JPH1056788A

JPH1056788A - リニア型超音波モータ及びそれを用いた記録再生装置

Info

Publication number: JPH1056788A
Application number: JP8211608A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Sako; 真一佐古; Kimihiko Suezawa; 公彦末沢
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1996-08-09
Filing date: 1996-08-09
Publication date: 1998-02-24

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の一方向に伸縮する一対の圧電素子を２
枚用いた構成のリニア型超音波モータでは、圧電素子と
連結部材との接着面の法線方向が伸縮方向となるため接
着面で剥がれ易くなり、信頼性に問題がある。また、連
結体、連結台、及び連結軸からなる連結部材を用いてい
るので、強度上の問題から連結部材にある程度の肉厚が
必要となり、小型化、軽量化に限界がある。【解決手段】一方向にのみ伸縮する一対の圧電素子１
・２を連結する連結部材３を、弾性体からなる機械的連
結のない一体構成物とし、その両端の基台部３ａ・３
ａ’に、各圧電素子１・２がその伸縮方向と平行な面を
取り付け面として取り付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電効果を起こす
圧電素子に、超音波領域に周波数を有する交流電圧信号
を供給し、これにて発生する弾性振動を駆動源とし、振
動体に押圧された可動体に摩擦力を用いて駆動力を付与
するリニア型超音波モータ、及びそれを磁気ヘッドの昇
降機構に用いた記録再生装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】磁界変調によって記録されるディスクの
記録再生装置に備えられた、従来の磁気ヘッド昇降機構
を、図１０を用いて説明する。図１０（ａ）は、記録再
生装置の要部平面図であり、同図（ｂ）は、記録再生装
置の要部側面図である。磁気ヘッド５３は、アーム５２
に取り付けられており、このアーム５２の上下方向への
回転運動により昇降可能となっている。アーム５２は、
光ピックアップ５０に固定されたアングル５１に対して
上下方向の回転が可能となるように取り付けられてい
る。また、アーム５２は、磁気ヘッド５３がディスク５
４に対してある範囲の圧力にて押圧可能となるように、
アングル５１に対してバネ５５により付勢されている。

【０００３】上記アーム５２の上下方向への回転運動
は、ディスク５４を収納可能とするシャーシ５８に対
し、上下方向に回転できるように取り付けられたリフト
レバー５６により行われる。すなわち、このリフトレバ
ー５６を昇降させることにより磁気へッド５３の昇降が
可能となる。また、磁気へッド５３がディスク５４に接
している（録音）状態において振動や落下により磁気ヘ
ッド５３を跳ね上げないように、リフトレバー５６をシ
ャーシ５８に対して付勢するバネ５９も設けられてい
る。

【０００４】上記リフトレバー５６の上下方向への回転
は、スライドレバー６０の前後方向への移動により行わ
れ、スライドレバー６０には、該レバー６０の前後方向
の移動によりリフトレバー５６を回転させるためのカム
形状のような昇降手段６０ａが形成され、リフトレバー
５６側には、該昇降手段６０ａの駆動を受ける被動手段
５６ａが形成されている。

【０００５】上記スライドレバー６０には、該レバー６
０を前後方向に移動させる誘導溝６０ｂが設けられ、誘
導溝６０ｂに、上記シャーシ５８に取り付けられた磁気
へッド昇降用モータ５７の最終減速段であるリフトギヤ
５７ａの側面部に設けられた移動手段（図示せず）が設
置されている。これにより、モータ５７の回転ととも
に、リフトギヤ５７ａが回転しスライドレバー６０が前
後移動される。

【０００６】そして従来、上記モータ５７には、小型化
を図るため通常高回転低トルクであるＤＣブラシ付モー
タ等が用いられており、該モータの出力を減速機構によ
り減速して使用するようになっている。

【０００７】ところで、近年、圧電素子を用いた超音波
モータの開発が著しく、実用化されつつある。圧電素子
は、交流電圧信号が供給されると、その圧電効果によっ
て伸縮する特性を有しており、従来より、強誘電体に分
極処理を施した圧電素子が、電気エネルギーと機械エネ
ルギーの変換素子として利用されている。

【０００８】超音波モータでは、圧電素子の特性を利用
し、圧電素子に超音波領域に周波数を有する交流電圧信
号を供給し、交流電圧信号の超音波周波数に応じた伸縮
の弾性振動を発生させて圧電素子の振動が伝達される振
動体の表面の可動体と接触している点、即ち質点に楕円
（略楕円も含む）軌跡を描かせ、該振動体に押圧された
可動体を、押圧力による摩擦力を用いて得られる駆動力
により移動させるようになっている。

【０００９】可動体が振動体と常に接触し、質点の運動
に完全に追随する場合には、物体の移動は生じないが、
超音波領域の周波数が２０ｋＨｚ以上と高いため、可動
体は質点の移動に追随できず、一周期のうちのある時間
は接触し、残りの時間は浮いた状態となる。したがっ
て、振動体が特定の方向に運動している時にだけ接触す
るので、一方向に駆動力を付与することができる。

【００１０】楕円軌跡の超音波振動を発生させる方式と
して、進行波を用いる進行波型と定在波を用いる定在波
型とがある。前者の進行波型には、縦波と横波の組み合
わされた進行波そのものを用いる場合と、空間的、時間
的に位相の異なった定在波を組み合わせ、疑似的に進行
波を得る場合とがある。

【００１１】また、効率良く出力が得られる上記交流電
圧信号の周波数は、振動振幅が大きくなる共振周波数ｆ
ｓ近傍であり、このような共振周波数ｆｓは、圧電素子
の形状及び材料等によって異なる。超音波モータに利用
される上記圧電素子としては、チタン酸バリウム系圧電
素子等がある。

【００１２】ここで、現在最もよく利用されている回転
型超音波モータについて、図１１を参照して説明する。
この回転型超音波モータは、交流電圧信号が供給される
ことにより進行波を発生するステータ６１と、このステ
ータ６１に適切な圧力で押圧されることにより回転駆動
されるロータ６２とから構成されている。上記ステータ
６１は、図示しない駆動手段から供給される交流電圧信
号により弾性振動して進行波を発生する圧電素子６３
と、この圧電素子６３に接着された弾性体６４とからな
る。また、上記ロータ６２は、ステータ６１より発生し
た進行波を押圧されることにより有効に回転運動に変換
するライニング材６５と、このライニング材６５に固定
され回転運動を図示しない可動体に伝達する回転体６６
とからなる。

【００１３】上記圧電素子６３は、図１２に示すよう
に、それぞれ位置的に波長λの２分の１ごとに分極方向
を交互に反対に分極されると共に、２組の駆動電極６３
ａ・６３ｂが位置的に波長λの４分のｌほどずらした位
置に形成されている。そして、これら２組の電極６３ａ
・６３ｂに同一周波数で互いの位相差が１／４となる２
種類の交流電圧信号が供給されることで、圧電素子６３
は、回転運動を生み出す進行波を発生する。尚、図中の
±は圧電素子６３の表面の分極方向を示している。

【００１４】また、直線運動させるリニア型超音波モー
タとしては、ステータ或いは圧電素子の形状や配置によ
って、モノレール（長円）型やリニアレール型などがあ
る。

【００１５】前者のモノレール型は、前記したリング型
の圧電素子の円周の１部分を引き伸ばして長円型にした
ものであり、例えば特開平５−３６８５号公報などに記
載されている。後者のリニアレール型は、直線状のレー
ルであるステータの両側に発振用及び吸振用の圧電素子
（ランジュバン型等）を設置することにより進行波を発
生するものである。

【００１６】ところが、上記した回転型超音波モータ
や、モノレール型、リニアレール型のリニア型超音波モ
ータでは、何れのタイプも装置自体の大きさの問題によ
り、限られた空間を最大源に利用するといった用途には
不向きである。

【００１７】つまり、図１１の回転型超音波モータでは
圧電素子６３がリング型であり、モノレール型は、直線
運動できる部分に対して他の使用していない部分が大き
く、また、リニアレール型は、直線状のステータが必要
である等の理由により、必然的に設置可能な空間が限ら
れてくる。

【００１８】加えて、図１１の回転型超音波モータで
は、圧電素子６３において図１２に示したような電極パ
ターンの割り出しが必要であると共に、分極処理も交互
に分極方向を変える必要があり、圧電素子６３のコスト
が高くつくといった問題点も有している。

【００１９】一方、最近、図１３及び図１４に示すよう
な構成のリニア型超音波モータが提案されている。これ
らは、薄い角板状の圧電素子７１・７２が長さ方向に伸
縮することを利用し、２枚組み合わせることにより楕円
軌跡を有する超音波振動を発生させるものである。これ
においては、一対の圧電素子７１・７２は一方向に伸縮
するだけの構成であるので、個々において分極方向は同
一であり、また、電極パターンの割り出しも不要とな
る。しかも、薄い角板状の圧電素子７１・７２を、上下
方向に段差を有して平行に、或いは、互いの伸縮方向が
角度を成すように配置し、これらを連結部材にて連結す
るだけの構成であるので、上記した回転型超音波モータ
や、モノレール型、リニアレール型のリニア型超音波モ
ータ等に比べて小型であることはもちろん、限られた空
間を利用するといった用途に適している。

【００２０】以下に、図１３に示すリニア型超音波モー
タについて説明する。このリニア型超音波モータは、同
図（ａ）にその初期状態を示すが、一対の角板状の圧電
素子７１・７２が移動面の法線方向である上下方向に平
行で段差を有した位置に配設されている。そして、これ
ら圧電素子７１・７２が、連結部材７０にて連結されて
いる。この連結部材７０は、圧電素子７１・７２の互い
に対向する振動面７１ａ・７２ａにその一端が接着され
た連結体７４・７４、これら連結体７４・７４の他端同
士と連結され、これら連結体７４・７４の往復運動を楕
円運動に変換することで、押圧されている可動体（図示
せず）に駆動力を付与する連結台７３、及びこれら連結
体７４・７４と連結台７３とを連結する連結軸７５・７
５から構成されている。

【００２１】上記リニア型超音波モータでは、圧電素子
７１・７２に、同一の周波数でπ／２の位相差を有する
２種類の交流電圧信号がそれぞれ供給されると、連結台
７３に質点Ｐが楕円運動して連結台７３に推力が発生
し、連結台７３に可動体を押圧することで、可動体は図
中矢印Ｂにて示す左右両方向に移動される。

【００２２】このようなリニア型超音波モータの駆動
を、図１３（ａ）〜（ｉ）、及び図３を用いて詳細に説
明する。図３は、圧電素子７１・７２に印加する２種類
の交流電圧信号の一周期の波形を示しており、交流電圧
信号であるＡ信号とＢ信号とは、同一周波数、同一振幅
であり、位相がＡ信号に対してＢ信号がπ／２進んだも
のである。このような２種類の交流電圧信号を、圧電素
子７１にＡ信号、圧電素子７２にＢ信号というように供
給すると、まず、信号供給直後のｂ点では、Ａ信号が０
で、Ｂ信号が最大値となる（図３参照）ので、図１３
（ｂ）に示すように、圧電素子７２のみが最大に伸長す
る。したがって、同図（ａ）の初期状態より圧電素子７
１・７２の間隔が狭くなり、初期状態では水平であった
連結台７３が形状的に撓み易い上方向に撓む。図中、質
点をＰにて示す。

【００２３】次に、π／４経過したｃ点では、Ａ信号、
Ｂ信号ともに中位の正電圧であるので（図３参照）、図
１３（ｃ）に示すように、圧電素子７１・７２がそれぞ
れ中位の伸長となる。したがって、圧電素子７１・７２
の間隔がさらに小さくなり、連結台７３がさらに撓む。
このとき、連結台７３の質点Ｐは、Ａ信号の増加、Ｂ信
号の減少とともに、圧電素子７２側に移動する。

【００２４】π／２経過したｄ点では、Ａ信号及びＢ信
号の各電圧値がｂ点に対して逆の関係になるので（図３
参照）、図１３（ｄ）に示すように、圧電素子７２は伸
縮せず、圧電素子７１のみが最大に伸長する。したがっ
て、連結体７３の撓み量は同図（ｂ）と同等であるが、
質点Ｐは、Ａ信号のさらなる増加、Ｂ信号のさらなる減
少とともに、さらに圧電素子７２側に移動する。

【００２５】３π／４経過したｅ点では、Ａ信号及びＢ
信号の各電圧値は逆極性でつりあっているので（図３参
照）、図１３（ｅ）に示すように、圧電素子７１が中位
の伸長で、圧電素子７２が中位の収縮となる。したがっ
て、圧電素子７１・７２の間隔は、同図（ａ）の初期と
同等の状態になり、質点Ｐは初期の水平状態に戻る。

【００２６】π経過したｆ点では、Ａ信号が０でＢ信号
が最小値となり（図３参照）、図１３（ｆ）に示すよう
に、圧電素子７１は伸縮せず、圧電素子７２のみが最大
に収縮する。したがって、圧電素子７１・７２の隙間は
広がり、連結体７３は下方向に撓む。

【００２７】５π／４経過したｇ点では、Ａ信号、Ｂ信
号ともに負電圧であるので（図３参照）、図１３（ｇ）
に示すように、圧電素子７１・７２ともに中位の圧縮と
なる。したがって、圧電素子７１・７２の間隔が最大と
なり、連結体７３はさらに下方向に撓み、連結台７３の
質点Ｐは、Ａ信号の減少、Ｂ信号の増加とともに、同図
（ｆ）の位置よりも圧電素子７１側に移動する。

【００２８】３π／２経過したｈ点では、前記ｆ点とＡ
信号及びＢ信号の各電圧植が逆になるので（図３参
照）、図１３（ｈ）に示すように、圧電素子７２は伸縮
せず、圧電素子７１のみが最大に収縮する。したがっ
て、連結体７３の撓み量は同図（ｆ）と同等であるが、
質点Ｐは、Ａ信号のさらなる減少、Ｂ信号のさらなる増
加とともにさらに圧電素子７１側に移動する。

【００２９】７π／４経過したｉ点では、Ａ信号及びＢ
信号の各電圧値は逆極性でつりあっているので（図３参
照）、圧電素子７１が中位の圧縮となり、圧電素子７２
が中位の伸長となる。したがって、圧電素子７１・７２
の間隔は、同図（ａ）の初期と同等の状態になり、質点
Ｐは初期の水平状態に戻る。

【００３０】このｉ点からπ／４経過したｊ点は、電圧
供給直後のｂ点と同等である。つまり、リニア型超音波
モータは、図１３の（ａ）を初期状態とし、１周期（２
π）の間に同図（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）→（ｅ）→
（ｆ）→（ｇ）→（ｈ）→（ｉ）に変化し、再び次の周
期で（ｂ）戻るといった繰り返し運動を行い、この間、
質点Ｐが楕円運動する。

【００３１】一方、図１４に示すリニア型超音波モータ
は、上記の図１３のリニア型超音波モータと構造的には
ほぼ同じであり、ただ、図１３のリニア型超音波モータ
では、圧電素子７１・７２を上下方向に平行で段差を持
たせて位置に配設していたのに対し、一方の圧電素子７
２を、移動面に平行な位置に配設すると共に、他方の圧
電素子７１を、圧電素子７２の伸縮方向に対してその伸
縮方向が角度θを成すように配置している。そのため、
連結部材７０’の連結台７３’の縦折れ部分が、図１３
のリニア型超音波モータでは左右で異なる長さを有して
いたのに対し、同じ長さを有している。このようなリニ
ア型超音波モータも、圧電素子７１・７２に各々同一の
周波数、同一振幅で一方の交流電圧信号に対して他方の
交流電圧信号が位相差π／２を有する２種類の交流電圧
信号が供給されることによって、連結台７３’が楕円運
動し、連結台７３’上に推力が発生し、連結台７３’に
押圧された可動体が矢印Ｂにて示す左右両方向に移動さ
れることとなる。

【００３２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
記録再生装置のように、磁気ヘッド昇降用モータ５７と
して（図１０（ａ）参照）、ＤＣブラシ付モータ等を使
用した構成では、該モータが高回転低トルクであるため
減速機構が必要であり、減速機構による部品点数の増加
が避けられず、小型化、薄型化を図ることができないと
いった問題を有している。また、部品点数の増加にとも
ない組み立て作業も煩雑になり、かつ、信頼性にも問題
がある。さらに、ギヤのかみ合わせ音により騒音や異音
が発生するといった音の問題も有る。

【００３３】そこで、前述の図１３、図１４にて示した
タイプのリニア型超音波モータを、磁気ヘッド昇降用モ
ータとして用いることが考えられるが、図１３、図１４
のリニア型超音波モータでは、以下に示すような問題が
ある。

【００３４】つまり、連結体７４・７４を圧電素子７１
・７２の振動面７１ａ・７２ａに接着等により取り付け
るため、接着面の法線方向が伸縮方向となる。したがっ
て、圧電素子７１・７２の伸縮による負荷が接着部分に
直にかかり、剥がれ易くなり、信頼性に劣る。

【００３５】また、連結体７４・７４と連結台７３との
連結を、連結軸７５・７５にて行っているので、強度上
の問題から連結軸７５・７５、連結体７４・７４、連結
体７３全てにある程度の肉厚が必要となり、小型化、軽
量化に限界がある。

【００３６】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
リニア型超音波モータは、上記の課題を解決するため
に、一方向にのみ伸縮する一対の圧電素子を連結部材に
て、伸長方向が連結部材の中央部に向く方向となる一
方、収縮方向が連結部材の中央部から離れる方向となる
ように連結し、該連結部材の弾性部表面に両圧電素子の
振動により楕円軌跡の超音波振動を発生させ、該弾性部
に接触する可動体に摩擦力を用いて駆動力を付与するリ
ニア型超音波モータにおいて、上記連結部材が、弾性体
からなる機械的連結のない一体構成物で、その両端の基
台部に、各圧電素子がその伸縮方向と平行な面を取り付
け面として取り付けられていることを特徴としている。

【００３７】上記の構成によれば、一対の圧電素子を連
結し、弾性部分に両圧電素子の振動により楕円軌跡の超
音波振動を発生する連結部材が、弾性体からなる機械的
連結のない一体構成物であるので、前述した図１３、図
１４に示す従来構成のリニア型超音波モータ（以下、同
タイプの従来モータと称する）のように、一対の圧電素
子を、複数の部材が機械的に連結された構成の連結部材
にて連結していた構成に比べ、機械的連結のための強度
を考慮する必要がないので、連結部材の小型化、軽量化
が図れ、ひいては、リニア型超音波モータ自体の小型化
・軽量化が可能となる。

【００３８】両圧電素子の振動を用いて連結部材に楕円
軌跡の超音波振動を生じさせるには、両圧電素子の伸縮
を極力妨げないように連結し、損失をできるだけ小さく
する必要があるが、連結部材の小型化、軽量化が図れる
ことで、同タイプの従来モータに比べて、圧電素子の伸
縮による振動をより効率良くモータ出力に変換すること
ができる。

【００３９】また、上記構成によれば、各圧電素子は、
連結部材の両端に形成された基台部に、圧電素子の伸縮
方向と平行な面を取り付け面として取り付けられるの
で、前述した同タイプの従来モータのように、接着面の
法線方向が圧電素子の伸縮方向となることがなく、圧電
素子の振動による負荷が直に接着面にかかることが避け
られ、剥がれ等の発生を抑制し、信頼性を向上できる。

【００４０】本発明の請求項２記載のリニア型超音波モ
ータは、上記請求項１の構成において、連結部材の基台
部間に、ほぼ平面状を成し、可動体に接触して駆動力を
付与する可動体接触部と、該可動体接触部の面方向と平
行な方向に突出した略Ｕ字形状を成し、両基台部から伝
達される圧電素子の振動にて捻じり変形されて可動体接
触部に楕円軌跡の超音波振動を発生させる捻じり変形部
とが形成されていることを特徴としている。

【００４１】上記の構成によれば、両基台部から伝達さ
れる両圧電素子の振動により、捻じり変形部が捻じり変
形され、この捻じり変形部が、可動体接触部に楕円軌跡
の超音波振動を発生させるので、例えば、同タイプの従
来モータの連結部材と同じような形状で、その両端に基
台部を設けた形状の連結部材を、弾性体からなる機械的
連結のない一体構成物で得た場合、請求項１の構成にて
記載した作用は奏し得るものの、可動体移動面の法線方
向である上下方向へ嵩高な構成となり、例えば、後述す
る請求項８に記載のような磁気ヘッド昇降機構の駆動源
としての用途等の薄型化の要求に応えることができない
が、このような構成とすることで、薄型化が図れ、薄型
化の要求に応えることができる。

【００４２】本発明の請求項３記載のリニア型超音波モ
ータは、請求項２の構成において、連結部材の可動体接
触部に、一対の圧電素子の間隔が狭まったときに可動体
接触部が可動体側に撓み易いように撓み方向を方向付け
る反りが形成されていることを特徴としている。

【００４３】上記の構成によれば、上記連結部材の可動
体接触部に形成された反りにより、一対の圧電素子の間
隔が狭まったときに可動体接触部が可動体側に撓み易く
なるので、可動体接触部の振動がスムーズに行われるよ
うになり、ひいては、可動体の移動をスムーズに行わせ
ることができる。

【００４４】本発明の請求項４記載のリニア型超音波モ
ータは、請求項２の構成において、連結部材に、可動体
接触部とで可動体を挟み込み、かつ弾性により可動体接
触部に可動体を押圧する押圧部が一体に設けられている
ことを特徴としている。

【００４５】本タイプのリニア型超音波モータに限ら
ず、超音波モータにおいては、振動体の楕円軌跡の超音
波振動にて生じた推力を、摩擦力を使って駆動力に変え
るため、可動体を超音波振動している振動体に押圧する
手段は、必要不可欠である。

【００４６】上記の構成によれば、このような必要不可
欠である押圧手段を、連結部材が弾性体からなることを
利用し、可動体を可動体接触部とで挟み込み弾性により
押圧する押圧部として連結部材に一体に形成したので、
例えば、押圧手段をバネ等の付勢手段から別個に構成し
た場合に比べ、バネ等の部品も、またこれを固定するた
めの部品、及びそのための形状加工等も必要なくなり、
コストダウンを図ることができる。尚、押圧力の調整
は、可動体接触部と押圧部との隙間を調整することで簡
単に調整可能である。

【００４７】本発明の請求項５記載のリニア型超音波モ
ータは、上記請求項２の構成において、連結部材におけ
る少なくとも一方の基台部に凸部が形成され、この凸部
に振動伝達防止部材が取り付けられていることを特徴と
している。

【００４８】上記の構成によれば、連結部材の基台部に
凸部が形成され、該凸部に振動伝達防止部材が取り付け
られているので、この振動伝達防止部材により、圧電素
子の振動の外部への伝播を抑制することができる。例え
ば、このリニア型超音波モータを記録再生装置等へ搭載
することにより、記録再生装置等へ振動が伝播されるこ
とによる記録再生特性の劣化を防止することが可能とな
る。

【００４９】本発明の請求項６記載のリニア型超音波モ
ータは、請求項２の構成において、一対の圧電素子が、
一方の圧電素子の基台部への取り付け面と他方の圧電素
子の基台部への取り付け面との成す角度がほぼ直角とな
るように配置されていることを特徴としている。

【００５０】上記の構成によれば、一対の圧電素子は、
その伸縮方向に平行な基台部への取り付け面同士の成す
角度がほぼ直角となるように配置されており、つまり
は、両圧電素子の伸縮方向の成す角度が略直角である。
したがって、両圧電素子に同一の周波数で異なる位相を
持つ交流電圧信号を印加した場合に、可動体接触部に発
生する超音波振動の楕円軌跡が最大となるため進行波の
振幅も最大となる。その結果、交流電圧信号の単位時間
における可動体の移動量が最大となり、単位移動距離に
おける移動時間が最短になる。

【００５１】本発明の請求項７記載のリニア型超音波モ
ータは、請求項６の構成において、一対の圧電素子の内
の一方の圧電素子の伸縮方向が、可動体の移動方向と平
行であることを特徴としている。

【００５２】上記の構成によれば、一方の圧電素子の伸
縮方向が可動体の移動方向と同一とすると、他方の圧電
素子の動体の伸縮の方向が前記移動体の移動方向に対し
て垂直であるため、請求項６の構成による作用に加え
て、一方の圧電素子に印加する交流電圧信号に対する他
方の圧電素子に印加する交流電圧信号の位相差の±符号
を変えることによって可動体の移動方向を反転させる構
成において、移動方向による出力差をなくすことができ
る。

【００５３】本発明の請求項８記載の記録再生装置は、
上記の課題を解決するために、磁界変調によって情報が
記録されるディスクに対して磁気ヘッドを昇降させる磁
気ヘッド昇降機構を備えた記録再生装置において、磁気
ヘッド昇降機構の駆動源として、請求項２に記載のリニ
ア型超音波モータを用いたことを特徴としている。

【００５４】上記の構成によれば、低速高トルクで減速
機構が不要であり、高信頼性、小型、かつ、薄型である
といった利点を備えた請求項２記載のリニア型超音波モ
ータを磁気ヘッドの昇降機構の駆動源に用いている。し
たがって、従来のＤＣブラシ付モータ等を用いた構成に
比べて、減速機構が不要であることによる部品点数の削
減、組み立て作業の簡素化、信頼性の向上が図れると共
に、ギヤ音や異音による騒音問題を解決する。しかも、
記録再生装置の小型化、薄型化を阻まず、また、超音波
モータの最大の利点である応答性を生かした素早い磁気
ヘッドの昇降が可能であるので、記録再生装置において
の録音開始を素早く行うことができる。

【００５５】本発明の請求項９記載の記録再生装置は、
請求項８の構成において、請求項７に記載のリニア型超
音波モータを用い、該リニア型超音波モータの移動方向
とその伸縮方向がほぼ直角を成す側の圧電素子が取り付
けられた基台部が、装置本体の駆動源取り付け用シャー
シの折り曲げによる側面部に取り付けられていることを
特徴としている。

【００５６】上記の構成によれば、低速高トルクで減速
機構が不要であり、高信頼性、小型、かつ、薄型に加え
て、単位移動距離における移動時間が最短で、かつ、一
方の圧電素子に印加する交流電圧信号に対する他方の圧
電素子に印加する交流電圧信号の位相差の±符号を変え
ることによって可動体の移動方向を反転させる構成にお
いて、移動方向による出力差を有することのない請求項
７記載のリニア型超音波モータを、磁気ヘッドの昇降機
構の駆動源に用いているので、請求項８の構成を有する
記録再生装置よりも、より素早い磁気ヘッドの昇降が可
能であると共に、磁気ヘッドを上昇させる場合と下降さ
せる場合とで性能の格差もなく、しかも、シャーシの折
り曲げ部分に取り付けることによって記録再生装置を小
型化、薄型化を阻止するものでもない。

【００５７】本発明の請求項１０記載の記録再生装置
は、請求項８又は９の構成において、上記リニア型超音
波モータの可動体接触部に可動体を押圧する圧力を調整
する押圧力調整手段が設けられていることを特徴として
いる。

【００５８】上記の構成によれば、押圧力調整手段によ
り、リニア型超音波モータの可動体接触部に可動体を押
圧する圧力を調整することができるので、例えば、常に
一定の圧力で可動体を押圧する構成の場合、量産される
可動体の厚みにバラツキがあると、押圧力が強過ぎたり
弱過ぎたりして必要な駆動力を引き出せず、磁気ヘッド
の昇降が行えない等の問題が発生する虞れがあるが、こ
れにより、確実な磁気ヘッドの昇降動作が可能なる。

【００５９】

【発明の実施の形態】

〔実施の形態１〕本発明の実施の一形態について図１な
いし図５に基づいて説明すれば、以下の通りである。

【００６０】まず、図１を用いて、本実施の形態のリニ
ア型超音波モータの構成について説明する。図１（ａ）
は、本実施の形態のリニア型超音波モータの平面図であ
り、同図（ｂ）はその側面図である。図１（ａ)(ｂ）に
示すように、このリニア型超音波モータは、交流電圧信
号が供給されることにより長さ方向に伸縮する角板状の
一対の圧電素子１・２と、これら圧電素子１・２を連結
する、弾性体からなる連結部材３とから構成されてお
り、後述のように圧電素子１・２に２種類の超音波領域
に属する高周波の交流電圧信号が印加されることで、連
結部材３の可動体接触部３ｂが、周波数に応じた楕円運
動を行い、つまり楕円軌跡の超音波振動を発生し、それ
にて生じる推力が摩擦力にて駆動力に変換され、矢印Ａ
にて示す左右両方向に可動体４を移動させるようになっ
ている。

【００６１】上記圧電素子１・２は、例えばチタン酸バ
リウム系圧電素子であり、一対の圧電素子１・２の伸縮
により、これら圧電素子１・２の間を連結する連結部材
３が楕円運動するように、一方の圧電素子２は、矢印Ａ
にて示す可動体４の移動方向とその伸縮方向とが平行と
なるように配置され、他方の圧電素子１は、その伸縮方
向がもう一方の圧電素子２の伸縮方向と角度θ₁を成す
ように配置されている。この角度θ₁は、圧電素子１の
伸長時に可動体接触部３ｂを上方に押し上げ得る角度で
あれば良く、ここでは、９０°より小さいものとする。
但し、この角度θ₁が９０°に近いほど可動体接触部３
ｂを同じ圧電素子１・２の伸縮率でも大きく持ち上げる
ことができる。

【００６２】上記連結部材３は、機械的連結のない一体
構成物からなるもので、板バネ等から構成されている。
連結部材３の両端には、一対の圧電素子１・２を取り付
ける基台部３ａ・３ａ’が形成されており、これら基台
部３ａ・３ａ’に、伸縮方向と平行な面を取り付け面と
して、接着により取り付けられている。このように、伸
縮方向と平行な面を取り付け面として取り付けられるこ
とで、たとえ接着による取り付けでも、振動による負荷
が直に接着面にかかることがないので、剥がれ等が起こ
り難くなり、信頼性が向上する。

【００６３】上記連結部材３におけるこれら基台部３ａ
・３ａ’間には、可動体４と接触し、可動体４に駆動力
を付与する可動体接触部３ｂと、この可動体接触部３ｂ
に楕円軌跡の超音波振動を行わせる捻じり変形部３ｃと
が形成されている。

【００６４】上記捻じり変形部３ｃは、可動体接触部３
ｂの面方向と平行な方向に突出した略Ｕ字形状をなす部
分を有し、この略Ｕ字形状をなす部分の一端部が上向き
に折曲されて可動体接触部３ｂの一端部と接続し、他端
部が下向きに折曲されて基台部３ａ’と接続している。
このような構成により、両基台部３ａ・３ａから伝達さ
れる上記圧電素子１・２の弾性振動にて捻じり変形さ
れ、当該捻じり変形部３ｃに繋がる上記可動体接触部３
ｂに楕円軌跡の超音波振動を発生させ、進行波を生じさ
せるようになっている。

【００６５】上記可動体接触部３ｂは、ほぼ平面状を成
し、一端部が基台部３ａに接続され、他端部が捻じり変
形部３ｃに接続されている。可動体接触部３ｂと基台部
３ａとの間は、上記したθ₁の角度で折曲され、かつ、
肉厚は同じであるものの、振動が効率よく伝達されるよ
うに幅細に形成されている。このような構成により、可
動体接触部３ｂは、圧電素子１・２の弾性振動による捻
じり変形部３ｃの変形により楕円軌跡の超音波振動を発
生し、可動体４の移動面の法線方向となる上下方向に振
幅を有する進行波を生じて、押圧されている可動体４に
駆動力を付与し移動させる。

【００６６】また、上記可動体接触部３ｂには、圧電素
子１・２の弾性振動により圧電素子１・２間の間隔が狭
められたとき、上向きに撓み易いように撓み方向を方向
付ける反りが形成されており、若干上方に膨らんだ形状
に形成されている。

【００６７】上記可動体４は、図示しないバネ等によ
り、可動体接触部３ｂに付勢されており、可動体接触部
３ｂに楕円軌跡の超音波振動が発生すると、可動体接触
部３ｂと可動体４と間の摩擦力を用いて駆動力が付与さ
れ移動される。

【００６８】ところで、上記構成においては、可動体４
は、図示しないバネ等により、可動体接触部３ｂに付勢
された構成としたが、図５に示すような構成とすること
も、本実施の形態のリニア型超音波モータにおいては可
能である。

【００６９】つまり、図５に示すように、可動体接触部
３ｂに、当該可動体接触部３ｂとで可動体４を挟み込
み、可動体接触部３ｂに可動体４を弾性により押圧する
押圧部３ｅが一体的に設けられた構成である。図１のリ
ニア型超音波モータでは、バネ等の付勢手段を用いて、
可動体４を可動体接触部３ｂに押圧することが必要であ
るが、このような構成とすることで、バネ等の部品も、
またこれを固定するための部品も必要なくなり、図１の
構成よりも、部品削減によるコストダウンを図ることが
できるといった優れた利点がある。また、押圧力の調整
は、可動体接触部３ｂと押圧部３ｅとの隙間を調整する
ことで簡単に調整可能である。

【００７０】次に、上記構成の有するリニア型超音波モ
ータの駆動を制御する制御系について、図２を用いて説
明する。図２は制御系のブロック図である。制御系は、
大きくは直流電源１０と、この直流電源１０によって駆
動され、同一振幅、同一周波数で、π／２の位相差を有
する２種類の超音波領域に属する高周波の交流電圧信号
を生成して圧電素子１・２にそれぞれ供給する駆動部１
１とからなる。

【００７１】駆動部１１は、必要とする高周波数の交流
電圧信号を発振する発振部１２と、この発振部１２にて
発振された交流電圧信号の位相を制御して、圧電素子１
・２に供給する２種類の交流電圧信号の位相に整える位
相制御部１３と、この位相制御部１３にて位相が制御さ
れた２種類の交流電圧信号の振幅を必要な振幅に調整す
る振幅調整部１４ａ・１４ｂと、発振部１２及び振幅調
整部１４ａ・１４ｂをフィードバック制御するフィード
バック部１５とによって構成される。

【００７２】上記位相制御部１３は、圧電素子１・２に
供給する２種類の交流電圧信号において、一方の交流電
圧信号を基準として他方の交流電圧信号を、基準とする
先の交流電圧信号に対してπ／２の位相差を有するよう
に調整する位相差部１３ａと、リニア型超音波モータの
反転を行うために位相差の±符号を逆にする反転部１３
ｂと、圧電素子１・２に供給する２種類の交流電圧信号
の電圧と電流の位相差を検出する位相差検出部１３ｃと
で構成される。また、制御系には、リニア型超音波モー
タの速度を検出するために、エンコーダ等の速度検出部
１６が設置されている。

【００７３】上記位相差検出部１３ｃにおいて検出され
た信号は、ラインＬ２を介してフィードハック部１５に
入力される。フィードバック部１５は、該検出信号を基
に、電圧信号の電圧と電流の位相差を一定値あるいは一
定範囲内に保つための制御信号をラインＬ３を介して発
振部１２に入力し、該発振部１２から発振する交流電圧
信号の周波数を制御する。

【００７４】速度検出部１６は、ラインＬ４を介して上
記フィードハック部１５に速度信号を入力する。フィー
ドバック部１５には、速度検出部１６からの速度信号と
共に、反転信号を含んだ速度指令信号がラインＬ１を介
して入力されており、フィードバック部１５では、これ
らの速度信号と速度指令信号とを比較し、所定の速度と
なる交流電圧信号を発振するための制御信号をラインＬ
３を介して発振部１２に入力する。これにより、発振部
１２から所定の周波数となる交流電圧信号が発振され、
位相差検出部１３ｃに入力され、位相差部１３ａに入力
する。

【００７５】位相差部１３ａでは、入力された交流電圧
信号に対して位相を１／２ほどずらした交流電圧信号を
生成し、ラインＬ９を介して反転部１３ｂに入力する一
方、元の位相の交流電圧信号をラインＬ５を介して同様
に反転部１３ｂに入力する。この反転部１３ｂには、フ
ィードバック部１５からラインＬ６を介して反転指令信
号も入力されており、反転部１３ｂは、この反転指令信
号に応じてラインＬ９を介して入力された交流電圧信号
の位相を０または±１ほど変化させることにより、上記
リニア型超音波モータの反転駆動を行う。

【００７６】また、反転部１３ｂにラインＬ５を介して
入力された交流電圧信号は、ラインＬ７を介してそのま
ま振幅調整部１４ａに入力し、この振幅調整部１４ａに
て、フィードハック部１５よりラインＬ８を介して入力
される速度指令信号に応じて振幅調整され、リニア型超
音波モータの圧電素子１に供給される。

【００７７】一方、反転部１３ｂにラインＬ９を介して
入力され、反転指令信号により位相を変化させられた交
流電圧信号は、ラインＬ１０を介して振幅調整部１４ｂ
に入力し、この振幅調整部１４ｂにて、フィードハック
部１５よりラインＬ８を介して入力される速度指令信号
に応じて振幅調整され、リニア型超音波モータの圧電素
子２に供給される。

【００７８】尚、このような２枚の圧電素子１・２に交
流電圧信号を供給する場合における速度調整は、圧電素
子１・２に供給する２種類の交流電圧信号において一方
もしくは両方の振幅を変化させる方法と、２種類の交流
電圧信号の位相差を変化させる方法、および２種類の交
流電圧信号の周波数を変化させる方法などがあり、ま
た、これら３種類の方法を組み合わせた方法によっても
行うことができる。

【００７９】そして、このように、圧電素子１・２に各
々同一の周波数で一方の交流電圧信号に対して他方の交
流電圧信号がπ／２の位相差を有する２種類の交流電圧
信号が供給されることによって、可動体接触部３ｂに進
行波による楕円軌跡を有する超音波振動が発生し、可動
体４が移動される。

【００８０】次に、図３及び図４を用いて、上記構成の
リニア型超音波モータの動作を詳細に説明する。図３
は、圧電素子１・２に印加する２種類の交流電圧信号の
１周期（２π）の波形を示しており、交流電圧信号であ
るＡ信号とＢ信号とは、同一周波数、同一振幅であり、
位相がＡ信号に対してＢ信号がπ／２進んだものであ
る。このような２種類の交流電圧信号を、圧電素子１に
Ａ信号、圧電素子２にＢ信号というように供給すると、
まず、信号供給直後のｂ点では、Ａ信号が０で、Ｂ信号
が最大値となるので（図３参照）、図４（ｂ）に示すよ
うに、圧電素子１は伸縮せず、圧電素子２のみが最大に
伸長する。このとき、同図（ａ）の初期状態より圧電素
子１・２の間隔が狭くなり、可動体接触部３ｂが捻じり
変形部３ｃの弾性により形状的に撓み易い上方向に撓
む。図中、Ｐにて可動体接触部３ｂの質点を示す。

【００８１】π／４経過したｃ点では、Ａ信号、Ｂ信号
ともに正電圧であるので（図３参照）、図４（ｃ）に示
すように、両圧電素子１・２はそれぞれ中位の伸長とな
る。このとき、同図（ｂ）の状態よりも、圧電素子１・
２の間隔はさらに小さくなり、可動体接触部３ｂはさら
に上方向に撓み、また、圧電素子１が伸長する反面、圧
電素子２の伸長量が減少するため、可動体接触部３ｂの
質点Ｐは圧電素子２側に移動する。

【００８２】π／２経過したｄ点では、Ａ信号及びＢ信
号の各電圧値がｂ点に対して逆の関係になるので（図３
参照）、図４（ｄ）に示すように、圧電素子２は伸縮せ
ず、圧電素子１のみが最大に伸長する。このとき、撓み
量は同図（ｃ）の状態よりも減少するが、可動体接触部
３ｂの圧電素子１側が最大に持ち上げられるため、質点
Ｐはさらに圧電素子２側に移動する。

【００８３】３π／４経過したｅ点では、Ａ信号及びＢ
信号の各電圧値は逆極性でつりあっており（図３参
照）、図４（ｅ）に示すように、圧電素子１は中位の伸
長となり、圧電素子２は中位の収縮となる。このとき、
圧電素子１・２の間隔は、図４（ａ）にて示す初期状態
と同じであるが、捻じり変形部３ｃの弾性により、下方
向に最も大きく撓み、質点Ｐはさらに圧電素子２側に移
動する。

【００８４】π経過したｆ点では、Ａ信号が０でＢ信号
が最小値となるので（図３参照）、図４（ｆ）に示すよ
うに、圧電素子１は収縮伸長せず、圧電素子２のみが最
大に収縮する。このとき、下方向に撓みながら引き延ば
された形状となり、質点Ｐは、同図（ｅ）とは反対の、
圧電素子１側に移動する。

【００８５】５π／４経過したｇ点では、Ａ信号、Ｂ信
号ともに負電圧であり（図３参照）、図４（ｇ）に示す
ように、圧電素子１・２とも中位の収縮となる。このと
き、圧電素子１・２の間隔は最大となり、下方に撓んだ
状態で圧電素子１側に可動体接触部が移動し、質点Ｐも
さらに圧電素子１側に移動する。

【００８６】３π／２経過したｈ点では、前記ｆ点とＡ
信号及びＢ信号の各電圧値が逆になり（図３参照）、図
４（ｈ）に示すように、圧電素子２は伸縮せず、圧電素
子１のみが最大に収縮する。このとき、圧電素子１・２
は、同図（ｇ）の状態よりもさらに圧電素子１側に移動
し、質点Ｐもさらに圧電素子１側に移動する。

【００８７】７π／４経過したｉ点では、Ａ信号及びＢ
信号の各電圧値は逆極性でつりあっており（図３参
照）、図４（ｉ）に示すように、圧電素子１が中位の収
縮となり、圧電素子２が中位の伸長となる。このとき、
捻じり変形部３ｃの弾性により可動体接触部３ｂは上向
きに撓み、質点Ｐはさらに圧電素子１側に移動する。

【００８８】このｉ点からπ／４経過したｊ点は、電圧
供給直後のｂ点と同等であり、つまり、リニア型超音波
モータは、図４の（ａ）を初期状態とし、１周期（２
π）の間に同図（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）→（ｅ）→
（ｆ）→（ｇ）→（ｈ）→（ｉ）に変化し、再び次の周
期で（ｂ）戻るといった繰り返し運動を行い、この間に
頂点Ｐは楕円軌跡を描く。

【００８９】以上のように、上記の構成によれば、一対
の圧電素子１・２を連結し、弾性部分に両圧電素子の振
動により楕円軌跡の超音波振動を発生する連結部材３
が、弾性体からなる機械的連結のない一体構成物である
ので、前述した図１３、図１４に示す従来構成のリニア
型超音波モータ（以下、同タイプの従来モータと称す
る）のように、一対の圧電素子を、複数の部材が機械的
に連結された構成の連結部材にて連結していた構成に比
べ、機械的連結のための強度を考慮する必要がないの
で、連結部材の小型化、軽量化が図れ、ひいては、リニ
ア型超音波モータ自体の小型化・軽量化が可能となる。
そして、連結部材３の小型化、軽量化が図れることで、
同タイプの従来モータに比べて、圧電素子の伸縮による
振動をより効率良くモータ出力に変換することもでき
る。

【００９０】また、上記構成によれば、各圧電素子１・
２は、連結部材３の両端に形成された基台部３ａ・３
ａ’に、圧電素子１・２の伸縮方向と平行な面を取り付
け面として取り付けられるので、前述した同タイプの従
来モータのように、接着面の法線方向が圧電素子の伸縮
方向となることがなく、圧電素子１・２の振動による負
荷が直に接着面にかかることが避けられ、剥がれ等の発
生を抑制し、信頼性を向上できる。

【００９１】また、連結部材３の基台部３ａ・３ａ’間
に、可動体４と接触して駆動力を付与する可動体接触部
３ｂと、両基台部３ａ・３ａ’から伝達される圧電素子
１・２の振動にて捻じり変形されて可動体接触部３ｂに
楕円軌跡の超音波振動を発生させる捻じり変形部３ｃと
に機能を別けて形成したので、同じモータ出力を、より
薄型な構成で得ることができ、薄型化の要求に応えるこ
とができる。

【００９２】また、連結部材３の可動体接触部３ｂに、
一対の圧電素子１・２の間隔が狭まったときに可動体接
触部３ｂが可動体４側に撓み易いように撓み方向を方向
付ける反りが形成されているので、可動体接触部３ｂの
振動がスムーズに行われるようになり、ひいては、可動
体４の移動をスムーズに行わせることができる。

【００９３】尚、本実施の形態では、圧電素子１・２の
間を連結する連結部材３が楕円運動するように、圧電素
子１・２の各伸縮方向に角度θ₁が形成されるように圧
電素子１・２を配設したが、従来技術の項で説明したよ
うに、上下方向に平行で段差を有するように、圧電素子
１・２を配置してもよい。

【００９４】〔実施の形態２〕本発明の実施の他の形態
について図６に基づいて説明すれば、以下の通りであ
る。尚、説明の便宜上、前記の実施の形態１にて示した
部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記
し、その説明を省略する。

【００９５】図１、図５に示した、実施の形態１におけ
るリニア型超音波モータは、一対の圧電素子１・２のそ
れぞれの伸縮方向がなす角度θ₁は、９０°より小さい
角度で配置されていたのに対し、本実施の形態のリニア
型超音波モータでは、図６に示すように、一対の圧電素
子１・２を、それぞれの伸縮方向がほぼ９０°を成すよ
うに配置した構成となっている。

【００９６】尚、リニア型超音波モータの駆動を制御す
る制御系は、実施の形態１の図２にで示した制御系と同
じであり、本実施の形態のリニア型超音波モータの圧電
素子１・２に、実施の形態１の図３にて波形を示した２
種類の交流電圧信号を印加したときの動作も、前述の図
４（ｂ）〜（ｉ）にて示したものと同じであるので、詳
細な説明は省略する。

【００９７】このような構成とすることで、圧電素子１
・２の伸縮方向が互いに直交するため、可動体接触部３
ｂに発生する超音波振動の楕円軌跡が最大となり、進行
波の振幅も最大となる。その結果、交流電圧信号の単位
時間における可動体４の移動量が最大となり、単位移動
距離における移動時間が最短となる。つまりは、実施の
形態１のリニア型超音波モータよりも効率的に有利にな
る。

【００９８】また、実施の形態１のリニア型超音波モー
タの場合、９０°より小さい角度θ₁であったため、可
動体接触部３ｂの質点Ｐが描く楕円軌跡が、圧電素子１
の伸縮方向の向きと同じ側に楕円軸を有するものとな
る。したがって、可動体４の移動方向の反転を、一対の
圧電素子１・２に印加する交流電圧信号の位相差の±符
号を変えることで行うと、矢印Ａにて示す可動体４の移
動方向に対して鋭角になる移動方向（図において左側）
への移動の性能が劣っていた。

【００９９】しかしながら、上記のような圧電素子１・
２の伸縮方向を互いに直交させた構成とすることで、可
動体接触部３ｂの質点が超音波振動により描く楕円軌跡
が、ほぼ上下方向に楕円軸を有するものとなるので、上
記のように２種類の交流電圧信号の位相差の±符号を変
えることで移動方向を反転させるような駆動方法でも、
その進行方向による速度や推力の差がほとんど無くな
る。

【０１００】〔実施の形態３〕本発明の実施の他の形態
について図７、及び図８に基づいて説明すれば、以下の
通りである。尚、説明の便宜上、前記の実施の形態にて
示した部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号
を付記し、その説明を省略する。

【０１０１】本実施の形態では、本発明に係るリニア型
超音波モータを、磁界変調によって記録されるディスク
の記録再生装置において磁気ヘッドを昇降させる磁気ヘ
ッド昇降用モータに用いた場合を例示する。

【０１０２】図７を用いて、本実施の形態の記録再生装
置における磁気ヘッドの昇降機構について説明する。図
７（ａ）は、記録再生装置の要部平面図であり、同図
（ｂ）は、記録再生装置の要部側面図である。磁気ヘッ
ド２３は、アーム２２に取り付けられており、アーム２
２の上下方向への回転運動により昇降可能となってい
る。アーム２２は、光ピックアップ２０に固定されたア
ングル２１に対し上下方向の回転が可能となるように取
り付けられている。また、アーム２２は、磁気ヘッド２
３がディスク２４に対してある範囲の圧力にて押圧可能
となるように、アングル２１に対してバネ２５により付
勢されている。

【０１０３】上記アーム２２の上下方向への回転運動
は、ディスク２４を収納可能とするシャーシ２８に対
し、上下方向に回転できるように取り付けられたリフト
レバー２６により行われる。すなわち、このリフトレバ
ー２６を昇降させることにより磁気へッド２３の昇降が
可能となる。また、磁気へッド２３がディスク２４に接
している（録音）状態において振動や落下により磁気ヘ
ッド２３を跳ね上げないように、リフトレバー２６をシ
ャーシ２８に対して付勢するバネ２９も設けられてい
る。

【０１０４】上記リフトレバー２６の上下方向への回転
は、スライドレバー３０の前後方向への移動により行わ
れ、スライドレバー３０には、該レバー３０の前後方向
の移動によりリフトレバー２６を回転させるためのカム
形状のような昇降手段３０ａが形成され、リフトレバー
２６側には、該昇降手段３０ａの駆動を受ける被動手段
２６ａが形成されている。

【０１０５】上記シャーシ２８には、スライドレバー３
０を可動体と見なし、該レバー３０を前後方向に移動さ
せ得るように、リニア型超音波モータ４０が取り付けら
れている。

【０１０６】このリニア型超音波モータ４０は、前述の
実施の形態２で説明した図６に示すタイプのリニア型超
音波モータであり、そのため、シャーシ２８の主面に対
して圧電素子１の取り付け面が略直角となる。ここで
は、シャーシ２８に設けられた折り曲げによる側面部
に、圧電素子１が取り付けられている基台部３ａが取り
付けられており、これにより、上下方向に嵩高になるこ
とを避け、小型化、薄型化を図っている。

【０１０７】図８は、リニア型超音波モータ４０の取り
付け部分の拡大図である。リニア型超音波モータ４０に
おける連結部材３の基台部３ａ・３ａ’には、それぞれ
凸部３ｆが２個ずつ形成されており、これら各凸部３ｆ
に、振動伝達防止部材である防振ゴム４１が取り付けら
れている。シャーシ２８への基台部３ａの取り付けは、
この基台部３ａに取り付けられた防振ゴム４１・４１を
外周側から押さえて固定する取り付け金具４２ａ・４２
ａを用いて行われ、また、基台部３ａ’の取り付けは、
該基台部３ａ’に取り付けられた防振ゴム４１・４１を
外周側から押さえて固定する取り付け金具４２ｂ・４２
ｂを用いて行われている。このような防振ゴム４１を介
して取り付けとすることで、圧電素子１・２の振動が基
台部３ａ・３ａ’を介してシャーシ２８へ伝播されるこ
とが防止される。

【０１０８】また、上記リニア型超音波モータ４０の連
結部材３には、前述の押圧部３ｅが設けられており、可
動体接触部３ｂとの間でスライドレバー３０を挟み込
み、弾性力により可動体接触部３ｂ側へとスライドレバ
ー３０を押圧するようになっている。したがって、この
場合、可動体接触部３ｂと押圧部３ｅとの間の寸法は、
スライドレバー３０の厚みと、押圧部３ｅの有する弾性
力を考慮し、スライドレバー３０が問題なく駆動され得
るように設計されている。

【０１０９】そして、上記リニア型超音波モータ４０
は、前述の実施の形態１で説明した図２と同様の制御系
により駆動される。

【０１１０】上記構成を有する記録再生装置において、
リニア型超音波モータ４０の圧電素子１に、図３に示す
Ａ信号を供給し、圧電素子２にＢ信号を供給すると、図
３ではＡ信号に対してＢ信号の位相がπ／２進んでいる
ので、可動体接触部３ｂの質点は時計回り方向に回転運
動し、スライドレバー３０は前方向に移動させられ、リ
フトレバー２６が下方向に回転し磁気へッド２３は下方
向に回転しながら降りる。

【０１１１】また、図３におけるＡ信号とＢ信号の位相
差関係が逆となるように、Ａ信号に対してＢ信号の位相
がπ／２遅れたものとすると、可動体接触部３ｂの質点
は、反時計回り方向に回転運動するため、スライドレバ
ー３０は後方向に移動させられ、リフトレバー２６は上
方向に回転し前記磁気へッド２３は上方向に回転しなが
ら上昇する。

【０１１２】以上のように、上記の構成によれば、低速
高トルクで減速機構が不要であり、高信頼性、小型、薄
型で、かつ、単位移動距離における移動時間が最短で、
また、一対の圧電素子１・２に供給する２種類の交流電
圧信号の位相差の±符号を変えることによって、可動体
の移動方向を反転させても、移動方向による出力差を殆
ど有しないといったリニア型超音波モータ４０を、磁気
ヘッド２３の昇降機構の駆動源に用いている。

【０１１３】したがって、従来のＤＣブラシ付モータ等
を用いた構成に比べて、減速機構が不要であることによ
る部品点数の削減、組み立て作業の簡素化、信頼性の向
上が図れると共に、ギヤ音や異音による騒音問題も解決
できる。しかも、記録再生装置の小型化、薄型化を阻ま
ず、また、超音波モータの最大の利点である応答性を生
かした素早い磁気ヘッドの昇降が可能であるので、記録
再生装置においての録音開始を素早く行うことができ
る。

【０１１４】また、上記リニア型超音波モータ４０のよ
うに、一対の圧電素子１・２の伸縮方向がほぼ直角を成
す場合、上記した優れた利点を有する反面、何の配慮も
なく取り付けると、上下方向に嵩高に成りかねないが、
シャーシ２８の折り曲げによる側面部を利用して取り付
けているので、小型化・薄型化が可能である。

【０１１５】また、磁気ヘッド２３を昇降させるには、
スライドレバー３０を確実に前後移動させればよいた
め、リニア型超音波モータの駆動制御に、速度制御等の
複雑な制御も必要なく、制御系を構成する駆動回路自体
も簡素化でき、コストダウンが可能となる。

【０１１６】尚、複合振動型として、特開平７−１７７
７６７号公報には、屈曲振動と縦振動との複合振動によ
り移動体を移動させるリニア型超音波モータが開示され
ているが、該公報に記載されているリニア型超音波モー
タでは、弾性体が可動体の移動方向と直交する上下方向
に伸びた形状になる。したがって、やはり、本実施の形
態のような記録再生装置の磁気ヘッド昇降機構の駆動源
のように、薄型化が必須の構成であるものに対しては不
利である。

【０１１７】〔実施の形態４〕本発明の実施の他の形態
について図９に基づいて説明すれば、以下の通りであ
る。尚、説明の便宜上、前記の実施の形態にて示した部
材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記
し、その説明を省略する。

【０１１８】図９に示すように、本実施の形態の記録再
生装置は、装置本体側に、スライドレバー３０を可動体
接触部３ｂに押圧する押圧力を一定範囲内で調整可能な
押圧力調整機構（押圧力調整手段）が設けられており、
この点が、実施の形態３の記録再生装置と異なる。した
がって、以下、この押圧力調整機構の構成についてのみ
説明する。図９（ａ）は、記録再生装置の要部平面図で
あり、同図（ｂ）は、記録再生装置の要部側面図であ
る。前述の実施の形態３で説明したように、磁気ヘッド
２３の昇降において、スライドレバー３０は、リニア型
超音波モータ４０における可動体接触部３ｂの楕円運動
により前後運動され、可動体接触部３ｂが発生する推力
を摩擦力を介してスライドレバー３０に伝達するため、
スライドレバー３０を可動体接触部３ｂへと押圧する押
圧力は、必要かつ一定範囲内にあることが重要になる。

【０１１９】すなわち、押圧力が小さいと、必要な推力
が得られず、スライドレバー３０を移動させることがで
きない。反対に、押圧力が大きいと圧電素子１・２の伸
縮を妨げることになり必要な推力が発生しないため、ス
ライドレバー３０が移動できない。

【０１２０】また、リニア型超音波モータ４０の運動に
対して確実に押圧させる構成として、実施の形態３の記
録再生装置では、リニア型超音波モータ４０の連結部材
３に押圧部３ｅを一体的に形成し、可動体接触部３ｂと
押圧部３ｅとの間隔を調整することで、押圧力の調整を
行うようになっている。しかしながら、このような構成
の場合、挟持部分の寸法精度によってのみ押圧力が調整
されるため、実際の量産における押圧力のばらつきが大
きくなる。

【０１２１】そこで、本実施の形態の記録再生装置で
は、リニア型超音波モータ４０の押圧部３ｅ’と可動体
接触部３ｂとの間隔を、スライドレバー３０を挿入後も
僅かな隙間ができるように設定し、この押圧部３ｅ’に
対して下方向に圧力を加える押圧調整部材３４を設けて
いる。

【０１２２】この押圧調整部材３４は、押圧部３ｅ’に
対して下方向に圧力を加える加圧部３４ｂと、後述する
調整ネジ３５を捩じ込むことによって加圧部３４ｂが押
圧部３ｅ’に対して圧力を加えるように押し下げられる
被圧部３４ａとにより構成されている。そして、この押
圧調整部材３４は、固定台３３に圧電素子１・２の運動
を妨げずに弾性特性を持って固定されている。

【０１２３】上記固定台３３は、押圧調整部材３４がリ
ニア型超音波モータ４０に接することにより伝達される
弾性振動をシャーシ２８に伝達しないように成形材料な
どの制振性を有する材料から形成され、押圧調整部材３
４をシャーシ２８に取り付け、さらに調整ネジ３５が被
圧部３４ａを押し下げることにより押圧力の調整を行っ
た後、被圧部３４ａの反力によって固定台３３に対して
調整ネジ３５が固定されている。即ち、上記の押圧力調
整機構は、圧力調整部材３４、固定台３３、調整ネジ３
５、及び押圧部３ｅ’により構成される。

【０１２４】ここでのスライドレバー３０に対する押圧
力の調整は、圧電素子１・２に交流電圧信号を供給した
場合の狂信周波数の変化により押圧力を調整する方法を
用い、共振周波数が一定範囲内となるように、調整ネジ
３５により押圧力の調整を行う。

【０１２５】このような押圧調整部材３４を設けた構成
とすることで、確実にスライドレバー３０が移動可能と
なる押圧力を、薄型化の要求を満足しながら調整できる
と共に、量産体制下で製造される場合の信頼性を向上で
きる。

【０１２６】

【発明の効果】本発明の請求項１記載のリニア型超音波
モータは、以上のように、連結部材が、弾性体からなる
機械的連結のない一体構成物で、その両端の基台部に、
各圧電素子がその伸縮方向と平行な面を取り付け面とし
て取り付けられている構成である。

【０１２７】これにより、同タイプの従来モータのよう
に、一対の圧電素子を、複数の部材が機械的に連結され
た構成の連結部材にて連結していた構成に比べ、機械的
連結のための強度を考慮する必要がないので、連結部材
の小型化、軽量化が図れ、ひいては、リニア型超音波モ
ータ自体の小型化・軽量化が可能となる。

【０１２８】また、連結部材の小型化、軽量化が図れる
ことで、同タイプの従来モータに比べて、圧電素子の伸
縮による振動をより効率良くモータ出力に変換すること
ができる。

【０１２９】さらに、圧電素子は伸長方向と平行な面を
取り付け面として取り付けられるので、圧電素子の振動
による負荷が直に接着面にかかることが避けられ、剥が
れ等の発生を抑制し、信頼性を向上できるといった効果
を奏する。

【０１３０】本発明の請求項２記載のリニア型超音波モ
ータは、上記請求項１の構成において、連結部材の基台
部間に、ほぼ平面状を成し、可動体に接触して駆動力を
付与する可動体接触部と、該可動体接触部の面方向と平
行な方向に突出した略Ｕ字形状を成し、両基台部から伝
達される圧電素子の振動にて捻じり変形されて可動体接
触部に楕円軌跡の超音波振動を発生させる捻じり変形部
とが形成されている構成である。

【０１３１】これにより、請求項１の構成に含まれる、
同タイプの従来モータの連結部材と同じような形状で、
その両端に基台部を設けた形状の連結部材を、弾性体か
らなる機械的連結のない一体構成物で得た構成に比べ、
薄型化が図れ、例えば請求項８のように、記録再生装置
に用いられる場合に必要な薄型化の要求に応えることが
できるという効果を奏する。

【０１３２】本発明の請求項３記載のリニア型超音波モ
ータは、請求項２の構成において、連結部材の可動体接
触部に、一対の圧電素子の間隔が狭まったときに可動体
接触部が可動体側に撓み易いように撓み方向を方向付け
る反りが形成されている構成である。

【０１３３】これにより、可動体接触部の振動がスムー
ズに行われるので、請求項２の構成による効果に加え
て、可動体の移動をスムーズに行わせることができると
いう効果を奏する。

【０１３４】本発明の請求項４記載のリニア型超音波モ
ータは、請求項２の構成において、連結部材に、可動体
接触部とで可動体を挟み込み、かつ弾性により可動体接
触部に可動体を押圧する押圧部が一体に設けられている
構成である。

【０１３５】これにより、請求項２の構成による効果に
加えて、例えば、押圧手段をバネ等の付勢手段から別個
に構成した場合に比べ、バネ等の部品も、またこれを固
定するための部品、及びそのための形状加工等も必要な
くなり、コストダウンを図ることができるという効果を
奏する。

【０１３６】本発明の請求項５記載のリニア型超音波モ
ータは、上記請求項２の構成において、連結部材におけ
る少なくとも一方の基台部に凸部が形成され、この凸部
に振動伝達防止部材が取り付けられている構成である。

【０１３７】これにより、請求項２の構成による効果に
加えて、圧電素子の振動の外部への伝播を抑制すること
ができるので、例えば、このリニア型超音波モータを記
録再生装置等へ搭載した場合、記録再生装置等へ振動が
伝播されることによる記録再生特性の劣化を防止するこ
とが可能となるといった効果を奏する。

【０１３８】本発明の請求項６記載のリニア型超音波モ
ータは、請求項２の構成において、一対の圧電素子が、
一方の圧電素子の基台部への取り付け面と他方の圧電素
子の基台部への取り付け面との成す角度がほぼ直角とな
るように配置されている構成である。

【０１３９】これにより、両圧電素子に同一の周波数で
異なる位相を持つ交流電圧信号を印加した場合に、可動
体接触部に発生する超音波振動の楕円軌跡が最大となる
ため進行波の振幅も最大となる。その結果、請求項２の
構成による効果に加えて、交流電圧信号の単位時間にお
ける可動体の移動量が最大、単位移動距離における移動
時間が最短となり、可動体の高効率な移動を可能とする
という効果を奏する。

【０１４０】本発明の請求項７記載のリニア型超音波モ
ータは、請求項６の構成において、一対の圧電素子の内
の一方の圧電素子の伸縮方向が、可動体の移動方向と平
行である構成である。

【０１４１】これにより、請求項６の構成による効果に
加えて、一方の圧電素子に印加する交流電圧信号に対す
る他方の圧電素子に印加する交流電圧信号の位相差の±
符号を変えることによって可動体の移動方向を反転させ
る構成において、移動方向による出力差をなくすことが
できるという効果を奏する。

【０１４２】本発明の請求項８記載の記録再生装置は、
以上のように、磁界変調によって情報が記録されるディ
スクに対して磁気ヘッドを昇降させる磁気ヘッド昇降機
構を備えた記録再生装置において、磁気ヘッド昇降機構
の駆動源として、請求項２に記載のリニア型超音波モー
タを用いた構成である。

【０１４３】これにより、低速高トルクで減速機構が不
要であり、高信頼性、小型、かつ、薄型であるといった
利点を備えた請求項２記載のリニア型超音波モータを磁
気ヘッドの昇降機構の駆動源に用いているので、従来の
ＤＣブラシ付モータ等を用いた構成に比べて、減速機構
が不要であることによる部品点数の削減、組み立て作業
の簡素化、信頼性の向上が図れると共に、ギヤ音や異音
による騒音問題を解決することができる。しかも、記録
再生装置の小型化、薄型化を阻まず、また、超音波モー
タの最大の利点である応答性を生かした素早い磁気ヘッ
ドの昇降が可能であるので、記録再生装置においての録
音開始を素早く行うことができるといった効果もある。

【０１４４】本発明の請求項９記載の記録再生装置は、
請求項８の構成において、請求項７に記載のリニア型超
音波モータを用い、該リニア型超音波モータの移動方向
とその伸縮方向がほぼ直角を成す側の圧電素子が取り付
けられた基台部が、装置本体の駆動源取り付け用シャー
シの折り曲げによる側面部に取り付けられている構成で
ある。

【０１４５】これにより、低速高トルクで減速機構が不
要であり、高信頼性、小型、かつ、薄型に加えて、単位
移動距離における移動時間が最短で、かつ、一方の圧電
素子に印加する交流電圧信号に対する他方の圧電素子に
印加する交流電圧信号の位相差の±符号を変えることに
よって可動体の移動方向を反転させる構成において、移
動方向による出力差を有することのない請求項７記載の
リニア型超音波モータを、磁気ヘッドの昇降機構の駆動
源に用いているので、請求項８の構成を有する記録再生
装置よりも、より素早い磁気ヘッドの昇降が可能である
と共に、磁気ヘッドを上昇させる場合と下降させる場合
とで性能の格差もなく、かつ、シャーシの折り曲げ部分
に取り付けることによって記録再生装置を小型化、薄型
化も図れるといった効果を奏する。

【０１４６】本発明の請求項１０記載の記録再生装置
は、請求項８又は９の構成において、上記リニア型超音
波モータの可動体接触部に可動体を押圧する圧力を調整
する押圧力調整手段が設けられている構成である。

【０１４７】これにより、押圧力調整手段により、リニ
ア型超音波モータの可動体接触部に可動体を押圧する圧
力を調整することができるので、上記請求項８又は９の
構成による効果に加えて、量産体制下で作製された場合
にも、確実な磁気ヘッドの昇降動作が可能なり、装置の
信頼性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のリニア型超音波モータの一例を示す構
成図である。

【図２】リニア型超音波モータの駆動を制御する制御系
のブロック図である。

【図３】圧電振動体に供給される２種類の交流電圧信書
号の波形図である。

【図４】図１のリニア型超音波モータの動作を説明する
ための動作説明図である。

【図５】本発明のリニア型超音波モータの他の例を示す
構成図である。

【図６】本発明のリニア型超音波モータの他の例を示す
構成図である。

【図７】本発明の記録再生装置の一例を示す構成図であ
る。

【図８】図８の記録再生装置の要部拡大図である。

【図９】本発明の記録再生装置の他の例を示す構成図で
ある。

【図１０】従来の記録再生装置の一例を示す構成図であ
る。

【図１１】従来の回転型超音波モータの構成を示す斜視
図である。

【図１２】図１１の超音波モータにおける圧電素子の分
極方向と電極パターンを示す説明図である。

【図１３】従来のリニア型超音波モータの構成及びその
動作を示す説明図である。

【図１４】従来の他のリニア型超音波モータの構成図で
ある。

【符号の説明】

１圧電素子２圧電素子３連結部材３ａ基台部３ａ’ 基台部３ｂ可動体接触部３ｃ捻じり変形部３ｅ押圧部３ｅ’ 押圧部４可動体２３磁気ヘッド３０スライドレバー（可動体）３３固定台３４押圧調整部材３５調整ネジ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一方向にのみ伸縮する一対の圧電素子を連
結部材にて、伸長方向が連結部材の中央部に向く方向と
なる一方、収縮方向が連結部材の中央部から離れる方向
となるように連結し、該連結部材の弾性部表面に両圧電
素子の振動により楕円軌跡の超音波振動を発生させ、該
弾性部に接触する可動体に摩擦力を用いて駆動力を付与
するリニア型超音波モータにおいて、上記連結部材が、弾性体からなる機械的連結のない一体
構成物で、その両端の基台部に、各圧電素子がその伸縮
方向と平行な面を取り付け面として取り付けられている
ことを特徴とするリニア型超音波モータ。
【請求項２】上記連結部材の基台部間に、ほぼ平面状を
成し、可動体に接触して駆動力を付与する可動体接触部
と、該可動体接触部の面方向と平行な方向に突出した略
Ｕ字形状を成し、両基台部から伝達される圧電素子の振
動にて捻じり変形されて可動体接触部に楕円軌跡の超音
波振動を発生させる捻じり変形部とが形成されているこ
とを特徴とする請求項１記載のリニア型超音波モータ。
【請求項３】上記連結部材の可動体接触部に、一対の圧
電素子の間隔が狭まったときに可動体接触部が可動体側
に撓み易いように撓み方向を方向付ける反りが形成され
ていることを特徴とする請求項２記載のリニア型超音波
モータ。
【請求項４】上記連結部材に、可動体接触部とで可動体
を挟み込み、かつ弾性により可動体接触部に可動体を押
圧する押圧部が一体に設けられていることを特徴とする
請求項２記載のリニア型超音波モータ。
【請求項５】上記連結部材における少なくとも一方の基
台部に凸部が形成され、この凸部に振動伝達防止部材が
取り付けられていることを特徴とする請求項２記載のリ
ニア型超音波モータ。
【請求項６】上記一対の圧電素子が、一方の圧電素子の
基台部への取り付け面と他方の圧電素子の基台部への取
り付け面との成す角度がほぼ直角となるように配置され
ていることを特徴とする請求項２記載のリニア型超音波
モータ。
【請求項７】上記一対の圧電素子の内の一方の圧電素子
の伸縮方向が、可動体の移動方向と平行であることを特
徴とする請求項６記載のリニア型超音波モータ。
【請求項８】磁界変調によって情報が記録されるディス
クに対して磁気ヘッドを昇降させる磁気ヘッド昇降機構
を備えた記録再生装置において、磁気ヘッド昇降機構の駆動源として、リニア型超音波モ
ータが用いられ、該リニア型超音波モータは、一方向に
のみ伸縮する一対の圧電素子を連結部材にて、伸長方向
が連結部材の中央部に向く方向となる一方、収縮方向が
連結部材の中央部から離れる方向となるように連結し、
連結部材の弾性部表面に両圧電素子の振動により楕円軌
跡の超音波振動を発生させ、該弾性部に接触する可動体
に摩擦力を用いて駆動力を付与するもので、上記連結部
材が、弾性体からなる機械的連結のない一体構成物で、
その両端の基台部に、各圧電素子がその伸縮方向と平行
な面を取り付け面として取り付けられる一方、これら基
台部間には、ほぼ平面状を成し、可動体に接触して駆動
力を付与する可動体接触部、及び該可動体接触部の面方
向と平行な方向に突出した略Ｕ字形状を成し、両基台部
から伝達される圧電素子の振動にて捻じり変形されて可
動体接触部に楕円軌跡の超音波振動を発生させる捻じり
変形部とが形成されていることを特徴とする記録再生装
置。
【請求項９】上記リニア型超音波モータは、一方の圧電
素子の基台部への取り付け面と他方の圧電素子の基台部
への取り付け面との成す角度がほぼ直角となると共に、
一方の圧電素子の伸縮方向が可動体の移動方向と平行
で、かつ、移動方向とその伸縮方向がほぼ直角を成す側
の圧電素子が取り付けられた基台部が、装置本体の駆動
源取り付け用シャーシの折り曲げによる側面部に取り付
けられていることを特徴とする請求項８記載の記録再生
装置。
【請求項１０】上記リニア型超音波モータの可動体接触
部に可動体を押圧する圧力を調整する押圧力調整手段が
設けられていることを特徴とする請求項８又は９記載の
記録再生装置。