JPH10273728A

JPH10273728A - 磁場熱処理方法及び装置

Info

Publication number: JPH10273728A
Application number: JP9078291A
Authority: JP
Inventors: Shunkichi Igarashi; 俊吉五十嵐
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1997-03-28
Filing date: 1997-03-28
Publication date: 1998-10-13

Abstract

(57)【要約】【課題】磁歪振動片として用いられるストリップ状の
磁性材料の磁気的特性を安定化する。【解決手段】筒体２０の肉厚部内に複数本のヒータ２
４を組み込む。筒体２０の外周にコイル２２を巻きつけ
る。筒体２０の中空部内に一対の案内ロッド２８を設け
る。板状をしたホルダ３０に多数の溝３１を形成し、各
々の溝３１にストリップ状に切断された磁性材料５を収
容する。ホルダ３０に形成された一対の切欠３２に案内
ロッド２８を挿通し、ホルダ３０が厚み方向で重なるよ
うに筒体２０の中空部内に収容する。ヒータ２４の駆動
により磁性材料５が加熱され、コイル２２の駆動により
筒体２０の軸方向に沿った磁界が発生する。この磁界は
磁性材料の幅方向に印加され、この状態でヒータ２４の
温度調節を行うことによって多数の磁性材料に同時に磁
場熱処理を加えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁歪振動片の量産
に適した磁場熱処理方法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】特表平７−５０３０６１号公報などによ
り、磁歪ストリップ（磁歪振動片）を交番磁界内におい
たときに生じる機械的な振動を電気的に符号化して検出
するシステムが知られている。薄板状の磁歪振動片は長
さ方向に一律に磁化され、その長さに応じた固有の振動
周波数をもつ。このような磁歪振動片に対して交番磁界
が作用すると、磁歪振動片はその固有の振動周波数と交
番磁界の周波数との共振周波数で機械的に振動する。こ
の磁歪振動片の振動は誘導コイルにより電気的に検知す
ることができるから、例えばこのような磁歪振動片を組
み込んだタグを商品ごとに付しておき、また店の出入り
口に交番磁界の発生器と誘導コイルとを対向させて組み
合わせたゲートを設置しておくことによって、未精算の
商品が店から持ち出されるのを防ぐことができる。

【０００３】また、固有の振動周波数が異なる磁歪振動
片を複数枚組み合わせたり、さらには磁歪振動片に予め
所定の磁化パターンをもつ磁性片を組み合わせ、磁性片
のバイアス磁界によって磁歪振動片が振動するときに変
調が加えられるようにしておくと、周波数を連続的に変
化させながら交番磁界を印加したときに誘導コイルから
はそれぞれの固有共振周波数のもとで検知信号が得られ
るようになる。したがって、これらの共振周波数の組み
合わせをＩＤコードなどの識別データとして利用するこ
とも可能となる。

【０００４】図５に複数枚の磁歪振動片を用いたデータ
記憶用のタグを分解して示す。タグ２は、ケース本体
３、カバーシート４、ストリップ状をした４枚の磁歪振
動片５ａ〜５ｄ、セパレータ６、さらにカバーシート４
の内面側に塗布された強磁性体層７とから構成されてい
る。ケース本体３はプラスチック材料（非磁性材料）で
作製され、カバーシート４との間に磁歪振動片５ａ〜５
ｄとセパレータ６とを密封して収容する。

【０００５】ケース本体３の内面には段差９が形成さ
れ、段差９にはさらに４本の凹部１０ａ〜１０ｄが形成
されている。これらの凹部１０ａ〜１０ｄにそれぞれ磁
歪振動片５ａ〜５ｄを収容した後、その上にシート状の
セパレータ６を被せてから強磁性体層７をセパレータ６
に対面させてカバーシート４が固着される。セパレータ
６は段差９とカバーシート４との間に緩く挟まれる。セ
パレータ６は非磁性材料（例えば両面に毛羽をもった和
紙）からなり、磁歪振動片５ａ〜５ｄの機械的な振動に
影響を与えることなく、磁歪振動片が凹部から飛び出す
ことを防ぐ。

【０００６】タグ２を組み立てた後、カバーシート４の
表面側からそれぞれの磁歪振動片５ａ〜５ｄの各レーン
ごとに磁気ヘッドを走査して強磁性体層７に適宜のデー
タが磁気記録される。タグ２を交番磁界内におき、その
交番周波数をスイープしてゆくと、強磁性体層７に書き
込まれた磁化パターンと、磁歪振動片５ａ〜５ｄの長さ
によって決まる基本振動周波数あるいはその高次の振動
周波数で磁歪振動片５ａ〜５ｄが機械的に振動するか
ら、その振動を誘導コイルにより電気的に検知すること
によって、タグ２から非接触で識別データを読み取るこ
とができる。

【０００７】このような用途で用いられる磁歪振動片に
は、その磁気的特性として高い電気（磁気）機械結合係
数が要求される。磁気機械結合係数は、磁界変化と磁歪
振動との間の変換効率を表すもので、磁歪定数及び透磁
率がともに大きいほど大きな値となる。一般に磁性材料
の磁気的特性を向上させるには、特公昭３３−６０５１
号公報にも記載されているように、磁場中での熱処理が
有効である。また、磁歪振動片に好適な材料として、Ｆ
ｅ₇₈Ｓｉ₁₀Ｂ₁₂などのアモルファス合金が挙げられる
が、やはりその製造過程で磁場中での熱処理が必要とさ
れ、例えば特開平５−３１１３２１号公報記載のよう
に、３００Ｏｅ（エルステッド）の磁場内で３００°Ｃ
で加熱した後に急冷するなどの磁場熱処理が行われてい
る。

【０００８】ストリップ状の磁歪振動片を製造する過程
で効率的な磁場熱処理を行うには、前掲の特公昭３３−
６０５１号公報や特開平５−３１１３２１号公報にも記
載されているように、磁性材料を細片形状に切断する前
の段階で磁場の印加及び加熱を行うのが有利であるが、
処理後に細片状に切断するときの応力歪みによって磁気
的特性が変化することがある。これを避けるために、ス
トリップ状に切断した後の磁歪振動片に磁場熱処理を加
えることも行われている。

【０００９】図６は従来の磁場熱処理に用いられるホル
ダを示す。図５に示すタグ用の磁歪振動片製造する際に
は、その幅方向から磁界を印加して熱処理を行うのが効
果的であることが本発明らによって見出されている。こ
のため、永久磁石からなるホルダ１２に、その磁界向き
に対してストリップ状の磁性材料５の幅方向を一致させ
て収容できるような凹部１３を多数形成してある。各々
の凹部１３に磁性材料５を収容し、このホルダ１２を加
熱炉に入れて熱処理が加えられる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記ホルダ１２には、
加工適性やコスト面を考慮して一般にフェライト磁石が
用いられる。しかしながら、フェライト磁石は加熱によ
る磁力の低下、すなわち熱減磁性を示す。そして、３０
０°Ｃ程度の加熱を６０分間程度行った場合にはかなり
の熱減磁をきたし、繰り返し使用がきわめて難しいもの
となる。また、ストリップ状にした磁性材料が磁界内に
平面的に配列されているため、一回ごとの処理枚数をあ
まり増やすことができず、効率が悪いという難点があっ
た。

【００１１】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたもので、その目的はストリップ状にした磁性材料を
効率的に製造する際に有効な磁場熱処理方法及び装置を
提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、ストリップ状に切断された磁性材料を厚み
方向に複数枚離間させて非磁性体からなるホルダ上に配
列し、これらの磁性材料に幅方向から一定の磁界を印加
した状態にして所定温度までの加熱の後、徐々に温度を
低下させて磁性材料に前記磁界内でのアニール処理を加
えるようにしてある。上記ホルダを複数個同時に用いて
磁場熱処理を行うにあたっては、軸方向に磁力線を指向
させた筒体を利用するのが簡便で、板状をした複数個の
ホルダを筒体の中空部内に厚み方向で重なるように整列
させて収容するのがよい。

【００１３】本発明の磁場熱処理を効果的に行うための
装置は、筒体と、この筒体に設けられ筒体の中空部内を
加熱するヒータと、前記筒体の中空部内に軸方向に指向
した磁力線を発生させる磁界印加手段と、ストリップ状
の磁性材料をその厚み方向に複数枚離間させて保持し、
磁性材料の幅方向が磁力線の向きと一致するように筒体
の中空部内に積層して収容される非磁性体からなる板状
の複数のホルダとから構成される。

【００１４】磁界印加手段としては、筒体の外周にコイ
ルを巻きつけるのが有効であり、また筒体の中空部を有
効に利用するためには、ヒータを筒体の肉厚部内に収め
るのがよい。もちろん、筒体の内壁あるいは外壁に凹部
を形成し、その凹部内にヒータを配置してもよい。さら
に、筒体の中空部内に軸方向に延ばした案内ロッドを設
けておき、この案内ロッドを前記ホルダに形成された挿
通部に貫通させて中空部内でのホルダの位置決めを行う
ことも有効な手段となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１及び図２に本発明装置の外観
及び要部縦断面を示す。筒体２０は非磁性体材料、例え
ばステンレス製の肉厚のパイプから構成され、外周には
コイル２２が巻きつけられている。コイルドライバ２３
によってコイル２２に直流電流を供給することによって
筒体２０の軸方向に指向した磁力線が生じ、例えば前端
側がＮ極、後端側がＳ極となって筒体２２の中空部内に
磁界が発生する。なお、磁界強度はコイル２２に流れる
電流の大きさで決まり、その大きさはコイルドライバ２
３で調節することができる。

【００１６】筒体２２の肉厚部内には、筒体の軸方向に
延びたヒータ２４が円周を等分割するように複数本組み
込まれている。ヒータ２４は電熱線を内蔵し、筒体２２
の中空部内を加熱するために用いられる。ヒータドライ
バ２５により電熱線への供給電流を増減することによっ
て加熱温度の調節を行うことができる。

【００１７】図２に示すように、筒体２２の後端には非
磁性体からなる円板状のプレート２７が固定されてい
る。プレート２７には、筒体２０の軸方向と平行に延び
た一対の案内ロッド２８が水平方向に並べて固定されて
おり、各々の先端は筒体２０の前端近傍まで達してい
る。案内ロッド２８も非磁性材料からなる。

【００１８】ホルダ３０は板状で、筒体２０の内径輪郭
線内に収まる形状及びサイズになっており、ストリップ
状に切断した磁性材料５をその厚み方向に複数枚離間し
て配列し収容することができるように多数の溝３１が平
行に並べて形成されている。磁性材料５のサイズは、３
５×１．５×０．０３（ｍｍ）程度で、溝３１はこの磁
性材料５を余裕をもって収容できるサイズとなってい
る。ホルダ３０の左右には、前記案内ロッド２８を挿通
するための一対の切欠３２が形成されている。

【００１９】もちろんこの磁性材料５は、前述したタグ
２に使用する磁歪振動片と同サイズであり、その長さは
基本振動周波数の設定に応じて調節される。したがっ
て、磁性材料５の長さも数種類になるが、溝３１を最も
長い磁性材料が収容し得るような長さにしておけば、い
ずれの磁性材料に対してもホルダ３０を共用することが
できる。

【００２０】ホルダ３０も非磁性材料、例えばアルミニ
ウム板からなり、裏面側には非磁性材料からなるカバー
プレート３３がネジ止めされている。これにより、ホル
ダ３０を重ね合わせるように筒体２０内に収容したと
き、隣接したホルダ３０の各々に保持された磁歪振動片
５は互いに接触することはない。また、前面側も同様の
カバープレートで覆うようにしてもよい。

【００２１】ストリップ状に切断した磁性材料５に磁場
熱処理を加えるには、まずホルダ３０の各々の溝３１内
に磁性材料５を収容する。溝３１の幅，長さ，奥行き
は、いずれも磁性材料５のサイズに対して余裕をもって
決められているから、磁性材料５には何ら変形が及ぶこ
とはない。

【００２２】磁性材料５を装填した後、ホルダ３０は筒
体２０の中空部内に収容される。このとき、左右の切欠
３２に一対の案内ロッド２８が挿通され、ホルダ３０は
中空部内に安定に位置決めされる。磁性材料５を保持し
たホルダ３０は同様にして複数個順次に筒体２０内に収
容され、中空部内では互いに厚み方向に重なり合って整
列される。こうして磁性材料５を装填した複数個のホル
ダ３０を筒体２０の中空部内に収容した後、図３に示す
磁場熱処理が行われる。

【００２３】図３は筒体２０の中空部内に収容された磁
性材料５に対して行われる磁場熱処理を表すもので、横
軸に経過時間Ｔ、縦軸に加熱温度をとってある。最初の
１０分間はヒータドライバ２５からの駆動電流によって
ヒータ２４が駆動され、磁性材料５を３６０°Ｃに加熱
して予備アニ−ルが行われる。その後、一旦ヒータ２４
をオフして急冷し、次に３０５°Ｃまで再加熱して９０
分間これを維持し、その後は１８０分程度の時間をかけ
て室温に戻すアニール処理が行われる。

【００２４】上記の熱処理条件は、磁性材料５に用いた
アモルファス合金の結晶化温度が４１０°Ｃ、キュリー
温度が３５３°Ｃであるときのものであるが、結晶化温
度及びキュリー温度を考慮すれば同一素材であっても他
の温度条件に設定してもよく、もちろん別素材であれば
その結晶化温度及びキュリー温度を考慮して適宜に調節
すればよい。熱処理条件の設定は、ヒータ２４への供給
電流と供給時間により簡便に変更することができる。

【００２５】上記熱処理と並行し、コイルドライバ２３
を介してコイル２２が駆動され、磁性材料５に対して磁
界の印加が行われる。コイル２２の駆動により、筒体２
０の一方の端面側がＮ磁極、他方の端面側がＳ磁極とな
り、筒体２０の中空部内には各々のホルダ３０を厚み方
向に横切る向きの磁力線が生じる。この結果、ホルダ３
０の各々には磁力線方向の磁界が加わり、それぞれのホ
ルダ３０に保持された磁性材料５の各々に対しては、そ
の幅方向から一斉に磁界が印加される。

【００２６】上記磁界の印加は、図３に示すように磁性
材料５が所定温度３０５°Ｃに達する付近から徐冷がか
なり進行するまでの範囲で行われる。このように、磁界
の印加方向をストリップ状の磁性材料５の幅方向に一致
させ、しかも加熱後の徐冷期間にも磁界の印加を行う
Ｔ．Ｆ．Ａ．（Transvers Field Annealing ）処理は本
発明特有のもので、磁性材料５の磁気的特性の安定化に
きわめて効果的であることが確認されている。

【００２７】Ｔ．Ｆ．Ａ．処理の前に上述した予備アニ
ールを行うと、磁性材料５をストリップ状に切断したと
きの残留応力をとっておくことができるようになり、
Ｔ．Ｆ．Ａ．後の磁気的特性をより安定化させる上で有
効であることが確かめられている。また、磁性材料５に
印加される磁界の強度は５００〜１０００Ｏｅ程度がよ
いが、３００Ｏｅでも実用上、充分な効果が得られてい
る。なお、上記の熱処理によってコイル２２も加熱され
るため、コイル２２の抵抗値が高くなって安定した磁界
を発生させる上では不利になるが、これを改善するため
には、コイル２２と筒体２０との間に断熱材を設けた
り、空冷装置や水冷装置を併設してコイル２２を冷却す
ればよい。

【００２８】上記の磁場熱処理装置によれば、ストリッ
プ状に切断された多数枚の磁性材料５を１個のホルダ３
０に保持させ、さらにこのホルダ３０を厚み方向に重ね
るように整列させて筒体２０の中空部内に収めるように
してあるから、いちどきに非常に多くの磁性材料５に対
して磁場熱処理を加えることができ、大幅な効率アップ
を図ることができる。

【００２９】また、上記磁場熱処理装置は磁性材料に磁
界を印加する機能だけでなく、磁性材料に熱処理を加え
る機能をも有しているから、従来のように加熱炉を必要
としない。しかも、磁界印加手段としてコイル２２を用
い、熱処理用には電熱式のヒータ２４を用いることによ
って、磁界の印加条件や熱処理条件を自在に設定できる
という利点もある。

【００３０】図４は本発明の磁場熱処理を別の実施形態
で行うときに用いられる磁界印加手段を示す。この磁界
印加手段は、コバルト磁石４０に一対の鉄製のヨーク４
１，４２を固着したもので、各々の端面４１ａ，４２ａ
に垂直な向きに磁界が発生する。アルミニウム等の非磁
性体からなる板状のホルダ４５には、前述した実施形態
で用いられたホルダ３０と同様、磁性材料５を厚み方向
で離間させて配列して収容できるように、多数の溝４６
が形成されている。

【００３１】溝４６の各々に磁性材料５を装填した後、
ホルダ４５をヨーク４１，４２の端面４１ａ，４２ａ間
に配置すると、磁性材料５に対してその幅方向から磁界
を印加することができる。この状態で加熱炉を利用して
Ｔ．Ｆ．Ａ．処理を加えることによって、磁性材料５の
磁気的特性を良好なものにすることができる。なお、こ
の場合の磁場熱処理は、図３の予備アニルを省略し、ま
た磁界の印加期間は徐冷の終了まで延長されることにな
る。

【００３２】この実施形態ではコバルト磁石４０も加熱
炉内で高温に加熱されることになるが、コバルト磁石４
０は耐熱性に優れているため、熱減磁の影響をほとんど
無視することができる。また、ホルダ４５をその厚み方
向で整列させれば、端面４１ａ，４２ａ間に複数のホル
ダ４５を配置することも可能となり、図６に示すホルダ
１２を用いるよりも、いちどきに磁場熱処理を加えるこ
とができる磁性材料５の枚数を増やすことができる。さ
らに、磁石自体の大きさも小さくて済み、設備コストを
節約する上でも有利である。

【００３３】以上、図示した実施形態にしたがって本発
明について説明してきたが、本発明を実施するに際して
は、各請求項記載の要旨から逸脱しない範囲で適宜の変
更が可能である。例えば磁性材料の組成や寸法、熱処理
を行うときの温度や時間、磁性材料を保持するホルダの
形状やサイズ、磁性材料を収容する溝の本数や長さ、磁
界の強度、筒体２０やヨーク４１，４２の形状及びサイ
ズなどは、必要に応じて適宜に設定される。また、筒体
２０を用いる場合においても、コイル２２の代わりに、
その両端に永久磁石を配置して磁界を発生させることも
可能である。

【００３４】

【発明の効果】上述したように、本発明においてはスト
リップ状に切断された後の複数枚の磁性材料をその厚み
方向で離間させてホルダに整列させて収容し、磁性材料
の幅方向に沿った磁界を印加した状態でアニール処理、
すなわちキュリー温度未満の所定温度まで磁性材料の温
度を上げてゆき、しかる後にゆっくりと温度を下げてゆ
く熱処理を加えるようにしたから、一度の処理工程で多
数枚の磁性材料についてその磁気的特性を安定化させる
ことができ、またこの処理期間中にはいずれの磁性材料
についても機械的なストレスが加わることがないから、
品質のバラツキもない。

【００３５】また、上述した磁場熱処理を行うために改
良された本発明装置によれば、筒体の中空部内に板状に
なった上記ホルダを厚み方向で重ねて収容する構造であ
るため、磁性材料の処理枚数を大幅に増やすことがで
き、処理効率を格段に向上させることができる。そし
て、磁界印加手段として筒体に巻きつけたコイルを用
い、さらに熱処理用のヒータをも筒体に組み付けておく
ことによって、特に加熱炉を使用することなく、簡単に
磁場熱処理を加えることができ、また処理条件も簡単に
設定し、変更することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の一例を示す外観図である。

【図２】図１の装置の要部縦断面図である。

【図３】本発明の磁場熱処理工程を示すタイムチャート
である。

【図４】本発明の他の実施形態を示す外観図である。

【図５】磁歪振動片を用いたデータ記憶用のタグの分解
斜視図である。

【図６】従来の磁場熱処理で用いられているホルダの外
観図である。

【符号の説明】

５磁性材料２０筒体２２コイル２４ヒータ２８案内ロッド３０ホルダ３１溝４０コバルト磁石４１，４２ヨーク４５ホルダ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ストリップ状の磁性材料をその厚み方向
に複数枚離間させて非磁性体からなるホルダ上に配列
し、これらの磁性材料に対して幅方向に一定の磁界を印
加した状態にしてこれらの磁性材料を所定温度まで徐々
に加熱した後、徐々に温度を低下させて前記磁界内での
アニールを行うことを特徴とする磁場熱処理方法。
【請求項２】磁力線が軸方向に指向した筒体の内部
に、ストリップ状の磁性材料をその厚み方向に複数枚離
間させて保持した非磁性体からなる板状のホルダを磁性
材料の幅方向が磁力線の向きと一致するように複数個整
列させて収容し、これらのホルダに保持された磁性材料
を所定温度まで徐々に加熱した後、徐々に温度を低下さ
せて前記磁力線による磁界内でのアニールを行うことを
特徴とする磁場熱処理方法。
【請求項３】筒体と、この筒体に設けられ筒体の中空
部内を加熱するヒータと、前記筒体の中空部内に軸方向
に指向した磁力線を発生させる磁界印加手段と、ストリ
ップ状の磁性材料をその厚み方向に複数枚離間させて保
持し、磁性材料の幅方向が磁力線の向きと一致するよう
に筒体の中空部内に整列して収容される非磁性体からな
る板状の複数のホルダとからなることを特徴とする磁場
熱処理装置。
【請求項４】前記磁界印加手段は筒体の外周に巻きつ
けられたコイルであることを特徴とする請求項３記載の
磁場熱処理装置。
【請求項５】前記ヒータは、筒体の肉厚部内に収めら
れていることを特徴とする請求項４記載の磁場熱処理装
置。
【請求項６】前記筒体に、その中空部内で軸方向と平
行に延ばされた案内ロッドを設け、この案内ロッドを前
記ホルダに形成された挿通部に貫通させることによって
ホルダが筒体の中空部内に位置決めされることを特徴と
する請求項３ないし５のいずれか記載の磁場熱処理装
置。