JPH0481357B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔発明の技術分野〕 本発明はVTR、磁気デイスク装置、光デイス
ク装置、電子カメラ等の記録再生ヘツドアクチエ
ータ等として好適な圧電型変位装置に関する。 〔発明の技術的背景およびその問題点〕 従来のこの種の圧電型変位装置は、バイモルフ
構造を有している。 第１図はその一例を示す図である。圧電素子１
はPZT等の圧電セラミツクス２ａおよび２ｂの
両側面に、電極３ａ，３ｂおよび３ｃ，３ｄをそ
れぞれ付設して分極操作を行なつたものを、分極
軸４ａ，４ｂが互いに逆向きになるように接着剤
（不図示）にて貼り合わせてある。この圧電素子
１の先端部には例えばフエライトヘツド５が座板
６を介して取付けてある。また圧電素子１の基端
部（図中上端部）は台座７に固定され、リード端
子８ａ，８ｂによつて前記電極３ａ〜３ｄに所定
極性の信号電圧を直列的に印加するものとなつて
いる。そこで今、リード端子８ａ，８ｂに例えば
図示の如くの信号電圧を印加すると、一方の
圧電セラミツクス２ａの厚みが増大し、他方の圧
電セラミツクス２ｂの厚みが減少する。その結
果、圧電素子１の先端はバイメタル的に変形し、
フエライトヘツド５は矢印９Ａ方向へ変位する。
リード端子８ａ，８ｂに印加する信号電圧の極性
を逆にすれば、フエライトヘツド５は矢印９Ｂ方
向へ変位する。なお前記分極軸４ａ，４ｂが同方
向となるように前記圧電セラミツクス２ａ，２ｂ
を接着し、各電極３ａ，３ｂおよび３ｃ，３ｄに
対し並列的に信号電圧を印加するようにしたもの
もあるが動作原理としては前述の例と同様であ
る。 かくして上記構成の圧電型変位装置によれば、
フエライトヘツド５を磁気記録媒体上において変
位させ、トラツキング制御を行なうことができ
る。 上記構成の圧電型変位装置における変位量ｙと
印加電圧Ｖとの関係は ｙ＝３l²／t²d₃₁V で表わされる。ただしｌは圧電素子１の長さ、ｔ
は厚み、d₃₁は圧電定数である。従つて一定の印
加電圧に対して変位量ｙを大きくするためには、
圧電素子１の厚みｔを小さくし、長さｌを大きく
する必要がある。 しかるにこのようにすると、圧電素子１の機械
的強度が著しく損われる。そのため通常は２枚の
圧電セラミツクス２ａ，２ｂの界面に補強材とし
てチタン、銅、真ちゅう、ステンレス等の薄板を
入れることが多いが、これにより機械的強度は或
る程度増すものの、反面これによつて変位量を低
下させる上、大型化するという問題があつた。 また従来はトラツキング制御、アジマス調整、
突出量調整、ウオブリング変位、等のようにヘツ
ドを高精度で微小変位させるに適した小型のヘツ
ド移動装置が無かつた。バイモルフ素子を用いた
ヘツド移動装置では大型となり機械的強度も不十
分であり、実用的でない。 〔発明の目的〕 本発明の目的は小型で機械的強度が大きく、か
つ印加電圧に対する変位量が大きく変換効率の高
い圧電型変位装置を提供することにある。 本発明の他の目的はヘツドを高精度に微小変位
させるに好適な小型で堅固なヘツド移動装置を提
供することにある。 〔発明の概要〕 本発明は上記目的を達成するために次の如く構
成したことを特徴としている。 電極面と平行な方向に分極軸を有する複数個
の厚みすべり圧電振動子を分極軸が平行となる
ように複数個積層して積層体となし、この積層
体の一端面を固定し他端面に被変位体を取付
け、前記各圧電振動子に信号電圧を印加するこ
とにより、上記被変位体を前記各圧電振動子の
すべり方向と同一方向に変位させるようにして
圧電型変位装置を構成した。…第３図 上記における積層体は、各厚みすべり圧電
振動子をそれらの分極軸の向きが各層毎に交互
に変転するようにして積層してなり、且つ隣接
して積層する厚みすべり圧電振動子間に両者に
共通の電極を配してなるものとした。…第４
図、第５図 上記における共通の電極は、隣接して積層
する両厚みすべり圧電振動子の各電極を、当該
圧電振動子側方端部にて折返した折返し部を有
してなり、これら折返し部のうち同極性とされ
るべきもの同志が電気的に接続されてなるもの
とした。…第１１図 上記における積層体は、各厚みすべり圧電
振動子を、それらの分極軸の向きが同じ向きと
なるようにして積層してなり、且つ隣接して積
層する厚みすべり圧電振動子の各電極間は絶縁
され、これら各電極のうち同極性とされるべき
もの同志が電気的に接続されてなるものとし
た。…第８図 電極面と平行な方向に分極軸を有する複数の
厚みすべり圧電振動子を分極軸が平行となるよ
うに積層してなる積層体を駆動変位発生源とし
て有するアクチユエータの一端部側に当該ヘツ
ドを取り付けるようにし、該アクチユエータの
他端部側を上記ヘツドに対して比較的大きな変
位を与えるためのヘツドキヤリア（第１３図の
ヘツド支持アーム５５に相当）に接続してヘツ
ド移動装置を構成した。…第１３図、第１７図 上記におけるアクチユエータは、当該ヘツ
ドを情報記録トラツクのトラツキング制御方向
に変位せしめるようになされたものとした。 上記におけるアクチユエータは、当該ヘツ
ドをアジマス調整方向に変位せしめるようにな
されたものとした。 上記におけるアクチユエータは、当該ヘツ
ドを対応する情報記録媒体に対する突出量を調
整する方向に変位せしめるようになされたもの
とした。 上記におけるアクチユエータは、当該ヘツ
ドをウオブリング変位せしめるようになされた
ものとした。 上記におけるアクチユエータは、
その一端部側に当該ヘツドを該アクチユエータ
とヘツドとが情報記録媒体に向かつて並立する
ようにして取り付けるための連結部材を有して
なるものとした。…第１３図ｃ、第１４図 第２図は本発明の原理を説明するための図であ
る。厚みすべり圧電振動子１１は圧電セラミクス
１２の両側面に電極１３ａ，１３ｂを付設し、こ
れら電極１３ａ，１３ｂと平行な方向に分極軸１
４を有する構造となつている。従つて主振動モー
ドとして破線で示す如く「厚みすべり振動」が励
起されることとなる。なお図中矢印１５は電界方
向を示す。そこで今、電極１３ａ，１３ｂに電源
１６から電圧Ｖを印加すると ｙ∝d₁₅V なる変位量が上記振動子１１の長手方向に生じ
る。 ところで圧電定数には励起する振動モードまた
は変位モードによつて圧電バイモルフと密接な関
係を有するd₃₁、厚みたて振動に関係するd₃₃、ま
た本発明による変位装置と関係の深い厚みすべり
圧電振動に関するd₁₅などがあり、材料によつて
固有の値を示している。次表は市販されている代
表的なPZTセラミツクスの各モードの圧電定数
を示す表である。

〔発明の実施例〕

第３図〜第５図は本発明の第１実施例を示す図
である。第３図はヘツドアクチユエータ全体を示
す側面図であり、図中符号２１は薄板厚みすべり
圧電振動子１１を複数個積層した積層体である。
この積層体２１の一端面は台座２２に固定してあ
る。上記積層体２１の他端面中央部には座板２３
を介して被変位体としての磁気ヘツド２４が取付
けてある。２５ａ，２５ｂは信号電圧印加端子で
あり、リード線２６ａ，２６ｂを介して各圧電振
動子１１の電極に接続されている。 第４図は積層体２１の一部Ｆの拡大図であり、
各圧電振動子１１−１，１１−２…１１−Ｎの各
圧電セラミツクス１２は分極方向が矢印で示すよ
うに交互に異なる方向を向くように配設されてい
る。また第４図中２７−１，２７−２，…２７−
Ｎは各圧電振動子相互間に介在させた電極引出し
導体であり、電気回路的には第５図に示すように
一つおきに共通接続され、端子２５ａ，２５ｂに
それぞれ一括接続してある。 そこで今、信号電圧印加端子２５ａ，２５ｂに
第５図に示す如く電源２８から電圧Ｖを印加する
と、積層体２１には電圧Ｖに比例した変位ｙが生
じる。かくしてヘツド２４のトラツキング制御等
を行なえる。本実施例では圧電振動子１１の分極
方向が一層おきに異なる方向を向いているので各
圧電振動子１１−１，１１−２，…１１−Ｎ間の
隣り合った電極どうしを絶縁する必要が無い。こ
のため積層体２１の厚み、ひいてはヘツドアクチ
ユエータ全体の厚み寸法を小さくできる。 第６図〜第８図は本発明の第２の実施例であ
る。本実施例では圧電振動子１１の分極方向が全
て同一方向となるように配置されている。したが
つて本実施例では隣り合う圧電振動子１１の各電
極どうしを絶縁するために絶縁部材２９−１，２
９−２…２９−（Ｎ−１）を介在させている。こ
の実施例においても前記実施例と同様の動作を行
なえる。 第９図は本発明の第３実施例である。この実施
例では台座２２に一端面を固定した厚みすべり振
動子積層体２１の他端面上の端部に座板２３を介
してヘツド２４を取付けたことを特徴としてい
る。 第１０図は本発明の第４実施例である。この実
施例では垂直な台座３０に対し支持アーム３１を
取付け、このアーム３１に積層体２１の一端面を
固定し、ヘツド２４を第９図の場合と同様に積層
体２１の端部に取付けたことを特徴としている。 第１１図は本発明の第５実施例であり、第３図
〜第５図に示した第１実施例の変形例である。す
なわち本実施例は第４図に示した電極引出し導体
２７−１，２７−２…２７−Ｎを用いずに、圧電
振動子１１の各電極１３ａ，１３ｂの端部を積層
体２１の側面へＬ字状に延在させ、隣接部位をハ
ンダ４１により一体に結合すると共に、この部分
にリード線４２を接続するようにしたものであ
る。この実施例によれば第１実施例に比べ電極引
出し導体２７−１，２７−２，…２７−Ｎを用い
ない分だけ積層体２１の厚みをさらに小さくでき
る上、材料費の節減をはかれる利点がある。 ここで第３図〜第１１図に示した各実施例にお
ける厚みすべり圧電振動子１１の圧電セラミツク
ス１２として前記表の材料Ｂを用いた場合の性能
について検討してみる。 厚みすべり圧電振動子１１を積層した積層体２
１の積層数をｎとし、印加する電圧をＶボルトと
すると、変位量ｙ〔ｍ〕は ｙ＝ｎ×d₁₅×Ｖ〔ｍ〕 と表わすことができる。ここでｎ＝30、ｄ＝930
×10^-12〔ｍ／ｖ〕、Ｖ＝±500（Ｖ〕とすると、変
位量ｙは ｙ＝±14〔μｍ〕 となる。この数値は２インチ〜３インチの小型磁
気デイスク等のトラツクをトラツキングする場合
のヘツドアクチユエータとして充分使用可能な変
位量である。 一方、第１２図に示すように一つの圧電振動子
１１についてその縦の辺の長さをＰ、横の長さを
Ｑ、厚さをＲとしたとき、各辺の長さの比を Ｐ：Ｑ：Ｒ＝10：30：１ 程度にすると、ノイズモードの振動を少なく押え
得ることが実験的に明らかとなつた。そこで今、
上記Ｒを電極も含めて0.15〔mm〕にし、第３図〜
第５図に示したようなアクチユエータ構造とした
場合、ｎ＝30層とするとアクチユエータの大きさ
は縦1.5〔mm〕、横4.5〔mm〕、厚さ4.5〔mm〕となる。
このように寸法的にも十分小型なものが得られる
ため、可搬型の磁気デイスク記録再生装置や電子
カメラ等にも充分採用できる。 第１３図ａ，ｂ，ｃ〜第１７図は、本発明の圧
電型変位装置を磁気デイスク記録再生装置のヘツ
ドアクチユエータとして使用する場合の具体的使
用例を示す図である。 第１３図ａ，ｂ，ｃは、本出願人がすでに出願
した特願昭57−126132号に本発明を適用した例で
ある。 特願昭57−126132号は円盤状記録媒体（以下デ
イスクと略称する）の外周面に記録再生を行なう
ヘツドと、デイスクの内周面に記録再生を行なう
ヘツドとを、デイスクの回転中心を横切つて直線
的に往復動作するヘツド支持アームの両端部位に
固定し、これら二つのヘツドを時分割的にもしく
は信号分割的に使用することにより、デイスクが
小径の場合にも高画質な録再ができるようにした
画像装置である。 第１３図ａにおいて、５０はデイスクであり、
その中心部を直接駆動型のブラシレスサーボモー
タ５１のシヤフト５２に嵌合させている。かくし
てこのデイスク５０は30〔rps〕あるいは60〔rps〕
で高速回転する。本発明に係わる２個のヘツドア
クチユエータ５３，５４は、ヘツド支持アーム５
５上の所定位置に取付けられており、デイスク５
０の記録面に対向するものとなつている。ヘツド
支持アーム５５の一端下部にはラツク５６が設け
てあり、このラツク５６がヘツド移動モータ５７
のシヤフトに付けられたピニオン５８と噛合して
いる。かくしてヘツド支持アーム５５はヘツド移
動モータ５７の回転に伴い、矢印ｈで示す如くデ
イスク５０の回転中心を横切る方向に移動するも
のとなつている。 第１３図ｂはヘツド支持アーム５５をデイスク
５０側から見た図である。ヘツドアクチユエータ
５３，５４の取付け位置５３′，５４′は前記ヘツ
ド支持アーム５５の中心Ｂ−B′より若干ずらし
てある。５９，６０はヘツド取付け用に前記ヘツ
ド支持アーム５５に設けた切欠孔であり、この孔
の中心はＢ−B′上にある。６１は前記ヘツド支
持アーム５５が移動する際にモータシヤフト５２
に当らぬように設けられたモータシヤフト嵌合孔
である。 第１３図ｃはｂにおけるＡ−A′の位置にヘツ
ドアクチユエータ５３を取付けた状態を示す斜視
図である。ヘツドアクチユエータ５３の基端はヘ
ツド支持アーム５５上の取付位置上に固定されて
いる。上記ヘツドアクチユエータの変位端には連
結部材６２の一端部が固定されている。連結部材
６２の他端部にはヘツド６３が固定されている。
ヘツド６３のギヤツプ６４は前記ｂのＢ−B′線
に一致するようになつている。 かくしてヘツド６３はモータ５７の回転により
デイスク半径方向へ粗移動されたのち、ヘツドア
クチユエータ５３によりデイスク上のトラツクと
垂直な方向へ微細移動制御される。つまりヘツド
アクチユエータ５３にトラツキング情報に基いた
制御電圧を印加することにより、トラツキング制
御が行なわれる。 第１４図は第１３図ｃにおけるヘツドアクチユ
エータ５３と磁気ヘツド６３との相対取付位置関
係を90度回転させた変形例である。 第１５図〜第１７図は本発明に係わるヘツドア
クチユエータをトラツキング以外の用途に用いた
例である。 第１５図はヘツドアクチユエータ５３をヘツド
タツチの調整用に用いた実施例である。すなわち
本発明例は光デイスクのフオーカシングアクチエ
ータと同様な使い方をした例である。高密度記録
では磁気ヘツドと記録媒体間に起因するスページ
ングロスをいかに取り除くかが重要な問題となる
が、本実施例によればスページングをμｍ以下の
精度で制御できる。 第１６図はヘツドアクチユエータ５３を磁気ヘ
ツド６３のアジマス調整用のアクチユエータとし
て構成した実施例である。すなわち一対のアクチ
ユエータ５３Ａ，５３Ｂ間にヘツド６３を挟持
し、ヘツドギヤツプ６４の傾きを調整するように
したものである。記録波長が１〔μｍ〕以下の短
波長記録では、アジマス角のわずかなずれがアジ
マスロスの発生となり再生感度の低下につながる
が、本実施例では１分以下の角度調整が可能とな
る。 第１７図はヘツドアクチユエータ５３をウオブ
リング方式のヘツドアクチユエータに適用した実
施例である。すなわちヘツドアクチユエータ５３
に交流電源６５から交番電圧を印加し、磁気ヘツ
ド６３をトラツク幅方向に振動させ、再生出力の
エンベロープ検波によりトラツクずれ情報を得る
ようにしたものである。 上記各実施例で示したように、本発明によるヘ
ツドアクチユエータは非常に小形に形成できるの
で、例えばVTR、磁気デイスク録画再生装置、
電子カメラ等の磁気ヘツド駆動（トラツキング、
アジマス調整、ヘツドタツチ圧力調整等）用とし
て最適である。また光デイスク、光−磁気デイス
ク等の光学ヘツドの駆動（トラツキング、フオー
カシング等）用としても好適である。そしてこの
ヘツドアクチユエータは積層型であるため、適用
される装置に必要な所要変位量に応じて積層数を
適宜変更できるという利点がある。また、バイモ
ルフ構造のものよりも機械的強度と出力パワーの
点で格段にすぐれているため、１個のヘツドアク
チユエータにより複数のヘツドを同時に変位させ
ることも可能である。 なお本発明は上述した各実施例に限定されるも
のではない。例えば第１３図ａ，ｂ，ｃにおいて
は、ヘツドアクチユエータを２個設置した場合を
示したが、取付けられるヘツドの数に応じて複数
個設置するようにしてもよい。また第１３図ａ，
ｂ，ｃ〜第１７図における磁気ヘツド６３の代り
に垂直磁気記録用ヘツドを用いてもよい。さらに
前述した実施例では本発明をヘツドアクチユエー
タに適用した例を示したが、各種センサー、発光
素子、ミラー等微細な変位制御を必要とする被変
位体に対し広く適用できるのは勿論である。 〔発明の効果〕 以上説明したように本発明によれば、厚みすべ
り圧電振動子を積層状態にし、その一端面を固定
し、他端面に被変位体を取付け、上記圧電振動子
に信号電圧を印加することにより、被変位体を圧
電振動子のすべり方向に変位させるようにしたの
で、小型で機械的強度が大きく、かつ変換効率の
高い圧電型変位装置を提供できる。また、ヘツド
を高精度に微小変動させるに好適な小型で堅固な
ヘツド移動装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の構成を示す図、第２図は本発
明の原理を説明するための図、第３図〜第５図は
本発明の第１実施例を示す図、第６〜第８図は本
発明の第２実施例を示す図、第９図〜第１１図は
本発明の第３〜第５実施例を示す図、第１２図は
上記第１〜第５実施例の厚みすべり圧電振動子の
性能を説明する為の図、第１３図ａ，ｂ，ｃ〜第
１７図は本発明をヘツドアクチユエータとして使
用する場合の具体的使用例を示す図である。 １１……厚みすべり圧電振動子、１２……圧電
セラミクス、１３ａ，１３ｂ……電極、１４……
分極方向、１５……電界方向、２１……圧電振動
子積層体、２２……台座、２３……座板、２４…
…磁気ヘツド、２７−１〜２７−Ｎ……電極引出
し導体、２９−１〜２９−（Ｎ−１）……絶縁部
材、３１……支持アーム、４１……ハンダ、４２
……リード線、５０……円盤状記録媒体（デイス
ク）、５１……直接駆動型のブラシレスサーボモ
ータ、５３，５４……ヘツドアクチユエータ、５
５……ヘツド支持アーム、６２……連結部材、６
３……磁気ヘツド、６４……ヘツドギヤツプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電極面と平行な方向に分極軸を有する複数個
   の厚みすべり圧電振動子を分極軸が平行となるよ
   うに複数個積層して積層体となし、この積層体の
   一端面を固定し他端面に被変位体を取付け、前記
   各圧電振動子に信号電圧を印加することにより、
   上記被変位体を前記各圧電振動子のすべり方向と
   同一方向に変位させるようにしたことを特徴とす
   る圧電型変位装置。 ２ 上記積層体は各厚みすべり圧電振動子をそれ
   らの分極軸の向きが各層毎に交互に変転するよう
   にして積層してなり且つ隣接して積層する厚みす
   べり圧電振動子間に両者に共通の電極を配してな
   るものである特許請求の範囲第１項記載の圧電変
   位装置。 ３ 上記共通の電極は隣接して積層する両厚みす
   べり圧電振動子の各電極を当該圧電振動子側方端
   部にて折返した折返し部を有してなり、これら折
   返し部のうち同極性とされるべきもの同志が電気
   的に接続されてなる特許請求の範囲第２項記載の
   圧電変位装置。 ４ 上記積層体は各厚みすべり圧電振動子をそれ
   らの分極軸の向きが同じ向きとなるようにして積
   層してなり且つ隣接して積層する厚みすべり圧電
   振動子の各電極間は絶縁され、これら各電極のう
   ち同極性とされるべきもの同志が電気的に接続さ
   れてなる特許請求の範囲第２項記載の圧電変位装
   置。 ５ 電極面と平行な方向に分極軸を有する複数の
   厚みすべり圧電振動子を分極軸が平行となるよう
   に積層してなる積層体を駆動変位発生源として有
   するアクチユエータの一端部側に当該ヘツドを取
   り付けるようにし、該アクチユエータの他端部側
   を上記ヘツドに対して比較的大きな変位を与える
   ためのヘツドキヤリアに接続してなることを特徴
   とするヘツド移動装置。 ６ 上記アクチユエータは当該ヘツドを情報記録
   トラツクのトラツキング制御方向に変位せしめる
   ようになされたものである特許請求の範囲第５項
   記載のヘツド移動装置。 ７ 上記アクチユエータは当該ヘツドをアジマス
   調整方向に変位せしめるようになされたものであ
   る特許請求の範囲第５項記載のヘツド移動装置。 ８ 上記アクチユエータは当該ヘツドを対応する
   情報記録媒体に対する突出量を調整する方向に変
   位せしめるようになされたものである特許請求の
   範囲第５項記載のヘツド移動装置。 ９ 上記アクチユエータは当該ヘツドをウオブリ
   ング変位せしめるようになされたものである特許
   請求の範囲第５項記載のヘツド移動装置。 １０ 上記アクチユエータはその一端部側に当該
   ヘツドを該アクチユエータとヘツドとが情報記録
   媒体に向かつて並立するようにして取り付けるた
   めの連結部材を有してなるものである特許請求の
   範囲第５項ないし第９項のいずれか１つの項に記
   載のヘツド移動装置。