JP2505425B2 - 圧電アクチユエ−タの温度補償方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は例えば一般家庭用VTRの磁気ヘッドを変位さ
せてトラッキング調整するために用いられる圧電アクチ
ュエータの温度補償方法に関する。

従来の技術 第３図に示すように回転ヘッド型VTR装置の磁気ヘッ
ド（１）は、磁気テープ（２）の走行方向に対して回転
軸を斜交させて配置された回転シリンダ（３）の周縁位
置に取付けられ、第４図に示すように磁気テープ（２）
上に段々に設定された記録トラック（2a）（2b）…を順
次に走査する。

ところでVTR装置で磁気テープの走行速度を速くし
て、ピクチャーサーチを行う場合、回転シリンダ（３）
は低速回転をするので、実際に磁気ヘッド（１）が走査
する位置（４）は第４図点線に示すように位置ずれす
る。そして磁気ヘッド（１）が１つの記録トラック（2
a）から隣接するトラツク（2a）に移動する細にノイズ
が発生し、再生画面に横縞が形成されてピクチャーサー
チの画質悪くする。そこで回転シリンダ（３）の磁気ヘ
ッド（１）の取付位置に圧電アクチュエータを取付け、
ピクチャーサーチを行う際、圧電アクチュエータによ
り、上記位置ずれを防止する方向に磁気ヘッド（１）を
動かすトラッキング調整をして、記録トラック（2a）を
正確に走査させている。圧電アクチュエータは印加電圧
の大きさに応じ伸縮する圧電素子とその変位量を拡大す
るための変位拡大機構から構成されている。このような
圧電アクチュエータは一般的に温度特性を有し、温度の
変化により、磁気ヘッドの取付け位置からの高さ（以後
ヘッド高さ）が変わる。

そのため一般的にヘッド高さを一定に保つようにサー
ミスタなどの素子を利用して、圧電アクチュエータに印
加する直流バイアス電圧を温度変化に対して調整してい
た。

発明が解決しようとする問題点 ところがサーミスタなどの熱−抵抗変化素子の温度−
抵抗特性は第５図に示すような曲線であるのに対し圧電
アクチュエータの温度−ヘッド高さ特性はほぼ一定の傾
きを持った直線であるため、サーミスタの抵抗変化を圧
電アクチュエータの直流バイアス電圧に帰還する従来の
方法では、温度に対する補正誤差を生じるという問題が
あった。また、圧電素子とサーミスタとでは温度変化に
対する応答性即ち特定数が異なるため急激な温度変化に
対して温度補償が追随しないという問題があった。

問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点に鑑み提案されたもので、温度に
対する圧電アクチュエータのヘッド高さ変化を小さくす
ることを目的とする。前記目的を達成するため、同一構
造の圧電素子を複数積層しそのうち少なくとも１つの圧
電素子の静電容量を電圧に変換し、前記電圧により他の
圧電素子に印加する直流バイアス電圧を変化させるもの
である。

実施例 本発明の実施例を説明する前に本考案の技術的思想の
背景を説明する。第６図に示すように圧電アクチュエー
タの変位素子として用いられる積層型圧電素子は、数10
μｍの間隔で層状の内部電極が埋め込まれており、各内
部の電極の側面に設けられた外部電極により電気敵に並
列接続されている。この電極に電位を加えると高さ方向
に変位する。ここで、仮に温度が上昇したとすると電極
材料は自己の線膨張係数に比例して、面方向に延びる。
電極にはさまれた圧電素子も面方向に拡げられ、圧電素
子の厚さは薄くなるように変化する。即ち、圧電素子の
電極間容量は増加することになる。また、逆に温度が下
がった場合には、容量は減少する。

温度変化による圧電アクチュエータのヘッド高さの変
化の主たる原因は、この圧電素子の温度特性によるもの
と考えられる。

従って圧電素子の温度変化に伴う容量変化は温度変化
によるヘッド高さの変化量に対応する。この容量変化に
対応した電圧あるいは電流で圧電アクチュエータの変化
を補正すれば、達電アクチュエータのヘッドの高さ変化
は温度変化に対して安定となる。この技術的背景をもっ
て本発明方法を第１図に示す圧電アクチュエータ温度補
償回路から説明する。

第１図において、（１）は圧電素子、（２）は圧電素
子（１）に接続された発振回路、（３）は発振回路
（２）の出力に直列に接続された周波数−電圧変換回
路、（８）は周波数−電圧変換回路（３）の出力に接続
された補正量制御回路、（４）は圧電アクチュエータ駆
動波形入力端子、（５）は補正量制御回路（８）の出力
と圧電アクチュエータ駆動波形入力端子（４）と接続さ
れた加算回路、（６）は加算回路（５）の出力に直列に
接続されたドライブ回路、（７）はドライブ回路（６）
の出力に接続された圧電アクチュエータである。

動作を追って説明する。圧電素子（１）は、周囲温度
によって電極間の静電容量が変化する。発振回路（２）
の発振周波数は圧電素子（１）の電極間容量によって決
まる。つまり、温度変化を発振周波数変化に変換するこ
とになる。発振回路（２）の出力は周波数−電圧変換回
路（３）に加えられ電圧変換される。周波数−電圧変換
回路（３）の出力は適当な補正量に調節されて加算回路
（５）に加わる。加算回路（５）の他方の入力には圧電
アクチュエータ駆動信号が加えられ、加算回路（５）の
出力は圧電アクチュエータ駆動信号の直流バイアス電圧
を温度によって変化させた信号となる。加算回路（５）
の出力をドライブ回路（６）により圧電アクチュエータ
（７）の駆動に必要な電圧まで増幅する。よって、周囲
温度によって圧電素子に加える直流バイアス電圧を変化
させ、圧電アクチェータのヘッド高さ位置が、周囲温度
が変化しても変わらないようにすることができる。

尚、本発明は上記実施例に限らず、例えば、圧電素子
（１）の容量変化を電圧あるいは電流変化に変換できる
回路であれば、周波数−電圧変換回路を用いなくとも良
く、第２図に示すように温度変化検出用の圧電素子
（１）でホイートストンブリッジ（３）を構成し、その
偏差電圧で圧電アクチュエータ（７）の直流バイアス電
圧を制御することもできる。ここで（２）はブリッジ
（３）の入力用交流電圧発生回路である。

発明の効果 以上説明したように、本発明によれば、周囲温度変化
に対する圧電アクチュエータのヘッド高さ位置の変化を
小さくすることができる。また、温度検出用の圧電素子
と、圧電アクチュエータを構成している圧電素子は同一
構造のものなので、温度変化に対する時間応答性も一致
させることができ、より高精度な位置制御が可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図は第１
図の一部の変更例を示す回路図、第３図は回転ヘッド型
VTR装置の磁気ヘッドと磁気テープの位置関係を示す斜
視図、第４図は磁気テープ上の磁気ヘッド軌跡を示す説
明図、第５図はサーミスタ素子の温度（ｔ）−抵抗
（Ｒ）特性図、第６図は積層型圧電素子の外観図であ
る。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】同一構造の圧電素子を複数積層しそのうち
   少なくとも１つの圧電素子の静電容量を電圧に変換し、
   前記電圧により他の圧電素子に印加する直流バイアス電
   圧を変化させることを特徴とする圧電アクチュエータの
   温度補償方法。