(57)【要約】薄い金属性の強磁性の合金リボンは、炉を通って連続して搬送することによって焼鈍され、特有の磁気特性を誘導し、かつ製造に固有のリボンの長手方向の湾曲を除去する。熱処理が行われる間、リボンは実質的に直線形状の焼鈍固定具内のチャネルによってガイドされる。チャネルは、その長さの一部に沿った、特にリボンが焼鈍炉に入るところの、わずかな湾曲によって特徴付けられる。湾曲したチャネルによって、リボンと熱だめとの間の熱接触が改善される。その結果、所望の特性を低下させることなく、特に高い焼鈍速度でプロセスを行うことができる。
2005529233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱処理固定具内のチャネルを通る経路上を長手方向に通過させることによって、薄い金属リボンを焼鈍する方法であって、
前記チャネルの少なくとも一部に沿って、前記経路の横方向に延びる突出部により、前記リボンがくねって、前記熱処理固定具との接点が多数になり、
それによって前記熱処理固定具との熱接触が改善される方法。
【請求項２】
前記突出部は、前記熱処理固定具内の加熱されたゾーンの始まりに近い位置に存在する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記熱処理固定具は異なる温度の領域を有し、
前記突出部は、前記熱処理固定具のそのような領域の始まりに近い場所に存在する請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記熱処理固定具は冷却部分を有し、
前記突出部は前記冷却部分内の位置に存在し、
それによって前記リボンの冷却を改善する請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記チャネルは、基本的に直線形状のチャネルである請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記突出部は、前記チャネルの壁における起伏として形成される請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記起伏は、前記チャネル内の湾曲した部分として形成される請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記湾曲した部分は、曲率半径が少なくとも１０００ｍｍである請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記リボンの所与の部分は、９秒以内で前記熱処理固定具を通過する請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記リボンの所与の部分は、６秒以内で前記熱処理固定具を通過する請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記リボンの所与の部分は、４．５秒以内で前記熱処理固定具を通過する請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記リボンは、２０ｍ／ｍｉｎ以上で前記熱処理固定具を通って搬送される請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記リボンは、３０ｍ／ｍｉｎ以上で前記熱処理固定具を通って搬送される請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記リボンは、４０ｍ／ｍｉｎ以上で前記熱処理固定具を通って搬送される請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記焼鈍は、２００℃〜５００℃の範囲の温度にさらすことを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記焼鈍は、３００℃〜４００℃の範囲の温度にさらすことを含む請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記チャネルは高さを有し、
前記突出部は前記チャネルの高さよりも大きい高さを有し、
前記チャネルは湾曲して、前記突出部に適応する請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記リボンは強磁性のアモルファス合金リボンである請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
電子商品監視用の磁気弾性マーカを製造するための請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記経路の一方の側からの前記突出部によって、前記リボンが第１の方向にくねり、
前記経路の他方の側からの前記突出部によって、前記リボンが第２の方向にくねる請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
前記第１の方向と前記第２の方向とは互いに反対の方向である請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
熱処理固定具内のチャネルを通る経路上を長手方向に通過させることによって、薄い金属リボンを焼鈍する方法であって、
前記リボンを前記熱処理固定具に接触させるよう付勢する前記チャネルの湾曲した部分に沿って、前記経路は湾曲し、
それによって、前記熱処理固定具との熱接触が改善される方法。
【請求項２３】
前記経路は一方向に湾曲し、次に反対方向に湾曲する請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記湾曲した部分に、直線形状のチャネルが続く請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記湾曲した部分に、少なくとも同じ長さの直線形状のチャネルが続く請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記湾曲した部分は、前記焼鈍チャネルの高さＺよりも大きい高さＹを有する湾曲を備える請求項２２に記載の方法。
【請求項２７】
前記湾曲した部分は、高さＹと長さＸとを有する湾曲を備え、
前記長さに対する前記高さの比Ｙ／Ｘが１よりもはるかに小さい請求項２２に記載の方法。
【請求項２８】
前記チャネルの開口部の高さは少なくとも０．２ｍｍ（好ましくは少なくとも０．５ｍｍ）である請求項２２に記載の方法。
【請求項２９】
電子商品監視用の磁気弾性マーカを製造するための請求項２２に記載の方法。
【請求項３０】
薄い金属リボンを焼鈍する装置用の熱処理固定具であって、
ａ）リボンを長手方向に受け入れる経路を規定するチャネルと、
ｂ）前記経路の長さの少なくとも一部に沿って湾曲するような前記経路の横方向に延びる突出部と
を備える熱処理固定具。
【請求項３１】
前記チャネルは高さを有し、
前記突出部は前記チャネルの高さよりも高い高さを有し、
前記チャネルは湾曲して、前記突出部に適応する請求項３０に記載の熱処理固定具。
【請求項３２】
前記突出部は、前記チャネルの壁における起伏によって規定される請求項３０に記載の熱処理固定具。
【請求項３３】
薄い金属リボンを焼鈍する装置用の熱処理固定具であって、
リボンを長手方向に受け入れる経路を規定するチャネルを備え、
前記経路が前記経路の長さの少なくとも一部に沿って湾曲するように、前記チャネルが該チャネル内の少なくとも１つの湾曲した部分を備える熱処理固定具。
【請求項３４】
前記湾曲した部分は、曲率半径が少なくとも１０００ｍｍである請求項３３に記載の熱処理固定具。
【請求項３５】
前記熱処理固定具は、前記チャネル内の直線形状の領域によって互いに隔てられる、１つよりも多い位置に存在する突出部を有し、
前記熱処理固定具の別個の部分を規定する請求項３０に記載の熱処理固定具。
【請求項３６】
薄い金属リボンを焼鈍する装置であって、
請求項３０に記載の熱処理固定具と、
リボンを供給する供給リールと、
焼鈍したリボンを巻き取る巻き取りリールと
を備える装置。
【請求項３７】
前記リボンを、２０ｍ／ｍｉｎを越える速度で前記供給リールから前記熱処理固定具を通って前記巻き取りリール上へと駆動する手段を備える請求項３６に記載の装置。
【請求項３８】
薄い金属リボンを焼鈍する装置であって、
請求項３３に記載の熱処理固定具と、
リボンを供給する供給リールと、
焼鈍したリボンを巻き取る巻き取りリールと
を備える装置。
【請求項３９】
前記リボンを、２０ｍ／ｍｉｎを越える速度で前記供給リールから前記熱処理固定具を通って前記巻き取りリール上へと駆動する手段を備える請求項３８に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属リボンを連続焼鈍する方法および装置に関する。本発明はまた、電子商品監視用の磁気機械的（magnetomechanical）マーカならびにその製造方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
アモルファス強磁性金属は、通常の厚さが２０〜３０μｍの連続したリボンとして、一般に溶融物から急速凝固によって製造される。その原子構造のために、アモルファス強磁性金属は、アズキャストの状態（as cast state）で、良好な軟磁性特性を示す。しかし、あらゆる磁気材料に関して、その磁気特性は、高温でのその後の熱処理（焼鈍）によって著しく高めることができる。このようにして、さまざまな用途のニーズに合わせて、特性を正確に調整することができる。焼鈍処理の目的としては他に、リボンに所望の幾何学的形状を与えることであろう。通常、十分高温で熱処理されると、金属リボンは、熱処理中に施された幾何学的形状をとる。
【０００３】
多くの用途の中で（例えば、軟磁性コア（soft magnetic cores）において）、アモルファス強磁性金属は、電子商品監視（ＥＡＳ）用のマーカとして広く用いられている。そのようなマーカは、通常は、アモルファスリボンの細長いストリップでできており、明確に規定され、非常に安定した（consistent）軟磁性特性を有する。後者の特性によって、マーカには、そのような監視システムの尋問（interrogation）ゾーンを通過するその他の物体からマーカを区別するために、信号の同一性（signal identity）が提供される。
【０００４】
明確に規定された磁気特性は別として、ＥＡＳ用のマーカのようなセンサの多くの用途は、さらに、実質的に平らなストリップ、すなわち湾曲が小さく明確に規定されたストリップが必要である。これは例えば、センサストリップを曲げることなく、くぼみ（cavity）にはめ込むのに必要である。特に、音響磁気（acousto-magnetic）ＥＡＳマーカのような磁気弾性（magnetoelastic）センサについては、そのように曲げる結果として、磁気ひずみ結合（magnetostrictive coupling）のために、磁気性能が著しく低下してしまう。
【０００５】
アモルファスリボンについての問題のひとつは、そのようなリボンが、製造に固有の長手方向のおよび／または横方向の湾曲を示すということである（ジャーナル  オブ  マテリアル  サイエンス  ２４巻  （１９８９年）  ３３９９−３４０２頁（Journal of Material Science Vol.24 (1989) pp. 3399-3402）におけるＦ．ヴァレット（F.Varret）、  Ｇ．ル  ガル（G. Le Gal）およびＭ．ヘンリー（M. Henry）を参照されたい）。この湾曲の高さは１０００μｍ以上に達する可能性があり（長手方向の湾曲の定義については以下を参照されたい）、これは、急速凝固中に熱によって誘導される機械的応力から生じる。この湾曲の高さは、鋳造の条件に極めて影響されやすく、実際には、信頼性の高い方法で制御することはできない。したがって焼鈍処理はまた、リボンのこの初期湾曲を除去して、リボンに平らな形状またはあらかじめ規定された小さな湾曲を与えなければならない。
【０００６】
熱処理を行う一般的な方法のひとつは、金属リボンの連続焼鈍である。すなわち、リボンは炉の一方の側に配置された供給リールから供給され、炉内の高温ゾーンを通って連続して搬送され、次に炉の他方の側の巻き取りリールに巻き取られる。このようなプロセスにおいて、炉内の温度プロファイルのような焼鈍パラメータと、炉を通過するリボンの速度に依存する焼鈍の継続時間とを注意深く選択することによって、リボンに特有の特性が与えられる。磁気特性を合わせる（tailor）ために、焼鈍中に加えられる引張応力、磁界、または電流をさらに用いることができる。
【０００７】
リボンを加熱する方法のひとつは、米国特許第５，６８４，４５９号明細書において記載されているように、リボンを加熱したホイールに巻きつけるというものである。このようにして、リボンをその初期湾曲に逆らって「逆方向」に曲げることによって、数秒の焼鈍時間以内に、リボンの長手方向の初期湾曲を除去することができる。しかし、リボンを逆方向に曲げることによるこの湾曲除去は、焼鈍の条件にきわめて影響を受けやすい。湾曲が消えるのは、焼鈍時間が正確な場合のみであり、リボンの初期湾曲に依存する。例えば、リボンの焼鈍時間が長すぎる場合には、それによって当初の方向とは反対方向に強い湾曲を持つようになってしまう。さらに、湾曲が小さくなると磁気特性が影響を受ける。したがって、湾曲を小さくすることと磁気特性との間での妥協を受け入れなければならない。
【０００８】
他の一般的な方法は、例えば米国特許第５，７５７，２７２号明細書、米国特許第５，６７６，７６７号明細書、米国特許第５，７８６，７６２号明細書、および米国特許第６，０１１，４７５号明細書において記載されているような、炉を通過して、直線方向（way）にリボンを搬送するものである。この方法において、リボンは、熱だめ（heat reservoir）の役割を果たすと共にリボンを支持する焼鈍固定具（fixture）のチャネルを通ってガイドされ、焼鈍中のリボンの直線性が維持されるようになっている。リボンは直線形状に保たれているので、リボンが或る特定の最低焼鈍温度および或る特定の最短焼鈍時間を受けている場合には、いかなる長手方向の湾曲も除去される。または、焼鈍固定具の断面は、リボンに横方向の小さなカールを与えるために、輪郭（profile）が湾曲していてもよい。この小さなカールによって、長手方向の曲げ剛性が向上し、したがっていかなる長手方向の湾曲も減少する。そうすると、長手方向の湾曲除去プロセスはおおむね、厳密な焼鈍の条件には依存しない。したがって、このようにして磁気特性に必要な焼鈍パラメータを、独立にかつ妥協することなく最適化することができる。
【０００９】
しかし、上記で言及したプロセスの主要な問題は、焼鈍速度に関連している。プロセスの効率上の理由で、焼鈍速度はできるだけ高いことが非常に望ましい。しかし実際には、焼鈍速度が或る特定の限界（長さが２ｍの炉については、通常１０〜２０ｍ／ｍｉｎの範囲）を超えると、速度が上昇するとともに所望の特性（磁気特性または平坦性等）が急速に低下してしまう。自明のことではあるが、焼鈍速度は、対応してより長い炉を作ることによって、必ず上昇させることができる。しかしこの後者の解決法では、焼鈍設備のコストが著しく上昇し、したがって、プロセスの効率が再び悪くなってしまう。
【００１０】
［発明の開示］
連続焼鈍する従来技術の状態によれば、それを超えると達成可能な特性が低下してしまう最大焼鈍速度の観点から見て、プロセスの効率が制限される。本発明者らは、この問題が、高い速度に関連して焼鈍時間それ自体が短くなることに必ずしも関係するわけではなく、むしろリボン内への伝熱の問題であるということを理解した。良好かつ急速な伝熱には、良好な熱伝導率を有する熱だめに、金属リボンが直接接触することが必要であるということが知られている。これは例えば、金属−金属の直接接触の場合である。したがって、例えば加熱した金属ローラにリボンを巻きつけることによって、リボン内への優れた伝熱が行われ、高い焼鈍速度が可能になる。しかし、この場合の欠点は、リボンが加熱したローラの湾曲を取り入れてしまう、すなわちこの湾曲と磁気特性との間での妥協を受け入れなければならないということである。リボンを直線形状の炉内で焼鈍すると、この欠陥は解決されるが、必ず焼鈍速度が著しく低下する。その理由は、リボン内への伝熱が炉内の気体雰囲気を介して行われ、これは比較的低速のプロセスだからである。その結果、焼鈍速度が速くなりすぎると、材料は十分熱くならず、焼鈍速度が上昇するとともに達成可能な特性（磁気特性または平坦性等）が急速に低下してしまう。伝熱は、熱だめの役割を果たす焼鈍固定具の細いチャネルを通してリボンをガイドすることによって、改善することができる。しかし、かなり幅広の開口部については、リボンはチャネルを通って自由に動く傾向があり、ある程度偶発的に焼鈍固定具の壁に接触してしまい、その結果、熱接触（thermal contact）の規定が劣悪になり、したがって焼鈍速度が制限されてしまう。
【００１１】
本発明の目的は、改善した処理効率で、連続したリボンの材料を焼鈍する方法および装置を提供することである。
【００１２】
本発明のさらなる目的は、上記特性の低下なしに、強磁性の金属リボンを焼鈍する方法および装置を提供することである。これにより、従来技術によって教示される従来の方法によって達成可能なものよりも、高い焼鈍速度で特有の磁気特性が達成される。
【００１３】
本発明の他の目的は、湾曲を小さくすることが広範囲にわたって厳密な焼鈍の条件（例えば時間および温度）に比較的影響を受けにくいという条件及びリボンのその他の物理特性を低下させないという条件で、初期の、例えば製造に固有の、強磁性の金属リボンの湾曲を減少させる方法および装置を提供することである。
【００１４】
上記の目的は、熱処理固定具内のチャネルを通る経路上を、長手方向にリボンを搬送することによって、達成することができる。熱処理固定具内において、チャネルの少なくとも一部に沿って、経路の横方向に（transversely）延びる突出部が、リボンをくねらせて熱処理固定具との接点（contacts）を多数にし、それによって熱処理固定具との熱接触が改善される。このような目的はまた、熱処理固定具内のチャネルを通る経路上を、長手方向にリボンを通過させることによっても達成することができる。熱処理固定具内において、熱処理固定具に接触させるチャネルの湾曲した部分に沿って、経路は湾曲し、それによって熱処理固定具との熱接触が改善される。
【００１５】
突出部と湾曲した部分とは、チャネルの壁における起伏によって設けてもよく、チャネルの長さの一部に沿った、上へおよび下への湾曲であってもよい。チャネルの湾曲した部分に沿って、リボンはチャネルの壁と明確に規定して緊密に接触するようにされ、従来技術の直線形状のチャネルと比較して、リボン内への伝熱が著しく改善される。その結果、材料がはるかに急速に炉の温度まで熱くなり、焼鈍速度を上昇させるおよび／またはより短い焼鈍炉を作ることができる。
【００１６】
好ましくは、チャネルの湾曲した部分は、焼鈍固定具の始まり、すなわちリボンが炉に入るところに配置される。一旦十分な熱がリボン内へと移動すると、チャネルには再び直線形状を与えてもよい。するとチャネルは熱だめの役割を果たし、リボンを焼鈍温度に保持する。
【００１７】
焼鈍温度が或る特定のプロファイルを示す、すなわち温度が炉の長さに沿って変化するということが必要な場合がある。したがって、炉の温度が変化する場所において、焼鈍チャネルが湾曲した部分を示すことが有利な場合がある。
【００１８】
リボンは、炉を出るときも依然として高温であり、これは特に焼鈍速度が高いときに問題である。したがって、本発明の他の態様において、焼鈍固定具は炉を越えて延び、冷却した部分を含む。この冷却した部分はまた湾曲した部分を示す。これによってリボンの急速な冷却が保証され、また、達成可能な特性にとって決定的に重要な場合がある。
【００１９】
高温のリボンが湾曲した部分を越えてガイドされると、この湾曲は、少なくとも一部分がリボンに焼鈍されてしまう。したがって、焼鈍固定具がその全長にわたって湾曲している場合、焼鈍されるリボンは、それに応じた湾曲を示すであろう。したがって焼鈍されるストリップを平らに保つためには、焼鈍固定具が基本的に直線形状であり、「上への湾曲」に「下への湾曲」が続く、またはその逆であることが好ましい。同様に、チャネルの単一の上への湾曲または下への湾曲に、湾曲した部分と少なくとも同じ長さの湾曲していない部分が続く場合にも、リボンはまた、直線形状に保たれる。
【００２０】
［発明の実施態様］
図１は焼鈍装置２０の概略図を示す。焼鈍装置は、炉２１と、炉の互いに反対側にある供給リール２２および巻き取りリール２３とを含む。連続した強磁性のリボン１０が、供給リール２２からほどかれ、炉２１を通って搬送され、そして巻き取りリール２３に巻き取られる。リボンが炉を通って搬送される間、その経路は、基本的に直線形状の焼鈍固定具３０によって支持される。リボンは１対のローラ２４の間に係合し、ローラ２４はリボン１０を引っ張って炉に通す。ローラ２６は、リボンができるだけ直線形状で炉内に送り込まれるよう、リボンを支持する。
【００２１】
符号２５は、ロッカーアームとローラとを示す。これは、例えば国際出願第００／０９７６８号において記載されているように、リボンに沿った引張力を制御し変更するために、リボンの経路に任意に導入してもよい。炉２１は、リボンが炉を通って搬送されるときに、リボンに磁界を印加する手段を含んでもよい。磁界は、例えば米国特許第５，６７６，７６７号明細書または米国特許第６，０１１，４７５号明細書において記載されているように、リボンの軸と垂直に印加してもよく、例えば米国特許第５，７５７，２７２号明細書または米国特許第５，７８６，７６２号明細書において説明されているように、リボンの軸に沿って印加してもよく、リボンの横方向とリボンに沿った両方の構成要素を有する方向に印加してもよい。さらに、ローラ２６，２４を用いて、例えば、米国特許第５，７５７，２７２号明細書において説明されているように、リボンを通る電流を供給してもよい。このような変更のうちのいずれを用いることも、例えば、前述の用途において詳細に説明されている所望の磁気特性によって決まる。
【００２２】
図２において、焼鈍固定具３０を詳細に説明する。図２ａ（断面図）および図２ｂ（側面図）に示すように、焼鈍固定具３０は、上部３２と、下部３３と、リボン１０が炉を通って搬送されるチャネル３１とから成る。焼鈍チャネル３１は、通常のリボンの幅よりもわずかに広いに過ぎない幅Ｗと、リボンの厚さの少なくとも数倍であるべきで高さＺとを有するが、好ましくは非常に薄いリボン用でさえも、少なくとも約０．１ミリメートルである。高さＺは、固定具の機械加工、固定具へのリボンの送り込みやすさ、および固定具の清掃のような実用上の理由に関係している。通常、アモルファス金属リボンのような厚さが２０〜３０μｍのリボンについては、チャネル内の間隙Ｚは好ましくは約０．２ｍｍよりも大きい。
【００２３】
図２ｃおよび図２ｄは、焼鈍固定具の長手方向の部分を示す。従来技術の焼鈍固定具において、リボン１０が搬送されるチャネル３１は、図２ｄに例示するように、固定具の全長Ｌに沿って、基本的に直線形状である。これとは対照的に、本発明の焼鈍固定具は、図２ｃに概略的に示すように、その長さに沿った上への湾曲および下への湾曲の形の突出部のいくつかの部分を示す。特に、長さＬ１のそのような湾曲した部分が、固定具の「始まり」、すなわち、より正確には、リボンが高温ゾーンに入る部分３４（図２ｂを参照されたい）において設けられるということが重要である。
【００２４】
前記湾曲した部分の目的は、低温のリボン内への良好かつ急速な伝熱を行うために、リボン１０と焼鈍固定具の上部３２または下部３３の高温の壁とを、密接に接触させるということである。これとは対照的に、図２ｄに示すような直線形状のチャネルでは、リボン１０は高温の壁と偶然接触するのみであり、リボン内への伝熱は主として、高温の炉の空気を介して行われ、これは加熱速度が比較的低い。しかし、いったんリボンが所望の温度まで十分加熱されると、リボンをその温度に保つには炉の空気と接触するだけで十分である。したがって、リボンが目標温度に達するとすぐに、チャネル３１には再び、図２ｄに示すような直線形状を与えてもよい。
【００２５】
変更形態として、湾曲したチャネルをまた、例えば図２ｂに部分３５で示すように、リボンが炉から出るところで、リボンを急速に冷却するのにも用いてもよい。同様に、リボンの焼鈍に、炉の経路に沿って変化する明確に規定された温度プロファイルが必要な場合には、焼鈍経路に沿って、リボンの温度を急速に変化すべきいかなる位置に、湾曲した部分を導入してもよい。
【００２６】
上記湾曲した焼鈍チャネル内において、リボンが焼鈍固定具の壁と密接に接触することによって、リボンと壁との間に或る量の機械摩擦が生じる可能性がある。したがって、上への湾曲および下への湾曲を滑らかにし、本当に必要なところのみに、上への湾曲および下への湾曲を有することが有利である。確かに後者は、焼鈍固定具の始まりの部分３４における場合である。そこでは、低温のリボンを炉の温度まで加熱しなければならない。それぞれの湾曲がチャネル内への突出部の役割を果たし、図示のように、チャネルが湾曲して突出部に適応するということを理解すべきである。リボンは、そのような突出部、すなわち湾曲を越えて通過するときに、まず一方の方向に曲がり、次に反対方向に曲がる。このように曲がることによって、リボンのいかなる初期湾曲も除去される。
【００２７】
図２ｃに示す例は、上への湾曲およびそれと反対の下への湾曲を示す。この第２の反対の湾曲の目的は、長手方向の湾曲がリボンに焼鈍されてしまうリスクを低減させるということである。同じ目的はまた、（上へのまたは下への）湾曲の次に、その湾曲した部分と少なくとも同じ長さの焼鈍チャネルの直線形状の部分が続く場合にも、達成することができる。さらに、リボン内に誘導されるいかなる潜在的な湾曲も最小レベルに保つために、曲率半径Ｒは、好ましくは約１メートルを上回るべきである。図２に示す配置の明白な変更は、さらなる上へのおよび／または下への湾曲を示してもよく、リボン内への伝熱をさらに改善してもよい。
【００２８】
図２ｃは、湾曲したチャネルの詳細図を示す。それぞれの湾曲は、焼鈍固定具の下部３３については長さＸおよび高さＹによって特徴付けられ、上部３２については高さＹ＋Ｚによって特徴付けられ、湾曲が下向きに現れるときにはその逆である。湾曲したパーツは例えば、それぞれの半径がＲおよびＲ＋Ｚの円の弧を形成する。焼鈍固定具を機械加工しやすいという観点から見れば、後者が好ましい。しかし、湾曲したパーツはまた、異なる形状、例えば正弦波によって規定される形状をとってもよい。湾曲した部分同士は、機械加工および焼鈍固定具のパーツを一緒に取り付けやすくするために、例えば距離Ａだけ離れていてもよい。
【００２９】
図２ｃに示す湾曲は、説明の目的のために誇張されている。実際には、この湾曲は非常に滑らかである。そのような滑らかな湾曲にする理由としては、
（１）リボン同士の大きすぎる摩擦を回避するため、
（２）リボン内に誘導されるいかなる潜在的な湾曲も最小レベルに保つため、および／または、
（３）リボンを焼鈍固定具に装填しやすくするため
ということが含まれる。
【００３０】
したがって、湾曲の高さＹと湾曲の長さＸとの比、すなわちＹ／Ｘは、１よりもはるかに小さくなるよう、好ましくはＹ／Ｘ＜０．０５になるよう選択するべきである。通常の寸法は、湾曲の長さ（Ｘ）が１００ｍｍ〜５００ｍｍ、湾曲の高さ（Ｙ）が約１ｍｍ〜１０ｍｍである。したがって曲率半径Ｒは、好ましくは約１ｍ以上であり、数メートルに及んでもよい。リボン１０と、焼鈍チャネル３１内における焼鈍固定具３２，３３の壁とが、所望の接触を行うようにするために、湾曲の高さＹは、好ましくは焼鈍チャネルの高さＺよりも大きくなるよう選択される。好ましくは、Ｙ／Ｚは約２よりも大きい。これは、湾曲の長さＸの少なくとも約３０％に沿って、リボンが固定具と緊密に接触しているということを意味する。
【００３１】
焼鈍固定具の通常の材料は鋼である。特に、焼鈍中に磁界が印加される場合には、強磁性のリボンには「非磁性」のステンレス鋼が好ましい。しかし、例えばいくつかのセラミック等、合理的な熱伝導率を有する他の材料を用いてもよい。例えば、米国特許第５，７５７，２７２号明細書において記載されているように、焼鈍中にリボンを通って電流が流れている場合には、合理的な熱伝導率を有する他の材料が必要である。
【実施例】
【００３２】
３５０℃に加熱した長さが２．５ｍの炉内で、焼鈍実験を行った。炉は磁石で取り囲まれており、米国特許第６，０１１，４７５号明細書において完全に詳細に記載されているように、これらの磁石によって、加熱したリボンの軸および平面と垂直に、約２５００Ｏｅの磁界を生成した。さらに、焼鈍中に引張応力を加えた。約６Ｏｅという誘導される異方性磁界Ｈｋの所定値を達成するために、国際出願第００／０９７６８号において記載されているようなフィードバックプロセスで、引張力を調整した。これにより、材料の基本的な磁気特性を決定する。検討した材料は、幅が６ｍｍで厚さが２０〜３０μｍのＦｅ２４Ｃｏ１２Ｎｉ４６．５Ｓｉ１．５Ｂ１６という組成を有する強磁性のアモルファス合金リボンである。焼鈍した材料は、電子商品監視用のマーカの役割を果たす。
【００３３】
焼鈍固定具の全長はＬ＝３０００ｍｍ、幅は２２ｍｍ、高さは１８ｍｍである。別段の言及がない限り、焼鈍チャネル３１（図２ａを参照されたい）は、幅Ｗが６．２ｍｍで高さＺが０．５ｍｍの長方形の断面である。
【００３４】
表Ｉに掲げるさまざまな構成の焼鈍固定具を検討した。
１．比較例の焼鈍固定具Ｃ１：従来技術による１組の比較実験において、焼鈍チャネル３１は、図２ｄに示すように、固定具に沿ってずっと直線形状である。
２．比較例の焼鈍固定具Ｃ２：従来技術による他の１組の比較実験において、焼鈍チャネルはここでもまた、図２ｄに示すように、固定具に沿ってずっと直線形状である。しかし今度は、横方向のカールをリボンに与えるために、図３に示すような湾曲した断面を示す（米国特許第５，６７６，７６７号明細書および米国特許第６，０１１，４７５号明細書を参照されたい）。その場合、チャネルの高さＺは、チャネルの縁において０．４ｍｍであり、中心において０．８ｍｍである。この横方向に湾曲した焼鈍チャネルは、長さが約６００ｍｍであり、次に図２ｄによる長さ２４００ｍｍのチャネルが続く。
３．本発明の焼鈍固定具Ｉ１〜Ｉ４：本発明による焼鈍実験について、焼鈍固定具を、その始まり（すなわち加熱されたゾーンにリボンが入るところ）において長さＬ１に沿って、図２ｃに示す湾曲した部分を示すよう変形した。この湾曲した部分の次に、長さＬ２＝Ｌ−Ｌ１（図２ｂを参照されたい）に沿って、直線形状のチャネルが続く。湾曲したセグメントは、表Ｉにおける例Ｉ１〜Ｉ４に示すよう配置した。湾曲したセグメントはそれぞれ、長さ５０ｍｍ（＝Ａ／２）の直線形状のセグメントで始まり、次に長さ２００ｍｍ（＝Ｘ）の円弧が続き、次に再び、これもまた５０ｍｍの直線形状のセグメントが続く。したがって、そのような湾曲したセグメントの全長は３００ｍｍである。曲率半径Ｒは１５００ｍｍであり、円弧の高さＹは３．３４ｍｍである。
【００３５】
記載した構成Ｃ１、Ｃ２、およびＩ１〜Ｉ４はそれぞれ、１５ｍ／ｍｉｎ〜４４ｍ／ｍｉｎの範囲の焼鈍速度で試験を行った。本焼鈍設備のモータでは、それ以上の高速が不可能であったという事実の結果、上限は４４ｍ／ｍｉｎとなる。したがって、４４ｍ／ｍｉｎという最高速度は、本発明に関する限界を表すものではない。このような速度は、１２秒（１５ｍ／ｍｉｎ）および４．１秒（４４ｍ／ｍｉｎ）という焼鈍固定具内にある時間に対応する。その他の速度は、２０ｍ／ｍｉｎ（９秒）、３０ｍ／ｍｉｎ（６秒）、４０ｍ／ｍｉｎ（４．５秒）という焼鈍固定具内にある時間に対応する。
【００３６】
【表１】
2005529233.tif 000003
【００３７】
【表２】
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【００３８】
焼鈍後に試験を行った特性は、リボンのカール（図４および図５を参照されたい）、ＢＨループの非線形性（図６および図７を参照されたい）、および共振振幅（図８を参照されたい）である。表ＩＩには、それらの結果のうちのいくつかもまとめている。
【００３９】
一般的に、試験を行った焼鈍構成は、１５ｍ／ｍｉｎという最低焼鈍速度に関して、基本的に同じ結果を生じた。しかし比較例Ｃ１およびＣ２の特性は、焼鈍速度が上昇するとともに、長手方向のカールがより高くなり、非線形性がより強くなり、共振振幅がより小さくなったという観点から見て、著しく低下した。一方本発明の例Ｉ１〜Ｉ４では、もしあるとしても、わずかな低下しか生じなかった。ただ１つの例外は、材料に意図的に横方向の小さなカールを与えた、比較例Ｃ２についてのカールである。結果については、次に、より詳細に考察する。
【００４０】
ここで定義するカールＣは、リボン１０と、長さが３８ｍｍで幅が６ｍｍのストリップがその上に置かれた平らな金属表面４０との間の、最大高さＣである（図４を参照されたい）。カールは、カールを約２０μｍの精度で分析（resolve）可能な静電容量型マイクロメータ（capacitance micrometer）で測定した。通常、この鋳造材料のカールは、約２００〜１２００μｍの範囲である。基本的に直線形状の経路において焼鈍すると、低いカールは、正常に焼鈍処理されたものの特長である。
【００４１】
カールの結果を図５に示す。比較例の焼鈍固定具Ｃ１は、焼鈍速度が上昇するとともにカールが非常に顕著に増加する。主流の湾曲は長手方向であった。その理由は、熱接触が比較的劣悪なために、リボンの初期のカールが、より高い焼鈍速度では十分除去されないからである。高い焼鈍速度では、カールは３２０μｍというその初期測定値を超えさえもした。これは、アズキャストのカールのばらつき（scatter）が、比較的大きいことを反映していると思われる。比較例の焼鈍固定具Ｃ２については、焼鈍速度とともにカールは、約１５０μｍ〜２００μｍの小さい変動を示す。既に記載したように、これは主に、意図的に生じた横方向のカールを反映している。この横方向のカールによって、リボンの曲げ剛性が向上し、それによって長手方向にカールするのが抑制される。本発明の焼鈍固定具Ｉ１〜Ｉ４で焼鈍した材料は、焼鈍速度に関係なく、最も低いカールを呈し、したがって、実質的に平らである。カールの低い値は、おおよそカール測定の測定精度のオーダー
である。したがって、実際の湾曲は、さらに低い場合がある。したがって、固定具Ｉ１〜Ｉ４は、所与のリボン速度について焼鈍されるリボンの湾曲を低くすることを達成するという観点から見て、比較例の固定具Ｃ１およびＣ２よりも優れた明白な利点を有する。
【００４２】
さらなる一連の実験において、１２００μｍもの大きさのアズキャストのカールを有する材料を選択した。固定具Ｉ１〜Ｉ４内で焼鈍すると、その材料はここでもまた、図５に示すのと同じ低いカールを呈した。
【００４３】
焼鈍後のＢＨループの非線形性ＮＬは、ＢＨループの線形フィットに関するＢＨループ（長さ１０ｃｍのリボンで測定）の平均平方根偏差（mean square root deviation）として定義される。より正確には、
【００４４】
【数１】
2005529233.tif 000005
【００４５】
ただし、Ｂｍｅａｓ（Ｈｉ）は測定値であり、ＢＦｉｔ（Ｈｉ）は磁界強度Ｈｉにおいて回帰した値（fitted induction）であり、Ｂ／Ｂｍａｘ＜０．７５である。一般的に、リボンの軸と垂直な磁界において、強磁性のアモルファスリボンを焼鈍すると、印加した磁界が異方性磁界Ｈｋを上回るときに、強磁性的（ferromagnetically）に飽和するまで、磁界の関数として基本的に線形であるＢＨループを示すと考えられる。焼鈍が完全に成功した場合には、度合いの低い非線形性、すなわち通常約１％未満の非線形性が特有の特徴である。図６は、線形ループおよびより線形性の小さい（less linear）ループについての例を示す。例えば、線形のＢＨループは、ハーモニックシステム（harmonic systems）において誤った警報を回避するために、音響磁気マーカに非常に重要である（米国特許第５，４６９，１４０号明細書および米国特許第６，０１１，４７５号明細書を参照されたい）。
【００４６】
図７は、ＢＨループの非線形性についての結果を示す。比較例の焼鈍固定具Ｃ１は、ＢＨループが著しく非線形であるという観点から見て、焼鈍速度が上昇するとともに磁気特性が大きく低下する。この非線形性の理由は２つある。第１に、製造に固有の機械的応力は、高い焼鈍速度においては十分軽減されない。第２に、長手方向に湾曲したリボンがＢＨループトレーサにまっすぐに置かれると、さらなる機械的応力が生じる。後者もまた、低下の仕組みを反映している。これは、高さＨ（図９を参照されたい）が不十分なハウジングに入れられるときに、湾曲したストリップの短い一部が変形すると生じる。上記機械的応力は、磁気ひずみの相互作用によって、磁化容易軸（magnetic easy axis）の分布（distribution）を生じ、その結果観察される非線形性が生じる。この低下は、比較例の焼鈍固定具Ｃ２では目立ちにくくなる。これは、リボンが横方向に曲げられると、少なくとも部分的に焼鈍固定具に接触するという状況により、熱接触が良好になるという観点から見て解釈される。さらに、この横方向に生じた湾曲は、リボンをその長手方向の軸に沿って直線形状に保ち、ＢＨループの測定中またはリボンをラベルに入れるときに、さらに曲がりが生じないようになっている。しかし、本発明に従って焼鈍されるリボンについては（例Ｉ１〜Ｉ４）、高い焼鈍速度における非線形性は依然として著しく低い。特に構成Ｉ２〜Ｉ４は、高い焼鈍速度においても、約１％よりもはるかに下の非線形性を有する極めて線形のループを与える。
【００４７】
長さが３８ｍｍのストリップの磁気弾性共振振幅Ａ１は、交流磁界（最大振幅１７．８ｍＯｅ−周波数約５８ｋＨｚ−５０Ｈｚのパルス周波数で１．６ｍｓのパルス）のトーンバースト（tone burst）によって共振振動を励起した後の、約１ｍｓの１００回巻きの検知コイルにおける誘導電圧である。共振振幅Ａ１は、強磁性の磁気ひずみ合金の磁気弾性応答に特有の特性である。高振幅は、焼鈍処理を成功させるための非常に感度の高いプローブである。本例においては、６．５Ｏｅという直流バイアス磁界において、共振振幅を測定した。これは、バイアス磁界の関数として、Ａ１がその最大値を示すバイアス磁界におおよそ対応する。
【００４８】
図８は、共振器(resonator)信号の結果を示す。これは、さまざまな構成の焼鈍固定具同士の間の相違を最良に解決する（resolve）。従来技術の比較例の焼鈍固定具は両方とも、焼鈍速度が上昇すると、振幅の極度の低下を呈する。これと比較して、本発明の構成の焼鈍固定具Ｉ１〜Ｉ４において焼鈍した材料の振幅は、検討した最高焼鈍速度においてさえ、「低速」振幅の８０％以上を保持する。
【００４９】
さらなる一連の実験において、焼鈍チャネルの高さＺを０．５ｍｍから０．８ｍｍに増加した。この比較的広い開口部にもかかわらず、本発明に係る焼鈍した材料について、低下は確認できなかった。
【００５０】
好ましい一実施形態において、例えば米国特許第５，４６９，１４０号明細書または米国特許第５，８４１，３４８号明細書において記載されているように、共振器に電子商品監視用の音響磁気マーカを提供するために、記載した焼鈍方法が使用される。そのようなマーカにおいては、共振器のストリップ１０は、図９に概略的に示すように、ハウジング５０に埋め込まれる。共振器がくぼみ内で自由に振動して監視システムにおける良好な性能を実現できることが、必要不可欠である。共振器がそのハウジングといかなる機械的干渉をしても、その性能が劇的に低下してしまう。したがって、共振器のくぼみにおいて隙間Ｈを維持することが必要である。隙間Ｈは、共振器のカールＣよりも大きく、共振器が邪魔されないで共振することができるようになっていなければならない。市販されている通常のマーカは、比較例の方法Ｃ２に従って焼鈍され、約２００μｍというわずかな横方向のカールＣを呈する共振器材料を用いている。通常のくぼみの全高Ｈは、約６００μｍである。他方、より低い高さＨを有する薄いマーカは、製品に取り付けるのに、さらに都合がよい。したがって、そのようなより薄いマーカを提供するためには、共振器をできるだけ平らにして、いかなる性能低下も回避しなければならない。これは、本発明の原理に従って焼鈍される平らな共振器で有利に実現することができる。
【００５１】
これまで説明した本発明の実施形態は、高い焼鈍速度において良好な磁気特性を有する平らなリボンを提供する。しかし、このプロセスはまた、従来技術による方法で達成可能なものよりも高い焼鈍速度において、横方向の湾曲を有すると共に良好な磁気特性を有するリボンを提供することもできる。したがって、焼鈍固定具は、本発明の原理に従って焼鈍速度を向上させるのに役立つ、長手方向に湾曲した部分と、これに続く横方向の小さなカールをリボンに与えるために、横方向に湾曲した断面を有する直線形状の部分とから成っていてもよい。
【００５２】
本発明から逸脱することなく、前述の実施形態にさまざまなその他の変更を取り入れてもよい。したがって、本発明の特に好ましい実施形態は、限定的ではなく、例示的な意味を意図している。本発明の真の精神および範囲は、特許請求の範囲において定められている。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】焼鈍装置２０の概略図である。
【図２ａ】リボンが炉を通って搬送される焼鈍固定具の断面図である。
【図２ｂ】リボンが炉を通って搬送される焼鈍固定具の側面図である。
【図２ｃ】リボンが炉を通って搬送される焼鈍固定具の長手方向の部分を示す図である。
【図２ｄ】リボンが炉を通って搬送される焼鈍固定具の長手方向の部分を示す図である。
【図３】焼鈍されるリボンに横方向の湾曲を与える焼鈍固定具の他の断面図である。
【図４】１本のリボンのカールＣの定義を示す図である。湾曲は、横方向および／または長手方向のリボンの方向であってもよい。カールは、リボン１０と、或る長さおよび或る幅のストリップがその上に置かれる平らな表面４０との間の、最大高さＣとして定義される。本明細書において、長手方向の湾曲については、カールは、幅が６ｍｍのリボンの長さ３８ｍｍの一片のリボン１０と、平らな表面４０との間の最大高さＣである。
【図５】３５０℃で焼鈍した、幅が６ｍｍでリボンの長さ３８ｍｍの一片のカールを、焼鈍速度の関数として示した図である。Ｃ１およびＣ２は従来技術の比較例を表す。Ｉ１〜Ｉ４は、本発明の教示に従って焼鈍したサンプルを表す。
【図６】４０ｍ／ｍｉｎの焼鈍速度で磁界焼鈍（field annealed）した、幅が６ｍｍのリボンについて測定したＢＨループを示す図である。Ｃ１（非線形ループ）は従来技術の比較例を表し、Ｉ２（線形ループ）は本発明の教示に従って焼鈍した例である。本図はまた、磁化が飽和に変わる磁界強度である異方性磁界Ｈｋの定義も提供する。
【図７】３５０℃で焼鈍した、幅が６ｍｍのリボンのＢＨループの非線形性を、焼鈍速度の関数として示した図である。Ｃ１およびＣ２は、従来技術の比較例を表す。Ｉ１〜Ｉ４は、本発明の教示に従って焼鈍したサンプルを表す。
【図８】３５０℃で焼鈍した、幅が６ｍｍでリボンの長さ３８ｍｍの一片の共振信号Ａ１を、焼鈍速度の関数として示した図である。Ｃ１およびＣ２は、従来技術の比較例を表す。Ｉ１〜Ｉ４は、本発明の教示に従って焼鈍したサンプルを表す。
【図９】アモルファスリボン１０の細長いストリップとハウジング５０とから成る、音響磁気マーカの概略図である。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図２ｄ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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