JP2892995B2 - 磁気センサー素子、その製造方法および磁気センサー素子を備えた盗難防止システム - Google Patents

磁気センサー素子、その製造方法および磁気センサー素子を備えた盗難防止システム

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、独特な電気信号を
交流磁場で発生することができるように軟磁性物質を熱
処理する方法と、かかる物質を利用した盗難防止システ
ムのアルゴリズムに関するものである。更に詳しく説明
すれば、本発明は零磁歪組成のコバルト系非晶質磁性合
金リボンまたはワイヤを無磁場熱処理することによっ
て、外部交流磁場が一周期ほど変わる間に、2つの主ピ
ークと2つの副ピークを示すセンサーを提供するもので
あり、かかる独特な電気信号を感知して所定の空間内に
センサーが存在するか否かを判定することのできる電子
回路の概念を提供するものである。
【0002】本発明による磁気センサーは盗難防止シス
テム用ターゲット(貼札)の製造に使用され得るもので
ある。盗難防止システムは、図書館、書店、デパート、
スーーパーマーケット等制限された保護区域から本、衣
類、コンパクトディスク等の物品が盗難されることを防
止するために設けられるものである。大体の盗難防止シ
ステムは各物品に独特な信号を提供することのできるタ
ーゲットを付着させて保護区域の出口でこのターゲット
が監視できるようにすることによってその目的を果たす
ものである。本発明による磁気センサーが使用され得る
磁気方式盗難防止システムを概略的に図1に示したが交
流磁場を発生させるトランスミッターアンテナ(1
0)、物品(12)に付着させたターゲット(14)が
交流磁場に露出される時発生する高周波パルス信号を感
知するレシーバーアンテナ(16)、そして高周波電気
信号処理装置等で構成されている。
【0003】
【従来の技術】図2は、ターゲット(14)を物品(1
2)に付着した形状を例示したものであり、図3は図2
のターゲット部位を拡大して示す断面図である。図2と
図3に示されているようにターゲット(14)は磁気セ
ンサー素子(18)と両面接着性を有するテープ基体
(20)で構成されている。磁気センサー素子(18)
は、外部磁場の大きさが小さくとも磁気的に飽和し易い
ように透磁率が大きい軟磁性物質からなると共に反磁場
の大きさが小さい形状にすべきである。反磁場の大きさ
を一定の大きさより小さくするためには、一定の比率よ
り長い形状にすべきである。例えば、飽和磁化値が65
0emu/cm3 である非晶質リボンの場合に幅が1mm、厚さ
が0.025mmである場合、反磁場の大きさが0.5Oe
より小さくするためにはリボンの長さを約4cmより長く
しなければならない。したがって、従来の軟磁性センサ
ー素子が大きな透磁率を有して長さが短い形状では、外
部磁場により飽和され難く、外部磁場の変化による磁速
密度の変化が遅くて小さいので、センサーの感知に必要
な大きさの信号を発生させることができなかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は臨界磁場の大きさで磁化値が急激に変化すること
によって、従来のセンサー素子に比べて著しく短い長さ
の形態でも感知に必要な大きさの信号を発生させること
のできる磁気センサー素子を提供することである。一
方、反磁場の大きさが臨界値(例えば0.5Oe)より小
さければ、センサーの形状に根本的に無関係に一定値以
上の感度を維持することができるため、本発明による磁
気センサー素子はリボン、ワイヤ等の形状を有すること
ができる。
【0005】
【課題を解決するための手段】磁気センサー素子を製造
する方法は、〔Cox Fe1-x1-n 〔By Si1-yn
(ここで、x=0〜1、y=0.2〜1、及びn=
0.1〜0.3)の原子組成比を有する非晶質磁性合金
を準備する段階と、前記組成の非晶質磁性合金を200
℃〜460℃の温度区間で大気中で1分以上熱処理して
前記磁気センサー素子を形成する段階を含み、前記熱処
理は外部磁場を0に近くにして遂行され、前記磁気セン
サー素子は外部交流磁場が一周期分変わるときに2つの
主ピークと2つの副ピークを示すことを特徴とする。そ
して、この方法により磁気センサー素子が提供される。
【0006】本発明による盗難防止システムは、上記の
製造方法に従って製造された磁気センサー素子を複数含
み、前記磁気センサー素子は交流磁場の露出下で所定の
センサー信号を発生する所定地域の盗難防止システムに
おいて、前記地域の空間周囲に交流磁場を送信するため
の送信機と、前記センサー信号を受信するための受信機
と、前記センサー信号に基づいて前記送信機又は前記受
信機の周囲に任意の前記磁気センサー素子などが存在す
るかどうかを判定するための判定部を含むことを特徴と
する。
【0007】
【実施例】以下、添付された図面を参照して本発明を詳
細に説明する。
【0008】図2と図3に示された本発明による磁気セ
ンサー素子(18)は1kHz 内外の交流磁場内で小さい
保磁力(例えば0.1Oe)を有する磁性物質を特殊な方
法で処理して独特な特性を有するようにしたものであ
る。本発明で採択した磁気センサー素子は、 〔Cox Fe1-x1-n 〔By Si1-yn ただし、x=0〜1、y=0.2〜1、およびn=0.
1〜0.3であるの原子組成比を有する非晶質磁性合金
であり、5原子%までのCr、Ni、Mnなどの第3ま
たは第4の金属元素を含有することができる。
【0009】しかし、本発明の活用に最も適した組成
は、飽和磁歪が零(ゼロ)である組成として、例えばC
70.5Fe4.525がそれである。なぜならば飽和磁歪
が零である組成の非晶質磁性合金は、交流磁場で保磁力
が小さいのみならず、ターゲットを作る工程中あるいは
物品に付着させる時、不可避に外部応力が与えられて
も、これによる本来の特性の劣化が最も少ないためであ
る。
【0010】図3の酸化膜層(22)は、本発明による
特性を得るために必ずしも必要なものではないが、セン
サー素子の内部層(24)との間に準強磁性体を形成し
て特性を安定化する過程でできるものである。
【0011】図4は盗難防止システムに使用されてきた
パマロイストリップや非晶質磁性合金リボンまたはワイ
ヤ等従来の磁気センサー素子の磁気履歴曲線を示すもの
である。図4のX軸は磁気センサー素子の長さ方向に与
えられる外部磁場の大きさ(単位:Oe)と方向(正また
は負)を示し、Y軸は外部磁場の強さにより変化するセ
ンサー素子内部の磁化値(単位:Gauss)を示すものであ
る。外部磁場Hが負の方向に強く与えられると(A
点)、磁化値Mも負の方向に飽和となる。センサー素子
はA点で磁気的に飽和となって負の方向に外部磁場Hを
増加させても磁化値はこれ以上増加しない。一方、点A
から正の方向に外部磁場を増加させても当分は負の方向
に飽和された磁化値は変化しないこととなるが、外部磁
場が相当正の方向に与えられたB点を過ぎてから初めて
磁化値が外部磁場の方向と同じ正の方向に飽和される点
がC点であり、C点よりも正の方向により強く外部磁場
を与えても更に磁化値の変化はない。ここでC点から負
の方向に外部磁場を与えてみれば、負の方向の外部磁場
に位置したD点まで正に飽和された磁化値が変化しない
こととなるが、D点より負の方向に外部磁場が与えられ
ると磁化値が負の方向に減少され、結局負の方向に飽和
される(A点)。
【0012】即ち、外部磁場が十分に大きい強さを持っ
て正の方向と負の方向に順次に変化する時、つまり、十
分に強い交流磁場を与える時、センサー素子はA、B、
C、D、A……の経路に沿って磁気的に反応する。
【0013】図4で示すように、磁化値Mの大きい変化
は外部磁場の変化する幅のうち非常に制限された範囲、
即ち、点Bと点Cとの間にのみ存在する。この区間での
変化によりセンサー素子が外部磁場の乱れを発生させ、
感知されるほど大きい効果が得られる。厳密に言えば外
部磁場が変化する時、磁化値が急激に変化して磁気履歴
曲線での傾きdM/dH が大きいほど、大きい値の高周波成
分を得ることができ、より容易に感知できることにな
る。
【0014】図5は図4で示された磁気履歴曲線での傾
きdM/dH の値をX軸を時間として示したものである。図
5で示されたように、外部磁場が1サイクルほど(A点
から次のA点に)変化する間に、2つのパルスを得るこ
とになる。外部磁場を乱す程度はこのパルスの高周波成
分が以下に大きいのかによるものであり、高周波成分の
大きさはこのパルスがいかに狭くて高いのかによるもの
である。
【0015】図6は本発明による磁気センサー素子の磁
気履歴曲線を示すものである。図6のX軸は磁気センサ
ー素子の長さ方向に与えられる外部磁場の大きさ(単
位:Oe)と方向(正または負)を示し、Y軸は外部磁場
の強さにより変化するセンサー素子内部の磁化値(単
位:Gauss)を示すものである。外部磁場Hが負の方向に
強く与えられると〔(a点)〕、磁化値Mも負の方向に
飽和され、負の方向に外部磁場Hを増加させても磁化値
はこれ以上増加しない。一方(a)点から正の方向に外
部磁場を増加させても、当分は負の方向に飽和された磁
化値は別段変化がないことになるが、外部磁場が正の方
向に更に与えられた(b)点を過ぎてから磁化値が正の
方向に増加し始める。外部磁場を正の方向に更に増加さ
せて磁化値が“0”の近傍に達すると〔(d)点〕正の
方向に外部磁場を増加させても更に磁化値の変化はな
い。正の方向に更に強く外部磁場を増加させて(e)点
に達すると磁化値が急激に変化して〔(f)過程〕磁化
値が正の方向にほとんど飽和される(h)点に達するこ
とになって、正の方向に外部磁場Hを増加させても磁化
値は更に増加しないものである。
【0016】ここで、負の方向に外部磁場を与えてみれ
ば、負の方向の外部磁場に位置した(i)点まで正に飽
和された磁化値はほとんど変化しないものであり、
(i)点よりも負の方向に外部磁場が与えられると磁化
値が負の方向に減少し、磁化値が“0”の近傍に達する
と〔(k)点〕負の方向に更に強く外部磁場を与えても
当分は更に磁化値の変化がない。負の方向に更に強く外
部磁場を増加させて(l)点に達すると磁化値が急激に
変化して〔(m)過程〕負の方向にほとんど飽和される
(a)点に達することになり、負の方向に外部磁場を増
加させても磁化値はこれ以上減少しないものである。
【0017】即ち、外部磁場が十分に大きい強さを持っ
て正の方向と負の方向に順次に変化する時、即ち十分に
強い交流磁場を与えた時、センサー素子は(a)、
(b)、(d)、(e)、(f)、(h)、(i)、
(k)、(l)、(m)、(a)……の経路に沿って磁
気的に反応する。
【0018】図7は図6で示された磁気履歴曲線での傾
きdM/dH の値をX軸を時間として示したものである。図
7で示されたように外部磁場が1サイクルほど〔(a)
点から次の(a)点に〕変化する間に、4つのパルスを
得ることになる。ところで、従来の磁気センサー素子は
外部磁場が1サイクルほど変化する間に、2つのパルス
を示すのに比して本発明による磁気センサー素子は外部
磁場が1サイクルほど変化する間に、4つのパルスを示
すので、本発明による磁気センサー素子は1サイクル当
りのパルスの個数を数えることにより容易でかつ誤作動
されることなく感知できる。一方、前述したように外部
磁場の乱れの程度はこのパルスの高周波成分がいかに大
きいのかによるものであり、高周波成分の大きさはこの
パルスがいかに狭くて高いのかによるものであるため、
図7の主ピーク(g)、(n)の高周波成分の大きさは
非常に大きいものである。したがって、本発明による磁
気センサー素子は高周波成分の大きさでセンサーの有無
を判定する既存の盗難防止システムにもよく適用され得
るものである。
【0019】図6の独特な磁気履歴曲線と図7の独特な
パルスを有する本発明による磁気センサー素子は前述し
た範囲の原子組成比を有する非晶質磁性合金、特にCo
70.5Fe4.525の如く飽和磁歪が0(ゼロ)である組
成の非晶質磁性合金を特殊な方法で熱処理して製造した
ものである。ここで特殊な熱処理というのは、200℃
〜460℃の温度区間、大気中またはその他の雰囲気
中、1分間以上等の条件で熱処理し、熱処理時の外部磁
場をゼロ(0)に近づかせたことをいう。外部磁場がゼ
ロ(0)である状態で、二重非対称磁化反転(AMR)
が非晶質磁性合金から得られる。従って、熱処理が短時
間に遂行されても、図6及び図7に図示された磁気セン
サーの特性が得られる。
【0020】図8は本発明による磁気センサー素子の独
特な特性を利用できるように考案された盗難防止システ
ムの1つの実施例のブロックダイヤグラムである。周波
数発振器(81)と磁気場発生回路(82)により特定
周波数の正弦波(図9a.)を発生させ、これを電流増
幅回路(84)で電流増幅させ送信機(90)とトラン
スミッターアンテナ(10)を介して磁気場を発生させ
る。この磁気場は受信機(85)で受けられ、増幅およ
び信号処理回路(86)に送られる。センサー素子(1
8)が感知された時、増幅および信号処理回路(86)
により図9c.に示された波形が形成され、Eref-hとEr
ef-lの電圧を基準として図9d.に図示された矩形波が
発生する。比較回路(87)は制御信号(図9b.)の
周波数と増幅および信号処理回路(86)で発生した信
号の周波数とパルスの個数を比較してセンサー素子(1
8)の有無を判定した後、警報装置(88)に送られて
警報を発することにより盗難防止の目的を果たす。図5
と図7を比較すると、図9a.の正弦波の1サイクル当
り、図5では2つのピークが存在することに対して、図
7では(n)、(c)、(i)および(g)の4個のピ
ークがある。即ち、本発明での磁気センサー素子の特徴
は発振された波形のピーク数の2倍、即ち1サイクル当
り4個のピークを示すというものである。
【0021】以上では本発明の例示的な実施例を参照し
て説明したが、かかる説明は制限的な意味で解釈されて
はいけないものである。本発明が関連された技術分野で
通常の知識を有している者ならば、本発明の詳細な説明
を参考にして例示的な実施例を多様に変更または組合さ
せ実施することもできるのは明らかである。したがっ
て、前述した特許請求の範囲はかかる変更と実施例を全
部含むものと理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による磁気センサー素子からなるターゲ
ットを付着させた物品とそのターゲットを感知する盗難
防止システムとを併せて示す概略図。
【図2】図1の本発明による磁気センサー素子からなる
ターゲットが付着された物品を示す概略図。
【図3】図2のターゲットが付着された物品を拡大して
示す断面図。
【図4】従来の磁気センサー素子の磁気履歴曲線。
【図5】十分な大きさの磁気場が交流的に変化する時、
従来の磁気センサー素子により交流磁場が乱れることに
よって発生されるパルス信号。
【図6】図1ないし図3のターゲットに用いられた、本
発明による独特な特性を有する磁気センサーの磁気履歴
曲線。
【図7】十分な大きさの磁気場が交流的に変化する時、
図1ないし図3のターゲットに用いられた、本発明によ
る独特な特性を有する磁気センサー素子により交流磁場
が乱れることによって発生されるパルス信号。
【図8】図6のような磁気特性と図7のような電気特性
を有する磁気センサー素子の独特な特性を利用した盗難
防止システムのブロックダイヤグラム。
【図9】図8のような盗難防止システムの作動原理を説
明するためのダイミングチャート。
【符号の説明】
10:トランスミッターアンテナ 12:物品 14:ターゲット 16:レシーバーアンテナ 22:酸化膜層 24:内部層 18:磁気センサー素子 81:発振機 82:磁気場発生回路 83:制御信号発生回路 84:増幅回路 85:受信機 86:増幅および信号処理回路 87:比較回路 88:警報装置 90:送信機
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−94841(JP,A) 特開 平8−278373(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01F 1/153

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 磁気センサー素子を製造する方法におい
    て、 〔Cox Fe1-x1-n 〔By Si1-yn (ここで、
    x=0〜1、y=0.2〜1、及びn=0.1〜0.
    3)の原子組成比を有する非晶質磁性合金を準備する段
    階と、 前記組成の非晶質磁性合金を200℃〜460℃の温度
    区間で大気中で1分以上熱処理して前記磁気センサー素
    子を形成する段階を含み、 前記熱処理は外部磁場を0に近くにして遂行され、 前記磁気センサー素子は外部交流磁場が一周期分変わる
    ときに2つの主ピークと2つの副ピークを示すことを特
    徴とする磁気センサー素子製造方法。
  2. 【請求項2】 前記熱処理は、1分以上2時間未満の
    間に遂行されることを特徴とする請求項1記載の磁気セ
    ンサー素子製造方法。
  3. 【請求項3】 前記非晶質磁性合金は5原子%未満のそ
    の他の金属元素を更に含むことを特徴とする請求項1記
    載の磁気センサー素子製造方法。
  4. 【請求項4】 前記金属元素はCr、Ni、Mnからな
    る群から選択されることを特徴とする請求項3記載の磁
    気センサー素子製造方法。
  5. 【請求項5】 請求項1に従う方法により製造された磁
    気センサー素子。
  6. 【請求項6】 請求項5に従う磁気センサー素子を複数
    含み、前記磁気センサー素子は交流磁場の露出下で所定
    のセンサー信号を発生する所定地域の盗難防止システム
    において、 前記地域の空間周囲に交流磁場を送信するための送信機
    と、 前記センサー信号を受信するための受信機と、 前記センサー信号に基づいて前記送信機又は前記受信機
    の周囲に任意の前記磁気センサー素子などが存在するか
    どうかを判定するための判定部を含むことを特徴とする
    盗難防止システム。
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