(57)【要約】  本発明は、装置の複雑化と高価格化を招くことなく、優れた駆動性能を安定して得ることが可能な超音波アクチュエータ、及び磁気記録装置を提供する。かかる超音波アクチュエータは、駆動信号により伸縮する圧電変位部と該圧電変位部の伸縮により所定の変位を行う少なくとも３つの当接部を有する一体的に形成された振動体と、振動体の少なくとも３つの当接部と加圧接触し、該振動体に対して相対移動を生じる移動体と、を有し、移動体は、振動体の圧電変位部を伸縮させて少なくとも３つの当接部を一方向に変位させることにより、移動体を摩擦力により動かす動作と、少なくとも３つの当接部の変位速度を他方向に急激に変化させることにより、少なくとも３つの当接部を移動体に対して滑らせる動作と、を組み合わせた動作により、振動体に対して相対移動をする。
2009054222.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動信号により伸縮する圧電変位部と該圧電変位部の伸縮により所定の変位を行う少なくとも３つの当接部を有する一体的に形成された振動体と、
前記振動体の前記少なくとも３つの当接部と加圧接触し、該振動体に対して相対移動を生じる移動体と、を有し、
前記移動体は、
前記圧電変位部を伸縮させて前記少なくとも３つの当接部を一方向に変位させることにより、前記移動体を摩擦力により動かす動作と、前記少なくとも３つの当接部の変位速度を他方向に急激に変化させることにより、前記少なくとも３つの当接部を前記移動体に対して滑らせる動作と、を組み合わせた動作により、前記振動体に対して相対移動をすることを特徴とする超音波アクチュエータ。
【請求項２】
前記圧電変位部は、前記駆動信号が供給されるＡ相電極とＢ相電極を有し、
前記Ａ相電極とＢ相電極とを一対としたとき、
前記圧電変位部は、少なくとも二対を有することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の超音波アクチュエータ。
【請求項３】
複数の前記Ａ相電極および前記Ｂ層電極は、それぞれ共通接続され、それぞれ１つの駆動信号が供給され、供給された該駆動信号により、前記少なくとも３つの当接部が同一の方向に変位するように、配置されたことを特徴とする請求の範囲第２項に記載の超音波アクチュエータ。
【請求項４】
前記駆動信号は、
前記Ａ相電極および前記Ｂ層電極またはそのいずれか一方に印加する電圧の波形に傾きを持たせて徐々に増加または減少させることで、前記少なくとも３つの当接部が前記移動体を摩擦力により動かす動作を生じる信号と、
前記Ａ相電極および前記Ｂ層電極またはそのいずれか一方に印加する電圧の波形に前記傾きよりも相対的に急な傾きを持たせて急激に減少または増加させることで、前記少なくとも３つの当接部を前記移動体に対して滑らせる動作を生じる信号と、からなることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の超音波アクチュエータ。
【請求項５】
前記移動体は、
前記駆動信号が繰り返して前記Ａ相電極および前記Ｂ層電極またはそのいずれか一方に印加されることにより、前記振動体に対して一定方向に連続的に相対移動することを特徴とする請求の範囲第４項に記載の超音波アクチュエータ。
【請求項６】
前記駆動信号を生成する駆動信号生成部を有し、
前記駆動信号生成部は、
前記Ａ相電極または前記Ｂ層電極に印加する前記駆動信号を生成することを特徴とする請求の範囲第４項または第５項に記載の超音波アクチュエータ。
【請求項７】
前記駆動信号を生成する駆動信号生成部を有し、
前記駆動信号生成部は、
前記Ａ相電極および前記Ｂ層電極に印加する互いに逆位相の前記駆動信号を生成することを特徴とする請求の範囲第４項または第５項に記載の超音波アクチュエータ。
【請求項８】
前記駆動信号生成部は、前記Ａ相電極およびＢ層電極またはそのいずれか一方に印加した直流電圧を急激に変化させる速度を変更することにより、前記少なくとも３つの当接部を前記移動体に対して滑らせる速度を調整することを特徴とする請求の範囲第４項乃至第７項のいずれか１項に記載の超音波アクチュエータ。
【請求項９】
前記振動体は、正三角形状または矩形状であることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第８項のいずれか１項に記載の超音波アクチュエータ。
【請求項１０】
前記移動体は、円筒形状をなし、前記振動体に対して回転運動を行うものであって、
円筒形状の前記移動体の内周面は、前記振動体の前記少なくとも３つの当接部に外接し、
前記移動体の弾性力によって前記振動体の前記少なくとも３つの当接部に加圧接触することを特徴とする請求の範囲第１項乃至第９項のいずれか１項に記載の超音波アクチュエータ。
【請求項１１】
情報を記録する記録媒体と、
前記記録媒体に前記情報を読み書きする磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドを前記記録媒体に対して相対移動可能に支持するアームと、
請求の範囲第１項乃至第１０項のいずれか１項に記載の超音波アクチュエータと、を有し、
前記アームは、前記超音波アクチュエータに設けられた前記移動体に固定されることを特徴とする磁気記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波アクチュエータ、及び磁気記録装置に関し、特に振動体と移動体との間で相対的に回転運動を発生させる超音波アクチュエータ、磁気記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、様々な移動装置に超音波アクチュエータを用いることが試みられている。超音波アクチュエータは、通常、電気−機械エネルギー変換素子である圧電素子を備えた振動体と、該振動体に加圧された状態で接触する被駆動体（移動体）等から構成される。超音波アクチュエータは、振動体に駆動信号を入力して振動体を伸縮運動させ、振動体の一部に所定の振動をさせることにより、振動体に加圧接触された被駆動体との間で摩擦力により相対運動を発生させるものである。【０００３】
超音波アクチュエータは、小型、且つ静音性に優れ、また高速、高精度な位置決め制御が可能なことから、電子カメラ等の電子機器の駆動装置として利用される様になり、その用途はさらに拡大しつつある。【０００４】
一方、近年、電子機器の小型、高性能化が進展するに伴い、その駆動装置として用いられる超音波アクチュエータの駆動性能もより優れたものが求められる様になってきた。そして、この様な要求に応える為に、種々の検討が行われてきた。【０００５】
例えば、複数の超音波振動子をロータ（移動体）の外周面または内周面に配置し、ロータを保持するとともに回転駆動する超音波モータが知られている（特許文献１参照）。また、振動体に設けられた圧電素子を直流電圧で徐々に変位させ、移動体を一方向に微小に動かすことと、振動体を前述の微動方向と反対の方向に急激に動かすことによって、振動体と接している移動体との間を滑らせること、を組み合わせて被駆動体を駆動する方法（以下、インパクト駆動と記する）が知られている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２０００−１５２６７１号公報
【特許文献２】特開２００４−３５０４１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示されている超音波モータは、複数の超音波振動子を必要とする為、構成の複雑化、高価格化を招くといった問題がある。【０００７】
また、特許文献２に開示されている超音波モータは、ロータの外周面に振動体の当接部を接触させてロータを回転駆動する構成としている。しかしながら、接触点が１点ではロータの回転中心が定まらない為、ベアリング等のロータを保持する部材が必要となる。この為、ベアリング負荷による駆動ロスによる駆動効率の低下、構成の複雑化、高価格化を招くといった問題がある。【０００８】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、装置の複雑化と高価格化を招くことなく、優れた駆動性能を安定して得ることが可能な超音波アクチュエータ、及び磁気記録装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的は、下記の１乃至１１のいずれか１項に記載の発明によって達成される。【００１０】
１．駆動信号により伸縮する圧電変位部と該圧電変位部の伸縮により所定の変位を行う少なくとも３つの当接部を有する一体的に形成された振動体と、
前記振動体の前記少なくとも３つの当接部と加圧接触し、該振動体に対して相対移動を生じる移動体と、を有し、
前記移動体は、
前記圧電変位部を伸縮させて前記少なくとも３つの当接部を一方向に変位させることにより、前記移動体を摩擦力により動かす動作と、前記少なくとも３つの当接部の変位速度を他方向に急激に変化させることにより、前記少なくとも３つの当接部を前記移動体に対して滑らせる動作と、を組み合わせた動作により、前記振動体に対して相対移動をすることを特徴とする超音波アクチュエータ。【００１１】
２．前記圧電変位部は、前記駆動信号が供給されるＡ相電極とＢ相電極を有し、
前記Ａ相電極とＢ相電極とを一対としたとき、
前記圧電変位部は、少なくとも二対を有することを特徴とする前記１に記載の超音波アクチュエータ。【００１２】
３．複数の前記Ａ相電極および前記Ｂ層電極は、それぞれ共通接続され、それぞれ１つの駆動信号が供給され、供給された該駆動信号により、前記少なくとも３つの当接部が同一の方向に変位するように、配置されたことを特徴とする前記２に記載の超音波アクチュエータ。【００１３】
４．前記駆動信号は、
前記Ａ相電極および前記Ｂ層電極またはそのいずれか一方に印加する電圧の波形に傾きを持たせて徐々に増加または減少させることで、前記少なくとも３つの当接部が前記移動体を摩擦力により動かす動作を生じる信号と、
前記Ａ相電極および前記Ｂ層電極またはそのいずれか一方に印加する電圧の波形に前記傾きよりも相対的に急な傾きを持たせて急激に減少または増加させることで、前記少なくとも３つの当接部を前記移動体に対して滑らせる動作を生じる信号と、からなることを特徴とする前記３に記載の超音波アクチュエータ。【００１４】
５．前記移動体は、
前記駆動信号が繰り返して前記Ａ相電極および前記Ｂ層電極またはそのいずれか一方に印加されることにより、前記振動体に対して一定方向に連続的に相対移動することを特徴とする前記４に記載の超音波アクチュエータ。【００１５】
６．前記駆動信号を生成する駆動信号生成部を有し、
前記駆動信号生成部は、
前記Ａ相電極または前記Ｂ層電極に印加する前記駆動信号を生成することを特徴とする前記４または５に記載の超音波アクチュエータ。【００１６】
７．前記駆動信号を生成する駆動信号生成部を有し、
前記駆動信号生成部は、
前記Ａ相電極および前記Ｂ層電極に印加する互いに逆位相の前記駆動信号を生成することを特徴とする前記４または５に記載の超音波アクチュエータ。【００１７】
８．前記駆動信号生成部は、前記Ａ相電極およびＢ層電極またはそのいずれか一方に印加した直流電圧を急激に変化させる速度を変更することにより、前記少なくとも３つの当接部を前記移動体に対して滑らせる速度を調整することを特徴とする前記４乃至７のいずれか１項に記載の超音波アクチュエータ。【００１８】
９．前記振動体は、正三角形状または矩形状であることを特徴とする前記１乃至８のいずれか１項に記載の超音波アクチュエータ。【００１９】
１０．前記移動体は、円筒形状をなし、前記振動体に対して回転運動を行うものであって、
円筒形状の前記移動体の内周面は、前記振動体の前記少なくとも３つの当接部に外接し、
前記移動体の弾性力によって前記振動体の前記少なくとも３つの当接部に加圧接触することを特徴とする前記１乃至９のいずれか１項に記載の超音波アクチュエータ。【００２０】
１１．情報を記録する記録媒体と、
前記記録媒体に前記情報を読み書きする磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドを前記記録媒体に対して相対移動可能に支持するアームと、
前記１乃至１０のいずれか１項に記載の超音波アクチュエータと、を有し、
前記アームは、前記超音波アクチュエータに設けられた前記移動体に固定されることを特徴とする磁気記録装置。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、移動体に加圧接触される振動体の少なくとも３つの当接部に所定の変位を行なわせることにより、移動体を振動体に対して相対移動させる様にした。例えば、振動体の形状を三角形状とし、該三角形の３つの頂点にそれぞれ当接部を設ける構成とした場合、移動体を振動体の３つの頂点で保持しながら相対移動させることができるので、移動体の姿勢が安定し、高い精度で移動させることができる。また、振動体の３つの頂点の他に移動体を保持する箇所を必要としないため、駆動ロスが抑制され高い駆動効率を得ることができる。【００２２】
さらに、振動体の圧電変位部を伸縮させて当接部を一方向に変位させることにより、移動体を摩擦力により動かす動作と、当接部の変位速度を他方向に急激に変化させることにより、当接部を移動体に対して滑らせる動作と、を組み合わせた動作、所謂インパクト駆動により、移動体を振動体に対して相対移動させるようにした。すなわち、当接部に静的変位が生じるように振動体を駆動することができるので、移動体を目的位置に高精度に位置決めすることができる。【００２３】
これらにより、装置の複雑化、高価格化を招くことなく、優れた駆動性能を安定して得ることが可能な超音波アクチュエータを実現することができる。【００２４】
また、このような構成の超音波アクチュエータを磁気記録装置のヘッドの駆動に用いることにより、ヘッドの移動精度や応答性が高まり、磁気記録装置の記録密度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態１による超音波アクチュエータの全体構成図である。
【図２】実施形態１による振動体の別例による固定方法を示す図である。
【図３】実施形態１による振動体の構成を示す図である。
【図４】位相差駆動に用いる駆動信号及びロータの変位の様子を示す図である。
【図５】実施形態１による振動体の位相差駆動による変形の様子を示す模式図である。
【図６】インパクト駆動に用いる駆動信号の態様とロータの回転速度の関係を示す図である。
【図７】実施形態１による振動体のＤＣ駆動による振動体の変形の様子を示す模式図である。
【図８】実施形態２による振動体の構成を示す図である。
【図９】実施形態２による振動体のインパクト駆動による変形の様子を示す模式図である。
【図１０】実施形態２による超音波アクチュエータにおけるロータの回転の様子を示す模式図である。
【図１１】本発明の実施形態に係わる磁気記録装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１Ａ  磁気記録装置（ＨＤＤ）
１  筐体
２  ディスク
３  ヘッド
４  アーム
５  超音波アクチュエータ
１０  振動体
１０ａ  貫通穴
１０１  圧電部材
１０１ａ  Ａ相電極
１０１ｂ  Ｂ相電極
１０１ｃ  共通電極
１０３  チップ部材
２０  ロータ（移動体）
２０ａ  Ｖ字状溝
３０  ＦＰＣ（フレキシブルプリント配線板）
４０  固定部材
４０１  固定ピン
４０３  ネジ
４０５  接着剤
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下図面に基づいて、本発明に係る超音波アクチュエータ、及び磁気記録装置の実施の形態を説明する。尚、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。また、各実施の形態の相互で同一の部分や相当する部分には同一の符号を付して重複の説明を適宜省略する。【００２８】
〔実施形態１〕
最初に、実施形態１による超音波アクチュエータ５の構成を図１を用いて説明する。図１（ａ）は、超音波アクチュエータ５の全体構成の概要を示す正面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＡ−Ａ′断面図である。【００２９】
超音波アクチュエータ５は、図１（ａ）に示す様に、振動体１０、ロータ２０、ＦＰＣ３０、固定部材４０、及び図示しない駆動信号生成部等から構成される。【００３０】
振動体１０は、正三角形状をなし、正三角形の各頂点に円筒形状のロータ２０が外接している。ロータ２０は、本発明における移動体に該当し、振動体１０に組み込まれる前は、各接触点の寸法が、振動体１０の寸法より小さく設定されており、組み込まれることにより接触部以外の部位が弾性変形して（組み込み状態で、ロータ２０は、わずかに三角形状になる）、振動体１０の各接触部には、ロータ２０により所定の押圧力が働く。【００３１】
図１（ｂ）に示すように、ロータ２０の円周断面には、Ｖ字状の溝２０ａが形成されている。振動体１０の各頂点に設けられた後述の凸形状の３つのチップ部材１０３がロータ２０のＶ字状の溝２０ａに嵌まり込むため、スラスト方向への揺動が規制され、ロータ２０は、高精度に回転を行うことができる。【００３２】
振動体１０は、後述するように振動の比較的小さい各辺の中央付近を、固定部材４０に設けられた３つの固定ピン（保持部材）４０１により保持される。保持は、圧入、または接着により行う。また、振動体１０の各辺の中央付近に切り欠きを設けて固定ピン４０１により保持することにより、固定部材４０に対する位置決めを行うようにしてもよい。固定部材４０を例えば、後述の磁気記録装置の筐体やフレームに固定することにより、超音波アクチュエータ５は位置決めされる。【００３３】
図２に振動体１０の別例による固定方法を示す。図２（ａ）は、振動体１０の概要を示す正面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるＡ−Ａ′断面図である。【００３４】
図２（ｂ）に示すように、振動体１０の重心位置に貫通穴１０ａを設け、ネジ４０３等を用いて固定してもよい。重心位置は、振動の節に当たるので、固定による振動への影響を最小限に抑えることができる。【００３５】
ロータ２０の材料には、弾性の大きな材料が好ましく、ステンレス等の金属材料を用いる。また、磨耗を防ぐため、表面には、窒化処理などの硬化処理を行う。また、ＣｒＮやＴｉＣＮ等のセラミックコーティングを行ってもよい。【００３６】
振動体１０には、ＦＰＣ（フレキシブルプリント配線板）３０が接続され、図示しない駆動信号生成部から、ＦＰＣ３０を介して、後述する所定の駆動信号が入力される。【００３７】
振動体１０に駆動信号が入力されると、振動体１０の各頂点に設けられた後述の３つのチップ部材１０３は後述の所定の変位を行う。チップ部材１０３には、ロータ２０が所定の押圧力で接しているため、摩擦力によって、ロータ２０が回転を行う。図１（ａ）において、各頂点が時計回りに変位する場合は、ロータ２０も時計方向に回転し、各頂点が反時計回りに変位する場合は、ロータ２０も反時計方向に回転する。尚、変位量を変えることにより、速度やトルクを変化させることができる。【００３８】
ロータ２０は、正三角形状の振動体１０の頂点に設けられた３つのチップ部材１０３により保持されるので、ラジアル方向の姿勢安定性が非常に高く、且つ、スラスト方向にはＶ字状の溝２０ａにより揺動を規制されているので、芯振れ等がなく非常に高精度に回転が可能である。また、ガタがないので、剛性が高く、モータの応答性を高めることができる。また、振動体１０の３つの頂点の他にロータ２０を保持する箇所を必要としないため、駆動ロスが抑制され高い駆動効率を得ることができる。【００３９】
次に、振動体１０の構成を図３を用いて説明する。図３（ａ）は、振動体１０の構成を示す正面図、図３（ｂ）は、側面図、図３（ｃ）は、裏面図である。【００４０】
図３（ａ）に示すように、振動体１０は、ロータ２０に当接し、本発明における当接部に該当する３つのチップ部材１０３と正三角形の頂点に平面部が形成され、本発明における圧電変位部に該当する圧電部材１０１から構成される。チップ部材１０３は、圧電部材１０１に接着により結合される。接着には、接着強度が高く、剛性の高いエポキシ系接着剤を用いる。【００４１】
チップ部材１０３の材料には、磨耗を防ぐため、硬度の高い、アルミナ、ジルコニア等のセラミックス、あるいは超硬合金等を用いる。【００４２】
圧電部材１０１は、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等の圧電特性を示す圧電材料からなり、圧電部材ａ面には駆動用電極、ｂ面には共通薄膜電極（ＧＮＤ電極）１０１ｃが形成される。電極は、銀や銀パラジウムからなり、蒸着等により形成される。駆動用電極は、図３（ａ）に示すように、振動体１０の各頂点から対向する辺へ下ろした各垂線で分割される形状（６分割）で、各頂点に一対のＡ相電極領域、Ｂ相電極領域を有し、各Ａ相電極１０１ａ、各Ｂ相電極１０１ｂが、ＦＰＣ３０を介してそれぞれ共通接続されている。ＦＰＣ３０は、後述する振動の節である三角形重心位置付近で接続することにより振動への影響を最小限に抑えることができる。尚、接続には、ハンダ、または導電性接着剤等を用いる。【００４３】
次に、このような構成の超音波アクチュエータ５の駆動方法について説明する。駆動方法の基本は、振動体１０の圧電部材１０１を直流電圧で伸縮させてチップ部材１０３を変位させることにより、摩擦力によりロータ２０を一方向に動かす摩擦駆動と、チップ部材１０３の変位速度を急激に変化させることにより、チップ部材１０３をロータ２０に対して滑らせる滑り駆動と、を組み合わせた駆動方法、所謂インパクト駆動である。インパクト駆動を用いることにより、チップ部材１０３に静的変位が生じるように振動体１０を駆動することができるので、ロータ２０を目的位置に高精度に位置決めすることができる。以下に、その詳細を説明する。【００４４】
（位相差駆動）
最初にインパクト駆動の代表的な一例である位相差駆動について図４、図５を用いて説明する。図４（ａ）は、位相差駆動によるロータ２０の変位の様子を示す模式図、図４（ｂ）は、位相差駆動に用いる駆動信号波形を示す図、図５は、位相差駆動による振動体１０の変形の様子を示す模式図である。【００４５】
最初に、図４（ｂ）に示すように、時間区間ｔ０〜ｔ１において、圧電部材１０１のＡ相電極１０１ａ、Ｂ相電極１０１ｂに互いに逆位相の直流の駆動信号ＶＡ、ＶＢを入力すると、図５に示すように、振動体１０の各頂点を含む３分割された領域が振動体１０の重心位置Ｇを節として伸縮し、各頂点が同位相で重心位置Ｇを中心とする振動体１０の外接円の円周の接線方向の一方向に変位する。振動体１０の各頂点にはチップ部材１０３が設けられ、該チップ部材１０３にはロータ２０が所定の押圧力で接している為、ロータ２０は、摩擦力によって例えばＣＣＷ方向に回転し、図４（ａ）に示すように、時刻ｔ１で位置ｐ１で停止する。【００４６】
次に、図４（ｂ）に示すように、時刻ｔ１において、駆動信号ＶＡ、ＶＢを急激に変化させると、チップ部材１０３は、ロータ２０の被接触部を滑り、元の位置に戻る。この時、ロータ２０は、チップ部材１０３がロータ２０の被接触部を滑ることにより、図４（ａ）に示すように、位置ｐ１に留まることができる。このような一連の動作を繰り返すことにより、ロータ２０は、ＣＣＷ方向に連続的に回転する。また、駆動信号ＶＡ、ＶＢの位相を反転させることにより、ロータ２０の回転方向が逆転する。２相の駆動信号ＶＡ、ＶＢで駆動する位相差駆動を行うことにより、低電圧で駆動でき、消費電力を低減することができる。【００４７】
（単相駆動）
単相駆動は、位相差駆動における駆動信号Ａ、または駆動信号Ｂと同様の波形の単相の駆動信号をＡ相電極１０１ａ、Ｂ相電極１０１ｂのいずれか一方に入力することにより、位相差駆動の場合と同様にして、ロータ２０を回転させるものである。入力する電極を切り替えることにより、ロータ２０の回転方向を逆転できる。単相の駆動信号によって駆動できるので、駆動回路が簡略化でき、コストを低減することができる。【００４８】
（速度調整）
次に、ロータ２０の回転速度の調整方法を図６を用いて説明する。図６は、位相差駆動による駆動信号の態様とロータの回転速度の関係を示す図である。尚、図６では駆動信号ＶＡのみ図示し、駆動信号ＶＢは省略している。また、時間区間ｔ０〜ｔ１と時間区間ｔ１〜ｔ３の時間値は、同じである。【００４９】
時間区間ｔ０〜ｔ１においては、前述の位相差駆動の場合と同様の駆動信号ＶＡを用いた場合のロータ２０の移動量、及び回転速度の関係を示している。この時のロータ２０の移動量、回転速度は、図６に示すように、それぞれｄ１、ｖ１となる。【００５０】
次に、時間区間ｔ１〜ｔ２において、駆動信号ＶＡの変化速度を時間区間ｔ０〜ｔ１の場合よりも高め、一方、時間区間ｔ２〜ｔ３においては、時刻ｔ１におけるような急激な変化ではなく、緩慢な変化とする。この場合、時間区間ｔ１〜ｔ２におけるロータ２０の移動量は、時間区間ｔ０〜ｔ１の場合と同様にｄ１となるが、時間区間ｔ２〜ｔ３においては、駆動信号ＶＡが緩慢に変化することから、ロータ２０には僅かに摩擦力が働き、逆方向に所定の量だけ移動する。したがって、時間区間ｔ１〜ｔ３におけるロータ２０の最終的な移動量は、図６に示すようにｄ２となり、この間のロータ２０の平均速度は、時間区間ｔ０〜ｔ１の場合よりも低いｖ２となる。このように駆動信号ＶＡの変化率を変更することにより、ロータ２０の回転速度を調整することができる。尚、単相駆動の場合も位相差駆動の場合と同様にして、ロータ２０の回転速度を調整することができる。【００５１】
（ＤＣ駆動）
次に、ＤＣ駆動について説明する。ＤＣ駆動は、ロータ２０を微小に揺動動作させるための駆動方法で、非常に高精度な位置決めが要求される場合に用いられ、ｎｍオーダーの位置決め分解能が得られる。【００５２】
駆動方法としては、Ａ相電極１０１ａにのみ直流電圧を印可することにより、振動体１０の各頂点を含む３等分した領域が、図７（ａ）に示すように、ＣＣＷ方向に屈曲し、チップ部材１０３の先端がＣＣＷ方向に倒れる。チップ部材１０３に摩擦接触したロータ２０は、摩擦力により同じ量だけ移動（回転）を行い、電圧印可を停止すると、元の状態に戻る。同様に、Ｂ相電極１０１ｂにのみ直流電圧を印可することにより、図７（ｂ）に示すように、ロータ２０をＣＷ方向に微少量移動することができる。また、Ａ相電極１０１ａに直流電圧印加時、Ｂ相電極１０１ｂにマイナス電圧を印可することにより、振動体１０の屈曲量が大きくなり、ロータ２０の回転量を大きくすることができる。【００５３】
次に、このような構成の超音波アクチュエータ５を磁気記録ヘッドの駆動に用いた磁気記録装置の実施の形態について説明する。【００５４】
従来の磁気記録装置（以下、ＨＤＤと記する）の磁気記録ヘッド（以下、ヘッドと略称する）の駆動に用いられるアクチュエータは、ヘッドが取り付けられたアームをピボットベアリングで回転支持する構成で、ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）を用いて駆動を行っている。ＨＤＤのヘッドを駆動する場合、高速で回転するディスク上のトラックのうねり等に追従しながら位置決め制御を行う必要があり、アクチュエータには、非常に高い応答性と分解能が要求される。応答性が上がることにより、記録密度が高まるので、ＨＤＤの記録容量を増加させることができる。【００５５】
しかしながら、従来のアクチュエータの構成は、ベアリングを使用しているため、揺動動作の周波数を上げていくと、ベアリングガタに起因する不要な振動が励起され、その共振周波数以上に応答性を上げられないという問題がある。本実施形態による超音波アクチュエータ５をＨＤＤのヘッドの駆動に用いることにより、このような課題に対応することができる。【００５６】
図１１に、本発明の実施形態に係るＨＤＤ１Ａの概略構成を示す。ＨＤＤ１Ａは、記録用のディスク（記録媒体）２、超音波アクチュエータ５により矢印Ａの方向（トラッキング方向）に回転可能に設けられたアーム４、アーム４の先端に取り付けられたヘッド３、及びディスク２を矢印Ｂの方向に回転させる図示しないモータ等を筐体１の中に備えており、ヘッド３がディスク２に対して相対的に移動しうるように構成されている。【００５７】
超音波アクチュエータ５は、前述の様に、ロータ２０の弾性で振動体１０を保持しながら回転駆動するガタのない構成であり、また、振動体１０の正三角形の各頂点でロータ２０を保持できるので非常に保持安定性が高い。従って、超音波アクチュエータ５の駆動周波数を高くすることができ、従来の場合に比べて、非常に高い応答性を得ることができる。【００５８】
また、ディスク２上の記録領域は、アーム４の駆動角度にして約３０°度程度ある一方、トラックのうねりは、数ｎｍ〜数十μｍであり、広範囲を高速駆動しながら、非常に高精度、高応答の位置決め性が要求される。本実施形態による超音波アクチュエータ５では、前述のインパクト駆動による粗動とＤＣ駆動による微動を組み合わせることにより、これらの要求に応えることができ、さらに、非常に簡単な構成であるため、生産性を高め、製造コストを低減できる。【００５９】
〔実施形態２〕
実施形態２による振動体１０を図８に示す。図８（ａ）は、実施形態２による振動体１０の構成を示す正面図、図８（ｂ）は、側面図、図８（ｃ）は、裏面図である。【００６０】
実施形態２による振動体１０は、図８に示すように、矩形状である。振動体１０は、実施形態１の場合と同様に、ロータ２０に当接する３つのチップ部材１０３と圧電部材１０１から構成される。【００６１】
振動体１０のロータ２０への組み込み方法は、実施形態１の場合と同様である。振動体１０の固定方法は、振動体１０の長辺方向の中心付近を実施形態１の場合と同様に接着などにより固定する。また、チップ部材１０３の圧電部材１０１への接着方法、ならびにチップ部材１０３、接着剤４０５、圧電部材１０１の材料なども実施形態１の場合と同様である。【００６２】
駆動用電極は、図８（ａ）に示すように、振動体１０の長辺、短辺をそれぞれ２等分する中心線で分割される形状（４分割）で、上下に一対のＡ相電極領域、Ｂ相電極領域を有し、各Ａ相電極１０１ａ、各Ｂ相電極１０１ｂが、図示しないＦＰＣ３０を介してそれぞれ共通接続されている。【００６３】
駆動方法は、前述の位相差駆動や単相駆動によるインパクト駆動、また、ＤＣ駆動を用いる。これらの駆動方法により、振動体１０は、図９に示すように、振動体１０の４分割された領域が振動体１０の重心位置Ｇを節として伸縮し、チップ部材１０３が同位相で一方向に変位する。チップ部材１０３にはロータ２０が所定の押圧力で接している為、ロータ２０は、図１０に示すように、摩擦力によって例えばＣＷ方向に回転する。したがって、このような構成においても、インパクト駆動やＤＣ駆動を用いることにより、チップ部材１０３に静的変位を生じさせることができ、実施形態１の場合と同様の効果を得ることができる。なお、本実施形態においては、チップ部材１０３を圧電変位部１０１の上面に１つ、下面に２つ設ける構成とした、それぞれの面に２つ設けてもよい。【００６４】
このように本発明の実施形態に係る超音波アクチュエータ１においては、ロータ２０に加圧接触される振動体１０の３つのチップ部材１０３に所定の変位を行なわせることにより、ロータ２０を回転させる様にした。すなわち、ロータ２０を振動体１０の３つのチップ部材１０３で保持しながら回転させることができるので、ロータ２０の姿勢が安定し、高い精度で移動させることができる。また、振動体１０の３つのチップ部材１０３の他にロータ２０を保持する箇所を必要としないため、駆動ロスが抑制され高い駆動効率を得ることができる。【００６５】
さらに、振動体１０の圧電変位部１０１を伸縮させてチップ部材１０３を変位させることにより、移動体を一方向に動かす摩擦駆動と、チップ部材１０３の変位速度を急激に変化させることにより、チップ部材１０３をロータ２０に対して滑らせる滑り駆動と、を組み合わせたインパクト駆動により、ロータ２０を回転させるようにした。すなわち、チップ部材１０３に静的変位が生じるように振動体１０を駆動することができるので、ロータ２０を目的位置に高精度に位置決めすることができる。【００６６】
これらにより、装置の複雑化、高価格化を招くことなく、優れた駆動性能を安定して得ることが可能な超音波アクチュエータを実現することができる。【００６７】
また、このような構成の超音波アクチュエータ５を磁気記録装置１Ａのヘッド３の駆動に用いることにより、ヘッド３の移動精度や応答性が高まり、磁気記録装置１Ａの記録密度を高めることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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