JPH04192109A - 情報信号変換用トランスデューサ装置及びこれを用いた情報信号記録再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ビデオテープレコーダ（以下ＶＴＲと記す）
やハードディスク駆動装置（以下ＨＤＤと記す）等のよ
うな情報信号記録再生装置、特に磁気記録再生装置に用
いて好適な情報変換用トランスデユーサ及びそれを用い
た情報信号記録再生装置に関するものである。

〔発明の概要〕

本発明は、所定の間隔を開けて、一対の第１機械−電気
変換素子を基板に固定し、これらの素子の自由端間を第
２機械−電気変換素子で連結するとともに、前記第１機
械−電気変換素子の少なくとも一方の自由端に情報信号
変換用トランスデー　ユーザを固定し、少なくとも一方
の前記第１機械−電気変換素子の一方の面に、前記第２
機械−電気変換素子の直上又はその近傍に検出電極を設
け、他の部分に駆動電極を設け、他方の面に共通電極を
設けた情報信号変換用トランスデユーサ装置、及びこの
トランスデユーサ装置を搭載して、再生時に前記検出電
極で前記情報信号変換用トランスデユーサの粗微動変位
を検出し、その検出信号を第１機械−電気変換素子に印
加して前記情報信号変換用トランスデユーサを微動変位
せしめ、記録トラックをできるだけ忠実に走査せしめる
ように制御する情報信号記録再生装置である。

〔従来の技術〕

従来の情報信号記録再生装置（以下、単に「記録再生装
置」と記す）、例えば回転磁気ヘッド式のＶＴＲには、
圧電素子型のバイモルフのような機械−電気変換素子で
磁気ヘッドを支持し、再生時に、その磁気ヘッドが磁気
トラックをできるだけ忠実に走査するように、前記機械
−電気変換素子に制御信号を印加して制御するオートト
ラッキング方式を採用したものがある。

また、ＨＤＤでは、バイモルフで磁気ヘッドを支持した
フライングヘッドを用いて、再生時には、このフライン
グヘッドをボイスコイルモータで粗く移動（以後［粗動
」と記す）させ、そしてバイモルフに制御信号を印加し
て細かく移動（以後「微動」と記す）させて、磁気トラ
ックをできるだけ忠実に走査させるようなオートトラッ
キング方式を採用したものがある。

しかし、このような記録再生装置では、磁気トラック幅
が数ｌＯμｍから頁数１０μｍと幅が広く、従って１対
当たりの磁気トラック数も数百〜十数百本というような
記録密度であって、この程度の記録密度の記録再生装置
では、前述のオートトラッキング方式も有効であった。

しかし、磁気トラック幅が１０μｍ以下で、又は１対当
たりの磁気トラック数が１０００本以上の高密度記録の
記録再生装置では、前述の従来技術のオートトラッキン
グ方式ではトラッキング精度やアクセスタイムに時間が
掛かる等の問題が生ずる。また、前述のＨＤＤでのトラ
ッキング方式は構造が大きく、従って、やはりアクセス
タイムに時間が掛かる等の難点がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

それ故、本発明では高密度記録された情報信号でも、で
きるだけ忠実に再生できる情報信号変換用トランスデユ
ーサ装置（以下、単に［トランスデユーサ置」と記す）
及びそれを用いた記録再生装置を得ることを課題とする
ものである。

〔課題を解決するための手段〕

従って、そのため本発明は、情報信号変換用トランスデ
ユーサ（以下、単に「トランスデユーサ」と記す）を二
種類の機械−電気変換素子で支持し、そのトランスデユ
ーサを一方の機械−電気変換素子で粗動させ、そして他
方の機械−電気変換素子で微動させるように構成し、制
御するようにしている。

〔作　用〕

それ故、本発明によれば、高密度記録された情報信号を
も微細に追従走査でき、良好な再生情報信号を得ること
ができる。

〔実施例〕

以下、図面を用いて本発明のトランスデユーサ装置及び
これを用いた記録再生装置を説明する。

第１図は本発明のトランスデユーサ装置の実施例で、同
図Ａは平面図、同図Ｂは同図ＡのＬ−Ｘ２線上に於ける
断面図である。

先ず初めに、その構成から説明する。１は取り付は穴２
が貫通している直方体の基台で、その内側面に所定の間
隔を開けて基準面５ａ及び６ａを有する基板５及び６が
取り付けられている。それぞれの基準面５ａ及び６ａに
は、第１の機械−電気変換素子３及び４の一端か接着固
定され、それらの自由端である他端の間には、第２の機
械−電気変換素子１６がセラミックスのような材質から
成る補強板１９を介して連結され、それぞれ接着、固定
されている。

第１機械−電気変換素子３及び４は、本実施例では、長
さ方向に伸縮する圧電板を二枚貼り合わせ、一方が伸び
た時に他方か縮み、全体として屈曲変位を起こす構造の
、所謂バイモルフで構成している。このようなバイモル
フは変位量が大きく、数ＫＨｚと低い応答周波数で応答
する。そしてそれらの形状は、応答特性が良いように台
形に構成した。

また、第２機械−電気変換素子１６は、−枚の厚みが数
１０μｍ程度のセラミックス圧電体を数１０枚以上積層
した積層圧電体の構成になっている。本実施例では、便
宜上、５枚の圧電体２１〜２５で示した。実際の内部構
造は、図に示すように、圧電結晶の内部に数１０μｍの
間隔で層状に埋め込まれた電極膜が交互に接続された構
造になっていて、電極１７及び１８として外部に引き出
されている。この第２機械−電気変換素子１６は、前述
各電極１７及び１８に電圧を印加することにより、それ
らの厚み方向に伸縮するもので、即ち圧電縦効果を利用
しようとするものである。

特徴としては、 ｌ）超小型化できる ２）低電圧の印加で数μｍの変位が発生する３）数１０
ＫＨｚで駆動しても高速応答が得られる ４）位置決め分解能が０．０１μｍのため位置決め精度
が高い などが挙げられる。

第１機械−電気変換素子３の自由端の表面にはトランス
デユーサ２６を接着固定する。本実施例では、トランス
デユーサ２６として磁気ヘッドを例示した。２７〜２９
はその磁気ヘッドに巻かれたコイルのリード線である。

第１機械−電気変換素子３の自由端の表面には、情報信
号の記録再生方式により、複数のトランスデユーサを接
着固定することができるし、また、第１機械−電気変換
素子４の自由端の表面にも、更にまた第１機械−電気変
換素子３及び４の双方の自由端の表面にも接着固定する
ことができる。

第１機械−電気変換素子３の外表面及び第１機械−電気
変換素子４の内表面には、トランスデユーサ２６が取り
付けられている自由端の方から、順次それぞれ検出電極
１０及び１３そして駆動電極１１及び１４を配置した。

即ち、第２機械−電気変換素子１６の振動やトランスデ
ユーサ２６の変位量か敏感に検知し易いように、第２機
械−電気変換素子１６の近傍に配置した。好ましくは第
２機械−電気変換素子Ｉ６の直上に設けるのが良い。更
に第１機械−電気変換素子３の第１機械−電気変換素子
４に対向する内面及び第１機械−電気変換素子外表面に
は、それらの全面に共通電極１２及び１５が図示のよう
なパターンで形成されている。

７及び８は基板５及び６の中央部に設けたり一ド線通し
溝であり、９はリード線通し穴である。

基台１の上面には端子板３０が接着固定されていて、こ
れには各々の電極パターンが形成されている。即ち、ト
ランスデユーサ２６のリード線２７〜２９は電極３９〜
４１に、第１機械−電気変換素子３の検出電極１０、駆
動電極１１及び共通電極１２からのリード線は電極３１
〜３３に、そして第１機械−電気変換素子４の検出電極
１３、駆動電極１４及び共通電極１５のリード線は電極
３６〜３８に接続される。そして第２機械−電気変換素
子１６の電極１７及び１８からのリード線は電極３４及
び３５に接続される。

次に、第２図を用いて、本発明のトランスデユーサ装置
及びそれを用いた記録再生装置の動作を説明する。

第２図は、第１機械−電気変換素子３．４を構成するバ
イモルフ及び第２機械−電気変換素子１６を構成する積
層圧電体の印加電圧−変位量の静特性静を示したもので
あり、第３図は同じく各素子の印加電圧−変位量の動特
性を示したものである。

これらの特性から明らかなように、例えば、所定の変位
量を５０μｍ得たい場合は、第１機械−電気変換素子３
及び４に５０Ｖの電圧を印加すればよい。そこで印加電
圧により、第１機械−電気変換素子３及び４及び第２機
械−電気変換素子１６の変位量を比較してみると、印加
電圧を、５０Ｖを基準に±ＩＯＶ可変させると、第１機
械−電気変換素子３及び４の変位量は５０μｍ±１０μ
ｍとなる。そして第１機械−電気変換素子３及び４の所
定の変位量５０μｍにおいて、第２機械−電気変換素子
１６を±１μｍ変位させるとなると、第２機械−電気変
換素子１６に２０Ｖの印加電圧を掛けるとよい。即ち、
第１図のトランス・デューサ装置の構成において、第１
機械−電気変換素子３及び４と第２機械−電気変換素子
１６の印加電圧の変化に対する割合は１０倍とした。第
１機械−電気変換素子３及び４と第２機械−電気変換素
子１６の印加電圧による変位量は、それぞれ１μｍ／Ｖ
、０．１μｍ／Ｖである。

これより明らかなように、第１機械−電気変換素子３及
び４は、変位量は大きいが、応答周波数は低いので、ト
ランスデユーサ２６の粗動用として用い、第２機械−電
気変換素子１６は、変位量は小さいが、応答周波数が高
い（数１０ＫＨｚ）ため、トランスデユーサ２６の微動
用として用いた。

次に、第１図に図示の本発明のトランスデユーサ装置の
使用例として、ＶＴＲの回転ディスクやＨＤＤのアクチ
ュエータアームの先端部に装着し、情報信号を記録し、
そして記録された記録トラックから情報信号を再生する
場合のトラッキング方法について、第３図の動特性を加
味し、第４図及び第５図を用いて説明する。

第４図は本発明のトランスデユーサ装置によるトラッキ
ング方法のブロックダイアグラム、第５図は第４図の各
部の動作説明用波形図である。情報信号の処理回路系は
、情報信号の記録方式に応じて従来技術を適用できるの
で、第４図では省略されている。

先ず、記録時には、第４図においてトランスデユーサ装
置の駆動電極１１及び１４と共通電極１２及び１５との
間に、駆動増幅器５２から直流５０Ｖの電圧を印加して
、第１機械−電気変換素子３及び４を粗動させ、一方、
第２機械−電気変換素子１６には電圧を印加しない。こ
のような状態でトランスデユーサ２６に情報信号を供給
し、基板５０ａ及び記録磁性体５０ｂからなる記録媒体
５０上を所定のトラツタピッチで情報信号を順次記録し
、記録トラック、（トラック幅Ｗ）５１を順次形成する
ように制御する。

次に、このように形成された記録トラック５１をトラン
スデユーサ２６で順次走査し、情報信号を再生する場合
について説明する。

トランスデユーサ２６の動作は、原理的には、一般のウ
オブリングによるオートトラッキング方式を応用したも
のである。

第４図において、記録時と同様に、トランスデユーサ装
置の駆動電極１１及び１４と共通電極１２及び１５との
間に、駆動増幅器５２から直流５０Ｖの電圧を印加して
、第１機械−電気変換素子３及び４を粗動させ、トラン
スデユーサ２６か所定の記録トラック５１を走査するよ
うに制御し、その上で電極１７．１８及び駆動増幅器５
４を通じてウオブリング発振器５３から第２機械−電気
変換素子１６に数百乃至千数百Ｈｚの交流電圧５０Ｖを
印加する。そうすると、トランスデユーサ２６は第２機
械−電気変換素子１６の積層方向に微細に振動し、その
記録トラック５１の幅方向、即ちトラッキング方向に振
動する。

第５図Ａ−ａは、トランスデユーサ２６が記録トラック
５１を、第２機械−電気変換素子１６に印加された周期
Ｔの交流信号で振動しながら、正確にトラッキングして
いる状態を表している。

従って、この場合、トランスデユーサ２６から再生され
たＲＦ倍信号第５図Ａ−ｂに示したような波形の形で得
られ、このＲＦ倍信号−ｂは次の包路線検波器５６に送
られる。この包絡線検波器５６の出力でえられた第５図
Ａ−ｃに示す出力波形Ａ−ｃの信号は同期検波器５７の
一方の入力に送られる。一方、検出電極１０（又は１３
゜第４図の実施例では検出電極１３を使用する必要はな
い）からは、第１機械−電気変換素子３．４の変位量と
、第２機械−電気変換素子１６が振動している同じ周期
Ｔの交流信号が検出されて、同期検波器５７の他方の入
力に送られ、この信号で前記出力波形Ａ−ｃの信号を同
期検波する。同期検波器５７の出力には第５図Ａ−ｄの
ような波形の信号が得られ、この出力信号Ａ−ｄをロー
パスフィルタ５８に掛けると、電圧零ポルトとなり、駆
動増幅器５２には何らの電圧も加算されず、従ってトラ
ンスデユーサ２６はそのまま正常にトラッキングする。

もし、トランスデユーサ２６のトラッキングが第５図Ａ
−ａの状態から第５図Ｂ−ａに図示した状態（図面上、
下方にずれた状態を示している）にずれた場合、トラン
スデユーサ２６からの再生ＲＦ信号は第５図Ｂ−ｂのよ
うになり、また逆に第５図Ｃ−ａに図示した状態（図面
上、上方にずれた状態を示している）にずれた場合、ト
ランスデユーサ２６からの再生ＲＦ信号は第５図ｃ−ｂ
のようになり、両ＲＦ信号の振幅の大きさも、周波数は
同一であるが、それらの位相は互いに逆位相になる。Ｒ
Ｆ倍信号−ｂ又はＲＦ倍信号−ｂを包絡線検波器５６で
それぞれ包絡線検波すると、第５図Ｂ−ｃ又は第５図Ｃ
−ｃに示したような丁度逆位相の出力波形Ｂ−ｃ又は出
力波形Ｃ−ｃが得られ、同期検波器５７に供給される。

そして、検出電極１０（又は１３）で検出した第１機械
−電気変換素子３．４の変位量と、第２機械−電気変換
素子１６の振動周波数と同一の周波数の信号とを同期検
波器５７に供給して、出力波形Ｂ−ｃ又は出力波形Ｃ−
ｃの信号を同期検波すると、その結果、同期検波器５７
の出力に第５図Ｂ−ｄ又は第５図Ｃ−ｄに示す互いに逆
極性の誤差信号Ｂ−ｄ又は誤差信号Ｃ−ｄが得られる。

この誤差信号はローパスフィルタ５８で平滑化されて、
第５図Ｂ−ｅ又は第５図Ｃ−ｅに示したような極性が異
なる直流誤差電圧Ｂ−ｅ（Ｅボルト）又は直流誤差電圧
Ｃ−ｅ（Ｅボルト）が発生する。この直流誤差電圧Ｅを
駆動増幅器５２に供給して、所定の直流駆動電圧である
５０Ｖに重畳し、駆動電極１１及び１４と共通電極１２
及び１５との間に供給し、第１機械−電気変換素子３及
び４を制御する。このようにして、トランスデユーサ２
６が記録トラック５１を正しくトラッキングするように
連続制御する。

以上のように、記録トラック５１に対するトランスデユ
ーサ２６のずれの方向により、トランスデユーサ２６か
らの再生ＲＦ信号の位相が逆位相になることを検出して
、それに基づく誤差信号を発生させて、その誤差信号に
よりトランスデユーサ２６をオートトラッキングさせる
ことができる。

〔発明の効果〕

本発明のトランスデユーサ装置は、トランスデユーサを
微動さす機能が付加されているので、高精度でトラッキ
ングでき、従って記録トラックの幅カ月０μｍ以下の高
密度記録された情報信号の再生をも高忠実度で行うこと
ができる。

また、トランスデユーサとして磁気ヘッドを用いた場合
、磁気ヘッドを、平行に配置した一対の第１機械−電気
変換素子の自由端で支持したので、第１機械−電気変換
素子が変形しても平行移動するので、記録媒体と磁気ヘ
ッドのギャップ面との　−間に仰角が生ぜず、両者は良
好な接触を保つことができるという利点も備えてい′る
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のトランスデユーサ装置の実施例で、同
図Ａは平面図、同図Ｂは同図ＡのＸ、−Ｘ！線上におけ
る断面図、第２図は第１機械−電気変換素子を構成する
バイモルフ及び第２機械−電気変換素子を構成する積層
圧電体の印加電圧−変位量の静特性静を、第３図は同じ
く各素子の印加電圧−変位量の動特性を示したものであ
る。第４図は本発明のトランスデユーサ装置によるトラ
ッキング方法のブロックダイアグラム、第５図は第４図
の各部の動作説明用波形図である。 （符号の説明） ｌ・・・基台 ２・・・取り付は穴 ３．４・・・第１機械−電気変換素子 ５．６・・・基板 ５ａ、６ａ・・・基準面 ７．８．９・・・リード線溝 １０．１３・・・検出電極 １１．１４・・・駆動電極 １２．１５・・・共通電極 １６・・・第２機械−電気変換素子 １７．１８・・・電極 １９・・・補強板 ２１〜２５・・・圧電体 ２７〜２９・・・リード線 ３０・・・端子板 ３１〜４１・・・電極 ５０・・・記録媒体 ５０ａ・・・基板 ５０ｂ・・・記録磁性体 ５１・・・記録トラック ５２．５４・・・駆動増幅器 ５３・・・ウオブリング発振器 ５６・・・包絡線検波器 ５７・・・同期検波器 ５８・・・ローパスフィルタ ％２図第１機械−電気支槙素子（）でイ七？レフ）３．
４反び第２機楓−電気変換素子（積層圧電体用６の印加
電圧−変信量の静特性

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、所定の間隔を開けて、一対の第１機械−電気変換素
   子を基板に固定し、該素子の自由端間を第２機械−電気
   変換素子で連結し、前記第１機械−電気変換素子の少な
   くとも一方の自由端に情報信号変換用トランスデューサ
   を固定したことを特徴とする情報信号変換用トランスデ
   ューサ装置。 ２、少なくとも一方の前記第１機械−電気変換素子の一
   方の面に、前記第２機械−電気変換素子の直上又はその
   近傍に検出電極を設け、他の部分には駆動電極を設け、
   前記素子の他方の面に共通電極を設けたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の情報信号変換用トラン
   スデューサ装置。 ３、前記第１機械−電気変換素子に電圧を印加して粗動
   変位せしめ、前記第２機械−電気変換素子に電圧を印加
   して微動変位せしめるように構成したことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の情報信号変換用トランス
   デューサ装置を備えた情報信号記録再生装置。 ４、記録時には、前記第２機械−電気変換素子には電圧
   を印加せず、第１機械−電気変換素子に電圧を印加して
   前記情報信号変換用トランスデューサを所定の位置に保
   持して情報信号を記録し、再生時には、前記第１機械−
   電気変換素子にも、第２機械−電気変換素子にも電圧を
   印加して位置制御を行いながら、前記情報信号変換用ト
   ランスデューサで情報信号を再生することを特徴とする
   特許請求の範囲第３項に記載の情報信号記録再生装置。 ５、再生時に前記第１機械−電気変換素子に設けた検出
   電極で前記情報信号変換用トランスデューサの粗動変位
   を検出し、その検出信号を第２機械−電気変換素子に印
   加して前記情報信号変換用トランスデューサを微動変位
   せしめ、記録トラックを走査せしめることを特徴とする
   特許請求の範囲第４項に記載の情報信号記録再生装置。 ６、再生時に前記第１機械−電気変換素子に設けた検出
   電極で、前記第１機械−電気変換素子の粗動変位と前記
   第２機械−電気変換素子の微動変位を同時に検出するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の情報信号
   記録再生装置。