JP3199122B2 - 物品監視システムマーカー用ガラス状金属合金の熱処理 - Google Patents

物品監視システムマーカー用ガラス状金属合金の熱処理

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 関連出願との相互関係 この出願は、1995年10月５日に出願された米国特許出
願第60/004,814号の利益を主張するものである。
1.発明の分野 この発明は、電子的物品監視システムに用いるための
磁性ガラス状金属合金に関し、より特定的には、それの
電磁性能を向上させるためにその合金を熱処理する方法
に関する。
2.先行技術の説明 物品監視システムは、人又は物体の特定に役立てるた
めに、産業界及び小売市場において商業的に入手可能で
ある。そのようなシステムの必須部材は、検出素子又は
検出されるべき対象に付される“マーカー”である。こ
のシステムの他の部材には、質問信号の送信機及びマー
カーからの応答信号の受信機が含まれる。この応答信号
に含まれる情報は、接近の拒否、警報の起動、物品の分
類等のその用途に適する行為に変換される。
幾つかの異なるタイプのマーカー検出システムが開示
されかつ利用されている。各マーカーは、関連する検出
システムと適合性でなければならない。電磁気現象の利
点を享受して、現在、３タイプのマーカー検出システム
が利用されている。それらは、簡単なアンテナ−コンデ
ンサー−ダイオード回路を用いる高周波共鳴（以下“rf
マーカー”という）、高い透磁率のマーカーからの高い
ハーモニック（harmonics）応答信号の検出（以下“ハ
ーモニックマーカー（harmonic marker"）という）、及
び磁気角運動的に（magneto−mechanically）刺激され
るマーカーからの応答信号の検出（以下“磁気角運動共
鳴体（magneto−mechanical resonator"）という）に基
づいている。最初の２つのマーカーに付随する最も厄介
な問題の１つは、その低い検出信頼性である。この問題
は、主に、rfマーカーについての簡単な共鳴回路の本来
的な広帯域性、及びハーモニックマーカーと信号受信機
の間の距離が増すにつれてハーモニックマーカーにより
発せられる応答信号が急速に減衰することに起因してい
る。磁気角運動共鳴体は半活性素子であるので、高い検
出感度、高い作動信頼性、及び低い作動コストの組み合
わせを与える。そのようなシステムの例は、米国特許第
4,510,489号及び第4,510,490号に開示されている（以
下、489特許及び490特許という）。
角運動共鳴体に基づくシステムにおけるマーカーは、
既知の長さを有する単一のストリップ又は複数のストリ
ップである。各ストリップは磁気的にソフトな強磁性材
料から構成され、より高い磁気最大保持力（coercivit
y）を有する磁気的によりハードな強磁性材料で包まれ
ている。このよりハードな強磁性材料は、最大の磁気角
運動カップリングを樹立するバイアス場（biasing fiel
d）を提供する。ソフトな強磁性マーカー材料は、好ま
しくは金属ガラス状合金リボンである。というのは、ガ
ラス状合金における磁気角運動カップリングの効率が非
常に高いからである。このマーカー材料の角運動共鳴周
波数は、本質的に、そのガラス状合金リボンの長さ及び
バイアス場の強さにより決まる。この共鳴周波数に同調
する質問信号に遭遇すると、そのマーカー材料は大きな
信号場で応答し、それが受信機により検出される。この
大きな信号は、その共鳴周波数におけるマーカーの透磁
率を部分的に増強する。こうした原理を利用する質問及
び検出のための種々のマーカー配置及びシステムは、48
9特許及び490特許に開示されている。
特に有用な１つのシステムにおいては、マーカー材料
は、送信機により発せられるその共鳴周波数における信
号のパルス又はバーストにより刺激されて振動する。刺
激パルスがなくなっても、そのマーカー材料は、その共
鳴周波数において減衰した振動を受ける。換言すると、
そのマーカー材料は、刺激パルスが終わった後も小さく
振動し続ける。受信機は、この振動し続けている間に発
せられる応答信号を聞く。この構造で、この監視システ
ムは、方々から発せられるか又は電力線で誘導される種
々の発生源からの干渉を比較的受け難いので、偽警報の
可能性が低い。
広範な合金が、489特許及び490特許に、マーカー材料
に、つまり磁気角運動検出システムに適するとして開示
されている。高い透磁率を有する他の金属ガラス状合金
が、米国特許第4,152,144号に開示されている。
多くのガラス状合金が、多様な磁気角運動系の物品監
視システムのマーカーに適するとして開示されていると
はいえ、このタイプの商業的システムは、典型的には、
流延したままの鉄−ニッケル基剤ガラス状合金から構成
されたマーカーを利用するものである。これらマーカー
の大きさ及び重量が縮小されかつその信号振幅が大きく
なれば、特に望ましいであろう。しかしながら、そのよ
うな改良を達成するための試みは、今までのところ成功
していない。小さくて軽量で、そして機械的変形を受け
たときの劣化に対して抵抗性である改良された角運動共
鳴マーカーについての必要性は、当該技術分野において
依然として残されている。
発明の要旨 この発明は、高い信号振幅を示しかつ機械的変形を受
けたときの劣化に対して抵抗性である、小さくて軽量の
磁気角運動マーカーを提供する。そのような機械的変形
は、マーカー材料を切断又は細断する方法によりマーカ
ーを製造する際に起こり得る。
一般的に言うと、本マーカーは、磁性ガラス状金属合
金から構成されたストリップを含む。この合金ストリッ
プは、予め決められた時間、複数の温度で、炉内でアニ
ーリングされる。第１の温度は、急冷及び二次加工後の
ストレスを和らげるのに充分な高さである。第２のアニ
ーリング温度は、そのストリップのキューリー温度に近
い温度である。アニーリングは、そのリボンの長さに垂
直に及びそのリボンの平面に適用される外部からの磁場
の存在下で行われる。第２の温度は、第１の温度に逐次
的に適用され、その磁場の方向に沿って磁気異方性を誘
導する。このアニーリング方法は連続式で、アニーリン
グ時間はアニーリング炉を通過するリボンの速度によっ
て決定される。ガラス状合金リボンから構成され、それ
によって製造されるマーカーは、そのストリップの基本
角運動共鳴周波数（fundamental mechanical resonance
frequency）の高いハーモニックにおいて高い信号振幅
を示す。偽警報は殆ど排除され、そしてこの小さくて軽
量のマーカーは、高い信頼性で検出される。
好ましい態様の説明 この発明のストリップを構成するガラス状金属合金
は、望まれる組成の溶融物を、金属ガラスの技術分野で
周知の冷却技術（米国特許第3,856,513号を参照のこ
と）を用いて、少なくとも約105℃／秒の速度で冷却す
ることにより調製される。ストリップを構成する金属ガ
ラスは、実質的に完全にガラス状である、即ち、少なく
とも90％がガラス状であるので、結果として、低い磁気
最大保持力しか有さず、よりガラス性が劣る合金よりも
延性がある。
連続するリボン、ワイヤー、シート等を二次加工する
ための種々の技術が利用可能である。典型的には、特定
の組成を選択し、望まれる部分に必要な成分の粉末又は
顆粒を溶融させ、均質にし、そして溶融した合金を急速
回転しているシリンダーのような冷表面上で急冷する。
以下の本発明の好ましい態様の詳細な説明及び添付の
実施例を参照すれば、本発明はより充分に理解され、そ
して更なる効果が明らかになるであろう。本発明の原理
及び実用性を説明するために実施例に記載した特定の技
術、条件及び報告したデータは例示的なものであって、
本発明の範囲を限定するものとして解釈されてはならな
い。実施例に記載した全ての合金組成は、見掛けの組成
である。
比較のために、マーカーを調製して試験する。その一
定の値を以下の表Ｉに示す。このマーカーは、約0.030
×1.5×11mmの寸法を有する鉄−ニッケル基剤ガラス状
金属リボンの細片から構成される。このマーカーは、リ
ボンの長さ方向に垂直でそのリボンの平面に適用される
約100kA/mの外部からの磁場中で300℃で約30分間熱処理
される。このリボン片は、AC場を約200kHzの周波数で適
用することにより、この周波数で角運動共鳴し、そして
その第４ハーモニック（fourth harmonic）が、そのリ
ボン片の回りに巻き付けられた慣用的な巻上げコイルに
より検出される。振幅は不定単位であるが、この明細書
に記載した他の値と関連している。σｆ及びσａは、そ
れぞれ第４ハーモニックの周波数及びその振幅の標準偏
差である。
これら特性は、比較的大きな値の標準偏差（即ち、σ
ｆ及びσａ）及び低いハーモニック振幅のために、実用
的観点から許容できない。更には、大量のリボン片を製
造するには、このバッチ法はマーカーの経済的製造にと
ってあまりに遅すぎる。
表Ｉに関連して記載したマーカーのこの欠点は、本発
明に従って、連続式アニーリングオーブン内でリボン材
料を熱処理することにより製造されるマーカーによって
克服される。リボン材料は、リボン方向に対して垂直に
適用される外部からの磁場で、制御された温度のチャン
バー内を予め決められた速度で進行する。そのリボンの
磁気角運動特性を向上又は変性するのに有効である外部
からの場の大きさは、キューリー温度又は常磁性−強磁
性転移温度に関して、熱処理温度に依存する。しかしな
がら、約88kA/mの大きさが、採用されるアニーリング温
度について、リボン材料を磁気的に効果的にアニーリン
グするには充分である。表Ｉのマーカーの場合のよう
に、基本磁気角運動共鳴周波数の第４ハーモニックを種
々の条件下で熱処理されたストリップについて比較す
る。本発明の有効性を証明するために、種々の条件下で
アニーリングされたストリップの第４ハーモニック特性
の結果を以下の表IIに示す。
表IIの最後の３つの実施例について示される２つの温
度は、本発明に従って作動された連続式アニーリングオ
ーブン内の、それぞれ約0.9mの長さである２種の温度帯
域のものである。これらアニーリング条件がバラツキの
小さな高い振幅をもたらすということが注目される。表
IIに挙げた全ての場合について、共鳴周波数のバラツキ
は約1/2減少し、振幅は表Ｉに関連して記載したタイプ
のバッチアニーリング方法により得ることができるもの
よりも有意に大きい。比較すると、流延して細断したま
まの状態のリボンの振幅は、本バッチアニーリングケー
スの約1/10の振幅である。更なる効果は、アニーリング
時間のかなりの短縮にあり、これは本法をより経済的に
する。熱処理温度がリボン材料のキューリー温度に近い
ことが重要である。上の表を作るのに用いた材料のキュ
ーリー温度は、約350℃である。この温度は、金属の注
型及び細断の間に導入されるあらゆるストレスを焼き出
してしまうのにも有効である。本発明の場合、ストレス
の緩和と磁場アニーリングは、同時に行っても続けて行
ってもよい。
このように本発明を充分に詳しく説明してきたが、そ
のような詳細な事項が厳格に堅持される必要はなく、添
付の請求項により規定される本発明の範囲内に入るとこ
ろの更なる変更や修飾を当業者に提案し得ることが理解
されるであろう。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01F 1/12 G01V 3/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】磁性ガラス状金属合金のストリップを含む
    角運動共鳴マーカーを製造する方法であって、前記スト
    リップが、予め決められた時間、第１及び第２の温度
    で、炉内でアニーリングされる方法であり、その第１の
    温度は急冷及び二次加工後のストレスを和らげるのに充
    分な高さであり、第２の温度は該ストリップのキューリ
    ー温度に近い温度であり、前記両アニーリングは、該ス
    トリップの長さに垂直に及び該ストリップの平面に適用
    される外部からの磁場の存在下で行われ、該第２の温度
    は、該第１の温度に逐次的に適用されて該磁場の方向に
    沿って磁気異方性を誘導するように作用し、前記アニー
    リングは連続式であり、前記アニーリング時間は1.8mの
    長さを有するアニーリング炉を通過する該ストリップの
    0.3〜10m/分の速度によって決定される方法。
  2. 【請求項２】第１のアニーリング温度が350〜400℃の範
    囲である、請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】第２のアニーリング温度が310〜350℃の範
    囲である、請求項１記載の方法。
JP51446797A 1995-10-05 1996-10-04 物品監視システムマーカー用ガラス状金属合金の熱処理 Expired - Lifetime JP3199122B2 (ja)

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US60/004,814 1995-10-05
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US667,152 1996-06-20
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