JPH11126318A - アクチュエータおよび磁気ヘッド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧電バイモルフを用いたアクチュエータに磁
気ヘッド等を搭載した場合の磁気ヘッドのコイルから引
き出される極細線の配線作業性の向上と断線を防止する
アクチュエータを提供する。 【解決手段】 固定部材２に第１の支持体となる圧電バ
イモルフ１と、第２の支持体となる薄板３とが固定さ
れ、固定部材２とは反対側において圧電バイモルフ１と
薄板３とは連結部材４で連結されている。また、信号を
伝達する回路が設けられている可撓性基板５が薄板３に
沿って設けられている。この可撓性基板５は、薄板３と
は連結部材４側から所定の範囲で固着し、他の一端は固
定部材２の所定の部位に固定される。連結部材４の圧電
バイモルフ１と接続する部位は容易に湾曲する可撓性部
４ａで構成されていて、圧電バイモルフ１の湾曲方向と
は逆方向に湾曲し、連結部材４の姿勢を維持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はアクチュエータに関
し、さらに詳しくは、例えばビデオテープレコーダ等の
回転ドラムに装着される磁気ヘッド装置に用いて好適な
アクチュエータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のアクチュエータについて図６およ
び図７を参照して説明する。図６は従来のアクチュエー
タが適用されたＤＴヘッド装置の概略斜視図であり、ま
た、図７は圧電バイモルフと薄板を用いた傾斜抑制機構
の働きを示すアクチュエータの断面図である。

【０００３】ビデオテープレコーダ（ＶＴＲ）のスロー
再生、逆再生、静止画再生等の特殊再生時にノイズの少
ない高品質な画質を得るため、磁気ヘッドが摺動して記
録トラックを追従する、いわゆるＤＴ（Ｄｙｎａｍｉｃ
Ｔｒａｃｋｉｎｇ）ヘッド装置がある。このＤＴヘッ
ド装置における磁気ヘッドの摺動動作を行うアクチュエ
ータとして、電気機械変換素子である圧電素子からなる
バイモルフを片持ち梁構造としたものが多用されてい
る。

【０００４】図６はこのようなアクチュエータが適用さ
れた一例であるＤＴヘッド装置３０であって、圧電バイ
モルフ１は一般的に伸縮しにくい材質の薄板からなる中
間電極１ｃの両面に、それぞれ圧電材の薄板からなる圧
電板１ａ、１ｂを貼り合わせることにより構成されてい
る。

【０００５】中間電極１ｃは、例えば剛性の高いリン青
銅、カーボン繊維配合コンポジット材、あるいは剛性の
高いプラスチック材等が使用される。また、圧電板１
ａ、１ｂは、例えば圧電性を備えたセラミックス・プラ
スチック等から構成されていて、圧電板１ａ、１ｂの両
側には、それぞれメッキ、蒸着、焼き付け等により表面
電極１ｄ、１ｅが形成され、任意の向きに分極処理が施
される。これにより、このアクチュエータに所定の電圧
を印加することにより、圧電板の一方が伸び、他方が縮
むような変形が発生し、図６の矢印ｘで示す方向に変位
が生じるようになっている。

【０００６】さらに、圧電バイモルフ１の一方の端は固
定部材２ａと固定部材２ｂにより挟持されて固定されて
いると共に、固定部材２ａ、２ｂの何れか一方、もしく
は双方が回転ドラムに対して所定の位置にネジ等によっ
て固定されている。

【０００７】また、圧電バイモルフ１の他の端には磁気
ヘッド９を取り付けるヘッドベース８が固定されてい
る。さらに、このヘッドベース８には前記圧電バイモル
フ１と平行に薄板３が固定されている。この薄板３は、
例えば剛性の高いリン青銅、カーボン繊維配合のコンポ
ジット材、あるいは剛性の高いプラスチック材等の材料
が使用される。薄板３の一方の端は固定部材２ｂと固定
部材２ｃとにより挟持されて固定されている。

【０００８】この薄板３は、図７に示すように圧電バイ
モルフ１が湾曲し、磁気ヘッド９が上下に変位したとき
に、磁気ヘッド９が傾斜することがないように作用す
る。即ち、圧電バイモルフ１が変形した場合、圧電バイ
モルフ１の先端は変形に応じた傾斜が発生する。しかし
ながら薄板３があると、この薄板３は圧電バイモルフ１
と平行性を確保しながら湾曲するので、ヘッドベース８
の可撓性部８ａは圧電バイモルフ１の湾曲とは逆方向に
湾曲し、従って、磁気ヘッド９が磁気テープ１３に接触
する角度が常に一定に維持され、良好な再生が可能とな
る。

【０００９】一方、磁気ヘッド９には、外周にポリウレ
タン、ポリエステル等の絶縁膜を有した、銅を導体とす
る極細線が巻かれていて磁気検出のコイル１０を形成し
ている。このコイルの終端はＤＴヘッド装置３０の固定
部材２ｃにまで導かれ、そのランド１２に半田等によっ
て固定されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たように、コイルに用いる線材は極めて細く（例えば外
形が数十μｍ程度）、一方、アクチュエータの大きさ
は、例えば図７に示すＬ4は２０〜５０ｍｍ程度が一般
的である。従ってこの長さを越えて極細線を配線するこ
とになるが、作業中に断線等の障害が起こりやすく作業
性にも信頼性にも劣るものであった。

【００１１】また、この磁気ヘッド装置は可動ヘッドで
あり、特に繰り返し動作により線材が破壊される虞れが
あった。通常の繰り返し動作の周波数は数十Ｈｚから数
百Ｈｚ程度であり、また磁気ヘッド先端部の振幅は１ｍ
ｍ程度になるものもあり、配線する場所や方法によって
は断線が起こりやすい物であった。

【００１２】これらの対策のため、磁気ヘッドコイルか
ら固定部材までの配線では、振動時に歪みの発生の少な
い部分に配線することや、配線時の線材固定用の接着剤
や補強用接着剤の選定、また配線時に線材にストレスが
加わらないように作業を行っているが、作業時間の短縮
や断線不良を抑制することは困難であった。

【００１３】従って本発明の課題は、圧電バイモルフを
用いたアクチュエータにおいて、例えばアクチュエータ
に磁気ヘッド等を搭載した場合の磁気ヘッドのコイルか
ら引き出される電気信号伝達用の極細線の配線作業性の
向上と、繰り返し振動による断線を防止したアクチュエ
ータの提供を目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題に鑑み
なされたものであって、請求項１に記載の発明によれ
ば、１つの軸方向に制御対象物体を移動するアクチュエ
ータにおいて、基礎部材に立てられ、第１の支持体を構
成する圧電バイモルフと、前記基礎部材に前記圧電バイ
モルフと平行に立てられ、第２の支持体を構成する薄板
と、前記基礎部材とは反対の側において、前記圧電バイ
モルフと前記薄板とを連結し、前記圧電バイモルフとの
接続部位において可撓性部を有する連結部材と、前記薄
板に沿って、前記連結部材から前記基礎部材にわたって
電気信号を伝達するために設けられた可撓性基板とを具
備して構成され、前記可撓性基板は、前記薄板の前記連
結部材に結合された部位から前記基礎部材の方向に所定
の範囲で固着され、さらに、前記可撓性基板の他端は前
記基礎部材の所定の位置に固着されたアクチュエータを
構成する。

【００１５】また、請求項２に記載の発明によれば、請
求項１に記載の可撓性基板の前記薄板に固着する範囲
は、前記薄板の可動部長の少なくとも１／２以上である
こととする。

【００１６】また、請求項３に記載の発明によれば、請
求項１に記載の可撓性基板の前記薄板に固着しない部位
の形状は、前記基礎部材に向かって開いたＹ字型である
こととする。

【００１７】さらに、請求項４に記載の発明によれば、
請求項１に記載のアクチュエータを用いた磁気ヘッド装
置を構成して上記課題を解決する。

【００１８】本発明のアクチュエータを、例えば磁気ヘ
ッド装置に適用した場合、信号の授受を行うための磁気
ヘッド部のコイルから引き出される極細線を、可撓性部
材に設けられた配線パターンに接続する構造になるの
で、磁気ヘッド装置の製造作業の効率が向上し、また、
使用中のコイル断線の虞れが低減して磁気ヘッド装置の
信頼性が向上する。

【００１９】

【発明の実施の形態】つぎに本発明の実施の形態につい
て図１ないし図５を参照して説明する。図１は本発明の
アクチュエータの構成を示す断面図であり、図２は本発
明のアクチュエータが適用されたＤＴヘッド装置の概略
斜視図である。図３は図２に示すＤＴヘッド装置のＡ−
Ａ断面側面図である。図４は図２に示すＤＴヘッド装置
に使用する可撓性部材、例えばフレキシブルプリント基
板（以下、「ＶＨフレキ基板」と称す）の配線パターン
の一例であり、また、図５はＶＨフレキ基板の形状を示
す図である。

【００２０】本発明は磁気ヘッド等の位置を制御するた
めのアクチュエータに関するものであって、その構成は
図１に示すように固定部材２に第１の支持体となる圧電
バイモルフ１と、第２の支持体となる薄板３とが固定さ
れ、固定部材２とは反対側において圧電バイモルフ１と
薄板３とは連結部材４で連結されている。また、信号を
伝達する回路が設けられている可撓性基板５が薄板３に
沿って設けられている。この可撓性基板５は、薄板３と
は連結部材４側から所定の範囲で固着されていて、他の
一端は固定部材２の所定の部位に固定されている。

【００２１】前記連結部材４の圧電バイモルフ１と接続
する部位は容易に湾曲する可撓性部４ａで構成されてい
て、圧電バイモルフ１に電圧が印加されて湾曲し、連結
部材４の位置を移動させたときに、この可撓性部４ａが
圧電バイモルフ１の湾曲方向とは逆方向に湾曲し、連結
部材４の姿勢を維持する。

【００２２】前記可撓性基板５を設けたことが本発明の
特徴をなすものであって、可撓性基板５に設けられた回
路を介して、連結部材４に固定された、例えば磁気ヘッ
ドの信号を外部に取り出すことができ、極めて細い線材
を扱うことを低減できるため、作業性や信頼性の向上に
多大に貢献するものである。

【００２３】つぎに、本発明を磁気ヘッド装置に適用し
た実施形態例について説明する。尚、以下に述べる実施
の形態はこの発明の好適な具体例であるから、技術的に
好ましい種々の限定が付されているが、この発明の範囲
は以下の説明において特にこの発明を限定する旨の記載
がないかぎり、これらの形態に限定されるものではな
い。

【００２４】図２に示すように本発明が適用されたＤＴ
ヘッド装置２０の構成は、台形状の圧電バイモルフ１
と、この圧電バイモルフ１を固定し、且つ、ドラムに固
定するためのネジ穴を有する固定部材２ａと、圧電バイ
モルフ１と薄板３を挟持する固定部材２ｂおよび固定部
材２ｃと、薄板３に接着されたＶＨフレキ基板５ａと、
圧電バイモルフ１の先端に磁気ヘッド９を固定するため
のヘッドベース８と、磁気ヘッド９に形成されたコイル
１０を具備して構成されている。

【００２５】圧電バイモルフ１は２枚の圧電板１ａ、１
ｂが中間電極１ｃを挟んで貼り合わされ、その貼り合わ
された両面に表面電極１ｄ、１ｅが形成された構造とな
っている。ここで圧電板１ａ、１ｂの材料としては、例
えばチタン酸バリウムやジルコン酸鉛等のセラミック材
料が用いられる。また、ポリフッ化ビニリデン等の高分
子材料も用いることが可能である。

【００２６】中間電極１ｃの材料としては、軽量で線膨
張係数の小さな、例えばチタン合金、ステンレス、カー
ボン繊維と樹脂を所定比率で配合したカーボン繊維樹脂
材料等が用いられる。

【００２７】表面電極１ｄ、１ｅの材料としては、圧電
板１ａ、１ｂの線膨張係数と一致、若しくは近い値のも
のであって、導電性および耐酸化性が良好であって、半
田付けが容易なものが好ましく、例えばニッケル、金、
銀、モリブデン、錫等の金属材料、またはこれらの合金
材料が用いられる。

【００２８】表面電極１ｄ、１ｅを形成する方法として
は、圧電板１ａ、１ｂの表面に上記材料のペーストを印
刷法等により塗布して乾燥、または焼き付けて形成する
方法、或いは金属溶射、真空蒸着、スパッタリング、無
電解メッキ等により形成する方法が利用できる。

【００２９】固定部材２ａの材料としては、アルミニウ
ム、真鍮等の導電性の材料、もしくは絶縁材料の表面に
導電材がメッキ等によって形成されたものが用いられ
る。固定部材２ｂ、２ｃの材料としては、アルミニウ
ム、真鍮等の導電性の材料や、絶縁材料の圧電板１ａ、
１ｂを挟持する面のみに導電材がメッキ等によって形成
されたものが用いられる。また、固定部材２ｃの片面に
は、例えば磁気信号や圧電バイモルフの駆動信号等の伝
達のためにフレキシブルプリント基板やプリント基板等
が配設されている。

【００３０】薄板３、ヘッドベース８の材料としては、
比剛性の高い、例えばチタンやカーボン繊維配合樹脂等
が用いられる。また、材料特性としては圧電バイモルフ
の線膨張係数の値に近いものが好ましい。従って、圧電
バイモルフ１の中間電極１ｃに用いた材料を用いること
が一般的である。

【００３１】ヘッドベース８は圧電バイモルフ１に接着
する接着部８ａと、圧電バイモルフ１の先端の曲がりと
は逆方向に曲がって曲がりをキャンセルする可撓性部８
ｂと、磁気ヘッド９を装着する装着部８ｃから構成され
ている。

【００３２】薄板３は、圧電バイモルフ１と平行になる
ようにヘッドベース８と固定部材２ｂの厚みが調整さ
れ、ヘッドベース８と所定の重ね合わせ幅で接着部３ａ
に接着固定される。

【００３３】ヘッドベース８上には所定数の磁気ヘッド
９が固定され、磁気ヘッド９には極細線によるコイル１
０が形成される。コイル１０は外周にポリウレタン、ポ
リエステル等の絶縁膜を有した、直径が３０μｍ〜５０
μｍの銅を導体とする極細線であって、その線材外径は
４０μｍ〜８０μｍ程度である。

【００３４】上述したコイル１０の端末はヘッドベース
８の側面を経て、ヘッドベース８と薄板３との接着部３
ａに導かれ、この接着部３ａに接着されているＶＨフレ
キ基板５ａのランドに半田付けされる。

【００３５】ＶＨフレキ基板５ａの材料としては、例え
ばポリイミドと圧延銅箔を用いた片面フレキシブル材等
を用いる。ＶＨフレキ基板５ａの形状について可動部に
固着される部分は、フレキシブル材の重量によるＤＴヘ
ッドの特性の劣化、例えば印加電圧当たりの先端変位量
や応答周波数特性等の劣化を防ぐため、できるだけ軽量
になるように構成する。

【００３６】図３は図２に示すＤＴヘッド装置２０のＡ
−Ａ線上における断面図であって、Ｌ1 は薄板３の可動
部の長さであり、Ｌ2 はＶＨフレキ基板５ａの薄板３に
固着している長さであり、また、Ｌ3 はＶＨフレキ基板
５ａの自在部の長さである。これらＬ1 〜Ｌ3 には、後
段で説明するように、本発明の効果を得るための好適な
関係がある。

【００３７】また、ＶＨフレキ基板５ａの配線パターン
については、パターン部分のインピーダンスができるだ
け小さくなるように形成する。パターン幅として例えば
０．２ｍｍ以下、パターン間隔として例えば０．２ｍｍ
以下程度とする。また、２個の磁気ヘッド９がヘッドベ
ース８に装着されているような場合は、各々のパターン
について図４に示すように離すことが望ましく、同図に
おいてＷ1 ＜Ｗ2 にすることが望ましい。

【００３８】ＶＨフレキ基板５ａは薄板３から固定部材
２ｃ上に組み込まれたランド１２に半田付けされる。図
５（ａ）〜（ｃ）に示す斜線で示した自在部１４は薄板
３に固着されていない部位であって、これらに示すよう
に種々の形状とすることが可能であり、短い距離の間で
所定の柔軟性を得る形状とすることができる。従って、
ＶＨフレキ基板５ａの形状としては図４（ａ）の上述し
た形状の他に、同図（ｂ）のＹ字型や同図（ｃ）のＬ字
型も好ましい形状である。

【００３９】また、ＶＨフレキ基板５ａと薄板３との固
定は、例えばＶＨフレキ基板５ａの裏面に予め設けられ
ている接着シート等により接着して行うことができる。
このときＶＨフレキ基板５ａと薄板３が接着される長
さ、即ち図３に示すＬ2 が短い場合、圧電バイモルフ１
が振動するときにＶＨフレキ基板５ａが薄板３を叩き、
磁気ヘッド９先端部の振動状態が安定しない。

【００４０】従って、接着される長さに関して種々検討
の結果、接着長Ｌ2 は、薄板３の可動部の長さＬ1 の少
なくとも１／２以上とすることで、特性上良好なＤＴヘ
ッド装置２０が得られており、この値とすることが好ま
しい。

【００４１】尚、上述したＶＨフレキ基板５ａはＤＴヘ
ッド装置２０からの信号入出力用のフレキシブル基板と
一体として形成してもよい。

【００４２】また、上述した実施例においては駆動体は
圧電板を貼り合わせたバイモルフ素子として構成されて
いるが、これに限ることなく、例えば積層タイプの圧電
バイモルフ素子を用いて構成してもよい。

【００４３】また、上述した実施例においては磁気ヘッ
ドが先端に接着された構成となっているが、これに限る
ことなく、信号の受け渡しが必要な素子を可動させる構
成のものに適用できることは当然である。

【００４４】さらに、上述した実施例においてはＶＨフ
レキ基板形状はＴ字型、Ｙ字型、Ｌ字型について示して
いるが、本発明に関するＶＨフレキ基板と同様の働きを
する他の形状であっても良いことは当然である。

【００４５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のアクチュエータによると、繰り返し曲げが生じる領域
や、繰り返し伸縮が生じる可動部の領域に、極細線に替
わって耐久性に優れたフレキシブル材で配線することが
できる。従って、配線作業を容易にして且つ品質の向上
を図ることが可能となる。例えばＤＴヘッド装置にこの
アクチュエータを用いることにより、高品質で低コスト
の装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のアクチュエータの構成を示す断面図
である。

【図２】 本発明のアクチュエータが適用されたＤＴヘ
ッド装置の概略斜視図である。

【図３】 図２に示すＤＴヘッド装置のＡ−Ａ断面側面
図である。

【図４】 図２に示すＤＴヘッド装置に使用するＶＨフ
レキ基板の配線パターンの一例である。

【図５】 ＶＨフレキ基板の形状を示す図である。

【図６】 従来のアクチュエータが適用されたＤＴヘッ
ド装置の概略斜視図である。

【図７】 圧電バイモルフと薄板を用いた傾斜抑制機構
の働きを示すアクチュエータの断面図である。

【符号の説明】

１…圧電バイモルフ、１ａ，１ｂ…圧電板、１ｃ…中間
電極、１ｄ，１ｅ…表面電極、２，２ａ，２ｂ，２ｃ…
固定部材、３…薄板、３ａ…接着部、４…連結部材、４
ａ…可撓性部、５…可撓性基板、５ａ…ＶＨフレキ基
板、８…ヘッドベース、８ａ…接着部、８ｂ…可撓性
部、８ｃ…装着部、９…磁気ヘッド、１０…コイル、１
２…ランド、１３…磁気テープ、１４…自在部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １つの軸方向に制御対象物体を移動する
   アクチュエータにおいて、 基礎部材に立てられ、第１の支持体を構成する圧電バイ
   モルフと、 前記基礎部材に前記圧電バイモルフと平行に立てられ、
   第２の支持体を構成する薄板と、 前記基礎部材とは反対の側において、前記圧電バイモル
   フと前記薄板とを連結し、前記圧電バイモルフとの接続
   部位において可撓性部を有する連結部材と、 前記薄板に沿って、前記連結部材から前記基礎部材にわ
   たって電気信号を伝達するために設けられた可撓性基板
   とを具備して構成され、 前記可撓性基板は、前記薄板の前記連結部材に結合され
   た部位から前記基礎部材の方向に所定の範囲で固着さ
   れ、さらに、前記可撓性基板の他端は前記基礎部材の所
   定の位置に固着されていることを特徴とするアクチュエ
   ータ。
2. 【請求項２】 前記可撓性基板の前記薄板に固着する範
   囲は、前記薄板の可動部長の少なくとも１／２以上であ
   ることを特徴とする、請求項１に記載のアクチュエー
   タ。
3. 【請求項３】 前記可撓性基板の前記薄板に固着しない
   部位の形状は、前記基礎部材に向かって開いたＹ字型で
   あることを特徴とする、請求項１に記載のアクチュエー
   タ。
4. 【請求項４】 請求項１に記載のアクチュエータを用い
   たことを特徴とする磁気ヘッド装置。