JPH09288812A - 二軸制御構造及び回転ヘッド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被制御部材の二軸方向の調整が可能であるよ
うにした二軸制御構造と、これを利用した磁気ヘッドの
突出し量及び取付高さを調整できるようにした回転ヘッ
ド装置を提供すること。 【解決手段】 二枚の圧電板１６，１７を有する圧電バ
イモルフ素子と、この圧電バイモルフ素子の自由端に取
り付けられた被制御部材１４と、圧電バイモルフ素子の
各圧電板の電極に対して、それぞれ駆動電圧Ｖ１，Ｖ２
を印加する電源部１９と、電源部を制御して、上記各駆
動電圧を調整する、制御部と、を含んでおり、上記制御
部が、各電極に対する駆動電圧の差（Ｖ１−Ｖ２）を制
御することにより、被制御部材をｙ方向に位置制御する
と共に、駆動電圧の和（Ｖ１＋Ｖ２）を制御することに
より、被制御部材をｘ方向に位置制御するように、二軸
制御構造を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電バイモルフ素
子を利用した二軸制御構造に関し、例えば特にビデオテ
ープレコーダ（ＶＴＲ）装置等の回転ドラムにおける磁
気ヘッドの突出し量及び取付高さを調整できるようにし
た回転ヘッド装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ビデオテープレコーダ（ＶＴ
Ｒ），デジタルオーディオテープ（ＤＡＴ）等における
回転ヘッド装置は、例えば図６に示すように、構成され
ている。図６において、回転ヘッド装置１は、固定ドラ
ム２と、この固定ドラム２に回転可能に支持され且つ図
示しないモータにより回転駆動される回転ドラム３と、
回転ドラム３の周面から僅かに突出するように設けられ
た磁気ヘッド４とから構成されている。

【０００３】このような構成の回転ヘッド装置１によれ
ば、テープ記録または再生時には、図７に示すように、
回転ドラム３が高速回転されると共に、この回転ドラム
３の周面の一部に関して、テープ５が巻回される。これ
により、磁気ヘッド４は、図８に示すように、テープ５
に対して、矢印で示すように斜め方向に、所謂ヘッドト
レースにより接触し、記録トラック５ａに対して、磁気
記録を行ない、あるいは記録トラック５ａに記録された
磁気信号を再生することになる。

【０００４】ここで、上記磁気ヘッド４は、図９に示す
ように、回転ドラム３に対して、取付部材４ａを介して
固定保持されている。その際、磁気ヘッド４のｙ方向の
取付高さやｘ方向の突出し量等に基づいて、磁気ヘッド
４のテープ５との接触状態やテープ５上の記録トラック
５ａのパターンに対するトレーサビリティが大きく変動
することになる。例えば、磁気ヘッド４の取付高さがず
れてしまうと、図１０に示すように、磁気ヘッド４のテ
ープ５に対する移動軌跡Ａは、テープ５の記録トラック
５ａのパターンからずれることになり、正確なトレース
ができなくなってしまう。従って、磁気ヘッド５の取付
高さや突出し量は、高精度で調整されなければならな
い。これに対して、テープ５は、テープガイド６や図示
しないテープテンション機構等によって、回転ドラム３
に対して最適な巻付け状態となるように、調整される。

【０００５】このため、磁気ヘッド４を回転ドラム３に
対して取り付けるための取付部材として、図１１に示す
ように、圧電アクチュエータ７を使用して、磁気ヘッド
４の取付高さを調整可能にした構成が知られている。図
１１において、圧電アクチュエータ７は、圧電セラミッ
クスの印加電界に比例した歪みを発生するという逆圧電
効果を利用したアクチュエータであって、一般的に伸縮
しにくい材質の薄板から成る中心材７ａの両面に、それ
ぞれ圧電材の薄板から成る圧電板７ｂ，７ｃを貼り合わ
せることにより、構成されている。

【０００６】上記中心材７ａは、例えば剛性の高いリン
青銅，カーボン繊維等の材料が使用されている。また、
上記圧電板７ｂ，７ｃは、例えば圧電性を備えたセラミ
ック，樹脂等から構成されていて、各圧電板７ｂ，７ｃ
の両側には、それぞれメッキ，蒸着，焼き付け等により
電極（図示せず）が形成され、それぞれ互いに逆向きの
分極処理が施されている。これにより、印加される電界
の向き及び大きさに応じて、変位が生じるようになって
いる。

【０００７】さらに、圧電アクチュエータ７の一端（図
示の場合、右端）は、固定部材８により挟持されて固定
されていると共に、固定部材８の何れか一方または双方
が、前記回転ドラム３に対してネジ等によって固定され
る。また、圧電アクチュエータ７の他端（図示の場合、
左端）は、その下面に磁気ヘッド４が瞬間接着剤等によ
って固定されており、必要に応じて、例えば紫外線硬化
型樹脂等によって補強されている。

【０００８】このような構成の圧電アクチュエータ７に
よれば、上記圧電板７ｂ，７ｃの電極と中心材７ａとの
間に、それぞれ電源部（図示せず）から、駆動電圧が印
加されることにより、一方の圧電板７ｂは、分極方向と
同じ（または逆）方向に電界が印加されることから、長
手方向に沿って縮むと共に、他方の圧電板７ｃは、分極
方向と逆（または同じ）方向に電界が印加されることか
ら、長手方向に沿って伸長することになる。従って、圧
電アクチュエータ７は、全体として図１２に示すよう
に、左端が上方に屈曲して、ｙ方向に変位することにな
る。この屈曲による変形量は、電界の大きさによって制
御されるので、電界制御型のアクチュエータが得られる
ことになる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな圧電アクチュエータ７を利用した磁気ヘッド４の回
転ドラム３への取付構造においては、磁気ヘッド４の取
付高さの調整は、高精度に行なわれるが、磁気ヘッド４
の突出し量の調整はできない。従って、取付部材として
の圧電アクチュエータ７の回転ドラム３への取付の際
に、磁気ヘッド４の突出し量が所望の値となるように、
高精度で取り付ける必要がある共に、一度取り付けられ
た後は、磁気ヘッドの突出し量の調整を行なうことはで
きず、磁気ヘッド４とテープ５との最適な接触状態を得
ることは困難であった。

【００１０】また、使用による磁気ヘッドの摩耗によ
り、磁気ヘッド４とテープ５との接触状態が変化した場
合には、磁気ヘッド４が取り付けられた回転ヘッド３を
交換する必要があるため、交換サイクルが比較的短いと
いう問題もあった。

【００１１】本発明は、以上の点に鑑み、被制御部材の
二軸方向の調整が可能であるようにした二軸制御構造
と、これを利用した磁気ヘッドの突出し量及び取付高さ
を調整できるようにした回転ヘッド装置を提供すること
を目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明によ
れば、それぞれｘ方向に延びていて且つｙ方向に関して
積層されていて、駆動用の電極を備えた少なくとも二枚
の圧電板を有する圧電バイモルフ素子と、この圧電バイ
モルフ素子の自由端に取り付けられた被制御部材と、前
記圧電バイモルフ素子の各圧電板の電極に対して、それ
ぞれ駆動電圧Ｖ１，Ｖ２を印加する電源部と、この電源
部を制御して前記各駆動電圧を調整する制御部と、を含
んでおり、前記制御部が、各電極に対する駆動電圧の差
（Ｖ１−Ｖ２）を制御することにより、被制御部材をｙ
方向に位置制御すると共に、駆動電圧の和（Ｖ１＋Ｖ
２）を制御することにより、被制御部材をｘ方向に位置
制御する、二軸制御構造により、達成される。

【００１３】また、上記目的は、本発明によれば、固定
ドラムと、この固定ドラムに回転可能に支持され且つ回
転駆動される回転ドラムと、回転ドラムの周面にて所定
の取付高さ及び突出し量で圧電アクチュエータを介して
取り付けられた磁気ヘッドとを含んでおり、前記圧電ア
クチュエータが、それぞれｘ方向に延びていて且つｙ方
向に関して積層されていて、駆動用の電極を備えた少な
くとも二枚の圧電板を有する圧電バイモルフ素子を含ん
でおり、この圧電アクチュエータの一端が回転ドラムに
対して固定されると共に、その自由端に前記磁気ヘッド
が取り付けられていて、さらに圧電バイモルフ素子の各
圧電板の電極に対して、それぞれ駆動電圧Ｖ１，Ｖ２を
印加する電源部と、この電源部を制御して、前記各駆動
電圧を調整する制御部と、を備え、この制御部が、各電
極に対する駆動電圧の差（Ｖ１−Ｖ２）を制御すること
により、前記磁気ヘッドをｙ方向に位置制御すると共
に、駆動電圧の和（Ｖ１＋Ｖ２）を制御することによ
り、前記磁気ヘッドをｘ方向に位置制御する、回転ヘッ
ド装置により、達成される。

【００１４】上記構成によれば、各圧電板には、それぞ
れ制御部により制御された駆動電圧Ｖ１，Ｖ２が印加さ
れ、駆動電圧Ｖ１，Ｖ２に対応して長手方向（ｙ方向）
に収縮することになる。その際、制御部が、これらの駆
動電圧の差（Ｖ１−Ｖ２）を制御することにより、各圧
電板の収縮量に差が発生し、圧電バイモルフ素子が屈曲
する。これにより、圧電バイモルフ素子の自由端がｙ方
向に変位して、被制御部材のｙ方向調整が行なわれ、例
えば回転ドラムに対する磁気ヘッドの取付高さの調整が
行なわれる。

【００１５】また、制御部が、これら駆動電圧の和（Ｖ
１＋Ｖ２）を制御することにより、各圧電板が同じ収縮
量で収縮し、圧電バイモルフ素子全体が収縮する。これ
により、圧電バイモルフ素子の自由端がｘ方向に変位し
て、被制御部材のｘ方向調整が行なわれ、例えば回転ド
ラムに対する磁気ヘッドの突出し量の調整が行なわれ
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施形態
を図１乃至図５を参照しながら、詳細に説明する。尚、
以下に述べる実施形態は、本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、
本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定
する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるもの
ではない。

【００１７】図１は、本発明による二軸制御構造の一実
施形態を適用した回転ヘッド装置を示している。図１に
おいて、回転ヘッド装置１０は、固定ドラム１１と、こ
の固定ドラム１１に回転可能に支持され且つ図示しない
モータにより回転駆動される回転ドラム１２と、回転ド
ラム１２の周面に隣接して二軸制御構造としての圧電ア
クチュエータ１３を介して取り付けられた磁気ヘッド１
４とから構成されている。

【００１８】圧電アクチュエータ１３は、圧電セラミッ
クスの印加電界に比例した歪みを発生するという逆圧電
効果を利用したアクチュエータであって、一般的に伸縮
しにくい材質の薄板から成る中心材１５の両面に、それ
ぞれ圧電材の薄板から成る圧電板１６，１７を貼り合わ
せることにより、構成されている。

【００１９】上記中心材１５は、例えば剛性の高いリン
青銅，カーボン繊維等の材料が使用されている。また、
上記圧電板１６，１７は、例えば圧電性を備えたセラミ
ック，樹脂等から構成されていて、各圧電板１６，１７
の外側面には、それぞれメッキ，蒸着，焼き付け等によ
り電極１６ａ，１７ａが形成されると共に、それぞれ互
いに逆向きの分極処理、即ち図３に示すように、圧電板
１６においては全面に亘って上向きに、また圧電板１７
においては全面に亘って下向きに、分極処理が施されて
いる。これにより、印加される電界の向き及び大きさに
応じて、変位が生ぜしめられるようになっている。

【００２０】さらに、圧電アクチュエータ１３の一端
（図示の場合、右端）は、固定部材１８により挟持され
て固定されていると共に、固定部材１８の何れか一方ま
たは双方が、前記回転ドラム１２に対してネジ等によっ
て固定される。また、圧電アクチュエータ１３の他端
（図示の場合、左端）は、その下面に磁気ヘッド１４が
瞬間接着剤等によって固定されており、必要に応じて、
例えば紫外線硬化型樹脂等によって補強されている。

【００２１】回転ヘッド装置１０においては、図３に示
すように、圧電アクチュエータ１３の各圧電板１６，１
７には、電源部１９から、それぞれ駆動電圧Ｖ１，Ｖ２
が印加されるようになっている。この電源部１９は、図
示しない制御部によって制御されることにより、その出
力電圧即ち上記駆動電圧Ｖ１，Ｖ２がそれぞれ調整され
るようになっている。ここで、この制御部は、上記駆動
電圧Ｖ１，Ｖ２に関して、その差（Ｖ１−Ｖ２）及び和
（Ｖ１＋Ｖ２）を適宜に調整できるように構成されてい
る。

【００２２】本実施形態による回転ヘッド装置１０は、
以上のように構成されており、駆動電圧Ｖ１，Ｖ２の印
加によって、圧電板１６，１７は共に分極方向に関して
僅かに伸長すると共に、垂直な長手方向（即ちｘ方向）
に関して、収縮することになる。

【００２３】ここで、制御部が、電源部１９を制御する
ことにより、駆動電圧の和（Ｖ１＋Ｖ２）を適宜に調整
することにより、各圧電板１６，１７の収縮量が等しく
なる。従って、圧電バイモルフ素子１３は、図３に示す
ように、各圧電板１６，１７が同量だけ収縮することに
よって、全体としてｘ方向に収縮することになり、その
自由端そして磁気ヘッド１４のｘ方向位置が変位して、
ｘ方向調整が行われる。従って、磁気ヘッド１４は、回
転ドラム１２に対して、その半径方向に進退することに
なり、突出し量の調整が行われることになる。

【００２４】また、制御部が、電源部１９を制御するこ
とにより、駆動電圧の差（Ｖ１−Ｖ２）を適宜に調整す
ることにより、各圧電板１６，１７の収縮量に差が生ず
ることになる。従って、圧電バイモルフ素子１３は、図
４に示すように、各圧電板１６，１７が異なる量だけ収
縮することによって、全体としてｙ方向に屈曲すること
になり、その自由端そして磁気ヘッド１４のｙ方向位置
が変位して、ｙ方向調整が行われる。従って、磁気ヘッ
ド１４は、回転ドラム１２に対して、その軸方向に変位
することになり、取付高さの調整が行われることにな
る。

【００２５】この場合、上述したｘ方向変位Ｘ及びｙ方
向変位Ｙは、駆動電圧Ｖ１，Ｖ２に対して、Ａ，Ｂを圧
電板１６，１７の圧電定数や固定条件等によって決まる
比例定数として、近似的に以下のような関係を有してい
る。 Ｘ＝Ａ×（Ｖ１＋Ｖ２） Ｙ＝Ｂ×（Ｖ１−Ｖ２） これにより、ｘ方向の変位量Ｘは、（Ｖ１＋Ｖ２）に比
例し、ｙ方向の変位量Ｙは、（Ｖ１−Ｖ２）に比例する
ことになる。かくして、制御部が、電源部１９の各出力
電圧Ｖ１，Ｖ２を適宜に制御することによって、圧電ア
クチュエータ１３の自由端のｘ方向変位及びｙ方向変位
が調整されることになる。

【００２６】かくして、磁気ヘッド１４が、例えば、ｘ
方向に関してヘッドトレース開始から終了まで、マイナ
ス方向に移動させ、且つｙ方向に関してヘッドトレース
開始から終了まで、プラス方向に移動させたい場合に
は、駆動電圧Ｖ１，Ｖ２は、制御部によって、図５に示
すように、それぞれ調整されることにより、その和（Ｖ
１＋Ｖ２）及び差（Ｖ１−Ｖ２）が変動することにな
る。

【００２７】この場合、圧電アクチュエータ１３は、初
期状態として、駆動電圧Ｖ１，Ｖ２が印加されることが
前提になっている。これにより、圧電アクチュエータ１
３は、Ｘ方向及びｙ方向に関して、＋方向にも−方向に
も変位調整が可能になっている。これにより、例えば磁
気ヘッド１４が摩耗した場合には、ｘ方向に関して＋方
向に変位させることにより、図１に示すように、磁気ヘ
ッド１４とテープ２０との接触状態が、常に最適に調整
されることになり、磁気ヘッド１４そして回転ドラム１
２の寿命が延びることになる。

【００２８】尚、図４において、駆動電圧Ｖ１が＋であ
る場合には、圧電板１６は伸長することになるので、圧
電アクチュエータ１３全体は収縮せず、その自由端は、
ｙ方向のみに変位することになる。

【００２９】上記実施形態においては、圧電アクチュエ
ータ１３は、圧電板１６，１７を貼り合わせた圧電バイ
モルフ素子として構成されているが、これに限らず、例
えば積層タイプの屈曲型圧電アクチュエータを利用した
二軸制御構造に関しても本発明を適用できることは明ら
かである。

【００３０】さらに、上記実施形態においては、制御部
は、単に電源部１９の駆動電圧Ｖ１，Ｖ２を制御するよ
うになっているが、これに限らず、制御部は、磁気ヘッ
ド１４の出力信号に基づいて、出力信号が最適となるよ
うに、駆動電圧Ｖ１，Ｖ２を制御するようにしてもよい
ことは明らかである。

【００３１】また、上記実施形態においては、回転ヘッ
ド装置１０の磁気ヘッド１４の取付高さ及び突出し量を
調整するための二軸制御構造が示されているが、これに
限らず、他の被制御部材の二軸方向の位置を制御するた
めにも、本発明による二軸制御構造が使用されることは
明らかである。

【００３２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、被
制御部材の二軸方向の調整が可能であるようにした二軸
制御構造と、これを利用した磁気ヘッドの突出し量及び
取付高さを調整できるようにした回転ヘッド装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による二軸制御構造の一実施形態を組み
込んだ回転ヘッド装置の要部を示す概略断面図である。

【図２】図１の回転ヘッド装置における圧電アクチュエ
ータを示す拡大断面図である。

【図３】図２の圧電アクチュエータにおけるｘ方向調整
を示す概略図である。

【図４】図２の圧電アクチュエータにおけるｙ方向調整
を示す概略図である。

【図５】図２の圧電アクチュエータによる磁気ヘッドの
調整例を示すグラフである。

【図６】従来の回転ヘッド装置の一例を示す概略斜視図
である。

【図７】図６の回転ヘッド装置におけるテープ再生時の
状態を示す概略平面図である。

【図８】図６の回転ヘッド装置におけるテープ記録また
は再生時のテープに対するヘッドトレースを示す部分拡
大図である。

【図９】図６の回転ヘッド装置における磁気ヘッドとテ
ープとの接触状態を示す要部断面図である。

【図１０】図９の磁気ヘッドに取付高さずれがある場合
のヘッドトレースを示す部分拡大図である。

【図１１】図６の回転ヘッド装置における磁気ヘッドを
回転ドラムに取り付けるための圧電アクチュエータを示
す概略断面図である。

【図１２】図１１の圧電アクチュエータによるｙ方向調
整を示す概略断面図である。

【符号の簡単な説明】

１０・・・回転ヘッド装置、１１・・・固定ドラム、１
２・・・回転ドラム、１３・・・圧電アクチュエータ、
１４・・・磁気ヘッド、１５・・・中心材、１６，１７
・・・圧電板、１８・・・固定部材、１９・・・電源
部、２０・・・テープ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれｘ方向に延びており且つｙ方向
   に関して積層されていて、駆動用の電極を備えた少なく
   とも二枚の圧電板を有する圧電バイモルフ素子と、 この圧電バイモルフ素子の自由端に取り付けられた被制
   御部材と、 前記圧電バイモルフ素子の各圧電板の電極に対して、そ
   れぞれ駆動電圧Ｖ１，Ｖ２を印加する電源部と、 この電源部を制御して前記各駆動電圧を調整する制御部
   と、を含んでおり、 前記制御部が、各電極に対する駆動電圧の差（Ｖ１−Ｖ
   ２）を制御することにより、被制御部材をｙ方向に位置
   制御すると共に、駆動電圧の和（Ｖ１＋Ｖ２）を制御す
   ることにより、被制御部材をｘ方向に位置制御すること
   を特徴とする二軸制御構造。
2. 【請求項２】 固定ドラムと、この固定ドラムに回転可
   能に支持され且つ回転駆動される回転ドラムと、回転ド
   ラムの周面にて所定の取付高さ及び突出し量で圧電アク
   チュエータを介して取り付けられた磁気ヘッドとを含ん
   でおり、 前記圧電アクチュエータが、 それぞれｘ方向に延びていて且つｙ方向に関して積層さ
   れていて、駆動用の電極を備えた少なくとも二枚の圧電
   板を有する圧電バイモルフ素子を含んでおり、この圧電
   アクチュエータの一端が回転ドラムに対して固定される
   と共に、その自由端に前記磁気ヘッドが取り付けられて
   いて、 さらに圧電バイモルフ素子の各圧電板の電極に対して、
   それぞれ駆動電圧Ｖ１，Ｖ２を印加する電源部と、 この電源部を制御して、前記各駆動電圧を調整する制御
   部と、を備え、 この制御部が、各電極に対する駆動電圧の差（Ｖ１−Ｖ
   ２）を制御することにより、前記磁気ヘッドをｙ方向に
   位置制御すると共に、駆動電圧の和（Ｖ１＋Ｖ２）を制
   御することにより、前記磁気ヘッドをｘ方向に位置制御
   することを特徴とする回転ヘッド装置。