JP2721638B2

JP2721638B2 - 静電気アクチュエータ

Info

Publication number: JP2721638B2
Application number: JP5295691A
Authority: JP
Inventors: 巌岡本; 功剛貝津; 実高橋
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1993-11-25
Filing date: 1993-11-25
Publication date: 1998-03-04
Anticipated expiration: 2013-03-04
Also published as: JPH07147786A; US5523639A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、静電力を利用して物体
を連続的に移動させる静電気アクチュエータに関する。
この種の静電気アクチュエータは、例えば、板状の物体
を直線的に移動させるための偏平静電モータとして利用
することができる。

【０００２】

【従来の技術】例えば、国際公開ＷＯ９１／１６７５７
において、静電気アクチュエータが開示される。この静
電気アクチュエータは、絶縁体層を有する固定子と抵抗
体層を有する移動子とから構成されている。固定子の絶
縁体層において、複数の帯状の電極が所定の間隔で互い
に平行となるように配列されている。そして、固定子の
上に、絶縁体層及び抵抗体層が接触するように、移動子
が載置されている。このような静電気アクチュエータに
おいて、帯状の電極に所定のパターン（＋Ｖ，−Ｖ，０
_V）の電圧が印加され、それによって生ずる電界により
移動子の抵抗体層に所定のパターン（正、負）で配列さ
れる束縛電荷が誘起される。そして、電極への印加電圧
を所定のパターンに従って切換えることにより、移動子
の抵抗体層に誘起された束縛電荷と電極から生ずる電界
との間の吸引、反発作用が繰り返される。その過程で、
移動子が固定子上を移動する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したような従来の
静電気アクチュエータでは、束縛電荷が永久的に移動子
の抵抗体層に保持されるわけではない。従って、移動体
が移動している過程における所定のタイミングで、束縛
電荷を誘起させるための電極への電圧印加を行なわなけ
ればならない。この束縛電荷を抵抗体層に誘起させるた
めに必要な時間は、抵抗体層の体積抵抗率×誘電率の値
で決まる。この値が大きいと、束縛電荷が抵抗体層に保
持される時間が長く、束縛電荷を誘起させるための電極
への電圧印加の回数は減るものの、各電圧印加に要する
時間が長くなる。一方、上記値が小さいと、束縛電荷を
誘起させるための電極への電圧印加の時間は減るもの
の、束縛電荷が抵抗体層に保持される時間が短くなるの
で、その電圧印加の回数を増さなければならない。従っ
て、どちらの場合においても、移動子を高速で、スムー
ズに連続的に移動させることが困難であった。

【０００４】また、上記の原理によって束縛電荷を抵抗
体層に誘起させる場合、十分な駆動力が得られるように
束縛電荷の電荷密度を高くするためには、比較的高い電
圧（＋Ｖ，−Ｖ）を電極に印加しなければならない。こ
のため、固定子の絶縁体層の絶縁性を向上させなければ
ならない。また、移動子を移動させる際に、その高電圧
（−Ｖ，＋Ｖ）を高速に切換えなければならず、電圧切
換回路の電気的特性を向上させなければならない。そし
て更に、上述した従来の静電アクチュエータでは、移動
体の直進性について特に考慮されたものではない。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、請求項１に記載されるように、所定の間
隔で配列された複数の電極が形成された面を有する支持
体と、強誘電体層を有する移動体とを備え、該強誘電体
層の表面に、所定の極性パターンを有する残留電気分極
による分極電荷の分布エリアが支持体上の電極に対応す
るように形成され、上記電極に印加する電圧の極性パタ
ーンの切換えに基づいた電極と強誘電体層における分極
電荷の分布エリアとの間の静電吸引力及び静電反発力の
変化により移動体が支持体の電極形成面（３４）上を移
動するようにする共に、電極は移動体の移動方向と平行
な方向に配列され、各電極は移動体の移動方向に対して
所定の角度傾いて形成されるように構成される。

【０００６】

【０００７】移動体を薄く形成する観点から、請求項７
に記載されるように、移動体において、平滑面を確保す
るための表面平滑層を介して強誘電体層上に当該静電気
アクチュエータによって本来移動されるべき目的物体層
が形成される。

【０００８】移動体の移動制御を容易にするという観点
から、請求項１１に記載されるように、強誘電体層に形
成される残留電気分極の極性パターンは、正、負、負、
正の繰り返しである。

【０００９】移動体の移動をより安定化させるという観
点から、請求項１２に記載されるように、移動体を支持
体の電極形成面に押さえつけて移動体の浮き上がりを防
止する押さえ機構が設けられる。

【００１０】

【作用】支持体上に形成された電極に印加する電圧の極
性パターンを切換えると、該電極と強誘電体層における
分極電荷の分布エリアとの間に生ずる静電吸引力及び静
電反発力が変化する。この変化に従って移動体が支持体
の電極形成面上を移動する。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１２】本願出願人は、複数の記録セルが形成され
た板状の磁気記録媒体に対向する磁気ヘッドを磁気記録
媒体の表面と平行に振動させた状態で磁気記録媒体の記
録セルに情報を書き込み及びその記録セルから情報を読
み出すようにした磁気記録装置を既に提案している（特
開平５−７３８５０）。この磁気記録装置においては、
磁気記録媒体の各記録セルを磁気ヘッドに位置づけるた
め、板状の磁気記録媒体を静電気アクチュエータによっ
て直線的に移動させている。この実施例では、この種の
磁気記録装置にて用いられる静電気アクチュエータにつ
いて説明する。

【００１３】図２は、静電気アクチュエータが用いられ
る磁気記録装置の構造を示す。図２において、パッケー
ジ３０には、電子回路ユニット３１，磁気ヘッドが取付
けられたビーム３２及び記録プレート３３が収納されて
いる。記録プレート３３は、パッケージ３０に形成され
た凹部に嵌合し、滑走面３４上を側面ガイド３５にガイ
ドされながらＹ方向に摺動するようになっている。記録
プレート３３は、後述するように、強誘電体層、基板層
（平滑層）及び媒体層にて構成されており、強誘電体層
が滑走面３４に接触し、媒体層がビーム３２先端の磁気
ヘッドに対向している。記録プレート３３は、後述する
静電気アクチュエータによりＹ方向に移動され、また、
ビーム３２は記録プレート３３の静電気アクチュエータ
と同様の構造を有する静電気アクチュエータによりＹ方
向に直行するＸ方向に移動される。この記録プレート３
３のＹ方向の移動ビーム３２のＸ方向の移動により、ビ
ーム３２先端に取付けられた磁気ヘッドが記録プレート
３３上の各記録セルに位置付けられる。ビーム３２は圧
電素子により記録プレート３３の表面に平行に振動する
ようになっている。ビーム３２が振動している状態で、
磁気ヘッドを介してデータが記録プレート３３上の記録
セルに書き込まれ、また記録セルからデータが読み出さ
れる。電子回路ユニット３１には、信号処理、ビーム３
２の駆動、記録プレート３３の駆動に係る回路が構成さ
れており、それらの回路における所定の端子とパッケー
ジ３０の側面から突出するリード３９とが電気的に接続
されている。

【００１４】蓋３８の裏面には、りん青銅の細線からな
る押さえバネ３６が取付けられている。蓋３８がパッケ
ージ３０の上面に固定されると（ネジにより）、押さえ
バネ３６が記録プレート３３の端部をその動きを妨げな
い程度の圧力で押さえ付ける。それにより、記録プレー
ト３３の滑走面３４からの浮き上がりが防止される。

【００１５】記録プレート３３は、例えば８mm×８mmの
面積を有し、側面ガイド３５によってガイドされる記録
プレート３３のＸ方向の振れ幅は１０μm 以下である。

【００１６】上記記録プレート３３及びそれに接触する
滑走面３４を含む支持ブロックの構造は、例えば、図１
に示すようになっている。図１において、記録プレート
３３は、基板層１０，基板層１０の一方の表面に形成さ
れた媒体層１１及び基板層１０の他方の面に形成された
強誘電体層１２にて構成されている。基板層１０は、例
えば、電気伝導度が0.1 Ω・cmであるアンチモンドープ
のシリコン単結晶により形成され、その厚さは約２００
μm である。媒体層１１は、約１００nmのＣｒ−層を下
地として膜厚約２０nmのＣｏＣｒＴａ−層がその下地に
積層された構造となっている。強誘電体層１２は、ＰＺ
Ｔ（ジルコン酸チタン酸鉛）にて形成され、その厚さは
約２０μm である。強誘電体層１２は分極処理が施さ
れ、その表層に残留分極による正（＋）及び負（−）の
分極帯が形成されている。各分極帯は、記録プレート３
３の移動方向（Ｙ方向）と垂直な方向に延びており、２
つの正（＋）の分極帯と２つの負（−）の分極帯が交互
に記録プレート３３の移動方向（Ｙ方向）に所定のイン
ターバルで配列されている。

【００１７】また、記録プレート３３を摺動自在に支え
る支持ブロック２０は、シリコン層１４及びシリコン層
１４の表面に酸化シリコン（ＳｉＯ₂）にて形成された
絶縁層１５により構成されている。絶縁層１５の表面に
は蒸着等の手法によりアルミニウム製の電極２１_-1，２
１_-2，…２１_-12が形成されている。各電極２１_-1〜２
１_-12は、強誘電体層１２に形成された分極帯と同じ方
向に延びると共に、その分極帯と同一方向及び同一イン
ターバルで配列されている。

【００１８】実験的に用いられた記録プレート３３及び
支持ブロック２０においては、記録プレート３３の強誘
電体層１２の残留電気分極は、５０μクローン／cm²で
あり、抗電界は、約１５０kv／cmであった。また、支持
ブロック２０に形成された各電極２１_-1〜２１_-12の幅
及び長さは夫々1.5 μm ，６mmであり、電極２１_-1〜２
１_-12の配列のインターバルは３μm であった。更に、
各電極２１_-1〜２１_-1 ₂に印加すべき電圧は±２Ｖとし
た。この印加電圧において、強誘電体層１２（ＰＺＴ）
に生ずる最大電界は７kv/cm であり、強誘電体層１２の
抗電界の1/10以下である。強誘電体層１２（ＰＺＴ）に
生ずる最大電界は、強誘電体層１２内の残留電気分極が
減少しないように、その抗電界の1/3 以下であることが
好ましい。

【００１９】上述した強誘電体層１２及び電極２１_-1〜
２１_-12が静電気アクチュエータの基本的な構成要素で
ある。

【００２０】上記電極２１_-1〜２１_-12への印加電圧
は、例えば、図１に示すステップ１，２，３，４のよう
に切換えられる。図１において、（−）は負電圧（例え
ば、−２Ｖ），（＋）は正電圧（例えば、＋２Ｖ）を示
す。このように、電極２１_-1〜２１_-12への印加電圧を
切換えると、各電極２１_-1〜２１_-12から生ずる電界と
強誘電体層１２内の正及び負の分極帯との静電的な相互
作用により、記録プレート３３は支持ブロック２０上を
Ｙ方向に移動する。

【００２１】強誘電体層１２及びそれに対向する電極２
１_-1〜２１_-11にて構成される静電気アクチュエータの
動作を図３及び図４を参照して説明する。

【００２２】電極２１_-1〜２１_-12に対してステップ１
のパターンの電圧が印加されると、図３（ａ）に示すよ
うに、正（＋）電圧が印加された電極と、負（−）の分
極帯が対向し、負（−）電圧が印加された電極と正
（＋）の分極帯が対向するので、強誘電体層１２は電極
２１_-1〜２１_-12に吸引される。この状態で、電極２１
_-1〜２１_-12に印加する電圧のパターンをステップ２の
ように切換えると、図３（ｂ）に示すように、各電極の
極性とその隣りに位置する電極に対向した分極帯の極性
が逆となり、それら極性が逆となる電極と分極帯が吸引
し合う。その結果、強誘電体層１２は、図３（Ｃ）に示
すように、極性が逆となる電極と分極帯が対向する位置
まで移動する。この状態で、電極２１_-1〜２１_-12に印
加する電圧のパターンをステップ３のように切換える
と、図４（ａ）に示すように、再度、各電極の極性とそ
の隣りに位置する電極に対向した分極帯の極性が逆とな
り、それら極性が逆となる電極と分極帯が吸引し合う。
その結果、上記と同様に、強誘電体層１２は、図４
（ｂ）に示すように、極性が逆となる電極と分極帯が対
向する位置まで移動する。更に、この状態で、電極２１
_-1〜２１_-12に印加する電圧のパターンをステップ４の
ように切換えると、上述の場合と同様に、強誘電体層１
２は電極の配列インターバルに相当する距離だけ移動す
る（図４（ｃ）及び図４（ｄ）参照）。

【００２３】上記のように、電極２１_-1〜２１_-12に印
加する電圧パターンをステップ１，２，３，４の順にサ
イクリックに切換えてゆくと、強誘電体層１２は電極２
１_-1〜２１_-12上を連続的に移動する。即ち、記録プレ
ート３３が支持ブロック２０の滑走面３４上を一定の方
向（Ｙ方向）に移動する。ここで、電極に印加する電圧
パターンの切換えを停止して所定の電圧パターンを固定
的に電極２１_-1〜２１ _-12に印加すると、強誘電体層１
２は電極に吸引された状態で停止する。即ち、記録プレ
ート３３が所定の位置で停止する。

【００２４】上記電極２１_-1〜２１_-12に印加する電圧
パターンを切換える電圧切換回路は、例えば、図５に示
すように構成されている。図５において、電極２１_-1〜
２１ _-12が電極群（２１_-1〜２１_-4），（２１_-5〜２１
_-8），（２１_-9〜２１_-12）にグループ化され、各電極
群に切換回路４０が接続されている。切換回路４０は４
つの論理回路ユニット、即ち、ドライバ回路４１，ＥＯ
Ｒ（イクルシーブオア）回路４２，反転回路４３及びＥ
ＮＯＲ（イクルーシブノア）回路４４によって構成され
ている。電極群（２１_-1〜２１_-4）について着目する
と、電極２１_-1がドライバ回路４１の出力、電極２１_-2
がＥＯＲ回路４２の出力、電極２１_-3が反転回路４３の
出力、電極２１_-4がＥＮＯＲ回路４４の出力に夫々接続
されている。他の電極群についても同様に、各電極が切
換回路４０内の対応する論理回路ユニットの出力に接続
されている。ドライバ回路４１及び反転回路４３の各入
力は端子（Ａ）に接続されている。また、ＥＯＲ回路４
２及びＥＮＯＲ回路４４の一方の入力が端子（Ａ）に接
続され、それらの他方の入力が端子（Ｂ）に接続されて
いる。切換回路４０における各論理回路ユニットのグラ
ンド電位は負の電位に保持されており、論理“０”の出
力で対応する電極に負電圧（例えば、−２Ｖ）が印加す
るようになっている。

【００２５】記録プレート３３を移動させるためには、
端子（Ａ）に図６（１）に示す第一のクロック信号が供
給され、端子（Ｂ）に図６（２）に示す第二のクロック
信号が供給される。第二のクロック信号の周波数は第一
のクロック信号の２倍であり、それらのクロック信号は
同期している。

【００２６】上記第一及び第二のクロック信号により電
極２１_-1〜２１_-12に印加される電圧パターンは、図７
に示すように変化する。

【００２７】図７において、第１のクロック信号がロー
レベル（論理“０”）で第２のクロック信号がローレベ
ル（論理“０”）のとき、ドライバ回路４１の出力が負
電圧、ＥＯＲ回路４２の出力が負電圧、反転回路４３の
出力が正電圧及びＥＮＯＲ回路４３の出力が正電圧とな
る。この場合、ステップ１（Ｓ１）の電圧パターンが電
極２１_-1〜２１_-12に印加される。第一のクロック信号
がローレベルを維持して第二のクロック信号がハイレベ
ル（論理“１”）になると、ドライバ回路４１の出力が
負電圧、ＥＯＲ回路４２の出力が正電圧、反転回路４３
の出力が正電圧及びＥＮＯＲ回路４３の出力が負電圧と
なる。この場合、ステップ２（Ｓ２）の電圧パターンが
電極２１_-1〜２１_-12に印加される。更に、第一のクロ
ック信号がハイレベル（論理“１”）に切換わり、第二
のクロック信号がローレベルに切換わると、ドライバ回
路４１の出力が正電圧、ＥＯＲ回路４２の出力が正電
圧、反転回路４３の出力が負電圧及びＥＮＯＲ回路の出
力が負電圧となる。この場合、ステップ３（Ｓ３）の電
圧パターンが電極２１_-1〜２１_-12に印加される。また
更に、第一のクロック信号がハイレベルを維持し、第二
のクロック信号がハイレベルに切換わると、ドライバ回
路４１の出力が正電圧、ＥＯＲ回路４２の出力が負電
圧、反転回路４３の出力が負電圧及びＥＮＯＲ回路４４
の出力が正電圧となる。この場合、ステップ４（Ｓ４）
の電圧パターンが電極２１_-1〜２１_-12に印加される。

【００２８】上記のように、図６（１），（２）に示す
第一のクロック信号及び第二のクロック信号を夫々端子
（Ａ）及び（Ｂ）に印加すると、電極２１_-1〜２１_-12
に印加される電圧パターンはステップ１，２，３，４の
順でサイクリックに変化する。従って、図３及び図４で
示されるように、強誘電体層１２（記録プレート３３）
が電極２１_-1〜２１_-12上を連続的に移動する。

【００２９】また、第一のクロック信号の位相を９０°
遅らせると、強誘電体層１２（記録プレート３３）の移
動方向が反転される。

【００３０】記録プレート３３は次のように作製され
る。

【００３１】図８は強誘電体層の形成プロセスを示す。
まず、図（８ａ）に示すように、シリコン基板１００の
表面にドクターブレード法により厚さ２０μm のＰＺＴ
層１１２（強誘電体層）を形成し、焼成する。そして、
ＰＺＴ層１１２の表面に所定のインターバルで配列され
るように櫛形電極１１３を形成する（図８（ｂ））。更
に、電極間での放電を防止するため、酸化シリコン層１
１５が櫛形電極１１３を覆うように形成される（図８
（ｃ））。この状態において、櫛形電極１１３と隣り合
う２つずつの組にグループ化し、その電極の組に対し
て、図９に示すように、正電圧及び負電圧を交互に印加
する。その結果、図８（ｄ）に示すように、極性が逆と
なる隣り合う電極間に電界が生じ、その電界によって、
櫛形電極１１３に対応した分極帯がＰＺＴ層１１２の表
層に形成される。分極帯は、正（＋），正（＋），負
（−），負（−）の極性パターンに従って配列される。
この分極が容易に行なわれるために、シリコン基板１０
０，ＰＺＴ層１１２，電極１１３及び酸化シリコン層１
１５の積層体を３００℃まで加熱し、ＰＺＴ層１１２に
電界が生じている状態でその積層体を冷却する。その
後、エッチバック手法により、ＰＺＴ層１１２の表面の
平滑性を確保しつつ、酸化シリコン層１１５及び櫛形電
極１１３が除去され、シリコン基板１００と分極帯が形
成されたＰＺＴ層１１２の積層体が生成される（図８
（ｅ））。

【００３２】上記のプロセスにおいて、特に酸化シリコ
ン層１１５を形成しなくてもよい。その場合、電極間で
の放電を防止するため、シリコン基板１００，ＰＺＴ層
１１３及び櫛形電極１１３の積層体をシリコンオイル中
に浸漬した状態で、上述した分極処理が行なわれる。

【００３３】シリコン基板１００の表面がポリッシュさ
れ、Ｃｒ層を下地としたＣｏＣｒＴａ層が媒体層１１１
としてシリコン基板１００の表面に形成される（図１０
参照）。この媒体層１１１の形成は、シリコン基板１０
０の導電性を利用したバイアススパッタリング法により
行なわれる。

【００３４】上記実施例では、シリコン基板１００の各
面にＰＺＴ層１１２（強誘電体層）及び媒体層１１１が
形成されているが、このシリコン基板１００に代えて導
電性を有するアモルファスカーボン基板を用いてもよ
い。

【００３５】静電気アクチュエータの電極が形成される
支持ブロック２０の他の構造例が図１１に示される。

【００３６】図１１において、導電性を有するシリコン
基板１２０上に所定の間隔で溝を形成し、水蒸気酸化処
理によりシリコン基板１２０表面に酸化シリコン層１２
１が形成される。この酸化シリコン層１２１は絶縁層と
して機能する。その後、ＣＶＤ法によりシリコンを酸化
シリコン層１２１上に堆積させる。そして、シリコン層
にイオン注入法によりイオンを注入してそのシリコン層
に導電性を与える。その後、エッチバック法により酸化
シリコン層１２１が露出するまでシリコン層を除去し、
その結果、導電性シリコンにて形成された電極１２２
が、所定のインターバルで配列されるように酸化シリコ
ン層１２１上に形成される。

【００３７】このように、半導体の製造プロセスを利用
して支持ブロックを作製することにより、平坦な滑走面
３４を有する支持ブロックを容易に得ることができる。

【００３８】静電気アクチュエータの電極の他の配置例
が図１２に示される。

【００３９】図１２において、第一の電極片群２
１_a-1，２１_a-2，…，２１_a-5…及び第二の電極片群
２１_b-1，２１_b-2，…，２１_b-5がＶ字形状となるよ
うに配列され、各電極群における各電極は記録プレート
３３の移動方向（Ｙ方向）に対して、それらの間の狭角
が約６０°となるように、傾斜している。この場合、強
誘電体層（ＰＺＴ層）に形成される分極帯も図１２に示
す電極片と同様に配列される。

【００４０】上記のように静電気アクチュエータの電極
及び強誘電体層中の分極帯をＶ字形状に配列すると、移
動体（記録プレート３３）が支持ブロック上を移動して
いる過程で、その移動方向に垂直な方向にずれたとして
も、分極帯と電極との間の移動方向に垂直な方向に作用
する吸引力により、その移動体は、正規の位置（分極帯
と電極とが対向する位置）に強制的に戻される。従っ
て、移動体の安定した直進性が得られる。

【００４１】図１３は、記録プレート３３（移動体）の
他の構造例を示す。

【００４２】図１３において、ＰＺＴからなる強誘電体
層１１２，低融点ガラス層１２５及びＣｏ層を下地とし
たＣｏＣｒＴａ層により形成された媒体層１１１が積層
されている。このような記録プレート３３は、次のよう
にして作成される。まず、約６０μm の厚さのＰＺＴシ
ートをドクターブレード法により作成し、それを焼結し
て強誘電体層１１２（焼結体）が形成される。この強誘
電体層１１２の分極処理が行なわれる表面を研磨してそ
の表面が平滑化される。強誘電体層１１２の反対側の表
面に水ガラス層をスピンコート法によって形成し、その
積層体を定温焼成する。その結果、強誘電体層１１２の
表面に低融点ガラス層１２５が形成される。そして、低
融点ガラス層１２５の表面が、その粗さが、例えばＲａ
（中心線平均粗さ）で、約２nm程度となるまで研磨され
る。この状態で、低融点ガラス層１２５上に３０nmの厚
さの媒体層１１１が形成される。

【００４３】このような構造の記録プレート３３によれ
ば、その厚さが、図１及び図１０に示すものの約1/4 と
なる。従って、記録プレート３３が軽量化され、記録プ
レート３３の高速移動が可能となる。

【００４４】上記実施例において、水ガラスに代えて流
動性のポリイミド樹脂を用いることも可能である。

【００４５】図１４は、記録プレート３３の更に他の構
造例を示す。

【００４６】図１４において、ＰＺＴからなる強誘電体
層１１２，接着剤層１２７，ポリイミドフィルム１２６
及び媒体層１１１が積層される。上記と同様形成された
強誘電体層１１２の表面に接着剤が塗布される。そして
ポリイミドフィルム１２６に引張力を与えた状態で接着
剤に押し付け、ポリイミドフィルム１２６を強誘電体層
１１２に接着する。このように、強誘電体層１１２，接
着剤層１２７及びポリイミドフィルム１２６が積層され
た状態において、ポリイミドフィルム１２６の表面の粗
さは、例えばＲａ（中心線平均粗さ）で、約2.5 nmであ
る。上記と同様の組成を有する媒体層１１１がポリイミ
ドフィルム１２６の表面に直接形成される。

【００４７】このような構造の記録プレート３３におい
ても、その厚さが図１及び図１０に示すものの約1/4 と
なり、記録プレート３３の高速移動が可能となる。

【００４８】図１５は、パッケージ３０内で記録プレー
ト３３の浮き上がりを防止するための機構の他の例を示
す。

【００４９】図１５において、パッケージ３０内に摺動
自在に収納された記録プレート３３の両側端部に角柱状
の磁石５１ａ，５２ａが固定されている。各磁石５１
ａ，５２ａはネオジウム鉄ボロン系ボンド磁石であり、
例えば、その長さ７mm，高さ３００μm 及び幅１mmであ
る。蓋３８の内壁の両側端部に角柱状の磁石５１ａ，５
２ｂが上記磁石５１ａ，５２ａに対向するように固定さ
れている。ここで、対向する磁極は同極性（例えばＮ
極）である。蓋３８の内壁に固定される磁石５１ｂ，５
２ｂの高さ及び幅は、記録プレート３３に固定される磁
石５１ａ，５２ａのものと同じであり、蓋３８の内壁に
固定される各磁石（５１ｂ，５２ｂ）の長さは例えば１
６mmである。磁石５１ａ，５１ｂ間及び磁石５２ａ，５
２ｂ間のすき間は、例えば、５００μm であり、各磁石
における表面磁束は２００Ｏｅ（エルステッド）であ
る。この程度の量の磁束では、媒体層の情報に影響は与
えない。磁石５１ａ，５２ａ及び磁石５１ｂ，５２ｂ
の反発力によ、記録プレート３３が滑走面に押さえ付け
られ、記録プレート３３が滑走面から浮上することが防
止される。

【００５０】図１６は、パッケージ３０内で記録プレー
ト３３の浮き上がりを防止するための機構の更に他の構
成例を示す。

【００５１】図１６において、記録プレート３３の両側
端部に角柱状の強誘電体（ＰＺＴ）片５３，５４が固定
されている。各強誘電体片５３，５４は、ドクターブレ
ード法によって記録プレート３３の所定の位置に形成さ
れる。そして、その厚さは、２０μm ，長さは７mm，幅
は２mmである。各強誘電体片５３，５４を２５０℃のシ
リコンオイル中に保持した状態で、外部電極を用いて、
記録プレート３３の垂直方向の分極処理を行なう。その
結果、各強誘電体片５３，５４の表面に所定の極性（正
又は負）の分極電荷が分布される。蓋３８の内壁の両側
端部にアルミ電極５５，５６が上記分極した強誘電体片
５３，５４に対応するように固定されている。各アルミ
電極５５，５６の高さ及び幅は、強誘電体片５３，５４
と同様であり、その長さは１６mmである。蓋３８をパッ
ケージ３０に取付けた状態で、強誘電体片５３，５４と
アルミ電極５５，５６の間隔は約２μm である。

【００５２】上記磁気記録装置が駆動されるとき、アル
ミ電極５５，５６に対向する強誘電体片５３，５４の表
面に分布した分極電荷の極性と同一の極性の電圧（例え
ば２Ｖ）が印加される。その結果、アルミ電極５５，５
６及び強誘電体片５３，５４の反発力により、記録プレ
ート３３が滑走面に押さえ付けられ、記録プレート３３
が滑走面から浮上することが防止される。

【００５３】また、上記アルミ電極５５，５６に代え
て、上記強誘電体片５３，５４の分極電荷と同一極性の
分極電荷が表面に分布した他の強誘電体片を用いること
も可能である。この場合、強誘電体片間の反発力により
記録プレート３３が滑走面に押さえつけられる。

【００５４】上記実施例では、記録プレート３３が、滑
走面３４に直接接するような構成であったが、記録プレ
ート３３の強誘電体層１２と滑走面３４との間に固体、
液体、気体いずれかの誘電体薄層を形成するようにして
もよい。

【００５５】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、移動体における強誘電体層に残留分極により分極電
荷の分布エリアが所定のパターンで配列され、その分極
電荷の分布エリアと電圧印加のなされる電極との間に生
ずる静電力によって移動体が移動する。即ち、従来のよ
うに、移動体が移動している過程で束縛電荷を移動体表
面に誘起させる必要がない。従って、移動体を高速でス
ムーズに連続的に移動させることが可能となる。また、
移動体が移動する際に束縛電荷を移動体表面に誘起させ
るための高電圧が必要ないので、移動体を低電圧にて駆
動することが可能となり、また電圧の切換回路も簡単に
なる。そして、更に、電極が移動体の移動方向と平行な
方向に配列され、各電極は移動体の移動方向に対して所
定の角度傾いて形成されので、移動体が移動方向と垂直
な方向にずれたとしても、電極と分極電荷の分布エリア
との間に生ずる移動方向と垂直な方向への力成分によっ
て移動体は正規の位置に戻される。従って、移動体の直
進性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る静電気アクチュエータの
構造を示す図である。

【図２】静電気アクチュエータが適用される磁気記録装
置を示す図である。

【図３】実施例に係る静電気アクチュエータの動作（そ
の１）を示す図である。

【図４】実施例に係る静電気アクチュエータの動作を示
す図である。

【図５】静電気アクチュエータの電圧切換回路の一例を
示す図である。

【図６】電圧切換回路に供給される切換パルス信号を示
す波形図である。

【図７】電圧切換回路の動作を示す図である。

【図８】記録プレート（移動体）を作成する手順を示す
図である。

【図９】分極処理に用いられる電極を示す図である。

【図１０】記録プレートの構造を示す断面図である。

【図１１】支持ブロックの他の構造を示す断面図であ
る。

【図１２】電極の配置例を示す図である。

【図１３】記録プレートの他の構造例を示す断面図であ
る。

【図１４】記録プレートの更に他の構造例を示す断面図
である。

【図１５】記録プレートの押さえ機構の一例を示す図で
ある。

【図１６】記録プレートの押さえ機構の他の一例を示す
図である。

【符号の説明】

１０基板層１１媒体層１２強誘電体層１４シリコン層１５絶縁層２０支持ブロック２１_-1〜２１_-12 電極３３記録プレート４０切換回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平４−8181（ＪＰ，Ａ) 特開平４−308480（ＪＰ，Ａ) 特開平５−207760（ＪＰ，Ａ) 特開平３−230779（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の間隔で配列された複数の電極（２１
_-1〜２１_-12）が形成された面（３４）を有する支持体
（２０）と、強誘電体層（１２、１１２）を有する移動体（３３）と
を備え、該強誘電体層（１２、１１２）の表面に、所定の極性パ
ターンを有する残留電気分極による分極電荷の分布エリ
アが支持体（２０）上の電極（２１_-1〜２１_-12）に対
応するように形成され、上記電極（２１_-1〜２１_-12）
に印加する電圧の極性パターンの切換えに基づいた電極
（２１_-1〜２１_-12）と強誘電体層（１２、１１２）に
おける分極電荷の分布エリアとの間の静電吸引力及び静
電反発力の変化により移動体（３３）が支持体（２０）
の電極形成面（３４）上を移動するようにする共に、電極（２１ _-1 〜２１ _-12 ）は移動体（３３）の移動方向
（Ｙ）と平行な方向に配列され、各電極は移動体（３
３）の移動方向（Ｙ）に対して所定の角度傾いて形成さ
れた静電アクチュエータ。
【請求項２】請求項１記載の静電気アクチュエータに
おいて、上記支持体（２０）は、基板層（１４）と基板層（１
４）の表面に形成された絶縁層（１５）とを有し、該絶
縁層（１５）の表面（３４）に金属製の電極（２１_-1〜
２１_-21）が形成された静電気アクチュエータ。
【請求項３】請求項１記載の静電アクチュエータにおい
て、上記支持体（２０）は、シリコン基板層（１２０）と該
シリコン基板層（１２０）表面に形成された酸化シリコ
ン製の絶縁層（１２１）とを有し、電極の表面と絶縁層
（１２１）の表面とがそろうように、該電極（１２２）
が導電性シリコンによって絶縁層（１２１）内に形成さ
れた静電アクチュエータ。
【請求項４】請求項１記載の静電アクチュエータにおい
て、上記分極電荷の分布エリアは、強誘電体（１２、１１
２）の表面に沿って形成された所定の極性パターンを有
する残留電気分極により、支持体（２０）上の電極（２
１ _-1 〜２１ _-12 ）に対応するように形成された静電アク
チュエータ。
【請求項５】請求項１記載の静電アクチュエータにおい
て、各電極（２１_-1〜２１_-12）は、Ｖ字状に配置された第
一の電極片（２１_a-1〜２１_a-5…）及び第二の電極片
（２１_b-1〜２１_b-5…）にて構成された静電気アクチ
ュエータ。
【請求項６】請求項１乃至５いずれか記載の静電気ア
クチュエータにおいて、上記移動体（３３）は、基板層（１０）と、該基板層
（１０）の一方の面に形成された強誘電体層（１２）
と、該基板層（１０）の他方の面に形成された当該静電
気アクチュエータによって本来移動されるべき目的物体
層（１１）とを有する静電気アクチュエータ。
【請求項７】所定の間隔で配列された複数の電極（２１
_−１〜２１ _−１２）が形成された面（３４）を有する支
持体（２０）と、強誘電体層（１２、１１２）を有する移動体（３３）と
を備え、該強誘電体層（１２、１１２）の表面に、所定の極性パ
ターンを有する残留電気分極による分極電荷の分布エリ
アが支持体（２０）上の電極（２１ _−１〜２１ _−１２）
に対応するように形成され、上記電極（２１ _−１〜２１
_−１２）に印加する電圧の極性パターンの切換えに基づ
いた電極（２１ _−１〜２１ _−１２）と強誘電体層（１
２、１１２）における分極電荷の分布エリアとの間の静
電吸引力及び静電反発力の変化により移動体（３３）が
支持体（２０）の電極形成面（３４）上を移動するよう
にする共に、上記移動体（３３）は、平滑面を確保するてめの表面平
滑層（１２５）を介して強誘電体層（１１２）上に形成
された当該静電アクチュエータによって本来移動される
べき目的物体層（１１）を有する静電アクチュエータ。
【請求項８】請求項７記載の静電気アクチュエータに
おいて、該表面平滑層（１２５）は、低融点ガラスにて形成され
た静電気アクチュエータ。
【請求項９】請求項７記載の静電気アクチュエータに
おいて、該表面平滑層（１２５）は、ポリイミド樹脂にて形成さ
れた静電気アクチュエータ。
【請求項１０】請求項９記載の静電気アクチュエータ
において、該表面平滑層（１２５）は、強誘電体層（１１２）に接
着剤（１２７）にて接着されたポリイミド樹脂フィルム
（１２６）である静電気アクチュエータ。
【請求項１１】所定の間隔で配列された複数の電極（２
１ _−１〜２１ _−１２）が形成された面（３４）を有する
支持体（２０）と、強誘電体層（１２、１１２）を有する移動体（３３）と
を備え、該強誘電体層（１２、１１２）の表面に、所定の極性パ
ターンを有する残留電気分極による分極電荷の分布エリ
アが支持体（２０）上の電極（２１ _−１〜２１ _−１２）
に対応するように形成され、上記電極（２１ _−１〜２１
_−１２）に印加する電圧の極性パターンの切換えに基づ
いた電極（２１ _−１〜２１ _−１２）と強誘電体層（１
２、１１２）における分極電荷の分布エリアとの間の静
電吸引力及び静電反発力の変化により移動体（３３）が
支持体（２０）の電極形成面（３４）上を移動するよう
にする丑に、強誘電体層（１２、１１２）に形成される残留電気分極
の極性パターンは、正、負、負、正の繰り返しである静
電アクチュエータ。
【請求項１２】所定の間隔で配列された複数の電極（２
１ _−１〜２１ _−１２）が形成された面（３４）を有する
支持体（２０）と、強誘電体層（１２、１１２）を有する移動体（３３）と
を備え、該強誘電体層（１２、１１２）の表面に、所定の極性パ
ターンを有する残留電気分極による分極電荷の分布エリ
アが支持体（２０）上の電極（２１ _−１〜２１ _−１２）
に対応するように形成され、上記電極（２１ _−１〜２１
_−１２）に印加する電圧の極性パターンの切換えに基づ
いた電極（２１ _−１〜２１ _−１２）と強誘電体層（１
２、１１２）における分極電荷の分布エリアとの間の静
電吸引力及び静電反発力の変化により移動体（３３）が
支持体（２０）の電極形成面（３４）上を移動するよう
にする共に、移動体（３３）を支持体（２０）の電極形成面（３４）
に押さえつけて移動体（３３）の浮き上がりを防止する
押さえ機構を有する静電アクチュエータ。
【請求項１３】請求項１２記載の静電気アクチュエー
タにおいて、該押さえ機構は、移動体（３３）の表面を押さえるバネ
部材（３６）を有する静電気アクチュエータ。
【請求項１４】請求項１２記載の静電気アクチュエー
タにおいて、該押さえ機構は、対になる磁石（５１ａ，５１ｂ）（５
２ａ，５２ｂ）を有し、該磁石（５１ａ，５１ｂ）（５
２ａ，５２ｂ）の反発力により移動体（３３）を支持体
（２０）の電極形成面（３４）に押さえつけるようにし
た静電気アクチュエータ。
【請求項１５】請求項１２記載の静電気アクチュエー
タにおいて、該押さえ機構は、対になる強誘電体片（５３，５４）と
電極（５５，５６）を有し、該強誘電体片（５３，５
４）の表面に残留電気分極による所定の極性の分極電荷
が分布し、該分極電荷と同極性の電圧を電極（５５，５
６）に印加することにより発生する強誘電体片（５３，
５４）と電極（５５，５６）間の静電反発力により移動
体（３３）を支持体（２０）の滑走面（３４）に押さえ
つけるようにした静電気アクチュエータ。
【請求項１６】請求項１２記載の静電気アクチュエー
タにおいて、該押さえ機構は、対になる強誘電体片を有し、該対にな
る強誘電体片の表面に残留電気分極による夫々同極性の
分極電荷が分布し、該強誘電体片間で生ずる静電反発力
により移動体（３３）を支持体（２０）の滑走面（３
４）に押さえ付けるようにした静電気アクチュエータ。