JPH09322573A

JPH09322573A - 表面弾性波アクチュエータ及びその製造方法

Info

Publication number: JPH09322573A
Application number: JP8222207A
Authority: JP
Inventors: Osamu Shinoura; 治篠浦; Katsuo Sato; 勝男佐藤; Masaru Takayama; 勝高山
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1996-03-29
Filing date: 1996-08-23
Publication date: 1997-12-12
Anticipated expiration: 2016-08-23
Also published as: JP3755070B2

Abstract

(57)【要約】【課題】移動の効率や安定性が良く、耐久性に優れた
構造の簡単な表面弾性波アクチュエータ及びその製造方
法を提供すること。【解決手段】表面弾性波の発生部及び伝搬部を具備す
る固定子と、前記表面弾性波を駆動源として移動する移
動子とを有するアクチュエータに於いて、上記固定子の
表面弾性波伝搬部が、表面弾性波の伝搬方向とほぼ直角
な方向に、凸状に湾曲していることを特徴とする表面弾
性波アクチュエータ、及び固定子の裏面に溝部を形成す
ることにより、固定子を凸状に湾曲させることを特徴と
する表面弾性波アクチュエータの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表面弾性波を利用
したアクチュエータに係り、特に、高速移動が可能で位
置決め精度の優れた表面弾性波アクチュエータ、および
その製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、固体の表面に発生する進行波を利
用したアクチュエータとしては、超音波モータや表面弾
性波（SAW）を利用したマイクロアクチュエータ等が知
られている。

【０００３】上記超音波モータは、駆動周波数は数kHz
であり、トルクは大きいが移動速度の高速化は困難であ
った。又、磨耗が激しく、寿命は１０００時間程度であ
り、その用途は制約されていた。

【０００４】一方、上記マイクロアクチュエータの駆動
源である表面弾性波（レイリー波）は、その波面上の点
が楕円運動し、その波面上に載せられた物体は、表面弾
性波の進行と共にを移動する。

【０００５】例えば、より高周波駆動の駆動を可能とし
た表面弾性波リニアモータとして、ニオブ酸リチウム基
板上に表面弾性波を発生させ、その上にルビーボールや
磁石で荷重をかけたスチールボールを載せ、高速で移動
させるものが報告されている（信学技報ＵＳ−７４（１
９９４ー１２）３１ページ・信学会９６春ＳＡー７ー
５）。

【０００６】又、特開平７ー３１６８５号公報には同様
に表面弾性波を用い、３個のボールで点接触するもの等
の少なくとも３点の接触点を有する表面弾性波リニアモ
ータが提示されている。

【０００７】これらの表面弾性波リニアモータは、いず
れも移動体に小さな球を用い、基板との接触面積を減少
させることで振幅の小さい表面弾性波による移動を可能
としている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような表面弾性波を駆動源とするアクチュエータでは接
触圧力の均一化が難しく、そのばらつきから移動の効率
や安定性がよくなかった。

【０００９】例えば、移動体に1個の球体を用いた１点
支持では、場所によって接触圧力が変化した場合、移動
体に加わる駆動力が変化し、良好な移動動作が得られな
かった。一方、３点支持による場合は、移動体に加わる
総駆動力の変化は小さくなるが、３箇所の支持点の高さ
の均一化が困難で、その僅かな高さの差により移動動作
が不安定になるという問題があった。

【００１０】又、上記表面弾性波リニアモータでは、耐
久性や具体的産業への応用については全く検討されてい
なかった。

【００１１】そこで、本発明は、移動の効率や安定性が
良く、耐久性に優れた構造の簡単な表面弾性波アクチュ
エータ及びその製造方法を提供することを目的とする。

【００１２】ところで、高密度記録として広く使用され
ている磁気ディスクや光記録等の記録再生装置のヘッド
駆動用アクチュエータとしては、磁気ディスク装置では
ボイスコイルモータが使用され、光記録装置でも構造は
異なるものの電磁型アクチュエータが使用されている。

【００１３】しかしながら、磁気ディスク装置で使用さ
れるボイスコイルモータは、簡単な構造であるが、位置
決め精度に限界があり、光記録装置で使用される電磁型
アクチュエータは、精度は高いが構造が複雑であった。

【００１４】これらの装置のヘッド駆動用アクチュエー
タとして、本発明にかかる表面弾性波アクチュエータを
使用すれば、簡単な構造で、位置決め精度が高く、かつ
耐久性に優れた記録再生装置のヘッド駆動用アクチュエ
ータを提供することができる。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の表面弾性
波アクチュエータは、表面弾性波の発生部及び伝搬部を
具備する固定子と、前記表面弾性波を駆動源として移動
する移動子とを有するアクチュエータに於いて、上記固
定子の表面弾性波伝搬部が、表面弾性波の伝搬方向とほ
ぼ直角な方向に、凸状に湾曲していることを特徴とする
ものである。

【００１６】請求項２記載の表面弾性波アクチュエータ
は、表面弾性波の発生部及び伝搬部を具備する固定子
と、前記表面弾性波を駆動源として移動する移動子とを
有するアクチュエータに於いて、上記移動子の一端に支
点部を設け、該支点部を中心に移動子が回動することを
特徴とするものである。

【００１７】請求項３記載の表面弾性波アクチュエータ
は、請求項２記載の表面弾性波アクチュエータに於い
て、上記固定子の表面弾性波伝搬部が、表面弾性波の伝
搬方向とほぼ直角な方向に、凸状に湾曲していることを
特徴とするものである。

【００１８】請求項４記載の表面弾性波アクチュエータ
は、請求項１乃至３記載のいずれかの表面弾性波アクチ
ュエータに於いて、上記移動子を上記固定子に加圧接触
するための加圧部材を設け、該加圧部材と固定子とで移
動子を挟んだことを特徴とするものである。

【００１９】請求項５記載の表面弾性波アクチュエータ
は、請求項１乃至３記載のいずれかの表面弾性波アクチ
ュエータに於いて、上記移動子が２枚の上記固定子で挟
まれ、かつ前記移動子が、前記２枚の固定子の表面弾性
波伝搬部と加圧接触していることを特徴とするものであ
る。

【００２０】請求項６記載の表面弾性波アクチュエータ
は、請求項１、３、４、５記載のいずれかの表面弾性波
アクチュエータに於いて、上記固定子の表面弾性波伝搬
部の裏側に表面弾性波伝搬方向とほぼ平行に溝部を設
け、該溝部を利用して表面弾性波伝搬部を凸状に湾曲さ
せたことを特徴とするものである。

【００２１】請求項７記載の表面弾性波アクチュエータ
は、請求項１、３、４、５記載のいずれかの表面弾性波
アクチュエータに於いて、上記移動子の少なくとも上記
固定子の表面弾性波伝搬部と接触する部分が凸状に湾曲
し、かつ前記接触部に於ける移動子側の湾曲方向と固定
子側の湾曲方向とが非平行であることを特徴とするもの
である。

【００２２】請求項８記載の表面弾性波アクチュエータ
は、請求項１乃至５記載のいずれかの表面弾性波アクチ
ュエータに於いて、上記移動子の少なくとも上記固定子
の表面弾性波伝搬部と接触する部分が円柱状であること
を特徴とするものである。

【００２３】請求項９記載の表面弾性波アクチュエータ
は、請求項１乃至５記載のいずれかの表面弾性波アクチ
ュエータに於いて、上記固定子の表面弾性波伝搬部、若
しくは、上記移動子の表面弾性波伝搬部と接触する部
分、又は、前記双方の表面に、カーボン膜を設けたこと
を特徴とするものである。

【００２４】請求項１０記載の表面弾性波アクチュエー
タは、請求項１乃至５記載のいずれかの表面弾性波アク
チュエータに於いて、上記固定子の表面弾性波伝搬部、
若しくは、上記移動子の表面弾性波伝搬部と接触する部
分、又は、前記双方の表面に、上記表面弾性波伝搬部を
設けた基板よりも硬度が高い高硬度膜を設けたことを特
徴とするものである。

【００２５】請求項１１記載の表面弾性波アクチュエー
タは、請求項１０記載の表面弾性波アクチュエータに於
いて、上記高硬度膜のビッカース硬度が１５００以上で
あることを特徴とするものである。

【００２６】請求項１２記載の表面弾性波アクチュエー
タは、請求項９又は１１記載の表面弾性波アクチュエー
タに於いて、上記カーボン膜若しくは高硬度膜がダイヤ
モンド様カーボン膜であることを特徴とするものであ
る。

【００２７】請求項１３記載の表面弾性波アクチュエー
タの製造方法は、表面弾性波の発生部及び伝搬部を具備
する固定子と、前記表面弾性波を駆動源として移動する
移動子とを有するアクチュエータの製造方法に於いて、
上記固定子の表面弾性波伝搬部の裏側に、ダイヤモン
ド、セラミック、又は超硬材料からなる刃状部材又は針
状部材を用いて表面弾性波伝搬方向とほぼ平行に溝部を
設ける工程と、前記固定子の溝部を設けた側の面に、該
溝幅が狭まる方向の外力を加え、表面弾性波伝搬部を凸
状に湾曲させる工程とを有することを特徴とするもので
ある。

【００２８】

【発明の実施の態様】

［表面弾性波アクチュエータの構成］以下、本発明の具
体的構成について詳細に説明する。本発明にかかる表面
弾性波アクチュエータは、図１に示したように表面弾性
波の発生部及び伝搬部を具備する固定子１０と、前記表
面弾性波を駆動源として移動する移動子２０とを有する
ものである。

【００２９】上記固定子１０は圧電基板であり、従来よ
り、表面弾性波（ＳＡＷ）フィルター用基板として用い
られているLiNbO₃（以下ＬＮ）,LiTaO₃, Bi₁₂GeO₂₀, Bi
₁₂SiO₂₀, PZT, ZnO, CdS, Li₂GeO₃, 水晶等の単結晶材
料を用いることができる。又、ZnO, CdS等の圧電薄膜を
設けた基板や、PbTiO₃-PbZrO₃-In(LiW)O₃系等の圧電焼
結セラミック基板を用いることもできる。

【００３０】上記表面弾性波の発生部である櫛型電極１
１としては、通常、薄膜金属が用いられ、その材料とし
てはアルミニウム、アルミニウム銅合金、クロム金合
金、チタン金合金等を用いることができる。

【００３１】この金属薄膜のパターンニング、つまり櫛
形電極の形成は、フォトレジストを用いたフォトリソグ
ラフィ手法によりレジストマスクを形成した後、不要部
分をエッチングし、その後、剥離液でレジストマスクを
剥離することにより容易に形成することができる。

【００３２】ここで、エッチングとしては、ウェット、
ドライの各種手法を用いることができ、例えばアルミニ
ウム電極をウエット法によりパターンニングする場合に
は、エッチャントとしてリン酸、硝酸、酢酸系のもの等
を用いれば、エッチ面がなめらかな櫛形電極を得ること
ができる。又、ドライ法（ドライミリング）としては、
アルゴンによるイオンビームミリングやプラズマエッチ
ングを用いることができる。但し、基板表面にカーボン
膜を形成した場合には、エッチングにより該カーボン膜
がミリングされないような手法、条件を選択する必要が
ある。

【００３３】又、印刷法を用いてもよく、この場合、例
えばパラジウム等の導電体ペーストをスクリーン印刷す
ることにより所望のパターンを形成することができる。

【００３４】上記櫛形電極の構成は、従来から知られて
いるＳＡＷフィルターの設計手法により、容易に設計す
ることができる。例えばＬＮを基板とした１０MHz駆動
の櫛形電極の場合、図２に示したように電極幅Ｗ_a１０
０μm、ピッチＷ_b４００μm、電極交差幅Ｗ_c１２．５ｍ
ｍで電極本数４０本程度が好ましく、電極交差幅Ｗ_cが2
5ｍｍのときは電極本数20本程度とすることが好まし
い。

【００３５】尚、本発明の表面弾性波発生部の駆動周波
数は、１MHzから数十MHzの範囲であることが望ましい。
ここで、前記範囲より低い駆動周波数では移動速度が遅
く、前記範囲より高い駆動周波数では移動子の機械的移
動の追従が困難で摩擦も大きくなり、表面弾性波アクチ
ュエータの信頼性が低下する。

【００３６】又、通常の表面弾性波素子に於いて公知の
各種技術を使用することも可能であり、例えば、表面弾
性波の反射を防止するため、図３に示すような反射防止
部１２を櫛形電極11の後部に設けることが望ましい。こ
の反射防止部１２は、シリコングリス等のダンピング材
を薄く塗布することにより設けることができる。

【００３７】更に、表面弾性波の広がりを防止するため
に金属導体層導波路や溝型導波路等を設けることも可能
である。例えば、金属導体層導波路の場合には、櫛形電
極の交差幅と同等の幅で、膜厚０．０１μｍ〜０．１μ
ｍの金属膜（例えば、チタン、クロム、インジウム、ア
ルミニウム等からなる金属膜）をスパッタ法等により成
膜することで表面弾性波の広がりを防止することができ
る。又、溝型導波路の場合には、櫛形電極交差部の最外
部に深さ０．１ｍｍ程度の溝を機械加工、レーザー加工
等により形成することで同様の効果が得られる。又、基
体を櫛形電極の交差幅に切断加工してもよい。

【００３８】又、効率を向上させるために、浮き電極等
を用いて一方向性電極としてもよく、更に、駆動電極と
向かい合う電極から電力を回収してもよい。

【００３９】一方、上記表面弾性波発生部で発生した表
面弾性波を駆動源として移動する移動子の移動速度は、
図４に示した高周波電源３０から櫛形電極１１に印加す
る電圧によって変化させることができる。ここで、印加
電圧を変化させた場合に移動子の移動速度が変化するの
は、印加電圧を変化させることにより表面弾性波の振幅
が変化するためである。又、移動子の移動速度は、固定
子と移動子との接触圧力によっても変化するため、接触
圧力を調整することによっても移動速度を変化させるこ
とができる。

【００４０】尚、移動子の移動方向は、図４に示した2
つの櫛形電極１１のどちらに電圧を印加するかで決まる
が、両方の櫛形電極１１に電圧を印加しながら、その印
可電圧に差異を設けることによっても移動方向を制御す
ることができる。

【００４１】又、上記印加電圧の供給方法は、連続供
給、間欠供給（供給のオンとオフを時分割で切り替える
供給方法）のいずれであってもよい。

【００４２】次に、固定子の表面弾性波が伝搬する部分
の形状について説明する。

【００４３】本発明の表面弾性波アクチュエータに於い
ては、固定子の表面弾性波伝搬部の形状が、凸状に湾曲
している。

【００４４】例えば、図１に示した表面弾性波アクチュ
エータに於いては、固定子の表面弾性波伝搬部が、表面
弾性波の伝搬方向とほぼ直角な方向に凸状に湾曲してい
る。そして、この固定子１０の湾曲方向と、棒状の移動
子１１の軸方向がほぼ平行になるように移動子１１が置
載されている。

【００４５】従って、固定子１０と移動子１１の接触部
分に於いては、固定子１０側の湾曲方向と移動子１１側
の湾曲方向がほぼ直行する。このように両者の湾曲方向
をほぼ直行させたことにより、両者の接触面積が僅かと
なり、その結果、振幅が僅かな表面弾性波の駆動力を移
動子に効率的に伝達することができる。

【００４６】尚、図１に於いては、理解を容易にするた
めに湾曲の状態を強調しているが、実際の湾曲は非常に
僅かであり、実用上も、湾曲がゆるやかで、湾曲の高低
差（凸状の度合）も僅かであることが望ましい。

【００４７】［湾曲形状の形成方法］次に、上述のよう
に固定子の表面弾性波伝搬部を僅かに湾曲させる方法に
ついて説明する。固定子の表面弾性波伝搬部を僅かに湾
曲させる方法としては、図５に示したように固定子の裏
面（表面弾性波伝搬部の反対側の面）に溝部１４を形成
することが最も簡易かつ効果的な方法である。

【００４８】ここで、溝部１４は固定子１０を湾曲させ
たい方向とほぼ直行するように設けられているが、溝部
１４を形成しただけでは、固定子１０を湾曲させること
はできない。つまり、固定子１０を湾曲させるために
は、溝部１４に応力集中が生じるような外力を加えなけ
ればならない。しかし、この外力は、基板を所望の方向
に変形（湾曲）させるものであればどんな力であっても
構わない。。

【００４９】このような外力を加える方法としては、各
種の方法が考えられるが、次に、最も簡易な方法につい
て説明する。

【００５０】一般に固定子となる基板は単独で使用され
ることは無く、必ず他の部材と組み合わせたかたちで使
用されるが、このように他の部材と組み合わせることに
より、基板に応力を生じさせることができる。そして、
この応力が溝部周辺に集中的に作用するため、基板は所
望の形状に変形する。

【００５１】具体的には、基板をより強度の高い補強板
と硬化性樹脂、例えば有機物接着剤を用いて接合し、こ
の有機物接着剤が硬化する際の収縮力により、基板に所
望の応力を発生させることができる。

【００５２】又、ウエハー状態で溝部を形成し、その
後、個々のアクチュエータ駆動基板に分離加工する場合
には、この分離加工する際に基板に加わる力により応力
を発生させ、基板を所望の形状に変形させることもでき
る。

【００５３】尚、固定子となる基板の裏面に形成される
溝部は、上記目的からも判るように極めて小さな加工痕
であっても構わない。又、溝部の深さや幅については特
に制限はないが、所望の湾曲状態が得られるように設定
する必要がある。

【００５４】この溝部を形成する方法としては、ダイヤ
モンド、セラミック、もしくは超硬材料からなる刃状部
材又は針状部材により、基板に機械加工を施して形成す
る方法が挙げられる。又、電子線、イオンビーム、もし
くは超音波を必要個所に照射して形成する方法や、微粒
研磨剤を基板上に噴射して形成する方法を用いてもよ
い。

【００５５】［湾曲形状の詳細］固定子（基板）表面の
湾曲の度合を表面粗さで評価した場合、うねり成分に微
少粗さ成分が重複されたプロファイルが得られる。そこ
で、うねり成分のみを評価するため、フィルターで微少
粗さ成分を除去した後、その最大値と最小値の差を求め
た。

【００５６】この方法で、湾曲の頂部を中心に、走査距
離１００μmで、走査した場合のうねり量は、５ｎｍ以
上５００ｎｍ以下であることが望ましい。ここで、うね
り量が前記範囲以下では移動子と表面弾性波伝搬部（固
定子）との接触状態が悪いため、移動子を有効に移動さ
せることができない。又、うねり量が前記範囲以上では
表面弾性波に乱れが生じるため、移動子を有効に移動さ
せることができない。

【００５７】又、移動子を有効に移動させるためには、
微少粗さ成分（うねり成分を除いた表面粗さ）も重要な
要件になる。この微少粗さ成分については、表面粗さＲ
aが５ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは
２ｎｍ以下である。ここで、微少粗さ成分が前記範囲以
上では移動子を有効に移動させることができない。尚、
微少粗さ成分の最小値については特に制限はないが、工
業上の加工コストを考慮すれば０．１ｎｍ程度となる。

【００５８】［接触面の表面加工］固定子側の接触面で
ある表面弾性波伝搬部や、移動子の表面（固定子と接触
する部分）の耐久性を向上させるためには、これらの表
面部はカーボン又はカーボンを主成分とすることが好ま
しい。又、これらの表面に保護膜を設けることも好まし
い耐久性向上手段である。

【００５９】この保護膜としては、スパッタ法によるカ
ーボン薄膜が挙げられる。又、表面弾性波伝搬部につい
ては、伝搬速度を低下させないために硬度の高いダイヤ
モンド膜や特開平２ー１５１６９号に記載されている様
なダイヤモンド様カーボン膜を用いることが好ましい。

【００６０】又、摺動特性の改善のためにも、表面弾性
波伝達部の表面に硬度の高い膜を形成することが好まし
く、その高硬度膜としては従来公知のＴｉＮ、ＴｉＣ、
Ａｌ₂Ｏ₃、ＨｆＮ、ＷＣ等の真空成膜法（例えば、蒸着
法、スパッタ法、イオンプレーディング法、ＣＶＤ法
等）で成膜される膜が好ましい。尚、これらの高硬度膜
は、硬度が基体の硬度よりも高い膜でなければ、摺動特
性の改善効果は得られず、又、ビッカース硬度が１５０
０未満では改善効果が小さいのでビッカース硬度は１５
００以上であることが好ましい。

【００６１】又、上記カーボン薄膜と高硬度膜を積層し
てもよく、その場合には高硬度膜の上にカーボン薄膜を
形成する。このようにすることにより摺動特性の改善と
耐久性の向上が同時に可能となる。

【００６２】尚、ダイヤモンド様カーボン膜を表面弾性
波伝達部の表面に形成した場合には、その硬度の高さに
より表面弾性波の伝搬速度が向上するだけでなく、摺動
特性の改善も同時に可能となる。つまり、ダイヤモンド
様カーボン膜は、ビッカース硬度がほぼ３０００以上で
あるため、耐久性と表面弾性波伝搬特性の双方を満足す
る。

【００６３】上記ダイヤモンド様カーボン膜は、バイア
ス印加プラズマＣＶＤ法やイオン化蒸着法により形成す
ることができる。

【００６４】又、上記保護膜の密着性向上のため、カー
ボン薄膜の下地に薄い下地層を成膜してもよいが、表面
弾性波の発生及び伝搬に支障が無いように注意する必要
がある。更に、移動子と表面弾性波伝搬部（固定子）間
の摺動性改善のために、フッ素系潤滑剤をディップコー
ト法等により塗布してもよいが、表面弾性波の伝達を阻
止しないように注意する必要がある。

【００６５】［駆動特性の向上］本発明にかかる表面弾
性波アクチュエータの移動子は、図1に示すような円柱
状、あるいは少なくとも表面弾性波伝達面と接触する面
が凸状に湾曲したものであることが好ましい。つまり、
接触面が共に凸状に湾曲した表面弾性波伝達部と移動子
とを接触させることにより両者の接触面積を小さくし、
表面弾性波による駆動力を移動子に効率的に伝えてい
る。従って、固定子と移動子の接触面が共に凸状に湾曲
し、かつ両者の湾曲方向がほぼ直行するように接触して
いる場合が、最も好ましい形態である。

【００６６】又、表面弾性波アクチュエータの駆動特性
は、固定子と移動子の接触圧力にも依存するため、固定
子と移動子は一定の圧力で保持されていることが好まし
い。例えば、図６に示したように、移動子２０を固定子
１０と加圧部材４０とで挟むことにより、固定子と移動
子との接触圧力を一定に保ってもよい。

【００６７】又、上記加圧部材を用いずに、移動子を２
枚の固定子で固定してもよく、この場合には両方の固定
子から駆動力を伝えることができる。その結果、駆動力
が増加し、万一、一方の固定子が移動子から離れた場合
でも他方の固定子が接触していれば、移動子を駆動する
ことができる。

【００６８】次に、移動子を２枚の固定子で挟んだ表面
弾性波アクチュエータの構成について図７を参照して説
明する。図７は、移動子２０を２枚の固定子１０で挟ん
だ表面弾性波アクチュエータの正面図（図６のＡ方
向）、平面図（同Ｂ方向）及び断面図（同ＣＣ断面）を
示したものである。

【００６９】同図に示した表面弾性波アクチュエータ
は、固定子１０、移動子２０、固定子１０の順で組立
し、２枚の固定子１０が平行となるように固定部材５０
により固定する。この際に、２枚の固定子１０の平行を
保つためスペーサー等を介在させてもよい。又、２枚の
固定子１０は、移動子に圧接されているので、固定子１
０の裏面には、支持板１５を設けることが好ましい。

【００７０】又、移動子を２枚の固定子で挟んだ場合
や、固定子と加圧部材で挟んだ場合には、これらを固定
する際の加圧を調整することにより、固定子の表面弾性
波伝達部と移動子との接触圧力を調整することができ
る。

【００７１】又、断面図に示したように固定子１０及び
移動子２０には、耐久性向上のための保護膜１３、２３
を設けてもよい。

【００７２】尚、移動子の移動時の安定性を向上させる
ために表面弾性波アクチュエータ本体の外部に支持のた
めの機構、例えばガイドレール等を設けてもよい。

【００７３】［回動型のアクチュエータ］上述の表面弾
性波アクチュエータでは、移動子が表面弾性波の伝搬方
向に平行移動するものであったが、図８に示したよう
に、移動子の固定子との接触部から離れたところに、回
転運動可能な支点部２１を設け、この支点部２１を中心
として移動子の他端が弧を描くように移動させることも
できる。尚、この場合には、移動子は表面弾性波の進行
方向に対して僅かに傾きをもって移動することとなる
が、微少な傾きなので動作に支障はない。

【００７４】上記のような回動型のアクチュエータに於
いては、移動子と固定子との接触部を挟んで支点部と反
対側の移動子の一部に実際に駆動したい物体を機械的に
接続すれば、てこの原理により、この物体の駆動距離を
増幅させることができる。この増幅率は、前記接触部と
接続部との距離に応じて変化するが、増幅率の増加と共
に駆動精度は低下するため、増幅率は10倍以下であるこ
とが好ましい。

【００７５】この回動型のアクチュエータは高密度記
録再生装置のヘッド駆動用アクチュエータとして使用す
ることができる。例えば、磁気ディスク装置に用いられ
ているボイスコイルモータの代わりに回動型のアクチュ
エータを用いた場合の概略図を図９に示した。同図に於
いては、磁気ヘッド２２が駆動部１で発生する駆動力に
より支点部２１を中心に回動することで磁気ディスク６
０のトラック方向の位置制御を行うことができる。

【００７６】尚、この回動型のアクチュエータは光ディ
スク装置の場合も同様に使用することができる。

【００７７】

【実施例】以下に、２枚の固定子を用いた回動型の表面
弾性波アクチュエータについて、詳細に本発明を説明す
る。

【００７８】まず３インチ径、厚さ０．３５mmのＬＮ基
板上に、膜厚１μmのダイヤモンド様カーボン膜をイオ
ン化蒸着装置を用い、メタンガスを供給源とし、電磁コ
イルで４００Ｇの磁界を印加させながら成膜した。更
に、このダイヤモンド様カーボン膜の上に、蒸着法によ
り、アルミニウム膜を膜厚１８０ｎｍで全面に成膜し
た。次に、ヘキスト社製ポジ型フォトレジスト（ＡＺタ
イプ）を用いてレジストミリングカバーマスクを形成
し、イオンミリング装置により不要部分のアルミニウム
膜を除去した後、レジスト剥離を行い所望の櫛形電極を
形成した。

【００７９】尚、上記ＬＮ基板は１２７．８６度回転Ｙ
板であり、上記櫛型電極は、Ｘ方向が表面弾性波伝搬方
向となるように配置した。又、上記櫛型電極は、電極幅
１００μm、電極ピッチ４００μm、電極交差幅１２．５
ｍｍで、は電極本数４０本とし、両側に設けた櫛型電極
間の距離は２５ｍｍとした。つまり、このアクチュエー
タは、駆動周波数１０ＭＨｚ、ストローク長２５ｍｍで
設計されている。

【００８０】次に、上記ＬＮ基板のダイヤモンド様カー
ボン膜を形成した側の面を凸状に湾曲させるために、そ
の裏面（ダイヤモンド様カーボン膜を形成しなかった側
の面）に、先端角１２０度のダイヤモンドボレイトによ
り、１０ｇの荷重を加えて溝部を形成した。この溝部は
ダイヤモンド様カーボン膜を形成した側の面に設けられ
ている櫛形電極の中央部に表面弾性波の伝達方向と平行
に形成した。

【００８１】上記溝部を形成後、3インチウエハーから2
組の固定子（基板）を切り出した。この固定子は、２つ
の向かい合う櫛形電極からなる表面弾性波発生部と表面
弾性波伝搬部を有し、大きさは３ｍｍ×３０ｍｍであ
る。

【００８２】この固定子の裏面にエポキシ接着剤を塗布
した後、厚さ1mmのガラス板と接合し100℃にて1時間の
熱硬化処理を行った。尚、ガラス板には予め移動子を挟
み固定するための穴を４カ所に設けておいた。

【００８３】上記固定子の表面弾性波伝搬部に於ける表
面粗さを、湾曲の頂部を中心に走査距離１００μmで測
定したところ、表面弾性波の伝搬方向に平行な方向のう
ねり量は２ｎｍ、伝搬方向に垂直な方向のうねり量は５
５ｎｍで、微小粗さ（うねり成分を除いた表面粗さ）は
８Ａであった。

【００８４】次に、移動子として用いる直径２ｍｍ長さ
６ｃｍの円柱状強化ガラス棒の表面に、膜厚3μmのダイ
ヤモンド様カーボン膜を形成した。このダイヤモンド様
カーボン膜は、ガラス棒を回転させながら上記と同様に
イオン化蒸着装置を用いメタンガスを供給源とし、電磁
コイルで４００Ｇの磁界を印加させながら成膜した。
尚、上記移動子の微小粗さ（うねり成分を除いた表面粗
さ）は、走査距離1μmで、１．２ｎｍであった。

【００８５】上記移動子の一端をベアリングにより固定
し、この部分を回転可能な支点部とし、この反対側の端
部に５０％サイズのＭＲ磁気ヘッドジンバルを固定し
た。

【００８６】次に、上記固定子の各櫛形電極の後部に表
面弾性波の反射を防止するためのシリコングリスを塗布
した後、上記移動子の一部を２枚の固定子で挟み込んで
固定した。その際にネジの締め加減により固定圧力を調
整し、固定子と移動子との接触圧力が最適となるように
調整した。

【００８７】この回動型の表面弾性波アクチュエータ
を、磁気ヘッド駆動用アクチュエータとして評価するた
めに、２．５インチ磁気デイスク装置に設置した。この
際、磁気ディスク回転装置が設置されている定盤上に移
動子を挟んだ２枚の固定子部分を固定し、移動子の支点
部を、ＸＹＺ方向に移動可能（３次元移動可能）なステ
ージ上に固定し、位置の微調整を行った．この磁気ディ
スク装置で、磁気ディスクを回転数３６００ｒｐｍで回
転させ磁気ヘッドを浮上させた状態で、アクチュエータ
に１００Ｖ_pp、９．８ＭＨｚの高周波電圧を３００００
パルス印加したところ、ヘッドがトラック方向に約２ｍ
ｍ移動した。従って、この場合、１パルスあたりの移動
距離は約６７ｎｍになる。次に、駆動電圧を７０Ｖ_ppに
したところ１パルスあたりの移動距離は約２５ｎｍであ
った。

【００８８】又、移動速度は６００ｍｍ／ｓ、立ち上が
り時間は約２ｍｓであった。

【００８９】又、このアクチュエータの耐久性を評価す
るために、磁気ディスクの最外周から最内周への移動を
５０００時間連続して繰り返したところ、１パルスでの
駆動距離が約５％減少しただけで、その他の問題は発生
しなかった。このことから本アクチュエータが優れた精
度と高速応答、及び高耐久性を備えていることが確認で
きた。

【００９０】別途、耐久性を比較するためにダイヤモン
ド様カーボン膜を成膜していない固定子（直接ＬＮ基板
面が露出したもの）と移動子（強化ガラス面が露出した
もの）が接触するアクチュエータも製作した。このアク
チュエータの駆動特性を評価するため、１００Ｖ_pp、
９．８ＭＨｚで高周波電圧駆動したところ、１パルスあ
たりの移動距離は約８５ｎｍで、移動速度は７５０ｍｍ
／ｓ、立ち上がり時間は約２ｍｓとなり、ダイヤモンド
様カーボン膜を成膜したアクチュエータよりも初期性能
は良かった。これは、接触面の微小粗さ（うねり成分を
除いた表面粗さ）がより小さいためと考えられる。しか
し、５０００時間連続駆動をおこなったところ、１パル
スあたりの移動距離が約５０％減少し、移動時の立ち上
がり時間については約２０ｍｓと大幅に悪化した。この
結果から、保護用のダイヤモンド様カーボン膜を設けた
場合には、耐久性が大幅に向上することが確認できた。

【００９１】次に、上記実施例と同様の構造で膜厚３μ
ｍのダイヤモンド様カーボン膜の代わりに膜厚５μｍの
ＴｉＮ膜をＣＶＤ法により成膜した。ここで、成膜時の
基板温度を制御して、１５０゜Ｃ、２５０゜Ｃ、３５０
゜Ｃの３種類の基板温度でアクチュエータを作製した。

【００９２】このＴｉＮ膜の硬度は、成膜時の基板温度
により大きく変化し、それぞれのビッカース硬度は、１
５０゜Ｃでは９００、２５０゜Ｃでは１７００、３５０
゜Ｃでは２２００であった。尚、前記ビッカース硬度
は、別途成膜した膜厚２０μｍの試料で測定した（マイ
クロビッカース硬度計を用い、荷重１ｇで測定した）。

【００９３】又、ＴｉＮ膜を成膜した３種類のアクチュ
エータで、上記実施例及び比較例と同様に５０００時間
連続駆動をおこなったところ、１パルスあたりの移動距
離の減少は、１５０゜Ｃで成膜したアクチュエータでは
約３０％、２５０゜Ｃで成膜したアクチュエータでは約
９％、３５０゜Ｃで成膜したアクチュエータでは約７％
であった。

【００９４】尚、本アクチュエータに使用したガラスの
ビッカース硬度は８００、ＬＮ基板のビッカース硬度は
８８０であった。

【００９５】

【発明の効果】本発明によれば、上述のような構成によ
り、簡単な構造で、位置決め精度が高く、かつ耐久性に
優れた表面弾性波アクチュエータを提供することができ
る。

【００９６】又、本発明の製造方法によれば、上記のよ
うに駆動特性の優れた表面弾性波アクチュエータを容易
に製造することができる。

【００９７】又、回動型のアクチュエータを、磁気ディ
スクや光ディスク等の記録再生装置のヘッド駆動用アク
チュエータとして使用すれば、簡単な構造で、位置決め
精度が高く、かつ耐久性に優れたヘッド駆動用アクチュ
エータを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる表面弾性波アクチュエータの概
略を示した斜視図である。

【図２】表面弾性波の発生部である櫛形電極を説明する
ための平面図である。

【図３】本発明にかかる表面弾性波アクチュエータの固
定子を示した平面図である。

【図４】表面弾性波の発生部である櫛形電極と高周波電
源との接続を示した平面図である。

【図５】固定子の裏面に設けた溝部を示した斜視図であ
る。

【図６】加圧部材を設けた場合の表面弾性波アクチュエ
ータの概略を示した斜視図である。

【図７】移動子を２枚の固定子で挟んだ構造の表面弾性
波アクチュエータの概略を示した正面図、平面図及び断
面図である。

【図８】回動型の表面弾性波アクチュエータの概略を示
した斜視図である。

【図９】回動型の表面弾性波アクチュエータを記録再生
装置のヘッド駆動用アクチュエータとして使用した場合
を示した平面図である。

【符号の説明】

１駆動部１０固定子１１櫛形電極１２反射防止部１３保護膜１４溝部１５支持板１６熱硬化型接着剤２０移動子２１支点部２２磁気ヘッド２３保護膜３０高周波電源４０加圧部材５０固定部材６０磁気ディスク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面弾性波の発生部及び伝搬部を具備す
る固定子と、前記表面弾性波を駆動源として移動する移
動子とを有するアクチュエータに於いて、上記固定子の
表面弾性波伝搬部が、表面弾性波の伝搬方向とほぼ直角
な方向に、凸状に湾曲していることを特徴とする表面弾
性波アクチュエータ。
【請求項２】表面弾性波の発生部及び伝搬部を具備す
る固定子と、前記表面弾性波を駆動源として移動する移
動子とを有するアクチュエータに於いて、上記移動子の
一端に支点部を設け、該支点部を中心に移動子が回動す
ることを特徴とする表面弾性波アクチュエータ。
【請求項３】請求項２記載の表面弾性波アクチュエー
タに於いて、上記固定子の表面弾性波伝搬部が、表面弾
性波の伝搬方向とほぼ直角な方向に、凸状に湾曲してい
ることを特徴とする表面弾性波アクチュエータ。
【請求項４】請求項１乃至３記載のいずれかの表面弾
性波アクチュエータに於いて、上記移動子を上記固定子
に加圧接触するための加圧部材を設け、該加圧部材と固
定子とで移動子を挟んだことを特徴とする表面弾性波ア
クチュエータ。
【請求項５】請求項１乃至３記載のいずれかの表面弾
性波アクチュエータに於いて、上記移動子が２枚の上記
固定子で挟まれ、かつ前記移動子が、前記２枚の固定子
の表面弾性波伝搬部と加圧接触していることを特徴とす
る表面弾性波アクチュエータ。
【請求項６】請求項１、３、４、５記載のいずれかの
表面弾性波アクチュエータに於いて、上記固定子の表面
弾性波伝搬部の裏側に表面弾性波伝搬方向とほぼ平行に
溝部を設け、該溝部を利用して表面弾性波伝搬部を凸状
に湾曲させたことを特徴とする表面弾性波アクチュエー
タ。
【請求項７】請求項１、３、４、５記載のいずれかの
表面弾性波アクチュエータに於いて、上記移動子の少な
くとも上記固定子の表面弾性波伝搬部と接触する部分が
凸状に湾曲し、かつ前記接触部に於ける移動子側の湾曲
方向と固定子側の湾曲方向とが非平行であることを特徴
とする表面弾性波アクチュエータ。
【請求項８】請求項１乃至５記載のいずれかの表面弾
性波アクチュエータに於いて、上記移動子の少なくとも
上記固定子の表面弾性波伝搬部と接触する部分が円柱状
であることを特徴とする表面弾性波アクチュエータ。
【請求項９】請求項１乃至５記載のいずれかの表面弾
性波アクチュエータに於いて、上記固定子の表面弾性波
伝搬部、若しくは、上記移動子の表面弾性波伝搬部と接
触する部分、又は、前記双方の表面に、カーボン膜を設
けたことを特徴とする表面弾性波アクチュエータ。
【請求項１０】請求項１乃至５記載のいずれかの表面
弾性波アクチュエータに於いて、上記固定子の表面弾性
波伝搬部、若しくは、上記移動子の表面弾性波伝搬部と
接触する部分、又は、前記双方の表面に、上記表面弾性
波伝搬部を設けた基板よりも硬度が高い高硬度膜を設け
たことを特徴とする表面弾性波アクチュエータ。
【請求項１１】請求項１０記載の表面弾性波アクチュ
エータに於いて、上記高硬度膜のビッカース硬度が１５
００以上であることを特徴とする表面弾性波アクチュエ
ータ。
【請求項１２】請求項９又は１１記載の表面弾性波ア
クチュエータに於いて、上記カーボン膜若しくは高硬度
膜がダイヤモンド様カーボン膜であることを特徴とする
表面弾性波アクチュエータ。
【請求項１３】表面弾性波の発生部及び伝搬部を具備
する固定子と、前記表面弾性波を駆動源として移動する
移動子とを有するアクチュエータの製造方法に於いて、
上記固定子の表面弾性波伝搬部の裏側に、ダイヤモン
ド、セラミック、又は超硬材料からなる刃状部材又は針
状部材を用いて表面弾性波伝搬方向とほぼ平行に溝部を
設ける工程と、前記固定子の溝部を設けた側の面に、該
溝幅が狭まる方向の外力を加え、表面弾性波伝搬部を凸
状に湾曲させる工程とを有することを特徴とする表面弾
性波アクチュエータの製造方法。