KR960002142B1 - 전자식 물품감시장치용 자기마커 - Google Patents

전자식 물품감시장치용 자기마커 Download PDF

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KR960002142B1
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몬티안 사무엘
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미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩츄어링 컴패니
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Abstract

내용 없음.

Description

전자식 물품감시장치용 자기마커
제1도는 본 발명에 따른 삼각형 모양의 플럭스 집전기를 구비하는 마커의 제1실시예를 나타내는 평면도.
제2a도와 b도는 대향하는 원형의 공간부에 의해 형성되는 스위칭면과 인접플럭스 집전기의 다른 실시예를 나타내는 평면도.
제3도 내지 제5도는 본 발명에 따른 삼각형과 사각형 모양의 마커를 나타내는 평면도.
제6도는 복수의 마커를 포함하는 펀치시이트를 나타내는 평면도.
제7도는 제6도의 선 7-7을 따라 절취한 측면도.
제8도는 제6도에 도시된 시이트로부터 형성된 마커 스트립을 나타내는 투시도.
제9도는 제1도의 실시예에 대한 2차원 대응부를 나타내는 평면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10,20,40,46,58,66 : 마커(maker)
12,24,44,44',44'',44''',52,52',52'',56 : 스위칭면(switching section)
14,16,26,28 : 플럭스 집전기(flux collector)
30,54 : 잔류자기물질 42 : 공간부(removed portion)
62,86,90 : 노치(notch)
본 발명은 마커(marker)를 이용한 전자식 물품감시(EAS) 장치로서, 특히, 자성물질부를 이용한 교반자계에 의하여 검색되고, 마커의 표시에 의해 검출된 자계의 고조파가 발생되는 것에 관한 것이다.
이제까지는 고조파발생 EAS 마커와 같은 낮은 보자력과 높은 투자율을 갖는 자성물질의 이용에 대하여 공지되어 왔다. 상기와 같은 마커는 1934년 피에르 아더 피카드에 의해 허여된 프랑스공화국 특허 제763,681호에 최초로 기술되었는데, 최근에는 높은 고조파의 발생을 위한 고투자성물질의 신축스트립과 같은 부품의 이용에 대해 알려져 있으며, 상기 마커는 서류가방의 프레임, 우산과 같은 물품에서 신호를 구별할 수 있도록 신뢰성을 개량한 것이다. 대표적인 실예가 미합중국 특허 제3,665,449호, 3,790,945호 및 3,747,086호에 기재되어 있다. 상기 신축성 스트립은 통상적으로 검색된 자계와 스트립이 동일선상에 존재할 경우에만 검출가능하며, L형, T형 또 X형 구조의 부가스트립을 구비하므로써 다중방향의 반응을 제공하는 기술에 대하여 공지되어 있다. 미합중국 특허 제4,074,249호(미내시)에는 다중방향의 반응은 초생달형상의 스트립을 형성하여 얻을 수 있다. 아울러, 퍼링톤 등에게 허여된 미합중국 특허 제4,249,167호에는 각 퍼멀로이스트립이 상호 선형이고 인접한 경화성 자기 부품의 X형 구조로 배열된 2개의 신축 퍼멀로이 스트립을 제공하므로써 다중방향성 반응의 마커의 구성에 대해 공지되어 있다.
신축성있는 "개방스트립" 구조는 높은 고조파 반응을 얻기 위해서는 바람직한데, 미합중국 특허 제4,075,618(몬티안)에는 고조파 발생이 가능한 마커에 대해 기술되어 있고 특허 제3,665,449호에 기재된 바와같이 시스템내에서 작동하므로써 "개방스트립"을 형성하는 경우 불필요하게 긴 고투자성물질의 스트립에서 짧은 스트립쪽에 플럭스 집전기를 추가하여 형성할 수 있다. 피카드 또한 극성팽창은 감도의 증가를 제공한다고 했을 뿐 아니라 페어론은 특허 제3,790,945호에 플럭스를 집전하기 위해서 극성부품의 쿠폰 이용을 제시하였다.
상술된 특허중에서 엘더, 페어론, 피터슨, 미내시 및 몬티안에 의해 기술된 마커는 확실히 상용적 효용을 갖고 있다. 그러나, 상기 마커의 사용에 있어서는 크기와 신축된 형상의 제한을 받아왔다.
본 발명에 따른 마커의 EAS 시스템에서는 특히 여러방향에서 자계의 검색영역 내부에서 발생하는 경우에 유용하다. 예컨대, 미합중국 특허 제4,300,183호(리차드슨)에 기술된 것같이 상이하게 규정된 자계는 동상과 이상이 번갈아 일어나는 검색영역의 대향면상에서 코일내에 전류의 형성에 의하여 발생된다. 주어진 위치에서 상기 결과 발생하는 보완 및 상반되는 자계는 여러방향에 비해서 한쪽방향에서 다소 약하게 형성되며, 그 결과 형성된 마커는 상기 EAS 장치에서 발생된 강력한 자계와 관련된 방향으로 위치설정될때에만 확실히 감지할 수 있게된다. 상용적 가치가 있는 마커는 영역내에 어떻게 배치되는냐에 상관없이 확실히 감지할 수 있을 정도의 감도를 구비하여야 바람직하다. 그러나 실질적인 의미에 있어서, 모든 방향 및/또는 위치에서 마커를 감지할 필요는 없다.
신축성 있는 "개방스트립"형 마커를 이용하여 설계된 전형적인 EAS 장치는 3엠 컴패니에서 판매하는 WH-1000과 1200형 시스템이다. 예컨대, 상기 장치는 대개 검색영역 내부에 10KHz의 교반자계를 발생하며, 영역의 대향면상의 코일에 발생된 자계가 상반구조일 경우 영역의 중앙에서 약 96A/m의 최소자계의 세기를 가지며 보완구조일 경우에는 약 192A/m의 최소자계의 세기를 나타낸다. 수신코일로부터 상기 시스템의 프로세스신호에 대한 수신부는 검색영역에 인접한 판넬내부에 위치하고, 인가된 자계의 고순위 고조파에 상응된 신호가 경보호로를 작동하므로써 감지되어진다.
다양한 마커의 성능을 비교하기 위해서는 소정의 주파수에서 변하는 자계를 발생하고 EAS 장치에 필적할만한 조절가능한 강도를 구비하는 테스트기구를 이용하는 것이 바람직하다. 상기 테스트기구는 EAS 장치에 의한 고조파특성에 대한 신호를 감지하고 유효비교치를 보증하는 표준마커에 따른 감도치를 제공한다.
테스트기구는 3엠컴패니에서 제조한 WH 0111 휘스퍼테이프 감지스트립과 같은 상용적 사용가치가 있는 마커에 의해 측정하는 것이 바람직하고 길이 6.7cm, 폭 1,6mm 두께 0.02mm의 미결정금속으로 구성되며 코발트 69%, 철 4.1%, 니켈 3.4% 몰리브덴 1.5%, 규소 10% 및 붕소 12%의 공칭성분(%)으로 이루어진다. 상기 마커는 테스트기구의 자계와 평행으로 삽입되며 마커가 확실하게 감지할 수 있는 최소자계의 세기인 96A/m에서 10KHz에 대한 표준감도치가 1.0을 나타내도록 이득이 조절되어야 한다. 192A/m 보다 높은 자계에서 비결정 마커가 거의 일직선상에 놓일경우 4.8의 감도치가 관측된다.
신축성 마커의 길이를 축소화하는 것이 바람직한대, 짧은 스트립은 고순위고조파가 극대화인 높은 자계의 세기에서도 주변영역에 수용할 수 있는 감도가 충분하지 못하다. 예컨대, 상술된 비결정금속의 두께가 0.02mm인 리본은 길이 2.5cm와 폭이 1.6mm, 0.8mm 및 0.5mm로서 절단한다.
하기 도표에 기재된 상대 감도치는 상술된 동일절차를 따라 결정된다.
Figure kpo00001
따라서 스트립폭이 좁고 넓은 것에 관계가 없다는 것을 알 수 있다. 그러므로 모든 경우에서 발생된 감도레벨내에서 자기소거의 영향을 줄이고 전체용적을 늘려야 한다. 추가로 피카드에 의해 제7도에 도시된 것과 같은 극성신장을 갖는 2.5cm 길이의 부품이 치수가 정할 경우, 중심부 길이는 중심폭의 약 8배이며 전체길이는 중심폭의 약 13배이다. 0.02, 0.26 및 0.46의 표준감도치는 상술된 3개의 자계의 세기에서 관측된 것이다.
따라서, 종래의 기술에서 극성신장이 부과되므로써 감도가 증가하고 있음을 알 수 있으며 그와같은 잇점은 주변마커에서는 아직까지 부족한 상태이다.
상술한 마커들과는 달리, 종래에 사용되던 것과 유사한 자성물질을 사용하되 크기는 종래의 것보다 훨씬 작게하고 장방형 스트립이 아닌 형상으로 제조한 마커에 의하면, 매우 높은 수치의 고조파가 발생하는 것을 알 수 있었다. 더우기, 높은 투자율, 낮은 보자력의 물질로된 적어도 하나의 매우 짧고 협소한 단면의 중심부를 가지는 한편 그 중심부의 양단 부근에 플럭스 집전기가 배치된 정사각형 또는 직사각형, 즉 우표형상의 투자율 높은 물질에 있어서도, 매우 높은 수치의 고조파가 쉽게 발생하는 것으로 판명되었다. 상기 중심부는, 플럭스 집전기가 스위칭면내에서 상당한 량의 플럭스를 집속하여 한 곳으로 모을 수 있을 정도로 충분히 넓은 것인 한, 자기 스위칭면으로서의 기능을 하여 매우 높은 수치의 고조파를 발생한다. 이와같이 스위칭면에 자속을 집속하면, 유효자속밀도가 증가하게 되므로, 스위칭면에서의 자극은 인가자장의 반전에 따라 매우 신속히 반전되고, 장방형 스트립에서와 같은 소정의 인가자장에서 매우 높은 수치의 고조파가 발생된다. 이러한 마커에 의해 발생된 신호는 검출기준으로서 신뢰할만한 매우 높은 수치의 고조파를 가질뿐만 아니라 기타 여러가지의 분리특성도 가지므로 고조파 자체를 분리하지 않는 기타장치에도 상기 마커를 유용하게 사용할 수 있다.
자성구조체를 형성하는 스위칭면 및 플럭스 집전기는 길이와 폭이 3.2cm 이하, 바람직하게는 2.5cm 미만으로 되어 있다. 스위칭면은 최소폭을 가진 보자력이 낮고 투자율이 높은 재료로 이루어지며, 그 단면적은 0.003-0.03mm2이다. 최소폭에 수직한 스위칭면의 길이는 그 폭의 20배 이하, 폭 2.0cm 미만이고, 각 스위칭면의 끝부분은 최소폭의 5배 이상인 폭(최소폭에 평행함)을 가지는 정점으로 되어 있다.
각각의 플럭스 집전기는 스위칭면의 폭에 평행한 최대폭을 가지는 저보자력, 고투자율의 판상재료로 된 공통평면부로 이루어지며, 상기 최대폭은 스위칭면의 최소폭보다 10배 이상 크다.
이러한 마커는 여전히 한방향에서만 감응하며, 가장 약한 자장인 96A/m에서 측정한 상대감도가 약 0.4에 불과하므로 제한적으로만 사용할 수 있다. 그러나, 강한 자장에서 측정한 상대감도는 1.0 이상이므로 최악의 조건을 제외하고는 마커를 검출할 수 있다.
2 이상의 서로 다른 방향에서 검출을 행할 수 있는 본 발명의 대표적인 실시예에 있어서, 본 발명의 마커는 상술한 바와같은 적어도 2개의 스위칭면을 가지며, 각 스위칭면의 길이는 서로 다른 2개의 방향으로 연장되어 있다. 또한, 각 스위칭면은 하나 이상의 공통 플럭스 집전기를 구비하는 것이 바람직하다. 이러한 실시예는 내부로부터 이탈된 부분을 가지는 저보자력, 고투자율의 정사각형 판상재료로 구성하는 것이 특히 바람직하며, 이렇게하면 판상재료의 이탈부와 2개의 인접한 외단부 사이에 2 이상의 협소 영역이 형성되고, 상기 협소영역은 서로 수직하게 연장된 2개의 스위칭면을 구획한다. 상기 이탈부는 원형으로서 정사각형 판재내부에 중심을 두고 있는 것이 바람직하며, 이렇게하면 판재의 각 변의 중앙점에 인접한 4개의 스위칭면이 생겨나고, 4개의 모서리는 2쌍의 스위칭면에 대한 플럭스 집전기 역할을 하며, 각 쌍의 스위칭면은 서로 직각을 이룬다.
제1도에서 평면도로서 도시된 바와같이, 본 발명에 대한 마커의 일실시예에 있어서는 퍼멀로이와 같은 낮은 보자력과 고투자성 물질을 갖는 시이트로서 구성되는데, 상기 시이트는 적어도 하나의 중심 또는 축소된 단면 영역의 스위칭면과 각각의 상기 스위칭면의 대향 단부에 인접한 플럭스 집전기를 구비하도록 절단된다. 그러므로 제1도에 있어서 상기 마커(10)는 스위칭면(12)가 삼각형 모양의 플럭스 집전기(14,16)를 가지며 두께가 0.015mm이고 부품의 전체폭과 길이가 각기 2.5×2.5cm인 퍼멀로이 시이트에서 절단하는 것이 바람직하다. 상기 스위칭면(12)은 플럭스 집전기(14,16)사이에 대칭적으로 중앙에 위치하며, 0.76mm의 폭과 4.8mm의 길이를 갖는다. 상기 절단시이트는 종이, 보강 플라스틱 박판등과 같은 감광성 접착물을 보강층(18)에 압축하여 부착하는 것이 바람직하다.
제1도와 관련하여 상술한 본 발명에 따른 마커는 전술된 테스트장치의 자계와 일직선상에 있는 스위칭면의 길이로서 위치가 설정되며, 이것에 의하여 플럭스 집전기는 상기 스위칭면의 내부에 플럭스가 집중되도록 배향되는데 최소자계의 세기가 96A/m 일때 관측된 상대 감도치가 0.4의 자계의 세기가 192A/m 일때는 1.0으로 증가하며, 240A/m에서는 1.3이다. 동일한 자계의 세기에서 테스트할때, 동일한 형상의 마커는 0.25, 1.1 및 1.4의 감도를 나타내는 0.02mm 비결정 물질을 준비해야 한다.
본 발명에 따른 마커는 주파수 범위 이상에서도 작동하는 시스템에도 유용한데, 3M 모델 WH-1000 및 1200 시스템에 사용된 주파수에 상응하는 주파수인 10KHz 범위에서 사용된다. 상기 마커가 다른 주파수에서 테스트되어도 동일한 성능을 나타낸다.
상술한 바와같이, 본 발명은 마커의 스위칭면을 갖는 단면 영역은 합성 감도에 매우 중요하다. 예컨대, 상기 플럭스 집전기의 전에 크기와 스위칭면의 길이는 제1도에서 상술된 것과 동일한 0.015mm 두께의 퍼멀로이로서 제조된 마커에 의해 일련의 테스트가 시행되며, 상기 스위칭면의 폭은 각각 0.13mm, 0.38mm, 0.76mm 및 1.4mm이다(즉, 스위칭면의 단면적은 각기 0.0020, 0.0058, 0.012, 0.021mm2임).
아울러, 최소자계의 세기가 96A/m 일때의 상대 감도치는 각기 0.14, 0.26, 0.4 및 0.22이며, 192A/m일때는 0.26, 0.44, 1.1 및 0.84이다. 따라서 감도의 증가는 강력한 자계의 노출로 인한 확장된 스위칭면을 갖는 마커에 의해 발생한다는 것을 알아야 한다. 추측하건대 이용 가능한 대량의 플럭스가 많은 물질을 포화시키므로써 더욱 강력한 신호를 발생하기 때문이다. 그러나, 스위칭면의 단면적이 확장될때 상기 단면의 모든 물질을 포화하는데에 이용할 수 있는 플럭스는 충분하지 못하다. 그 결과 감도가 저하하게 된다.
상기 요약된 결과에 의하면 퍼멀로이 시이트에서 절단한 여러형태의 마커를 제조한다. 상기 물질을 자기 특성은 기계가공에 매우 민감하므로 스위칭면이 합성 감도에 영향을 받아 형성된 절단 부분인 시이트 모서리가 손상되며 특히, 잔여부의 크기가 매우 작을 경우에는 상기 잔여부를 통하여 손상을 받게 된다. 마커는 모서리의 손상을 방지하기 위하여 결함있는 부분과 떨어져서 에칭, 후-어닐일링이 되거나 주어진 크기에 대하여 다소 좋은 감도를 나타내는 고투자성 비결정 물질과 같이 변형 감도가 적은 물질을 사용함으로써 내재 물질의 단가 혹은 제조비용에 대한 여러 형태가 장점에 의해 상쇄된다.
제1도에 관하여 상술된 것과 유사한 마커의 다른 실시예에 대하여 제2a도의 평면도로서 도시되어 있다. 도면에 도시된 상기 자계(20)는 중앙스위칭면(24)과 플럭스 집전기(26,28)를 각 단부에 구비하도록 형성되고 보강시이트(32)에 부착되도록 퍼멀로이 시이트로서 제작하는 것이 바람직하다. 실시예에 있어서, 상기 스위칭면(24)이 이 반원형 커트-아우트 사이의 중앙부에 형성되도록 상기 사이트로부터 반원형 영역을 펀칭하므로써 이루어진다. 스위칭면이 이미 형성된 제1도의 실시예와 상이한 제2a도의 실시예에서는 상기 스위칭면(24)과 인접 플럭스 집전기(26,28)사이에는 점차적인 전이가 존재한다. 이와같은 실예로서 특히, 최소폭
Figure kpo00002
(24)과 최소폭의 20배보다 작고 최소폭에 직각인 길이(L)(38)를 갖도록 제2b도에 도시된 바와같이 상기 스위칭면(24)의 한계가 형성되는 것이 유익하다. 길이 L의 최종단부는 상기 최소폭의 5배보다는 작지 않은 폭으로서 라인(36)에 존재한다. 상기 마커(20)의 전체 크기는 폭 2.5cm×길이 2.5cm가 바람직하며, 스위칭면은 대향면으로부터 반원형 노치를 스탬프에 의해 0.76mm 폭의 스위칭이 형성된다. 상술된 방법에 따라서 테스트할때 최소자계의 감도가 96A/m일때 대개 마커는 0.3-0.4의 강도를 나타내는데 모서리 손상을 방지하는데 기인하는 신호의 강하의 크기에 따라 좌우된다.
또한, 제2a도에는 비크알로이, 탄소강등과 같은 잔류자기 물질로된 고보자력의 제2소자(30)가 마커(20)의 일부로서 도시되어 있다. 이러한 제2소자를 부가하면 마커가 이중상태로 된다. 상기 물질은 스위칭면의 영역에서 자화 되었을 경우에는 외부자장을 형성하여 인접한 스위칭면을 편향시키므로써 교번 검색장에 있어서 자화가 반전되는 것을 방지하거나 적어도 그로인하여 발생한 응답을 변화시킨다. 어느 경우에 있어서나, 제2소자(20)의 자화여부에 따라 용이하게 식별할 수 있는 상이한 신호가 발생한다.
상술한 바와같이, 제1도, 제2a 및 b도에 도시한 마커(10)(20)는 각각 비자성 보강층(18)(32)을 구비하는 것이 바람직하다. 이러한 비자성 보강층은 빳빳한 판지, 카드보드, 플라스틱판등을 사용할 수 있으며, 필요에 따라 자성시이트의 어느한쪽 또는 양쪽에 형성시킬 수 있다. 상기 비자성 보강층은 자기반응에 악영향을 줄수도 있는 자성판재의 변형, 굽힘등을 방지하는 한편, 자성 물질을 은폐시키는 역할을 하고, 또 사용자의 정보를 기록할 수 있는 인쇄면을 제공한다. 마찬가지로, 압력 감응성 접착제층, 접착력이 약한 캐리어 라이너, 인쇄 가능한 상부층등을 구비할 수도 있다.
제1도, 제2a 및 b도와 관련하여 설명한 상기 마커는 단지 한 방향에서만 최대의 감도를 발휘한다. 즉, 상기 마커는 플럭스 집전기가 가능한한 많은 수의 자속선과 대향할 수 있도록 검색지역내에 존재하는 자장과 상대적으로 배향되어야 한다. 이러한 마커가 방향에 관계없이 검출되도록 하기 위해서는 검색지역내에서 3개의 직각방향으로 자장을 발생시키는 것이 바람직하다. 장치의 자장발생부에 있어서 이러한 제약은 장치를 복잡화하고 가격을 상승시키는 요인이 되는 것이 분명하다.
본 발명의 다른 실시예에서는, 2 이상의 방향에서 감응하므로써 단지 2개의 직각방향에서만 자장이 필요하도록 하여 자장 발생장치의 구조를 단순화할 수 있는 마커를 제공한다. 제3도에는 이러한 다방향 감응마커(40)의 하나가 도시되어 있다. 이 다방향 감응 마커는 퍼멀로이 등과 같은 고투자율의 정사각형 시이트로 구성되며, 원형 중심부(42)를 제거하였고, 각 변의 중앙점에 4개의 스위칭면(44)(44')(44'')(44''')을 가진다. 따라서 정사각형의 각 모서리는 스위칭면용 플럭스 집전기를 구성하여 그것으로부터 연장된 2개의 스위칭면을 플럭스 집전기로서의 역할을 한다. 두께 0.015mm, 양변의 길이 2.5cm인 퍼멀로이의 중앙부를 원형으로 절취하여 폭 0.76mm의 스위칭면을 형성시킨 상기 마커는 상술한 바와같은 최소자계의 세기에서 측정한 상당 감도가 0.34였으며, 직선변중 어느하나가 솔레노이드의 자장과 정렬되도록 배치된다. 또, 자계의 세기 1925A/m 및 288A/m에서 측정한 감모는 각각 1.1 및 1.6이었다.
다방향 마커는 기타의 각종 2차원 형상체, 특히 정다각형으로 제조하여 재료의 손실을 극소화할 수 있다. 제4도에는 상술한 바와같은 고투자율의 재료를 삼각형으로 성형한 다방향 마커의 다른실시예가 도시되어 있다. 이 실시예에 있어서도 원형중앙부(50)를 제거하여 각 변의 중앙점에 협소한 스위칭면(52)(52'),(52'')을 형성시킨다. 또한, 제4도에 도시한 실시예에 있어서 마커는 각 스위칭면에 겹쳐진 잔류자기부(54)를 구비하므로써 이중 상태를 이루고 있다. 제2도에 도시한 실시예와 관련하여 상술한 바와같이, 잔류자기부(54)가 자화되면 국부자장이 발생하고, 이 국부자장은 인접한 스위칭면(52)(52')(52'')에 고투과율의 재료를 편중시킴과 동시에 마커가 검색지역에서 교번자장에 노출될때 발생하는 신호를 변화시킨다. 두께 0.015mm, 길이2.5cm의 퍼멀로이의 중앙부를 원형으로 절취하여 각 변을 따라 폭 0.58mm의 스위칭면을 형성시킨 정삼각형의 마커는 각 변중 어는 하나를 상술한 시험장치에서 96A/m의 최소자계와 정렬시킬 경우 허용한계치의 감도를 나타내는 것으로 판명되었다.
제1도와 관련하여 상술한 바와같이, 스위칭면의 단면적은 마커의 감도를 결정하는데 있어서 매우 중요하다. 제3도에 도시한 것과 같은 정사각형 마커는 대형 퍼멀로이 시이트의 중앙부를 원형으로 절취하고 각각의 정사각형편을 분리하여 편리하게 제조할 수 있다.
스위칭면은 일반적으로 0.76mm의 폭을 가지므로, 인접한 원형 절취부간의 거리는 1.52mm이다. 따라서, 원형 절취부간의 절취위치는 각 스위칭면의 폭이 0.76mm로 되고, 예를들면 한쪽은 0.64mm인 반면 다른 한쪽은 0.89mm가 되는 일이 없도록 매우 정확하게 제어해야 한다. 각 스위치이면의 폭이 서로 달라지더라도 사용가능한 마커를 제조할 수는 있지만, 마커에 따라 감도가 달라지면 주어진 장치에 최적한 마커를 선택하기가 곤란하다.
스위칭면의 치수는 인접한 마커와 홀더간의 절취선의 정확한 위치에 관계없이 설정하는 것이 바람직한 것으로 밝혀졌다. 제5도에 도시한 바와같이, 마커(58)의 각 가장자리에서 스위칭면 (56)의 폭은 중앙의 대형천공구멍(60)과 가장자리의 대략 중앙에 위치한 소형 노치간의 폭과 같게하는 것이 바람직하다.
따라서, 제5도에서 처럼, 퍼멀로이 시이트는 웨브의 종방향 및 횡방향으로 대형 구멍(60)과 소형구멍(62)이 교호적으로 천공된 모양으로 제조하는 것이 바람직하다. 천공 구멍(60)(62)의 크기 및 위치는 펀치 및 다이작업 또는 에칭에 의하여 결정된다.
그리하여, 폭 0.76mm의 스위칭면(56)은 마커간의 절취선의 정확한 위치에 관계없이 정확하게 형성되고, 그후 마커는 소형구멍을 따라 연장된 절취선을 따라 절취하므로써 서로 분리할 수 있게 되며, 마커를 절취했을 경우 웨브의 종방향 및 횡방향에는 각 변을 따라 노치가 형성된다. 이렇게하여 마커는 절단 칼 또는 다이를 정확히 정렬시킬 필요없이 로울러 다이등에 의하여 대량 생산할 수 있다.
대량생산되는 다방향 감음성 마커는 일련의 펀칭, 에칭, 슬리팅 및 라미네이팅 작업을 거쳐서 제조하는 것이 바람직하다. 그리하여, 예를들면 제6도에 도시한 것과 같은 두께 0.015mm의 퍼멀로이시이트로된 고투자율의 웨브(84)가 제공되고, 이 웨브는 병렬로 배치된 복수의 마커를 절취하기에 충분한 폭을 가지며, 마커의 세로 방향으로 형성되는 마커의 수는 웨브의 길이에 의해서만 한정된다. 일반적으로, 웨브는 폭 15cm의 것이 사용되며, 이 웨브에는 6개의 마커를 병렬로 형성시킬 수 있다. 본 발명의 최적 실시예에 있어서, 시이트에는 제1세트의 반복 패턴(86)이 천공되고, 각 패턴은 웨브의 길이 방향과 평행하게 연장된 절취선(88)에 수직한 3개의 인접 구멍으로 이루어지며, 시이트는 절취선을 따라 파단되어 일련의 마커, 즉 스트립(89)을 형성한다. 마찬가지로, 시이트에는 웨브의 횡방향으로 연장된 절취선(92)에 수직한 3개의 인접구멍으로 이루어진 제2세트의 반복패턴(90)이 천공되고, 스트립(89)은 상기 절취선을 따라 파단되어 각각의 마커를 분리한다. 제6도에 도시한 실시예에 있어서, 각변의 길이가 약 2.54cm인 정사각형 마커가 필요한 경우에는, 절취선(88)(92)간의 거리는 2.54cm, 패턴(86)(90)을 구성하는 3개의 구멍의 직경의 3.2mm, 인접한 구멍간의 간격은 0.76mm로 한다.
웨브(84)은 펀치 및 다이를 통과하면서 대형의 원형부(94)가 절취되고, 이 원형부는 각 마커에 천공된 4개의 구멍의 대략 중앙에 위치한다. 각 스위칭면의 폭은 3개의 구멍으로 이루어진 구멍 세트내의 인접한 구멍간의 간격에 의하여 정해지므로, 중앙에 위치한 대형구멍의 위치를 정확히 설정하는 것은 중요하지 않다.
웨브가 퍼멀로이등과 같은 응력감응성 물질로 이루어진 경우에는 자기반응을 극대화하기 위하여 웨브를 담금질하는 것이 바람직하다. 이와 같은 웨브의 담금질은 펀칭작업전에 행할 수도 있지만, 펀칭작업중의 손상을 방지하기 위해서는 2세트의 구멍을 천공한 후에 담금질을 하는 편이 좋다. 후속의 슬리팅작업중 어느 정도의 손상이 발생하는 것은 피할 수 없으나, 이러한 손상은 특히 슬리팅작업시 주의를 기울인 경우에는 심각한 것이 아니며, 슬리팅 후 담금질을 행하지 않더라도 사용가능한 마커가 형성된다.
3개의 구멍으로 이루어진 각 구멍세트(86)(90)를 절취선(88)(92)에 대하여 경사시켜서 스위칭면의 폭이 절취선에 대하여 45°의 각도를 이루도록하면 더욱 바람직하다. 따라서, 스트립(89)을 로울에 감을때나 풀때 발생하는 기계적 응력으로 인한 신호의 악화를 최소화할 수 있다.
설명의 편의상세로 방향 치수를 대폭 확대해서 도시한 제7도의 단면도(제6도의 7-7선 단면도)에서 알수 있는 바와 같이, 천공 및 담금질된 퍼멀로이 웨브(84)일측에는 0.05mm 두께의 압력감응성 접착제층(96)이 피복되고, 그 반대측에는 0.13mm 두께의 접착력이 약한 이탈 라이너(98)가 피복되며, 이 이탈라이너는 후에 제거되므로써 마커의 접착제층(96)을 물품에 붙일 수 있게 된다.
천공된 금속제웨브(84)의 타측에는 두께 0.10mm의 인쇄가능한 피복층(100)이 0.05mm 두께의 압력감응성 접작체층(102)을 통하여 피복된다. 이 피복층은 그후 절취선(88)을 따라 파단되어 웨브의 길이방향으로 스트립(89)을 형성하고, 또 절취선(92)을 따라 부분적으로 파단되어 파단되지 않은 이탈라이너(98)를 그대로 남겨 놓으므로써 스트립을 지지하도록 한다. 이어서 스트립은 후에 딱지부착기등에서 사용할 수 있도록 로울에 감겨지고, 각각의 마커는 보호할 물품에 붙이기전에 이탈라이너로부터 박리된다.
최종피복층이 형성된 후의 스트립(89)에 관한 상세한 사항은 제8도에 도시되어 있다. 이 도면에 있어서, 천공된 금속스트립(89)의 상면은 압역감응성 접착제층(102)을 통하여 인쇄가능한 표면층(100)에 피복된다. 또한, 스트립(89)의 저면에는 접착력이 약한 캐리어층(98)이 피복되는 압력감응성 접착제층(86)이 형성되어 있다. 캐리어층(98)을 제외한 모든 박층은 절취선(92)을 따라 파단되므로써 스트립이 로울형태로 풀리도록 하고, 각각의 마커는 스트립이 풀림에 따라 캐리어층(98)으로부터 박리된다.
상술한 다방향 감응성 마커에 있어서, 플럭스 집전기는 하나이상의 스위칭면을 공통으로 구비하고 있다. 본 발명의 다방향 감응성 마커의 다른 실시예는 2 이상의 플럭스 집전기를 가지는 스위칭면으로 구성된다. 따라서, 마커(66)는 제9도에 도시한 바와 같이 비자성 보강시이트(70)에 피복된 고투자율의 시이트(68)로 이루어진다. 고투자율의 시이트(68)는 철단면(iron-cross) 형상으로 절단되어서 중심부에는 스위칭면(72)이 위치하고, 스위칭면에는 4개의 플럭스집전기(74)(76)(78)(80)가 자기적으로 접속되도록 한다. 그리하여, 한쌍의 플럭스집전기(74)(78)은 제1의 방향을 따라 플럭스를 집속하는 한편, 다른 한쌍의 플럭스집속기(75)(80)는 제1방향으로부터 90°방향에서 플럭스를 집속하므로써 소정의 다방향 감응성을 제공하게 된다. 제9도에 도시한 마커는 스위칭면에 겹쳐지는 잔류자기물질의 시편을 구비하여 이중상태로 될수도 있고, 잔류자기 물질의 시편은 자화될 경우 고투과율 부분에 의해 발생된 반응을 변화시킨다.
각종 주파수에서 작동하는 장치에 있어서 본 발명에 의한 마커의 다양한 이용가능성을 실증하기 위하여, 제6도 내지 제8도에서 설명한 마커를 상술한 시험장치로 시험하였다. 그러나 솔레노이드는 10,000Hz, 1000Hz 및 100Hz에서 작동시켰고, 수신기회로는 매우 높은 수치의 고조파를 처리하도록 조정하였다. 측정은 80,160 및 240A/m의 자계의 세기에서 행하였다.
각각의 경우에 있어서, 스트립의 감도는 길이 6.67cm, 폭 1.6mm, 두께 0.020mm인 비결정 스트립의 감도와 비교하였다. 그 결과 다음과 같은 상대 감도가 측정되었다.
Figure kpo00003
표로부터 알 수 있는 바와 같이, 약 160A/m의 자계의 세기에서 본 발명에 의한 정사각형 마커의 감도는 80A/m의 자계의 세기에서 측정한 비결정 스트립의 강도와 거의 동일하다.
주어진 방향에서 정사각형 마커의 감도는 장방향 스트립의 그것에 비하여 작지만, 정사각형 마커는 2 이상의 방향에서 자장에 반응하므로 자장의 분포 방향이 적은 장치나 1 이상의 방향의 자장이 다른 방향에서 발생하는 자장보다 강한 장치에서 유용하게 사용될 수 있다. 또한, 저주파수에서 상대검출 신호 강도는 현저히 증가하기 때문에 고주파수에서 작동시키는 것이 바람직한 것을 알 수 있다. 이와는 달리, 수신기 및 검출회로를 보다 민감하게 하는 것도 바람직하다.
이상에서는 고투자율의 재료로된 한겹의 시이트로 성형한 본 발명의 마커에 관하여 설명하였으나, 다중 시이트로 제조한 마커의 구성도 본 발명의 범위에 포함된다. 따라서, 스위칭 면은 예를들면 별도의 플럭스 집속편에 접속되는 고투자율의 재료로된 별도의 시편으로 제조하여 그 사이에 낮은 리럭턴스 통로를 형성시킬 수도 있다. 스위칭면은 어떠한 단면형상으로 해도 무방하며, 시이트 적층, 와이어등으로 성형할 수 있다.
이와 마찬가지로, 각종 형상의 플럭스 집전기도 본 발명의 범위에 포함된다. 예를들면, 플럭스 집전기 및 스위칭면은 정사각형 시이트로부터 원형부를 제거하고 성형하는 것이 바람직하지만, 전체형상 및 절취부의 모양은 스위칭면 및 플럭스 집전기의 크기가 본 발명의 범위내에서 어떠한 형상으로 해도 무방하다.

Claims (28)

  1. 적어도 하나의 소정의 주파수에서 주기적으로 변하는 자계를 검색 영역내에 형성하고, 검색영역내에 마커가 존재할때 소정의 주파수를 갖는 고조파를 발생하는 전자식 물품 감시장치용 마커에 있어서, 시이트형 자성체 구조가 적어도 하나의 스위칭면(12,24)과 각 스위칭면의 각 단부에 인접한 플럭스집전기(14,16,26,28)를 갖는데, 상기 구조는 각각 전체길이 및 폭이 3.2cm 보다 크지 않은 자성물질의 부품으로 구성되고, (a) 상기 각 스위칭면(12)이 ⅰ) 낮은 보자력과 고투자성 물질을 갖는 부품으로 형성되고 ; ⅱ) 0.003-0.03mm2범위내에서 최소폭의 단면적을 가지며 ; ⅲ) 폭의 20배 보다 크지 않은 2.0cm 이하인 최소폭에 수직인 길이를 갖고, 상기 길이의 최종 단부가 상기 최소폭에 평행인 폭과 최소폭이 5배 정도인 점에서 추가로 형성되고 ; (b) 상기 각 플럭스집전기(14,16,26,28)가 ⅰ) 낮은 보자력과 고투자율을 갖는 시이트형 물질의 동일평면상에 형성되고 ; ⅱ) 스위칭면의 최소폭에 10배의 정도의 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 전자식 물품 감시용 자기마커.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스위칭면의 최소폭이 2.5mm 이하인 것을 특징으로 하는 전자식 물품 감시용 자기마커.
  3. 제1항에 있어서, 적어도 두개의 스위칭면(44,44',44'',44''',52,56)이 각면의 단부에 플럭스 집전기를 가지며 스위칭면의 길이가 서로 다른 방향으로 연장되고 적어도 하나의 공통플럭스집전기를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자식 물품감시용 자기마커.
  4. 제1항에 있어서, 낮은 보자력과 고투자성 물질로된 정사각형부품이 내부에 공간부(42)를 가지며, 상기 부품에 대한 두개의 인접외부 모서리와 공간부의 외부 모서리간의 협소영역이 서로 수직으로 연장된 두개의 스위칭면을 형성하는 것을 특징으로 하는 전자식 물품감시용 자기마커.
  5. 제4항에 있어서, 상기 정사각형 부품은 스위칭면을 형성하는 모서리의 손상이 없으며, 모서리에 대한 기계 가공이 없이도 그렇지 않을때에 비해서 더높은 고조파를 갖는 신호가 발생하는 것을 특징으로 하는 전자식 물품 감시용 자기마커.
  6. 제4항에 있어서, 상기 공간부(42)가 원형이며, 상기 정사각형 부품 내부에 부품의 각면의 중점에 인접한 4개의 스위칭면(44,44',44'',44''')을 형성하도록 중앙에 위치하고, 상기 부품의 4개의 각 모서리가 상호간에 직각인 2개의 스위칭면에 대해 플럭스 집전기를 형성하는 것을 특징으로 하는 전자식 물품 감시용 자기마커.
  7. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 잔류자기물질(30,54)이 각 스위칭면(26,28,52,52',52'')에 인접하여 추가로 설정되므로써, 자화시에 상기 자계로부터 형성된 마커의 반응이 일어나도록 스위칭면의 자화를 바이어스하는 국부자계가 제공되는 것을 특징으로 하는 전자식 물품 감시용 자기마커.
  8. 제7항에 있어서, 상기 복수의 스위칭면의 각 스위칭면은 또다른 스위칭면을 공유하는 적어도 하나의 플럭스 집전기를 구비하고 적어도 하나의 잔류자기물질의 부품은 각 스위칭면에 인접하여 설정되며 자화시에 상기 자계로부터 형성된 마커의 반응이 일어나도록 스위칭면의 자화를 바이어스하는 국부자계가 제공되는 것을 트깅으로 하는 전자식 물품 감시용 자기마커.
  9. 제1항에 있어서, 상기 모든 스위칭면과 플럭스 집전기가 낮은 보자력과 고투자성 물질의 단일 시이트로서 형성되는 것을 특징으로 하는 전자식 물품 감시용 자기마커.
  10. 적어도 하나의 소정의 주파수에서 주기적으로 변하는 자계가 검색영역에 형성되고, 검색영역내에 마커가 존재시에 소정의 주파수를 갖는 고조파를 발생하는 전자식물품 감시용인 2개의 소형 방향성 반응 마커(40,46,58)에 있어서, 적어도 두개의 스위칭면(44,44',44'',44''',52,52',52'',56)이 낮은 보자력과 고투자성 물질로된 최소한 하나의 부품을 형성하고, 각 스위칭면이 0.003-0.03mm2의 단면적을 갖는 최소폭과 상기폭에 직각인 길이를 갖는데, 상기 각 스위칭면 길이가 여러방향으로 연장되어 있고, 각 스위칭면이 낮은 보자력과 고투자성 물질을 가지며 각면의 단부에 인접된 플럭스집전기를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자식 물품감시용 자기마커.
  11. 제10항에 있어서, 적어도 하나의 플럭스집전기가 두개의 스위칭면과 공유되는 것을 특징으로 하는 전자식 물품 감시용 자기마커.
  12. 제10항에 있어서, 적어도 하나의 스위칭면이 두개이상의 플럭스집전기와 공유되는 것을 특징으로 하는 전자식 물품 감시용 자기마커.
  13. 제10항에 있어서, 상기 모든 스위칭면과 플럭스 집전기는 낮은 보자력과 고투자성 물질로된 단일 시이트로 형성되는 것을 특징으로 하는 전자식 물품 감시용 자기마커.
  14. 제10항에 있어서, 낮은 보자력과 고투자성 물질로된 정사각형 부품은 각 모서리가 3.2cm 이하이며 내부에 공간부를 갖고, 상기 부품의 두개의 인접외부 모서리와 공간부의 외부모서리간의 협소 영역이 상호간에 직각으로 연장되는 두개의 스위칭면이 형성되는 것을 특징으로 하는 전자식 물품 감시용 자기마커.
  15. 제14항에 있어서, 상기 정사각형 부품은 각모서리의 중점에 인접한 노치(62)를 구비하고 각 노치와 상기 공간부의 외부 모서리간의 거리에 스위칭면이 형성되는 것을 특징으로 하는 전자식물품 감시용 자기마커(58).
  16. 제15항에 있어서, 상기 정사각형 부품은 4개의 쌍의 노치(86,90)를 구비하는데, 각쌍중의 한쌍은 일측모서리와 모서리 중점의 인접부에 형성되고 다른쌍은 내부공간부의 모서리와 다른 노치에 인접부를 따라 형성되므로써 상기 노치쌍간의 고리에 스위칭면의 최소 폭이 형성되는 것을 특징으로 하는 전자식물품 감시용 자기마커.
  17. 제10항에 있어서, 상기 공간부가 원형이며 상기 부품의 각면의 중점에 인접한 4개의 스위칭면을 형성하도록 전사각형 부품내의 중앙에 위치하므로써 각 부품의 4개의 모서리가 상호간에 직각인 스위칭면에 대해 공통 플럭스 집전기인 것을 특징으로 하는 전자식 물품 감시용 자기마커.
  18. 제10항에 있어서, 적어도 하나의 잔류자기물질로된 부품이 각 스위칭면 인접하여 설정되고 자화시에 상기 자계로부터 형성된 마커의 반응이 일어나도록 상기 스위칭면의 자화를 바이어스하는 국부자계가 제공되는 것을 특징으로 하는 전자식물품 감시용 자기마커.
  19. 적어도 하나의 소정의 주파수에서 주기적으로 변하는 자계를 검색영역내에 형성하고, 검색영역내에 마커가 존재할때 소정의 주파수를 갖는 고조파를 발생하는 전자식 물품 감시용 자기반응 마커 형성방법에 있어서, a) 적어도 하나의 스위칭면은 낮은 보자력과 고투자성 물질로 형성되는 단계와, 단면적이 0.003-0.03mm2인 범위에서 최소폭을 가지며, 폭의 20배보다 크지 않은 2.0cm 이하인 최소폭에 수직인 길이를 구비하는 단계와, 상기 길이의 최종단부가 최소폭에 평행인 폭과 최소폭이 5배인 점에서 추가로 형성되는 단계와, b) 낮은 보자력과 고투자율을 갖는 시이트형 물질의 동일 평면상의 각 스위칭면의 각단부에 인접한 플럭스 집전기를 제공하고, 각 플러스집전기를 다른 스위칭면의 최대폭에 10배 정도의 최대폭을 구비하여 전체 자성 구조가 각기 3.2cm 이하인 길이와 폭을 구비하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자식물품 감시용 자기마커 형성방법.
  20. 제19항에 있어서, 적어도 두개의 스위칭면은 각 단부상에 플럭스 집전기를 구비하고 상기 스위칭면의 길이는 서로 다른 방향으로 연장되며 적어도 하나의 공통 플럭스 집전기를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자식물품 감시용 자기마커 형성방법.
  21. 제19항에 있어서, 낮은 보자력과 고투자성 물질로된 정사각형 부품과 공간부를 제공하고 상기 부품의 두개의 인접 외부 모서리와 공간부의 외부 모서리간의 협소영역에 서로 수직으로 연장된 두개의 스위칭면이 형성되는 것을 특징으로 하는 전자식 물품 감시용 자기마커 형성방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 부품의 협소경로를 에칭하여 상기 내부가 분리되므로써 협소잔여 영역의 모서리가 손상없고 모서리에 대한 기계가공없이도 그렇지 않을때에 비해서 더 높은 고조파를 갖는 신호가 발생되는 것을 특징으로 하는 전자식물품 감시용 자기마커 형성방법.
  23. 제21항에 있어서, 상기 부품의 각면의 중점에 인접한 네개의 스위칭면을 형성하도록 상기 정사각형 부품내의 중앙에 있는 원형부를 분리하므로써 상기 부품의 네개의 모서리가 가각 서로 직각인 스위칭면에 대해 공통 플럭스 집전기인 것을 특징으로 하는 전자식물품 감시용 자기마커 형성방법.
  24. 제19항에 있어서, 적어도 하나의 잔류자기물질로된 부품을 제공하고 상기 스위칭 면에 인접한 자성부품의 위치를 설정하므로써 자성부품이 자화시에 상기 자계로부터 형성된 마커의 반응이 일어나도록 스위칭면의 자화를 바이어스하도록 국부자계를 형성하는 것을 특징으로 하는 전자식물품 감시용 자기마커 형성방법.
  25. 제24항에 있어서, 각 스위칭면은 다른 스위칭면과 공통으로 적어도 하나의 플럭스집전기를 구비하는 복수의 스위칭면을 제공하고, 각스위칭면에 인접한 적어도 하나의 잔류자기성 물질의 부품을 설정하므로써, 자화시에 상기 부품이 상기 자계로부터 형성된 마커의 반응이 일어나도록 인접스위칭면의 자화를 바이어스하는 국부자계를 형성하는 것을 특징으로 하는 전자식물품 감시용 자기마커 형성방법.
  26. 제19항에 있어서, 낮은 보자력과 고투자성 물질의 웨브를 제공하고, 상기 웨브가 개개의 마커를 형성하도록 분리된 후 라인에 수직으로된 복수의 호올 세트가 제공되도록 상기 웨브를 천공하므로써, 각 세트의 인접 호울간의 거리에 상기 스위칭면의 최소폭이 형성되고 마커를 분리하는 각 세트의 호울중의 하나를 통하여 연장된 라인을 따라 절단되는 것을 특징으로 하는 전자식물품 감시용 자기마커 형성방법.
  27. 제26항에 있어서, 다결정 강자성체 물질로 이루어진 웨브를 제공하고, 천공하는 동안의 기계적 가공으로 인한 자계효과를 줄이기 위하여 호울을 천공한후에 상기 다결정 웨브를 열처리하며, 열처리후에 상기 마커를 분리하기 위해 상기 웨브를 절단하는 것을 아울러 특징으로 하는 전자식물품 감시용 자기마커 형성방법.
  28. 제27항에 있어서, 상기 천공된 웨브를 비자성 반송층에 적층하고, 스트립을 형성하도록 상기 적층을 전부 절단하여 반송층을 제외한 모든 적층을 절단하기 위해 부분 절단하는 단계를 추가로 구비하므로써 각각의 마커가 상기 스트립으로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 전자식물품 감시용 자기마커 형성방법.
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