JPH09148643A - アクチュエータ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易な構成であって、製造が容易なアクチュ
エータ及びその製造方法を提供すること。 【解決手段】 結合されて部分的に任意の方向に分極さ
れた電気機械変換素子から成る第１の部材２１及び第２
の部材２２を備え、前記第１及び第２の部材の一端を固
定支点として前記第１及び第２の部材を湾曲させ、前記
第１及び第２の部材の他端を揺動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えばスロー再
生や逆再生等の可変速再生が可能なビデオ・テープ・レ
コーダ（ＶＴＲ）の回転ドラムに装着される磁気ヘッド
装置に適用できるアクチュエータ及びその製造方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】上述した可変速再生が可能なＶＴＲに用
いられる磁気ヘッド装置としては、可変速再生時に磁気
ヘッドが揺動して磁気テープの記録トラックに追従す
る、いわゆるＤＴ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｔｒａｃｋｉｎ
ｇ）ヘッド装置がある。このＤＴヘッド装置に適用され
る磁気ヘッドの揺動動作を行うアクチュエータとして
は、電気機械変換素子である例えば圧電素子で成るバイ
モルフを片持ち梁構造としたものが多用されている。

【０００３】図９は、このようなアクチュエ−タが適用
されたＤＴヘッド装置の一例を示す側面図である。この
ＤＴヘッド装置１は、２枚の板状の圧電素子２、３が貼
り合わされた構造のバイモルフ４を有し、このバイモル
フ４の先端に磁気ヘッド５が取り付けられ、末端に回転
ドラム上に支持固定されるホルダ６が取り付けられた構
成となっている。このような構成のＤＴヘッド装置１を
動作させて磁気ヘッド５を磁気テープの記録トラックに
追従させるには、一方の圧電素子２を伸長させ、他方の
圧電素子３を収縮させてバイモルフ４を湾曲させる。

【０００４】ところが、バイモルフ４を湾曲させると、
図９に示すように傾斜角が生じ、磁気ヘッド５と磁気テ
−プの接触状態が悪化するという問題があった。そこ
で、傾斜抑制用の例えばカ−ボン繊維を含む樹脂製の板
バネをバイモルフに付随させた構造のアクチュエ−タや
Ｓ字形に湾曲するバイモルフを備えたアクチュエータが
適用されたＤＴヘッド装置が提案されている。

【０００５】図１０及び図１１は、上述したＳ字形に湾
曲するバイモルフの一例を示す斜視図及び側面図であ
る。このバイモルフ１０は、２枚の板状の電気機械変換
素子である例えば圧電素子が貼り合わされている。２枚
の圧電板１１、１２は、中間電極１３を挟んで貼り合わ
され、その貼り合わされた両表面に２つに分離された表
面電極１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂが形成されてい
る。そして、各表面に形成された表面電極１４ａ、１４
ｂ、１５ａ、１５ｂのうち、交差する表面電極１４ａと
１５ｂ及び１４ｂと１５ａが２本のリード線１６ａ、１
６ｂによりクロス配線接続されている。

【０００６】このような構成のバイモルフ１０によれ
ば、例えば表面電極１４ａと１５ｂ部分の圧電板１１、
１２を伸長させ、表面電極１４ｂと１５ａ部分の圧電板
１１、１２を収縮させることにより、図１２に示すよう
にＳ字形に湾曲させることができる。従って、傾斜角は
生じないので、バイモルフ１０の先端に磁気ヘッドを取
り付けても磁気ヘッドと磁気テ−プの接触状態が悪化す
ることはない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述したＳ字形に湾曲
するバイモルフ１０では、２本のリード線１６ａ、１６
ｂをバイモルフ１０の外周部で引き回して表面電極１４
ａと１５ｂ及び１４ｂと１５ａに例えば半田若しくは導
電性接着材等により接着する必要がある。従って、この
バイモルフ１０を備えたアクチュエータに構成する場
合、バイモルフ１０の外周部にクロス配線のためのスペ
ースを設ける必要がある。また、２本のリード線１６
ａ、１６ｂは中間電極１３やその他の導電体に接触しな
いようにしなければならないという欠点があった。

【０００８】この発明は、以上の点に鑑み、簡易な構成
であって、製造が容易な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している。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的は、この発明に
よれば、結合されて部分的に任意の方向に分極された電
気機械変換素子から成る第１の部材及び第２の部材を備
え、前記第１及び第２の部材の一端を固定支点として前
記第１及び第２の部材を湾曲させ、前記第１及び第２の
部材の他端を揺動させることにより達成される。

【００１０】上記構成によれば、第１の部材及び第２の
部材の各部材内において、例えば長手方向に２分割した
各箇所の分極方向を異ならせると共に、第１の部材及び
第２の部材の結合部における両部材内において、上記２
分割した各箇所の分極方向も異ならせることにより、各
部材における隣接した上記箇所の伸縮は相互に異なるこ
とになるので、第１の部材及び第２の部材はＳ字状に湾
曲する。従って、第１及び第２の部材の一端を固定支点
とすることにより、第１及び第２の部材の他端を平行に
揺動させることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施の形
態を添付図面を参照して詳細に説明する。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限り、これらの形態に限られるも
のではない。

【００１２】図１〜図４は、この発明のアクチュエータ
の実施形態を構成する駆動部の製造工程例を示す図であ
る。先ず、図１（Ａ）及び（Ｂ）の平面図及び側面図に
示すように、中間電極２３を挟んで２枚の電気機械変換
素子である例えば圧電板２１、２２を導電性接着材等を
介して貼り合わせる。その貼り合わされた圧電板２１、
２２の両表面全面に電極を形成した後、エッチング等に
より無電極部２４ｃ、２５ｃとなる部分の電極を剥離し
て２つに分離された表面電極２４ａ、２４ｂ、２５ａ、
２５ｂを形成する。尚、表面電極２４ａ、２４ｂ、２５
ａ、２５ｂの分離の割合は、湾曲させるＳ字形状により
任意に決めることができる。

【００１３】次に、表面電極２４ａ、２４ｂ、２５ａ、
２５ｂが形成されたバイモルフ２０を、パラレル分極ま
たはシリーズ分極する。パラレル分極する場合は、図２
に示すように、直流電源３１の正端子を表面電極２４ａ
と２５ａに接続し、直流電源３１の負端子を中間電極２
３に接続して電圧を印加する。また、直流電源３２の負
端子を表面電極２４ｂと２５ｂに接続し、直流電源３２
の正端子を中間電極２３に接続して電圧を印加する。こ
れにより、図示矢印に示すように分極されたバイモルフ
２０１が製造される。

【００１４】シリーズ分極する場合は、図３に示すよう
に、直流電源３３の正端子を表面電極２４ｂと２５ａに
接続し、直流電源３１の負端子を表面電極２４ａと２５
ｂに接続して電圧を印加する。これにより、図示矢印に
示すように分極されたバイモルフ２０２が製造される。
最後に、例えば図４に示すように、分極されたバイモル
フ２０１（２０２）の無電極部２４ｃ、２５ｃの一部に
導電性塗料等２４ｄを塗布し乾燥もしくは焼付けること
により、表面電極２４ａと２４ｂ及び２５ａと２５ｂを
電気的に接続する。

【００１５】以上のようにして製造されたパラレル分極
バイモルフ２０１を備えたアクチュエータは、図５に示
すように、パラレル分極バイモルフ２０１の末端が固定
された片持ち梁構造の駆動部と、交流電源３４の各端子
がパラレル分極バイモルフ２０１の表面電極２４ａと２
４ｂ及び２５ａと２５ｂにそれぞれ接続された駆動回路
とで構成される。

【００１６】ここで、圧電板２１、２２の材料として
は、例えばチタン酸バリウムやジルコン酸チタン酸鉛等
のセラミックス材料が用いられる。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できる。中間
電極２３の材料としては、軽量で膨張係数の小さな、例
えばチタン合金やステンレス等の金属材料が用いられ
る。表面電極２４ａ、２４ｂ、２５ａ、２５ｂの材料と
しては、圧電板２１、２２の線膨張係数と一致し若しく
は近いもので、導電性及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、銀、
鉛、モリブデン、錫等の金属材料又はこれらの合金材料
が用いられる。表面電極２１、２２を形成する別の方法
としては、圧電板２１、２２の表面に上記材料のペース
トをスクリーン印刷法等により塗布して乾燥し又は焼き
付けて形成したり、あるいは金属溶射、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あ
る。

【００１７】このような構成のアクチュエータの動作例
を説明する。駆動回路により駆動部に電圧が印加される
と、表面電極２４ａと２５ａの間の圧電板２１、２２の
分極方向は逆方向であるので、例えば圧電板２１が伸長
し、圧電板２２が収縮して湾曲する。同様に、表面電極
２４ｂと２５ｂの間の圧電板２１、２２の分極方向も逆
方向であり、さらに表面電極２４ａと２４ｂ及び２５ａ
と２５ｂの部分の圧電板２１及び２２の分極方向も逆方
向であるので、先とは逆に例えば圧電板２２が伸長し、
圧電板２１が収縮して湾曲する。従って、各湾曲の方向
は逆向きになるので、パラレル分極バイモルフ２０１全
体としてはＳ字状に湾曲し、パラレル分極バイモルフ２
０１の先端を平行移動させることができる。

【００１８】シリーズ分極バイモルフ２０２を備えたア
クチュエータは、図６に示すように、シリーズ分極バイ
モルフ２０２の末端が固定された片持ち梁構造の駆動部
と、交流電源３５の一端子がパラレル分極バイモルフ２
０２の表面電極２４ａと２４ｂ及び２５ａと２５ｂにそ
れぞれ接続され、他端子が中間電極２３に接続された駆
動回路とで構成される。

【００１９】このような構成のアクチュエータの動作例
を説明する。駆動回路により駆動部に電圧が印加される
と、表面電極２４ａと２５ａの間の圧電板２１、２２の
分極方向は同方向であるので、例えば圧電板２１が伸長
し、圧電板２２が収縮して湾曲する。同様に、表面電極
２４ｂと２５ｂの間の圧電板２１、２２の分極方向も同
方向であり、さらに表面電極２４ａと２４ｂ及び２５ａ
と２５ｂの部分の圧電板２１及び２２の分極方向は逆方
向であるので、先とは逆に例えば圧電板２２が伸長し、
圧電板２１が収縮して湾曲する。従って、各湾曲の方向
は逆向きになるので、シリーズ分極バイモルフ２０２全
体としてはＳ字状に湾曲し、シリーズ分極バイモルフ２
０２の先端を平行移動させることができる。

【００２０】以上の各実施形態の構成によれば、従来必
要であったクロス配線接続が不要となるので、バイモル
フ部分の質量が軽減され、周波数応答性や振れ感度性を
向上させることができる。尚、上述した各実施形態にお
いては、表面電極を２つに分離したが、これに限られる
ものではなく、任意の数で分離して分極方向を適宜定め
ることにより、任意の形状に湾曲できるアクチュエータ
とすることができる。

【００２１】図７は、上述したアクチュエ−タの実施形
態が適用された磁気ヘッド装置の一例を備えたＶＴＲの
回転ドラムの一例を示す概略平面図である。この磁気ヘ
ッド装置５０は、台形状のバイモルフ５１の先端に磁気
ヘッド５２が取り付けられ、末端に導電性のホルダ５３
が取り付けられた構成となっている。そして、回転ドラ
ム６０の円周部にて磁気ヘッド５２が揺動可能に配置さ
れるように、ホルダ５３を介して回転ドラム６０上に支
持固定された片持ち梁の構造となっている。ホルダ５３
の側の回転ドラム６０上には、バイモルフ５１を駆動す
る駆動回路５４、バイモルフ５１の湾曲変位量を検出す
る検出回路５５及び録画・再生信号を増幅する増幅回路
５６がマウントされたプリント基板５７が固定されてい
る。

【００２２】図８は、上述した磁気ヘッド装置５０の詳
細例を示す斜視図である。バイモルフ５１は、２枚の圧
電板５１１、５１２が中間電極５１３を挟んで貼り合わ
されている。そして、その貼り合わされた両表面に無電
極部５１４ｃを挟んで２つに分離された表面電極５１４
ａ、５１４ｂ、５１５ａ、５１５ｂが形成されている。
さらに、各表面に形成された２つの表面電極５１４ａと
５１４ｂ、５１５ａと５１５ｂが、導電性塗料等５１４
ｄにより電気的に接続された構造となっている。このバ
イモルフ５１の先端には、磁気ヘッド５２が取り付けら
れたチップ・ベース５２１が取り付けられている。ま
た、バイモルフ５１の末端は、ホルダ５３を構成するベ
ース・ホルダ５３１と押さえホルダ５３２に挟み込まれ
ている。そして、以上の様に構成されたホルダ５３等
は、ベース・ホルダ５３１と回転ドラム６０との間に絶
縁板を挟んで、ボルトにより回転ドラム６０上に支持固
定されている。

【００２３】バイモルフ５１の表面電極５１４ａ、５１
４ｂ、５１５ａ、５１５ｂはベース・ホルダ５３１と押
さえホルダ５３２を介して間接的に、また中間電極５１
３は直接的に、駆動回路５４に接続されている。バイモ
ルフ５１のほぼ中央に貼りつけられ、バイモルフ５１の
湾曲変位量に応じて例えば抵抗値が変化する歪みゲージ
は、検出回路５５に接続されている。そして、磁気ヘッ
ド５２は、増幅回路５６に接続されている。このような
構成の磁気ヘッド装置５０によれば、駆動回路５４の駆
動によりバイモルフ５１は湾曲して磁気ヘッド５２が回
転ドラム６０の回転軸方向に移動することになるので、
可変速再生時等に磁気ヘッド５２は回転ドラム６０の外
周面に斜めに巻き付けられている磁気テープ７０の記録
トラックに追従することができる。

【００２４】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
クロス配線接続が不要となるので、構成が簡易となり、
小型にすることができると共に製造を容易にすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のアクチュエータの実施形態を構成す
る駆動部の製造工程である電極形成工程例を示す斜視
図。

【図２】図１に示す駆動部の製造工程であるパラレル分
極工程例を示す図。

【図３】図１に示す駆動部の製造工程であるシリーズ分
極工程例を示す図。

【図４】図１に示す駆動部の製造工程である表面電極を
電気的に接続する工程例を示す平面図。

【図５】パラレル分極した図１に示す駆動部の動作例を
示す側面図。

【図６】シリーズ分極した図１に示す駆動部の動作例を
示す側面図。

【図７】この発明のアクチュエ−タの実施形態が適用さ
れた磁気ヘッド装置の一例を備えたＶＴＲの回転ドラム
の一例を示す概略平面図。

【図８】図７に示す磁気ヘッド装置の詳細例を示す斜視
図。

【図９】従来のアクチュエ−タが適用されたＤＴヘッド
装置の一例を示す側面図。

【図１０】従来のＳ字形に湾曲するバイモルフの一例を
示す斜視図。

【図１１】図１０に示すバイモルフの一例を示す側面
図。

【図１２】図１０に示すバイモルフの動作例を示す側面
図。

【符号の説明】

１ ＤＴヘッド
装置 ２、３ 圧電素子 ４、１０、２０、５１、２０１、２０２ バイモルフ ５、５２ 磁気ヘッド ６、５３ ホルダ １１、１２、２１、２２、５１１、５１２ 圧電板 １３、２３、５１３ 中間電極 １４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂ、２４ａ、２４ｂ、２
５ａ、２５ｂ、５１４ａ、５１４ｂ、５１５ａ、５１５
ｂ 表面電極 １６ａ、１６ｂ リード線 ２４ｄ 導電性塗料 ３１、３２、３３ 直流電源 ３５ 交流電源 ５０ 磁気ヘッド
装置 ５４ 駆動回路 ５５ 検出回路 ５６ 増幅回路 ５７ プリント基
板 ６０ 回転ドラム ５２１ チップ・ベ
ース ５３１ ベース・ホ
ルダ ５３２ 押さえホル
ダ ７０ 磁気テープ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 結合されて部分的に任意の方向に分極さ
   れた電気機械変換素子から成る第１の部材及び第２の部
   材を備え、 前記第１及び第２の部材の一端を固定支点として前記第
   １及び第２の部材を湾曲させ、前記第１及び第２の部材
   の他端を揺動させることを特徴とするアクチュエータ。
2. 【請求項２】 電気機械変換素子から成る第１の部材の
   表面に、分離された電極を形成し、 電気機械変換素子から成る第２の部材の表面に、分離さ
   れた電極を形成し、 前記第１の部材と第２の部材とを結合し、 前記第１の部材の表面に形成した各電極に対して任意の
   方向に、前記第１の部材を分極すると同時に、前記第２
   の部材の表面に形成した各電極に対して任意の方向に、
   前記第２の部材を分極し、 前記第１の部材の表面に形成した各電極を電気的に接続
   し、 前記第２の部材の表面に形成した各電極を電気的に接続
   することを特徴とするアクチュエータの製造方法。