(57)【要約】      （修正有）【課題】インクジェットプリンターのヘッドや、超磁歪素子を振動デバイスとして用いた補聴器、骨伝導補聴器、スピーカー、スプレーガン、加湿器などの機器に用いられる、簡単にして微細な磁界発生用コイル部を有する超磁歪素子の製造方法を提供する。【解決手段】製造方法は、第１に、棒状の長尺体で、磁界をかけることで形状変化を生じる超磁歪材料１の表面を絶縁材５でコーティングする。第２に、その後、絶縁材５の表面に導電性金属層６を形成する。第３に、その後、レーザー光７の加工により導電性金属６が磁界発生用のコイル状模様となるよう導電性金属６の不要部分を剥離して磁界発生用コイル部８を形成する。第４に、その後、所望の長さに切断して製作される。【選択図】図１
2011187793.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
棒状の長尺体で、磁界をかけることで形状変化を生じる超磁歪材料の表面を絶縁材でコーティングし、
その後、該絶縁材の表面に導電性金属層を形成し、
その後、レーザー加工により導電性金属が磁界発生用のコイル状模様となるよう導電性金属の不要部分を剥離して磁界発生用コイル部を形成し、その後、所望の長さに切断して製作されることを特徴とする磁界発生用コイル部を有する超磁歪素子の製造方法。
【請求項２】
上記磁界発生用コイル部が、電気を入力するための電極部以外の部分を絶縁材で再度コーティングされるものである請求項１に記載の磁界発生用コイル部を有する超磁歪素子の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の磁界発生用コイル部を有する超磁歪素子を用いて、磁界をかけることで生じる該超磁歪素子の形状変化により発生する圧力で、貯留室に貯留されているインク又はインク以外の吐出液を外部に吐出するインクジェットプリンターのヘッド。
【請求項４】
請求項１または２に記載の磁界発生用コイル部を有する超磁歪素子を振動デバイスとして用いた機器。
【請求項５】
上記振動デバイスとして用いた機器が、補聴器、骨伝導補聴器、スピーカー、スプレーガン、加湿器のうちいずれかである請求項４に記載の機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁界発生用コイル部を有する超磁歪素子の製造方法及び該超磁歪素子を用いたインクジェットプリンターのヘッドや、該超磁歪素子を振動デバイスとして用いた補聴器、骨伝導補聴器、スピーカー、スプレーガン、加湿器などの機器に関するものであり、主としてインクジェットプリンターのヘッドに超磁歪素子を用いることを主眼に開発されたものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンターに一般的に使われる方式には、発熱によりインクを沸騰させて生じた気泡の圧力でインクを射出してプリントする「サーマル方式」と、電圧を加えることにより変形するピエゾ素子の圧力でインクを射出してプリントする「ピエゾ方式」の２種類がある。
【０００３】
ピエゾ方式とは、電圧を加えると変形するピエゾ素子（圧電素子）を用いた方式である。ピエゾ素子をインクの詰まった微細管に取り付け、このピエゾ素子に電圧を加えて変形させることでインクを管外へと吐出させる。サーマル方式では難しい高粘度・速乾燥性のインクを使用できるメリットを生かして多数採用されている。
【０００４】
ピエゾ方式では、ピエゾの変形量そのものを電圧制御するため、インク噴出量や液滴サイズを精密に制御できる。インク吐出制御に熱を使用しないため、使用環境の気圧や気温に左右されずヘッドの耐久性も高い。インクを加熱しないため、サーマル方式に比べて幅広いインクに対応可能であるなどの長所がある。
【０００５】
しかし、ピエゾ方式にも、短所としてインク内に気泡が混じると目詰まりが生じる点、ドット毎にピエゾ素子を用意するためヘッド構造が複雑である点、ピエゾ素子を小型化するとインクを押し出すために必要な体積変化が得られにくい点などがある。
【０００６】
ピエゾ方式にも積層型、ユニモルフ型、シェアモード型などがある。全て電圧(電界)を加える形式であるが、これらの形式より、より形状変化の大きく、電気エネルギーをより効率よく機械エネルギーに変換できる形式のものが提案できれば、インクジェットプリンターの小型化が可能となる。装置が小型化したとしても、充分な体積変化が得らるならば、より解像度の高いプリントが可能なインクジェットプリンターが提供できる。
【０００７】
そこでピエゾ素子の代わりに超磁歪素子を使用することを考えた。外部から磁界をかけると形状変化が起こる現象を磁歪効果という。そして、通常の磁歪材料に比べて変化倍率が１００倍程度大きな材料が超磁歪材料といわれている。超磁歪材料は、テルビウム、ディスプロシウム、鉄からなる単結晶超磁歪材料であり、高出力、高耐久性、高速応答性を持つ。この超磁歪材料で製作された単位部品が超磁歪素子と呼ばれている。
【０００８】
この超磁歪素子の特性を利用し、ピエゾ素子の代わりに使用することによって、インクジェットプリンターのヘッドや振動デバイスを有する補聴器などの機器をより小型化にすることができ、更に、小型化することによる体積変化の問題も解決することも可能となるため、その活用が試みられてきた。
【０００９】
しかし、超磁歪素子は磁界をかけることにより形状変化が起こるものであるので、例えば特許文献１に示すように、超磁歪素子の外部に磁界発生用コイル部（特許文献１では振動励起用コイルという）を必要とする。そのため製造方法とも関係して、一定の大きさを必要とすると考えられ、インクジェットプリンターのヘッドに利用する微細な素子としたり、簡単に異なる巻き数の磁界発生用コイル部を有する素子とすることには無理があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−６６４５７号公開特許公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、簡単にして微細な磁界発生用コイル部を有する超磁歪素子の製造方法を提供し、超磁歪素子を用いたインクジェットプリンターのヘッドや、該超磁歪素子を振動デバイスとして用いた補聴器、骨伝導補聴器、スピーカー、スプレーガン、加湿器などの機器を実現しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、第１の発明は、磁界発生用コイル部を有する超磁歪素子の製造方法に次の手段を採用する。
第１に、棒状の長尺体で、磁界をかけることで形状変化を生じる超磁歪材料の表面を絶縁材でコーティングする。
第２に、その後、該絶縁材の表面に導電性金属層を形成する。
第３に、その後、レーザー加工により導電性金属が磁界発生用のコイル状模様となるよう導電性金属の不要部分を剥離して磁界発生用コイル部を形成する。
第４に、その後、所望の長さに切断して製作される。
【００１３】
第２の発明は、上記磁界発生用コイル部が、電気を入力するための電極部以外の部分を絶縁材で再度コーティングされるものであることを第１の発明に付加した磁界発生用コイル部を有する超磁歪素子の製造方法である。
【００１４】
第３の発明は、第１または第２の発明の磁界発生用コイル部を有する超磁歪素子を用いて、磁界をかけることで生じる該超磁歪素子の形状変化により発生する圧力で、貯留室に貯留されているインクまたはインク以外の吐出液を外部に吐出するインクジェットプリンターのヘッドである。
【００１５】
第４の発明は、第１または第２の発明の磁界発生用コイル部を有する超磁歪素子を振動デバイスとして用いた機器である。
【００１６】
第５の発明は、上記振動デバイスとして用いた機器が、補聴器、骨伝導補聴器、スピーカー、スプレーガン、加湿器のうちいずれかであることを第４の発明に付加した機器である。
【発明の効果】
【００１７】
第１の発明による製造方法では、長尺体の超磁歪材料を用い、所望の長さに切断して製作されるので、超磁歪材料の長さや太さを使用する対象に応じて決めることができるものとなった。更に、磁界発生用コイル部を、コーティングした絶縁材の表面に導電性金属層を形成し、その導電性金属層の不要部分をレーザー加工により剥離するので、ミクロメートル単位の幅やピッチのコイル部の作成が可能となり、微細な磁界発生用コイル部を有する超磁歪素子を提供することができることとなった。また、磁界発生用コイル部の幅やピッチも使用の目的や磁歪効果の強弱により決めることができるものとなったので、種々の機器に利用可能となった。
【００１８】
第２の発明の効果ではあるが、電気を入力するための電極部以外の部分を絶縁材で再度コーティングしたものであるので、この製造方法で製造された超磁歪素子の磁界発生用コイル部は、漏電及びショートなどを起こす危険のないものとなった。
【００１９】
第３の発明の効果ではあるが、インクジェットプリンターのヘッドに、磁界発生用コイル部を有する超磁歪素子を用いるので、装置を小型化しても充分な体積変化が得られ、解像度の高いプリントが可能なインクジェットプリンターを提供することができた。
第４及び第５の発明の効果ではあるが、磁界発生用コイル部を有する超磁歪素子を振動デバイスとして用いたので、簡単にして微細な振動デバイスを用いた補聴器、骨伝導補聴器、スピーカー、スプレーガン、加湿器などの機器を提供することができるものとなった。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明における磁界発生用コイル部の製造方法を示す説明図。
【図２】磁界発生用コイル部を有する超磁歪素子の一実施例を示す説明図。
【図３】同断面説明図。
【図４】超磁歪素子と磁界との関係を示す原理説明図。
【図５】磁界発生用コイル部を有する超磁歪素子を用いたインクジェトプリンターのヘッドを示す説明図で、（イ）は加電圧前の状態を示す図であり、（ロ）は加電圧状態を示す図である。
【図６】磁界発生用コイル部を有する超磁歪素子を積層型ピエゾヘッドのピエゾ素子の代わりに用いたインクジェットプリンターのヘッドを示す説明図で、（イ）は加電圧前の状態を示す図であり、（ロ）は加電圧状態を示す図である。
【図７】磁界発生用コイル部を有する超磁歪素子をユニモルフ型ピエゾヘッドのピエゾ素子の代わりに用いたインクジェットプリンターのヘッドを示す説明図で、（イ）は加電圧前の状態を示す図であり、（ロ）は加電圧状態を示す図である。
【図８】磁界発生用コイル部を有する超磁歪素子をシェアモード型ピエゾヘッドのピエゾ素子の代わりに用いたインクジェットプリンターのヘッドを示す説明図で、（イ）は加電圧前の状態を示す図であり、（ロ）は加電圧状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、実施例と共に本発明を実施するための形態について説明する。図２及び図３は、磁界発生用コイル部２を有する超磁歪素子３の一実施例を示す説明図及び断面説明図であり、図１が磁界発生用コイル部２の製造方法を示す説明図である。
【００２２】
実施例で示す磁界発生用コイル部２を有する超磁歪素子３は、インクジェットプリンターのヘッド１３に用いられるものであって、超磁歪素子３の高さ２ミリメートル、厚さ直径８００ミクロメートルの断面円形の柱状体のものである。
【００２３】
この磁界発生用コイル部２を有する超磁歪素子３の製造方法について説明する。
先ず、断面円形で厚み約７００ミクロメートルの長尺な超磁歪材料１を準備する。超磁歪材料１の厚みは、一例であって数ナノメートルからのものを用いることができる。超磁歪材料１とは、テルビウム、ディスプロシウム、鉄からなる単結晶超磁歪材料であり、高出力、高耐久性、高速応答性を持つ。実施例では、断面円形の棒状の長尺体を用いているが、これに限らず、断面方形または断面角を丸めた方形または断面略円形の長尺体であっても好い。尚、超磁歪材料１は磁界をかけることで形状変化を生じる。
【００２４】
製造方法の第１工程では、超磁歪材料１の表面を全体に渡って電気絶縁性を有する樹脂からなる内絶縁材５でコーティングする。実施例での該内絶縁材５の厚みは、５０ミクロメートルである。尚、内絶縁材５は可塑性のあるものが望ましく、超磁歪材料１に付着しやすい樹脂が好ましい。
【００２５】
第２工程では、該内絶縁材５の表面に磁界発生用コイル部２となる導電性金属６を塗布する。実施例における導電性金属６は、銀などの金属が好ましいが導電性を有するものであればよい。実施例における導電性金属６の厚みは、２０ミクロメートルであるが、磁界発生用のコイルとして機能をできる厚みであればよい。本実施例では、導電性金属６は塗布され、導電性金属層を形成しているが、他の方法、例えば蒸着などにより導電性金属層を形成したものであってもよい。
【００２６】
第３工程では、超磁歪材料１に塗布した導電性金属６にレーザー光７を照射し、超磁歪材料１を回転させながら前進させ、磁界発生用コイル部２を形成する。即ち、レーザー加工により導電性金属６が、磁界発生用のコイル状模様となるよう導電性金属６の不要部分を剥離して磁界発生用コイル部２を形成するのである。磁界発生用コイル部２におけるコイル８は、コイルピッチ１００ミクロメートル、幅２０ミクロメートルである。コイル８の厚みは、コイル８を構成する導電性金属６の厚みである２０ミクロメートルに合わせたものである。勿論、コイル８の幅や厚みはこれに限定されるものではない。レーザー光７の幅、超磁歪材料１の回転の速度や前進の速度を変えることにより磁界発生用のコイル８の幅、巻き数、ピッチなどを制御することができる。
【００２７】
第４工程では、磁界発生用コイル部２が形成された超磁歪素子３（超磁歪材料１に磁界発生用コイル部２を形成したもの）における磁界発生用コイル部２で電気を入力するための電極部（プラス電極１０、マイナス電極１１）以外の部分を外絶縁材９で再度コーティングする。この場合の外絶縁材９の厚みは、実施例では、内絶縁材５に合わせ５０ミクロメートルである。勿論この厚みに限定されるわけではない。外絶縁材９は内絶縁材５と同様、可塑性のあるものが望ましい。尚、第４工程は、外絶縁材９を必要としない磁歪発生用コイル部２が形成された超磁歪素子３を製造する場合には、省いてもかまわない。
【００２８】
第５工程では、磁界発生用コイル部２が形成された超磁歪素子３を所望の長さに切断する。実施例では、インクジェットプリンターのヘッド用の超磁歪素子３を得るため、長さ２ミリメートルで切断している。
【００２９】
上記のような製造工程で製造された磁界発生用コイル部２を有する超磁歪素子３は、プラス電極１０及びマイナス電極１１に通電し、磁界発生用コイル部２に電圧をかけると、図４に示されるように、磁界１２が、超磁歪素子３の中央に発生する。磁界１２がかけられることにより本実施例における超磁歪素子３は、主として図４中縦方向に伸びるという形状変化を起こす。
【００３０】
次に、図５は、上記磁界発生用コイル部２を有する超磁歪素子３を用いたインクジェットプリンターにおけるヘッド１３の一例を示す説明図である。ヘッド１３は、インク貯溜室１４の上部に変形可能な天板１５を設けて、その上部に天板１５に向かって伸びる超磁歪素子３を設置したものである。また、ヘッド１３のインク貯溜室１４の下端には、噴射口１６が形成されている。
【００３１】
図５中（イ）は加電圧前の状態を示す図であり、（ロ）は加電圧状態を示す図である。尚、図５中（イ）では、磁界発生用コイル部２に通電されていないため、磁界１２は発生してない。従って、超磁歪素子３も形状変化を起こしていない。そこで、プラス電極１０及びマイナス電極１１に通電する。これにより磁界発生用コイル部２に電圧がかかり、磁界１２が発生し、超磁歪素子３が図５（ロ）中縦方向に伸びる形状変化を起こし、超磁歪素子３下端が、天板１５を押圧し、インク貯溜室１４を変形させ、噴射口１６からインク滴１７を噴出する。
【００３２】
図５は、超磁歪素子３を用いたインクジェットプリンターにおけるヘッド１３を示すものであるが、従来から存在する積層型ピエゾヘッド、ユニモルフ型ピエゾヘッド及びシェアモード型ピエゾヘッドにおけるピエゾ素子の代わりに本発明に係る磁界発生用コイル部２を有する超磁歪素子３を用いることができる。
【００３３】
図６（イ）（ロ）は、磁界発生用コイル部２を有する超磁歪素子３を積層型ピエゾヘッドのピエゾ素子の代わりに用いたインクジェットプリンターのヘッド１３を示す説明図である。図６（ロ）では、プラス電極１０及びマイナス電極１１に通電することにより磁界発生用コイル部２で磁界１２が発生し、磁界１２を受け、超磁歪素子３は縦方向に長くなるという形状変化を起こし、インク貯溜室１４を押圧変形させ、噴射口１６からインク滴１７を噴出する。
【００３４】
図７（イ）（ロ）は、磁界発生用コイル部２を有する超磁歪素子３をユニモルフ型ピエゾヘッドのピエゾ素子の代わりに用いたインクジェットプリンターのヘッド１３を示す説明図である。ここにおける超磁歪素子３は、磁界１２を受け、下方に向かって曲折するよう製造される必要がある。ここで、プラス電極１０及びマイナス電極１１に通電することにより、磁界発生用コイル部２で磁界１２が発生し、磁界１２を受け、図７（ロ）に示されるように、超磁歪素子３が下方に向かって曲折するという形状変化を起こし、インク貯溜室１４を押圧変形し、噴射口１６からインク滴１７を噴出する。
【００３５】
図８（イ）（ロ）は、磁界発生用コイル部２を有する超磁歪素子３をシェアモード型ピエゾヘッドのピエゾ素子の代わりに用いたインクジェットプリンターのヘッド１３を示す説明図である。ここにおける超磁歪素子３は、磁界１２を受け、伸びるという形状変化をするものとして製造される必要がある。
【００３６】
該超磁歪素子３は、側壁１８に接する上部と下部とに分けて設置される。また、上部の超磁歪素子３と下部の超磁歪素子３の電極の向きを反対方向に設置される。図８では、マイナス電極１１が内側に位置し、プラス電極１０が上下端に位置する。ここで、プラス電極１０及びマイナス電極１１に通電すると、磁界発生用コイル部２で磁界１２が発生し、超磁歪素子３が伸び、側壁１８を変形させ、インク貯溜室１４を押圧し、噴射口１６からインク滴１７を噴出する。
【００３７】
尚、図示はされていないが、磁界発生用コイル部２を有する超磁歪素子３は、振動デバイスとし用いることもできる。該磁界発生用コイル部２を有する超磁歪素子３を振動デバイスとして用いた機器には、補聴器、骨伝導補聴器、スピーカー、スプレーガン、加湿器などがある。
【符号の説明】
【００３８】
１・・・・・超磁歪材料
２・・・・・磁界発生用コイル部
３・・・・・超磁歪素子
５・・・・・内絶縁材
６・・・・・導電性金属
７・・・・・レーザー光
８・・・・・コイル
９・・・・・外絶縁材
１０・・・・プラス電極
１１・・・・マイナス電極
１２・・・・磁界
１３・・・・ヘッド
１４・・・・インク貯溜室
１５・・・・天板
１６・・・・噴射口
１７・・・・インク滴
１８・・・・側壁
【図１】
2011187793.tif 000003
【図２】
2011187793.tif 000004
【図３】
2011187793.tif 000005
【図４】
2011187793.tif 000006
【図５】
2011187793.tif 000007
【図６】
2011187793.tif 000008
【図７】
2011187793.tif 000009
【図８】
2011187793.tif 000010