专利名称：监视标识物和制作监视标识物的方法
技术领域：
本发明涉及电子物品监视系统，更确切地说本发明涉及用于这种系统中的新颖的可钝化以及可激活的标识物，以及制作这种标识物的新方法。
在防护区的出口处设置一个询问地带，在物品上附上特别标号或标识物，以及在物品被携带通过询问地带时检测这些标号或标识物存在与否，用这种电子监视方法来监视通过防护区的物品已为公众所知。在磁性型电子物品监视系统中，在询问地带产生一连续交变磁性询问场;并且，当某一标识物受此询问场作用时，会受到驱动交替地进入和退出磁饱和状态，从而产生出询问场的特征可检测扰动。当检测到某一扰动时，系统产生告警。
磁性型电子物品监视系统中的标识物通常含有钝化元件，钝化元件中含有可磁化材料，可磁化材料的矫顽磁力远远高于标识物的矫顽磁力。当钝化元件被磁化时，钝化元件产生的磁场使标识物偏置至磁饱和状态，其磁饱和程度使此磁性询问场不再能够驱动标识物使其进入和退出饱和状态。这样，标识物将不能够产生询问场的可检测扰动;并且附有这些标识物的物品可以通过询问区而不至告警。然后对相应的钝化元件去磁，就可以重新激活这些标识物。美国专利号为5，146，204、5，225，807以及4，623，877的专利文献描述了这种标识物和使用这种标识物的电子物品监视系统。
可以用于磁性电子物品监视系统的可钝化标识物有两种基本类型。第一种类型的可钝化标识物使用多个具有高矫顽力的可磁化元件，这些元件沿标识物的长度方向分布，并相互间隔开一定距离。如果这些标识物确实沿这些磁场的方向排列，则这些标识物可以用远端产生的磁场来加以激活以及钝化。第二种类型的可钝化标识物使用单根具有高矫顽力的细长条材料，细长条材料沿标识物的长度方向分布。当使能够产生一系列分隔一定距离的磁场的磁性元件与高矫顽力材料接触时，这些磁性元件能使磁化图形沿此材料的方向排列，从而就像是一系列分隔一定距离的磁性元件。
过去，无论从所需的原材料来看，还是从生产标识物所包含的分立制作步骤数蓝鄞，上述两种类型的可钝化标识物的生产成本都十分昂贵。在多数情况下，由于标识物及其一个或多个钝化元件的磁特性和机械特性有很大的不同，因而必须分别制作，然后再组装起来。例如，在某些情况下，正如美国专利号为4，950，550和5，130，698的专利文献中所建议的那样，标识物及钝化元件成形在一起，并经受共同的冲压处理和热处理。然而对于标识物或钝化元件或者对于二者来说，这不一定是最佳处理。而且，这种处理方法不能用于具有一系列钝化元件的标识物，所以，它们不能被远程激活和钝化。同样，正如美国专利号为5，181，021的专利文献中所建议的那样，采用在标识物上涂抹一涂层，此涂层含有高矫顽力的磁粉，例如扩散在聚合物粘接剂中的氧化铁。然而，当这种元件用于标识物的厚度大于0.001英吋(0.004mm)时，这种钝化元件所需的厚度就大得无法接受。美国专利号为4，536，229的专利文献建议分别制造经冷轧的钝化元件。
美国专利号为4，956，636的专利文献中建议采用把铁镍体电镀到一柔性聚酯基片(a plexible polyester substrate)上来制造可钝化标识物的工艺，上述柔性聚酯基片首先用铬和铜薄膜沉积其上，从而形成一“放电层(strike layer)”的方法处理。然后，用剪切磁性带条、并将这些磁性带条排列到铁镍体层上的方法来制作硬磁层。然而这仍然未能解决硬磁层的分别制造或者将硬磁层附着到标识物上去的问题。
本发明提供一种新颖的、用于电子物品监视系统的可钝化型标识物，此标识物较薄，体积较小，因此可以用作“源标签”，即在制造时插入要保护的物品中。这种类型的加标签可以自动进行;从而商人无需将标识物一个一个地附着到商品上。用源标签的方法还可以将标识物隐藏到商品内，从而不容易损坏。本发明还提供了一种制造可钝化型标识物的新颖方法，这种方法省略了现有技术的方法的大部分制造步骤，同时也省去了现有技术制造工艺中所需的许多外加材料。
本发明的另一个发明点在于提供了一种可钝化的电子物品监视系统标识物，这种标识物含有一种具有高磁导率和低矫顽磁力的、易磁化材料的元件，即，当这种元件经过连续交变磁询问场时，元件将产生对那些场的特征可检测扰动;标识物还包含另一矫顽磁力高于上述元件材料的矫顽磁力的可磁化材料。其他可磁化材料是用电解沉淀、真空沉淀或溅射的方法，一个原子一个原子地沉淀到元件上去的。
本发明的另一个发明点在于提供了一种新颖的制造可钝化电子物品监视系统标识物的方法。这一方法包含提供一个具有高导磁率和低矫顽磁力的、易磁化材料元件的步骤，从而当此元件经过连续交变磁询问场时，将产生那些场的特征可检测扰动。然后，用电镀、真空沉淀或溅射的方法将具有磁矫顽性高于此元件材料磁矫顽性的另一可磁化材料一个原子一个原子地沉积到此元件的表面。
图1是按照本发明的第一种实施例，用来生产可钝化标识物的工艺第一部分的示意图;
图2是第一种实施例的工艺第二部分示意图;
图3是按照图1和图2所示的工艺生产可钝化标识物的放大透视图;
图4是本发明第二种实施例的示意图;
图5是本发明第三种实施例的示意图;
图6是用于生产另一种结构的标识物的工艺、且与图1类似的示意图;
图7是图6所示的工艺中刻蚀工序以后的一部分带状物的平面图;
图8是图6所示工艺中掩蔽工序以后的一部分带状物的平面图;
图9是图6所示工艺中电镀工序以后的一部分带状物的平面图;以及图10是图9所示带状物的局部分解透视图，它表示从带状物上取下一个个标识物的方法。
如图1所示，一连续薄型带条状物或条带10卷绕在一输送卷筒12上，带状物或条带10由诸如坡莫合金(permalloy)的软磁性材料或者诸如Metglas 的非晶体金属(amorphous metal)制成。条带10首先通过一脱酯槽，从条带的表面去除杂质。脱酯槽溶液可以含有任意一种常用的清洁剂/脱酯剂，如甲醇(CH3OH)。条带10然后通过一对掩蔽滚筒(masking roller)16之间，掩蔽滚筒16上沿其表面分布有相互间分开一定距离的掩蔽形成元件16a。这些掩蔽形成元件在掩蔽滚筒滚动时通过一热蜡浴涂(hot wax bath)18，从而涂上了一层热蜡。当条带10通过滚筒16之间时，条带将与相互间分隔一定距离的掩蔽形成元件接触，从而在条带10的表面沉积上分开一定距离的石蜡涂层，形成掩蔽层10a。
在涂上掩蔽层10a以后，条带10经过一电镀槽20。适用于此目的的电镀槽见美国专利号为2，834，725以及美国专利号为2，619，454的专利文献中所描述的那样，并且可以含有由氯化钴(Co-Cl26H2O)、氯化镍(NiCl26H2O)、硼酸和硫酸氰钾组成的混合物。进入电镀槽20时，薄膜与电极轮(electrode wheel)22接触，电极轮22与电源24的负极相连。电源24的正极与阳极26相连，阳极26可以是浸在电镀槽20内的钴、镍、钴镍合金制成的金属块或金属条、或者是可以溶解的导电材料，如石墨或铂、电镀浴槽20内的一搅拌器28使该阳极不停地运动。在条带通过电镀槽时，在条带10的非掩蔽区域涂上相互间分隔一定距离的高矫顽磁力的磁性材料，在本例中为镍钴合金。
从电镀浴槽出来以后，涂有电镀层的条带10通过一去蜡溶液29，从条带上溶解并去除石蜡掩蔽层。然后，条带进入一种清洗溶液(可以是水)30，清洗掉剩余掩蔽材料以及剩余电镀溶液。然后条带经过一干燥器32，用热风吹干条带。然后条带再收卷到一卷筒34。
然后，卷筒34上的电镀条带被传送到一图2所示的剪切站(cutting station)。从卷筒34上放开的条带10经过一对具有剪切元件36a的剪切滚筒36，把条带剪切成一个个标识物40。这些没有外壳或其他材料的标识物以后可以被插入到需要防护的物品中或者制造过程中物品的包装中。这就不需要在商品零售时再将标识物附着到物品或其包装上，而这通常是既费时又费钱的。
上面描述的工艺生产出的就是人们所熟知的远程可钝化标识物。即，标识物40的电镀区域可以用并不接触标识物的磁场源产生的磁场来加以磁化从而使标识物减小灵敏度，只要磁场的方向沿标识物的长度方向就可以了。本发明也可以用来生产人们所熟知的共系标识物。在这种情况下，可以省去电镀工序前的掩蔽被选的标识物部分的步骤;并且不间断地沿标识物的整个长度上进行电镀。
下面描述上述总体描述的电镀工艺的具体例子。
例1美国专利号为2，834，725中描述的电镀槽曾被用来在条带10上制作电镀薄膜，条带10由人们所熟知的标识物材料制成，级凵以是坡莫合金带或一种叫做Metglas 的非晶体材料。也可以使用其他电镀槽，例如美国专利号为2，619，454的专利文献所描述的那种电镀浴槽。本实施例中的工作参数如下所述温度(电镀槽) 40-80℃电流密度 100安培/吋2直流以及200安培/吋2交流(60赫)(在每平方吋100安培的直流电流上叠加频率为60赫兹、电流密度为每平方吋200安培的交流电流获得所要求的半硬磁特性(semi-hard magnetic properties)。
电镀槽的pH值2.0-3.0;
槽内时间2.5至10分钟;
阳极材料钴，钴镍合金，镍或诸如石墨或者铂一类的可溶解导电材料。
0.0005-0.001吋(0.0127-0.0254mm)厚的薄膜的电镀时间是5-10分钟。这样沉淀的薄膜光滑、明亮，并能很好地粘附于基片上。如此电镀而成的薄膜特性如下所述。为便于比较，下面也给出Arnokrome 带(一种通常用作降低灵敏度的元件材料)的特性。
样品1号2.5″×0.0625″×0.0010″(6.35cm×2.46mm×0.025mm)样品2号2.5″×0.0590″×0.006″(6.35cm×2.32mm×0.015mm)样品3号2.5″×0.0260″×0.0010″(6.35cm×1.02mm×0.025mm)Arnokrome2.5″×0.0625″×0.0020″(6.35cm×2.46mm×0.050mm)
表Ⅰ样品 矫顽力 饱和磁感 剩余磁感(Hc) (Bs) (Br)1号 101 311 2882号 84 174 1583号 91 100 94Arnochrome 92 328 300注饱和磁感和剩余磁感的值以任意单位给出，仅用作比较。矫顽力的单位为奥斯特。
例2除了基片或者条带10有选择地被掩蔽从而将电镀材料段置于条带上的情况以外，标识物(也即标的物)是用例1所描述的方法制备的。掩蔽是用把耐酸带置于需要免受电镀处理的基片上来完成的。同样，如果需要，可以用图1所描述的那样，用石蜡掩蔽或者在条带10上涂抹石蜡，然后再从需要电镀的区域去除石蜡，从而获得类似的模式。另外，也可以在无需电镀处，在条带上喷洒非导电漆或喷漆。也可以使用光掩模技术。
图3是以放大透视图的形式描述了按照本发明制作的标识物40。正如读者能够看到的那样，标识物40含有一连续底面(base)40a，底面40a与原始条带10相同，底面40a上电镀有具有高矫顽磁力材料的区域40b。高矫顽磁力的材料是用一个原子一个原子的工艺方法沉淀到底面上去的。从而在底面与高矫顽磁力材料之间形成紧密接触，在底面与高矫顽磁力材料之间没有任何粘接剂或介入材料。所以，高矫顽磁力材料甚至在很薄一层内都很有效，使底面材料处于磁饱和状态。同样应该指出的是，制造中成品标的物或标识物上的材料用量非常精确，制作标识物的成本可以减少至最小。另外，这一工艺可以无需单独形成高矫顽磁力元件，然后再把这些元件附着于底面材料上。因此，可以减少制作标识物所需的制造步骤数。
图4的实施例中，条带10无需电镀，而是用真空沉淀的方法将具有更高矫顽力的磁性材料沉淀到条带上。
图4中提供了一个真空室50，其中，条带10从一输送滚筒52上卷开，并再卷到真空室50内的一个接收滚筒54上。真空室50内还有一个坩埚56，坩埚56内含有待沉淀的熔融合金57，本实施例中为钴/镍合金，最好是80%的钴，20%的镍。坩埚的下方有一个加热器58，使合金保持熔融状态。真空室50上的真空泵59使真空室内的压力约为10-3乇。(1乇等于1毫米水银汞柱，或1/760个大气压)。坩埚56的温度保持在大约1200℃，从而使坩埚内的合金保持在熔融状态。条带10在从输送滚筒52向接收滚筒54的移动过程中越过坩埚56的顶端开口处的上方。条带运动的速度最好保持在大约10cm/分。速度太快将使涂层太薄，而速度太慢又将导致涂层太厚。应该指出的是，条带10的掩蔽层可以用上面描述的方法，用掩蔽滚筒16或用其他所熟知的方法制得，从而限制条带非掩蔽区域的沉淀。
图5描述了本发明另一种实施例，这种实施例中，用溅射的方法将具有更高矫顽磁力和材料沉淀到条带10上。图5所示的真空室60中用真空泵61使氩气保持在大约1乇的气压下。条带10在真空室60中从输送滚筒62卷开，并再卷到接收滚筒64上。固体镍/钴合金(最好为80%的钴和20%的镍)块状物66在真空室60内的位置使条带从输送滚筒向接收滚筒滚动时通过此镍钴合金块状物的上方。块状物66装在一液体冷却套68上，从而在沉淀工艺过程中免受熔化。电极70可以用钢制成，其位置靠近面向条带10的块状物66的那一个表面。能够产生约为2000伏特的电压源72跨接在块状物66和电极70之间。这一电压使得在电极和块状物之间产生电弧73。由此而产生的溅射使由块状物材料66a产生的原子流受到驱动而离开块状物而被射向条带10上。这样，块状物材料就一个原子一个原子地淀积到条带上。条带10最好以大约每分钟1cm的速率在滚筒62和64之间运动。这就确保能有恰当数量的高矫顽磁力材料从块状物上淀积到条带上。这一溅射工序可以在室温下进行。应该指出的是，对条带10的掩蔽处理可以以上述任意一种方式进行，从而通过溅射仅仅把材料淀积到条带的某些选定的区域上。
应该理解的是，在本文所描述的每一个实施例中，用于降低灵敏度的高矫顽磁力材料在淀积工艺过程中是一个原子一个原子地淀积到标的物或标识物的基面材料上去的。这就使基面材料和高矫顽磁力材料之间保持紧密接触;这样就无需任何中介粘接剂或其他材料来连接二材料。从而可以采用比现有技术更少的材料和更少的制造步骤来有效地制作可钝化的标识物。同时，制成的标识物比现有技术的可钝化标识物更薄，更容易使用，并且可以更适合用作“源标鉴”，即在物品的制造过程中使用标识物。
本发明的工艺方法也可以用作制作其他结构的标识物，例如共同待批的美国专利申请号为08/076，247的专利文献中所描述的闭合环路标识物。这一工艺过程如图6所示，一具有高磁导率、低矫顽磁力材料(如坡莫合金或非晶体磁性合金)的条带80从滚筒82上卷开。条带80在本实施例中其宽度约为1吋(2.54cm)，它首先通过一脱酯浴槽84，除去条带表面的杂质。然后，此条带80通过一影印机86以及一识厶槽88，该识厶槽按照一特定图形让材料从条带的某些选定区域中除去。这一特定图形见图7所示。
如图7所示，从条带80上识厶出一拱形狭长孔90和92。这些狭长孔形成一个个图形94，每一图形包含一对同心圆。形成每一圆的狭长孔由窄桥96分开，每一窄桥在制造过程中提供支撑，在随后的时间里可以断开。同时，识厶内圆与外圆之间的区域形成拉长拱形开孔98。
再回到图6，经识厶的条带80通过一清洗、漂洗槽100，然后，条带再经过影印处理101，对选定区域进行掩蔽处理。这一掩蔽部分见图8所示的虚线部分102;可以看出，掩蔽部分沿开口98的每一侧形成的拱形条带延伸。这一掩蔽部分可以耐电镀。然后，按此图形形成的并经掩蔽处理的条带80通过一类似于图1中所描述的电镀槽。在电镀槽内，一种高矫顽磁力金属(例如上一个实施例中所描述的那种金属)被施放到按此图形形成的条带的非掩蔽区域。
电镀工序以后，条带80通过一漂洗液106以及一烘干机108，然后再卷到一接收滚筒110上。卷到滚筒110上的条带如图9所示。从图中的打点处可以看出，除去靠近开孔98处的窄拱形区域以外，整个条带都用高矫顽磁力材料电镀过。然后，当将标识物用于物品时，可以如图10所示，从条带80上断开这些标识物。可以看出，一带有开孔98以及沿每一开孔两侧的窄拱形非电镀条带116的环形标识物114就从条带80上断开，标识物的中心冲出一中心圆孔118。
应该指出的是，本发明的工艺方法并不局限于标识物的特定形状，也不局限于经掩蔽处理的标识物上的位置，事实上，在某些应用场合，甚至不采用掩蔽，从而整个标识物上都经电镀。同时，本发明也不依赖于所采用的掩蔽特定类型，也不依赖于制作掩蔽所采用的特定工艺。另外，在各种形状的标识物(如图10所示的环形标识物114)上制作钝化元件的电镀工艺可以被上面描述的真空淀积工艺和溅射工艺所取代。重要的是用一个原子一个原子的方法施放钝化元件，从而使标识物材料和钝化元件材料之间获得紧密粘接。
权利要求
1.一种制造可钝化电子物品监视系统标识物的方法，它包含下述步骤提供一种具有高磁导率且低矫顽磁力的易磁化材料制成的元件(40、114)，所述材料在经过连续交变磁询问场时，将产生这些询问场的特征可检测干扰；其特征在于，所述方法还包含下述步骤用一个原子一个原子的方法，将另一种可磁化材料(40b，102)淀积到所述元件的表面，所述另一种磁化材料的矫顽磁力高于所述元件的材料的矫顽磁力。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述淀积是用电镀(20)所述另一种材料而淀积到所述元件的表面上去的。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述淀积是用所述另一种材料真空淀积(50，56，57，59)至所述元件的表面上去的。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述淀积是将所述另一种材料溅射(70)到所述元件的表面上去的。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述元件是所述高磁导率材料细长条带(10)的一部分，所述另一种材料被溅射到所述条带上。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述细长条带(10)被卷到一滚筒(12)上，并从所述滚筒连续馈送到进行所述淀积的地点。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述条带在非所述淀积处被连续卷到另一滚筒上。
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，各分立长度(40)在淀积以后从所述条带(10)上被切割下来。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述淀积之前，所述条带各段被涂上耐受所述淀积的材料(10a)，从而只在条带的各分立的、相隔一定距离的条带段上进行所述淀积。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，条带(10)是一种带状物，所述元件在所述带状物(80)上以一种蚀刻图形形成，由窄分割桥(96)支托在所述带状物上。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述元件是一种环形构件(114)，其中，所述另一种材料环绕所述构件淀积在分立的、相隔一定距离处。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述环形构件(114)是一对由辐条状部件连接起来的同心圆环形部件(90、92)，所述另一种材料被淀积到所述辐条状部件上。
13.一种可钝化电子物品监视系统标识物(40、114)，所述标识物包含一由具有高磁导率和低矫顽磁力的可磁化材料制成的元件(40a)，所述材料通过连续交变磁性询问场时，将产生这些询问场的特征可检测干扰;其特征在于，所述标识物还包含另一种比所述元件具有更高的矫顽磁力的可磁化材料(40b、102)，所述另一种可磁化材料一个原子一个原子地与所述元件直接接触。
14.如权利要求3所述的可钝化标识物，其特征在于，所述另一种材料(40b、102)被电镀到所述元件的表面。
15.如权利要求13所述的可钝化标识物，其特征在于，所述另一种材料(40b、102)是在真空状态下被淀积到所述元件的表面。
16.如权利要求13所述的可钝化标识物，其特征在于，所述另一种材料(40b、102)被溅射到所述元件的表面。
17.如权利要求13所述的可钝化标识物，其特征在于，所述另一种材料(40b)沿所述元件按相互间相隔一定距离排列。
18.如权利要求13所述的可钝化标识物，其特征在于，所述元件是所述高磁导率材料细长条带(10、80)的一部分，所述另一种材料(40b、102)被淀积到所述条带上。
19.如权利要求13所述的可钝化标识物，其特征在于，所述元件是一种环形构件(114)，所述另一种材料102环绕所述构件被淀积到分立的、相互间隔一定距离处。
20.如权利要求19所述的可钝化标识物，其特征在于，所述环形构件(114)是一对用辐条状部件内部连接起来的同心圆环形部件(90、92)，所述另一种材料被淀积到所述辐条状部件上。
全文摘要
一种可钝化电子防盗检测标识物由具有高磁导率条带或带状物的条带或带状物制成，然后，高磁导率材料用电镀的方法淀积到条带或带状物上。
文档编号H01F10/08GK1106947SQ9411621
公开日1995年8月16日 申请日期1994年9月10日 优先权日1993年9月10日
发明者阿瑟·约翰·米纳西, 彼得·永新·周, 托马斯·帕特里克·索拉斯基, 爱德华·詹姆斯·卡拉汉 申请人:克诺高有限公司