JP2007012107A - 電磁式リニアアクチュエータおよび複合型リニアアクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】 副可動部を副固定部に対してリニアに可動させることが容易に行える、複合型リニアアクチュエータを提供すること。
【解決手段】 副可動部（６０）を副固定部（７０）に対して直線移動可能に支持する上側板ばね（８１）および下側板ばね（８２）各々は、中央部で副固定部に取り付けられ、両端部で副可動部に取り付けられる、中央部を中心として対称な形状をしている。上側板ばね（８１）および下側板ばね（８２）の各々は、中央部と両端部との間に中央部を中心として対称に少なくとも一対の屈曲部（８１６、８２６）を持つ。
【選択図】 図６

Description

本発明はＤＬＴ（Digital Linear Tape）やＬＴＯ（Linear Tape Open）に代表される記録再生装置に関し、特に、それに用いられる磁気ヘッドアクチュエータアセンブリのヘッド送り機構として使用することが可能な電磁式（複合型）リニアアクチュエータに関する。

この種の記録再生装置は、コンピュータシステムのバックアップ用として開発され、従来から種々の記録再生装置が提案されている。例えば、ＤＬＴとして働く記録再生装置は、例えば、特許文献１に開示されている。

記録再生装置（以下、単に「駆動装置」や「テープドライブ」、「ドライブ」とも呼ぶ）は、単一のリール（サプライリール）を持つテープカートリッジ（以下、単に「カートリッジ」とも呼ぶ）を受けるためのものであり、その内部にテイクアップリールを内蔵している。テープカートリッジが駆動装置に装着されると、磁気テープがテープカートリッジから引き出され、ヘッドガイドアセンブリ（ＨＧＡ）を介してテイクアップリールで巻き取られる。ヘッドガイドアセンブリは、テープカートリッジから引き出された磁気テープ（以下、単に「テープ」とも呼ぶ）を磁気ヘッドに案内するためのものである。磁気ヘッドは、当該磁気テープと磁気ヘッドとの間で情報を交換する。ヘッドガイドアセンブリは、一般に、ブーメラン状の形をしたアルミニウム製のプレートと、各々ベアリングを使用した６個の大きなガイドローラとで構成される。

尚、ヘッドガイドアセンブリは、テープガイドアセンブリとも呼ばれ、それは、例えば、特許文献２に開示されている。また、ガイドローラの一例は、特許文献３に開示されている。

一般に、磁気テープドライブは、例えば、特許文献４に記載されているように、共通のベースを有する略直方体形状のハウジングを含む。ベースは２つのスピンドルモータ（リールモータ）を有する。第１のスピンドルモータは、ベースに永久的に取り付けられたスプール（テイクアップリール）を有し、そのスプールは、比較的高速で流れる磁気テープを受けるように大きさが定められている。第２のスピンドルモータ（リールモータ）は取外し可能なテープカートリッジを受けるように適合される。取外し可能なテープカートリッジは、ドライブのハウジングに形成されたスロットを通してドライブの中に手動で、または自動的に挿入される。テープカートリッジをスロットの中に挿入すると、カートリッジは第２のスピンドルモータ（リールモータ）と係合する。第１および第２のスピンドルモータ（リールモータ）を回転する前に、機械的なバックリング機構によってテープカートリッジは永久的に取付けられたスプール（テイクアップリール）に接続される。テープカートリッジと永久スプールとの間に位置づけられた多くのローラ（ガイドローラ）は、テープカートリッジと永久に取付けられたスプールとの間を磁気テープが比較的高速で前後に移動する際にそれを案内する。

このような構成のデジタル線形テープドライブでは、テイクアップリールがテープをサプライリールから引っ張るための装置が必要である。そのような引っ張り装置は、例えば、特許文献５に開示されている。この特許文献５によると、テイクアップリールには巻取りリーダ手段（第１のテープリーダ）が連結され、サプライリール上のテープに供給テープリーダ手段（第２のテープリーダ）が固定されている。第１のテープリーダはその一端にキノコ状のタブを有する。第２のテープリーダはロッキング孔を有する。タブはロッキング孔に係合される。

さらに、第１のテープリーダを第２のテープリーダに接合するための機構も必要となる。そのような接合機構は、例えば、特許文献６に開示されている。

また、特許文献７は、リーダテープの側方に突出する耳片を必要とすることなく、リーダテープ（第２のテープリーダ）の端部をテープカートリッジのテープエンド引掛け部に係止することのできるリーダテープの係止部構造を開示している。

特許文献８は、テープカートリッジがドライブに挿入されていない際に、テープドライブのテイクアップリールが回転するのを防ぐためのロックシステムを開示している。

尚、磁気テープドライブは、磁気ヘッドアクチュエータアセンブリをさらに含み、それは複数のローラによって規定されたテープ経路上に、テイクアップスプールとテープカートリッジとの間に位置づけられる。動作中は、磁気テープがテイクアップスプールとテープカートリッジとの間を前後に流れ、規定されたテープ経路上を流れる間に磁気ヘッドアクチュエータアセンブリに密に接近する。このような磁気ヘッドアクチュエータアセンブリの一例は、上記特許文献４に開示されている。

一方、デジタル線形テープドライブに装着されるテープカートリッジの一例は特許文献９に開示されている。

また、特許文献１０には、バックリング機構または巻取りリーダを使用することなくテープリーダがテープカートリッジからテイクアップリールに押し進められるようにした「テープドライブ」が開示されている。

磁気ヘッドアクチュエータアセンブリは、テープヘッドアセンブリ（以下、単に「ヘッドアセンブリ」とも呼ぶ。）とヘッド送り機構とから構成される。ヘッドアセンブリは、上下方向に延在する磁気ヘッド（ヘッド）と、この磁気ヘッドを保持するヘッドホルダと、磁気ヘッドを外部の回路との間を電気的に接続するための一対のフレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）とを有する。

一方、ヘッド送り機構は、ヘッドアセンブリを保持しながら、ヘッドアセンブリを昇降動作させるためのものである。従来のヘッド送り機構は、上記特許文献４に開示されているように、ネジ山付きリードスクリュー（ネジ山付きシャフト）を備え、リードスクリューを回動することにより、機械的にヘッドアセンブリを昇降動作（直線運動）させるものである。換言すれば、従来のヘッド送り機構として、「機械式リニアアクチュエータ」が採用されている。

このような機械式リニアアクチュエータでは、一般に、ヘッドアセンブリの位置制御をオープンループ制御で行っている。ＤＬＴにおいて、その記憶容量の大容量化が図られている。第１世代のＤＬＴである「ＤＬＴ１」では、通常の記憶容量が４０Ｇバイトで、圧縮した場合の記憶容量は８０Ｇバイトである。また、第２世代のＤＬＴである「ＤＬＴ２」においては、通常の記憶容量が８０Ｇバイトで、圧縮した場合の記憶容量は１６０Ｇバイトである。また、第３世代のＤＬＴである「ＤＬＴ３」においては、通常の記憶容量が約１５０Ｇバイトで、圧縮した場合の記憶容量は約３００Ｇバイトである。この程度の記憶容量を持つＤＬＴでは、機械式リニアアクチュエータでも十分対応が可能である。

しかしながら、次の世代（第４世代）のＤＬＴである「ＤＬＴ４」においては、通常の記憶容量が３００Ｇバイト、圧縮した場合の記憶容量が６００Ｇバイトであり、大容量（高記憶密度）である。その為、この大容量の記憶密度を持つＤＬＴ用のリニアアクチュエータとして、上述した機械式リニアアクチュエータを用いた場合、ヘッドアセンブリを所望の位置に精度良く制御することは困難である。

一方、このような機械式リニアアクチュエータにおける問題を解決するために、ヘッド送り機構として、電磁的にヘッドアセンブリを昇降動作（直線運動）させる「電磁式リニアアクチュエータ」を採用し、ヘッドアセンブリの位置制御をクローズドループ（フィードバック）制御で行う方法が提案されている（例えば、特許文献１１参照）。電磁式リニアアクチュエータでは、制御方式としてフィードバック制御方式を採用しているので、たとえ磁気テープが走行中に上下に変動したとしても、常にヘッドアセンブリを所望の位置に精度良く制御することが可能となる。

このような電磁式リニアアクチュエータは、一般的に、固定部と、この固定部に対してヘッドアセンブリ（被昇降物体）を鉛直方向に沿って昇降可能に保持する可動部と、この可動部の可動（昇降）方向以外の動きを拘束（規制）するガイドと、このガイドを取り付けるためのベースとを有する。

ここで、電磁式リニアアクチュエータは、２つの型に分けることができる。第１の型は「可動マグネット型」の電磁式リニアアクチュエータであって、可動部に磁石を備え、固定部にコイルを備えたものである。第２の型は「可動コイル型」の電磁式リニアアクチュエータであって、固定部に磁石とヨークとを備え、可動部にコイルを備えたものである。

上述したように、電磁式リニアアクチュエータは、大容量の記憶容量を持つＤＬＴ用のアクチュエータとして好適である。しかしながら、前述したように、機械式リニアアクチュエータと電磁式リニアアクチュエータとではその制御方法（制御系）が全く異なる。その為、この電磁式リニアアクチュエータを下位機種（すなわち、第１世代や第２世代）のＤＬＴ用リニアアクチュエータとして使用する場合、それまで組み込まれていた機械式リニアアクチュエータ用の制御系を全く使用することができないので、電磁式リニアアクチュエータに適した制御系を新たに組み込まなければならなくなる。すなわち、下位の機種のＤＬＴに対して設計変更を施すことが必要となる。

このような問題を解決するために、下位機種のＤＬＴとも互換性のある、第４世代の（上位機種の）ＤＬＴ用のリニアアクチュエータ（ヘッド送り機構）として、機械式リニアアクチュエータばかりでなく、電磁式リニアアクチュエータとしても動作することが可能な「複合型リニアアクチュエータ」が提案されている。すなわち、複合型リニアアクチュエータは、機械式リニアアクチュエータに電磁式リニアアクチュエータを複合させたものである。このような複合型リニアアクチュエータでは、機械式リニアアクチュエータを用いてヘッドアセンブリの粗い位置制御（オープンループ制御）を行い、電磁式リニアアクチュエータを用いてヘッドアセンブリの精密な位置制御（クローズドループ制御）を行うことができる。

詳述すると、複合型リニアアクチュエータは、軸方向に延在する回転中心軸を持つリードスクリューと、このリードスクリューの回動によって軸方向に直線移動する主可動部とを備えた機械式リニアアクチュエータを含む。主可動部は、副固定部と、この副固定部に対して電磁力によって前記軸方向に直線移動する副可動部とからなる電磁式リニアアクチュエータとして動作する。電磁式リニアアクチュエータは、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）によって構成される。したがって、副固定部はＶＣＭ固定部と呼ばれ、副可動部はＶＣＭ可動部と呼ばれる。副固定部はヨークと磁石とを有し、副可動部は空芯コイルを含む。この空芯コイルは、磁気ヘッドを保持するヘッドホルダ（取付け部）に固定される。このような複合型リニアアクチュエータは、例えば、特許文献１２や特許文献１３に開示されている。

本発明は、複合型リニアアクチュエータに係り、特に複合型リニアアクチュエータに用いられる電磁式リニアアクチュエータに係る。この電磁式リニアアクチュエータにおいて、副可動部は、副固定部に対して支持手段を介して移動可能に支持される。そのような支持手段としては、副可動部を副固定部に対して直線移動可能に固定する、上側板ばねと下側板ばねが用いられる。

尚、ＬＴＯとして働く記録再生装置は、特許文献１４に開示されている。ＬＴＯにおいても、ＤＬＴにおいて用いられているのと同様な構造を有する複合型リニアアクチュエータが用いられる。ＬＴＯでは、磁気テープの磁気記録面側に、データ・トラックと平行に事前にサーボ・トラックが記録されており、磁気ヘッドはこのサーボ・トラックを読み取ることによって、磁気ヘッドの位置を磁気テープ上の正しい位置に制御している。

尚、上述した複合型リニアアクチュエータにおいては、機械式リニアアクチュエータをヘッド送り機構と呼び、電磁式リニアアクチュエータをボイスコイルモータと呼ぶこともある。すなわち、ヘッド送り機構は、ヘッドアセンブリを上下運動させることによって磁気ヘッドの位置の粗調整を行うためのものであり、ボイスコイルモータは、磁気ヘッドの位置の微調整を行うためのものである。

特開平９−１９８６３９号公報 特表平９−５００７５３号公報 特開２０００−１０００２５号公報 特表２０００−５０１５４７号公報 特公平３−７５９５号公報 特公平６−３９０２７号公報 特開２０００−１００１１６号公報 特開平１１−８６３８１号公報 特開２０００−１４９４９１号公報 特開平１１−３１６９９１号公報 特開２００２−２３３１２７号公報 特開２００４−８６９７３号公報 特開２００４−８７６５４号公報 特表２００２−５３０７９４号公報

従来の記録再生装置においては、複合型リニアアクチュエータの電磁式リニアアクチュエータにおける、副可動部を副固定部に対して直線移動可能に支持する上側板ばねおよび下側板ばねの各々として、平板状を呈するものが使用される。

電磁式リニアアクチュエータでは、副固定部に対して副可動部をリニアに可動させる必要がある。しかしながら、副可動部を副固定部に対してリニアに可動させようとしても、上述したように板ばねが平板形状をしているので、図１に示されるように、板ばね自体が円弧を描いて動くことになる。従って、板ばねをリニアに動かせることは困難である。

一方、副可動部を副固定部に対してリニアに動かすためには、図２に示されるように、板ばねに対してその長手方向への引張力を作用させることが必要となる。換言すれば、板ばねのバネ圧が高くなってしまう。

本発明の課題は、可動部（副可動部）を固定部（副固定部）に対してリニアに可動させることが容易に行える、電磁式リニアアクチュエータ（複合型リニアアクチュエータ）を提供することにある。

本発明の他の目的は、説明が進むにつれて明らかになるだろう。

本発明の第１の態様によれば、固定部（７０）と、該固定部に対して電磁力により軸方向に直線移動する可動部（６０）とから成る電磁式リニアアクチュエータ（５０）であって、前記固定部はヨーク（７１，７４、７５）と磁石（７２、７３）とを有し、前記可動部はコイルを含み、前記可動部は前記固定部に対して上側板ばね（８１）および下側板ばね（８２）によって直線移動可能に支持されている、電磁式リニアアクチュエータにおいて、前記上側板ばねおよび前記下側板ばねの各々は、中央部で前記固定部に取り付けられ、両端部で前記可動部に取り付けられる、前記中央部を中心として対称な形状をしており、前記上側板ばねおよび前記下側板ばねの各々は、前記中央部と前記両端部との間に前記中央部を中心として対称に少なくとも一対の屈曲部（８１６、８２６）を持つことを特徴とする、電磁式リニアアクチュエータが得られる。

本発明の第２の態様によれば、軸方向に延在する回転中心軸を持つリードスクリュー（１７１）と、該リードスクリューの回動によって前記軸方向に直線移動する主可動部（１７２、５０）とを備えた機械式リニアアクチュエータを含み、前記主可動部が、副固定部（７０）と、該副固定部に対して電磁力により前記軸方向に直線移動する副可動部（６０）とから成る電磁式リニアアクチュエータ（５０）として動作する複合型リニアアクチュエータであって、前記副固定部（７０）はヨーク（７１、７４、７５）と磁石（７２、７３）とを有し、前記副可動部はコイルを含み、前記副可動部は前記副固定部に対して上側板ばね（８１）および下側板ばね（８２）によって直線移動可能に支持されている、複合型リニアアクチュエータにおいて、前記上側板ばねおよび前記下側板ばねの各々は、中央部で前記副固定部に取り付けられ、両端部で前記副可動部に取り付けられる、前記中央部を中心として対称な形状をしており、前記上側板ばねおよび前記下側板ばねの各々は、前記中央部と前記両端部との間に前記中央部を中心として対称に少なくとも一対の屈曲部（８１６、８２６）を持つことを特徴とする、複合型リニアアクチュエータが得られる。

上記本発明の電磁式（複合型）リニアアクチュエータにおいて、前記上側板ばねおよび前記下側板ばねの各々における前記両端部間の距離をＬとすると、前記一対の屈曲部は前記中央部からＬ／４の距離だけ離れた位置に設けられていることが好ましい。また、前記上側板ばねおよび前記下側板ばねの各々の厚さｔが０．０８ｍｍ〜０．１ｍｍの範囲にあり、前記一対の屈曲部の各々の高さは８ｔ〜１２ｔの範囲にあることが望ましい。さらに、前記一対の屈曲部の各々の角度（θ）が８０°〜９０°の範囲にあることが好ましい。前記上側板ばねおよび前記下側板ばねの各々は、前記中央部を中心として対称に少なくとも一対の開口（８１７、８１８；８２７、８２８）を持つことが望ましい。

尚、上記括弧内の参照符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例に過ぎず、これらに限定されないのは勿論である。

本発明では、可動部（副可動部）を固定部（副固定部）に対して直線移動可能に支持する上側板ばねおよび下側板ばねの各々が、中央部と両端部との間に中央部を中心として対称に少なくとも一対の屈曲部を持っているので、可動部（副可動部）を固定部（副固定部）に対してリニアに可動させることが容易に行えるという効果を奏する。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

最初に図３及び図４を参照して、本発明が適用される記録再生装置であるテープドライブ１０について説明する。尚、図３は上蓋を取り外した状態のテープドライブ１０を上面側から見た斜視図である。図４は図３に示したテープドライブ１０を下面側から見た斜視図である。

テープドライブ１０は、カートリッジ２０を受けるためのものであり、その内部に巻取りリール１１を内蔵している。巻取りリール１１はスプールとも呼ばれる。テープドライブ１０は、共通のベースを有する略直方体形状のハウジング（シャーシ）１２を有する。ベースは２つのスピンドルモータ（リールモータ）を有する。第１のスピンドルモータは、ハウジング１２のベースに永久的に取り付けられたスプール（巻取りリール）１１を有し、そのスプール１１は、比較的高速で流れる磁気テープ（図示せず）を受けるように大きさが定められている。第２のスピンドルモータ（リールモータ）１３は取外し可能なカートリッジ２０を受けるように適合される。取外し可能なカートリッジ２０は、テープドライブ１０のハウジング１２に形成されたカートリッジホルダ１４を通してテープドライブ１０の中に、矢印Ａで示す挿入方向に沿って挿入される。

カートリッジ２０をカートリッジホルダ１４の中に挿入すると、カートリッジ２０はカートリッジ保持機構１５で係合された後、自動ロードされて、カートリッジ２０は第２のスピンドルモータ（リールモータ）１３と係合する。第１および第２のスピンドルモータ（リールモータ）を回転する前に、グラバー（図示せず）とリーダピン（図示せず）との結合によってカートリッジ２０は永久的に取付けられたスプール（巻取りリール）１１に接続される。カートリッジ２０と永久スプール１１との間に位置づけられた多くのローラ（ガイドローラ）１６は、カートリッジ２０と永久に取付けられたスプール１１との間を磁気テープが比較的高速で前後に移動する際にそれを案内する。

テープドライブ１０は、磁気ヘッド１７ａを持つヘッドアクチュエータ１７をさらに含み、このヘッドアクチュエータ１７は上記複数のローラ１６によって規定されたテープ移送経路（図示せず）上に、巻取りリール１１とカートリッジ２０との間に位置づけられる。動作中は、磁気テープが巻取りリール１１とカートリッジ２０との間を前後に流れ、規定されたテープ移送経路上を流れる間にヘッドアクチュエータ１７に密に近接する。

テープドライブ１０は、シャーシ１２の主面上に前方右側寄りに設けられた第１のスイッチＳＷ１を有する。この第１のスイッチＳＷ１は、カートリッジ２０がカートリッジホルダ１４に挿入された後に、自動ロードを開始する位置を検出するためのものである。第１のスイッチＳＷ１はフォトインタラプタで構成されている。カートリッジホルダ１４は、第１のスイッチＳＷ１を遮蔽するための第１の遮蔽板（図示せず）を有する。

テープドライブ１０は、シャーシ１２の主面上にモードモータ３０を備える。モードモータ３０は、７つの減速ギヤ３１（図３では３つの減速ギヤのみ図示してある）を介して、シャーシ１２の裏面側にあるモードギヤ３２と連結されている。シャーシ１２の裏面側には、モードギヤ３２と対向してセンサ基板３４が設けられている。とにかく、モードギヤ３２はモードモータ３０によって駆動される。

図３に示されるように、テープドライブ１０は、カートリッジ２０がカートリッジホルダ１４内に正しく収容（挿入）されたことを検出するための第２のスイッチＳＷ２を備えている。この第２のスイッチＳＷ２もフォトインタラプタで構成されている。テープドライブ１０は、カートリッジホルダ１４をロックするためのカートリッジホルダロック機構３６を備えている。このカートリッジホルダロック機構３６は、カートリッジ２０がカートリッジホルダ１４に正しく挿入されないと、カートリッジホルダ１４が挿入方向Ａに動かないようにするためのものである。従って、カートリッジ２０がカートリッジホルダ１４に正しく挿入されたときに、カートリッジホルダロック機構３６によるカートリッジホルダ１４のロックが解除され、カートリッジホルダ１４が挿入方向Ａに動くことが可能となる。このカートリッジホルダロック機構３６は、第２のスイッチＳＷ２を遮蔽するための第２の遮蔽板３６１を備えている。

図４に示されるように、テープドライブ１０は、モードギヤ３２と噛み合うギヤカム３８を備えている。ギヤカム３８はカムギヤとも呼ばれる。ギヤカム３８には、後述するカム溝が切られている。

図３に示されるように、テープドライブ１０は、シャーシ１２の主面上で回動軸４０１の周りに回動自在に設けられたアームハウジング４０を備える。アームハウジング４０は、水平方向に延在する水平腕４０２と、垂直方向に延在する垂直腕４０３とを持つ。水平腕４０２の先端には係合ピン４０２ａが設けられ、垂直腕４０３の下端には係合ピン４０３ａが設けられている。係合ピン４０３ａは、上記ギヤカム３８のカム溝と係合する。

また、テープドライブ１０は、カートリッジホルダ１４と一体に形成されたカムスライダ４２を備える。カムスライダ４２は、挿入方向Ａに対して直交する方向へ延在するスライダ溝４２１を持つ。このスライダ溝４２１に、上述したアームハウジング４０の水平腕４０２の係合ピン４０２ａが挿入されている。

したがって、カートリッジ２０を保持するカートリッジホルダ１４は、カムスライダ４２、アームハウジング４０、およびギヤカム３８を介して、モードギヤ３２に連結されている。モードモータ３０と、モードギヤ３２と、カートリッジホルダ１４との組み合わせは、テープドライブ１０内に収納されたカートリッジ２０をカートリッジ２０に当接してテープドライブ１０外に排出するイジェクト機構として働く。

カートリッジ２０がカートリッジホルダ１４内に挿入されると、カートリッジ２０はカートリッジ保持機構１５を介してカートリッジホルダ１４で保持される。カートリッジ２０が完全にカートリッジホルダ１４内に挿入されると、カートリッジ２０はカートリッジ保持機構１５により係合される。

尚、カートリッジホルダ１４は、後述する案内手段により、挿入方向Ａに沿ってのみ移動自在である。カートリッジ保持機構１５は、その案内手段により、Ｌ字状経路に沿って移動自在である。

このような構成によれば、カートリッジホルダ１４に対して手動でカートリッジ２０を挿入することにより、カートリッジホルダ１４が挿入方向Ａへ移動すると、アームハウジング４０はその回動軸４０１の周りで時計回りに回転する。その結果、ギヤカム３８はその中心軸の回りに回転するので、ギヤカム３８と噛み合っているモードギヤ３２もその中心軸の回りに回転する。これが手動ロード動作である。

一方、上述したように、モードギヤ３２とモードモータ３０とは７つの減速ギヤ３１を介して連結されている。したがって、モードモータ３０を所定の方向へ回転させると、モードギヤ３２は所定の方向へ回転する。これにより、モードギヤ３２と噛み合っているギヤカム３８も所定方向に回転する。この結果、ギヤカム３８のカム溝に係合している、係合ピン４０３ａを持つアームハウジング４０は、その回動軸４０１の周りに時計回りに回転する。これにより、カートリッジホルダ１４が挿入方向Ａへ移動すると、カートリッジ保持機構１５に係合されているカートリッジ２０も挿入方向Ａへ移動する。これが自動ロード動作である。

手動ロード動作と自動ロード動作との間の切り替えは、第１のスイッチＳＷ１のオン／オフによって行われる。

次に、図３及び図４を参照して、カートリッジホルダ１４及びカートリッジ保持機構１５を案内する案内手段について説明する。

テープドライブ１０は、案内手段として、挿入方向Ａに延在する第１の案内壁４６及び第２の案内壁４７を備える。第１の案内壁４６は、挿入方向Ａの右側に配置されているので、右側案内壁と呼ばれる。第２の案内壁４７は、挿入方向Ａの左側に配置されているので、左側案内壁と呼ばれる。

図３に示されるように、第１の案内壁（右側案内壁）４６は、カートリッジホルダ１４を案内するための第１の案内溝孔４６１と、カートリッジ保持機構１５を案内するための第２の案内溝孔４６２とを有する。第１の案内溝孔４６１は、挿入方向Ａに沿って延在している。一方、第２の案内溝孔４６２は、挿入方向Ａに沿って延在し、かつ挿入方向Ａに直交してシャーシ１２に向かう方向へ延在するＬ字状の形状をしている。第１の案内溝孔４６１には、カートリッジホルダ１４の右側壁から側方へ突出する第１の案内ピン１４１が係合している。第２の案内溝孔４６２には、カートリッジ保持機構１５の右側壁から側方へ突出する第２の案内ピン１５２が係合している。

図４に示されるように、第２の案内壁（左側案内壁）４７は、カートリッジホルダ１４を案内するための一対の第３の案内溝孔４７３と、カートリッジ保持機構１５を案内するための一対の第４の案内溝孔４７４とを有する。一対の第３の案内溝孔４７３は、挿入方向Ａに沿って延在している。一方、一対の第４の案内溝孔４７４は、挿入方向Ａに沿って延在し、かつ挿入方向Ａに直交してシャーシ１２に向かう方向へ延在するＬ字状の形状をしている。一対の第３の案内溝孔４７３には、それぞれ、カートリッジホルダ１４の左側壁から側方へ突出する一対の第３の案内ピン１４３が係合している。一対の第４の案内溝孔４７４には、それぞれ、カートリッジ保持機構１５の左側壁から側方へ突出する一対の第４の案内ピン１５４が係合している。

次に、図３に加えて図５及び図６を参照して、本発明の一実施の形態に係るヘッドアクチュエータ１７について説明する。図示のヘッドアクチュエータ１７は、複合型リニアアクチュエータである。前述したように、複合型リニアアクチュエータ１７は、機械式リニアアクチュエータに電磁式リニアアクチュエータ５０を複合させたものである。図５は、複合型リニアアクチュエータの中の電磁式リニアアクチュエータ５０の外観を示す斜視図であり、図６は電磁式リニアアクチュエータ５０の分解斜視図である。

図３に示されるように、ヘッドアクチュエータ１７は、回転部分として上下方向（軸方向）に延在する回転中心軸を有するネジ山付きリードスクリュー（ネジ山付きシャフト）１７１と、直線移動部分としてリードスクリュー１７１の回転に伴い回転中心軸に沿って上下運動をするリフト１７２とを備えている。リードスクリュー１７１は、その下端側に、他の駆動手段（例えば、ステッピングモータ）によりこのリードスクリュー１７１を回転中心軸の周りに回転させるリードスクリューギヤ（図示せず）を取り付けている。リフト１７２に、後述する電磁式リニアアクチュエータ５０が取り付けられている。リフト１７２と電磁式リニアアクチュエータ５０とによって主可動部が構成される。とにかく、リードスクリュー１７１と主可動部との組み合わせによって、機械式リニアアクチュエータが構成される。

図５及び図６を参照して、電磁式リニアアクチュエータ５０について説明する。図５及び図６に図示されるように、互いに直交する座標軸を、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸で表す。ここでは、Ｘ軸方向は左右方向であり、Ｙ軸方向は前後方向であり、Ｚ軸方向は上下方向（軸方向）である。

図示の電磁式リニアアクチュエータ５０は、被昇降物体としての磁気ヘッド１７ａを、鉛直方向Ｚに沿って上下動させるためのものである。磁気ヘッド１７ａは上下方向（鉛直方向）Ｚに延在している。磁気ヘッド１７ａはヘッドホルダ１７ｂで保持される。磁気ヘッド１７ａとヘッドホルダ１７ｂとによってヘッドアセンブリが構成される。ヘッドホルダ１７ｂは２本のネジ１７ｃによって、後述する副可動部６０に取り付けられる。

磁気ヘッド１７ａは、図示しないフレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）を介して外部の回路（図示せず）と電気的に接続される。尚、磁気ヘッド１７ａとしては、ＭＲ（magnetro-resistive）ヘッドが使用される。ＭＲヘッドは、非常に静電気に敏感で、静電気耐性の弱いデバイスである。したがって、ＭＲヘッドを取り扱うには注意が必要である。

電磁式リニアアクチュエータ５０は、副固定部７０と、この副固定部７０に対してヘッドアセンブリを鉛直方向Ｚに沿って昇降可能に保持する副可動部６０と、副固定部７０に対して副可動部６０を直線移動可能に支持する上側板ばね８１及び下側板ばね８２とを有する。

副固定部７０は、ヨークベース７１と、このヨークベース７１に収容された一対の板状マグネット７２、７３と、センターヨーク７４と、上部ヨーク７５とを有する。ヨークベース７１は、断面コ字形をしており、底部ヨーク７１１と、この底部ヨーク７１１の前端から上方向に延在する前壁ヨーク７１２と、底部ヨーク７１１の後端から上方向へ延在する後壁ヨーク７１３とを有する。すなわち、前壁ヨーク７１２と後壁ヨーク７１３とは、互いに離間して対向配置されている。前壁ヨーク７１２には一方のマグネット７２が取り付けられ、後壁ヨーク７１３には他方のマグネット７３が取り付けられている。前壁ヨーク７１２と後壁ヨーク７１３との間で、底部ヨーク７１１の中央部からセンターヨーク７４が立設している。

詳述すると、センターヨーク７４は、中央部７４１と、その中央部７４１の左右両側にある一対の側部７４２とから成る。中央部７４１の上下方向の長さ（高さ）よりも、一対の側部７４２の高さが長くなっている。換言すれば、一対の側部７４２は、中央部７４１の上下両端よりも上方向及び下方向へ突出する突出部を持つ。

底部ヨーク７１１は、このセンターヨーク７４の一対の側部７４２の下方向へ突出する突出部が嵌入される一対の切欠け部７１１ａを持つ。同様に、上部ヨーク７５は、このセンターヨーク７４の一対の側部７４２の上方向へ突出する突出部が嵌入される一対の切欠け部７５ａを持つ。上部ヨーク７５は、ヨークベース７１とセンターヨーク７４とを上部で覆う。図示のセンターヨーク７４は、複数枚の鉄板を積層した積層鋼板からなる。

一方、副可動部６０は、ヘッドアセンブリ（磁気ヘッド１７ａ）を保持しながら鉛直方向に移動させるキャリッジ６１と、このキャリッジ６１内に収容されるコイル（図示せず）とを有する。コイルは、空芯コイルであって、センターヨーク７４の回りに離間して巻回されている。

詳述すると、キャリッジ６１は、前壁ヨーク７１２の近傍前方に配置されて、ヘッドアセンブリのヘッドホルダ１７ｂが取り付けられる前フレーム６１１と、この前フレーム６１１の右端から後方へ延在する右側フレーム６１２と、前フレーム６１１の左端から後方へ延在する左側フレーム６１３と、右側フレーム６１２と左側フレーム６１３との間を下端で架橋する下部橋架部（図示せず）と、右側フレーム６１２と左側フレーム６１３との間を上端で架橋する上部橋架部６１５とを有する。

コイル（図示せず）は、下部橋架部上に搭載されている。換言すると、コイルは、下部橋架部と上部橋架部６１５と右側フレーム６１２と左側フレーム６１３との間に囲まれた空間に収容されている。

上部ヨーク７５は、その中央部に、上側板ばね８１の中央部を取り付けるための、ネジ穴が切られたばね取付部７５ｂを持つ。図示はしないが、底部ヨーク７１１も、その中央部に、下側板ばね８２の中央部を取り付けるための、ネジ穴が切られたばね取付部を持つ。

右側フレーム６１２は、その上端部の中央に、上側板ばね８１の右端部を取り付けるための、ネジ穴が切られたばね取付部６１２ａを持ち、その上端部の前後両端に、上側板ばね８１の右端部を位置決めするための一対のボス６１２ｂを持つ。同様に、左側フレーム６１３は、その上端部の中央に、上側板ばね８１の左端部を取り付けるための、ネジ穴が切られたばね取付部６１３ａを持ち、その上端部の前後両端に、上側板ばね８１の左端部を位置決めするための一対のボス６１３ｂを持つ。

同様に、右側フレーム６１２は、その下端部の中央に、下側板ばね８２の右端部を取り付けるための、ネジ穴が切られたばね取付部（図示せず）を持ち、その下端部の前後両端に、下側板ばね８２の右端部を位置決めするための一対のボス（図示せず）を持つ。同様に、左側フレーム６１３は、その下端部の中央に、下側板ばね８２の左端部を取り付けるための、ネジ穴が切られたばね取付部（図示せず）を持ち、その下端部の前後両端に、下側板ばね８２の左端部を位置決めするための一対のボス（図示せず）を持つ。

図８は上側板ばね８１を拡大して示す斜視図である。尚、下側板ばね８２も上側板ばね８１と同様の構成を有するので、図示は省略している。

図６に加えて図８をも参照して、上側板ばね８１は、その中央部に、第１のネジ９１を貫通するための中央貫通孔８１１を持ち、その右端部の中央に、第２のネジ９２を貫通するための右側貫通孔８１２を持ち、その左端部の中央に、第３のネジ９３を貫通するための左側貫通孔８１３を持つ。また、上側板ばね８１は、その右端部の前後両端に、右側フレーム６１２の上端部に設けられた一対のボス６１２ｂが嵌合される一対の右側位置決め用孔８１４を持ち、その左端部の前後両端に、左側フレーム６１３の上端部に設けられた一対のボス６１３ｂが嵌合される一対の左側位置決め用孔８１５を持つ。

上側板ばね８１は、中央貫通孔８１１と右側貫通孔８１２との間および中央貫通孔８１１と左側貫通孔８１３との間に、上方向へ突出する一対の屈曲部８１６を持つ。すなわち、上側板ばね８１は、中央部と両端部との間に中央部を中心として対称に一対の屈曲部８１６を持つ。また、上側板ばね８１は、屈曲部８１６と右側貫通孔８１２との間および屈曲部８１６と左側貫通孔８１３との間に、一対の開口８１７を持ち、中央貫通孔８１１とその両側の屈曲部８１６との間に一対の開口８１８を持つ。

参考までに、図８に従来の上側板ばね８１Ａを示す。従来の上側板ばね８１Ａは、一対の屈曲部８１２が無く、実質的に平板状をしている。また、従来の上側板ばね８１Ａには、図７に示した上側板ばね８１にある、開口８１７、８１８がない。

このような構成の上側板ばね８１は、その中央部が中央貫通孔８１１を介して第１のネジ９１によって上部ヨーク７５に取り付けられ、その右端部が右側貫通孔８１２を介して第２のネジ９２によって右側フレーム６１２の上端部に取り付けられ、その左端部が左側貫通孔８１３を介して第３のネジ９３によって左側フレーム６１３の上端部に取り付けられる。

とにかく、上側板ばね８１は、中央部で副固定部７０に取り付けられ、両端部で副可動部６０に取り付けられる、中央部を中心として対称な形状をしている。

同様に、下側板ばね８２は、その中央部に、第４のネジ９４を貫通するための中央貫通孔８２１を持ち、その右端部の中央に、第５のネジ９５を貫通するための右側貫通孔８２２を持ち、その左端部の中央に、第６のネジ９６を貫通するための左側貫通孔８２３を持つ。また、上側板ばね８２は、その右端部の前後両端に、右側フレーム６１２の下端部に設けられた一対のボスが嵌合される一対の右側位置決め用孔８２４を持ち、その左端部の前後両端に、左側フレーム６１３の下端部に設けられた一対のボスが嵌合される一対の左側位置決め用孔８２５を持つ。

下側板ばね８２は、中央貫通孔８２１と右側貫通孔８２２との間および中央貫通孔８２１と左側貫通孔８２３との間に、下方向へ突出する一対の屈曲部８２６を持つ。すなわち、下側板ばね８２は、中央部と両端部との間に中央部を中心といて対称に一対の屈曲部８２６を持つ。また、下側板ばね８２は、屈曲部８２６と右側貫通孔８２２との間および屈曲部８２６と左側貫通孔８２３との間に、一対の開口８２７を持ち、中央貫通孔８２１とその両側の屈曲部８２６との間に一対の開口８２８を持つ。

このような構成の下側板ばね８２は、その中央部が中央貫通孔８２１を介して第４のネジ９４によって底部ヨーク７１１に取り付けられ、その右端部が右側貫通孔８２２を介して第５のネジ９５によって右側フレーム６１２の下端部に取り付けられ、その左端部が左側貫通孔８２３を介して第６のネジ９６によって左側フレーム６１３の下端部に取り付けられる。

とにかく、下側板ばね８２も、中央部で副固定部７０に取り付けられ、両端部で副可動部６０に取り付けられる、中央部を中心として対称な形状をしている。

このように、上側板ばね８１および下側板ばね８２の各々に、一対の屈曲部８１６、８２６を追加したので、電磁式リニアアクチュエータ５０の副可動部６０を可動する際に、副可動部６０が可動し易くなる。その理由は、図９に示されるように、一対の屈曲部８１６、８２６が左右方向（Ｘ軸方向）に対する自由度を高めるので、上側板ばね８１および下側板ばね８２の各々のばね圧が減少するからである。

図１０に上側板ばね８１（下側板ばね８２）の断面を示す。図１０に示されるように、上側板ばね８１（下側板ばね８２）を右側フレーム６１２、左側フレーム６１３に固定する孔の間の距離をＬとする。この場合、一対の屈曲部８１６、８２６は、上側板ばね８１（下側板ばね８２）の中心（中央部）からＬ／４の位置に追加してある。また、上側板ばね８１（下側板ばね８２）の板厚をｔとする。この場合、各屈曲部８１６、８２６の高さは１０ｔに設定されている。尚、板ばねの板厚ｔは０．０８ｍｍ〜０．１ｍｍの範囲にあることが望ましい。その理由は、板ばねの板厚ｔが０．１ｍｍより厚い場合、バネ定数が上がり、アクチュエータの可動部重量が軽いと、共振が高くなり、使用領域に共振が来てしまう問題があるからある。一方、板ばねの板厚ｔが０．０８ｍｍより薄い場合、市場流通性が悪いことや、取り扱いが難しい等の問題があるからである。また、各屈曲部８１６、８２６の高さは８ｔ〜１２ｔの範囲にあることが好ましい。その理由は、各屈曲部８１６、８２６の高さが８ｔより低くなると、左右方向に対する自由度が低くなるからであり、各屈曲部８１６、８２６の高さが１２ｔより高くなると、上側板ばね８１（下側板ばね８２）が硬くなるからである。更に、各屈曲部８１６、８２６の角度θは、８０°〜９０°の範囲にあるのが好ましい。その理由は、各屈曲部８１６、８２６の角度θが９０°より広くなると、左右方向に対する自由度が低くなるからであり、各屈曲部８１６、８２６の角度θが８０°より狭くなると、応力集中が起こると共にこの屈曲部８１６、８２６を形成するために使用するパンチの金型の物持ちが悪くなるからである。

尚、本実施の形態では、上側板ばね８１（下側板ばね８２）に、開口８１７、８１８（８２７、８２８）を設けているが、これら開口は必ずしも必要ではなく、一対の屈曲部８１６（８２６）のみを追加しても良い。このような一対の屈曲部８１６（８２６）のみを追加した上側板ばね（下側板ばね）においても、従来の上側板ばね８１Ａ（下側板ばね）と比較して、バネ定数を０．２５ｋｇｆ／ｍｍから０．１５ｋｇｆ／ｍｍに４０％減少させることができることを、本発明者らは確認している。

また、本実施の形態のように、上側板ばね８１（下側板ばね８２）に、開口８１７、８１８（８２７、８２８）を設けることによって、バネ定数を更に減少させることができると共に、応力を分散することができる。

とにかく、副可動部６０を副固定部７０に対して上側板ばね８１及び下側板ばね８２により上下動自在に支持することより、電磁式リニアアクチュエータ５０の副可動部６０をリニアに可動することが容易に行える。

以上、本発明についてその好ましい実施の形態によって説明してきたが、本発明の精神を逸脱しない範囲内で、種々の変形が当業者によって可能であるのは明らかである。例えば、上述した実施の形態では、上側板ばね８１と下側板ばね８２の各々には、一対の屈曲部８１６、８２６のみを設けているが、二対以上の屈曲部を設けても良いのは勿論である。更に、上述した実施の形態では、磁気ヘッドアクチュエータアセンブリとして複合型リニアアクチュエータを採用した例についてのみ説明したが、本発明は、電磁式リニアアクチュエータにも同様に適用できることは明らかである。

従来の記録再生装置の複合型リニアアクチュエータに使用される板ばねの変形方向と力の方向を説明するための図である。 従来の板ばねをリニア可動する場合の、板ばねの変形方向と力の方向を説明するための図である。 本発明が適用される記録再生装置であるテープドライブを、上蓋を取り外した状態で示す斜視図である。 図３に示したテープドライブを下面側から見た斜視図である。 図３のテープドライブに使用される、本発明の一実施の形態に係る複合型リニアアクチュエータの中の電磁式リニアアクチュエータの外観を示す斜視図である。 図５に示した電磁式リニアアクチュエータの分解斜視図である。 図５に示した電磁式リニアアクチュエータに使用される上側板ばねを示す斜視図である。 従来の上側板ばねを示す斜視図である。 図７に示した上側板ばねの変形方向と力の方向を説明するための図である。 図７に示した上側板ばねの断面図である。

符号の説明

１０ 記録再生装置（テープドライブ）
１７ ヘッドアクチュエータ
１７ａ 磁気ヘッド
１７ｂ ヘッドホルダ
１７ｃ ネジ
１７１ ヘッドスクリュー
１７２ リフト
５０ 電磁式リニアアクチュエータ
６０ 副可動部
６１ キャリッジ
７０ 副固定部
７１ ヨークベース
７２、７３ 板状マグネット
７４ センターヨーク
７５ 上部ヨーク
８１ 上側板ばね
８１６ 屈曲部
８１７、８１８ 開口
８２ 下側板ばね
８２６ 屈曲部
８２７、８２８ 開口

Claims (10)

1. 固定部と、該固定部に対して電磁力により軸方向に直線移動する可動部とから成る電磁式リニアアクチュエータであって、前記固定部はヨークと磁石とを有し、前記可動部はコイルを含み、前記可動部は前記固定部に対して上側板ばねおよび下側板ばねによって直線移動可能に支持されている、電磁式リニアアクチュエータにおいて、
   前記上側板ばねおよび前記下側板ばねの各々は、中央部で前記固定部に取り付けられ、両端部で前記可動部に取り付けられる、前記中央部を中心として対称な形状をしており、
   前記上側板ばねおよび前記下側板ばねの各々は、前記中央部と前記両端部との間に前記中央部を中心として対称に少なくとも一対の屈曲部を持つことを特徴とする、電磁式リニアアクチュエータ。
2. 前記上側板ばねおよび前記下側板ばねの各々における前記両端部間の距離をＬとすると、前記一対の屈曲部は前記中央部からＬ／４の距離だけ離れた位置に設けられている、請求項１に記載の電磁式リニアアクチュエータ。
3. 前記上側板ばねおよび前記下側板ばねの各々の厚さｔが０．０８ｍｍ〜０．１ｍｍの範囲にあり、前記一対の屈曲部の各々の高さは８ｔ〜１２ｔの範囲にある、請求項１又は２に記載の電磁式リニアアクチュエータ。
4. 前記一対の屈曲部の各々の角度が８０°〜９０°の範囲にある、請求項１乃至３のいずれか１つに記載の電磁式リニアアクチュエータ。
5. 前記上側板ばねおよび前記下側板ばねの各々は、前記中央部を中心として対称に少なくとも一対の開口を持つ、請求項１乃至４のいずれか１つに記載の電磁式リニアアクチュエータ。
6. 軸方向に延在する回転中心軸を持つリードスクリューと、該リードスクリューの回動によって前記軸方向に直線移動する主可動部とを備えた機械式リニアアクチュエータを含み、前記主可動部が、副固定部と、該副固定部に対して電磁力により前記軸方向に直線移動する副可動部とから成る電磁式リニアアクチュエータとして動作する複合型リニアアクチュエータであって、前記副固定部はヨークと磁石とを有し、前記副可動部はコイルを含み、前記副可動部は前記副固定部に対して上側板ばねおよび下側板ばねによって直線移動可能に支持されている、複合型リニアアクチュエータにおいて、
   前記上側板ばねおよび前記下側板ばねの各々は、中央部で前記副固定部に取り付けられ、両端部で前記副可動部に取り付けられる、前記中央部を中心として対称な形状をしており、
   前記上側板ばねおよび前記下側板ばねの各々は、前記中央部と前記両端部との間に前記中央部を中心として対称に少なくとも一対の屈曲部を持つことを特徴とする、複合型リニアアクチュエータ。
7. 前記上側板ばねおよび前記下側板ばねの各々における前記両端部間の距離をＬとすると、前記一対の屈曲部は前記中央部からＬ／４の距離だけ離れた位置に設けられている、請求項６に記載の複合型リニアアクチュエータ。
8. 前記上側板ばねおよび前記下側板ばねの各々の厚さｔが０．０８ｍｍ〜０．１ｍｍの範囲にあり、前記一対の屈曲部の各々の高さは８ｔ〜１２ｔの範囲にある、請求項６又は７に記載の複合型リニアアクチュエータ。
9. 前記一対の屈曲部の各々の角度が８０°〜９０°の範囲にある、請求項６乃至８のいずれか１つに記載の複合型リニアアクチュエータ。
10. 前記上側板ばねおよび前記下側板ばねの各々は、前記中央部を中心として対称に少なくとも一対の開口を持つ、請求項６乃至９のいずれか１つに記載の複合型リニアアクチュエータ。
    

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