Ｎｉ−Ｔｉ系合金およびその製造方法
【課題】落下衝撃時に対する耐久性が高く、ヤング率および固有振動数の温度依存性が低いＮｉ−Ｔｉ系合金を提供すること。
【解決手段】本発明にかかるＮｉ−Ｔｉ系合金は、温度２００〜３００℃、保持時間０．５〜１５０分の熱処理を行うことによって、使用環境温度範囲内でのヤング率の変動幅が３５％以下、かつ、弾性ひずみを超えて少なくとも２％のひずみを付加した後に除荷した場合の残留ひずみが０．２５％以下とするＮｉ−Ｔｉ系合金が提供できる。
【解決手段】本発明にかかるＮｉ−Ｔｉ系合金は、温度２００〜３００℃、保持時間０．５〜１５０分の熱処理を行うことによって、使用環境温度範囲内でのヤング率の変動幅が３５％以下、かつ、弾性ひずみを超えて少なくとも２％のひずみを付加した後に除荷した場合の残留ひずみが０．２５％以下とするＮｉ−Ｔｉ系合金が提供できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、少なくともＮｉとＴｉとを含むＮｉ−Ｔｉ系合金およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
少なくともＮｉおよびＴｉを含むＮｉ−Ｔｉ系合金は、所定の応力で大きな変形を加え、この応力を解除した後であっても、元の形状に戻る特性、いわゆる超弾性特性を備えている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開昭６２−２１１３３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のＮｉ−Ｔｉ系合金は、温度環境によっては残留歪が発生し、残留歪みの温度依存性が高いという問題があった。このため、Ｎｉ−Ｔｉ系合金によって形成された部材は、衝撃を受けた際に塑性変形しやすかった。特に、情報媒体を光学的または磁気的に読み取る情報装置の走査部材に用いられる弾性部材として、Ｎｉ−Ｔｉ系合金によって形成された板ばねを用いた場合、装置本体の落下衝撃によって板ばねの形状が変形し、板ばねが当初の設計どおりに走査部材を動作制御できず、情報装置では読み取り精度の低下が発生していた。
【０００５】
また、従来のＮｉ−Ｔｉ系合金は、ヤング率および固有振動数の温度依存性が高いという問題があった。情報媒体を光学的または磁気的に読み取る情報装置の走査部材として、Ｎｉ−Ｔｉ系合金によって形成された板ばねを用いた場合、周辺温度の変化によって板ばねのヤング率が変動することにより、板ばねの撓み状態が変化し走査制御が正確に行えず、情報装置では読み取り精度の低下が発生していた。
【０００６】
この発明は、上記した従来技術の欠点に鑑みてなされたものであり、落下衝撃時に対する耐久性が高く、さらに、ヤング率の温度依存性が低いＮｉ−Ｔｉ系合金およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかるＮｉ−Ｔｉ系合金は、少なくともＮｉとＴｉとを含むＮｉ−Ｔｉ系合金であって、使用環境温度範囲内でのヤング率の変動幅が３５％以下であることを特徴とする。
【０００８】
また、この発明にかかるＮｉ−Ｔｉ系合金は、上記の発明において、当該Ｎｉ−Ｔｉ系合金は、前記使用環境温度範囲における応力−ひずみの特性関係にプラトー域を示さないことを特徴とする。
【０００９】
また、この発明にかかるＮｉ−Ｔｉ系合金は、上記の発明において、少なくともＮｉとＴｉとを含むＮｉ−Ｔｉ系合金であって、使用環境温度範囲内でのヤング率の変動幅が３５％以下、かつ、弾性ひずみを超えて少なくとも２％のひずみを付加した後に除荷した場合の残留ひずみが０．２５％以下であることを特徴とする。
【００１０】
また、この発明にかかるＮｉ−Ｔｉ系合金は、上記の発明において、当該Ｎｉ−Ｔｉ系合金は、前記使用環境温度範囲における応力−ひずみの特性関係にプラトー域を示さないことを特徴とする。
【００１１】
また、この発明にかかるＮｉ−Ｔｉ系合金は、上記の発明において、当該Ｎｉ−Ｔｉ系合金は、５０．７〜５２．０ａｔ％のＮｉと残りａｔ％のＴｉと不可避不純物とからなるＮｉ−Ｔｉ系合金あるいは、Ｎｉおよび／またはＴｉの一部を５ａｔ％以下の範囲内でＦｅ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｖ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｗ、Ｚｒ、Ｎｂのいずれかの一種または二種以上の元素で置換したことを特徴とする。
【００１２】
また、この発明にかかるＮｉ−Ｔｉ系合金は、上記の発明において、前記使用環境温度範囲が、−３０℃〜８０℃であることを特徴とする。
【００１３】
また、この発明にかかるＮｉ−Ｔｉ系合金の製造方法は、請求項１〜６のいずれかに記載したＮｉ−Ｔｉ系合金を製造するＮｉ−Ｔｉ系合金の製造方法であって、少なくともＮｉとＴｉとを含む金属を溶解鋳造した後、熱間加工し、その後焼鈍と冷間圧延とを繰り返す熱間冷間加工工程と、前記熱間冷間加工工程によって冷間圧延された合金を、温度２００〜３００℃、保持時間０．５〜１５０分の熱処理を施す熱処理工程と、を含むことを特徴とする。
【００１４】
また、この発明にかかるＮｉ−Ｔｉ系合金の製造方法は、上記の発明において、前記熱間冷間加工工程は、最終的に加工率１５〜５０％の冷間圧延を行う仕上げ工程を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、少なくともＮｉとＴｉとを含むＮｉ−Ｔｉ系合金が、使用環境温度範囲内において、ヤング率の変動幅が３５％以下となり、さらには、２％の歪みを付加して除荷した場合の残留歪みが０．２５％以下となるようにしているので、落下衝撃時に対する高い耐性をもたせることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態であるＮｉ−Ｔｉ系合金について説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付している。
【００１７】
まず、実施の形態にかかるＮｉ−Ｔｉ系合金が、情報装置の光ヘッドにおける板ばねとして用いられる場合について説明する。図１は、本実施の形態における光ヘッドの分解斜視図である。図１に示す光ヘッド１００は、情報媒体に対して収束光を照射する装置である。光ヘッド１００は、レンズ１０１の位置を変化させることによって、情報媒体に対する収束光の照射位置および焦点位置を変える。
【００１８】
レンズ１０１が装着された支持部材１０２には、基板１０３に電気的に接続されたフォーカシングコイル１１５およびトラッキングコイル１１７、フォーカシング用板ばね１０６，１０７、トラッキング用板ばね１０９，１１０、中継ぎ部材１０８が一体として組み立てられている。磁石１１９が装着されたヨーク１１８は、下端が基礎部材（図示せず）に固定された状態で、支持部材１０２内部に組み込まれる。
【００１９】
フォーカシングコイル１１５に基板１０３を介して電流が流れると、磁石１１９に引力または斥力が生じる。支持部材１０２が、この引力または斥力によるフォーカス方向の力を受けることによって、フォーカシング用板ばね１０６，１０７は、フォーカス方向に沿って上または下に撓む。フォーカシング用板ばね１０６，１０７が撓むことによって、フォーカシング用板ばね１０６，１０７と一体として組み立てられた支持部材１０２全体がフォーカス方向に沿って上または下に移動し、レンズ１０１の焦点位置が決定する。また、トラッキング用コイル１１７に基板１０３を介して電流が流れると、磁石１１９に引力または斥力が生じる。支持部材１０２が、この引力または斥力によるトラッキング方向の力を受けることによって、トラッキング用板ばね１０９，１１０は、トラッキング方向に沿って左または右に撓む。トラッキング用板ばね１０９，１１０が撓むことによって、トラッキング用板ばね１０９，１１０と一体として組み立てられた支持部材１０２全体がトラッキング方向に沿って左または右に移動し、レンズ１０１のトラッキング方向上の位置が決定し、レンズ１０１を介した収束光の照射位置が決定する。制御部１２０は、フォーカシングコイル１１５およびトラッキングコイル１１７に流す電流の極性および電流の振幅を調整し、磁石１１９に発生する引力または斥力の大きさを制御することによって、フォーカシング用板ばね１０６，１０７、トラッキング用板ばね１０９，１１９の撓み変形度を調整し、レンズ１０１を介する収束光の照射位置および焦点位置を制御している。
【００２０】
ここで、フォーカシング用板ばね１０６，１０７およびトラッキング用板ばね１０９，１１０は、Ｎｉ−Ｔｉ系合金によって形成される。このＮｉ−Ｔｉ系合金は、所定温度で熱処理工程を行なわれており、装置本体の落下衝撃時における塑性変形の防止とヤング率の温度依存性の低減とが図られている。
【００２１】
まず、フォーカシング用板ばね１０６，１０７およびトラッキング用板ばね１０９，１１０に用いられるＮｉ−Ｔｉ系合金の製造方法について説明する。図２は、実施の形態にかかるＮｉ−Ｔｉ系合金の製造方法の各工程を示すフローチャートである。図２に示すように、少なくともＮｉおよびＴｉ、さらには必要に応じて５ａｔ％以下の範囲内でＦｅ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｖ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｗ、Ｚｒ、Ｎｂのいずれかの一種または二種以上の元素を溶製して、Ｎｉ−Ｔｉ系合金を所定形状に鋳造する合金鋳造工程を行なう（ステップＳ１０２）。たとえば、Ｎｉ−Ｔｉ系合金は、５０．５ａｔ％のＮｉと４９．１のａｔ％のＴｉとを含み、さらに０．４ａｔ％のＦｅを含む。
【００２２】
この合金鋳造工程後、再結晶温度以上の所定温度、たとえば６００〜９００℃のもとで、得られた鋳塊に対して熱間圧延と、焼鈍および冷間圧延とを繰り返し行う熱間・冷間加工工程を施す（ステップＳ１０４）。さらに、熱間・冷間加工工程における最終工程として位置づけられる成形加工工程を行う（ステップＳ１０６）。この成形加工工程では、ステップＳ１０４の熱間・冷間加工工程が施されたＮｉ−Ｔｉ系合金に対して、表面にできた酸化皮膜を取り除く酸洗処理、再結晶温度未満の温度で行う仕上げ冷間圧延を行い、所望の板ばねの製品形状への成形を行う。この仕上げ冷間圧延では、加工率が１５〜５０％となるように成形加工する。なお、加工率とは、冷間加工率または減面率とも言うが、（加工前の断面面積−加工後の断面面積）／加工前の断面面積×１００で定義される。
【００２３】
その後、Ｎｉ−Ｔｉ系合金を所定温度で一定時間加熱し、成形によるひずみを除去する熱処理工程を行なう（ステップＳ１０８）。後述するように、熱処理工程における熱処理温度は、板ばねの落下衝撃時の変形防止を達成するため、４００℃以下に設定されている。さらに、ヤング率の温度依存性を低減するため、熱処理工程における熱処理温度は、２５０℃以下が好ましい。具体的な熱処理は、アルゴンガス雰囲気中で、昇温速度５００℃／ｈｒ、降温温度５００℃／ｈｒ、処理温度２００〜３００℃、処理時間０．５〜１５０ｍｉｎで行われる。
【００２４】
本実施の形態では、Ｎｉ−Ｔｉ系合金の製造工程における熱処理工程の熱処理温度を４００℃以下と設定することによって、Ｎｉ−Ｔｉ系合金の残留歪の温度依存性の低減を図ることができ、さらに、熱処理工程の熱処理温度を２５０℃以下とすることによって、Ｎｉ−Ｔｉ系合金のヤング率の温度依存性の低減を達成することができる。以下、種々の熱処理温度で熱処理工程を行なったＮｉ−Ｔｉ系合金について、特性評価を行なった結果について述べる。なお、以下の特性評価では、使用環境温度範囲である―３０℃から８０℃の温度範囲において評価を行っている。また、本実施の形態のＮｉ−Ｔｉ系合金は、使用環境温度範囲内における応力−ひずみの関係がプラトー域（応力ステージ部）を示さない合金である。
【００２５】
まず、Ｎｉ−Ｔｉ系合金の残留歪みについて検討した。図３は、各処理温度で熱処理工程が行なわれたＮｉ−Ｔｉ系合金の残留歪みの温度依存性を示す図である。残留歪みとして、厚さ０．０３４ｍｍ材に成形したＮｉ−Ｔｉ系合金に対して、２％歪みを生ずる応力を所定時間加え、この応力を解除した後にＮｉ−Ｔｉ系合金に残留する歪みの割合を計測している。この残留歪みが少ないほど、衝撃が加えられた際の塑性変形が少ない。
【００２６】
図３に示すように、５４０℃および７５０℃で熱処理工程が行なわれたＮｉ−Ｔｉ系合金は、高温域における残留歪が、０．５％以上と非常に高く、衝撃が加えられた際に塑性変形が発生する場合が多い。これに対し、２５０℃、３５０℃、４００℃で熱処理が行われたＮｉ−Ｔｉ系合金は、高温域および低温域に関わらず、残留歪は、０．２５％以下である。
【００２７】
さらに、図４に、各温度で熱処理工程が行なわれたＮｉ−Ｔｉ系合金の残留歪み差を示す。図４は、縦軸に、−３０℃において計測された残留歪と８０℃において計測された残留歪との差を示し、横軸に、図２に示す熱処理工程における処理温度を示す。ここで、光ヘッド１００のフォーカシング用板ばね１０６，１０７およびトラッキング用板ばね１０９，１１０として用いられるＮｉ−Ｔｉ系合金には、残留歪の温度依存性が低いことが求められ、この場合、０．２５％以下の残留歪差であることが好ましい。
【００２８】
図４に示すように、５４０℃および７５０℃で熱処理工程が行われた場合、０．５%以上の残留歪差を示し、使用温度域によって残留歪の程度が大きく異なる。この結果、５４０℃および７５０℃で熱処理工程が行われたＮｉ−Ｔｉ系合金は、使用温度域によって生じる残留歪が大きく変動し、安定した装置本体の使用ができない場合がある。
【００２９】
これに対し、２５０℃、３５０℃、４００℃で熱処理が行われた場合、０．２５％以下の残留歪差を示すため、２５０℃、３５０℃、４００℃で熱処理が行われたＮｉ−Ｔｉ系合金は、残留歪の発生が少ないうえに、残留歪差の温度依存性も少ない結果が得られた。
【００３０】
光ヘッドのフォーカシング用板ばねおよびトラッキング用板ばねの材料として従来用いられていた超弾性合金は、衝撃に弱く塑性変形が多く発生した。この結果、この超弾性合金によって形成されたフォーカシング用板ばねおよびトラッキング用板ばねを有する情報装置は、落下衝撃などによる板ばねの変形によってレンズの正確な移動制御が行なえず、読み取り処理などの精度の低下を招いていた。
【００３１】
これに対し、２５０℃、３５０℃、４００℃で熱処理工程が行なわれたＮｉ−Ｔｉ系合金では、残留歪みが温度域によらず非常に低く、残留歪差も０．２５％以下と小さい。このため、２５０℃、３５０℃、４００℃で熱処理工程が行なわれたＮｉ−Ｔｉ系合金によって形成された板ばねは、本体落下などによる衝撃が加えられた場合であっても塑性変形の発生は少ない。したがって、本実施の形態における光ヘッド１００では、落下衝撃などによるフォーカシング用板ばね１０６，１０７およびトラッキング用板ばね１０９，１１０の変形が生じにくく、本体落下後もレンズの移動制御を正確に行うことができ、精度の高い読み取り処理などを行なうことができる。
【００３２】
つぎに、図３および図４において残留歪の発生が低減された２５０℃、３５０℃、４００℃で熱処理工程を行なったＮｉ−Ｔｉ系合金のヤング率の温度依存性について検討する。図５は、２５０℃、３５０℃、４００℃で熱処理工程が行なわれたＮｉ−Ｔｉ系合金のヤング率の温度依存性を示す図である。ヤング率は、縦弾性係数ともいい、ヤング率が大きいほど同じ荷重に対する試料の伸びが小さくなり、試料が硬化することとなる。
【００３３】
図５に示すように、３５０℃、４００℃で熱処理工程が行なわれたＮｉ−Ｔｉ系合金では、温度変化に対するヤング率の変動があり、特に、低温域におけるヤング率の低下が認められる。
【００３４】
これに対し、２５０℃で熱処理工程が行なわれた場合、３５０℃、４００℃で熱処理工程が行なわれた場合と比較し、温度変化に対するヤング率の変動が３５％以内に低減されている。このため、２５０℃で熱処理工程が行なわれたＮｉ−Ｔｉ系合金は、ヤング率の温度依存性が少ない。したがって、２５０℃で熱処理工程が行なわれたＮｉ−Ｔｉ系合金を光ヘッド１００のフォーカシング用板ばね１０６，１０７およびトラッキング用板ばね１０９，１１０として用いた場合、低温域の使用時におけるフォーカシング用板ばね１０６，１０７およびトラッキング用板ばね１０９，１１０のヤング率の変動が小さいので好ましい。
【００３５】
なお、上述した成形加工工程（ステップＳ１０６）において加工率を１５〜５０％とする範囲としたのは、この範囲未満の加工率とすると、使用環境温度範囲内においてヤング率の変動が３５％を越えてしまい、この範囲を超える加工率とすると、圧延割れが発生してしまうからである。図６は、種々のＮｉ−Ｔｉ系合金に対して加工率を変化させた場合のヤング率の温度依存性結果を示す図である。図６では、２０個のサンプル結果を示し、サンプル番号「１」〜「１５」が本発明のＮｉ−Ｔｉ系合金であり、サンプル番号「１６」〜「２０」が従来のＮｉ−Ｔｉ系合金である。Ｎｉ−Ｔｉ系合金の組成は、「Ａ」〜「Ｄ」の４種を用いている。組成「Ａ」は、５０．８５ａｔ％のＮｉ、残り４９．１５ａｔ％のＴｉであり、組成「Ｂ」は、５０．５０ａｔ％のＮｉ、０．４０ａｔ％のＦｅ、残り４９．１０ａｔ％のＴｉであり、組成「Ｃ」は、４８．９０ａｔ％のＮｉ、２．００ａｔ％のＣｒ、残り４９．１０ａｔ％のＴｉであり、組成「Ｄ」は、５０．５０ａｔ％のＮｉ、残り４９．５０ａｔ％のＴｉである。
【００３６】
サンプル番号「１」〜「１５」では、組成「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」のＮｉ−Ｔｉ系合金に対して加工率１５〜５０％を施し、熱処理温度を２００〜３００℃としたものであり、この場合、すべて使用環境温度範囲内におけるヤング率の変動が３５％以下となっている。なお、図６では使用環境温度範囲内におけるヤング率の変動が３５％以下である場合には○印を示し、３５％を越える場合には×印を示している。これに対し、サンプル番号「１６」、「１７」、「２０」では、加工率がそれぞれ、１０％、５５％、１０％であり、サンプル番号「１６」、「２０」の合金は、使用環境温度範囲内におけるヤング率の変動が３５％を越えてしまい、またサンプル番号「１７」の合金は、圧延割れが発生している。一方、サンプル番号「１８」、「１９」の合金は、加工率が３０％であるが、熱処理温度がそれぞれ１５０℃、３５０℃であり、この結果、使用環境温度範囲内におけるヤング率の変動が３５％を越えてしまっている。これらの結果から、成形加工工程における加工率を、上述したように１５〜５０％とすることによって、使用環境温度範囲内におけるヤング率の変動を３５％以下に抑えることができる。なお、サンプル番号「３」、「６」、「９」、「１２」、「１５」では、熱処理時間を１５０分としているが、熱処理時間が１５０分を越えると合金製造効率が低下するので１５０分以下の熱処理時間とするのが好ましい。
【００３７】
本実施の形態における光ヘッドでは、フォーカシング用板ばね１０６，１０７およびトラッキング用板ばね１０９，１１０として、ヤング率の温度依存性が少ない２５０℃で熱処理工程が行なわれたＮｉ−Ｔｉ系合金を用いることによって、フォーカシング用板ばね１０６，１０７およびトラッキング用板ばね１０９，１１０は、低温域においてもヤング率の変動が小さい。したがって、光ヘッド１００を備えた情報装置は、フォーカシング用板ばね１０６，１０７およびトラッキング用板ばね１０９，１１０のヤング率の上昇による消費電力の浪費がなく、バッテリーの消費電池量の急激な減少を低減することができ、使用温度環境に関わらず読み取り処理などを安定に行なうことが可能となる。
【００３８】
また、ヤング率は固有振動数に比例する関係を有することから、ヤング率の温度依存性が低いＮｉ−Ｔｉ系合金は、固有振動数の温度依存性も低い。図６に、２５０℃、３５０℃および４００℃で熱処理工程を行なったＮｉ−Ｔｉ系合金の各温度における固有振動数の値を示す。なお、各試料は、有効長さ２．６ｍｍ、幅２．７ｍｍ、厚さ０．０３ｍｍの板形状である。
【００３９】
図７に示すように、３５０℃、４００℃で熱処理工程を行なった各Ｎｉ−Ｔｉ系合金は、固有振動数の変化率がそれぞれ２２％である。情報装置における読み取り処理などの精度保持のため、光ヘッドのフォーカシング板ばねおよびトラッキング用板ばねにおける固有振動数の変化率は１０％以下であることが望ましい。したがって、３５０℃、４００℃で熱処理工程を行なった各Ｎｉ−Ｔｉ系合金を用いた場合には、固有振動数の温度依存性が高く、情報装置の読み取り精度を高く保持することができない場合がある。
【００４０】
これに対し、図７に示すように、２５０℃で熱処理工程を行なったＮｉ−Ｔｉ系合金は、固有振動数の温度依存性が図７に示す他の試料と比較し低く、固有振動数の変化率が１０％以下である。このため、本実施の形態では、２５０℃で熱処理工程を行なったＮｉ−Ｔｉ系合金によってフォーカシング用板ばね１０６，１０７およびトラッキング用板ばね１０９，１００を形成することによって、情報装置の読み取り精度を保持することが可能である。
【００４１】
近年、特に携帯型の情報装置、車載用の情報装置の需要が高く、携帯時の落下と車載搭載時との衝撃に対する耐久性の向上が要求されている。２５０℃、３５０℃、４００℃で熱処理工程が行なわれたＮｉ−Ｔｉ系合金は、落下衝撃時における塑性変形の発生が低い。このＮｉ−Ｔｉ系合金をフォーカシング用板ばね１０６，１０７およびトラッキング用板ばね１０９，１１０として用いることによって、装置本体の落下等によるフォーカシング用板ばね１０６，１０７およびトラッキング用板ばね１０９，１１０の使用環境温度下における塑性変形を低減することができる。このため、フォーカシング用板ばね１０６，１０７およびトラッキング用板ばね１０９，１１０の携帯時の落下衝撃および車載時の衝撃に対する耐久性の向上を図ることができ、光ヘッド１００は、使用環境温度に左右されず、レンズ１０１の移動制御を正確にかつ効率よく行うことができる。この結果、光ヘッド１００を備えた情報装置は、使用環境によらず、読み取り処理を安定して行うことが可能となる。
【００４２】
また、従来、フォーカシング用板ばねおよびトラッキング用板ばねのヤング率が使用環境温度によって変動した場合、制御部は、フォーカスコイルおよびトラッキングコイルに流す電流値を、ヤング率の変動状態に応じて補正する必要があった。制御部が変動したヤング率に対応させてフォーカスコイルおよびトラッキングコイルに流す電流値を補正しない場合、フォーカシング用板ばねおよびトラッキング用板ばねが設定どおりに撓まず、レンズの照射処理を正確に行うことができないためである。
【００４３】
これに対し、本実施の形態にかかるＮｉ−Ｔｉ系合金は、２５０℃で熱処理工程が行なわれることによって、ヤング率の変動は３５％以下まで低減されている。このため、フォーカシング用板ばね１０６，１０７およびトラッキング用板ばね１０９，１１０として、本実施の形態にかかるＮｉ−Ｔｉ系合金を用いることによって、フォーカシング用板ばね１０６，１０７およびトラッキング用板ばね１０９，１１０のヤング率の温度依存性を低減することが可能となる。この結果、本実施の形態における光ヘッド１００では、制御部１２０において、ヤング率の変動に起因するフォーカスコイル１１５およびトラッキングコイル１１７に流す電流値の補正処理を行う必要がなく、レンズ１０１の移動制御の簡略化および迅速化を図ることが可能となる。
【００４４】
なお、本実施の形態では、熱間加工工程後に、Ｎｉ−Ｔｉ系合金の製品形状への成形などを行なう製造方法について説明したが、製品形状の成形を行なう場合、板ばね単体をそれぞれ成形するほか、Ｎｉ−Ｔｉ系合金を金型に挿入した状態で樹脂を注入し射出成形することによって、他の部材と一体的に成形してもよい。
【００４５】
また、フォーカシング用板ばね１０６，１０７およびトラッキング用板ばね１０９，１１０として本実施の形態にかかるＮｉ−Ｔｉ系合金を用いた光ヘッド１００について説明したが、この光ヘッド１００を備えた情報装置は、情報媒体の情報を光学的に読み取るほか、情報媒体の情報の書き換えおよび情報媒体に対する情報の書き込みを光学的に行ってもよい。
【００４６】
また、情報媒体内の情報の読み取り、再生あるいは記録を磁気的に行うハードディスクドライブ装置に用いられるジンバルバネとして、本実施の形態にかかるＮｉ−Ｔｉ系合金を用いてもよい。図８に示すように、ハードディスクドライブ装置は、磁気ヘッド２０２が装着されたスライダー２０３と、このスライダー２０３に固着部２０４ａで固着された板ばねであるジンバルバネ２０４と、ジンバルバネ２０４に固着部２０４ｂを介して一端が取り付けられているスィングアーム２０５とを備え、磁気ディスク２１０内の情報の読み取り、再生あるいは記録時には、磁気ディスク２１０の高速回転時に磁気ディスク２１０の表面に発生する空気流によってスライダー２０３を磁気ディスク２１０面より微小間隔Ｄで浮上走行させている。板ばねであるジンバルバネ２０４は、バネ力と自重によって下向きの力をスライダー２０３に与えており、このジンバルバネ２０４の下向きの力と空気流による揚力とのバランスによって、スライダー２０３の浮上距離Ｄが決定される。
【００４７】
本実施の形態にかかるＮｉ−Ｔｉ系合金は、ヤング率の温度依存性が低減されており使用環境温度によらず硬化が発生しない。このため、本実施の形態にかかるＮｉ−Ｔｉ系合金をジンバルバネ２０４として用いた場合、使用温度環境によらずスライダー２０３の浮上距離Ｄを安定して保持することができる。また、本実施の形態にかかるＮｉ−Ｔｉ系合金は、残留歪の発生および残留歪が低減されている。したがって、本実施の形態にかかるＮｉ−Ｔｉ系合金をジンバルバネ２０４として用いた場合、装置本体の落下等によるジンバルバネ２０４の塑性変形を低減することができ、装置本体の落下等が合った場合であってもスライダー２０３の浮上距離Ｄを安定して保持することができる。この結果、本実施の形態にかかるＮｉ−Ｔｉ系合金をジンバルバネ２０４として用いることによって、ハードディスクドライブ装置は、磁気ディスク２１０の情報の読み取り、再生あるいは記録を迅速かつ安定して行うことができる。
【００４８】
また、光偏向装置におけるミラーの偏向状態を制御するばねとして本実施の形態にかかるＮｉ−Ｔｉ系合金を用いてもよい。図９は、光偏向装置の縦断面図である。図９に示すように、光偏向装置３００は、一端がコイルホルダ３２１に固定され、他端が磁石ホルダ３２２に固定されたばね３２３と、コイルホルダ３２１に装着されたコイル３２６と、磁石ホルダに３２２に装着された磁石３４１と、コイルホルダ３２１に一体として組み立てられたミラー３１１とを備える。
【００４９】
コイル３２６に電流が流れると、磁石３４１に引力または斥力が生じ、この引力または斥力を受けてばね３２３が撓む。この結果、ばね３２３の一端が固定されているコイルホルダ３２１がＯｘ軸を中心として傾き、コイルホルダ３２１に一体として組み立てられているミラー３１１もＯｘ軸を中心として傾く。外部装置から照射された光は、このミラー３１１に反射されることによって、所定の方向へ偏向される。
【００５０】
本実施の形態にかかるＮｉ−Ｔｉ系合金は、残留歪およびヤング率の温度依存性が低減されているため、本実施の形態にかかるＮｉ−Ｔｉ系合金をばね３２３として用いた場合も、装置の落下および装置の使用温度環境によらず、ばね３２３は制御どおり撓み、光偏向装置３００に入射した光を正確に偏向することができる。
【００５１】
このように、情報媒体に対して光学的あるいは磁気的に走査する部材として、本実施の形態にかかるＮｉ−Ｔｉ系合金を用いることによって、情報媒体内の情報を読み取り、再生あるいは書込みを行う情報装置は、装置本体の落下および装置使用時の環境温度によらず、正確な読み取り、再生あるいは書込みを行うことができる。
【００５２】
また、本実施の形態にかかるＮｉ−Ｔｉ系合金を板状である板ばねとして用いた場合について説明したが、これに限らず、メガネのフレームや携帯電話のアンテナに使用されるような線状でもよく、また、コイルスプリングのようなコイル状としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】実施の形態における光ヘッドの分解斜視図である。
【図２】図１に示すフォーカシング用板ばねおよびトラッキング用板ばねとして用いられたＮｉ−Ｔｉ系合金の製造方法を示す図である。
【図３】図１に示すフォーカシング用板ばねおよびトラッキング用板ばねとして用いられるＮｉ−Ｔｉ系合金の残留歪の温度依存性を示す図である。
【図４】図１に示すフォーカシング用板ばねおよびトラッキング用板ばねとして用いられるＮｉ−Ｔｉ系合金の残留歪差の熱処理温度依存性を示す図である。
【図５】図１に示すフォーカシング用板ばねおよびトラッキング用板ばねとして用いられるＮｉ−Ｔｉ系合金のヤング率の温度依存性を示す図である。
【図６】ヤング率の温度依存性と加工率との関係を示す図である。
【図７】図１に示すフォーカシング用板ばねおよびトラッキング用板ばねとして用いられるＮｉ−Ｔｉ系合金の各温度における固有振動数を示す図である。
【図８】実施の形態における磁気ヘッドの構成を示す側面図である。
【図９】実施の形態における光偏向装置の縦断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１００ 光ヘッド
１０１ レンズ
１０２ 支持部材
１０３ 基板
１０６，１０７ フォーカシング用板ばね
１０８ 中継部材
１０９，１１０ トラッキング用板ばね
１１５ フォーカシングコイル
１１７ トラッキングコイル
１１８ ヨーク
１１９ 磁石
１２０ 制御部
２０２ 磁気ヘッド
２０３ スライダー
２０４ ジンバルバネ
２０４ａ，２０４ｂ 固着部
２０５ スイングアーム
２１０ 磁気ディスク
３００ 光偏向装置
３１１ ミラー
３２１ コイルホルダ
３２２ 磁石ホルダ
３２３ ばね
３２６ コイル
３４１ 磁石
３４２ ヨーク
【技術分野】
【０００１】
この発明は、少なくともＮｉとＴｉとを含むＮｉ−Ｔｉ系合金およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
少なくともＮｉおよびＴｉを含むＮｉ−Ｔｉ系合金は、所定の応力で大きな変形を加え、この応力を解除した後であっても、元の形状に戻る特性、いわゆる超弾性特性を備えている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開昭６２−２１１３３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のＮｉ−Ｔｉ系合金は、温度環境によっては残留歪が発生し、残留歪みの温度依存性が高いという問題があった。このため、Ｎｉ−Ｔｉ系合金によって形成された部材は、衝撃を受けた際に塑性変形しやすかった。特に、情報媒体を光学的または磁気的に読み取る情報装置の走査部材に用いられる弾性部材として、Ｎｉ−Ｔｉ系合金によって形成された板ばねを用いた場合、装置本体の落下衝撃によって板ばねの形状が変形し、板ばねが当初の設計どおりに走査部材を動作制御できず、情報装置では読み取り精度の低下が発生していた。
【０００５】
また、従来のＮｉ−Ｔｉ系合金は、ヤング率および固有振動数の温度依存性が高いという問題があった。情報媒体を光学的または磁気的に読み取る情報装置の走査部材として、Ｎｉ−Ｔｉ系合金によって形成された板ばねを用いた場合、周辺温度の変化によって板ばねのヤング率が変動することにより、板ばねの撓み状態が変化し走査制御が正確に行えず、情報装置では読み取り精度の低下が発生していた。
【０００６】
この発明は、上記した従来技術の欠点に鑑みてなされたものであり、落下衝撃時に対する耐久性が高く、さらに、ヤング率の温度依存性が低いＮｉ−Ｔｉ系合金およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかるＮｉ−Ｔｉ系合金は、少なくともＮｉとＴｉとを含むＮｉ−Ｔｉ系合金であって、使用環境温度範囲内でのヤング率の変動幅が３５％以下であることを特徴とする。
【０００８】
また、この発明にかかるＮｉ−Ｔｉ系合金は、上記の発明において、当該Ｎｉ−Ｔｉ系合金は、前記使用環境温度範囲における応力−ひずみの特性関係にプラトー域を示さないことを特徴とする。
【０００９】
また、この発明にかかるＮｉ−Ｔｉ系合金は、上記の発明において、少なくともＮｉとＴｉとを含むＮｉ−Ｔｉ系合金であって、使用環境温度範囲内でのヤング率の変動幅が３５％以下、かつ、弾性ひずみを超えて少なくとも２％のひずみを付加した後に除荷した場合の残留ひずみが０．２５％以下であることを特徴とする。
【００１０】
また、この発明にかかるＮｉ−Ｔｉ系合金は、上記の発明において、当該Ｎｉ−Ｔｉ系合金は、前記使用環境温度範囲における応力−ひずみの特性関係にプラトー域を示さないことを特徴とする。
【００１１】
また、この発明にかかるＮｉ−Ｔｉ系合金は、上記の発明において、当該Ｎｉ−Ｔｉ系合金は、５０．７〜５２．０ａｔ％のＮｉと残りａｔ％のＴｉと不可避不純物とからなるＮｉ−Ｔｉ系合金あるいは、Ｎｉおよび／またはＴｉの一部を５ａｔ％以下の範囲内でＦｅ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｖ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｗ、Ｚｒ、Ｎｂのいずれかの一種または二種以上の元素で置換したことを特徴とする。
【００１２】
また、この発明にかかるＮｉ−Ｔｉ系合金は、上記の発明において、前記使用環境温度範囲が、−３０℃〜８０℃であることを特徴とする。
【００１３】
また、この発明にかかるＮｉ−Ｔｉ系合金の製造方法は、請求項１〜６のいずれかに記載したＮｉ−Ｔｉ系合金を製造するＮｉ−Ｔｉ系合金の製造方法であって、少なくともＮｉとＴｉとを含む金属を溶解鋳造した後、熱間加工し、その後焼鈍と冷間圧延とを繰り返す熱間冷間加工工程と、前記熱間冷間加工工程によって冷間圧延された合金を、温度２００〜３００℃、保持時間０．５〜１５０分の熱処理を施す熱処理工程と、を含むことを特徴とする。
【００１４】
また、この発明にかかるＮｉ−Ｔｉ系合金の製造方法は、上記の発明において、前記熱間冷間加工工程は、最終的に加工率１５〜５０％の冷間圧延を行う仕上げ工程を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、少なくともＮｉとＴｉとを含むＮｉ−Ｔｉ系合金が、使用環境温度範囲内において、ヤング率の変動幅が３５％以下となり、さらには、２％の歪みを付加して除荷した場合の残留歪みが０．２５％以下となるようにしているので、落下衝撃時に対する高い耐性をもたせることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態であるＮｉ−Ｔｉ系合金について説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付している。
【００１７】
まず、実施の形態にかかるＮｉ−Ｔｉ系合金が、情報装置の光ヘッドにおける板ばねとして用いられる場合について説明する。図１は、本実施の形態における光ヘッドの分解斜視図である。図１に示す光ヘッド１００は、情報媒体に対して収束光を照射する装置である。光ヘッド１００は、レンズ１０１の位置を変化させることによって、情報媒体に対する収束光の照射位置および焦点位置を変える。
【００１８】
レンズ１０１が装着された支持部材１０２には、基板１０３に電気的に接続されたフォーカシングコイル１１５およびトラッキングコイル１１７、フォーカシング用板ばね１０６，１０７、トラッキング用板ばね１０９，１１０、中継ぎ部材１０８が一体として組み立てられている。磁石１１９が装着されたヨーク１１８は、下端が基礎部材（図示せず）に固定された状態で、支持部材１０２内部に組み込まれる。
【００１９】
フォーカシングコイル１１５に基板１０３を介して電流が流れると、磁石１１９に引力または斥力が生じる。支持部材１０２が、この引力または斥力によるフォーカス方向の力を受けることによって、フォーカシング用板ばね１０６，１０７は、フォーカス方向に沿って上または下に撓む。フォーカシング用板ばね１０６，１０７が撓むことによって、フォーカシング用板ばね１０６，１０７と一体として組み立てられた支持部材１０２全体がフォーカス方向に沿って上または下に移動し、レンズ１０１の焦点位置が決定する。また、トラッキング用コイル１１７に基板１０３を介して電流が流れると、磁石１１９に引力または斥力が生じる。支持部材１０２が、この引力または斥力によるトラッキング方向の力を受けることによって、トラッキング用板ばね１０９，１１０は、トラッキング方向に沿って左または右に撓む。トラッキング用板ばね１０９，１１０が撓むことによって、トラッキング用板ばね１０９，１１０と一体として組み立てられた支持部材１０２全体がトラッキング方向に沿って左または右に移動し、レンズ１０１のトラッキング方向上の位置が決定し、レンズ１０１を介した収束光の照射位置が決定する。制御部１２０は、フォーカシングコイル１１５およびトラッキングコイル１１７に流す電流の極性および電流の振幅を調整し、磁石１１９に発生する引力または斥力の大きさを制御することによって、フォーカシング用板ばね１０６，１０７、トラッキング用板ばね１０９，１１９の撓み変形度を調整し、レンズ１０１を介する収束光の照射位置および焦点位置を制御している。
【００２０】
ここで、フォーカシング用板ばね１０６，１０７およびトラッキング用板ばね１０９，１１０は、Ｎｉ−Ｔｉ系合金によって形成される。このＮｉ−Ｔｉ系合金は、所定温度で熱処理工程を行なわれており、装置本体の落下衝撃時における塑性変形の防止とヤング率の温度依存性の低減とが図られている。
【００２１】
まず、フォーカシング用板ばね１０６，１０７およびトラッキング用板ばね１０９，１１０に用いられるＮｉ−Ｔｉ系合金の製造方法について説明する。図２は、実施の形態にかかるＮｉ−Ｔｉ系合金の製造方法の各工程を示すフローチャートである。図２に示すように、少なくともＮｉおよびＴｉ、さらには必要に応じて５ａｔ％以下の範囲内でＦｅ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｖ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｗ、Ｚｒ、Ｎｂのいずれかの一種または二種以上の元素を溶製して、Ｎｉ−Ｔｉ系合金を所定形状に鋳造する合金鋳造工程を行なう（ステップＳ１０２）。たとえば、Ｎｉ−Ｔｉ系合金は、５０．５ａｔ％のＮｉと４９．１のａｔ％のＴｉとを含み、さらに０．４ａｔ％のＦｅを含む。
【００２２】
この合金鋳造工程後、再結晶温度以上の所定温度、たとえば６００〜９００℃のもとで、得られた鋳塊に対して熱間圧延と、焼鈍および冷間圧延とを繰り返し行う熱間・冷間加工工程を施す（ステップＳ１０４）。さらに、熱間・冷間加工工程における最終工程として位置づけられる成形加工工程を行う（ステップＳ１０６）。この成形加工工程では、ステップＳ１０４の熱間・冷間加工工程が施されたＮｉ−Ｔｉ系合金に対して、表面にできた酸化皮膜を取り除く酸洗処理、再結晶温度未満の温度で行う仕上げ冷間圧延を行い、所望の板ばねの製品形状への成形を行う。この仕上げ冷間圧延では、加工率が１５〜５０％となるように成形加工する。なお、加工率とは、冷間加工率または減面率とも言うが、（加工前の断面面積−加工後の断面面積）／加工前の断面面積×１００で定義される。
【００２３】
その後、Ｎｉ−Ｔｉ系合金を所定温度で一定時間加熱し、成形によるひずみを除去する熱処理工程を行なう（ステップＳ１０８）。後述するように、熱処理工程における熱処理温度は、板ばねの落下衝撃時の変形防止を達成するため、４００℃以下に設定されている。さらに、ヤング率の温度依存性を低減するため、熱処理工程における熱処理温度は、２５０℃以下が好ましい。具体的な熱処理は、アルゴンガス雰囲気中で、昇温速度５００℃／ｈｒ、降温温度５００℃／ｈｒ、処理温度２００〜３００℃、処理時間０．５〜１５０ｍｉｎで行われる。
【００２４】
本実施の形態では、Ｎｉ−Ｔｉ系合金の製造工程における熱処理工程の熱処理温度を４００℃以下と設定することによって、Ｎｉ−Ｔｉ系合金の残留歪の温度依存性の低減を図ることができ、さらに、熱処理工程の熱処理温度を２５０℃以下とすることによって、Ｎｉ−Ｔｉ系合金のヤング率の温度依存性の低減を達成することができる。以下、種々の熱処理温度で熱処理工程を行なったＮｉ−Ｔｉ系合金について、特性評価を行なった結果について述べる。なお、以下の特性評価では、使用環境温度範囲である―３０℃から８０℃の温度範囲において評価を行っている。また、本実施の形態のＮｉ−Ｔｉ系合金は、使用環境温度範囲内における応力−ひずみの関係がプラトー域（応力ステージ部）を示さない合金である。
【００２５】
まず、Ｎｉ−Ｔｉ系合金の残留歪みについて検討した。図３は、各処理温度で熱処理工程が行なわれたＮｉ−Ｔｉ系合金の残留歪みの温度依存性を示す図である。残留歪みとして、厚さ０．０３４ｍｍ材に成形したＮｉ−Ｔｉ系合金に対して、２％歪みを生ずる応力を所定時間加え、この応力を解除した後にＮｉ−Ｔｉ系合金に残留する歪みの割合を計測している。この残留歪みが少ないほど、衝撃が加えられた際の塑性変形が少ない。
【００２６】
図３に示すように、５４０℃および７５０℃で熱処理工程が行なわれたＮｉ−Ｔｉ系合金は、高温域における残留歪が、０．５％以上と非常に高く、衝撃が加えられた際に塑性変形が発生する場合が多い。これに対し、２５０℃、３５０℃、４００℃で熱処理が行われたＮｉ−Ｔｉ系合金は、高温域および低温域に関わらず、残留歪は、０．２５％以下である。
【００２７】
さらに、図４に、各温度で熱処理工程が行なわれたＮｉ−Ｔｉ系合金の残留歪み差を示す。図４は、縦軸に、−３０℃において計測された残留歪と８０℃において計測された残留歪との差を示し、横軸に、図２に示す熱処理工程における処理温度を示す。ここで、光ヘッド１００のフォーカシング用板ばね１０６，１０７およびトラッキング用板ばね１０９，１１０として用いられるＮｉ−Ｔｉ系合金には、残留歪の温度依存性が低いことが求められ、この場合、０．２５％以下の残留歪差であることが好ましい。
【００２８】
図４に示すように、５４０℃および７５０℃で熱処理工程が行われた場合、０．５%以上の残留歪差を示し、使用温度域によって残留歪の程度が大きく異なる。この結果、５４０℃および７５０℃で熱処理工程が行われたＮｉ−Ｔｉ系合金は、使用温度域によって生じる残留歪が大きく変動し、安定した装置本体の使用ができない場合がある。
【００２９】
これに対し、２５０℃、３５０℃、４００℃で熱処理が行われた場合、０．２５％以下の残留歪差を示すため、２５０℃、３５０℃、４００℃で熱処理が行われたＮｉ−Ｔｉ系合金は、残留歪の発生が少ないうえに、残留歪差の温度依存性も少ない結果が得られた。
【００３０】
光ヘッドのフォーカシング用板ばねおよびトラッキング用板ばねの材料として従来用いられていた超弾性合金は、衝撃に弱く塑性変形が多く発生した。この結果、この超弾性合金によって形成されたフォーカシング用板ばねおよびトラッキング用板ばねを有する情報装置は、落下衝撃などによる板ばねの変形によってレンズの正確な移動制御が行なえず、読み取り処理などの精度の低下を招いていた。
【００３１】
これに対し、２５０℃、３５０℃、４００℃で熱処理工程が行なわれたＮｉ−Ｔｉ系合金では、残留歪みが温度域によらず非常に低く、残留歪差も０．２５％以下と小さい。このため、２５０℃、３５０℃、４００℃で熱処理工程が行なわれたＮｉ−Ｔｉ系合金によって形成された板ばねは、本体落下などによる衝撃が加えられた場合であっても塑性変形の発生は少ない。したがって、本実施の形態における光ヘッド１００では、落下衝撃などによるフォーカシング用板ばね１０６，１０７およびトラッキング用板ばね１０９，１１０の変形が生じにくく、本体落下後もレンズの移動制御を正確に行うことができ、精度の高い読み取り処理などを行なうことができる。
【００３２】
つぎに、図３および図４において残留歪の発生が低減された２５０℃、３５０℃、４００℃で熱処理工程を行なったＮｉ−Ｔｉ系合金のヤング率の温度依存性について検討する。図５は、２５０℃、３５０℃、４００℃で熱処理工程が行なわれたＮｉ−Ｔｉ系合金のヤング率の温度依存性を示す図である。ヤング率は、縦弾性係数ともいい、ヤング率が大きいほど同じ荷重に対する試料の伸びが小さくなり、試料が硬化することとなる。
【００３３】
図５に示すように、３５０℃、４００℃で熱処理工程が行なわれたＮｉ−Ｔｉ系合金では、温度変化に対するヤング率の変動があり、特に、低温域におけるヤング率の低下が認められる。
【００３４】
これに対し、２５０℃で熱処理工程が行なわれた場合、３５０℃、４００℃で熱処理工程が行なわれた場合と比較し、温度変化に対するヤング率の変動が３５％以内に低減されている。このため、２５０℃で熱処理工程が行なわれたＮｉ−Ｔｉ系合金は、ヤング率の温度依存性が少ない。したがって、２５０℃で熱処理工程が行なわれたＮｉ−Ｔｉ系合金を光ヘッド１００のフォーカシング用板ばね１０６，１０７およびトラッキング用板ばね１０９，１１０として用いた場合、低温域の使用時におけるフォーカシング用板ばね１０６，１０７およびトラッキング用板ばね１０９，１１０のヤング率の変動が小さいので好ましい。
【００３５】
なお、上述した成形加工工程（ステップＳ１０６）において加工率を１５〜５０％とする範囲としたのは、この範囲未満の加工率とすると、使用環境温度範囲内においてヤング率の変動が３５％を越えてしまい、この範囲を超える加工率とすると、圧延割れが発生してしまうからである。図６は、種々のＮｉ−Ｔｉ系合金に対して加工率を変化させた場合のヤング率の温度依存性結果を示す図である。図６では、２０個のサンプル結果を示し、サンプル番号「１」〜「１５」が本発明のＮｉ−Ｔｉ系合金であり、サンプル番号「１６」〜「２０」が従来のＮｉ−Ｔｉ系合金である。Ｎｉ−Ｔｉ系合金の組成は、「Ａ」〜「Ｄ」の４種を用いている。組成「Ａ」は、５０．８５ａｔ％のＮｉ、残り４９．１５ａｔ％のＴｉであり、組成「Ｂ」は、５０．５０ａｔ％のＮｉ、０．４０ａｔ％のＦｅ、残り４９．１０ａｔ％のＴｉであり、組成「Ｃ」は、４８．９０ａｔ％のＮｉ、２．００ａｔ％のＣｒ、残り４９．１０ａｔ％のＴｉであり、組成「Ｄ」は、５０．５０ａｔ％のＮｉ、残り４９．５０ａｔ％のＴｉである。
【００３６】
サンプル番号「１」〜「１５」では、組成「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」のＮｉ−Ｔｉ系合金に対して加工率１５〜５０％を施し、熱処理温度を２００〜３００℃としたものであり、この場合、すべて使用環境温度範囲内におけるヤング率の変動が３５％以下となっている。なお、図６では使用環境温度範囲内におけるヤング率の変動が３５％以下である場合には○印を示し、３５％を越える場合には×印を示している。これに対し、サンプル番号「１６」、「１７」、「２０」では、加工率がそれぞれ、１０％、５５％、１０％であり、サンプル番号「１６」、「２０」の合金は、使用環境温度範囲内におけるヤング率の変動が３５％を越えてしまい、またサンプル番号「１７」の合金は、圧延割れが発生している。一方、サンプル番号「１８」、「１９」の合金は、加工率が３０％であるが、熱処理温度がそれぞれ１５０℃、３５０℃であり、この結果、使用環境温度範囲内におけるヤング率の変動が３５％を越えてしまっている。これらの結果から、成形加工工程における加工率を、上述したように１５〜５０％とすることによって、使用環境温度範囲内におけるヤング率の変動を３５％以下に抑えることができる。なお、サンプル番号「３」、「６」、「９」、「１２」、「１５」では、熱処理時間を１５０分としているが、熱処理時間が１５０分を越えると合金製造効率が低下するので１５０分以下の熱処理時間とするのが好ましい。
【００３７】
本実施の形態における光ヘッドでは、フォーカシング用板ばね１０６，１０７およびトラッキング用板ばね１０９，１１０として、ヤング率の温度依存性が少ない２５０℃で熱処理工程が行なわれたＮｉ−Ｔｉ系合金を用いることによって、フォーカシング用板ばね１０６，１０７およびトラッキング用板ばね１０９，１１０は、低温域においてもヤング率の変動が小さい。したがって、光ヘッド１００を備えた情報装置は、フォーカシング用板ばね１０６，１０７およびトラッキング用板ばね１０９，１１０のヤング率の上昇による消費電力の浪費がなく、バッテリーの消費電池量の急激な減少を低減することができ、使用温度環境に関わらず読み取り処理などを安定に行なうことが可能となる。
【００３８】
また、ヤング率は固有振動数に比例する関係を有することから、ヤング率の温度依存性が低いＮｉ−Ｔｉ系合金は、固有振動数の温度依存性も低い。図６に、２５０℃、３５０℃および４００℃で熱処理工程を行なったＮｉ−Ｔｉ系合金の各温度における固有振動数の値を示す。なお、各試料は、有効長さ２．６ｍｍ、幅２．７ｍｍ、厚さ０．０３ｍｍの板形状である。
【００３９】
図７に示すように、３５０℃、４００℃で熱処理工程を行なった各Ｎｉ−Ｔｉ系合金は、固有振動数の変化率がそれぞれ２２％である。情報装置における読み取り処理などの精度保持のため、光ヘッドのフォーカシング板ばねおよびトラッキング用板ばねにおける固有振動数の変化率は１０％以下であることが望ましい。したがって、３５０℃、４００℃で熱処理工程を行なった各Ｎｉ−Ｔｉ系合金を用いた場合には、固有振動数の温度依存性が高く、情報装置の読み取り精度を高く保持することができない場合がある。
【００４０】
これに対し、図７に示すように、２５０℃で熱処理工程を行なったＮｉ−Ｔｉ系合金は、固有振動数の温度依存性が図７に示す他の試料と比較し低く、固有振動数の変化率が１０％以下である。このため、本実施の形態では、２５０℃で熱処理工程を行なったＮｉ−Ｔｉ系合金によってフォーカシング用板ばね１０６，１０７およびトラッキング用板ばね１０９，１００を形成することによって、情報装置の読み取り精度を保持することが可能である。
【００４１】
近年、特に携帯型の情報装置、車載用の情報装置の需要が高く、携帯時の落下と車載搭載時との衝撃に対する耐久性の向上が要求されている。２５０℃、３５０℃、４００℃で熱処理工程が行なわれたＮｉ−Ｔｉ系合金は、落下衝撃時における塑性変形の発生が低い。このＮｉ−Ｔｉ系合金をフォーカシング用板ばね１０６，１０７およびトラッキング用板ばね１０９，１１０として用いることによって、装置本体の落下等によるフォーカシング用板ばね１０６，１０７およびトラッキング用板ばね１０９，１１０の使用環境温度下における塑性変形を低減することができる。このため、フォーカシング用板ばね１０６，１０７およびトラッキング用板ばね１０９，１１０の携帯時の落下衝撃および車載時の衝撃に対する耐久性の向上を図ることができ、光ヘッド１００は、使用環境温度に左右されず、レンズ１０１の移動制御を正確にかつ効率よく行うことができる。この結果、光ヘッド１００を備えた情報装置は、使用環境によらず、読み取り処理を安定して行うことが可能となる。
【００４２】
また、従来、フォーカシング用板ばねおよびトラッキング用板ばねのヤング率が使用環境温度によって変動した場合、制御部は、フォーカスコイルおよびトラッキングコイルに流す電流値を、ヤング率の変動状態に応じて補正する必要があった。制御部が変動したヤング率に対応させてフォーカスコイルおよびトラッキングコイルに流す電流値を補正しない場合、フォーカシング用板ばねおよびトラッキング用板ばねが設定どおりに撓まず、レンズの照射処理を正確に行うことができないためである。
【００４３】
これに対し、本実施の形態にかかるＮｉ−Ｔｉ系合金は、２５０℃で熱処理工程が行なわれることによって、ヤング率の変動は３５％以下まで低減されている。このため、フォーカシング用板ばね１０６，１０７およびトラッキング用板ばね１０９，１１０として、本実施の形態にかかるＮｉ−Ｔｉ系合金を用いることによって、フォーカシング用板ばね１０６，１０７およびトラッキング用板ばね１０９，１１０のヤング率の温度依存性を低減することが可能となる。この結果、本実施の形態における光ヘッド１００では、制御部１２０において、ヤング率の変動に起因するフォーカスコイル１１５およびトラッキングコイル１１７に流す電流値の補正処理を行う必要がなく、レンズ１０１の移動制御の簡略化および迅速化を図ることが可能となる。
【００４４】
なお、本実施の形態では、熱間加工工程後に、Ｎｉ−Ｔｉ系合金の製品形状への成形などを行なう製造方法について説明したが、製品形状の成形を行なう場合、板ばね単体をそれぞれ成形するほか、Ｎｉ−Ｔｉ系合金を金型に挿入した状態で樹脂を注入し射出成形することによって、他の部材と一体的に成形してもよい。
【００４５】
また、フォーカシング用板ばね１０６，１０７およびトラッキング用板ばね１０９，１１０として本実施の形態にかかるＮｉ−Ｔｉ系合金を用いた光ヘッド１００について説明したが、この光ヘッド１００を備えた情報装置は、情報媒体の情報を光学的に読み取るほか、情報媒体の情報の書き換えおよび情報媒体に対する情報の書き込みを光学的に行ってもよい。
【００４６】
また、情報媒体内の情報の読み取り、再生あるいは記録を磁気的に行うハードディスクドライブ装置に用いられるジンバルバネとして、本実施の形態にかかるＮｉ−Ｔｉ系合金を用いてもよい。図８に示すように、ハードディスクドライブ装置は、磁気ヘッド２０２が装着されたスライダー２０３と、このスライダー２０３に固着部２０４ａで固着された板ばねであるジンバルバネ２０４と、ジンバルバネ２０４に固着部２０４ｂを介して一端が取り付けられているスィングアーム２０５とを備え、磁気ディスク２１０内の情報の読み取り、再生あるいは記録時には、磁気ディスク２１０の高速回転時に磁気ディスク２１０の表面に発生する空気流によってスライダー２０３を磁気ディスク２１０面より微小間隔Ｄで浮上走行させている。板ばねであるジンバルバネ２０４は、バネ力と自重によって下向きの力をスライダー２０３に与えており、このジンバルバネ２０４の下向きの力と空気流による揚力とのバランスによって、スライダー２０３の浮上距離Ｄが決定される。
【００４７】
本実施の形態にかかるＮｉ−Ｔｉ系合金は、ヤング率の温度依存性が低減されており使用環境温度によらず硬化が発生しない。このため、本実施の形態にかかるＮｉ−Ｔｉ系合金をジンバルバネ２０４として用いた場合、使用温度環境によらずスライダー２０３の浮上距離Ｄを安定して保持することができる。また、本実施の形態にかかるＮｉ−Ｔｉ系合金は、残留歪の発生および残留歪が低減されている。したがって、本実施の形態にかかるＮｉ−Ｔｉ系合金をジンバルバネ２０４として用いた場合、装置本体の落下等によるジンバルバネ２０４の塑性変形を低減することができ、装置本体の落下等が合った場合であってもスライダー２０３の浮上距離Ｄを安定して保持することができる。この結果、本実施の形態にかかるＮｉ−Ｔｉ系合金をジンバルバネ２０４として用いることによって、ハードディスクドライブ装置は、磁気ディスク２１０の情報の読み取り、再生あるいは記録を迅速かつ安定して行うことができる。
【００４８】
また、光偏向装置におけるミラーの偏向状態を制御するばねとして本実施の形態にかかるＮｉ−Ｔｉ系合金を用いてもよい。図９は、光偏向装置の縦断面図である。図９に示すように、光偏向装置３００は、一端がコイルホルダ３２１に固定され、他端が磁石ホルダ３２２に固定されたばね３２３と、コイルホルダ３２１に装着されたコイル３２６と、磁石ホルダに３２２に装着された磁石３４１と、コイルホルダ３２１に一体として組み立てられたミラー３１１とを備える。
【００４９】
コイル３２６に電流が流れると、磁石３４１に引力または斥力が生じ、この引力または斥力を受けてばね３２３が撓む。この結果、ばね３２３の一端が固定されているコイルホルダ３２１がＯｘ軸を中心として傾き、コイルホルダ３２１に一体として組み立てられているミラー３１１もＯｘ軸を中心として傾く。外部装置から照射された光は、このミラー３１１に反射されることによって、所定の方向へ偏向される。
【００５０】
本実施の形態にかかるＮｉ−Ｔｉ系合金は、残留歪およびヤング率の温度依存性が低減されているため、本実施の形態にかかるＮｉ−Ｔｉ系合金をばね３２３として用いた場合も、装置の落下および装置の使用温度環境によらず、ばね３２３は制御どおり撓み、光偏向装置３００に入射した光を正確に偏向することができる。
【００５１】
このように、情報媒体に対して光学的あるいは磁気的に走査する部材として、本実施の形態にかかるＮｉ−Ｔｉ系合金を用いることによって、情報媒体内の情報を読み取り、再生あるいは書込みを行う情報装置は、装置本体の落下および装置使用時の環境温度によらず、正確な読み取り、再生あるいは書込みを行うことができる。
【００５２】
また、本実施の形態にかかるＮｉ−Ｔｉ系合金を板状である板ばねとして用いた場合について説明したが、これに限らず、メガネのフレームや携帯電話のアンテナに使用されるような線状でもよく、また、コイルスプリングのようなコイル状としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】実施の形態における光ヘッドの分解斜視図である。
【図２】図１に示すフォーカシング用板ばねおよびトラッキング用板ばねとして用いられたＮｉ−Ｔｉ系合金の製造方法を示す図である。
【図３】図１に示すフォーカシング用板ばねおよびトラッキング用板ばねとして用いられるＮｉ−Ｔｉ系合金の残留歪の温度依存性を示す図である。
【図４】図１に示すフォーカシング用板ばねおよびトラッキング用板ばねとして用いられるＮｉ−Ｔｉ系合金の残留歪差の熱処理温度依存性を示す図である。
【図５】図１に示すフォーカシング用板ばねおよびトラッキング用板ばねとして用いられるＮｉ−Ｔｉ系合金のヤング率の温度依存性を示す図である。
【図６】ヤング率の温度依存性と加工率との関係を示す図である。
【図７】図１に示すフォーカシング用板ばねおよびトラッキング用板ばねとして用いられるＮｉ−Ｔｉ系合金の各温度における固有振動数を示す図である。
【図８】実施の形態における磁気ヘッドの構成を示す側面図である。
【図９】実施の形態における光偏向装置の縦断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１００ 光ヘッド
１０１ レンズ
１０２ 支持部材
１０３ 基板
１０６，１０７ フォーカシング用板ばね
１０８ 中継部材
１０９，１１０ トラッキング用板ばね
１１５ フォーカシングコイル
１１７ トラッキングコイル
１１８ ヨーク
１１９ 磁石
１２０ 制御部
２０２ 磁気ヘッド
２０３ スライダー
２０４ ジンバルバネ
２０４ａ，２０４ｂ 固着部
２０５ スイングアーム
２１０ 磁気ディスク
３００ 光偏向装置
３１１ ミラー
３２１ コイルホルダ
３２２ 磁石ホルダ
３２３ ばね
３２６ コイル
３４１ 磁石
３４２ ヨーク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともＮｉとＴｉとを含むＮｉ−Ｔｉ系合金であって、
使用環境温度範囲内でのヤング率の変動幅が３５％以下であることを特徴とするＮｉ−Ｔｉ系合金。
【請求項２】
前記Ｎｉ−Ｔｉ系合金は、前記使用環境温度範囲における応力−ひずみの特性関係にプラトー域を示さないことを特徴とする請求項１に記載のＮｉ−Ｔｉ系合金。
【請求項３】
少なくともＮｉとＴｉとを含むＮｉ−Ｔｉ系合金であって、
使用環境温度範囲内でのヤング率の変動幅が３５％以下、かつ、弾性ひずみを超えて少なくとも２％のひずみを付加した後に除荷した場合の残留ひずみが０．２５％以下であることを特徴とするＮｉ−Ｔｉ系合金。
【請求項４】
前記Ｎｉ−Ｔｉ系合金は、前記使用環境温度範囲における応力−ひずみの特性関係にプラトー域を示さないことを特徴とする請求項３に記載のＮｉ−Ｔｉ系合金。
【請求項５】
前記Ｎｉ−Ｔｉ系合金は、５０．７〜５２．０ａｔ％のＮｉと残りａｔ％のＴｉと不可避不純物とからなるＮｉ−Ｔｉ系合金あるいは、Ｎｉおよび／またはＴｉの一部を５ａｔ％以下の範囲内でＦｅ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｖ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｗ、Ｚｒ、Ｎｂのいずれかの一種または二種以上の元素で置換したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のＮｉ−Ｔｉ系合金。
【請求項６】
前記使用環境温度範囲が、−３０℃〜８０℃であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のＮｉ−Ｔｉ系合金。
【請求項７】
少なくともＮｉとＴｉとを含む金属を溶解鋳造した後、熱間加工し、その後焼鈍と冷間圧延とを繰り返す熱間冷間加工工程と、
前記熱間冷間加工工程において冷間圧延された合金に、温度２００〜３００℃、保持時間０．５〜１５０分の熱処理を施す熱処理工程と、
を含むことを特徴とするＮｉ−Ｔｉ系合金の製造方法。
【請求項８】
前記熱間冷間加工工程は、最終的に加工率１５〜５０％の冷間圧延を行う仕上げ工程を含むことを特徴とする請求項７に記載のＮｉ−Ｔｉ系合金の製造方法。
【請求項１】
少なくともＮｉとＴｉとを含むＮｉ−Ｔｉ系合金であって、
使用環境温度範囲内でのヤング率の変動幅が３５％以下であることを特徴とするＮｉ−Ｔｉ系合金。
【請求項２】
前記Ｎｉ−Ｔｉ系合金は、前記使用環境温度範囲における応力−ひずみの特性関係にプラトー域を示さないことを特徴とする請求項１に記載のＮｉ−Ｔｉ系合金。
【請求項３】
少なくともＮｉとＴｉとを含むＮｉ−Ｔｉ系合金であって、
使用環境温度範囲内でのヤング率の変動幅が３５％以下、かつ、弾性ひずみを超えて少なくとも２％のひずみを付加した後に除荷した場合の残留ひずみが０．２５％以下であることを特徴とするＮｉ−Ｔｉ系合金。
【請求項４】
前記Ｎｉ−Ｔｉ系合金は、前記使用環境温度範囲における応力−ひずみの特性関係にプラトー域を示さないことを特徴とする請求項３に記載のＮｉ−Ｔｉ系合金。
【請求項５】
前記Ｎｉ−Ｔｉ系合金は、５０．７〜５２．０ａｔ％のＮｉと残りａｔ％のＴｉと不可避不純物とからなるＮｉ−Ｔｉ系合金あるいは、Ｎｉおよび／またはＴｉの一部を５ａｔ％以下の範囲内でＦｅ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｖ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｗ、Ｚｒ、Ｎｂのいずれかの一種または二種以上の元素で置換したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のＮｉ−Ｔｉ系合金。
【請求項６】
前記使用環境温度範囲が、−３０℃〜８０℃であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のＮｉ−Ｔｉ系合金。
【請求項７】
少なくともＮｉとＴｉとを含む金属を溶解鋳造した後、熱間加工し、その後焼鈍と冷間圧延とを繰り返す熱間冷間加工工程と、
前記熱間冷間加工工程において冷間圧延された合金に、温度２００〜３００℃、保持時間０．５〜１５０分の熱処理を施す熱処理工程と、
を含むことを特徴とするＮｉ−Ｔｉ系合金の製造方法。
【請求項８】
前記熱間冷間加工工程は、最終的に加工率１５〜５０％の冷間圧延を行う仕上げ工程を含むことを特徴とする請求項７に記載のＮｉ−Ｔｉ系合金の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００７−５１３３９（Ｐ２００７−５１３３９Ａ）
【公開日】平成１９年３月１日（２００７．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２３７６６８（Ｐ２００５−２３７６６８）
【出願日】平成１７年８月１８日（２００５．８．１８）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【出願人】（０００１６５９９６）株式会社古河テクノマテリアル (23)
【公開日】平成１９年３月１日（２００７．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月１８日（２００５．８．１８）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【出願人】（０００１６５９９６）株式会社古河テクノマテリアル (23)
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