JPS6179270A

JPS6179270A - 圧電型変位装置

Info

Publication number: JPS6179270A
Application number: JP59201038A
Authority: JP
Inventors: Motoyasu Momoki; 百木　元康; Yasuhiro Fujiwara; 康博藤原
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1984-09-26
Filing date: 1984-09-26
Publication date: 1986-04-22

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）本発明は、圧電型変位装置、更に詳しくは、ＶＴＲ（ビ
デオテープレコーダ）、磁気ディスク装置、電子カメラ
、光デイスク装置等の記録再生装置におけるへラドアク
チェエータ等の圧電変位装置に関する。

（従来技術）一般に、磁気記録再生装置において最も重要視されるこ
とは磁気ヘッドのアジマス調整についてである。例えば
、電子カメラにおいては、磁気ヘッドのアジマスのずれ
の許容角はＯ０±６／に規格で定められている。このた
め、従来は、この規格に適合させるために、電子カメラ
の各機械部品を高精度に製作し、かつ高精度に組立てる
ようにしていたが、このように電子カメラの組立て前の
各機械部品に高い精度を要求することは、電子カメラの
製造コストの面で問題がある。従って、電子カメラの組
立後にアジマス調整を行なうことができれば、この方が
ライン組立ておよびコストの面ではるかに有利であるこ
とは自然である。

一方、ＶＴＲにおいて、２枚の圧電菓子を貼り合わせた
構造のバイモルフ板の先端にビデオヘッドを取り付け、
このバイモルフ板に圧電を印加することによりビデオヘ
ッドを変位させ、ビデオトラックとの位置ずれを補正し
て自動トラッキングを行なうヘッドアクチヱエータを用
いたものが既に知られている。しかし、この従来のバイ
モルフ板を用いたヘッドアクチヱエータは、ビデオヘッ
ドを直線的にビデオトラックの幅方向に変位させるもの
であるため、特に、記録時と再生時にビデオヘッドのア
ジマスを一致させるのに適したものとはなり得なかった
。つまり、この従来のへラドアクチュエータは、バイモ
ルフ板のヘッドを支持した自由端が圧電素子を積層した
方向に直線的に変位するよう罠なっているので、ヘッド
の傾斜角まで変えることはできなかった。

（目的）本発明の目的は、上記の点に鑑み、バイモルフ板の自由
端に固着した磁気ヘッド等の機変位体が域で異なる方向
に電気分極された圧電素子を貼り合わせて形成したバイ
モルフ板の自由端に磁気ヘッド等の被変位体を固着して
構成したものである。

（実施例）以下、本発明の圧電型変位装置を図示のへラドアクチェ
エータに適用した実施例によって説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示すヘッドデクチーエー
タを説明するための解析斜視図である。

圧電型変位装置であるヘッドアクチュエータ１は、固定
部材２にバイモルフ板３の長手方向の一方の端面３ｂが
固定され、このバイモルフ板３の自由端となっている長
手方向の他方の端面３ａの中央に、磁気ヘッド４が台座
５と一体的に固着されて構成されている。バイモルフ板
３は、両面にメッキ等により金属電極６ａ、６ｂを被着
された圧電素子７と、同じく両面に金属電極８ａ、８ｂ
を被着された圧電素子９とを、金属電極６ｂと８ａで接
着させて形成されている。ところで、従来のバイモルフ
板を形成する２つの圧電素子のそれぞれは全領域に亘っ
て電気分汐軸の向きが一方向に揃っているが、このバイ
モルフ板３を形成する圧！素子７．９のそれぞれについ
ては、長手方向に沿い、かつこれらの圧電素子の面に垂
直な境界面看にて幅方向に領域ＡとＢに２分され、領域
Ａにおける電気分極軸７ａ。

９ａの向きと領域Ｂにおける電気分極軸７ｂ、　９ｂの
向きとが厚み方向に沿って互いに逆方向になっている。

このような圧電素子７，９は電気分極前の圧電材料の厚
み方向に一定値以上の電圧を領域ＡとＢとで逆極性で印
加することにより、この一定値以上の電圧の印加を解除
した後に残留分極として、上記のように領域ＡとＢとで
厚み方向建逆向きの電気分極軸が形成される。このよう
に２つの異なる向きの電気分極軸を有した圧電素子７と
９は厚み方向で互いの電気分極軸が一致するように重ね
て貼り合わされる。即ち、２つの圧電素子７と９は同様
にして形成されるので、領域ＡＶｃおける電気分極軸７
ａの向きと９８の向き、領域Ｂにおける電気分極軸７ｂ
の向きと９ｂの向きがそれぞれ一致するように金属電極
６ｂと８ｂとが接着されてバイモルフ板３が形成される
。

そして、上記バイモルフ板３の金属電極６ａと８ｂが一
方のリード端子１０ａＶｃ接続され、互いに接着した金
属電極６ｂと８ａは他方のリード端子１０ｂに接続され
、この両リード端子１０ａ　、　１０ｂ間に駆動用の直
流電圧が印加されるようになっている。

次に、以上のように１１！成されたヘッドアクチュエー
タユの動作を説明する。まず、上記リード端子１０ａに
正、上記リード端子１０ｂに負の極性で両リード端子間
に直流電圧を印加すると、圧電素子７の領域Ａの部分が
伸長し、同部分と重なり合っている圧電素子９の領域Ａ
の部分が収縮する。また、圧電素子７の領域Ｂの部分が
収縮し、同部分と重なり合っている圧電素子９の領域Ｂ
の部分が伸長する。なお、このとき、圧電素子７．９は
長手方向１幅方向のいずれにも伸長および収縮するが、
幅方向に較べて長手方向が充分に長いので長手方向の変
位の方が大きい。

上記圧電素子７，９の各領域Ａ、Ｂの部分が上記のよう
に伸長および収縮することにより、バイモルフ板３は境
界面１を境い目にして、圧電素子７．９の領域Ａの部分
の自由端が下方に変位し。

圧電素子７，９の領域Ｂの部分の自由端が上方に変位す
る。この結果、バイモルフ板３は、第２図に示すように
、バイモルフ板３の長手方向に沿った中心軸線Ｏの廻り
に自由端が反時計方向に捩られた状態となり、このため
、バイモルフ板３の自由端の端面３ａの中央に固着して
いる磁気ヘッド４は第３図（Ａ）　Ｋ示すように上記端
面３ａの反時計方向の回動によって同方向に回動する。

上記リード端子１０ａ　、　１０ｂに印加される直流電
圧の極性を逆にした場合、即ち、リード端子１０ａに負
、リード端子１０ｂに正の極性で直流電圧を印加すると
、上記圧電素子７の領域Ｂの部分と上記圧電素子９の領
域Ａの部分とが伸長し、上記圧電素子７の領域への部分
と上記圧電素子９の領域Ｂの部分とが収縮するので、上
記バイモルフ板３は上記第２図に示す状態とは逆の方向
に自由端が捩られる状態となり、このため、バイモ／Ｉ
／７板３の自由端の端面３ａと共に磁気ヘッド４は第３
図（Ｂ）に示すように時計方向に回動することになる。

このようにリード端子１０ａ＊１０ｂ間に所定の極性で
直流電圧を印加するととｋより磁気ヘッド４は中心軸線
Ｏを中心に時計方向或いは反時計方向に回動する。そし
て、直流電圧のレベルを変化させれば、この電圧レベル
の変化に応じて、圧電素子７．９の各領域Ａ、Ｂの伸長
、収縮の変位量も変化することから、この磁気ヘッド４
は基準位置から任意の角度θ或、いは−〇（第３図（Ａ
）　、　（Ｂ）参照）回動して傾斜するので、この磁気
ヘッド４の傾斜角を自由に設定し工アジマス調整を行な
うことができる。なお、磁気ヘッド４を再生ヘッドとし
て用い、磁気記録媒体の記録トラックとのアジマスのず
れを検出して、これを電圧に変換して上記リード端子１
０ａ　、　１０ｂ間に印加することによりダイナミック
・アジマス調整を行なうこともできる。特に、磁気記録
媒体への記録情報を多くする目的で記録信号の短波長化
が行なわれている場合には、正確なアジマス調整が必要
であるため、このダイナミック・アジマス調整が有効で
ある。

上記第１図に示す実施例は圧電素子７，９を印加電源に
並列に接続した並列型バイモル７を採用したものである
が、圧電素子７，９を印加電源に対し直列に接続してな
る直列型バイモルフを採用してもよい。

第４図に直列型バイモルフを採用した本発明の他の実施
例のへッドアクチ二二一タを示す。このヘッドアクチュ
エータ１１は、前記実施例で述べた、境界面！を境い目
にして領域ＡとＢとで逆方向の電気分極軸を有した圧電
素子７と９を、これらの電気分極軸が上下で逆方向の向
きとなるように重ねて形成したバイモルフ板３Ａが用い
られている。

即ち、このバイモルフ板３Ａは、前記第１図に示したバ
イモルフ板３における下側の圧電素子９を水平面上で１
８０°反転させ、圧電素子７の上向きの電気分極軸７ａ
を有する領域ＡＫ圧電素子９の下向きの電気分極軸９ｂ
を有する領域Ｂが対向し、圧電素子７の下向きの電気分
極軸７ｂを有する領域Ｂに圧電素子９の上向きの電気分
極軸９ａを有する領域Ａが対向するようにして金属電極
６ｂと８ａとを接着させることにより形成される。そし
て、金属電極６ａは一方のリード端子１０ａＫ接続され
、金属電極８ｂは他方のリード端子１０ｂに接続されて
いる。

その他の構成は、前記第１図に示した実施例と同様であ
る。即ち、このバイモルフ板３Ａの一方の端面３ｂは固
定部材２に固定され、他方の自由端の端面３ａＫは磁気
ヘッド４を支持した台座５が固着されている。

上記のように構成されたヘッドアクチェエータ１１にお
いて、リード端子１０ａ、　１０ｂにそれぞれ正。

負の極性で直流電圧を印加すると、この場合、圧電素子
７の領域への部分と圧電素子９の領域Ａの部分が伸長し
、圧電素子７の領域Ｂの部分と圧電素子９の領域Ｂの部
分が収縮する。このため、バイモルフ板３Ａは境界面！
を境い目にして、圧電素子７の領域Ａおよび圧電素子９
の領域Ｂの部分の自由端が下方に変位し、圧電素子７の
領域Ｂおよび圧電素子９の領域Ａの部分の自由端が上方
に変位するので、前記実施例と同じく第２図に示すよう
に、このバイモルフ板３Ａも長手方向に沿った中心軸線
Ｏの廻りに自由端が反時計方向に捩られた状態となり、
磁気ヘッド４は第３図（Ａ）に示すよ５に反時計方向に
回動する。

また、上記リード端子Ｉ　Ｄａ　、　１０ｂに印加され
る直流電圧の極性を逆にした場合には、前記実施例と同
様に第２図に示す状態とは逆の方向に自由端が捩られる
状態となり、磁気ヘッド４は第３図（Ｂ）に示すように
時計方向に回動する。

第５図は本発明の更に他の実施例を示すヘッドアクチー
ｘ−夕の解析斜視図である。このヘッドアクチュエータ
二においては、バイモルフ板３Ｂの構造が前記２つの実
施例と異なる。前記２つの実施例では、バイモルフ板３
，３Ａを形成する２つの圧電素子７．９Ｖｃついては境
界面ぷを境い目に逆向きの電気分極軸を有する領域Ａと
Ｂとが直接隣り合っているので、バイモルフ板３，３Ａ
は境界面ノで剪断力が働き、印加電圧とそれに伴う変位
との関係が直線性からずれる虞れがあるが、このヘッド
アクチュエータ旦ではこの点を解決している。即ち、こ
のヘラドアクチ二二一タとのバイモルフ板３Ｂを形成す
る圧電素子１７と１９は、長手方向に沿い、これらの圧
電素子の面に垂直な２つの境界面ｍ、ｎにて幅方向に３
つの領域Ａ、Ｂ。

ＣＫ分けられていて、各圧電素子１７．１９の両側の、
領域Ａにおける電気分極軸１７ａ＊１９ａの向きと、領
域Ｂにおける電気分極軸１７ｂ、１９ｂの向きとが厚み
方向に？８って互いに逆方向になっており、境界面ｍと
ｎに挾まれた中間の領域Ｃには電気分極軸が形成されて
いない。このよ５な圧電素子１７．１９は、前述したよ
うに、電気分極前の圧電材料の厚み方向に一定値以上の
電圧を領域ＡとＢとで逆極性で印加することにより得ら
れるが、予じめ圧電材料の両面上、領域Ｃの部分を除い
て領域ＡとＢの部分のみた電気分極用の電極を設けてお
き、一定値以上の電圧を印加した際に、領域Ｃの部分で
圧電材料中に電界が生じないようにしておく。従って、
この一定値以上の電圧の印加を解除した後には残留分極
として領域ＡとＢとで逆向きの電気分極軸が形成される
が、この間の領域Ｃには残留分極が形成されない。そし
て、このようにそれぞれ３つの領域Ａ、Ｂ、Ｃが形成さ
れた２つの圧電素子１７と１９ハ、上記電気分極軸１７
ａ、　１７ｂ、　１９ａ、　１９ｂ　ヲ形成するための
電気分極用の電極を取り除かれたのち、この圧電素子１
７．１９の両面にそれぞれ金属電極６Ｌ６１）＋８ａ、
８ｂが形成される。そして、この実施例においても、直
列型バイモルフが採用されているので、圧電素子１７の
上向きの電気分極軸１７ａを有する領域ＡＫ圧電素子１
９の下向きの電気分極軸１９ｂを有する領域Ｂを対向さ
せ、圧電素子１７の下向きの電気分極軸１７ｂを有する
領域Ｂに圧電素子１９の上向きの電気分極軸１９ａを有
する領域Ａを対向させて金属電極６ｂと８８とを接着さ
せることによりバイモルフ板３Ｂが形成される。このと
き、バイモルフ板３Ｂの長手方向に沿う中間の部分では
圧電素子１７と１９の電気分極軸を有しない領域Ｃ同士
が対向している。

上記金属電極６ａは一方のリード端子１０ａに接続され
、金属電極８ｂは他方のリード端子１０ｂＫ接続され、
また、バイモルフ板３Ｂの一方の端面３ｂが固定部材２
に固定され、他方の自由端の端面３ａの中央に磁気ヘッ
ド４を支持した台座５が固着されていることは前記第１
，４図に示した実施例と同様である。

上記へラドアクチェエータ力において、リード端子１０
ａ、１０ｂにそれぞれ正、負の極性で直流電圧を印加す
る。と、この場合も、前記実施例と同様に、圧電素子１
７の領ＭＡの部分と圧電素子１９の領域Ａの部分が伸長
し、圧電素子１７の領域Ｂの部分と圧電素子１９の領域
Ｂの部分が収縮するため、バイモルフ板３Ｂは圧電素子
１７の領域Ａおよび圧電素子１９の領域Ｂの部分の自由
端が下方に変位し、圧電素子１７の領域Ｂおよび圧電素
子１９の領域Ａの部分の自由端が上方に変位するが圧電
素子１７．１９の領域Ｃの部分はそれ自体が変位しない
。バイモルフ板３Ｂは両側の部分で逆向きの変位力を受
けていることから、前記実施例で述べたように反時計方
向に自由端が捩られた状態となり、磁気ヘッド４は反時
計方向に回動する。また、リード端子１０ａ、１０ｂ　
Ｉｃ、直流電圧を逆極性で印加した場合にはバイモルフ
板３Ｂは逆の方向に自由端が捩られる状態となり、磁気
ヘッド４は時計方向に回動する。そして、このヘッドア
クチェエータ■は、バイモルフ板３Ｂの、上方へ変位す
る部分と、下方へ変位する部分との中間部分の領域Ｃで
は電気分極軸が形成されず、それ自体が変位しないため
に、上記バイモルフ板３Ｂの両側が上下に異なる向きに
変位しても、この境界面ｍ、ｎ間の中間領域ＣＫ剪断力
が働くようなことはなく、このため、上記印加電圧に対
する変位量の直線性が向上し、磁気ヘッド４も印加電圧
に応じて直線性良く回動変位することになる。

なお、上記へラドアクチュエータ２１と同様の３つの領
域Ａ、Ｂ、Ｃを有する圧電素子１７．１９を用いて並列
型バイモルフを採用したヘッドアクチュエータを構成し
てもよいこと勿論である。

このように上記各実施例で述べたように磁気ヘッド４は
印加電圧を制御することにより任意の角度回動変位させ
ることができるので、磁気記録再生装置においてアジマ
スの調整を簡単に行なうことができるようになる。また
、ＶＴＲ等においては、印加電圧の極性を切り換えるな
どして磁気ヘッドを、ある一定のアジマス角で振らせる
ことにより異なるアジマス角のビデオトラックをビデオ
テープ上に交互に形成することができ、上記各ヘッドア
クチェエータ１，１１．２１をアジマス記録方式にも適
用することができる。この場合、従来のアジマス記録方
式で２個の磁気ヘッドが必要であったのに対し、１個の
磁気ヘッドで済むことになる。

また、上記各実施例では、磁気ヘッド４はバイモルフ板
３，３Ａ、３Ｂ　の自由端の端面３ａの、中心軸線０が
通る回動中心位置に中心を合わせて貼り付けられている
ので、磁気ヘッド４はその位置で回動することになるが
、これに限らず、上記端面３ａ上の任意の位置に配置さ
れることＫより、その制御目的に応じた回動変位を行な
うようにすることができる。

さらに、バイモルフ板の自由端には必ずしも磁気ヘッド
に限らず、例えば光デイスク用のヘッド、或いはその他
の被変位体を設けることができる。

つまり、本発明はへラドアクチュエータに限定されるも
のではなく、被変位体を直線的な移動でなく、回動によ
り傾斜変位させるための変位装置として用いられるもの
である。

また、本発明は、バイモルフ板を形成する圧電素子にお
いて、電気分極軸の向きの異なる領域を任意の大きさに
任意の数だけ設けて、印加電圧に対する被変位体の変位
の方向および量を調節することができる。

（発明の効果）以上述べたように、本発明によれば、バイモルフ板の自
由端に固着した被変位体をバイモルフ板の圧電作用によ
り、従来は直線方向にしか変位できなかったのに対して
回動方向に変位させることができ、各種用途に適用する
ことができる。特に、記録再生装置において、被変位体
としてヘッドを用いることにより効率の良いアジマス調
整およびトラッキングを行なうことができると共に、そ
の応用範囲の広いヘッドアクチェエータを提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】第１図は、本発明の一実施例を示す圧電型変位装置の解
析斜視図、第２図は、上記第１図に示す圧電型変位装置の作動時の
斜視図、第３図（Ａ）　、　（Ｂ）は、上記第１図に示す圧電型
変位装置の作動時における正面図、第４図は、本発明の他の実施例を示す圧電型変位装置の
解析斜視図、第５図は、本発明の更に他の実施例を示す圧電型変位装
置の解析斜視図である。１　．１１　．２１　　・・・・・ヘッドアクチュエー
タ（圧電型変位装置）

Claims

【特許請求の範囲】

　少なくとも２つの領域で異なる方向に電気分極軸を有
する圧電素子を２枚貼り合わせてバイモルフ板を形成し
、同バイモルフ板の自由端に被変位体を固着して構成し
た圧電型変位装置。