней коэрцитивной силой, становится нулевым (0) в магнитном поле смещения. Например, напряженность магнитного поля устанавливают равной 450 Э, так что магнитный материал со средней коэрцитивной силой 300 Э не будет намагничен до состояния магнитного насыщения, но магнитный материал с низкой коэрцитивной силой 50 Э перейдет в состояние магнитного насыщения. Направление 504c намагниченности в положении P4 для магнитного материала с низкой коэрцитивной силой может быть тем самым установлено совпадающим с направлением 302 магнитного поля смещения в положении P4. Напротив, магнитное поле намагничивания задают таким образом, что направление намагниченности магнитного материала со средней коэрцитивной силой изменяется в магнитном поле смещения, но при этом после завершения изменения направление намагниченности магнитного материала со средней коэрцитивной силой не будет совпадать с направлением 302 магнитного поля смещения. Соответственно, направление 504b намагниченности магнитного материала со средней коэрцитивной силой в положении P4 и направление 504c намагниченности магнитного материала с низкой коэрцитивной силой могут отличаться одно от другого.
В случае магнитного материала с высокой коэрцитивной силой направление намагниченности остается совпадающим с направлением 501a, которое в свою очередь совпадает с направлением 201 магнитного поля намагничивания и не подвержено влиянию магнитного поля смещения. Однако поскольку направление 201 магнитного поля намагничивания было задано отличным от направления 504b намагничивания магнитного материала со средней коэрцитивной силой в положении P4 и от направления 504c намагничивания магнитного материала с низкой коэрцитивной силой в этом положении P4, направление 504a намагниченности магнитного материала с высокой коэрцитивной силой в положении P4 может быть установлено отличным от направлений 504b и 504c намагничивания других магнитных материалов. Если направление 504a намагниченности магнитного материала с высокой коэрцитивной силой может быть установлено отличным от направлений 504b и 504c намагничивания магнитного материала со средней коэрцитивной силой и магнитного материала с низкой коэрцитивной силой, не обязательно намагничивать магнитный материал с высокой коэрцитивной силой до состояния магнитного насыщения, а допускается намагнитить этот магнитный материал с высокой коэрцитивной силой до состояния, близкого к состоянию магнитного насыщения.
Как поясняется выше, одна из характерных особенностей настоящего изобретения состоит в том, что в устройстве 1 для определения магнитных свойств, в положении P4, где модуль 2 магнитного детектора измеряет намагниченность на транспортном пути, все направления намагниченности, а именно направление 504a намагниченности магнитного материала с высокой коэрцитивной силой, направление 504b намагниченности магнитного материала со средней коэрцитивной силой и направление 504c намагниченности магнитного материал с низкой коэрцитивной силой не совпадают одно с другим и ориентированы по-разному.
В устройстве 1 для определения магнитных свойств, показанном на фиг. 1, напряженность магнитного поля намагничивания, генерируемого модулем 3 намагничивания, устанавливают на таком уровне, который позволяет намагнитить магнитный материал с высокой коэрцитивной силой до состояния магнитного насыщения, а напряженность магнитного поля смещения устанавливают на таком уровне, который не влияет на состояние намагниченности магнитного материала с высокой коэрцитивной силой. Более того, направление 201 магнитного поля намагничивания в положении P1, где происходит намагничивание магнитного материала с высокой коэрцитивной силой до состояния магнитного насыщения, и направление 302 магнитного поля смещения в положении P4, где происходит измерение характеристик магнитного материала, устанавливают таким образом, чтобы эти два направления находились во взаимно противоположных квадрантах относительно начала координат. Более того, напряженность магнитного поля смещения в положении P4 устанавливают на таком уровне, чтобы намагнитить магнитный материал с низкой коэрцитивной силой до состояния магнитного насыщения и при этом не намагнитить магнитный материал со средней коэрцитивной силой до состояния магнитного насыщения. При таком установлении магнитных полей направление 504a намагниченности магнитного материала с высокой коэрцитивной силой в положении P4 может совпадать с направлением 201 магнитного поля намагничивания, направление 504c намагниченности магнитного материала с низкой коэрцитивной силой в этом положении P4 может совпадать с направлением 302 магнитного поля смещения и направление 504b намагниченности магнитного материала со средней коэрцитивной силой в указанном положении P4 может занимать промежуточное положение между направлением 504a намагниченности магнитного материала с высокой коэрцитивной силой и направлением 504c намагниченности магнитного материала с низкой коэрцитивной силой. До тех пор, пока можно реализовать направления намагниченности и напряженности магнитного поля намагничивания, рассмотренные выше, тип, число, форма и другие подобные характеристики намагничивающего магнита 20 в составе модуля 3 намагничивания ничем конкретно не ограничиваются.
Далее будут рассмотрены сигналы определения, получаемые при измерении характеристик магнитных материалов, когда магнитный материал с высокой коэрцитивной силой, магнитный материал со средней коэрцитивной силой и магнитный материал с низкой коэрцитивной силой, намагниченные таким образом, что направление намагниченности каждого из этих материалов отличается от направлений намагниченности других магнитных материалов, посредством магнитного датчика 10 из состава модуля 2 магнитного детектора.
На фиг. 3 представлены распределения магнитного поля в направлении Z-оси в положениях, близких к положению непосредственно под магнитным материалом, намагниченным в направлениях 507-510 намагниченности (в положении примерно на 0.5 мм ниже магнитного материала). На фиг. 3A показано распределение магнитного поля в направлении Z-оси для случая, когда направление намагниченности представляет собой направление 507 вверх. На фиг. 3B показано распределение магнитного поля в направлении Z-оси для случая, когда направление намагниченности представляет собой направление 508 влево. На фиг. 3C и фиг. 3D показаны распределения магнитного поля в направлении Z-оси для случаев, когда направления намагниченности представляют собой наклонные направления 509 и 510. Когда намагниченный магнитный материал проходит через магнитное поле смещения, генерируемое магнитом 30 смещения, направление и индукция магнитного поля смещения изменяются, как показано на фиг. 3. Магнитный датчик 10 передает на выход информацию о вариациях магнитного поля смещения в виде сигнала определения. Направление влево на фиг. 3 соответствует направлению 180 градусов, показанному на фиг. 1, а направление вверх фиг. 3 соответствует направлению 90 градусов, показанному на фиг. 1.
Фиг. 4A и фиг. 4B иллюстрируют соотношение между изменениями магнитного поля смещения и сигналом определения от магнитного датчика 10. На фиг. 4A и фиг. 4B направление намагниченности магнитного материала, проходящего через область магнитного поля смещения, показано в верхней части, а вариации магнитных силовых линий этого магнитного поля смещения показаны в нижней части. Как показано на фиг. 4A, когда магнитный материал с направлением 505 намагниченности проходит через положение P4, в котором магнитный датчик 10 измеряет характеристики магнитного материала, магнитные силовые линии сдвигаются вверх, как обозначено сплошными линиями, из начального состояния, обозначенного штриховыми линиями. Система настроена так, что в ответ на вариации направления магнитного поля смещения и вариации плотности магнитного потока (индукции) этого поля магнитный датчик 10 передает на выход положительный сигнал определения. Напротив, как показано на фиг. 4B, когда магнитный материал с направлением 506 намагниченности проходит через положение P4, где магнитный датчик 10 измеряет характеристики магнитного материала, магнитные силовые линии сдвигаются вниз, как показано посредством сплошной линии, от начального состояния, обозначенного штриховой линии. В этом случае система настроена так, что в ответ на вариации направления магнитного поля смещения и вариации плотности магнитного потока (индукции) этого поля магнитный датчик 10 передает на выход отрицательный сигнал определения.
На фиг. 5A-фиг. 5E показаны формы сигналов определения, получаемых, когда модуль 2 магнитного детектора измеряет характеристики магнитного материала 101 с высокой коэрцитивной силой, магнитного материала 102 со средней коэрцитивной силой, магнитного материала 103 с низкой коэрцитивной силой и слоистых магнитных материалов 104 и 105. Выходные сигналы магнитного датчика отложены по оси ординат, а время отложено по оси абсцисс. Когда лист 100 бумаги, содержащий соответствующий магнитный материал, проходит через положение P4, сигналы определения, передаваемые на выход магнитным датчиком 10, имеют формы, показанные на фиг. 5A-фиг. 5E. Магнитные материалы 101-105, соответствующие этим сигналам определения представлены в верхних частях картинок на фиг. 5A-фиг. 5E.
В случае магнитного материала 103 с низкой коэрцитивной силой, показанного на фиг. 5C, положительный выходной сигнал получается по существу во всем диапазоне, а форма сигнала является по существу симметричной относительно положения пика. Поскольку магнитный материал 103 с низкой коэрцитивной силой находится в состоянии, когда он намагничен до состояния магнитного насыщения посредством магнитного поля смещения, форма сигнала определения на выходе магнитного датчика 10 не является формой сигнала, вызываемого магнитным полем, генерируемым магнитным материалом с низкой коэрцитивной силой. Поскольку магнитный материал с низкой коэрцитивной силой обладает высокой магнитной проницаемостью и вследствие этого «стягивает» вместе магнитные силовые линии, амплитуда сигнала определения с выхода магнитного датчика 10 возрастает по мере приближения этого магнитного материала с низкой коэрцитивной силой к положению P4. Соответственно, сигнал определения, получаемый при измерении характеристики магнитного материала с низкой коэрцитивной силой, имеет максимальную величину в момент, когда этот магнитный материал проходит точку рядом с положением P4, и обладает по существу симметричной формой относительно этой максимальной величины. Для магнитного материала со средней коэрцитивной силой и магнитного материала с высокой коэрцитивной силой генерируемое магнитное поле является асимметричным в случае направления магнитного поля, отличного от направления вверх (что соответствует углу между 80 и 100 градусов), вследствие чего сигнал определения по необходимости становится асимметричным относительно максимальной величины.
На фиг. 5B представлен сигнал определения, получаемый от магнитного материала 102 со средней коэрцитивной силой. В положении P4 в устройстве 1 для определения магнитных свойств, показанном на фиг. 1B, направление намагниченности магнитного материала со средней коэрцитивной силой ориентировано вверх влево. Распределение магнитного поля непосредственно под магнитным материалом со средней коэрцитивной силой и рядом с этим материалом в направлении Z-оси для этого случая соответствует распределению, показанному на фиг. 3D, а измеряемый при этом магнитный сигнал повторяет форму распределения магнитного поля справа. В результате, как показано на фиг. 5B, сигнал определения изменяется от положительной полярности к отрицательной полярности. Как поясняется выше, часть сигнала определения, имеющая положительную полярность, выше для магнитного материала 102 со средней коэрцитивной силой. Аналогично случаю магнитного материала 103 с низкой коэрцитивной силой выходной сигнал определения для магнитного материала 102 со средней коэрцитивной силой является положительным по существу во всем диапазоне; однако поскольку форма этого положительного выходного сигнала является асимметричной относительно положения пиковой величины, сигнал определения для магнитного материала 102 со средней коэрцитивной силой можно отличить от сигнала сигнал определения для магнитного материала 103 с низкой коэрцитивной силой.
На фиг. 5A показан сигнал определения, получаемый от магнитного материала 101 с высокой коэрцитивной силой. В положении P4 в устройстве 1 для определения магнитных свойств, показанном на фиг. 1B, направление намагниченности магнитного материала с высокой коэрцитивной силой ориентировано вниз влево. Распределение магнитного поля в положении, находящемся непосредственно под рассматриваемым магнитным материалом с высокой коэрцитивной силой в направлении Z-оси, в этот момент показано на фиг. 3C, а принимаемый магнитный сигнал следует форме от правой стороны. В результате, как показано на фиг. 5A, сигнал определения изменяется от положительной полярности к отрицательной полярности. В случае магнитного материала 101 с высокой коэрцитивной силой положительная часть выходного сигнала имеет асимметричную форму аналогично случаю магнитного материала 102 со средней коэрцитивной силой; однако поскольку участок отрицательной части выходного сигнала выше по сравнению с сигналом определения от магнитного материала 102 со средней коэрцитивной силой, показанного на фиг. 5B, указанный сигнал определения от магнитного материала 101 с высокой коэрцитивной силой можно отличить от сигнала определения от магнитного материала 103 с низкой коэрцитивной силой и сигнала определения от магнитного материала 102 со средней коэрцитивной силой.
Для слоистого магнитного материала 104, показанного на фиг. 5D и составленного из магнитного материала 101 с высокой коэрцитивной силой и магнитного материала 102 со средней коэрцитивной силой, сигнал определения изменяется от положительной полярности к отрицательной полярности. Форма сигнала определения, получаемого от слоистого магнитного материала 104, образована посредством суммирования сигнала определения от магнитного материала 101 с высокой коэрцитивной силой и сигнала определения от магнитного материала 102 со средней коэрцитивной силой. Сигнал определения, получаемый от слоистого магнитного материала 104, имеет как положительную, так и отрицательную части аналогично магнитному материалу 101 с высокой коэрцитивной силой, показанному на фиг. 5A. Однако в отличие от сигнала определения для магнитного материала 101 с высокой коэрцитивной силой, положительная и отрицательная части сигнала определения от слоистого магнитного материала 104 имеют по существу одинаковую амплитуду, так что сигнал определения от слоистого магнитного материала 104 и сигнал определения от магнитного материала 101 с высокой коэрцитивной силой можно отличить один от другого. Если в состав магнитного материала, являющегося целью определения, входит слоистый магнитный материал только одного типа, и если этот слоистый магнитный материал представляет собой слоистый магнитный материал 104, содержащий магнитный материал 101 с высокой коэрцитивной силой и магнитный материал 102 со средней коэрцитивной силой, можно с использованием описанного выше способа определения установить, что в конкретном месте листа 100 бумаги присутствует слоистый магнитный материал 104.
В случае показанного на фиг. 5E слоистого магнитного материала 105, образованного из магнитного материала 101 с высокой коэрцитивной силой и магнитного материала 103 с низкой коэрцитивной силой, сигнал определения изменяется от положительной полярности к отрицательной полярности. Форма сигнала определения, получаемого от слоистого магнитного материала 105, образована посредством суммирования сигнала определения от магнитного материала 101 с высокой коэрцитивной силой и сигнала определения от магнитного материала 103 с низкой коэрцитивной силой. Сигнал определения от слоистого магнитного материала 105 имеет положительную и отрицательную части аналогично сигналу определения, получаемому от магнитного материала 101 с высокой коэрцитивной силой, показанного на фиг. 5A. Однако в отличие от сигнала определения, получаемого от магнитного материала 101 с высокой коэрцитивной силой, положительная и отрицательная части сигнала определения от слоистого магнитного материала 105 имеют по существу одинаковую амплитуду. Соответственно, сигнал определения, получаемый от слоистого магнитного материала 105, и сигнал определения, получаемый от магнитного материала 101 с высокой коэрцитивной силой, можно отличить один от другого. Если в состав магнитного материала, являющегося целью определения, входит слоистый магнитный материал только одного типа, и если этот слоистый магнитный материал представляет собой слоистый магнитный материал 105, содержащий магнитный материал 101 с высокой коэрцитивной силой и магнитный материал 103 с низкой коэрцитивной силой, можно с использованием описанного выше способа определения установить, что в конкретном месте листа 100 бумаги присутствует слоистый магнитный материал 105.
Согласно способу определения слоистого магнитного материала, за исключением случая, когда одновременно присутствуют сочетание магнитного материала 101 с высокой коэрцитивной силой и магнитного материала 102 со средней коэрцитивной силой и сочетание магнитного материала 101 с высокой коэрцитивной силой и магнитного материала 103 с низкой коэрцитивной силой на одном листе 100 бумаги, можно определить, получен ли сигнал определения, принимаемый от слоистого магнитного материала, от слоистого магнитного материала 104, содержащего магнитный материал 101 с высокой коэрцитивной силой и магнитный материал 102 со средней коэрцитивной силой, или этот сигнал был получен от слоистого магнитного материала 105, содержащего магнитный материал 101 с высокой коэрцитивной силой и магнитный материал 103 с низкой коэрцитивной силой.
Пояснения относительно сигналов определения, получаемых для слоистых магнитных материалов, показанных на фиг. 5D и фиг. 5E, были даны на примерах, в которых магнитный материал 101 с высокой коэрцитивной силой составляет верхний слой. Однако аналогично этим примерам то же самое применимо к сигналам определения, получаемым для слоистых магнитных материалов, в которых магнитный материал 101 с высокой коэрцитивной силой образует нижний слой. Другими словами, взаимное расположение слоев в этом материале не влияет на результат определения.
Как показано на фиг. 5, для получения сигналов определения, форма которых может отличаться для разных материалов из совокупности, содержащей магнитный материал 101 с высокой коэрцитивной силой, магнитный материал 102 со средней коэрцитивной силой, магнитный материал 103 с низкой коэрцитивной силой 103 и слоистые магнитные материалы (104 и 105), например, направление 201 магнитного поля намагничивания задают под углом примерно -160 градусов на краю намагничивающего магнита 20, а направление 202 магнитного поля смещения в положении P4, соответствующем магнитному датчику 10, задают под углом между 30 и 60 градусов.
Однако соотношение между направлением 201 магнитного поля намагничивания в положении P1, где происходит намагничивание, направлением 302 магнитного поля смещения в положении P4, где измеряют намагниченность, и направлением 400 перемещения листа бумаги, не ограничивается соотношениями, представленным на фиг. 1. На фиг. 6A-фиг. 6D представлены различные варианты устройства 1 для определения магнитных свойств с ориентированными по-разному магнитными полями намагничивания, ориентированными по-разному магнитными полями смещения и разными направлениями перемещения листа бумаги. На фиг. 6A и фиг. 6C показаны примеры, в которых лист 100 бумаги перемещается по направлению вперед, а на фиг. 6B и фиг. 6D изображены примеры, в которых этот лист 100 бумаги перемещается по направлению назад. Термин «перемещение по направлению вперед» здесь означает, что угол между направлением 400 перемещения листа бумаги и направлениями 301 и 305 магнитного поля смещения составляет 90 градусов или меньше. Термин «перемещение по направлению назад» означает, что угол между направлением 400 перемещения листа бумаги и направлениями 303 и 306 магнитного поля смещения составляет 90 градусов или больше.
Перемещение по направлению вперед, показанное на фиг. 6A, представляет собой пример, соответствующий фиг. 1, где направление 400 перемещения листа бумаги представляет собой направление 0 градусов, а направление 301 магнитного поля смещения в измерительном положении P4 ориентировано под углом между 30 и 60 градусов. При перемещении по направлению вперед направление 201 магнитного поля намагничивания задают в пределах между -100 и -170 градусов, как показано в левой части фиг. 6A.
Модуль 2 магнитного детектора в устройстве с перемещением листа по направлению назад, показанном на фиг. 6B, находится в состоянии, в которое он помещен посредством обратного поворота модуля 2 магнитного детектора вокруг Z-оси на 180 градусов относительно положения для перемещения листа бумаги по направлению вперед, показанного на фиг. 6А. В этом примере с перемещением листа по направлению назад, показанном на фиг. 6B, направление 303 магнитного поля смещения, полученное в измерительном положении P4, представляет собой направление, горизонтально обратное относительно Z-оси направлению 301 магнитного поля в модуле 2 магнитного детектора для перемещения листа бумаги по направлению вперед, т.е. направление между 120 и 150 градусов. Аналогично направление 203 магнитного поля намагничивания в положении P1, где осуществляется намагничивание, также представляет собой направление, горизонтально обратное относительно Z-оси направлению 201 магнитного поля для перемещения листа бумаги по направлению вперед, т.е. направление между -10 и -80 градусов. Для реализации направления 203 магнитного поля намагничивания, описанного выше, намагничивающий магнит 20, входящий в состав модуля 3 намагничивания, располагается выше транспортного пути.
В модуле 2 магнитного детектора для варианта с перемещением листа бумаги по направлению вперед, показанном на фиг. 6C, направление 201 магнитного поля намагничивания совпадает с направлением магнитного поля намагничивания для модуля 2 магнитного детектора, показанного на фиг. 6A (соответствует углу между -100 и -170 градусов), а направление 305 представляет собой направление, вертикально обратное относительно Y-оси направлению 301 магнитного поля смещения в модуле 2 магнитного детектора, показанном на фиг. 6A, т.е. соответствует углу между -30 и -60 градусов. В модуле 2 магнитного детектора для варианта с перемещением листа бумаги по направлению назад, показанного на фиг. 6D, направление 203 магнитного поля намагничивания совпадает с направлением поля намагничивания в модуле 2 магнитного детектора, показанном на фиг. 6B (соответствует углу между -10 и -80 градусов), но направление 306 магнитного поля смещения представляет собой направление, вертикально обратное относительно Y-оси направлению 303 магнитного поля смещения в модуле 2 магнитного детектора, показанном на фиг. 6B, т.е. соответствует углу между -120 и -150 градусов.
При таком подходе, установив сочетание направления магнитного поля смещения и направления магнитного поля намагничивания, такое как от 30 до 60 градусов и от -100 до -170 градусов, что показано на фиг. 6A, от 120 до 150 градусов и от -10 до -80 градусов, что показано на фиг. 6B, от -30 до -60 градусов и от -100 до -170 градусов, что показано на фиг. 6C, или от -120 и до -150 градусов и от -10 до -80 градусов, что показано на фиг. 6D, при условии, что направление 400 перемещения листа бумаги принято соответствующим 0 градусов, можно получить сигналы определения, позволяющие различить магнитный материал 101 с высокой коэрцитивной силой, магнитный материал 102 со средней коэрцитивной силой, магнитный материал 103 с низкой коэрцитивной силой и слоистые магнитные материалы (104 и 105), как показано на фиг. 5A-фиг. 5E.
На фиг. 6A-фиг. 6D, соответственно, определены магнитный материал 101 с высокой коэрцитивной силой, магнитный материал 102 со средней коэрцитивной силой и магнитный материал 103 с низкой коэрцитивной силой, однако если это окажется достаточным для определения магнитного материала 103 с низкой коэрцитивной силой и отличия его от других магнитных материала, условия для диапазона углов, которые могут быть заданы в качестве направления магнитного поля намагничивания, могут быть сделаны менее жесткими. На фиг. 7A-фиг. 7D показаны соотношения между направлением магнитного поля намагничивания и направлением магнитного поля смещения, когда устройство 1 для определения магнитных свойств, изображенное на фиг. 6A-фиг. 6D определяет магнитный материал 103 с низкой коэрцитивной силой и отличает его от других магнитных материалов, т.е. от магнитного материала 101 с высокой коэрцитивной силой, магнитного материала 102 со средней коэрцитивной силой и слоистого магнитного материала 104. Эти чертежи фиг. 7A-фиг. 7D соответствуют чертежам фиг. 6A-фиг. 6D.
В частности, когда устройство 1 для определения магнитных свойств материала при перемещении листа бумаги по направлению вперед, представленное на фиг. 6A, должно определить магнитный материал 103 с низкой коэрцитивной силой и отличить его от других магнитных материалов, направление магнитного поля намагничивания может быть задано вне диапазона углов между 80 и 100 градусов, как показано на фиг. 7A. Аналогично, когда устройства для определения магнитных свойств, представленные на фиг. 6B-фиг. 6D, должны определить магнитный материал 103 с низкой коэрцитивной силой и отличить его от других магнитных материалов, направление магнитного поля намагничивания может быть задано вне диапазона углов между 80 и 100 градусов, как показано на фиг. 7B-фиг. 7D. При таком выборе настроек, от магнитного материала 103 с низкой коэрцитивной силой получают только положительный выходной сигнал, тогда как выходные сигналы от других магнитных материалов являются частично или полностью отрицательными, как показано на фиг. 5, что позволяет определить эти магнитные материалы.
В частности, если принять, что направление 400 перемещения соответствует 0 градусов, установив направление магнитного поля смещения в диапазоне углов между 30 и 60 градусов (фиг. 7A) или между 120 и 150 градусов (фиг. 7B) и установив направление магнитного поля намагничивания в диапазоне углов, исключающем диапазон между 80 и 100 градусов, или установив направление магнитного поля смещения в диапазоне углов между -30 и -60 градусов (фиг. 7D) или между -120 и -150 градусов (фиг. 7D) и установив направление магнитного поля намагничивания в диапазоне углов, исключающем диапазон между 80 и 100 градусов, можно отличить магнитный материал 103 с низкой коэрцитивной силой от других магнитных материалов.
На фиг. 8A и фиг. 8B представлены упрощенные схемы, иллюстрирующие способ определения магнитных свойств для примеров с перемещением листа бумаги по направлению назад, как показано на фиг. 6B. На фиг. 8B представлена упрощенная схема устройства 1 для определения магнитных свойств, а на фиг. 8A показаны состояния намагниченности 3 типов магнитных материалов с взаимно различными величинами коэрцитивной силы. С точки зрения конфигурации устройство 1 для определения магнитных свойств, представленное на фиг. 8B, отличается от устройства 1 для определения магнитных свойств, показанного на фиг. 1, в том, что в устройстве 1 для определения магнитных свойств, представленном на фиг. 8B, модуль 3 намагничивания, содержащий намагничивающий магнит 20, расположен над транспортным путем, и в том, что модуль 2 магнитного детектора, содержащий магнитный датчик 10 и магнит 30 смещения, расположен обратным образом относительно Z-оси. В устройстве 1 для определения магнитных свойств, представленном на фиг. 8B, направление 203 магнитного поля намагничивания и направление 303 магнитного поля смещения ориентированы противоположно по отношению к направлениям 201 и 302, показанным на фиг. 1B, относительно Z-оси.
Если магнитный материал, входящий в состав листа 100 бумаги, представляет собой магнитный материал с высокой коэрцитивной силой, то когда этот лист 100 бумаги перемещается под (или над) модулем 3 намагничивания в транспортном направлении 400, указанный магнитный материал с высокой коэрцитивной силой намагничивается до состояния магнитного насыщения или до состояния, близкого к состоянию магнитного насыщения, когда лист 100 бумаги проходит через положение P1 намагничивания, показанном на фиг. 8B, поскольку напряженность магнитного поля намагничивания очень велика (4,500 Гс). В ходе этого процесса, как показано на фиг. 8A, направление 511a намагничивания рассматриваемого магнитного материала с высокой коэрцитивной силой оказывается таким же, как направление 203 магнитного поля намагничивания в положении P1 намагничивания (соответствует углу примерно -20 градусов). Даже если лист 100 бумаги перемещается дальше в направлении 400 перемещения, там нет достаточно сильного магнитного поля, чтобы изменить состояние намагниченности магнитного материала с высокой коэрцитивной силой, так что направления 512a, 513a и 514a намагниченности в последующих положениях остаются такими же, как направление 511a в момент намагничивания, т.е. совпадают с направлением 203 магнитного поля намагничивания.
Если магнитный материал, входящий в состав листа 100 бумаги, представляет собой магнитный материал со средней коэрцитивной силой, этот материал намагничивается до состояния магнитного насыщения в положении P1. Однако поскольку коэрцитивная сила этого материала мала по сравнению с коэрцитивной силой магнитного материала с высокой коэрцитивной силой, лист 100 бумаги непрерывно испытывает влияние магнитного поля намагничивания, пока этот лист 100 бумаги продвигается в направлении 400 перемещения, и вследствие этого направление 512b намагниченности в положении P2 и направление 513b намагниченности в положении P3 изменяются. В частности, направление 512b намагниченности в положении P2 совпадает с направлением намагничивания 204 в этом положении P2, а направление 513b намагниченности в положении P3 представляет собой направление, промежуточное между направлением 204 намагничивания в положении P2 и направлением 304 магнитного поля смещения в положении P3. Окончательное направление 514b намагниченности представляет собой направление, промежуточное между направлением 513b намагниченности в положении P3 и последующим направлением 303 магнитного поля смещения в измерительном положении P4. На фиг. 8, хотя напряженность поля намагничивания не указана, а показаны только направления намагниченности, коэрцитивная сила магнитного материала со средней коэрцитивной силой уменьшается, поскольку направление 303 магнитного поля смещения в измерительном положении P4 и направление 513b намагниченности в положении P3 взаимно противоположны. В результате, как показано на фиг. 9B, амплитуда измеряемого сигнала, полученного от магнитного материала со средней коэрцитивной силой мала.
Если магнитный материал, входящий в состав листа 100 бумаги, представляет собой магнитный материал с низкой коэрцитивной силой, то вследствие небольшой величины коэрцитивной силы, этот магнитный материал постоянно испытывает влияние магнитного поля намагничивания и магнитного поля смещения, пока лист 100 бумаги продвигается в направлении 400 перемещения, так что направления 511c-514c намагниченности в соответствующих положениях P1-P4 совпадают с направлениями 203, 204, 304, 303 магнитного поля в положениях P1-P4, соответственно.
Как описано выше, в случае перемещения листа бумаги по направлению назад, аналогично случаю перемещения по направлению вперед, показанному на фиг. 1, все направления - направление 514a намагниченности магнитного материала с высокой коэрцитивной силой, направление 514b намагниченности магнитного материала со средней коэрцитивной силой и направление 514c намагниченности магнитного материала с низкой коэрцитивной силой, могут быть в измерительном положении P4, в котором измеряют характеристики этих магнитных материалов, взаимно различными направлениями. Соответственно, аналогично сигналу определения в случае перемещения листа бумаги в направлении вперед, показанном на фиг. 5, могут быть получены сигналы определения, имеющие разную форму, свою для каждого из магнитных материалов - магнитного материала 101 с высокой коэрцитивной силой, магнитного материала 102 со средней коэрцитивной силой, магнитного материала 103 с низкой коэрцитивной силой и слоистого магнитного материала (104 или 105).
На фиг. 9A-фиг. 9E показаны сигналы определения, получаемые, когда устройство 1 для определения магнитных свойств при перемещении в направлении назад, показанное на фиг. 8B, измеряет характеристики магнитного материала 101 с высокой коэрцитивной силой, магнитного материала 102 со средней коэрцитивной силой, магнитного материала 103 с низкой коэрцитивной силой и слоистого магнитного материала 104 или 105. Выходные сигналы магнитного датчика 10 отложены по оси ординат, время отложено по оси абсцисс, а сигналы, показанные на фиг. 9A-фиг. 9E, представляют собой сигналы определения, передаваемые на выход магнитным датчиком 10, когда лист 100 бумаги, в состав которого входят соответствующие магнитные материалы, проходит положение P4. Аналогично примеру, показанному на фиг. 5, магнитные материалы 101-105, соответствующие сигнала определения, указаны в верхней части фиг. 9A-фиг. 9E.
Форма сигнала определения для магнитного материала 103 с низкой коэрцитивной силой, показанного на фиг. 9C, имеет область положительного выходного сигнала, занимающую почти полный диапазон, также и в случае перемещения листа бумаги в направлении назад аналогично случаю перемещения листа бумаги по направлению вперед, а форма сигнала по существу симметрична относительно положения пика.
Выходной сигнал определения от магнитного материала 102, показанного на фиг. 9B, имеет положительную полярность по существу во всем диапазоне. Выходной сигнал определения имеет положительную полярность аналогично магнитному материалу 103 с низкой коэрцитивной силой и, поскольку форма этого сигнала симметрична относительно положения пика, рассматриваемый сигнал определения можно отличить от сигнала определения для магнитного материала 103 с низкой коэрцитивной силой.
Выходной сигнал определения от магнитного материала 101 с высокой коэрцитивной силой, показанный на фиг. 9A, изменяется от отрицательной полярности к положительной полярности. Выходной сигнал определения имеет отрицательную полярность почти во всем диапазоне этого сигнала определения, так что это позволяет рассматриваемый сигнал определения отличить от сигнала определения для магнитного материала 103 с низкой коэрцитивной силой и сигнала определения для магнитного материала 102 со средней коэрцитивной силой.
Для слоистых магнитных материалов 104 и 105, показанных на фиг. 9D и фиг. 9E, выходной сигнал изменяется от отрицательной полярности к положительной полярности. Форма сигнала для слоистого магнитного материала 104, показанного на фиг. 9D, получена путем суммирования сигнала определения для магнитного материала 101 с высокой коэрцитивной силой и сигнала определения для магнитного материала 102 со средней коэрцитивной силой. Напротив, для слоистого магнитного материала 105, показанного на фиг. 9E, форма сигнала является результатом суммирования сигнала определения для магнитного материала 101 с высокой коэрцитивной силой и сигнала определения для магнитного материала 103 с низкой коэрцитивной силой. Для слоистых магнитных материалов 104 и 105 и положительные, и отрицательные части сигналов определения получают аналогично магнитному материалу 101 с высокой коэрцитивной силой, показанному на фиг. 9A. Однако для этих слоистых магнитных материалов 104 и 105 амплитуды положительной и отрицательной частей входного сигнала являются по существу одинаковыми в отличие от случая сигнала определения для магнитного материала 101 с высокой коэрцитивной силой. Соответственно сигнал определения от слоистых магнитных материалов 104 и 105 можно отличить от сигнала определения магнитного материала 101 с высокой коэрцитивной силой.
При перемещении в направлении вперед лист 100 бумаги достигает положения P4, в котором измеряют намагниченность, сразу же после входа в область магнитного поля смещения. Напротив, при перемещении в направлении назад воздействие магнитного поля смещения на магнитный материал 102 со средней коэрцитивной силой становится сильным прежде, чем лист 100 бумаги достигнет положения P4. В частности, уровень намагниченности магнитного материала 102 со средней коэрцитивной силой уменьшается под воздействием магнитного поля смещения, и, как может быть понятно из сравнения между Фиг. 5B и Фиг. 9B, амплитуда сигнала определения при перемещении листа бумаги по направлению назад будет меньше амплитуды сигнала определения при перемещении листа бумаги в направлении вперед. На магнитный материал 101 с высокой коэрцитивной силой магнитное поле смещения не влияет, поскольку напряженность этого магнитного поля смещения меньше коэрцитивной силы материала.
Как поясняется выше, формы сигнала определения для одного и того же магнитного материала различны при перемещении листа бумаги по направлению вперед и при перемещении этого листа по направлению назад, однако в любом случае получают разные сигналы определения от магнитного материала 101 с высокой коэрцитивной силой, магнитного материала 102 со средней коэрцитивной силой, магнитного материала 103 с низкой коэрцитивной силой и слоистых магнитных материалов 104 и 105. Таким образом, можно отличать соответствующие магнитные материалы 101-103 и слоистые магнитные материалы 104 и 105 один от другого на основе сигналов определения от этих материалов.
Различение между соответствующими магнитными материалами - магнитным материалом 101 с высокой коэрцитивной силой, магнитным материалом 102 со средней коэрцитивной силой и магнитным материалом 103 с низкой коэрцитивной силой 103, а также слоистым магнитным материалом (104 или 105) на основе сигнала определения осуществляется с использованием амплитуды сигнала определения и симметрии формы этого сигнала относительно положения пика. Например, если амплитуда сигнала в положении пика на стороне отрицательной полярности больше некой конкретной величины и если почти весь сигнал определения имеет отрицательную полярность, тогда определяют, что измеряемый магнитный материал представляет собой магнитный материал 101 с высокой коэрцитивной силой, на основе соотношения между продолжительностью промежутка времени, когда сигнал имеет отрицательную полярность, и продолжительностью промежутка времени, когда этот сигнал имеет положительную полярность. В противном случае, определяют, что измеряемый магнитный материал представляет собой слоистый магнитный материал 104. Напротив, если амплитуда сигнала в положении пика на стороне отрицательной полярности меньше некоторой конкретной величины, и если форма сигнала на стороне положительной полярности по существу симметрична относительно положения пика, тогда определяют, что измеряемый магнитный материал представляет собой магнитный материал 103 с низкой коэрцитивной силой, а если форма сигнала на стороне положительной полярности по существу асимметрична относительно положения пика, тогда определяют, что измеряемый магнитный материал представляет собой магнитный материал 102 со средней коэрцитивной силой. Способ определения симметрии формы сигнала ничем конкретно не ограничен, так что симметрию можно определять посредством сравнения расстояний от положения пика до положений, где амплитуда становится нулевой (0) в обоих направлениях, либо симметрию можно определить на основе корреляции с формой сигнала, полученной путем переворачивания (инверсии) исходной формы сигнала в горизонтальном направлении вокруг положения пика, используемом в качестве оси поворота.
В устройстве для определения магнитных свойств согласно рассматриваемому варианту можно определять и отличать один от другого магнитный материал с высокой коэрцитивной силой, магнитный материал со средней коэрцитивной силой, магнитный материал с низкой коэрцитивной силой и слоистый магнитный материал. Поэтому тип магнитного материала, входящего в состав листа 100 бумаги, можно определить, даже если магнитный материал в составе этого листа 100 бумаги отличается в зависимости от типа рассматриваемого листа 100 бумаги, и, таким образом, можно определить аутентичность этого листа 100 бумаги. Более того, если на листе 100 бумаги прорисована какая-либо структура или картинка с использованием соответствующих магнитных материалов, эту структуру или картинку можно распознать. Более того, если образован какой-либо код посредством сочетания указанных магнитных материалов, этот код можно распознать путем правильно определения соответствующих магнитных материалов.
Как поясняется выше, задавая должным образом напряженность и направление магнитного поля намагничивания, генерируемого модулем 3 намагничивания, и задавая должным образом напряженность и направление магнитного поля смещения, генерируемого модулем 2 магнитного детектора, можно управлять направлениями намагниченности соответствующих магнитных материалов таким образом, чтобы эти направления намагниченности оказались различными в положении, где модуль 2 магнитного детектора измеряет намагниченность этих материалов. Таким образом, можно определять и отличать соответствующие магнитные материалы один от другого на основе характеристик сигнала определения, получаемого при измерениях намагниченности.
Например, напряженность магнитного поля намагничивания устанавливают равной напряженности поля, необходимой для намагничивания магнитного материала с высокой коэрцитивной силой до состояния магнитного насыщения, а напряженность магнитного поля смещения устанавливают равной напряженности магнитного поля, необходимой для намагничивания магнитного материала с низкой коэрцитивной силой до состояния магнитного насыщения, но недостаточной для намагничивания магнитного материала со средней коэрцитивной силой до состояния магнитного насыщения. Более того, задают взаимно разные направления магнитного поля смещения в положении, где модуль 2 магнитного детектора измеряет характеристики магнитного материала. Следовательно, можно определить и отличить один от другого магнитный материал с высокой коэрцитивной силой, магнитный материал со средней коэрцитивной силой, магнитный материал с низкой коэрцитивной силой и слоистый магнитный материал на основе амплитуды и формы сигнала определения.
Например, соответствующие магнитные материалы можно определить на основе сигнала определения, получаемого одним магнитным датчиком 10, посредством реализации описываемого выше магнитного поля намагничивания с использованием только одного намагничивающего магнита 20. Таким образом, можно добиться уменьшения размеров и стоимости устройства 1 для определения магнитных свойств.
Второй вариант
Далее будет рассмотрен другой пример устройства 1 для определения магнитных свойств, способного измерять характеристики и определять магнитные материалы с взаимно различными величинами коэрцитивной силы на основе тех же самых принципов, какие использованы в первом варианте. На фиг. 10A-фиг. 10C представлены упрощенные схемы, иллюстрирующие способ определения магнитных свойств, осуществляемый устройством 1 для определения магнитных свойств согласно рассматриваемому варианту. На фиг. 10B показана упрощенная схема устройства 1 для определения магнитных свойств, фиг. 10B представляет состояния намагниченности 3 типов магнитных материалов с разными величинами коэрцитивной силы и фиг. 10C показывает напряженность и направление магнитного поля намагничивания в модуле 3 намагничивания.
Как показано на чертеже, конфигурация рассматриваемого варианта отличается от конфигурации первого варианта в том, что модуль 3 намагничивания содержит намагничивающий магнит 20 и магнитопроводный элемент (ярмо) 21. Для изготовления магнитопроводного элемента 21, использованы, например, материалы с высокой магнитной проницаемостью, такие как железные пластины. В последующем пояснении описание конфигураций, совпадающих с соответствующими конфигурациями в первом варианте, повторено не будет, а будут пояснены только характеристики, относящиеся исключительно к рассматриваемому варианту.
Как показано на фиг. 10B, устройство 1 для определения магнитных свойств содержит модуль 3 намагничивания, осуществляющий намагничивание магнитного материала, входящего в состав листа 100 бумаги, перемещаемого в устройстве, и модуль 2 магнитного детектора, измеряющий намагниченность магнитного материала, входящего в состав этого листа 100 бумаги.
Модуль 3 намагничивания содержит намагничивающий магнит 20 и магнитопроводный элемент 21. Намагничивающий магнит 20 отличается формой своей боковой поверхности, перпендикулярной, если смотреть на виде сбоку, направлению 400 перемещения листа 100 бумаги. В частности, намагничивающий магнит 20, показанный на фиг. 1, имеет боковую поверхность прямоугольной формы с частичным вырезом на стороне верхней поверхности этого намагничивающего магнита 20 на обращенной к выходу стороне в направлении перемещения листа бумаги (верхняя правая часть на чертеже). Кроме того, первая магнитная полюсная поверхность, параллельная транспортной поверхности (плоскости X-Y) и расположенная на передней (входной) стороне в направлении перемещения листа бумаги, и вторая магнитная полюсная поверхность, параллельная транспортной поверхности и расположенная на задней (выходной) стороне в направлении перемещения листа бумаги, соединены одна с другой посредством наклонной поверхности. Вторая магнитная полюсная поверхность на задней (выходной) стороне находится дальше от транспортной поверхности, чем первая магнитная полюсная поверхность на передней (входной) стороне, а наклонная поверхность, расположенная так, что расстояние от транспортной поверхности плавно увеличивается по мере продвижения в направлении перемещения листа бумаги, соединяет первую магнитную полюсную поверхность, находящуюся на передней (входной) стороне, и вторую магнитную полюсную поверхность, находящуюся на задней (выходной) стороне.
Магнитопроводный элемент 21 расположен на некотором удалении от намагничивающего магнита 20 на задней (выходной) стороне в направлении перемещения листа бумаги, а боковая поверхность элемента имеет форму прямоугольника, длинная сторона которого ориентирована в вертикальном направлении (в направлении Z-оси). Этот магнитопроводный элемент 21 расположен так, что расстояние между его верхней поверхностью, параллельной транспортной поверхности, и указанной транспортной поверхностью эквивалентно расстоянию между положением, более удаленном от первой магнитной полюсной поверхности на передней (входной) стороне намагничивающего магнита 20, и положением, более близким ко второй магнитной полюсной поверхности на задней (выходной) стороне намагничивающего магнита 20. Нижняя поверхность магнитопроводного элемента 21 расположена на одном уровне по вертикали с нижней поверхностью намагничивающего магнита 20.
Модуль 3 намагничивания конфигурирован так, что напряженность магнитного поля намагничивания становится максимальной в положении P1, т.е. в положении, соответствующей концу первой магнитной полюсной поверхности на передней (входной) стороне модуля операционного дисплея в направлении перемещения листа бумаги. В частности, посредством использования намагничивающего магнита 20 и магнитопроводного элемента 21 напряженность магнитного поля в положении P1 намагничивания на транспортном пути устанавливают в 1.5 или более раз выше коэрцитивной силы (3,000 Э) магнитного материала с высокой коэрцитивной силой (4,500 Гс или более). Модуль 3 намагничивания регулируют таким образом, чтобы напряженность магнитного поля в положении P2 на задней (выходной в направлении перемещения листа бумаги) стороне от положения P1 стала в 1.5 или более раз выше коэрцитивной силы (300 Э) магнитного материала со средней коэрцитивной силой и в 1 или меньше раз (450 Гс-3,000 Гс) выше коэрцитивной силы магнитного материала с высокой коэрцитивной силой. Другими словами, модуль 3 намагничивания конфигурирован так, чтобы напряженность магнитного поля в первой области магнитного поля, в которой находится положение P1 на транспортном пути, и напряженность магнитного поля во второй области магнитного поля, в которой находится положение P2, расположенное после положения P1 в направлении перемещения листа бумаги, стали равны некой заданной напряженности магнитного поля.
В модуле 3 намагничивания указанные намагничивающий магнит 20 и магнитопроводный элемент 21 генерируют магнитное поле намагничивания в направлении, показанном криволинейными штриховыми стрелками на фиг. 10B. В частности, магнитное поле намагничивания генерируют таким образом, что направление 1201 магнитного поля намагничивания в положении P1 находится в диапазоне углов между -100 и -170 градусов, а направление 1202 магнитного поля намагничивания в положении P2 находится в диапазоне углов между 100 и 180 градусов. Другими словами, модуль 3 намагничивания конфигурирован так, чтобы напряженность магнитного поля в первой области магнитного поля, в которой находится положение P1 на транспортном пути, и напряженность магнитного поля во второй области магнитного поля, в которой находится положение P2, расположенная после положения P1 в направлении перемещения листа бумаги, стали равны некой заданной напряженности магнитного поля. Предпочтительно, чтобы направление 1201 магнитного поля в положении P1 было близко к углу -120 градусов, а направление 1202 магнитного поля в положении P2 было близко к углу 120 градусов, например. В последующем пояснении предполагается, что направление 1201 магнитного поля в положении P1 соответствует углу -120 градусов, а направление 1202 магнитного поля в положении P2 соответствует углу 120 градусов.
На фиг. 10C величина магнитного поля намагничивания, генерируемого модулем 3 намагничивания, обозначена длиной штриховых стрелок, а направление этого магнитного поля намагничивания обозначено ориентацией этих штриховых стрелок. Как пояснено выше, в модуле 3 намагничивания напряженность магнитного поля намагничивания постепенно ослабевает от первой магнитной полюсной поверхности на передней (входной) стороне намагничивающего магнита 20 в направлении перемещения листа бумаги к задней (выходной) стороне этого магнита в направлении перемещения листа бумаги. Направление магнитного поля намагничивания постепенно поворачивается на чертеже по часовой стрелке от угла -120 градусов к углу -180 градусов по мере продвижения в указанном направлении перемещения от положения, где направление поля соответствует углу -120 градусов и установлено направлением 1201 магнитного поля в положении P1. По мере продвижения дальше в направлении перемещения листа бумаги направление магнитного поля намагничивания постепенно поворачивается на чертеже от положения, где направление соответствует углу -180 градусов (180 градусов), к направлению, соответствующему углу 120 градусов, т.е. к направлению 1202 магнитного поля в положении P2.
Как объясняется выше, одна из характеристик настоящего варианта состоит в том, что магнитное поле намагничивания, генерируемое модулем 3 намагничивания, содержит первую область магнитного поля, где находится положение P1 на транспортном пути, и вторую область магнитного поля, где находится положение P2 на транспортном пути после положения P1 в направлении перемещения листа бумаги, так что напряженности и направления магнитного поля различаются между первой областью магнитного поля и второй областью магнитного поля. В пределах магнитного поля намагничивания, генерируемого намагничивающим магнитом 20 и магнитопроводным элементом 21, составляющими модуль 3 намагничивания, напряженность магнитного поля постепенно ослабевает, а направление магнитного поля постепенно поворачивается при перемещении от положения P1 на транспортном пути к положению P2. Например, направление 1201 магнитного поля в положении P1 соответствует углу -120 градусов, напряженность магнитного поля в положении P1 установлена в 1.5 или более раз выше величины коэрцитивной силы магнитного материала с высокой коэрцитивной силой, направление 1202 магнитного поля в положении P2 соответствует углу 120 градусов, а напряженность магнитного поля в положении P2 установлена в 1.5 или более раз выше величины коэрцитивной силы магнитного материала со средней коэрцитивной силой и в 1 или менее раз выше величины коэрцитивной силы магнитного материала с высокой коэрцитивной силой.
В результате, как показано на фиг. 10A, если магнитный материал, входящий в состав листа 100 бумаги, представляет собой магнитный материал с высокой коэрцитивной силой, направление 1501a намагниченности этого магнитного материала с высокой коэрцитивной силой в положении P1 совпадает (соответствует примерно -120 градусов) с направлением 1201 магнитного поля в положении P1 в первой области магнитного поля. Рассматриваемый лист 100 бумаги движется дальше в направлении 400 перемещения, и поскольку напряженность магнитного поля намагничивания постепенно ослабевает, состояние намагниченности магнитного материала с высокой коэрцитивной силой не меняется и направления 1502a, 1503a и 1504a намагниченности в положениях P2-P4, соответственно, совпадают с направлением 1501a намагниченности в положении P1.
Если магнитный материал, входящий в состав листа 100 бумаги, представляет собой магнитный материал со средней коэрцитивной силой, то поскольку этот магнитный материал намагничен в положении P1 до состояния магнитного насыщения аналогично случаю магнитного материала с высокой коэрцитивной силой, направление 1501b намагниченности совпадает с направлением (соответствует примерно -120 градусов) 1201 магнитного поля в первой области магнитного поля. Однако поскольку коэрцитивная сила магнитного материала со средней коэрцитивной силой ниже коэрцитивной силы магнитного материала с высокой коэрцитивной силой, магнитный материал со средней коэрцитивной силой непрерывно испытывает влияние магнитного поля намагничивания, пока он продвигается в направлении 400 перемещения. Соответственно, когда лист 100 бумаги проходит через положение P2, второе направление 1502b намагниченности магнитного материала со средней коэрцитивной силой совпадает с направлением (соответствует примерно 120 градусов) 1202 магнитного поля во второй области магнитного поля. Когда рассматриваемый лист 100 бумаги движется дальше, этот лист 100 бумаги испытывает влияние магнитного поля смещения, и в положении P3 направление намагниченности листа 100 бумаги становится направлением 1503b намагниченности, которое получается в результате небольшого поворота от второго направления 1502b намагниченности в положении P2 к направлению 301 магнитного поля смещения в положении P3. Кроме того, в положении P4, направление намагниченности, поворачивается до направления 1504b намагниченности, достижимого путем небольшого поворота от направления 1503b намагниченности, имевшего место в положении P3, к направлению 302 магнитного поля смещения в положении P4. Однако поскольку напряженность магнитного поля смещения (450 Гс) ниже напряженности магнитного поля (300 Э), необходимой для перемагничивания коэрцитивной силы магнитного материала со средней коэрцитивной силой до состояния магнитного насыщения, конечное направление магнитного поля в магнитном материале со средней коэрцитивной силой становится направлением 1504b намагниченности, представляющим собой промежуточное направление (соответствующее углу примерно 120 градусов) между вторым направлением 1502b намагниченности в положении P2 во второй области второго магнитного поля и направлением 302 (между 30 и 60 градусов) магнитного поля смещения в положении P4.
Если магнитный материал, входящий в состав листа 100 бумаги, представляет собой магнитный материал с низкой коэрцитивной силой, этот магнитный материал намагничивается до состояния магнитного насыщения в положении P1 аналогично случаям других магнитных материалов, а направление 1501c намагниченности (соответствующее углу примерно -120 градусов) совпадает с направлением 1201 магнитного поля в первой области магнитного поля. Однако поскольку коэрцитивная сила магнитного материала с низкой коэрцитивной силой мала, этот магнитный материал непрерывно испытывает влияние магнитного поля намагничивания, пока лист 100 бумаги продвигается в направлении 400 перемещения. Следовательно, аналогично магнитному материалу со средней коэрцитивной силой, направление 1502c намагниченности в момент прохождения через положение P2 совпадает с направлением (соответствующим примерно 120 градусов) 1202 магнитного поля во второй области магнитного поля. Когда лист 100 бумаги продвигается дальше, этот лист 100 бумаги испытывает влияние магнитного поля смещения, и в положении P3, направление намагниченности становится таким же, как направление 1503c намагниченности, совпадающее с направлением 301 магнитного поля смещения. Также в положении P4, направление намагниченности становится таким же, как направление 1504c намагниченности, совпадающее с направлением 302 магнитного поля смещения. Напряженность магнитного поля смещения (450 Гс) в достаточной степени превышает величину коэрцитивной силы (50 Э) магнитного материала с низкой коэрцитивной силой, так что магнитный материал с низкой коэрцитивной силой намагничивается до состояния магнитного насыщения в соответствующих положениях. Следовательно, направления намагниченности магнитного материала с низкой коэрцитивной силой в соответствующих положениях совпадают с направлениями магнитного поля смещения в этих положениях.
Как поясняется выше, также в рассматриваемом варианте, аналогично первому варианту, в измерительном положении P4, где измерение осуществляется посредством модуля 2 магнитного детектора, направления намагниченности магнитных материалов могут быть установлены в соответствии с величинами коэрцитивной силы этих материалов. Как объясняется выше для первого варианта, тип магнитного материала может быть определен на основе сигнала определения для магнитного материала, проходящего по транспортному пути.
Далее будет рассмотрена причина, почему предпочтительно, чтобы направление 1201 магнитного поля в положении P1 соответствовало углу приблизительно -120 градусов и направление 1202 магнитного поля соответствовало углу приблизительно 120 градусов. Как показано на фиг. 10A, в положении P4, где измеряют характеристики магнитного материала, входящего в состав листа 100 бумаги, посредством модуля 2 магнитного детектора, направление 1504a намагниченности магнитного материала с высокой коэрцитивной силой совпадает с направлением 1201 магнитного поля в положении P1 в первой области магнитного поля, а направление 1504b намагниченности магнитного материала со средней коэрцитивной силой получено путем незначительного поворота от направления 1202 в положении P2 во второй области магнитного поля к направлению 302 магнитного поля смещения.
Из совокупности чертежей фиг. 11A-фиг. 11H, чертежи фиг. 11A-фиг. 11D показывают распределение магнитных полей почти непосредственно под магнитным материалом (почти непосредственно под магнитным материалом с просветом 0.5 мм), намагниченным в направлениях 1507-1510, соответственно, а на чертежах фиг. 11E-фиг. 11H показано распределение магнитного поля почти непосредственно под магнитным материалом (почти непосредственно под магнитным материалом с просветом 0.5 мм), намагниченным в направления 1511-1514, соответственно. В частности, направление 1507 намагниченности, показанное на фиг. 11A, соответствует углу -180 градусов, направление 1508 намагниченности, показанное на фиг. 11B, соответствует углу -160 градусов, направление 1509 намагниченности, показанное на фиг. 11C, соответствует углу -120 градусов, и направление 1510 намагниченности, показанное на фиг. 11D, соответствует углу -90 градусов. Направление 1511 намагниченности, показанное на фиг. 11E, соответствует углу 180 градусов, направление 1512 намагниченности, показанное на фиг. 11F, соответствует углу 160 градусов, направление 1513 намагниченности, показанное на фиг. 11G, соответствует углу 120 градусов, а направление 1514 намагниченности на фиг. 11H, соответствует углу 90 градусов. Если направление 1201 магнитного поля в положении P1 установлено соответствующим углу -180 градусов, углу -160 градусов, углу -120 градусов и углу -90 градусов, тогда распределение магнитного поля для магнитного материала с высокой коэрцитивной силой в положении P4 будет таким, как показано на фиг. 11A-фиг. 11D, а если направление 1202 магнитного поля в положении P2 установлено соответствующим углу 180 градусов, углу 160 градусов, углу 120 градусов и углу 90 градусов, тогда распределение магнитного поля для магнитного материала со средней коэрцитивной силой в положении P4 будет по существу таким же, как распределение поля, показанное на фиг. 11E-фиг. 11H. Распределение магнитного поля измерено модулем 2 магнитного детектора.
Магнитный сигнал измерен модулем 2 магнитного детектора, так что формы распределений магнитного поля показаны на фиг. 11A-фиг. 11D слева направо. Как показано на фиг. 11B, магнитный материал с высокой коэрцитивной силой был намагничен в направлении 1508 намагниченности, ориентированном в направлении, соответствующем углу -160 градусов, «выброс» магнитного сигнала, соответствующего распределению магнитного поля на стороне положительной полярности, определяют после измерения магнитного сигнала, соответствующего распределению магнитного поля на стороне отрицательной полярности. В области выброса магнитного сигнала показанное на фиг. 11C распределение магнитного поля, соответствующее магнитному материалу, намагниченному в направлении 1509 намагниченности с углом -120 градусов, меньше показанного на фиг. 11B распределения магнитного поля, соответствующего магнитному материалу, намагниченному в направлении 1508 намагниченности с углом -160 градусов, и таким образом, направление намагниченности с углом -120 градусов более предпочтительно, чем направление с углом -160 градусов.
Аналогично, в модуле 2 магнитного детектора измеренный магнитный сигнал следует форме распределения магнитного поля, показанной на фиг. 11E-фиг. 11H справа налево. Как показано на фиг. 11F, для магнитного материала со средней коэрцитивной силой, намагниченного в направлении 1512 намагниченности, соответствующем углу 160 градусов, магнитный сигнал «выброса», соответствующий распределению магнитного поля на стороне отрицательной полярности, появляется после того, как будет измерен магнитный сигнал, соответствующий распределению магнитного поля на стороне положительной полярности. В этом магнитном сигнале выброса показанное на фиг. 11G распределение магнитного поля, соответствующее магнитному материалу, намагниченному в направлении 1513 намагниченности, ориентированному под углом 120 градусов, меньше показанного на фиг. 11F распределения магнитного поля, соответствующего магнитному материалу, намагниченному в направлении 1512 намагниченности, ориентированном под углом 160 градусов, вследствие чего направление намагниченности, ориентированное под углом 120 градусов, предпочтительнее направления намагниченности, ориентированного под углом 160 градусов.
Если рассматривать только выброс, картинка, показанная на фиг. 11D, где направление 1510 намагниченности ориентировано под углом -90 градусов, предпочтительнее картинки, показанной на фиг. 11C, где направление 1509 намагниченности ориентировано под углом -120 градусов, если рассматриваемый магнитный материал представляет собой магнитный материал с высокой коэрцитивной силой. Аналогично, картинка, показанная на фиг. 11H, где направление 1514 намагниченности ориентировано под углом 90 градусов, предпочтительнее картинки, показанной на фиг. 11G, где направление 1513 намагниченности ориентировано под углом 120 градусов, если рассматриваемый магнитный материал представляет собой магнитный материал со средней коэрцитивной силой. Однако если направление 1201 магнитного поля в первой области магнитного поля ориентировано под углом -90 градусов и направление 1202 магнитного поля во второй области магнитного поля ориентировано под углом 90 градусов, форма измеренного сигнала станет соответствующей форме сигнала, являющегося результатом суммирования распределений магнитного поля, показанных на фиг. 11D и фиг. 11H, если происходит измерение слоистого магнитного материала, полученного посредством наложения один на другой слоев магнитного материала с высокой коэрцитивной силой и магнитного материала со средней коэрцитивной силой, вследствие чего распределение магнитного поля оказывается смещено, так что слоистый магнитный материал распознан быть не может. Следовательно, в рассматриваемом варианте для определения магнитного материала с высокой коэрцитивной силой, магнитного материала со средней коэрцитивной силой и слоистого магнитного материала, полученного посредством наложения один на другой слоев магнитного материала с высокой коэрцитивной силой и магнитного материала со средней коэрцитивной силой, соответственно, на основе сигнала определения, измеренного в положении P4, направление 1201 магнитного поля в положении P1 должно быть ориентировано под углом примерно -120 градусов, а направление 1202 магнитного поля в положении P2 должно быть ориентировано под углом примерно 120 градусов.
Как поясняется выше применительно к первому варианту со ссылками на фиг. 6, также и в рассматриваемом варианте направление магнитного поля намагничивания и направление магнитного поля смещения не ограничиваются примерами, показанными на фиг. 10. На фиг. 12 представлено изображение, иллюстрирующее конфигурацию, показанную на фиг. 10, аналогично схеме, показанной на фиг. 6A. Как ясно из соотношений между фиг. 6A и фиг. 6B-фиг. 6D, даже если расположение и направления магнитных полей в модуле 3 намагничивания и модуле 2 магнитного детектора, показанных на фиг. 12, изменить в соответствии с изображениями, представленными на фиг. 6B-фиг. 6D, типы магнитных материалов можно определять путем намагничивания этих магнитных материалов во взаимно различных направлениях в соответствии с величинами их коэрцитивных сил.
Как поясняется выше применительно к первому варианту со ссылками на фиг. 1 и фиг. 8, соотношение между направлениями 1201 и 1202 магнитного поля намагничивания, направлением 302 магнитного поля смещения и направлением 400 перемещения листа бумаги в положении P4, где происходит измерение намагниченности, не ограничивается тем, что показано на фиг. 10 применительно к случаю перемещения листа бумаги по направлению вперед. Иными словами, можно использовать соотношения, относящиеся к случаю перемещения листа бумаги по направлению назад.
На фиг. 13A и фиг. 13B представлены упрощенные схемы, иллюстрирующие способ определения магнитных свойств для случая перемещения листа бумаги по направлению назад. На фиг. 13B представлена упрощенная схема устройства 1 для определения магнитных свойств, а на фиг. 13A показаны состояния намагниченности 3 типов магнитных материалов с взаимно различными величинами коэрцитивной силы. Конфигурация устройства 1 для определения магнитных свойств, показанная на фиг. 13B, отличается от конфигурации устройства 1 для определения магнитных свойств, представленного на фиг. 10(B), в том, что в устройстве 1 для определения магнитных свойств, показанном на фиг. 13B, модуль 3 намагничивания расположен над транспортным путем и вертикально перевернут в противоположную сторону вокруг Y-оси, и в том, что модуль 2 магнитного детектора расположен и перевернут по горизонтали в противоположную сторону вокруг Z-оси. В устройстве 1 для определения магнитных свойств, представленном на фиг. 13B, направления 1203 и 1204 магнитного поля намагничивания и направление 303 магнитного поля смещения вертикально перевернуты в противоположную сторону вокруг Z-оси относительно направлений 1201 и 1202 магнитного поля и направления 302 магнитного поля, показанных на фиг. 10B.
Если магнитный материал, входящий в состав листа 100 бумаги, представляет собой магнитный материал с высокой коэрцитивной силой, то когда этот лист 100 бумаги движется в направлении 400 перемещения, поскольку напряженность магнитного поля намагничивания (4,500 Гс) очень велика, этот магнитный материал намагничивается до состояния магнитного насыщения или до состояния, близкого к состоянию магнитного насыщения, во время прохождения листа 100 бумаги через положение P1, показанное на фиг. 13B. В результате направление 1511a намагниченности магнитного материала с высокой коэрцитивной силой совпадает (ориентировано под углом примерно -60 градусов) с направлением 1203 магнитного поля в положении P1. При продвижении листа 100 бумаги дальше в направлении 400 перемещения уже нет (он не «встречает») такого магнитного поля, которое было бы достаточно сильным для изменения состояния намагниченности магнитного материала с высокой коэрцитивной силой, так что последующие направления 1512a, 1513a и 1514a намагниченности остаются такими же, как направление 1511a намагниченности, полученное в момент намагничивания, т.е. как направление 1203 магнитного поля намагничивания.
Если магнитный материал, входящий в состав листа 100 бумаги, представляет собой магнитный материал со средней коэрцитивной силой, этот магнитный материал намагничивается в положении P1 до состояния магнитного насыщения. Однако поскольку коэрцитивная сила магнитного материала со средней коэрцитивной силой мала по сравнению с коэрцитивной силой магнитного материала с высокой коэрцитивной силой, магнитный материал со средней коэрцитивной силой непрерывно испытывает влияние магнитного поля намагничивания и магнитного поля смещения, пока этот лист 100 бумаги продвигается в направлении 400 перемещения, вследствие чего направление 1512b намагниченности в положении P2 и направление 1513b намагниченности в положении P3 изменяются. В частности, направление 1512b намагниченности в положении P2 совпадает с направлением 1204 магнитного поля в этом положении P2 (ориентировано под углом примерно 60 градусов), а направление 1513b намагниченности в положении P3 занимает промежуточное положение между направлением 1204 магнитного поля в положении P2 и направлением 304 магнитного поля смещения в положении P3. Окончательное направление 1514b намагниченности занимает промежуточное положение между направлением 1513b намагниченности в положении P3 и направлением 303 магнитного поля смещения в последующем положении P4. Поскольку направление 303 магнитного поля в положении P4 и направление 1513b намагниченности в положении P3 противоположны одно другому, коэрцитивная сила магнитного материала со средней коэрцитивной силой оказывается уменьшена, вследствие чего амплитуда измеренного сигнала от магнитного материала со средней коэрцитивной силой в этом случае меньше, чем при перемещении листа бумаги по направлению назад.
Если магнитный материал, входящий в состав листа 100 бумаги, представляет собой магнитный материал с низкой коэрцитивной силой, то поскольку коэрцитивная сила этого магнитного материала с низкой коэрцитивной силой мала, рассматриваемый магнитный материал непрерывно испытывает влияние магнитного поля намагничивания и магнитного поля смещения, пока лист 100 бумаги перемещается в направлении 400 перемещения, вследствие направления 1511c-1514c намагниченности в соответствующих положениях P1-P4 совпадают с направлениями 1203, 1204, 304 и 303 в этих положениях.
Следовательно, также и в случае перемещения листа бумаги в направлении назад, аналогично случаю перемещения листа бумаги по направлению вперед, показанному на фиг. 10, все направления - направление 1514a намагниченности магнитного материала с высокой коэрцитивной силой, направление 1514b намагниченности магнитного материала со средней коэрцитивной силой и направление 1514c намагниченности магнитного материала с низкой коэрцитивной силой, могут быть сделаны взаимно различными направлениями. Соответственно, для магнитного материала с высокой коэрцитивной силой, магнитного материала со средней коэрцитивной силой, магнитного материала с низкой коэрцитивной силой и слоистых магнитных материалов могут быть получены сигналы определения различной формы.
Как показано на фиг. 10, фиг. 12 и фиг. 13, если модуль 3 намагничивания расположен с одной стороны от транспортного пути, предпочтительно управлять положениями, через которые проходит лист 100 бумаги, таким образом, чтобы не допустить ситуации, когда этот лист 100 бумаги, имеющий в составе магнитный материал, может соскочить с транспортного пути и пройти через положения, удаленные от модуля 3 намагничивания. На фиг. 14 представлен пример конфигурации для стабилизации положения прохождения листа 100 бумаги по транспортному пути. На противоположной относительно намагничивающего магнита 20 стороне от транспортного пути установлен щеточный валик 50, так что этот валик может вращаться вокруг свой оси. Когда лист 100 бумаги продвигается в направлении 400 перемещения, этот щеточный валик 50 прижимает лист 100 бумаги в направлении намагничивающего магнита 20. В такой конфигурации положениями, через которые проходит лист 100 бумаги, можно управлять таким образом, чтобы этот лист 100 бумаги не мог слишком далеко отодвинуться от первой магнитной полюсной поверхности намагничивающего магнита, параллельной транспортной поверхности, на передней (входной) стороне в направлении перемещения.
До тех пор, пока можно реализовать направление 1201 магнитного поля в положении P1 и направление 1202 магнитного поля в положении P2, формы намагничивающего магнита 20 и магнитопроводного элемента 21 не ограничиваются теми, какие показаны на фиг. 10. На фиг. 15A-фиг. 15D представлены примеры формы боковой поверхности намагничивающего магнита 20 и магнитопроводного элемента 21. На фиг. 15A-фиг. 15D формы боковых поверхностей намагничивающего магнита 20 и магнитопроводного элемента 21 изображены таким образом, что направление 400 перемещения листа 100 бумаги ориентировано на чертеже вправо в горизонтальном направлении.
Чтобы установить угол α направления магнитного поля в первой области магнитного поля, показанной на фиг. 15A, равный примерно -120 градусов, наклонная поверхность, соединяющая первую магнитную полюсную поверхность, параллельную транспортной поверхности и расположенную на передней (входной) стороне с точки зрения направления перемещения, со второй магнитной полюсной поверхностью, параллельной транспортной поверхности и расположенной на задней (выходной) стороне, может быть выполнена таким образом, чтобы угол θ относительно транспортной поверхности находился в пределах между 15 и 85 градусов. При этом достаточно, чтобы расстояние d1 между транспортной поверхностью и второй магнитной полюсной поверхностью намагничивающего магнита 20 составляло примерно 1 мм, а расстояние d2 между транспортной поверхностью и верхней поверхностью магнитопроводного элемента 21 составляло примерно 0.5-1 мм.
Боковая поверхность магнитопроводного элемента 21 может иметь форму, получаемую путем поворота литеры L, как показано на фиг. 15B, форму перевернутой литеры L, контактирующей с нижней поверхностью намагничивающего магнита 20, или форму литеры S, контактирующей с нижней поверхностью намагничивающего магнита 20, как показано на фиг. 15D.
На фиг. 16A-фиг. 16D представлены другие примеры формы боковой поверхности намагничивающего магнита 20. Кроме того, на этих фиг. 16A-фиг. 16D часть верхнего участка формы боковой поверхности намагничивающего магнита 20 изображена таким образом, что направление 400 перемещения листа 100 бумаги ориентировано на чертеже вправо в горизонтальном направлении. Если напряженность магнитного поля имеет максимальную величину в точке на верхней поверхности намагничивающего магнита, соответствующей положению P1, и если направление магнитного поля может постепенно изменяться, когда напряженность магнитного поля намагничивания уменьшается от указанной точки в направлении к положению P2, соответствующем магнитопроводному элементу 21, как показано на фиг. 10C, тогда боковая поверхность намагничивающего магнита 20 со стороны его верхней поверхности может иметь скошенную форму, как представлено на фиг. 16A-16D. В частности, как показано на фиг. 16A, боковая поверхность магнита может иметь такую форму, где часть этой поверхности на задней (выходной) стороне с точки зрения направления перемещения листа бумаги со стороны верхней поверхности намагничивающего магнита 20 (верхняя правая часть на чертеже) скошена в соответствии с углом θ и расстоянием d1, представленными на фиг. 15A. В альтернативных конфигурациях форма боковой поверхности может быть такой, что профиль срезанного участка может быть изогнут, как показано на фиг. 16B, профиль срезанного участка может быть криволинейным, как показано на фиг. 16C, профиль срезанного участка может быть ступенчатым, как показано на фиг. 16D, и т.д.
Еще в одной альтернативной конфигурации направления 1201 и 1202 магнитного поля, показанные на фиг. 10, могут быть реализованы с использованием намагничивающего магнита 20, имеющего прямоугольную форму боковой поверхности. Изображения на фиг. 17A и фиг. 17B иллюстрируют примеры, в которых направление магнитного поля намагничивания регулируют посредством выбора угла расположения намагничивающего магнита 20 или угла намагниченности этого намагничивающего магнита 20. На фиг. 17A и фиг. 17B белая, очерченная контуром стрелка обозначает направление намагниченности самого намагничивающего магнита 20. В альтернативной конфигурации намагничивающий магнит 20, в котором его собственное направление намагниченности параллельно одной стороне прямоугольной боковой поверхности, может быть установлен наклонно, а угол β расположения этого магнита относительно направления 400 перемещения листа бумаги может быть выбран так, чтобы угол α между направлением магнитного поля намагничивания на заднем (выходном) конце верхней поверхности магнита по направлению перемещения и этим направлением 400 перемещения листа бумаги составил бы -120 градусов. Еще в одной конфигурации направление магнитного поля намагничивающего магнита 20 может быть установлено так, чтобы угол α между направлением магнитного поля намагничивания на заднем (выходном) конце верхней поверхности магнита по направлению перемещения и этим направлением 400 перемещения листа бумаги составил бы -120 градусов, когда намагничивающий магнит 120, боковая поверхность которого имеет прямоугольную форму, расположен так, что одна сторона этой прямоугольной формы боковой поверхности параллельна направлению 400 перемещения листа бумаги, как показано на фиг. 17B. В других конфигурациях магнитный материал, из которого вырезан магнит прямоугольной формы, может быть намагничен так, что направление магнитного поля этого магнита представляет собой направление, обозначенное на фиг. 17B белой, очерченной контуром стрелкой, и намагниченный таким способом материал используется в качестве намагничивающего магнита 20, либо этот намагничивающий магнит 20 может быть вырезан из магнита, намагниченного в некотором заданном направлении, так что направление магнитного поля этого магнита становится направлением, указанным на фиг. 17B посредством белой, очерченной контуром стрелки, и затем такой намагничивающий магнит 20 может быть использован в предлагаемом устройстве. При этом может быть использован только намагничивающий магнит 20, либо с одной стороны от этого намагничивающего магнита 20 может быть установлен магнитопроводный элемент 21, как это показано штриховыми стрелками на фиг. 17A и фиг. 17B.
Как поясняется выше, согласно рассматриваемому варианту посредством подходящего выбора напряженности магнитного поля, генерируемого намагничивающим магнитом 20, формы этого намагничивающего магнита 20, формы магнитопроводного элемента 21, взаимного расположения намагничивающего магнита 20 и магнитопроводного элемента 21 и других подобных факторов таким образом, чтобы направления 1201 и 1202 магнитного поля были ориентированы под заданным углом в первой области магнитного поля, где находится положение P1 на транспортном пути, и во второй области магнитного поля, где находится положение P2 на транспортном пути, располагающееся после (в направлении перемещения листа бумаги) положения P1, и таким образом, чтобы напряженность магнитного поля в первой области магнитного поля и напряженность магнитного поля во второй области магнитного поля имели подходящие величины, могут быть в положении P4, в котором модуль 2 магнитного детектора измеряет характеристики намагниченности магнитных материалов, реализованы взаимно различные направления намагниченности соответствующих магнитных материалов в зависимости от величин коэрцитивной силы для этих материалов. В результате, можно определить типы магнитных материалов с взаимно различными величинами коэрцитивной силы на основе характеристик сигнала определения, получаемого при измерении намагниченности этих материалов.
Промышленная применимость
Как поясняется выше, настоящее изобретение полезно при измерении характеристик и определении нескольких магнитных материалов с взаимно различными величинами коэрцитивной силы с использованием малогабаритного устройства для определения магнитных свойств.
Цифровые обозначения
1
Устройство для определения магнитных свойств
2
Модуль магнитного детектора
3
Модуль намагничивания
10
Магнитный датчик
20
Намагничивающий магнит
21
Магнитопроводный элемент
30
Магнит смещения
50
Щеточный валик
100
Лист бумаги.