JPH09294383A

JPH09294383A - アクチュエータの駆動方式

Info

Publication number: JPH09294383A
Application number: JP10683996A
Authority: JP
Inventors: Masaru Muranishi; 勝村西; Takeshi Harada; 武原田; Kazuyasu Satou; 和恭佐藤; Shozo Saegusa; 省三三枝; Tetsuya Hamaguchi; 哲也浜口; Soichi Toyama; 聡一遠山; Shinobu Yoshida; 忍吉田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-04-26
Filing date: 1996-04-26
Publication date: 1997-11-11

Abstract

(57)【要約】【課題】静電気力を利用したアクチュエータは構造が簡
単であるが、駆動で高電圧を必要としていた。【解決手段】静電力を利用するアクチュエータと電源か
らなる回路に直列に、コイルを挿入し、アクチュエータ
とコイルからなる共振器系の共振周波数の交流電源でア
クチュエータを駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は物体に所定の運動を
させる小型アクチュエータの駆動方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の駆動方式については、日本機械学
会誌Vol．９７，Ｎo.９０５(1994年）２９０ページ等に
記載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】アクチュエータの駆動
力は、油圧，磁場中の電流の受ける力であるローレンツ
力，静電力等があり、圧電効果を利用する物もある。油
圧，ローレンツ力を利用するアクチュエータは構造が複
雑となるため、小型化に限界があった。特に、基板上に
薄膜プロセスでアクチュエータを作る場合は、構造が複
雑であると、製造が非常に困難となる。静電力や圧電効
果を利用するアクチュエータは構造が比較的簡単である
ため、基板上に薄膜プロセスで小型のアクチュエータを
構成する場合に用いられる。しかし、静電力や圧電効果
を利用したアクチュエータでは、アクチュエータの駆動
に数十Ｖから１００Ｖ程度の高電圧を必要とする。

【０００４】本発明の目的は、低電圧でも駆動可能な小
型のアクチュエータを構成する事にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】固定部と、前記固定部に
対して相対的に位置，姿勢または角度の変位が可能とな
っている可動部と、前記固定部に取り付けられた固定電
気素子と、前記可動部に取り付けられた可動電気素子と
を有し、電源から前記固定電気素子と前記可動電気素子
に電圧を印加し、この時に前記固定電気素子と前記可動
電気素子の間に作用する電磁気的な力によって、可動部
を変位させるアクチュエータの駆動方式を、前記電源と
前記アクチュエータを接続した電気回路中に、インピー
ダンス変換用の電気素子を挿入し、さらに電源から交流
の電圧を印加すると共に、前記交流電圧の周波数が、前
記アクチュエータと前記電気素子を組み合わせた系の電
気的共振周波数に略一致している事を特徴とするアクチ
ュエータの駆動方式とする。

【０００６】固定部と、前記固定部に対して相対的に位
置，姿勢または角度の変位が可能となっている可動部
と、前記固定部に取り付けられた固定電気素子と、前記
可動部に取り付けられた可動電気素子とを有し、電源か
ら前記固定電気素子と前記可動電気素子に電圧を印加
し、この時に前記固定電気素子と前記可動電気素子の間
に作用する電磁気的な力によって、可動部を変位させる
アクチュエータの駆動方式を、電源から交流の電圧を印
加すると共に、前記交流電圧の周波数が、前記アクチュ
エータと前記電気素子を組み合わせた系の電気的共振周
波数に略一致している事を特徴とするアクチュエータの
駆動方式とする。

【０００７】固定部と、前記固定部に対して相対的に位
置，姿勢または角度の変位が可能となっている可動部
と、前記固定部に取り付けられた固定電極と、前記可動
部に取り付けられた可動電極とを有し、電源から前記固
定電極と前記可動電極の間に電圧を印加し、この時に前
記固定電極と前記可動電極の間に作用する静電的な力に
よって、可動部を変位させるアクチュエータの駆動方式
を、前記電源と前記アクチュエータを接続した電気回路
中に、少なくともコイルを含む電気素子を挿入し、さら
に電源から交流の電圧を印加すると共に、前記交流電圧
の周波数が、前記アクチュエータと前記電気素子を組み
合わせた系の電気的共振周波数に略一致している事を特
徴とするアクチュエータの駆動方式とする。

【０００８】固定部と、前記固定部に対して相対的に位
置，姿勢または角度の変位が可能となっている可動部
と、前記固定部に取り付けられた固定コイルと、前記可
動部に取り付けられた可動コイルとを有し、電源から前
記固定コイルと前記可動コイルに電圧を印加し、この時
に前記固定コイルと前記可動コイルの間に作用する電磁
的な力によって、可動部を変位させるアクチュエータの
駆動方式を、前記電源と前記アクチュエータを接続した
電気回路中に、少なくともコンデンサを含む電気素子を
挿入し、さらに電源から交流の電圧を印加すると共に、
前記交流電圧の周波数が、前記アクチュエータと前記電
気素子を組み合わせた系の電気的共振周波数に略一致し
ている事を特徴とするアクチュエータの駆動方式とす
る。

【０００９】固定部と、前記固定部に対して相対的に位
置，姿勢または角度の変位が可能となっている可動部
と、前記固定部に取り付けられた固定電気素子と、前記
可動部に取り付けられた可動電気素子とを有し、電源か
ら前記固定電気素子と前記可動電気素子に電圧を印加
し、この時に前記固定電気素子と前記可動電気素子の間
に作用する電磁気的な力によって、可動部を変位させる
アクチュエータの駆動方式を、前記電源と前記アクチュ
エータを接続した電気回路中に、インピーダンス変換用
の電気素子を挿入し、さらに電源から交流の電圧を印加
すると共に、前記アクチュエータと前記電気素子を組み
合わせた系の電気的共振周波数をｆ，共振のＱ値をＱと
した場合に、前記電源から印加される交流電圧の周波数
とｆのずれが、ｆ／Ｑよりも小さい事を特徴とするアク
チュエータの駆動方式とする。

【００１０】固定部と、前記固定部に対して相対的に位
置，姿勢または角度の変位が可能となっている可動部
と、前記固定部に取り付けられた固定電気素子と、前記
可動部に取り付けられた可動電気素子とを有し、電源か
ら前記固定電気素子と前記可動電気素子に電圧を印加
し、この時に前記固定電気素子と前記可動電気素子の間
に作用する電磁気的な力によって、可動部を変位させる
アクチュエータの駆動方式を、電源から交流の電圧を印
加すると共に、前記アクチュエータと前記電気素子を組
み合わせた系の電気的共振周波数をｆ，共振のＱ値をＱ
とした場合に、前記電源から印加される交流電圧の周波
数とｆのずれが、ｆ／Ｑよりも小さい事を特徴とするア
クチュエータの駆動方式とする。

【００１１】固定部と、前記固定部に対して相対的に位
置，姿勢または角度の変位が可能となっている可動部
と、前記固定部に取り付けられた固定電極と、前記可動
部に取り付けられた可動電極とを有し、電源から前記固
定電極と前記可動電極の間に電圧を印加し、この時に前
記固定電極と前記可動電極の間に作用する静電的な力に
よって、可動部を変位させるアクチュエータの駆動方式
を、前記電源と前記アクチュエータを接続した電気回路
中に、少なくともコイルを含む電気素子を挿入し、さら
に電源から交流の電圧を印加すると共に、前記アクチュ
エータと前記電気素子を組み合わせた系の電気的共振周
波数をｆ，共振のＱ値をＱとした場合に、前記電源から
印加される交流電圧の周波数とｆのずれが、ｆ／Ｑより
も小さい事を特徴とするアクチュエータの駆動方式とす
る。

【００１２】固定部と、前記固定部に対して相対的に位
置，姿勢または角度の変位が可能となっている可動部
と、前記固定部に取り付けられた固定コイルと、前記可
動部に取り付けられた可動コイルとを有し、電源から前
記固定コイルと前記可動コイルに電圧を印加し、この時
に前記固定コイルと前記可動コイルの間に作用する電磁
的な力によって、可動部を変位させるアクチュエータの
駆動方式を、前記電源と前記アクチュエータを接続した
電気回路中に、少なくともコンデンサを含む電気素子を
挿入し、さらに電源から交流の電圧を印加すると共に、
前記交流電圧の周波数が、前記アクチュエータと前記電
気素子を組み合わせた系の共振周波数に略一致している
事を特徴とするアクチュエータの駆動方式とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１から図３を用いて本発明の実
施の形態の一例について説明する。図１は本発明を応用
した光ポインタの原理図、図２はフィードバックループ
の一巡伝達関数を示す図である。

【００１４】図１のＳｉ基板１の上には、半導体レーザ
２，光導波路３，薄膜電極４，５，６，７が設けられて
いる。Ｓｉ基板１をエッチングする事により、梁８，
９，１０が形成され、これにより、Ｓｉ基板１の一部で
ある固定部１２に対して可動部１１が弾性的に支持され
ている。梁８，９，１０は平行板ばねになっており、可
動部１１に図中の左右方向の力が作用すると、可動部１
１は固定部１２に対して図中の左右方向に近似的に平行
移動する。左右方向への近似的な平行移動以外の自由度
については三つの梁８，９，１０で拘束されている。半
導体レーザ２は、半導体レーザ２から放射された光が光
導波路３に結合するように、位置合わせが為されてＳｉ
基板１に固定されている。半導体レーザ２が点灯する
と、半導体レーザ２から放射された光は光導波路３に結
合され、光導波路３の中を伝播し、光導波路３の端面１
９から放射される。この光はレンズ１４でコリメートさ
れ、ビームスプリッタ１５に入射する。この光の約半分
はビームスプリッタ１５を通過し、所定の場所に照射さ
れる。

【００１５】交流電源２０はコイル２２を介して薄膜電
極６，７の間に、交流電源２１はコイル２３を介して薄
膜電極４，５の間に角周波数ωの交流電圧を印加する。
図１でコイル２２，２３はＳｉ基板１を別に記載されて
いるが、薄膜プロセスを用いてＳｉ基板１上に設けても
良い。Ｓｉ基板１の上にはＳｉＯ₂ の薄膜が設けられて
おり、薄膜電極４，５，６，７はこのＳｉＯ₂ の薄膜上
に設けられているため、互いに電気的に絶縁されてい
る。絶縁されている薄膜電極４，５の間の静電容量をＣ
とし、薄膜電極６，７の間の静電容量も同じくＣとす
る。この素子は図１の左右について左右対称となってお
り、薄膜電極４，５の間の静電容量と薄膜電極６，７の
間の静電容量は等しくなる。交流電源２０からコイル２
２を介して薄膜電極４，５の間に電圧を印加すると、両
方の電極に互いに逆符号の電荷が貯えられ、薄膜電極
４，５の間に引力が作用する。貯えられる電荷は薄膜電
極４，５の間に加えられる電圧に比例し、引力の大きさ
は貯えられる電荷の２乗に比例する。よって、引力の大
きさは薄膜電極４，５の間に印加される電圧の２乗に比
例する。同様に、薄膜電極６，７の間に作用する引力の
大きさは、薄膜電極６，７の間に印加される電圧の２乗
に比例する。薄膜電極４，５の間の引力と、薄膜電極
６，７の間の引力が等しい場合には可動部１１に作用す
る力が釣り合っているので、他の力が作用しない限り、
可動部１１は動かない。この場合、端面１９も動かない
ので、ビームスプリッタ１５を通過した光の方向も動か
ない。

【００１６】ここで、何かの原因で可動部１１が図１の
右側に移動したものとする。この場合、端面１９も右へ
移動するので、レンズ１４でコリメートされた光の伝播
の方向は所定の方向から左側へ傾く事になる。レンズ１
４でコリメートされ、ビームスプリッタ１５に入射した
光の約半分はビームスプリッタ１５を通過するが、残り
の約半分はビームスプリッタ１５で反射され、レンズ１
５で、位置検出素子１３の上に集光される。レンズ１４
でコリメートされた光の伝播する方向が所定の方向から
図１中の左側に傾いた場合、ビームスプリッタ１５で反
射された光の伝播方向は下向きに傾き、位置検出素子１
３上のレンズ１６による集光位置は所定の位置よりも図
１の下側へ移動する。位置検出素子１３は、この素子に
入射する光の位置を検出する機能を有している。位置検
出素子１３に入射する光の位置が図１の上の方に移動す
ると、端子２４に発生する電圧が高くなり、端子２５に
発生する電圧が低くなる。反対に、光の位置が下の方に
移動すると、端子２５に発生する電圧が高くなり、端子
２４に発生する電圧が低くなる。作動アンプ１７は、端
子２４に発生する電圧から端子２５に発生する電圧を引
いた電圧を、増幅してコントローラ１８へ出力する。こ
の時、ビームスプリッタ１５を通過した光が所定の位置
に照射される場合に作動アンプ１７の出力が０となるよ
うに、位置検出素子１３，作動アンプ１７のオフセット
を調節しておく。すると、位置検出素子１３上の集光位
置が所定の位置から図１の下方へ移動した場合、作動ア
ンプ１７の出力電圧は負となる。コントローラ１８は作
動アンプ１７の出力によって、これが正の場合には交流
電源２１の発生する電圧振幅を大きく、交流電源２０の
電圧振幅を小さくし、これが負の場合には交流電源２０
の発生する電圧振幅を大きく、交流電源２１の電圧振幅
を小さくする。よって、可動部１１が図１の右側に移動
した場合、交流電源２０の発生する電圧振幅が大きくな
り、交流電源２１の発生する電圧振幅が小さくなる。す
ると、薄膜電極６，７に貯えられる電荷が多くなり、薄
膜電極４，５に貯えられる電荷が少なくなる。このた
め、薄膜電極６，７に作用する引力が大きくなり、薄膜
電極４，５に作用する引力が小さくなる。結果として、
可動部１１には左向きの力が作用する。即ち、可動部１
１は何かの原因で右に動くと、左に動かそうとする力が
作用する。同様に左に動くと右に動かそうする力が作用
し、可動部１１は、レンズ１４でコリメートされた光が
所定の位置に照射されるように、一定の位置にフィード
バックコントロールされる。

【００１７】この例では、交流電源２０からコイル２２
を介して薄膜電極６，７間に、交流電源２１からコイル
２３を介して薄膜電極４，５に、交流電圧を印加してい
る。コイル２３，２４のインダクタンスはいずれもＬと
すると、交流電源２０から印加する電圧の振幅Ｖと、交
流電源２０，コイル２２，薄膜電極６，７からなる回路
に流れる電流の振幅Ｉの間には次の関係が成り立つ。

【００１８】

【数１】

【００１９】ここで、

【００２０】

【数２】

【００２１】

【数３】

【００２２】

【数４】

【００２３】であり、Ｒは交流電源２０，コイル２２，
薄膜電極６，７自身の持つ電気抵抗や、これらを相互に
接続する配線の電気抵抗で、ω₀ はこのＲＬＣ共振系の
共振角周波数、ζは共振系の減衰比率である。電圧の振
幅Ｖを一定とし、交流電源２０の角周波数ωを変化させ
ると、

【００２４】

【数５】 ω＝ω₀ …（数５）なる角周波数で電流振幅Ｉは極大となる。この例では、
数５を満たすようにωとＬの値を選んでいる。この状態
で薄膜電極６，７の間に作用する力Ｆを求める。ＦはＡ
を比例定数として、次式で与えられる。

【００２５】

【数６】

【００２６】角振動数ωを適当に大きくする事により、
数６の右辺の、cos(２ω・ｔ）の項を無視する事ができ
る。どの位大きければ良いか、という点については後述
する。従来の例のように直流電圧Ｖで駆動した場合、作
用する力Ｆは

【００２７】

【数７】Ｆ＝Ａ（ＣＶ′)² …（数７）となる。ここでＶ＝Ｖ′として、従来のように直流で駆
動する場合の引力に対する、本発明のように交流で駆動
する場合の引力の比αを求める。

【００２８】

【数８】

【００２９】ここで仮に、Ｃ＝１ｐＦ，Ｒ＝１０Ω，ω
＝２π×１ＭＨｚとすると、Ｒ≒16000 となる。これか
ら、静電気力を用いるアクチュエータを駆動する場合に
は、適当なコイルをこれに直列に接続し、両者で構成さ
れるＬＣ共振回路の共振周波数の交流で駆動する事によ
り、同じ電圧で直流で駆動するよりも大きな力を発生さ
せる事が可能となる。また、同じ力をより小さな電圧で
発生させる事が可能となる。交流電源２１，コイル２
３，薄膜電極４，５についても同様である。数５の条件
を満たす事により、小さな電圧で大きな力を発生する事
が可能となるが、現実の応用では必ず誤差が発生する。
ω＝ω₀ が成立している時の電流の振幅をＩ₀ ，ωのω
₀ からのずれをΔωとすると、電流の振幅Ｉは、（Δω
／ω₀ ）の２次の精度で、

【００３０】

【数９】

【００３１】となる。本実施の形態の例では、ζが１よ
り小さく、０に近い程小さい電圧で大きな力を発生する
事ができる。よって、現実の系では、１≫ζ＞０、と考
えても良い。ここで、Δω＝±ζ・ω₀ 、とすると、Ｉ
＝Ｉ０／２となり、力の大きさは４分の１となる。Δω
の絶対値がこれよりも大きくなると、電流の振幅、即ち
力の大きさは急激に小さくなる。よってΔωの絶対値
は、ζ・ω₀ を目安として、これよりも小さくする必要
がある。

【００３２】図２を用いて角振動数ωの選びかたについ
て説明する。図２は、図１を用いて説明した光ポインタ
のフィードバックコントロールにおける、フィードバッ
クループの一巡伝達関数のゲインを示している。ωｐは
固定部１２に弾性的に支持された可動部１１の１次の固
有角振動数であり、ωｃはゲイン０ｄＢとなる角振動数
である。この制御系は角周波数ωｃ以下の周波数成分の
外乱を抑圧する事ができる。これを実現するためには、
制御系を構成する各要素は少なくとも角振動数ωｃの入
力に応答できる必要がある。数６から、このアクチュエ
ータは角周波数２ωよりも早い周波数には原理的に応答
できない事がわかる。よって、交流電源２０，２１の角
周波数ωはωｃ／２よりも大きくなければならない。

【００３３】また、図１を用いて説明したフィードバッ
クループを作る応用以外の応用について考えてみる。図
２に示すように、一般にある振動数で振動をする系で
は、その１次の固有振動数よりも高い振動数の入力に対
しては応答が小さくなる性質がある。よって、例えば、
このアクチュエータをωｐよりも低い角周波数で用いる
場合、交流電源２０，２１の角周波数の２倍、２ωをω
ｐよりも大きくする事により、数６の右辺の交流成分の
影響を直流成分に比較して小さくする事が可能となる。
また、交流電源２０，２１の角周波数の２倍、２ωをω
ｐに一致させる事により、大きな変位を得る事ができ
る。

【００３４】ここまでは、静電力を利用するアクチュエ
ータを駆動する場合に、これに直列にコイルを入れる例
について説明して来たが、コイルの他にインピーダンス
を適切な値とするために様々な電気部品をアクチュエー
タに直列もしくは並列に挿入し、この電気回路の共振周
波数で駆動しても同様の効果が得られる。また、可動部
と固定部の両方にコイルを有し、両者に電流を流す事に
より両者に作用する力を用いて、固定部に対して可動部
を移動させるアクチュエータに対し、これにコンデンサ
を直列に挿入しても、静電力を利用する場合と同様の効
果を得る事ができる。また、交流電源として、高電圧の
発生は容易であるが、電流を取り出すのが困難な電源を
用いる場合には、静電力を利用する時にはアクチュエー
タに並列にコイルを入れ、反共振点で駆動すると良い。
交流電源として、高電圧の発生は容易であるが、電流を
取り出すのが困難な電源を用いる場合に、コイルの間に
働く力を利用する時は、コイルに並列にコンデンサを入
れ、反共振点で駆動すると良い。

【００３５】この他に、可動部と固定部の両方に、互い
に絶縁された１組の電極と、互いに接続された１組のコ
イルを設けておき、これらを直列に接続し、その共振周
波数で駆動しても良い。この時、電極間に作用する静電
力の振幅と、コイル間に作用する電磁力の振幅を等しく
しておく。コイル間に働く力は流れる電流の大きさの２
乗に比例し、電極間の静電力は電荷の大きさの２乗、即
ち電流の積分の２乗に比例する。電流が正弦波状の場
合、両者の和を取ると、力の大きさは時間によらず一定
となる。

【００３６】また、この例では可動部１１が固定部１２
に対して、近似的に平行移動をしていたが、回転運動を
するような系にも同様の事が可能となる。

【００３７】図３を用いて、本発明の実施の形態の第２
の例について説明する。図３は磁気ディスク装置のトラ
ッキング機構の説明図である。

【００３８】図３の磁気ディスク１０４はチャック機構
１０５によって、図３中には記載されていないスピンド
ルモータに固定され、その中心軸の回りに回転してい
る。スライダ１０１は、磁気ディスク１０４の回転によ
って生ずる空気流による流体力によって、磁気ディスク
１０４との間隔を略一定に保って磁気ディスク１０４上
に浮上している。スライダ１０１に設けられた磁気ヘッ
ド１０２，１０３は磁気ディスク１０４上に磁気的に記
録された情報を検出する機能と、磁気ディスク１０４上
に情報を磁気的に記録する機能を有している。この装置
の外部から、装置に情報の記録もしくは再生の命令が入
力されると、システムコントローラ１０６は、図３には
記載されていない粗動アクチュエータにより、アーム１
０７に固定されたスライダ１０１を磁気ディスク１０４
の半径方向に移動させる。この事により、スライダ１０
１に固定された磁気ヘッド１０２もしくは103 を、磁気
ディスク１０４上の、情報を記録もしくは再生すべき所
定の位置近傍に移動させる。このスライダ１０１はＳｉ
単結晶の異方性エッチングを利用して作られている。シ
ステムコントローラ１０６は、磁気ヘッド１０２もしく
は１０３により磁気ディスク１０４上に記録された情報
から、情報を記録再生すべき所定の位置と実際の磁気ヘ
ッド１０２もしくは１０３の位置のずれを検出する。こ
のずれを示す信号をトラックエラー信号と呼ぶ。スライ
ダ１０１はアーム１０７に固定された固定部１１９と、
これから平行板ばね１２０，１２１で弾性的に支持され
た可動部１１８から構成されている。システムコントロ
ーラ１０６はトラックエラー信号に基づいて、後述する
動作原理によって固定部１１９に対して可動部１１８を
磁気ディスク１０４の半径方向に移動させる。これによ
り磁気ヘッド１０２もしくは１０３を、情報を記録再生
すべき所定の位置に位置決めし、情報の記録再生を行
う。

【００３９】交流電源１２４は、電線１０８に接続され
た薄膜電極１１１に対して、コイル１２２，電線１０
９，薄膜電極１１２，電線１１４を介して、薄膜電極１
１６に交流電圧を印加している。これにより、薄膜電極
１１１と薄膜電極１１６に電荷が貯えられ、両者の間に
引力が作用する。同様に、交流電源１２５は、電線108
に接続された薄膜電極１１１に対して、コイル１２３，
電線１１０，薄膜電極１１３，電線１１５を介して、薄
膜電極１１７に交流電圧を印加している。これにより、
薄膜電極１１１と薄膜電極１１７に電荷が貯えられ、両
者の間に引力が作用する。薄膜電極１１１，１１２，１
１３，１１６，１１７，電線１１４，１１５はいずれも
Ａｌの薄膜をフォトリソでパターニングし、エッチング
加工で形成したものである。Ｓｉ製のスライダ１０１の
上にＳｉＯ₂ の膜を成膜し、この上にＡｌの薄膜を成膜
している。交流電源１２４から印加される交流電圧の周
波数は、図１，図２を用いて説明した実施の形態の例の
場合と同じ様に、薄膜電極１１１，１１６から構成され
るコンデンサと、電線１０８，コイル１２２，電線１０
９，薄膜電極１１２，電線１１４を接続して構成された
電気回路の共振周波数と一致させてある。また、交流電
源１２５から印加される交流電圧の周波数も、薄膜電極
１１１，１１７から構成されるコンデンサと、電線１０
８，コイル１２３，電線１１０，薄膜電極１１３，電線
１１５を接続して構成された電気回路の共振周波数と一
致させてある。このため、図１，図２を用いて説明した
実施の形態の例の場合と同じ様に、低い電圧で大きな力
を発生させる事が可能である。この事は、平行板ばね１
２０，１２１のばね定数を考えると、大きな変位を得る
事が可能という意味であり、可動部１１８の質量を考え
ると、大きな加速度を得る事が可能という意味である。

【００４０】磁気ヘッド１０２もしくは１０３が情報の
記録再生を行うべき所定の場所から磁気ディスク１０４
の中心よりにずれていた場合、システムコントローラ１
０６は、交流電源１２４の電圧振幅を大きくし、交流電
源１２５の電圧振幅を小さくする。すると、薄膜電極１
１１と薄膜電極１１７の間に作用する引力が小さくな
り、薄膜電極１１１と薄膜電極１１６の間に作用する引
力が大きくなる。このことにより、可動部１１８は磁気
ディスク１０４の周辺部方向(中心と反対の向き)に移動
し、磁気ヘッド１０２もしくは１０３も同じ方向に移動
する。磁気ヘッド１０２もしくは１０３が情報の記録再
生を行うべき所定の場所から磁気ディスク１０４の周辺
部より（中心と反対向き）にずれていた場合、システム
コントローラ１０６は、交流電源１２５の電圧振幅を大
きくし、交流電源１２４の電圧振幅を小さくする。する
と、薄膜電極１１１と薄膜電極１１７の間に作用する引
力が大きくなり、薄膜電極１１１と薄膜電極１１６の間
に作用する引力が小さくなる。このことにより、可動部
１１８は磁気ディスク１０４の中心方向に移動し、磁気
ヘッド１０２もしくは１０３も同じ方向に移動する。こ
れらの動作により、磁気ヘッド１０２もしくは１０３は
情報の記録再生を行うべき所定の場所に位置決めされ
る。ここでもフィードバック制御を行っており、交流電
源１２４，１２５の周波数についても、図１，図２を用
いて説明した実施の形態の例と同じ様な注意が必要であ
る。磁気ヘッド１０２もしくは１０３は情報の記録再生
を行うべき所定の場所で、情報の記録再生を行う。シス
テムコントローラ１０６により、交流電源１２４，１２
５の電圧振幅を変化させる他に、周波数を共振周波数か
らずらしても良い。

【００４１】この例では、固定部１１９と、可動部１１
８，両者を弾性的に支持する１２０，１２１，固定部１
１９と可動部１１８の間に力を作用させる薄膜電極１１
１，１１６，１１７で磁気ヘッド１０２，１０３を移動
させるアクチュエータを構成している。この例のように
アクチュエータを小さくする事により、共振周波数を高
くする事ができる。この事によりサーボの帯域を広くす
る事が可能となり、結果として、外乱の影響の抑圧能力
を高くしたり、高周波の外乱の影響を抑圧する事ができ
る。一般に磁気ディスク装置では、磁気ディスクに同心
状もしくは渦巻状に記録マークを列状に並べて情報を記
録している。この記録マークの列をトラックと呼び、隣
のトラックまでの間隔をトラックピッチと呼ぶ。一般に
磁気ディスク装置ではトラックピッチを狭くする事によ
り、記録密度を大きくする事が可能である。トラックピ
ッチを狭くした場合、トラックからの磁気ヘッドの位置
ずれを小さくする必要がある（最悪の場合でも、位置ず
れはトラックピッチよりも小さい必要がある）。外乱の
抑圧能力を高くする事により位置ずれを小さくできるの
で、本実施の形態の例のようにアクチュエータを小さく
する事により、磁気ディスク装置の記録密度を高くする
事が可能である。

【００４２】本実施例では、光ポインタと磁気ディスク
装置のトラッキング機構の例について説明したが、光デ
ィスク装置の他、種々のアクチュエータの駆動に本方式
を用いる事ができる。

【００４３】本実施例は、磁気ディスク装置に関するも
のであるが、この他、光ディスク装置，光磁気記憶装
置，相変化型光ディスク装置、など回転型のディスク面
に情報を記憶するすべての装置に適応が可能である。

【００４４】

【発明の効果】本発明により、低い電圧でも大きな力が
得られる小型のアクチュエータが実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】アクチュエータの駆動方式の説明図。

【図２】フィードバックループの一巡伝達関数の説明
図。

【図３】磁気ディスク装置のトラッキング機構の説明
図。

【符号の説明】

１…Ｓｉ基板、２…半導体レーザ、３…光導波路、４，
５，６，７…薄膜電極、８，９，１０…梁、１１…可動
部、１２…固定部、１３…位置検出素子、１４…レン
ズ、１５…ビームスプリッタ、１６…レンズ、１７…作
動アンプ、１８…コントローラ、１９…端面、２０，２
１…交流電源、２２，２３…コイル、２４，２５…端
子。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者三枝省三茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者浜口哲也茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者遠山聡一茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者吉田忍茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固定部と、前記固定部に対して相対的に位
置，姿勢または角度の変位が可能となっている可動部
と、前記固定部に取り付けられた固定電気素子と、前記
可動部に取り付けられた可動電気素子とを有し、電源か
ら前記固定電気素子と前記可動電気素子に電圧を印加
し、この時に前記固定電気素子と前記可動電気素子の間
に作用する電磁気的な力によって、可動部を変位させる
アクチュエータの駆動方式において、前記電源と前記アクチュエータを接続した電気回路中
に、インピーダンス変換用の電気素子を挿入し、さらに
電源から交流の電圧を印加すると共に、前記交流電圧の
周波数が、前記アクチュエータと前記電気素子を組み合
わせた系の電気的共振周波数に略一致している事を特徴
とするアクチュエータの駆動方式。