(57)【要約】  延伸されたガラスコート金属部材は、ガラスの熱収縮率が金属部材の熱収縮率よりも小さい、熱収縮率の差を有する。この熱収縮率の差は、延伸中、所定の範囲内に維持される。延伸されたガラスは残留圧縮下に置かれ、前記ガラスと前記ワイヤの間の界面結合は実質的に均一となり、表面亀裂および金属とガラスの間の結合破壊は実質的に防止される。ガラスコートマイクロワイヤの光学特性は、マルチビットコード化能力を可能にする基礎を提供する。有利には、データのコード化が、光学的に、または磁気光学的に、あるいは磁気／光学コード化機構を使用して達成される。ガラスコートマイクロワイヤの２重材料構造は、ガラスの選択および加工によって、その表面にデータを与えることを可能にする。データの埋込みは、最初の延伸中に、または別個の延伸後プロセスとして、インラインで容易に達成される。光学的にコード化されたガラスコートマイクロワイヤ上のデータの読取りは、光学または磁気的法あるいはそれらの組合せによって容易に実施される。【選択図】図１
2008518357.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属コアとガラスコーティングとを有する金属ガラスコートマイクロワイヤであって、
ａ．前記ガラスコーティングと前記金属合金コアとが熱収縮率の差を有し、前記ガラスコーティングの前記熱収縮率は、前記金属合金コアの前記熱収縮率よりも小さく、
ｂ．前記熱収縮率の差は、前記ガラスが残留圧縮下に置かれ、前記ガラスと前記ワイヤとの間の界面結合が実質的に均一となり、表面亀裂および金属とガラスとの間の結合破壊が実質的に防止される程度に十分な大きさの所定の値を有することを特徴とするガラスコートマイクロワイヤ。
【請求項２】
請求項１に記載の金属ガラスコートマイクロワイヤであって、前記ガラスコーティングは、酸化物成分と、前記酸化物成分の０モルパーセントから５モルパーセントまでの範囲の所定の量で存在する少なくとも１種の希土類元素とを含むことを特徴とする金属ガラスコートマイクロワイヤ。
【請求項３】
請求項２に記載の金属ガラスコートマイクロワイヤであって、前記ガラスコーティングは、合わせて前記酸化物成分の０モルパーセントから５モルパーセントまでの範囲の量で存在する少なくとも２種類の希土類元素を含むことを特徴とする金属ガラスコートマイクロワイヤ。
【請求項４】
請求項１に記載の金属ガラスコートマイクロワイヤであって、前記物品は、前記コーティングガラスの組成とは異なる組成を有するガラス層を有することを特徴とする金属ガラスコートマイクロワイヤ。
【請求項５】
請求項１に記載の金属ガラスコートマイクロワイヤであって、前記物品は、磁気コードを有する層を前記コーティングガラスの上に含むことを特徴とする金属ガラスコートマイクロワイヤ。
【請求項６】
請求項１に記載の金属ガラスコートマイクロワイヤであって、前記コーティングガラスとは異なる、離散した周囲バンドまたは他のゾーンが存在することを特徴とする金属ガラスコートマイクロワイヤ。
【請求項７】
請求項６に記載の金属ガラスコートマイクロワイヤであって、前記コーティングガラスの組成とは異なる組成を有するガラスからなるバンドまたはゾーンを有することを特徴とする金属ガラスコートマイクロワイヤ。
【請求項８】
請求項６に記載の金属ガラスコートマイクロワイヤであって、前記コーティングガラスの所定の量の部分的な削摩に起因するバンドまたはゾーンを有することを特徴とする金属ガラスコートマイクロワイヤ。
【請求項９】
請求項８に記載の金属ガラスコートマイクロワイヤであって、前記バンドまたはゾーンは、前記コーティングガラスとして使用される物質以外の物質で埋め戻されることを特徴とする金属ガラスコートマイクロワイヤ。
【請求項１０】
請求項８に記載の金属ガラスコートマイクロワイヤであって、磁性材料からなるバンドまたはゾーンを有することを特徴とする金属ガラスコートマイクロワイヤ。
【請求項１１】
物品であって、請求項１に記載の金属ガラスコートマイクロワイヤに一体的に関連付けられることを特徴とする物品。
【請求項１２】
ガラスコートマイクロワイヤの生産において使用されるように指定されたプリフォームを製作する方法であって、
ａ．ベースガラスの溶融物を形成するステップと、
ｂ．予め選択された寸法を有するダイの中に前記溶融ガラスを注ぎ込むステップと、
ｃ．プランジャを使用して、前記ダイを通じて前記溶融ガラスを押し出すステップと、
ｄ．凝固中の１本のガラスを押し出すステップと、
ｅ．ガラスコートマイクロワイヤの延伸作業において使用される定義された長さのガラスを切り出すステップと、
ｆ．ガラス管の一端を閉じて、使用可能なプリフォームの生成を完了するステップと  を含むことを特徴とする方法。
【請求項１３】
ガラスコートマイクロワイヤの生産において使用されるプリフォームを製作する方法であって、
ａ．ベースガラスの溶融物を形成するステップと、
ｂ．所定の量の希土類酸化物を前記溶融物に加えるステップと、
ｃ．選択された寸法を有するダイの中に前記溶融ガラスを注ぎ込むステップと、
ｄ．プランジャを使用して、前記ダイを通じて前記溶融ガラスを押し出すステップと、
ｅ．凝固中の１本のガラスを押し出すステップと、
ｆ．ガラスコートマイクロワイヤの延伸作業において使用される定義された長さのガラスを切り出すステップと、
ｇ．ガラス管の一端を閉じて、使用可能なプリフォームの生成を完了するステップと  を含むことを特徴とする方法。
【請求項１４】
ガラスコートマイクロワイヤの生産において使用されるプリフォームを製作する方法であって、
ａ．予め選択されたガラス成分を一緒に混合して、溶液を形成するステップと、
ｂ．前記混合された溶液をゾル−ゲル法によってゲル化して、管形の固体を得るステップと、
ｃ．前記管形の固体を乾燥させて、そこから残留水分を除去するステップと、
ｄ．前記乾燥させた管形固体を、その溶融温度よりも十分低い温度で焼結して、その表面積を低減させ、空隙率を最小化することによって、前記焼結させた固体が、前記ガラスコートマイクロワイヤ製造プロセスにおいて使用されるプリフォームを提供するガラス管を含むようにするステップと、を含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】
ガラスコートマイクロワイヤを製造するプロセスにおいて使用されるプリフォームを製作する方法であって、
ａ．ガラス成分の膜または層を含むコーティングを、化学付着によって、ガラス管の内側または外側に付着させるステップであって、前記ガラス管と前記ガラス成分とが適合的であるステップと、
ｂ．付着後に、前記ガラス管を熱処理して、前記コーティングされたガラス管を所望の幾何形状および密度に固化させて、前記熱処理されたガラス管が、前記ガラスコートマイクロワイヤ製造プロセスにおいて使用されるプリフォームを含むようにするステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１２から１５に記載された前記プリフォームを利用してガラスコートマイクロワイヤを生産する方法であって、
ａ．中空ガラスプリフォームの中で金属合金の溶融物を形成するステップと、
ｂ．前記ガラスプリフォームを延伸して、前記溶融合金を引きずり込み、素早く凝固させ、同時にガラスコーティングを提供するステップと、
ｃ．前記ガラスと前記金属合金コアとの間の界面結合が実質的に均一となり、表面亀裂および前記金属合金とガラスとの間の結合破壊が実質的に防止されるように、前記延伸ステップの間、前記ガラスコーティングを残留圧縮下に置くステップと
を含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラスコートワイヤに関し、詳細には、マルチビットデータ読取り／書込み能力を有する物品を提供するために光学的にコード化されたガラスコートマイクロワイヤ（ＧＣＭ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子商品監視（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ａｒｔｉｃｌｅ  Ｓｕｒｖｅｉｌｌａｎｃｅ：ＥＡＳ）システムは、小売店から持ち出すときに許可されなかった商品を電子的に検出するために使用される。このシステムは、商品に取り付けられたマーカと、センサ機構とを含む。小売業者は、商品の持出しを許可したいときに、例えばその品目が合法的に購入されたときにマーカを無効にすることができる。
【０００３】
高調波型または電磁型と呼ばれるＥＡＳマーカの１つのタイプが、米国特許第４４８４１８４号および５９２１５８３号によって開示されている。このようなマーカは、問合せゾーン内に加えられた予め選択された周波数を有する入射磁場の存在下で電磁的に共振し、それによって高調波を生成する強磁性非晶質磁性材料の複数のストリップまたはワイヤセグメントを含む。これらの条件下での高調波の生成はマーカ信号識別を提供する。共振している複数のストリップまたはワイヤセグメントの近傍の磁化されていない永久磁石を磁化または脱磁して、前記マーカを不活化または再活性化させることができる。
【０００４】
音響磁気（ａｃｏｕｓｔｏｍａｇｎｅｔｉｃ）型または磁気機械（ｍａｇｎｅｔｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ）型と記述される他のタイプのマーカが、米国特許第４５１０４９０号によって開示されている。このシステムでは、エネルギーが供給されたときにマーカが、問合せゾーン内に加えられた入射磁場によって提供される予め選択された周波数で機械的に共振するように適合される。このマーカは、磁歪強磁性材料の細長い複数の延性ストリップを有する。ストリップはそれぞれ、１つの強磁性要素に隣接して配置され、この強磁性要素は、磁化されると、ストリップを磁気的にバイアスし、予め選択された周波数で共振するようにストリップにエネルギーを与える。予め選択された周波数でのマーカの有効透磁率の実質的な変化が、マーカに信号識別を提供する。
【０００５】
上述の従来技術は、マーカが取り付けられた物体の存在を感知する方法および手段を提供する。
【０００６】
関連技術として、技術文献および特許文献には、シングルビット（オン／オフ）マーカではなく、マルチビットマーカが記載されている。例えば、Ｚｈｕｋｏｖ他のＪ．Ｍａｔｅｒ．Ｒｅｓ．誌、第１５巻  第１０号  １０月（２０００年）は、異なる寸法（長さ、合金対全体直径比など）または磁気特性（保磁力場など）をそれぞれが有する複数の非晶質ガラスコートワイヤセグメントを利用するときにマルチビットマーカを生み出す能力を報告している。Ｊａｈｎｅｓの米国特許第５７２９２０１号によって開示されたマルチビットマーカは、全てが同じ化学成分および幾何寸法を有する複数のワイヤを含む同様のマーカを開示している。非晶質金属ワイヤのアレイの近くの永久磁石バイアス場要素が、高調波応答が得られるドライブ場を、永久磁石バイアス場要素へのそれぞれの個々のワイヤセグメントの接近によって区別する働きをし、それによってマルチビット能力を提供する。Ａｎｔｏｎｅｎｃｏ他のＰＣＴ特許公開ＷＯ０１／２９７５５Ａ１は、マルチビット性能を使用できるマルチワイヤマーカを記載している。Ｊａｈｎｅｓの教示と同様に、マーカの構築において利用されるＧＣＭセグメントはそれぞれ、同じ化学成分および幾何寸法を有する。Ａｎｔｏｎｅｎｃｏ他は、従来の光学バーコードにおけるストライプと同様の方法でＧＣＭを配置することを開示している。Ａｎｔｏｎｅｎｃｏ他のマーカに関する情報は、磁気読取りヘッドを使用して読み取られる。
【０００７】
これらの技術文献および特許文献に記載されたコード化されたマーカはそれぞれに、複数の磁気要素（ストリップまたはワイヤセグメント）の使用を必要とする。これらの複数の磁気要素は、互いに関して慎重に配置されなければならない。これらの複数の磁気要素は、マーカのサイズ、重量およびコストを増大させ、マーカ上に正確に配置されない場合、その識別特性を低下させる。
【特許文献１】米国特許第４４８４１８４号明細書
【特許文献２】米国特許第５９２１５８３号明細書
【特許文献３】米国特許第４５１０４９０号明細書
【特許文献４】米国特許第５７２９２０１号明細書
【特許文献５】国際公開ＷＯ０１／２９７５５Ａ１号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
当技術分野では、軽量、小型で、安価に構築でき、動作の信頼性が高い非晶質またはナノ結晶質ガラスコートＧＣＭマーカが依然として求められている。さらに、なんらかの手段によって光学的にコード化することのできるＧＣＭマーカが長く求められている。最後に、磁気的方法と光学的方法の両方でコード化されたＧＣＭマーカが長く求められており、このようなマーカは、マルチビット認証に関連した盗難防止機能など、冗長認証または相補機能を提供するであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、マルチビットコード化ガラスコートマイクロワイヤおよびそれから生産される物品を提供する。本発明によってさらに、非晶質またはナノ結晶質合金ＧＣＭおよびその物品をコード化するための方法が提供される。有利には、本発明は、ＥＡＳマーカなどのコード化された物品を製造するときの複数のＧＣＭセグメントの必要性を排除する。意外にも、ＧＣＭの強磁性非晶質合金コアまたはガラス外層を変更することによって、マルチビットコード化能力を有するＧＣＭならびに物品を生産できることが分かった。これは、コード化されたマーカが単一のＧＣＭセグメントを含むときも同様である。コード化は、磁気的に、または光学的に、あるいはそれらの組合せによって提供される。この特徴は、単一のＧＣＭセグメントでも冗長または相補システムが機能するという追加の利点を提供する。本発明によって提供される追加の利点は、ＧＣＭおよびＧＣＭを含む物品のコード化は、それらの生産工程中に、または下流のさまざまな変換工程で、あるいは最終使用者によって現場で、コード化することができることである。
【００１０】
有利には、本発明に従って生産された非晶質またはナノ結晶質合金ガラスコートＧＣＭマーカは、軽量、小型で、廉価に構築でき、動作の信頼性が高い。ＧＣＭの光学コード化は多数の手段によって容易に実施される。磁気的方法と光学的方法の両方でコード化されるので、本発明のガラスコートマイクロワイヤは、マルチビット認証に関連した盗難防止機能など、冗長認証または相補機能を提供する。
【００１１】
次に、本発明に従って生産されたガラスコート物品の非常に有利な多数の使用法を詳細に開示する。
【００１２】
以下の詳細な説明および添付の図面を参照すると、本発明はより完全に理解され、他の利点が明白になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本明細書で使用されるとき、用語「非晶質金属合金」は、長距離規則性を実質的に欠き、液体または酸化物ガラスで観察されるものと質的に同様のＸ線回折強度の極大を有することを特徴とする金属合金を意味する。対照的に、用語「ナノ結晶質金属合金」は、ナノメートル（ｎｍ）程度の構成結晶粒度を有する金属合金に関する。
【００１４】
本明細書で使用される用語「ナノ結晶質合金」は、結晶粒度が１００ｎｍ未満の合金を意味する。該合金は、約１０ｎｍから１００ｎｍの結晶粒度を有することが好ましく、約１ｎｍから１０ｎｍの結晶粒度を有することが最も好ましい。
【００１５】
本明細書で使用される用語「強磁性」は、物質が、構成磁気モーメントの自己整合によって正味の自発磁化を示すことができる現象を指す。
【００１６】
本明細書および特許請求の範囲の全体を通じて使用される用語「ガラス」は、結晶化することなく固体状態まで冷却された無機溶融産物、あるいはゾル−ゲル法などの化学的手段または「すす（ｓｏｏｔ）」法によって形成されたガラス質物質を指す。これらの方法はともに、光ファイバ加工で使用されるガラスプリフォームを形成するのに使用される方法である。これらの物質は溶融せず、一般に問題の諸成分の溶融温度よりも低い温度で固化する。
【００１７】
本明細書で使用される用語「プリフォーム」は、その中で合金が溶融され、続いて延伸されてＧＣＭになる容器を指す。
【００１８】
本明細書で使用される用語「延伸」は、引張力を使用した物質の伸張を指し、この伸張の結果、伸張された物質の断面積は永久的に低減する。
【００１９】
本明細書で使用される用語「マイクロワイヤ」は、約５０μｍ未満の横断寸法を有し、少なくとも１種の金属物質を含む、円形または非円形断面の細い連続または非連続要素を指す。
【００２０】
本明細書で使用される用語「ガラスコートマイクロワイヤ（ＧＣＭ）」は、約５０μｍ未満の横断寸法を有し、少なくとも１種の金属物質と少なくとも１種のガラス質物質とを含む、円形または非円形断面の細い連続または非連続要素を指す。
【００２１】
本明細書で使用される用語「物品」は、強磁性非晶質合金ＧＣＭを少なくとも部分的に含む幾何学体を指す。
【００２２】
本明細書で使用される用語「束」は、束ねられて単一の要素として機能する、おそらくはマルチビットディジタルデータを伝える多数の非晶質ガラスコートＧＣＭを指す。
【００２３】
本明細書で使用される用語「マルチビット」は、２値（オン／オフ）スイッチング機能の多数の出現を指す。
【００２４】
本明細書で使用される用語「希土類」は、原子番号５７番から７１番までの近い関係の一群の金属元素のうちの任意の１つの元素を指す。
【００２５】
非晶質およびナノ結晶質合金ガラスコートマイクロワイヤならびにその生産は、技術文献および特許文献に開示されている（例えば米国特許第６２７０５９１号および米国特許第５２４００６６号、ならびにＨｏｒｉａ  Ｃｈｉｒａｃによる「Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｇｌａｓｓ  Ｃｏｖｅｒｅｄ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｗｉｒｅｓ」、Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ誌  Ａ３０７−３０６（２００１）  第１６６頁−第１７１頁を参照されたい）。概ね垂直に配置された底が密封されたガラス管の中で、予め合金化されたインゴットまたは必要な元素成分を溶融することによって、長い連続体を生成している。例えば無線周波（「ｒ．ｆ．」）加熱を使用して、合金が溶融状態に変換された後、ガラス管の軟化した底を掴み、それを引っ張って連続したマイクロワイヤにする。合金断面積の急激な低減および２次冷却装置の使用によって、合金は、延伸中に非晶質またはナノ結晶質になる。
【００２６】
正磁歪を有する強磁性非晶質ガラスコートマイクロワイヤはＦｅ系合金に基づく。このようなＦｅ系合金のマイクロワイヤは、その独特の磁区構造および磁気弾性異方性のため、傑出した磁気特性を示す。Ｆｅ系合金マイクロワイヤの全般的な属性は、スイッチング場（ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ  ｆｉｅｌｄ）と呼ばれる印加磁場のある値で磁化がほぼ飽和値まで一気に変化する、大きなバルクハウゼン効果の存在である。スイッチング場は、ＧＣＭ延伸加工によって、結果として生じるマイクロワイヤ寸法を通して、幅広い範囲にわたって特定の値に調整することができる。さらに、磁化ループのスクエアネス（ｓｑｕａｒｅｎｅｓｓ）は、より高い次数の高調波の存在を保証し、このことは、例えば窃盗防止用途におけるより信頼できる性能を可能にする。正磁歪を有する強磁性非晶質ガラスコートマイクロワイヤは、内部応力と正磁歪の間の磁気弾性結合に起因する、軸方向に磁化された内核と半径方向に磁化された外殻とを有する。
【００２７】
強磁性非晶質ガラスコートマイクロワイヤの応力感度は、磁区構造に影響を及ぼす物理的なベースとして有利に使用することができる。実際、強磁性非晶質ガラスコートマイクロワイヤのコード化は、この磁区構造の局所的な変更に基づくことができる。この変更は、局所応力の付加によって、または非晶質合金の選択的結晶化によって容易に達成される。このような変更は、パルスレーザによる局所加熱、ガラスコーティングの化学的薄化（ｔｈｉｎｎｉｎｇ）、ガラス上のコーティングなどを含む、いくつかの手段によって与えられる。コード化を可能にするために、ガラスコーティングの局所的な変更を使用して、非晶質合金コアの磁区構造の制御された変更を効果的に生み出すことができることは、強磁性非晶質ガラスコートマイクロワイヤにとって特に重要である。
【００２８】
非晶質ガラスコートマイクロワイヤ（ＧＣＭ）の傑出した電磁特性および機械特性は、コア合金およびガラスコーティングの組成およびそれらのそれぞれの厚さを調整することによって、ならびに延伸加工中および延伸加工後の慎重なプロセス制御によって最適化することができるが、ガラスコーティング自体が、当業者が、光ファイバにおいて使用されるコード化技法の多くをＧＣＭに適用することを可能にする。ガラスコーティングの光学コード化は、既存の磁気コード化に対する１次、相補または冗長コード化機能とすることができる情報記憶手段を提供する。このような機能は、屈折率、表面反射率、透過率および蛍光を含むがこれらに限らないガラスコーティングの任意の特性を制御可能に変更できることを利用して獲得することができる。
【００２９】
ガラスからコード化情報を検出しまたは光学的に「読み取る」手段はすでに、本明細書に開示された全ての技法に対してさまざまな程度に開発されている。光検出装置は一般に、既知の強度、偏光およびスペクトルの光源と、１つまたは複数の特定の光波長に対する既知の感度を有する検出要素とからなる。このような装置に対する追加の改良は、強度、波長、偏光または角度依存性を有し、信号対雑音比の増大および検出の正確さまたは信頼性の向上を可能にする、１つまたは複数の光学フィルタを含む。特定の用途に対処するために複数の光源、フィルタまたは検出構成要素を使用することによって、装置の複雑さおよび特殊性が高まることは明らかである。さらに、光源、検出器、フィルタ要素またはこれらの任意の組合せの独立したまたは結合されたスキャニングまたはパルス動作によって、さらなる感度または正確さを獲得することができる。光学情報検出または読取り法を支える基本原理は、入射した光信号がガラスとの相互作用によって変化し、検出器要素によってその変化を識別できるということである。そのため、光学検出法は常に、入力光信号が問合せ面または問合せ体積に導かれ、次いで変更された出力光信号が検出要素に導かれなければならない見通し線（ｌｉｎｅ−ｏｆ−ｓｉｇｈｔ）技法である。
【００３０】
非晶質またはナノ結晶質マイクロワイヤ技術は、ブランド保護および偽造防止用途において重大なインパクトを有し、それによって、国内小売業者は、市場の縮小および非正規流通市場による損失を数十億ドル節約することができる。これらの製品は、故国／国家安全保障上のいくつかの必要性に対処する。
【００３１】
ＥＡＳ、セキュリティおよび認証用途を強化するためのＧＣＭの光学コード化
情報記憶は、ガラスの分光学的特性を利用した光学コード化によって達成することができる。光学コード化は、ガラスの蛍光および／または色、ならびに屈折特性を利用することによって達成することができ、マルチ機能ＧＣＭを達成するための独立した相補的なコード化戦略を提供する。
【００３２】
ＧＣＭに対する光学コード化の適用
均一色法（すなわち２値「オン／オフ」単純認証）
均一色ガラス：ＧＣＭのガラスコーティングは、特有の識別可能な色（分光学的特性）を有することができる。この色は、さまざまな方法によって達成することができ、固有色または光活性化蛍光に分類することができる。
【００３３】
固有色：ガラスの光学特性は化学組成によって決定され、主要な物理および熱特性を決定するベースガラス成分はあるベース色を与える。光学特性は、ドーパントと呼ばれる特定の種を少量混合することよって、大きく変化させることができる。ドーパントは普通、それぞれランタニドおよびアクチニドに分類される元素周期表の６および７周期の希土類元素の中から選択される。これらの元素は、部分的に遮蔽されたｆ準位電子を持っており、希土類の興味深い光学特性を生じさせる特に明確な電子遷移をもたらす。遷移金属（４〜１２族）の元素もガラスに色を与える。ドーパント元素の特定の組合せは、検出可能な固有の分光学的特性を与えることができる。
【００３４】
光活性化蛍光：固有の光学的外観に加え、ガラスはさらに蛍光性を有することがある。蛍光現象は、所与のエネルギー（Ｅ１）または波長（λ１）の入射光がガラス表面に入射したときに生じ、より低いエネルギー（Ｅ２）または波長（λ２＞λ１）の光の発光を引き起こす。ある種の成分はガラスに蛍光性を与え、ガラスの化学成分の慎重な制御によって所望の蛍光が得られる。
【００３５】
均一色コーティング：さらに、所望の分光学的品質を付与するため、固有色または光活性化蛍光による色を達成することができる均一色コーティングを、ＧＣＭのガラスコーティングの外側に取り付けることができる。十分な結合を保証するため、ガラスとこの有色コーティングとは整合していなければならず、そのためには通常、コーティングを受け入れるようにガラス表面が処理または官能基化されている必要がある。このようなコーティングはたいてい、有機またはポリマー型のコーティングだが、化学成分または特性あるいはその両方によってベースガラスからともかくも識別可能な別個のガラス層から構成することもできる。
【００３６】
色シフト：有色コーティングの他の例は、観察角度および／または入射光の角度によって、反射光または透過光あるいはその両方がシフトするコーティングである。この振舞いは時に「２色性」と呼ばれ、干渉フィルタを構成するガラス表面の光学的に異なる一組の層によって引き起こすことができる（http://www.techmark.nl/ocj/filters.htm）。これらの層自体は、無機酸化物、金属膜または有機膜からなることができ、化学蒸着、熱蒸着、スパッタリング、浸漬コーティングおよびスプレーコーティングを含むさまざまな方法によって、延伸されたＧＣＭに１層ずつ付着させることができる。これらの層を得る他の方法は、所望の層構造をガラス部分にすでに含むプリフォームを製作し、次いでそのプリフォームを延伸してＧＣＭにする方法である。この場合、ＧＣＭ上のフィルタの諸構成要素を構成するこれらの層は、プリフォームガラス管内の同心の、熱機械的に同様の、光学的に異なったガラス領域としてスタートする。概略図を図１に示す。
【００３７】
「２色性」振舞いを得る他の手段は、ある種の成分、例えば希土類元素であるプラセオジムおよびネオジムをガラスに加えることである。これらの元素をドーパントとして含むガラスは、ガラスを見るために使用される光の波長に応じた色を有する。
【００３８】
マルチビット光学コード化
表面色空間変化法（「光学バーコード」）：ＧＣＭ外面の検出可能な色を意図的に変化させることによって、取り出すことができる記憶情報を保持する光学「バーコード」を形成することができる。この同じテーマに関する３つの変化形を下に示す。「色」は、固有（受動）色であるかまたは蛍光（活性化）色であるかに関わらず、差異を示し、検出可能な特定の分光学的特性を指す。この光学バーコードの検出は、現在使用可能な機器（例えば赤色レーザスキャナ）を使用して実施することができ、あるいは、この検出を、１つまたは複数の特定の光学周波数に合わせて調整して、セキュリティを向上させ、詐欺および偽造を難しくすることができると考えられる。
【００３９】
有色ガラス上の無色不透明コーティング：このコーティングは、図２に概略的に描かれているように、コーティングされた領域がその下のガラスの色を遮り、コーティングのない領域がガラスの色を示すパターンを形成する。
【００４０】
無色ガラス上の有色コーティング：このコーティングは、コーティングされた領域が検出可能な色を示し、コーティングのない領域が、異なる、非特有の（検出されない）色のガラスを示す、周期的なパターンを形成する。
【００４１】
有色ガラス上の異なる色の有色コーティング：このコーティングは、コーティングされた領域が特有の検出可能な色を示し、コーティングのない領域が、異なる特有の検出可能な色を有するガラスを示す、周期的なパターンを形成する。これらの色は、人の眼には見えないスペクトル領域において検出可能なものであってもよい。この方法は、外側コーティングまたはその下のガラスを色合せするためにスキャンすることによってバーコードパターンを決定することができるので、検出中のある信号冗長性を可能にする。
【００４２】
光学コード化の方法
光学バーコード形成技法：上述の変化形は全て、光学的に検出可能な信号を与える、空間的に変化させたコーティングをＧＣＭ上に形成することに依存する。次に述べるバーコード形成法に対する光検出は、スキャンされたレーザビームの通常の反射検出、または捕捉されたディジタル像と記憶されたディジタル像のデータベースとの比較からなることができる。
【００４３】
技法１：コーティングが液体または粉末インクまたはトナーの形態をとる高速印刷法を、ＧＣＭの外面に対してインライン（ｉｎ−ｌｉｎｅ）で使用することができる。インクは、熱またはＵＶ光法を使用して硬化させることができる。
【００４４】
技法２：ＧＣＭの外面に存在する書込み可能層のレーザ誘導変更。書込み可能層の例は、金属膜、染料ポリマー膜、発泡膜、光磁気膜、および非晶質−結晶質相転移膜（米国特許第６４４２２９６号）などである。レーザ光に当たると、影響を受けた膜領域の反射率が最初の状態から変化し、空間区別読取りのための手段を提供する。
【００４５】
技法３：ＧＣＭの表面に均一なコーティングを付着させ、コーティングを「固定」しまたは硬化させる硬化工程を経て、続いて、コーティングの硬化していないまたは「固定されてない」部分を除去する。コーティングの硬化は、レーザあるいは急激に集中する幅広スペクトル光源または熱源を使用して、局所的に実施することができる。さらに、幅広スペクトル源とリソグラフィマスクの組合せを使用して、「コード化された」表面の一部または全体を硬化させることができる。この方法は、上に記載した方法の特殊な変形形態である。この方法の他の変形形態は、光学的に読取り可能なバーコードの形成を可能にする、付着された膜または層の部分のレーザ誘導除去である（http://www.jpsalaser.com/page.asp?page_id=20）。
【００４６】
技法４：ある種のガラス組成物は、後段の熱処理によって結晶化する光誘導性の構造変化を起こしやすい（Ｍ．Ｆ．Ｂａｒｋｅｒ，Ｐ．Ｆ．Ｊａｍｅｓ  ａｎｄ  Ｒ．Ｗ．Ｊｏｎｅｓ，Ｊ．Ｎｏｎ−Ｃｒｙｓｔ．Ｓｏｌｉｄｓ誌、第１０４巻、１９８８年，第１頁−第１６頁）。この光誘導性構造変化は、影響を受けた領域の外観を変化させ、光学的に読取り可能なバーコードを形成する１つの機構を提供する。さらに、これらの影響を受けた領域は、結晶化すると、適当なエッチング液、例えばＨＦ（フッ化水素酸）にさらされたときに、変化していないガラスに比べてはるかに速いエッチング速度を呈する。ＧＣＭ表面の明確に画定された空間領域の選択的結晶化およびそれに続くエッチングステップは、ＧＣＭ表面に、相対的に凹んだ物理パターンを与える。これらの領域の対照的な外観は光学読取りを可能にし、または、これらの凹みに、より大きな光学コントラストを与える物質を充填し、それによって光検出を容易にすることができる。
【００４７】
技法５：（１）ガラスは、酸化状態において適当な熱処理によって還元されうる１種または数種の金属酸化物成分を含む。（２）ＧＣＭを形成した後、ＧＣＭに金属膜（アルミニウム、銅、ニッケルなど）を、一部の領域がコーティングされずに残るように付着させる。これは、エッチングによって容易に除去可能な金属コーティングを有することが好ましい。（３）コーティングされたＧＣＭを還元雰囲気で熱処理する。水素は、金属でコーティングされた領域の中を迅速に拡散することができない。（４）この水素は、コーティングされていない領域の重金属成分に対して酸化状態還元を引き起こす。（５）金属コーティングを化学エッチングして、これを除去する。（６）還元された領域は、還元されていない領域に関して変更された光反射率を有する。この変更は、本質において、ＧＣＭガラスコーティングの永久的な局所除去をもたらす。
【００４８】
技法６：数本のＧＣＭを１つにまとめて１つの物品にすることによって、カラーコード化されたパターンを生み出すことができる。前記物品は、特定の幾何配置に起因する固有のデザインされた光学特性を有する。
【００４９】
技法７：レーザ直接書込み法を使用して、ＧＣＭの表面に光学バーコードパターンを形成することができる。Ｄ．Ｂ．Ｃｈｒｉｓｅｙ他のＡｐｐｌ．Ｓｕｒｆ．Ｓｃｉ誌、第１５４頁−第１５５頁、５９３（２０００）およびＪ．Ｍ．Ｆｉｔｚ−Ｇｅｒａｌｄ他のＡｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ誌  第７６巻、１３８６（２０００）を参照されたい。この方法では、レーザ光を吸収するコーティングをその反対側に有する透明な支持体を通して集束する高繰返し速度の３５５ｎｍ紫外線（ＵＶ）レーザのビームによって物質を付着させる。このコーティングは意図された基板へ転写され、後続の熱処理によって付着性の膜を形成する。必要な熱処理条件は、膜を構成する物質に依存するであろう。
【００５０】
ＧＣＭガラスの屈折率を変化させて屈折格子を得る技法
ＧＣＭの外面の反射格子を、追加のセキュリティまたは認証特徴として使用することができる。この格子構造は、広帯域入射光のある１つまたは複数の波長の反射を選択的に高める。これを図３に概略的に示す。波長選択格子を形成するために必要な長さは比較的短いため、読取り誤差の可能性を低減させる内蔵型の冗長性を提供するために、同一の格子をいくつか並べて配置することが可能である。
【００５１】
感光性を使用した格子のＵＶ書込み：ＵＶレーザを使用して、照射されたガラス領域の屈折率を永久に変化させることによって、格子を生み出すことができる。これが可能なのは、感光性と呼ばれる、ある種のガラス成分とＵＶ光との間の相互作用のためである。ガラス繊維を含むガラス物体にこれらの格子を形成する方法はいくつかある。
【００５２】
直接レーザ書込み（干渉）：２つのＵＶレーザを干渉させることによって、高強度の領域または縞と低強度の領域または縞とが交互に繰り返す干渉パターンを得ることができる。この縞模様がＧＣＭの側面に導かれる場合、干渉パターンの高強度領域は、ガラスコーティングの感光性により、永久的な屈折率変化を誘導することができる。この技法は側面書込み（ｓｉｄｅ−ｗｒｉｔｉｎｇ）と呼ばれ、２つのレーザビームが結合されまたは干渉する角度が格子間隔または周期に直接に影響し、格子間隔または周期は、格子が影響を及ぼす波長を決定する。
【００５３】
リソグラフィ／マスキング：格子を側面書込みする第２の方法は、単一のＵＶレーザビーム、およびＧＣＭに隣接して配置されたマスクの使用を含む。このマスクは、ＧＣＭガラスコーティング上に周期的な強度変化を生み出すようにレーザビームを調節し、調節されたレーザビームは、感光性機構によって格子を生成する。
【００５４】
レーザ誘導性変更（フェムト秒パルスＵＶレーザ）：  超高速ＵＶレーザパルスは、石英ガラスの屈折率の永久的な変化を引き起こすことが示された。正確な機構はまだ調査中だが、この方法が、固体シリカ形態の３−Ｄ導波路を形成するために使用された（Ｋ．Ｈｉｒａｏ  ａｎｄ  Ｋ．Ｍｉｕｒａによる、Ｊ．Ｎｏｎ−Ｃｒｙｓｔ．Ｓｏｌｉｄｓ誌、第２３９巻、１９９８年、第９１頁−第９５頁）。この技法を使用して、ＧＣＭ用途により一般的に使用される（高純度シリカでない）非通信用ガラス組成物に格子を書き込むことができそうである。最近の１つの論文は、フェムト秒パルス近赤外線レーザ（λ＝７７５ｎｍ）を使用した非石英ガラス（Ｆｏｔｕｒａｎ（登録商標））の屈折率変更を報告している（Ｍ．Ｍａｓｕｄａ他のＳＰＩＥ  Ｐｒｏｃ誌、第４８３０巻，第５７６頁−第８０頁、２００２年）。
【００５５】
ＵＶレーザアブレーション（物理格子）：ＵＶレーザを使用して、ガラスコーティングの一部をＧＣＭ表面から物理的に除去することができる（http://www.jpsalaser.com）。手順が適切に実行された場合、その結果得られる表面構造は、入射光にさらされたときに固有の反射率を有し、それによってＧＣＭ上に情報をコード化する手段が提供される。本明細書において先に説明したとおり、この技法を使用してさらに、光学的に検出可能なバーコードを形成するために、ＧＣＭガラスコーティングから外層を除去することができる。さらに、この物理格子を形成した後に、それによって光学コントラストが強化され、検出を容易にするＧＣＭにコーティングを付着させることができる。このコンセプトを図４に概略的に示す。
【００５６】
併用効果に基づく技法
場誘導性加熱：ＧＣＭのガラス合金複合構造は、さまざまな組合せの追加のコード化／検出を可能にする。興味深い１つの方法は、ＧＣＭのサーマルイメージングを使用する方法であり、この方法では、外部磁場が印加され、ＧＣＭコアの合金が加熱される。温度上昇の赤外線計測は１つの検出方法である。他の技法は、温度感受性の高い蛍光発光スペクトルを有する希土類元素ユウロピウムをガラスにドープし、ユウロピウム発光のピークのずれを観察することによって温度上昇を感知する方法であろう。
【００５７】
磁気／光学同時コード化：ＧＣＭの磁気特性を使用して、外ガラスコーティングの検出可能な光学特性を変化させることができる。ある種の元素は、ガラスに組み込まれると、ガラスが磁場にさらされたときにガラスを通過した偏光が偏光面の回転を経験する、磁気光学特性を示す。潜在的なドーパントの例には、ＧＣＭのガラスコーティングに組み込むことができる希土類のいくつかの元素が含まれる。さらに、磁気光学物質を含む別個のコーティングを、延伸直後のＧＣＭの外面に置くこともできる。いずれにせよ、作動原理は、磁気的にコード化されたＧＣＭ合金コアの基礎をなす磁区構造が、ＧＣＭのガラスコーティングを通過した偏光の偏光面を変更するというものである。このような偏向面の変更は光学的に検出可能であり、それによって、磁気的に記憶された情報の冗長または相補情報記憶手段を提供する。このタイプの光学コード化を読み取るには、磁気的にコード化されたそれぞれの領域において、入射偏光光源の垂直（表面に対して９０°）反射率を測定する必要があり、レーザ源がＧＣＭに沿ってスキャンされるときに、レーザ源の垂直反射を検出することを構想することができる。反対に、ＧＣＭの表面に空間的に変化する永久磁性膜（すなわち磁性膜またはインクバーコード）を付着させることによって、磁気／光学コード化を達成することもできる。このような膜は、その反射率が、コーティングのないＧＣＭ表面の反射率との間に、バーコード読取りを可能にするのに十分な対比性を有するように選択することができる。さらに、永久磁性材料であるため、この膜は、ＧＣＭの基礎をなす合金コアのバルクハウゼン応答に影響を及ぼし、それによって磁気的に検出される信号を変化させる。
【００５８】
非晶質またはナノ結晶質コアを有する本発明のＧＣＭは、金属合金およびガラスの化学成分の適当な選択ならびに合金およびガラス寸法の制御によって、広範囲のさまざまな用途で使用されるように容易に調整することができる。マルチビットコード化／読取り能力によってマイクロワイヤの内部または表面に磁気的におよび／または光学的に情報を記憶することができることは、情報交換が必要な多数の追加の用途を可能にする。特に有利なのは、磁気的におよび／または光学的にコード化されたＧＣＭが受動装置であることである。このようなＧＣＭは内部電源を必要とせず、その結果、非受動装置に比べて装置サイズおよびコストが低減される。追加の利点は、磁気コード化または光学コード化あるいはその両方を使用して情報を記憶することができることである。この特徴は、それぞれのコード化タイプの読取りを独立させることができる相補機能および／または冗長性を可能にする。磁気的にまたは光学的に記憶された情報の読取りは、近くでまたはある距離から実施することができる。光学読取りが見通し線プロセスであるのに対して、磁気的に記憶された情報は、見通し線プロセスに限定されないという追加の利点を有する。いくつかの光学および磁気コード化技法は、非晶質またはナノ結晶質ガラスコートマイクロワイヤの製造中に実施されなければならない。この方法は、ブランド認証、セキュリティおよび偽造防止機能を必要とする諸用途に追加の利点を提供する。他のタイプの光学および磁気コード化は、ＧＣＭの製造中または使用時に実施することができ、それによって、多くの最終用途に柔軟性を提供する。さらに、本発明のＧＣＭのコード化は、マルチビット情報記憶媒体が離れたところから読み取られる低コストシステムを確立することに対する重要なリンクを提供する。コード化されたＧＣＭの他の利点は、ある種の用途に控えめさと高速組込みの利点をそれぞれ提供する、その小さなサイズと連続性である。ＧＣＭの注目に値するこの物理特性は、紙、ボール紙、箔、段ボール紙、加工紙製品、厚紙、紙ラミネーション、プラスチック、ポリマー、および紡績糸、糸、織物製品、リボンなどを含む織物材料、ならびにこれらの材料の組合せを含む、極めて多様な材料の表面または内部にＧＣＭを構成要素として組み込むことを容易にする。このＧＣＭを、上記の任意の材料の表面または内部に組み込んで、あるいは単独で使用して、合金、セラミック、プラスチック、ガラスおよび液体を含む複合構造を製作することができる。
【００５９】
前述のシステムの用途には、在庫管理の強化、家畜類および関連食品の揺りかごから墓場までの追跡、デザイナー製品、例えばタバコ製品、運転免許証、ＩＤカード、パスポート、および通貨、市販機器などを含む他のさまざまな輸入書類の認証、追跡および転用防止が含まれる。その専門機能が、コード化された非晶質またはナノ結晶質ガラスコートマイクロワイヤの組込みに由来する追加の用途には、クレジットカード、小売ギフト／商品カード、小売、産業および政府市場用のスマートラベルおよびスマートパッケージング、全ての形態のチケット発行、例えばイベントおよび輸送チケットの発行、生医学品目および生きた生物の識別および追跡が含まれる。ＧＣＭの光学／磁気併用機能の１つの独特な使用法は、小売顧客の自己勘定を容易にすることである。この装置は、ＥＡＳ（電子商品監視）と光学的／磁気的にデータをスキャンする能力の両方を同時に併せ持つ。低コストでの適用の容易さ、ならびにＥＡＳ、在庫データ管理および勘定スキャンの組み合わされた特徴は、食料品店および食料雑貨店に対してこの装置を理想的にする。ＧＣＭの光学および磁気能力の使用はさらに、ＲＦＩＤタグに情報を伝送し通信する品目レベルインタフェースとして適用されるだろう。ＧＣＭはさらに、スマートアンテナ技術において使用することができる。具体的には、このようなＧＣＭは、フェイズドアレイシステムのオン／オフ素子として使用することができる。
【００６０】
以下の実施例は、本発明のより完全な理解を提供するために提示される。本発明の原理および実施を示すために記載された特定の技法、条件、材料、割合および報告されたデータは例に過ぎず、これらを、本発明の範囲を限定するものと解釈してはならない。
【実施例１】
【００６１】
一端が密封された石英管の中に適当な重量の成分元素を入れることによって、非晶質を形成する金属合金からなるインゴットを調製する。数回の排気およびＡｒガスによるバックフィリング（ｂａｃｋ−ｆｉｌｌｉｎｇ）を可能にし、石英管内の低酸素Ａｒ雰囲気を保証するために、この石英管の他端は、圧力−真空システムに接続される。次に、その中に成分元素が存在する石英管の閉端を、高周波誘導加熱コイルに導入する。無線周波（「ｒ．ｆ．」）エネルギーを加えることによって、管の中の元素を加熱し、溶融させて、撹拌された均質な金属合金体とする。ｒ．ｆ．エネルギーを遮断し、Ａｒ雰囲気中で合金体が室温まで冷えるのを待つ。冷えたら、図５に描かれているように、下端が密封された直径６ｍｍの垂直に配置されたガラス管１（プリフォーム）の底に、この同じ金属合金体を挿入する。数回の排気およびＡｒガスによるバックフィリングを可能にし、石英管内の低酸素Ａｒ雰囲気を保証するために、このプリフォームの上端は、圧力−真空システムに接続される。管の中の金属合金体３を加熱し、溶融させるために、プリフォームの底の特別に構築されたインダクタ２にｒ．ｆ．電力を供給する。金属合金体が溶解し、その液相温度よりも約２０ないし５０℃高い温度まで加熱された後、固体ガラス棒を使用して、溶融した金属合金がその中に存在する密封されたガラスプリフォームの底に触れ、これに結合させる。溶融した金属合金の熱によってガラスプリフォームは軟化し、プリフォームに付着したガラスロッドを引っ張ることによって、プリフォームを延伸させることができる。溶融した金属合金は、その結果生じる延伸されたガラス毛細管４の中に引きずり込まれる。次いで、延伸された毛細管を引っ張り、回転している巻取りスプール上へ導く。この巻取りスプールは、約５メートル／秒の速度での連続延伸を保証する巻取り張力と、整然と巻き取られた物品（マイクロワイヤ）パッケージとを提供する。
【００６２】
上述の手順を使用して、直径約３０μｍの非晶質ガラスコートマイクロワイヤを製作する。マイクロワイヤは、軸方向の引張応力下にあるＦｅ７７．５Ｂ１５Ｓｉ７．５の非晶質合金コアを有する。これからプリフォームが作られ、マイクロワイヤをコーティングするガラスは、市販のアルカリホウケイ酸ガラス（ＰＹＲＥＸ（登録商標））組成物と同様であり、図６に示された光学特性を有する。ＧＣＭを製作する際のこのベースガラスの使用は、光学認証またはコード化目的に利用しうる傑出した強い光学的振舞いを一切提供しない。
【実施例２】
【００６３】
ＧＣＭのガラスコーティングを形成するために使用されるホウケイ酸塩組成物が少量の希土類元素ユウロピウム（Ｅｕ）を含む他は、実施例１と同じ方法、材料および装置を使用して、光学的方法による認証に用いられるＧＣＭを製作する。このガラス組成物へのＥｕの組込みは、波長４２０〜６００ｎｍの広帯域光によってガラスが照射されたときに６１１ｎｍの検出可能な発光が起こる、図６に示された光学的振舞いをもたらす。実施例１のそれと比較したときの、この実施例のガラスからの劇的に増大した出力信号に注目されたい。さらに、結果として生じる発光強度に対するＥｕ濃度の敏感な効果が示され、それによって認証を提供する相補的な手段が提供される。
【実施例３】
【００６４】
ＧＣＭ上のガラスコーティングを形成するために使用されるホウケイ酸塩組成物が、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）およびルテチウム（Ｌｕ）のうちの任意の１種の希土類元素を少量含む他は、実施例１と同じ方法、材料および装置を使用して、光学的方法による認証に用いられるＧＣＭを製作する。それぞれの個々の希土類元素は、後に認証目的に利用することができるホストガラスの固有光学特性に、それ自体の固有の寄与を与える。実施例２のＥｕと同様に、希土類成分に起因する固有の光学特性は、濃度の関数である。図７に、アルカリホウケイ酸ベースガラスおよびＴｂ４Ｏ７の形態でテルビウム１モル％にドープされた同じベースガラスの光学発光スペクトルを示す。Ｔｂ４Ｏ７の追加によって、どれくらい出力が迅速に増大するかに注目されたい。
【実施例４】
【００６５】
ＧＣＭ上のガラスコーティングを形成するために使用されるホウケイ酸塩組成物が、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）およびルテチウム（Ｌｕ）のうちの２種類以上の希土類元素を少量含む他は、実施例と同じ方法、材料および装置を使用して、光学的方法による認証に用いられるＧＣＭを製作する。それぞれの個々の希土類元素は、ホストガラスの光学特性に、それ自体の固有の寄与を与え、さまざまな濃度の希土類のさまざまな組合せによって、当業者が、さまざまな無限の固有光学特性を構築することを可能にする。さらに、異なる希土類成分間の直接の相互作用を通じて、ある種の相乗的光学効果を得ることができる。図８に、アルカリホウケイ酸ベースガラス中にＴｂ４Ｏ７とＤｙ３Ｏ３の両方が少量存在することによって得られる相互作用の出力の一例を示す。それは、事実上無限の所定の組合せを有し、後に認証目的に利用される制御可能な固有の全体光学特性である。
【実施例５】
【００６６】
ＧＣＭ上のガラスコーティングを形成するために使用されるガラス組成物が、１種または数種の希土類元素（Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、ＹｂおよびＬｕ）を少量含み、ホウケイ酸塩に限定されない他は、実施例１と同じ方法、材料および装置を使用して、光学的方法による認証に用いられるＧＣＭを製作する。ＧＣＭを形成するために使用され、希土類元素のホストマトリックスの働きをするこのガラスは、マイクロワイヤ生産と整合した物理、熱および化学特性を有する任意の組成物とすることができる（Ｌｉｅｂｅｒｍａｎｎ他、米国特許出願第１０／７４６７８４号、２００３年１２月２６日出願）。ガラスホストに関係なく、それぞれの個々の希土類元素は、後に認証目的に利用することができるホストガラスの固有光学特性に、それ自体の固有の寄与を与える。
【実施例６】
【００６７】
実施例１と同じ方法、材料および装置を使用して、光学的方法による認証に用いられるＧＣＭを製作する。ここでは、独特で検出可能な、好ましくはＧＣＭ表面とは異なる光学的性質を有する膜またはコーティングを、延伸されたマイクロワイヤに付着させる。このコーティングはポリマー、金属およびセラミックとすることができ、蒸着、浸漬コーティングおよびレーザ直接書込みを含む、これらには限定されない任意の方法を使用して、マイクロワイヤの表面をコーティングすることができる。
【００６８】
・１つの変形形態は、ガラス外面をコーティングする溶融アルミニウム液にＧＣＭを通すことによって、その延伸中にＧＣＭをコーティングすることである。
【００６９】
・第２の変形形態は、現在、電線で実施されているように、高速インクプリンタを使用して、独特な色のコーティングをＧＣＭに印刷することを含む。この場合、インクは、高強度ＵＶ光源にＧＣＭを露出することによって硬化されなければならない。必要な強度は、インク、その厚さおよびＧＣＭ延伸速度の関数である。印刷され硬化したパターンは次いで、光学識別のためのベースを提供することができる。他の変形形態は、熱、酸化、レーザまたは電子ビーム放射、および超音波エネルギーのうちの１つまたは複数を使用して硬化されなければならないコーティング／インクを含む。
【００７０】
・他の変形形態は、いくつかの蛍光顔料または特別に着色された顔料のうちの任意の顔料を含むゾル−ゲル溶液に通してＧＣＭを浸漬コーティングすることを含む。コーティングされたＧＣＭは次いで、所与の組成およびＧＣＭ延伸速度に関してゾル−ゲルコーティングを硬化させるのに十分な温度に加熱されたオーブンに通される。ゾル−ゲルコーティングによってＧＣＭに与えられる特別な色特性は次いで、光学認証のためのベースになる。
【００７１】
・他の変形形態は、物理蒸着としても知られているスパッタリングによるＧＣＭの外面への金属膜の蒸着を含む。この場合、ＧＣＭをコーティングする金属は最初に、「ターゲット」として形作られ、このターゲットは、イオン化アルゴンガス分子によって衝撃を与えられたときに、その表面から原子を放出する。放出または「スパッタリングされた」原子は、本例ではＧＣＭである意図された基板まで移動し、次いでその基板に結合し、それによって膜を形成する。この方法を使用して得られる金属膜は、膜の０％から１００％を構成する以下の任意の元素を含むことができる：Ｂ、Ｃ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ  Ｒｕ、Ｔｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｂａ、Ｌａ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｒ、Ａｕ、ＴＩ、Ｐｂ、Ｂｉ。
【００７２】
・すぐ上の変形形態とともに実施される方法は、化学蒸着（ＣＶＤ）、熱蒸着付着、電子ビーム蒸着付着、プラズマ蒸着、プラズマＣＶＤ、原子層付着（ＡＬＤ）、レーザ蒸着などを含む他の蒸着法を含む。
【００７３】
・直上の２つの変形形態の実施に関連した構造は、所与の膜組成物に対して使用可能な適当な蒸着ベースの任意の技法を使用してＧＣＭ上に形成された非金属膜を含む。
【実施例７】
【００７４】
実施例１と同じ方法、材料および装置を使用して、光学的方法による認証に用いられるＧＣＭを製作する。ここでは、独特で検出可能な、好ましくはＧＣＭ表面とは異なる光学的性質を有する膜またはコーティングを、延伸されたＧＣＭに付着させ、それによって光学的に読取り可能なバーコードを形成する。この光学バーコードを画定し形成する手段は、以下の変形形態を含む。ただしこれらに限定されるわけではない。
【００７５】
・マスキング−膜付着の前にＧＣＭの指定された領域をマスクする。付着後、マスク要素を除去し、コーティングのないＧＣＭ表面を露出させる。例えば、ゾル−ゲル法でコーティングする直前に、ＧＣＭ上のバルサムワックスを使用して、パターンを形成することができる。ゾル−ゲルを硬化させるために使用される温度よりもかなり低い温度で、ワックスは溶融し、それによって、ＧＣＭから除去され、それと一緒に、硬化していないゾル−ゲルコーティングを指定された領域から除去する。所定の明確に画定された所定の光学的に読取り可能なパターンが得られる。
【００７６】
・選択除去：１つの変形形態は、ガラス繊維をコーティングする溶融アルミニウム液にＧＣＭを通すことによって、その延伸中にＧＣＭをコーティングすることである。次いで、精密機械加工のために使用される、波長１５７ｎｍで動作する市販のＵＶレーザを使用して、選択された領域のアルミニウムコーティングを除去し、それによって、ＧＣＭの表面に光学的に検出可能なバーコードを形成することができる。当業者は、さまざまな付着法のうちの任意の１つの方法を使用して膜を形成するためにいくつかの金属、非金属、セラミックおよびプラスチック材料のうちの任意の材料を使用して、この結果を達成することを構想することができ、選択除去は、スペクトルのＵＶ、可視および赤外部分のいくつかのレーザのうちの任意のレーザを使用して実行される。このシナリオの他の例は、ＵＶ硬化性インクでＧＣＭをコーティングし、次いでこのＧＣＭをＵＶ源に通すことであろう。この場合、スリットのパターンを有する明確に画定されたマスクがＧＣＭとＵＶ光源の間に保持される。この選択硬化の後、ＧＣＭを洗浄ステーションに通し、そこで、硬化していないインクを除去し、意図された永久的なパターンを残す。任意選択で、ＵＶレーザ源が、意図された領域を硬化させ、インクで覆われた他の領域は硬化していないまま残し、洗浄ステップ中に除去する。硬化したインク領域は、光学識別読取りに対するベースを提供する。
【００７７】
・選択蒸着／パターニング−１つの例は、電線および食品容器を含む多くの製品で現在実行されているように、ＧＣＭの表面に、高速インクプリンタを使用して、独特の色のリングを印刷することを含む。この場合、インクリングは次いで、高強度光源、電子ビーム、放射熱、酸化性雰囲気または超音波環境への露出によって、硬化されるだろう。必要な硬化方法は、インクの化学組成、その厚さ、ＧＣＭ延伸速度およびパターンの所望の形態の関数である。印刷され硬化したパターンは次いで、光学識別のためのベースを提供することができる。このタイプの他の例は、レーザ直接書込み法の使用を含む。この場合、付着させる材料は、透明材料のシート、一般にポリマー膜の片面に軽く結合される。シート材料がそれに対して透明であり、付着材料がそれに対して透明ではないパルスレーザ源を、パルスレーザとパターン形成されるＧＣＭとの間に位置するこのシートのコーティングのない面に入射するように向ける。レーザパルスが照射されると、シートの裏面からＧＣＭ上へコーティング材料が噴射される。パルスレーザビームが、それぞれのパルスで、シート上の新しいスポットに当たり、噴射されたコーティング材料を使用してＧＣＭ上に所望のパターンが形成されるように、シートとＧＣＭ基板の両方を移動させる。パターンが付着された後、コーティングされたＧＣＭを次いで、パターン形成されたコーティング材料を硬化させるのに適当な熱処理にかける。その結果、ＧＣＭ上に光学的に読取り可能なパターンが生じる。
【実施例８】
【００７８】
実施例１と同じ方法、材料および装置を使用して、光学的方法による認証に用いられるＧＣＭを製作する。ここでは、読取り可能な光学バーコードをアブレーション法によって形成する。削摩された領域は、非常になめらかなＧＣＭガラス表面に比べて、より大きな表面粗さを有する。表面粗さは、検出装置へ向かう入射光の反射を変化させ、それによって、削摩された領域と削摩されていない領域との間の光学識別（すなわち光学読取り）手段を提供する。以下に、以下の変形形態を含むいくつかのアブレーション法を開示する。ただしアブレーション法はこれらに限定されるわけではない。
【００７９】
・フェムト秒パルス（１００〜２００ｆｓ）で動作するＴｉ：サファイアレーザ（λ＝７８０〜８００ｎｍ）を使用して、Ｂｏｒｏｆｌｏａｔ（商標）ガラス（Ｃｏｒｎｉｎｇ  ７７４０）を削摩する。長作動距離対物レンズを使用してレーザを集束させることによって、ターゲット表面上に小さなスポットサイズを位置させる。削摩される体積（すなわち除去厚さ）は、所与の領域に入射するレーザパルスの数を変更することによって制御する。さらに、回折格子またはマスクにレーザを通すことによって、ＧＣＭガラス表面に特定のパターンを削摩することができる（Ａｄｅｌａ  Ｂｅｎ−Ｙａｋａｒ他のＡｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ誌、第８３巻、第１５号、第３０３０頁−第３０３３２頁（２００３年））。
【００８０】
・他の例は、紫外スペクトル領域（ＵＶ）で動作するレーザを使用してガラスを削摩することを含む。１５７ｎｍおよび２６６ｎｍで動作するパルスＵＶレーザ（１０ｎｓ）を使用して、溶融シリカ、ソーダ石灰シリカおよび亜鉛ホウケイ酸ガラスを機械加工する（Ｍｉｃｈａｅｌ  Ａｒｇｕｍｅｎｔ他のＰｈｏｔｏｎｓ誌、第１巻、第２号、第１５頁−第１７頁（２００４年））。
【００８１】
・他の例は、セラミックおよび無機ガラス材料をマイクロ機械加工し、マークするための波長１９３、２４８、３０８および３５１ｎｍで動作するエキシマＵＶレーザの商業的使用によって示される（http://www.resonetics.com/）。
【００８２】
・最後に、赤外スペクトル領域で動作するレーザも、セラミックおよびガラスをマークし機械加工するために商業的に使用される。波長１０．６μｍで動作するＣＯ２レーザはこの目的のために使用される（http://www.resonetics.com/）。
【実施例９】
【００８３】
実施例８と同じ方法、材料および装置を使用して、光学的方法による認証に用いられるＧＣＭを製作する。ここでは、ＧＣＭの以前に削摩された領域に、それらの領域の光学反射特性（例えば色または反射率）を変化させる選択の物質を付着させることを含む方法によって、読取り可能な光学バーコードを強化する。インクまたはコーティングのＧＣＭへの付着、および削摩されていないＧＣＭ表面からインクを優先的に除去する続くワイピングステップによって、以前に削摩された領域にインクを残す。インクの組成は、以前に削摩された領域に色を与えるように設計することができる。一例は、ＵＶ照射にかけられたときに特定の波長で強く反射する蛍光顔料を含むインクまたはコーティングである。他の例は、そこからの反射が、削摩されておらず、コーティングのない、輝いたＧＣＭガラス表面の反射から容易に見分けがつく黒インクである。これらの両方のケースで、以前に削摩されたコーティングのある領域と削摩されていないコーティングのない領域との間の高い光学コントラストが、光学読取りを可能にする手段を提供する。インクまたはコーティングは、特定の光学または磁気特性を有する粒子を含むことができる。一例は、ＢＡＳＦ０２５またはＢＡＳＦ３４０磁性顔料を含むインクであり、これらはそれぞれ磁化可能な鉄および酸化鉄粒子を含む。このような顔料は、以前に削摩された領域と削摩されていない領域の間の高い光学コントラストを提供し、さらに、ＧＣＭの固有磁区構造と相互作用し、それによってＧＣＭの電磁信号を変化させる外部磁気バイアス場を提供する。
【００８４】
本発明を詳細に説明してきたが、添付の特許請求の範囲に定義された本発明の範囲に含まれるさまざまな変更および修正が当業者に思い浮かぶのであれば、このような詳細に固執する必要はないことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】ベースＧＣＭのコーティングとは異なる別個のコーティングを周囲に含む、構成部分を示すＧＣＭプリフォームの概略断面図である。
【図２】光学的に区別できる材料からなる離散したバンドを有するＧＣＭの概略図である。
【図３】反射格子を有するＧＣＭの概略図である。
【図４ａ】選択的に削摩されたガラスコーティングからなる離散したバンドを有するＧＣＭの概略図である。
【図４ｂ】選択的に削摩されたガラスコーティングおよび埋め戻されたコントラストコーティングからなる離散したバンドを有するＧＣＭの概略図である。
【図５】円形ガラス管から延伸によって製作されたＧＣＭを示す透視図である。
【図６】アルカリホウケイ酸ベースガラスおよびＥｕ２Ｏ３の形態でユウロピウム１モル％にドープされた同じベースガラスの光学発光スペクトルである。
【図７】アルカリホウケイ酸ベースガラスおよびＴｂ４Ｏ７の形態でテルビウム１モル％にドープされた同じベースガラスの光学発光スペクトルである。
【図８】Ｔｂ４Ｏ７の形態のさまざまな量のテルビウムならびにＤｙ２Ｏ３が追加された、アルカリホウケイ酸ガラスの光学発光スペクトルである。
【図１】
2008518357.tif 000003
【図２】
2008518357.tif 000004
【図３】
2008518357.tif 000005
【図４ａ】
2008518357.tif 000006
【図４ｂ】
2008518357.tif 000007
【図５】
2008518357.tif 000008
【図６】
2008518357.tif 000009
【図７】
2008518357.tif 000010
【図８】
2008518357.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成18年5月18日(2006.5.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属合金コアとガラスコーティングとを有する金属ガラスコートマイクロワイヤであって、
ａ．前記ガラスコーティングと前記金属合金コアとが熱収縮率の差を有し、前記ガラスコーティングの前記熱収縮率は、前記金属合金コアの前記熱収縮率よりも小さく、
ｂ．前記熱収縮率の差は、前記ガラスが残留圧縮下に置かれ、前記ガラスと前記金属合金コアとの間の界面結合が実質的に均一となり、表面亀裂および前記金属合金コアと前記ガラスとの間の結合破壊が実質的に防止される程度に十分な大きさの所定の値を有し、
ｃ．前記ガラスコートマイクロワイヤは、前記コーティングガラスとは異なる組成を有するガラスからなる離散した周囲バンドまたは他のゾーンを有することを特徴とする金属ガラスコートマイクロワイヤ。
【請求項２】
請求項１に記載の金属ガラスコートマイクロワイヤであって、前記ガラスコーティングは、酸化物成分と、前記酸化物成分の０モルパーセントから５モルパーセントまでの範囲の所定の量で存在する少なくとも１種の希土類元素とを含むことを特徴とする金属ガラスコートマイクロワイヤ。
【請求項３】
請求項２に記載の金属ガラスコートマイクロワイヤであって、前記ガラスコーティングは、合わせて前記酸化物成分の０モルパーセントから５モルパーセントまでの範囲の量で存在する少なくとも２種類の希土類元素を含むことを特徴とする金属ガラスコートマイクロワイヤ。
【請求項４】
請求項１に記載の金属ガラスコートマイクロワイヤであって、前記マイクロワイヤは、磁気コードを有する層を前記コーティングガラスの上に含むことを特徴とする金属ガラスコートマイクロワイヤ。
【請求項５】
請求項１に記載の金属ガラスコートマイクロワイヤであって、前記離散した周囲バンドまたは他のゾーンは磁性材料からなることを特徴とする金属ガラスコートマイクロワイヤ。
【請求項６】
請求項６に記載の金属ガラスコートマイクロワイヤであって、前記コーティングガラスの所定の量の部分的な削摩に起因する削摩バンドまたはゾーンを有することを特徴とする金属ガラスコートマイクロワイヤ。
【請求項７】
請求項６に記載の金属ガラスコートマイクロワイヤであって、前記削摩バンドまたはゾーンは、前記コーティングガラスとして使用される物質以外の物質で埋め戻されることを特徴とする金属ガラスコートマイクロワイヤ。
【請求項８】
物品であって、請求項１に記載の金属ガラスコートマイクロワイヤに一体的に関連付けられることを特徴とする物品。
【請求項９】
コーティングガラスとは異なる組成を有するガラスからなる離散した周囲バンドまたは他のゾーンを有するガラスコートマイクロワイヤを製造する方法であって、前記方法は、
ａ．ベースガラスの溶融物を形成するステップと、
ｂ．予め選択された寸法を有するダイの中に前記溶融ガラスを注ぎ込むステップと、
ｃ．プランジャを使用して、前記ダイを通じて前記溶融ガラスを押し出すステップと、
ｄ．凝固中の１本のガラスを押し出すステップと、
ｅ．ガラスコートマイクロワイヤの延伸作業において使用される定義された長さのガラスを切り出すステップと、
ｆ．ガラス管の一端を閉じて、使用可能なプリフォームの生成を完了するステップと
を含む工程によって準備されるプリフォームを使用することを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法であって、さらに、
所定の量の希土類酸化物を前記溶融物に加えるステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項９に記載のガラスコートマイクロワイヤを製造する方法であって、さらに、
ａ．中空ガラスプリフォームの中で金属合金の溶融物を形成するステップと、
ｂ．前記ガラスプリフォームを延伸して、前記溶融合金を引きずり込み、素早く凝固させ、同時にガラスコーティングを提供するステップと、
ｃ．前記ガラスと前記金属合金コアとの間の界面結合が実質的に均一となり、表面亀裂および前記金属合金とガラスとの間の結合破壊が実質的に防止されるように、前記延伸ステップの間、前記ガラスコーティングを残留圧縮下に置くステップとを含むことを特徴とする方法。
【国際調査報告】
2008518357.tif 000012
2008518357.tif 000013
2008518357.tif 000014
2008518357.tif 000015