JP3227157B2 - 識別マーカとして使用されるガラス状合金ストリップの符号化及び読み取り方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の概要 本発明は、出力電圧、周波数及び出力電圧グラフのよ
うなユニークで且つ識別可能な共振特徴を有する多数の
磁気機械的な共振マーカ（magnetomechanical resonant
markers）を大量に製造する方法、及び上記ユニークで
且つ識別可能な共振特徴を有する磁気機械的な共振マー
カに関する。共振特徴は、マーカの製造に使用されるガ
ラス状金属合金ストリップ（合金ストリップ）を改質さ
せることによって変更可能であることが分かった。その
改質の形状、数及び方向は、全てマーカの共振特徴に異
なり且つ測定可能な影響を及ぼす。このため、本発明の
方法を利用すれば、同一の化学的組成及び幾何学的パラ
メータ（長さ、幅及び厚さ）を有する合金ストリップか
らその各々が異なる共振特徴（ユニバース）を有する機
械的に共振する多数のマーカを製造することが可能とな
る。本発明以前は、利用可能なユニバースは、かなり小
形であり、合金ストリップの幾何学的パラメータ及び共
振マーカに利用可能な化学的性質を有する合金の数が限
られているといった実際的理由から制限があった。こう
した理由から、共振マーカに形成可能である異なる周波
数の数が制限されていた。本発明は、磁気機械的共振マ
ーカに適した合金ストリップを使用して形成することの
出来るユニバースを著しく増すものである。

発明の背景 物品の監視のため、共振マーカを形成すべく、ガラス
状金属合金を使用することは、過去10年間で著しく顕著
となった。しかし、依然、その各々がユニークで且つ識
別可能な共振特徴を有する多数の共振タグを必要とする
かかる共振マーカの多くの用途がある。かかる用途の例
としては、在庫管理、空港での荷物の仕分け、管理、人
間の識別、物品の監視及び制御がある。しかし、従来の
方法は、多数のユニークで且つ識別可能な標的を必要と
する用途に実用的な共振タグを形成するのに十分な数の
異なるマーカを製造する方法を提供することが出来なか
った。

共振マーカは、交流電界を受けたとき、電気的に、又
は機械的に共振するガラス状金属合金リボンストリップ
を備えている。機械的に共振するマーカの場合、共振波
の特徴、波長、振幅及び出力電圧グラフは、ガラス状金
属合金ストリップ（合金ストリップ）に質問パルス、又
はバーストを付与し、共振の減衰を測定することで測定
することが出来る。共振特徴を変更する方法は、合金ス
トリップの物理的パラメータ（寸法）を変更し、又は合
金ストリップの化学的組成を変更する段階を含む。米国
特許第4,510,489号及び同第4,510,490号には、物品監視
装置に使用することの出来る磁気機械的マーカが開示さ
れている。各マーカは、強磁性要素に隣接する複数の矩
形ストリップを備えている。これらの特許には、合金ス
トリップの組成、熱処理及び／又は物理的パラメータを
変更することにより、特別に製造することの出来るマー
カの共振周波数が更に開示されている。

しかし、かかる変更は、共振マーカを製造する時点で
実施しなければならず、又、共振マーカに適した化学組
成の数が相対的に少ないこと、及び実用的なマーカ寸法
の範囲が狭いことのため、上述の方法は望ましいもので
はない。このため、上述の特許に従って製造することの
出来る異なる共振マーカのユニバースは、相対的に小さ
い。

非結晶の合金ストリップを局部的に熱処理する方法
は、特開昭55−173148号に開示されている。この非結晶
の合金は、70原子％以上のFeを含んでおり、磁気的に軟
性な電磁材料として使用することが出来る。この熱処理
は、レーザ又は電子ビームを照射することにより行うこ
とが出来、又、金属ニードル又はエッジを介して電流を
付与することが出来る。

しかし、上記の特許出願には、磁気的に軟性な電磁材
料として使用される、鉄損失量の少ない非結晶の合金ス
トリップを製造する方法が開示されており、非結晶の合
金ストリップの共振特性に対する熱処理の影響及び共振
マーカとして使用される材料の利用可能性については認
識されていない。

米国特許第Re.32,427号及び同第Re.32,428号には、非
結晶の強磁性合金ストリップと、選択随意の一又は複数
の磁化可能な要素と、を備える調和振動マーカが開示さ
れている。これらの磁化可能な要素は、スポット溶接、
又はコヒーレント又は非コヒーレントな照射、荷電粒子
ビーム、方向決めした炎又は加熱線による熱処理により
ストリップの一部を改質（例えば、結晶化）させること
でストリップの一部として提供することが出来る。磁化
可能な要素は、非結晶材料よりも高保磁力であり、形成
されるストリップは、質問する電界に調和状態に関係す
る周波数にて磁界を発生させる。上記の特許に開示され
たように、磁化可能な要素を加えることは、当該装置の
基本的な作用モードに影響を及ぼさない。即ち、質問領
域内で発生された周波数は、質問電界の調波であり、磁
化可能な要素が存在することは、マーカに対し個々の識
別性を付与せず、従って、形成されるユニバースは、増
えない。

従って、本発明の一つの目的は、その各々がユニーク
で且つ識別可能な共振特徴を有する多数の合金ストリッ
プを提供する、簡単な大量の符号化を可能にする符号方
法を提供することである。別の目的は、マーカの製造時
点以外の時点で実施することの出来る符号方法を提供す
ることである。この符号化は、合金ストリップの製造
者、共振マーカの製造者、又は最終ユーザによって行う
ことが出来る。本発明の別の目的は、上述のように測定
可能な異なる共振波特徴を有する共振マーカを提供し、
これにより、製造方法を複雑にせずに、ユニバースを増
すことである。

図面の説明 図１は、矩形の合金ストリップの図、 図２は、平行四辺形の形状の合金ストリップの図、 図３は、線を刻み込む前の合金ストリップの出力電圧
グラフ、 図４は、0.16J/cm²の作用レベルでストリップの長さ
に対して垂直な28本の線をレーザで刻み込んだ合金スト
リップの出力電圧グラフ、 図５は、0.16J/cm²の作用レベルでストリップの長さ
に対して垂直な３本の線をレーザで刻み込んだ合金スト
リップの出力電圧グラフ、 図６は、0.073J/cm²の作用レベルでストリップの長さ
に対して垂直な７本の線をレーザで刻み込んだ合金スト
リップの出力電圧グラフ、 図７は、0.16J/cm²の作用レベルでストリップの長さ
に対して平行な１本の線をレーザで刻み込みした合金ス
トリップの出力電圧グラフ、 図８は、0.16J/cm²の作用レベルでストリップの長さ
に対して平行な３本の線をレーザで刻み込みした合金ス
トリップの出力電圧グラフ、 図９は、マーカの長さから20゜の角度で切断した端部
を有するマーカの出力電圧グラフ、 図10は、マーカの長さから25゜の角度で切断した端部
を有するマーカの出力電圧グラフである。

発明の詳細な説明 本発明は、合金ストリップの有効長さを変更し、これ
により、合金ストリップの少なくとも一つの共振特徴を
変更して、出力電圧、周波数又は出力電圧グラフのよう
なユニークで且つ識別可能な共振特徴を有する電磁−機
械的共振マーカ（共振マーカ）を得る方法を提供するも
のである。この合金ストリップの有効長さは、少なくと
も一つの物理的改質を合金ストリップに実施することで
変更され、その結果、改質前又は異なる改質状態とした
合金ストリップに比してユニークな共振特徴を有する合
金が得られる。更に、表面改質の全ての長さ、深さ、方
向及び間隔は、有効長さ、従って、共振特徴に異なる影
響を及ぼす。このため、各々が測定可能に異なる共振特
徴を有する多数の共振マーカを形成することが可能とな
る。更に、この表面改質は、製造時点、使用時点又はそ
の間の任意の時点で実施することが可能である。

合金ストリップは、一定期間、機械的共振を維持する
のに十分な機械的可撓性を有する磁歪性の任意の磁気的
に軟性な材料で形成することが出来る。この飽和磁歪の
範囲は、約5ppm乃至約35ppmの範囲であることが望まし
く、これは、Fe、Fe−Ni、Fe−Co及びFe−Co−Ni系金属
合金で容易に達成することが出来る。磁性合金は、鋳造
したままの形態で使用することが出来、又は、ナノ結晶
性合金の場合のように、更に焼鈍しして、部分的に又は
完全な結晶化を実現することが出来る。

磁気的に軟性な材料は、急速に凝固して薄いリボンを
形成する。急速回転する冷却ホィールの上に溶融材料を
析出させるといったような任意の急速凝固法を採用する
ことが可能である。かる方法は、引用して本明細書に含
めた米国特許第4,221,257号に開示されている。磁気的
に軟性な材料は、結晶性構造体が形成されないように鋳
造することが望ましい。リボンが形成されたならば、こ
のリボンを切断してストリップにする。共振マーカの共
振周波数及び出力電圧は、合金ストリップの物理的長さ
にそれぞれ逆比例及び正比例する。このように、幾何学
的形状（矩形）を変更せずに、ストリップの物理的長さ
を変更することは、共振マーカの共振特徴を変更する一
つの公知の方法である。

本発明の目的にとって、合金ストリップの物理的長さ
は、重要でなく、一定にし、又は変更して、特定の用途
に必要とされる所望の数の共振マーカを提供することが
出来る。しかし、合金ストリップの物理的長さは、幅よ
りも長くなければならず、又は共振の極を変更する（即
ち、マーカが長さに沿ってではなく、幅に沿って共振す
るようにする）。更に、特定の長さは必要ではないが、
共振マーカの使用をより実用的にする一定の物理的長さ
がある。これらの好適な物理的長さは、約2cm乃至5cmの
範囲である。同様に、合金ストリップの幅及び厚さも重
要ではなく、主として鋳造条件によって決まる。従っ
て、幅は、通常、約0.5cm乃至約2.0cmの範囲であり、厚
さは、通常、約0.0015cm乃至約0.005cmの範囲にある。

本発明の基本的な特徴は、マーカの有効長さを変化さ
せ得るような性質の改質を合金ストリップに施すことで
ある。合金ストリップの有効長さは、同一組成の改質前
のストリップの物理的長さ及び共振周波数を利用して、
改質ストリップについて計算することが出来る。物理的
長さは、合金ストリップの一端とその他端との間の距離
であり、この距離は、最長の縁部に対して平行に且つ最
大寸法部分で測定する。縁部が平行でない合金ストリッ
プの場合、この物理的長さは、最長の縁部に対して平行
に測定したとき最大の測定値である。例えば、図１に示
した合金ストリップの物理的長さは、縁部「Ａ」と縁部
「Ｂ」との間の距離である。同様に、図２の合金ストリ
ップの物理的長さは、縁部「Ｃ」と縁部「Ｄ」との間の
距離である。図２のストリップは、図１の合金ストリッ
プの形状（矩形）と異なる形状（平行四辺形）を有する
が、これらのストリップの物理的長さは、等しい。

マーカの共振周波数は、合金ストリップの長さ（物理
的長さ及び有効長さの両方）に逆比例し、次の等式で表
すことが出来る。

f_r＝v/21 ここで、f_rは、特定の合金ストリップの機械的共振周
波数であり、ｖは、各合金に特有の音速である。この音
速ｖは、改質前の合金ストリップの所定の物理的長さに
対する共振周波数を測定し、上記の等式を適用すること
によって計算される。本発明によれば、改質後の合金ス
トリップから成るマーカは、物理的長さの等しい改質前
の合金ストリップと異なる周波数で共振する。このよう
に、上記の等式から、改質された合金ストリップの計算
した長さは、改質後の合金ストリップの物理的長さと異
なる。この「異なる」（即ち、物理的長さと異なる）長
さは、改質後の合金ストリップの「有効長さ」である。

この改質は、任意の方法で合金ストリップに施すこと
が出来る。本発明が対象とする改質は、機械的罫書き、
刻み込み、化学的腐食、レーザ又は電子ビームによる照
射により実施される。更に、合金ストリップは、（鋳造
中に又は鋳造後に）機械的に押抜きし又は圧印加工して
改質させることが出来、材料を合金ストリップに追加し
（例えば、溶接、接着、蒸着又は化学的結合により）、
或は、ストリップの形状を変更することが出来る（例え
ば、縁部を合金ストリップの長さに対してある角度にて
切断する）。合金ストリップの有効長さを変更すること
の出来る任意の表面改質で十分であり、適当な改質を施
す更なる方法は、本発明の教示内容を応用することによ
り、当業者に明らかであろう。

本発明の改質は、合金ストリップ及び形成されるマー
カの共振特徴を実現するのに十分な程度でなければなら
ない。しかし、改質が過度に著しいと、合金ストリップ
の共振特徴は、余りに微弱で測定不能となる。改質を施
した結果、合金ストリップの全体のミクロ構造に影響が
ないものであることが望ましい。従って、合金に改質を
施す好適な方法は、照射強さ、従って、表面改質の深さ
を容易に制御可能である点で、レーザ、又は電子ビーム
の照射である。例えば、レーザを利用してFe₄₀Ni₃₈Mo₄B
₁₈の組成を有する合金ストリップに表面改質を施す場
合、レーザの強さ（作用力）は、約0.07J/cm²乃至0.3J/
cm²の範囲であることが望ましい。上述の組成の場合、
作用力が約0.07J/cm²以下に低下すると、表面は有効に
改質されず、又、作用力が約0.3J/cm²以上である場合、
合金ストリップの構造が変化し、形成されるマーカの出
力電圧が検出するのに十分な強さでなくなる。0.07J/cm
²乃至0.2J/cm²の範囲の作用力は、より望ましく、それ
は、この作用力レベルで合金ストリップの表面に施され
る改質の結果、形成されるマーカの少なくとも一つの共
振特徴に容易に検出可能な差が生ずるからである。この
ため、レーザを使用して合金ストリップの表面を改質さ
せる場合、レーザの作用力を変化させることは、多数の
異なる合金ストリップを製造し、これにより、利用可能
なマーカのユニバースを増すための一つの方法である。
好適な作用力は、その他の組成から成る合金ストリップ
に対し僅かに異なるかもしれないが、当業者が本発明の
教示内容を適用することで容易に知ることが出来る。同
様に、その他の手段を介して実現される改質程度のパラ
メータも、当業者が本発明の教示内容を基にして求める
ことが可能である。

合金ストリップに施される表面改質は、線、点、ダッ
シュ等のような任意の形態とすることが望ましい。しか
し、実施の容易さ及び再現可能性の容易さの点で、線で
あることが望ましい。更に、表面改質の形態は、形成さ
れるマーカの共振特徴に影響する。このように、実施さ
れる表面改質の形態を変更することは、合金ストリップ
の共振特徴を変更し、マーカの可能なユニバースを更に
増すためのもう一つの方法である。

また、合金ストリップに施される表面改質の数も共振
特徴に影響を及ぼし、本発明により実現可能なマーカの
ユニバースを増す更にもう一つの方法である。所定の合
金ストリップに任意の数の表面改質を施すことが可能で
あるが、表面改質の間に十分な間隔がなければならな
い。表面改質間の間隔が不十分な場合、形成されるマー
カの共振特性は、十分に離間された表面改質を有するマ
ーカと比べて具合良く設定出来ない。1cm当たり約10以
上の表面改質が存在しないようにすることが望ましい。
例えば、合金ストリップの長さに対して平行に線を形成
するとき、形成可能な線の数は合金ストリップの幅によ
って制限され、幅1cmの合金ストリップの場合、１乃至
約10本の範囲であることが望ましい。これらの線が合金
ストリップの長さに対して平行に形成される場合、合金
ストリップに形成される線の数は、合金ストリップの長
さによって制限され、長さ3cmのストリップの場合、１
乃至約30本の範囲であることが望ましい。

また、表面改質の厚さ又は幅も変更可能である。約0.
015cm乃至約0.05cmの範囲の改質が望ましい。

更に、また、改質間の間隔も重要である。改質間の間
隔を均一にすることは、異なる出力電圧のグラフを実現
する上で重要であり、従って、この間隔を均一にするこ
とが望まれる。

また、表面改質は、合金ストリップの縦軸線に対して
ある角度を成す方向に向けて実施することが出来る。同
様に、かかる表面改質の数は、合金ストリップの寸法に
よって制限される。この場合にも同様に、一例として線
を使用する場合、1.0cm×3.0cmの寸法を有し、合金スト
リップの縦軸線に対して約45゜の角度にて方向決めされ
た合金ストリップに実現可能な線の数は、１乃至約20本
の範囲であることが望ましい。

ある適用例の場合、合金ストリップに対して45゜の角
度で実現される表面改質が望ましいことがある。例え
ば、形成された表面改質が線である場合、共振振動数
は、作用力の増大と共に直線的に増す。このため、合金
ストリップ及び形成されるマーカの共振振動数は、レー
ザの作用力を変えるだけで計算量だけ増すことが出来
る。

均一な間隔にて合金ストリップに対し垂直に形成され
る線は、ユニークで且つ容易に識別可能な出力電圧グラ
フを形成し、従って、極めて多数のユニークな出力電圧
グラフが望まれる適用例に望ましい。

このメカニズムは、完全には理解されていないが、ガ
ラス状金属合金ストリップに施される表面改質は、合金
ストリップの振動モードを変更するものと考えられ。こ
のことは、改質前の合金ストリップのものと異なる有効
長さ及び出力電圧グラフのような共振特徴から明らかと
なる。

ストリップを切断し、又はストリップを適当な物品監
視ハウジング内に入れた後、急冷中、又はストリップを
巻く間に合金表面に表面改質を施すことが可能である。
合金ストリップをハウジングに収容した後に、符号化を
実現した場合、ハウジングがストリップに表面欠点を生
じさせる作用を考慮しなければならない。例えば、収容
したマーカをレーザで刻み込みをする場合、ハウジング
の少なくとも一部は、レーザに対して透過性がなければ
ならない。

通常、合金ストリップの延性及び加工性は、表面改質
によって変化しない。

合金ストリップの物理的寸法及び／又はその組成を変
更するといった当該技術分野で公知の任意の方法を単独
で使用し又は本発明による表面改質と組み合わせて使用
して、ユニバースを更に増すことが可能である。

使用中、マーカは、ストアーの商品、在庫品、袋又は
従業員のような追跡すべきものに取り付けられる。本発
明のマーカが存在することを検出することの出来る質問
領域が付与される。マーカは、質問パルス、又はバース
トを合金ストリップに印加し、その共振を測定すること
により、符号化する（又は読み取る）ことが出来る。交
流電界を発生させる任意の方法が使用可能であり、かか
る形態は、その内容を引用して本明細書に含めた米国特
許第4,510,489号及び同第4,510,490号に開示されてい
る。同様に、共振特徴（共振周波数、電圧出力、及び／
又は出力電圧グラフ）を検出することの出来る任意の方
法を使用することが可能である。

出力電圧グラフは、マーカに外部磁界を印加すること
によって発生され、この磁界は、マーカを機械的に共振
させる。この磁界を除去すると、共振は減衰し、このこ
とは、接続されたオシロスコープによって表示される。
励起電界は停止するため、出力電圧グラフの減衰部分
は、略ノイズ無しとなり、グラフの全ての特徴は、マー
カの共振に起因する。

ユニークな表面改質パターンを有する各マーカは、ユ
ニークな出力電圧グラフを示す。Fe₄₀Ni₃₈Mo₄B₁₈の組成
及び3.81×1.27×0.0028cmの寸法を有する改質前の非結
晶合金ストリップの出力電圧が図３に示してある。この
出力電圧のグラフの最初の増加（リングアップ）は、質
問電界を付与する結果である。この質問電界を停止さ
せ、出力電圧グラフは、指数関数的に減衰する（リング
ダウン）。

図４には、図３に関して説明したストリップと同一の
組成及び寸法を有する磁性合金ストリップの出力電圧グ
ラフが示してある。しかし、そのグラフが図４に示され
たストリップは、マーカの長さに対し垂直な28本の線が
刻み込まれる。図３に示すように、リングアップは、質
問電界を付与する結果である。しかし、図４のストリッ
プのリングアップは、更なるピーク及びノード（それぞ
れ「１」及び「２」で標識される）を示す。この質問電
界が停止したならば、リングダウンは、その各々が異な
る振幅及び周期を有するピーク領域５、７、９、及びノ
ード領域４、６、８を示す。ユニークな改質形態を有す
る各合金ストリップは、その他のマーカと異なるユニー
クで且つ識別可能な出力電圧グラフを示す。

図５及び図６には、そのグラフが図３及び図４に示さ
れたストリップと同一の組成及び物理的寸法を有するマ
ーカストリップの出力電圧グラフが示してある。しか
し、図５及び図６の合金ストリップは、それぞれ0.16及
び0.073J/cm²にて合金ストリップの長さに対し垂直な３
本及び７本の線の刻み込みが行われる。図５に示した出
力電圧グラフは、急峻な略方形のリングアップを有し、
又、急峻なリングダウンを有するが、このリングダウン
は均一となって小さいピークとなる。図６に示した出力
電圧グラフは、幾つかの小さいピーク及びノードを有す
る円形の容器状リングアップを示し、又、幾つかの小さ
いピーク及びノードを有する長い漸進的リングダウンを
示す。図５及び図６に示した出力電圧グラフは、互いに
異なり且つ図３及び図４に示したグラフと明確に異な
る。

図７及び図８には、0.16J/cm²の作用力にて合金スト
リップの長さに対しそれぞれ平行な１本乃至３本の線を
刻み込んだ合金ストリップの出力電圧グラフが示してあ
る。これら合金ストリップのグラフは、その他の出力電
圧グラフよりも平坦で且つ緩やかなリングアップを有す
る。更なるピーク及びノード領域は存在しないが、これ
らグラフの形状は、互いに且つその前のグラフと異なり
且つ識別可能である。

図９及び図10には、矩形ではなく、平行四辺形の形状
である合金ストリップの出力電圧グラフが示してある。
これら合金ストリップの長さは、その出力電圧グラフに
ついて上述したストリップと同一である。図９には、そ
の縁部が長さに対し20゜の角度にあるストリップの出力
電圧グラフが示してある。図10には、その縁部が長さに
対し25゜の角度にあるストリップの出力電圧グラフが示
してある。図９には、急峻な容器状リングアップ及び急
峻なリングダウンが示してある。この出力電圧グラフの
全体的形状は、図３のグラフと同様であるが、リングア
ップ及びリングダウンは、より円形であり、又、図９に
は、グラフの全体を通じて小さい波状ノード及びピーク
が示してある点が異なる。図10は、図９と同様である
が、グラフは、より急峻であり、質問電界が停止する位
置における振幅は、図９のものよりも大きい点が異な
る。図10のグラフには、より多くのピーク及びノードが
あり、これらピーク及びノードは、図９のものよりも僅
かに目立たない。このように、図９及び図10は、その前
の出力電圧グラフと明確に異なり、肉眼で検査したとき
互いに識別可能である。

出力電圧グラフの形状の相違は、合金ストリップに施
される改質の効果を明確に示す。表面改質の種類、数、
深さ及び方向が形成されるマーカの出力電圧グラフに影
響することは明らかである。刻み込んだ各マーカは、特
定の表面改質形態を有するマーカをユニークに識別する
のに使用することの出来るユニークなグラフを示す。

実験例１ Fe₄₀Ni₃₈Mo₄B₁₈の組成を有する合金を溶融させ、スロ
ット付きノズルを通じて冷却ロール（直径381mm（15イ
ンチ）、幅127mm（５インチ）の回転する銅合金円盤）
の周縁面に押し出す。この冷却ロールは、約1000rpmで
回転させ、この速度は、分当たり約1220mの外周面の線
速度に相当する。形成されるリボンは、幅1.27cm、厚さ
1.1milであり、略非結晶である。幾つかの異なる長さの
合金ストリップを非結晶リボンから切断した。各合金ス
トリップの幅は1.27cmとした。表面処理、又は刻み込み
は行わなかった。

各合金ストリップは、巻線数221の検出コイルに入れ
た。約340A/mの直流バイアス電界と共に、各合金ストリ
ップの長手方向に沿って交流磁界を印加した。検出コイ
ルが交流磁界に対する合金ストリップの磁気機械的応答
性を検出した。励起交流電界が終了後１ミリ秒にて磁気
機械的応答性、共振周波数（f_r）及び出力電圧（V₁）を
測定した。その結果は、以下の表１に掲げてある。

共振周波数は、長さに逆比例し、出力電圧は、長さに
正比例する。この実験例のマーカの共振特徴は、以下の
実験例２乃至６に記載した表面処理により変更し、異な
るマーカのユニバースを増すことが出来る。長さ3.81で
検出コイルに取り付けられたオシロスコープで測定した
合金ストリップの出力電圧グラフが図１に示してある。
表１のデータ（ｌ＝3.81cm、f_r＝56.68kHz）を使用する
と、音速「Ｖ」は、4.32×10⁵cm/秒となる。この速度を
利用して、同一組成を有する改質後の合金ストリップの
有効長さを求めることが出来る。

実験例２ 実験例１に記載した方法により形成され、実験例１と
同一の組成を有し且つ寸法3.81×1.27×0.0028cmの幾つ
かの合金ストリップにレーザ照射によって刻み込みを行
った。0.62J/パルスに設定された248nmエキシマレーザ
を使用して、合金ストリップの長さに対して垂直に線を
刻み込んだ。レーザの作用力レベル（Ｆ）は、0.16J/cm
²及び0.073J/cm²とした。刻み込みを行った後、各合金
ストリップは、実験例１と同様に読み取った。励起交流
電界（V₁）が停止後１ミリ秒における各合金ストリップ
に刻み込んだ線の数、共振周波数（f_r）及び出力電圧
は、表２に掲げてある。

0.16J/cm²の作用力レベルで刻みを入れた合金ストリ
ップの出力電圧（V₁）は、垂直方向に刻み込んだ線の本
数が増すに伴って低下し、その線が10本以上となると、
約30−40mVの最小出力電圧に近づく。このように、出力
電圧が重要である適用例において、上述の寸法を有する
合金ストリップに対し、線の本数は10本以下に制限する
ことが望ましい。

同一の作用力レベル（0.16J/cm²）にて刻み込みを行
った合金ストリップの共振周波数（f_r）は、合金ストリ
ップに刻み込みを行った線の本数に対して４つの相対的
な最大値を示した。これらの最大値、即ち、58.25、63.
58、66.38、66.97kHzは、３、７、14、28本の線が刻み
込まれた合金ストリップに対応する。0.073J/cm²の作用
力レベルで刻み込みを行った合金ストリップの共振周波
数は、２、14、22、28本の刻み線の本数のとき、それぞ
れ相対的最大値（59.96、63.29、60.65、60.53kHz）を
示した。共振周波数が識別手段であるならば、これらの
最大値を利用してマーカを読み取ることが出来る。この
ようにして、所定の合金ストリップに形成される線の本
数及び線の刻み込みを行う作用力は、形成されるマーカ
の共振周波数を変更し、これを利用して、形成可能であ
る異なるマーカのユニバースを増すことが出来る。

使用した作用力が0.073J/cm²であるとき、出力電圧
（V₁）は、３、10、16、21、28本の刻み込み線を有する
合金ストリップに対応する局部的な最大値を示す。これ
らの最大値は、電磁波の正の干渉結果であり、それによ
り、一定の波を増幅されると考えられる。この効果を実
証するため、線を刻み込まない合金ストリップ及びレー
ザ線を刻み込んだ合金ストリップ（28本の線、表２の最
後の欄）の出力電圧グラフが図１及び図２に比較して示
してある。図２には、線を刻み込むことに起因して発生
される磁気機械的波の干渉結果が示してある。ピーク領
域（１、５、７、９）は、正の干渉により発生される一
方、ノード領域（２、４、６、８）は、負の干渉の結果
として発生される（ピーク領域３は、質問電界の停止に
よるものである）。表面改質の各形態（この場合、線）
は、異なる出力電圧グラフを発生させるため、この出力
電圧グラフを利用して、マーカを読み取ることが出来
る。これは、合金ストリップの上に刻み込まれた線の数
が変化するとき、出力電圧の変化を検査することにより
容易に認識される。異なって改質された各合金ストリッ
プは、励起されたときと同時に異なる出力電圧を示すた
め、マーカの各々は、異なるグラフを示す。更に、各出
力電圧グラフは、所定の作用力で刻み込まれた所定の数
の線を有する合金ストリップに独特のものであるため、
読み取り手段として出力電圧グラフを利用することは、
本発明に従って形成することの出来る異なるマーカに可
能なユニバースを著しく増加させる。

実験例１で計算した音速（4.32×10⁵cm/秒）を利用す
れば、0.0073J/cm²の作用力で28本の線を刻み込み且つ6
0.53kHzのf_rで共振するマーカの有効長さは、3.57cm
（物理的長さは、3.81cm）であり、0.16J/cm²の作用力
で28本の線を刻み込んだマーカの有効長さは、3.22cmと
なる。

実験例３ 寸法3.81×1.27×0.0028cmで実験例１と同様の組成を
有し且つ実験例１に従って形成された幾つかの合金スト
リップの各々は、ストリップの長さに対して垂直な14本
の線を刻み込んだ。これらの線は、248nmのエキシマレ
ーザを使用して互いに約0.2cmの間隔で刻み込んだ。こ
のレーザの作用力は、各合金ストリップに対して異なる
ものとした。合金ストリップの各々に対する共振周波数
（f_r）及び出力電圧（V₁）は、実験例１と同様に測定
し、その結果は、以下の表３に掲げてある。

測定した出力電圧のレベルは、低く且つ変化する作用
力レベルに対して略一定であった。このため、本発明の
範囲内で作用力レベルを変化させても、線を刻み込んだ
合金ストリップの出力電圧を顕著に変化させることはな
い。共振周波数は、作用力のレベルの増加に伴って増大
した。このため、所定の数の表面改質が合金ストリップ
の長さに対して垂直に施された合金ストリップの場合、
各合金ストリップの共振周波数は、その作用力レベルを
変更することにより、変化させることが出来る。このよ
うにして、形成することが可能な異なるマーカのユニバ
ースを増大させることが出来る。更に、より高周波の信
号を必要とする適用例の場合、所定の数の表面改質を有
するマーカの共振周波数は、より大きい作用力レベルに
てレーザ刻み込みを行うことで最大にすることが可能で
ある。

実験例４ 同一の組成、寸法を有する合金ストリップの長手方向
（長さに対して平行）に上記の実験例と同一のレーザを
使用して線の刻み込みを行った。合金ストリップには、
表３に掲げた３つの作用力レベルにて１、３、６及び10
本の線を刻み込んだ。実験例１の方法に従って共振周波
数（f_r）及び出力電圧（V₁）を測定し、その結果は、表
４に掲げてある。

表面改質が合金ストリップの長さに対して平行に施さ
れる場合、その共振周波数は、作用力レベルの増大に殆
ど影響されない。出力電圧は、作用力の増大及び線の数
の増加に伴って低下する。しかし、読み取りの目的上、
その出力電圧は、読み取り装置に増幅器を追加すること
により増すことが出来る。合金ストリップの長さに対し
て平行に施される線の数を変化させることにより、形成
可能である異なる共振振動数を有するマーカの数を増す
ことが出来る。

更に、共振周波数及び電圧出力の双方を測定すること
が出来、これによりマーカの内部点検が可能となり、
又、形成可能である異なるユニバースを増すことが可能
となる。

0.16J/cm²にて線を刻み込んだ１及び３本の線を有す
る合金ストリップに対する出力電圧グラフがそれぞれ図
７及び図８に示してある。

実験例５ 合金ストリップの長さにて対して平行に、各合金スト
リップに６本の線を刻み込んだ。その作用力レベル
（Ｆ）は、各合金ストリップ毎に異なるものとした。実
験例１の方法に従ってその共振周波数（f_r）及び出力電
圧（V₁）を測定し、その結果は、表５に掲げてある。

表５に掲げた結果を表１及び表２の適当な値（それぞ
れ3.81cm及び５、又は７本の線）と比較することによ
り、合金ストリップの長さに対して平行に方向決めした
表面改質後の共振マーカは、線を刻み込まない合金スト
リップ及び線を刻み込んだ合金ストリップの双方につい
て、測定可能な異なる共振特徴を有することが明確であ
る。従って、合金ストリップの長さに対して平行に表面
改質を施すことにより、本発明により形成可能な異なる
マーカのユニバースが増す。

出力電圧は、作用力の増加に伴って直線的に低下し、
共振周波数は、相対的に一定である。解読の目的上、検
出器は、検出器の広い周波数帯域に設定し、上記マーカ
の各々が同一の共振周波数の値を有するようにする。こ
の周波数を走査し、その電圧出力を検出手段として利用
する。各マーカは、異なる出力電圧を有し、従って測定
可能に異なる。更に、レーザの作用力を変化させること
により、特定の所望の電圧出力を合金ストリップ上に付
与することが出来るため、この作用力と電圧出力との直
線的な関係は、特に重要である。

実験例６ 寸法3.81×1.27×0.0028cmの合金ストリップを該合金
ストリップの長さに対して45゜の角度で14本の線を刻み
込んだ。その作用力レベル（Ｆ）は、合金ストリップ毎
に異なるものとした。共振周波数（f_r）及び出力電圧は
（V₁）は、上記の実験例と同様に測定し、その結果は、
表６に掲げてある。

表６に掲げた結果を表１及び表２の適当な値（それぞ
れ3.81cm及び14本の線）と比較することにより、合金ス
トリップの長さに対してある角度で方向決めした表面改
質後の共振マーカは、測定可能に異なる共振特徴を有す
ることが明確である。従って、合金ストリップの長さに
対してある角度で表面改質を施すことにより、本発明に
より形成可能である異なるマーカのユニバースが増す。

ストリップの長さに対して45゜の角度で線を刻み込ん
だ合金ストリップの場合、そのマーカの出力電圧は、作
用力レベルの増大に伴って低下した。マーカの共振周波
数は、作用力の増大に伴って直線的に増加した。このた
め、共振周波数を利用して、この実験例に従って形成さ
れるマーカを読み取ることが可能となる。更に、周波数
数は、作用力の増加に伴って直線的に増加するため、レ
ーザの作用力レベルを変化させるたけで所定の合金スト
リップの上に特定の周波数を容易に付与することが可能
となる。

実験例７ 上記の実験例に使用したものと同一の組成であるが、
平行四辺形の形状を有する合金ストリップの出力電圧を
測定した。この平行四辺形の形状のストリップの長さ、
幅及び厚さは、その前の実験例におけるものと同一にし
た。その端部が合金ストリップの長さに対して20゜及び
25゜の角度にあるストリップの出力電圧グラフを実験例
１と同様にして測定し、それぞれ図９及び図10に図示し
てある。

本発明の真の範囲及びその精神は、請求の範囲によっ
て判断されるべきであり、上記の実験例によって限定さ
れるべきではない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハセガワ，リュースケ アメリカ合衆国ニュージャージー州 07960，モーリスタウン，ヒル・ストリ ート 29 (56)参考文献 特開 昭61−153799（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−122864（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−53525（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−126351（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G08B 13/00 - 15/02 H04B 1/59

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ある物理的長さを有するガラス状金属合金
   ストリップから成る機械的なマーカの少なくとも一つの
   機械的な共振特徴を変化させる方法にして、 前記ストリップの有効長さをその物理的長さと異なるも
   のとすべく、前記ストリップの表面から材料を除去し又
   は該表面に材料を追加することにより前記ストリップの
   少なくとも一つの表面を改質させる段階を備えることを
   特徴とする方法。
2. 【請求項２】ある物理的長さを有するガラス状金属合金
   ストリップから成る機械的なマーカの少なくとも一つの
   機械的な共振特徴を変化させる方法にして、 前記ストリップの有効長さをその物理的長さと異なるも
   のとすべく、前記ストリップの幾何学的形状を変更する
   ことにより前記ストリップの少なくとも一つの表面を改
   質させる段階を備えることを特徴とする方法。
3. 【請求項３】ある物理的長さを有するガラス状金属合金
   ストリップから成る機械的なマーカの少なくとも一つの
   機械的な共振特徴を変化させる方法にして、 前記ストリップの有効長さをその物理的長さと異なるも
   のとすべく、前記合金ストリップの表面にレーザビーム
   又は電子ビームを照射することにより前記ストリップの
   少なくとも一つの表面を改質させる段階を備えることを
   特徴とする方法。
4. 【請求項４】請求の範囲第１項又は第３項に記載の方法
   にして、前記改質が、平行、垂直、又は、その間の角度
   にて選択された方向にて前記物理的長さに対し施される
   ことを特徴とする方法。
5. 【請求項５】機械的に共振するマーカにして、 ハウジングと、 ある物理的長さを有するガラス状金属合金ストリップで
   あって、前記ハウジング内に収容され、その物理的長さ
   と異なる有効長さであるように、前記合金ストリップの
   少なくとも一つの面に施された改質であって、該改質が
   行われないときに示されるものと異なる少なくとも一つ
   の共振特徴を前記マーカが示すようにする改質を有する
   ガラス状金属ストリップと、を備え、 前記異なる共振特徴が、ユニークな形状の出力電圧グラ
   フと、出力電圧又は共振周波数と、を備えることを特徴
   とするマーカ。
6. 【請求項６】請求の範囲第５項に記載のマーカにして、
   前記ユニークな形状の出力電圧が少なくとも一つのピー
   ク及び一つのノードを備えることを特徴とするマーカ。
7. 【請求項７】請求の範囲第５項に記載のマーカにして、
   前記改質が少なくとも一つの線であることを特徴とする
   マーカ。
8. 【請求項８】請求の範囲第５項に記載のマーカにして、
   前記改質が、平行、垂直又はその間の角度の方向にて前
   記物理的長さに対して施されることを特徴とするマー
   カ。
9. 【請求項９】請求の範囲第５項に記載のマーカにして、
   前記改質がレーザを介して前記マーカに施されることを
   特徴とするマーカ。
10. 【請求項１０】請求の範囲第５項に記載のマーカにし
    て、前記改質が矩形以外の合金ストリップであることを
    特徴とするマーカ。