JP3261784B2

JP3261784B2 - 記録再生装置

Info

Publication number: JP3261784B2
Application number: JP01725193A
Authority: JP
Inventors: 成人芝池; 松本　　聡
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-02-04
Filing date: 1993-02-04
Publication date: 2002-03-04
Anticipated expiration: 2017-03-04
Also published as: JPH06231548A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディスク状回転記録媒
体上に信号を記録あるいは再生する記録再生装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の記録再生装置としては、特に例を
挙げて説明するまでもないが、ＶＴＲや磁気ディスク装
置、光ディスク装置といったものが一般的である。これ
らの装置は常に小型軽量化や大容量化を追求しており、
そのためには高密度記録技術や精密機構技術の進展が必
要不可欠である。

【０００３】一方、新しい高密度記録原理として現在提
案されているものは数多くあるが、その中には探針記
録、すなわちＳＴＭ（Scanning Tunneling Microscope
＝走査トンネル顕微鏡）等に用いられている微小な探針
をヘッドとして用いる、機械的な走査をともなう方式が
ある。

【０００４】例えば Barrettらの論文（"Charge storag
e in a nitride-oxide-siliconmedium by scanning cap
acitance microscopy", J. Appl. Phys, Vol.70, No.5,
pp.2725-2733, 1 September 1991）に示されている探針
式の電荷注入記録は、非破壊で高密度な記録再生の可能
性を実証するものである。

【０００５】その原理を簡単に説明する。ＡＦＭ（Atom
ic Force Microscope ）のカンチレバー上に設けた導電
性の探針を導電性支持体上の誘電体層（窒化シリコン）
に接触させ、バイアス電圧を印加すると、電荷が誘電体
層にトラップされ情報が記録される。再生は探針と基板
間の静電容量をセンサで検出して行なう。また、逆バイ
アスによる消去ならびに繰り返し記録が可能である。

【０００６】記録媒体はボロンを添加した多結晶シリコ
ン基板上に酸化膜と窒化膜を設けたものである。この記
録媒体にタングステン探針を接触させて、−２５Ｖの電
圧を２０μ秒印加し、７５ｎｍのピットを記録してい
る。記録密度は実に１８０ビット／μｍ² に達してお
り、従来の２００倍以上となっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高密度
記録技術が進展すればするほど、大容量化だけではなく
装置の小型軽量化も進展させることが可能になるが、従
来の精密機構技術は要素部品の組合せや精度追求と小型
化、効率的な配置と構成といったことによって実現しよ
うとするものであり、記録原理や記録媒体に革新的な進
歩が生まれても、その革新性を十分に引き出せず、記録
再生装置の究極の小型化、高性能化に寄与できないとい
う課題を有していた。

【０００８】本発明はかかる点に鑑み、各機構要素が超
小型化や量産性に優れた半導体プロセスにより作製で
き、且つアセンブルという概念から脱却した全く新しい
製造法を伴った記録再生装置を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の記録再生装置
は、ディスク状回転記録媒体及びその駆動手段と、リン
グ部及びこのリング部と一体に設けられ先端にヘッドを
備えたアーム部とからなる薄膜ポジショナと、リング部
の外周に配した複数の固定電極とから構成され、この固
定電極に順次電圧を印加することによってリング部を静
電引力を用いて転動させるとともに、アーム部を圧電薄
膜を積層したバイモルフ構造として歪曲による微小変形
を可能とし、リング部の転動によるアーム部の粗動及び
アーム部自身の歪曲による微動を用いてヘッドをディス
ク状回転記録媒体に対して位置決めし、記録あるいは再
生を行なうことを特徴とする。

【００１０】また、本発明の記録再生装置は、上記の構
成に加え、第１の基板にディスク状回転記録媒体及びそ
の駆動手段を設け、第２の基板に薄膜ポジショナ及び固
定電極とを設け、これらの第１及び第２の基板を接合し
てディスク状回転記録媒体と薄膜ポジショナ上のヘッド
とが対向するような構成が好ましい。

【００１１】

【作用】請求項１に記載の発明は、可動薄膜をリング部
の転動及びアーム部の微動によってディスク状回転記録
媒体に対して位置決めする。この動作はリング部外周に
配した固定電極への電圧の印加及びアーム部にバイモル
フ状に積層した圧電薄膜によって実現されるため、超小
型化や量産性に優れた半導体プロセスにより作製でき
る。また、転動や歪曲を用いて摺動部を排除した単一の
可動薄膜が存在するだけであり、組み立てや調整が全く
不用な機構要素を提供する。

【００１２】請求項７に記載の発明は、第１、第２の基
板にそれぞれの機構要素が製作された状態で接合して装
置が完成するため、アセンブルという概念を脱却した全
く新しい製造法を伴った記録再生装置を提供する。

【００１３】

【実施例】以下本発明の実施例について図面を参照しな
がら説明する。

【００１４】図１は本発明の一実施例における記録再生
装置の構成を表わす斜視図である。およそ１０ｍｍ角の
ケーシング１の中には、ボロンを添加した直径７．２ｍ
ｍの多結晶シリコンで構成されたディスク２が内蔵され
ており、外部には端子３だけが露呈している。全体の厚
みは２ｍｍ程度である。これはいわゆるハードディスク
型であるが、もうここにはアセンブルと言う概念は存在
しない。１０ｍｍの大きさしかないので組立てや調整は
もともと不可能である。

【００１５】従来例で紹介した探針式の電荷注入記録で
あれば、直径７．２ｍｍのディスクに約８００Ｍバイト
が記録できる。しかもヘッドに探針を用いるだけなの
で、その構造もきわめて単純であり、こうした超小型の
ディスクドライブを構成することが可能になる。

【００１６】さて、図２にこの記録再生装置の内部構造
を示す。ケーシング１の中は、単結晶シリコンで構成さ
れた上基板４及び下基板１４から成っている。これらは
端子３を保持するように互いに接合されており、外側を
ケーシング１で完全に覆われ密閉されている。従って、
内部を任意の状態にしておくことが可能で、真空状態に
保持したり、窒素を充填することもできる。

【００１７】上基板４にはディスク２がセンターブシュ
５によって回転可能な状態で保持されている。６は上基
板４上に設けられた圧電薄膜であり、超音波駆動するこ
とによってディスク２を回転させる。ディスク２の表面
２ａには酸化膜と窒化膜が形成されており、探針式の電
荷注入記録を可能にしている。また、７、８は上基板４
に作製された制御回路である。

【００１８】このディスク２の表面２ａに対向して、下
基板１４上には複数の薄膜ポジショナ１０が設けられて
いるが、構成などについては以下に詳しく説明する。ま
た、９、９ａは下基板１４に作製された制御回路であ
る。

【００１９】図３は薄膜ポジショナ１０の構成を表わす
平面図である。図４は図３に示す切断線ＰＯＱＲＳに関
する断面図である。また、図５は図３に示す切断線ＴＵ
に関する断面図である。

【００２０】図に示したように、薄膜ポジショナ１０は
導電性を有する薄い板状の部材であり、リング部１１と
アーム部１２とから構成される。後で詳述するが、薄膜
ポジショナ１０はその全体がリング部１１において静電
的に回転駆動されるとともに、そのアーム部１２がバイ
モルフにより圧電駆動される。

【００２１】まずリング部１１周辺の構成を説明する。
リング部１１の内周には幅が細く同一螺旋形状の３本の
梁１３ａ〜１３ｃが１２０度間隔で点対称に配置され、
これらは一端を下基板１４上に植立したアンカー１５に
固定されている。つまり薄膜ポジショナ１０は梁１３ａ
〜１３ｃによってアンカー１５に弾性支持されることに
なる。

【００２２】リング部１１外周の下基板１４上には、リ
ング部１１と僅かな間隙を開けて円周状に９個の電極１
６ａ〜１６ｉ（図４では１６ｅのみ呈示）が設けられて
いる。各電極の内周は１６ａを除いて全て同一の円弧形
状をしている。ただし各電極は一定のピッチ角では配置
されていない。

【００２３】直線ＯＢ〜ＯＨは隣接する２つの電極の線
対称となる基準線を表わすが、そのピッチ角である∠Ａ
ＯＢ、∠ＢＯＣ、∠ＣＯＤ、∠ＤＯＥ、∠ＥＯＦ、∠Ｆ
ＯＧ、∠ＧＯＨは一定ではない。なお電極１６ａ〜１６
ｉには、従来例と同様に図は省略するが電圧印加手段よ
りそれぞれ配線がなされており、任意に選択して電圧を
印加することができる。

【００２４】薄膜ポジショナ１０は電極１６ａと対向す
る部分に凹状の位置規制部２６を備えている。また電極
１６ａもこの位置規制部２６と係合し、薄膜ポジショナ
１０を案内するような凸形状を有する案内部２７を備え
ている。

【００２５】さらに電極１６ａ〜１６ｉの内周には絶縁
膜２４ａ〜２４ｉ（図４では２４ｅのみ呈示）が設けら
れ、リング部１１と直接電気的に接触しないようになっ
ている。またアンカー１５と下基板１４との間にはリン
グ部１１と略同一形状かつ導電性のシールド層２１が設
けられ、リング部１１との間で常に電気的な導通が得ら
れるようになっている。

【００２６】次にアーム部１２周辺の構成を説明する。
図３および図５に示したように、アーム部１２のほぼ全
面にはこれを上下から挟み込むように薄膜ピエゾ素子１
７および１８が設けられている。さらに薄膜ピエゾ素子
１７の上には電極１９ａ〜１９ｃが、薄膜ピエゾ素子１
８の下には電極１９ａ、１９ｂとほぼ同一形状の電極２
０ａ、２０ｂが設けられている。また電極１９ｃ上には
円錐状の探針３６が構成されている。

【００２７】さらにアーム部１２と対向して下基板１４
上に電極２２が設けられている。この電極２２上には絶
縁層２５が形成され、アーム部１２と電極２２とが直接
電気的な接触をしないようにしている。また下基板１４
の電極２０ａ、２０ｂと対向した部分にはキャビティ２
３が設けられている。

【００２８】なお電極１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０
ｂ、２２には、図は省略するが電圧印加手段よりそれぞ
れ配線がなされており、任意に選択して電圧を印加する
ことができる。

【００２９】図６〜図２０は以下に説明する薄膜ポジシ
ョナ１０の作製工程（ａ）〜（ｏ）を示す図である。作
製にはエッチングやリソグラフィなどの一般的な半導体
プロセスが用いられる。以下、工程図にしたがって簡単
に作製方法を説明する。

【００３０】（ａ）図６に示すように、単結晶シリコン
の下基板１４の上に、熱成長させた１μｍ厚の酸化シリ
コン膜およびプラズマＣＶＤで堆積させた１μｍ厚の窒
化シリコン膜とを重ねることによって絶縁層３０を形成
する。

【００３１】（ｂ）図７に示すように、絶縁層３０の上
にリンを十分に拡散させた０．３５μｍ厚のＬＰＣＶＤ
多結晶シリコン薄膜からなる導電層を形成し、パターン
ニングを行なってシールド層２１及び電極２２とする。

【００３２】（ｃ）図８に示すように、０．１μｍ厚の
酸化シリコン膜と、プラズマＣＶＤで０．３４μｍ厚の
窒化シリコン膜とを堆積させ、パターンニングを行なっ
て電極２２上に絶縁層２５を形成する。

【００３３】（ｄ）図９に示すように、犠牲層となる
２．２μｍ厚の酸化シリコン膜３２を堆積させる。

【００３４】（ｅ）図１０に示すように、Ａｌを０．５
μｍ厚だけ電子ビーム蒸着し、パターンニングを行なっ
て、アーム部１２（図示せず）駆動用の電極２０ａおよ
び２０ｂ（図示せず）を形成する。

【００３５】（ｆ）図１１に示すように、電極２０ａ、
２０ｂの上に、プラズマＣＶＤにより０．２μｍ厚の窒
化膜と、反応性スパッタリングにより３μｍ厚の酸化亜
鉛膜と、再び同様に０．２μｍ厚の窒化膜とを重ねるこ
とによって、薄膜ピエゾ素子１８を形成する。そして、
窒化膜にはプラズマエッチングを、酸化亜鉛膜にはウェ
ットエッチングをそれぞれ用いてパターンニングを行な
う。

【００３６】（ｇ）図１２に示すように、犠牲層である
酸化シリコン膜３２に対して、電極固定部３３とアンカ
ー固定部３４のパターニングを行なう。

【００３７】（ｈ）図１３に示すように、リンを十分に
拡散させた２．５μｍ厚のＬＰＣＶＤ多結晶シリコン層
３５を堆積させる。

【００３８】（ｉ）図１４に示すように、多結晶シリコ
ン層３５の上に、再びプラズマＣＶＤあるいは反応性ス
パッタリングにより、０．２μｍ厚の窒化膜と３μｍ厚
の酸化亜鉛膜と０．２μｍ厚の窒化膜とを重ねて薄膜ピ
エゾ素子１７を形成する。そして、同様にプラズマエッ
チングあるいはウェットエッチングを用いてパターンニ
ングを行なう。

【００３９】（ｊ）図１５に示すように、０．５μｍ厚
のＡｌ膜を形成し、パターンニングを行なって、アーム
部１２（図示せず）駆動用の電極１９ａ、１９ｂ（図示
せず）と、探針３６設置用の電極１９ｃ（図示せず）と
を形成する。

【００４０】（ｋ）図１６に示すように、電極１９ｃの
先端に、リフトオフ法によって円錐状の探針３６を形成
する。

【００４１】（ｌ）図１７に示すように、反応性イオン
エッチング（ＲＩＥ）を用いて、図３および図４に示す
薄膜ポジショナ１０、梁１３ａ〜１３ｃ、アンカー１５
と電極１６ａ〜１６ｉ（図示は１６ｅのみ）を形成す
る。このとき、アンカー１５および電極１６ａ〜１６ｉ
は下基板１４上に固定される。マスクにはパターンニン
グされた熱酸化膜を用いるため、この段階で薄膜ポジシ
ョナ１０や梁１３ａ〜１３ｃ、および電極１６ａ〜１６
ｉの厚みは２．２μｍ程度になっている。また電極１６
ａ〜１６ｉの内径は、後の工程で形成される絶縁膜２４
ａ〜２４ｉ（図示せず）の分だけ大きく設定されてい
る。

【００４２】（ｍ）図１８に示すように、０．１μｍの
高温酸化膜とその上に０．３４μｍ厚の窒化シリコン層
を堆積させ、電極１６ａ〜１６ｉ（図示は１６ｅのみ）
の内周に絶縁膜２４（図示は２４ｅのみ）を形成するよ
うに、ＲＩＥによりパターンニングする。この段階で薄
膜ポジショナ１０のリング部１１の外径と電極１６ａ〜
１６ｉとのクリアランスが得られる。

【００４３】（ｎ）図１９に示すように、犠牲層である
酸化シリコン膜３２を緩衝フッ酸（ＨＦ）で溶解し、薄
膜ポジショナ１０と梁１３ａ〜１３ｃとを下基板１４か
らリリースする。このとき、ここでは特に詳述しない
が、薄膜ピエゾ素子１７、１８と絶縁膜２４ａ〜２４ｉ
（図示は２４ｅのみ）の周辺をあらかじめ被覆してお
き、緩衝フッ酸による溶解を未然に防止する。

【００４４】（ｏ）図２０に示すように、最後にアーム
部１２直下の下基板１４にエッチングによりキャビティ
２３を形成することにより、図４に示すような構成が完
成する。

【００４５】次に、以上のように構成された薄膜ポジシ
ョナ１０の動作を図２１〜図２４を用いて説明する。

【００４６】まず電極１６ａ、１６ｂに同電圧を印加し
励起すると、薄膜ポジショナ１０のリング部１１はこれ
らの電極に静電気的に吸引され、図２１に示すようにＯ
Ａ方向に絶縁膜２４ａ、２４ｂと接触するまで移動す
る。

【００４７】このとき薄膜ポジショナ１０の位置規制部
２６が電極１６ａの案内部２７と当接し、またリング部
１１外周が電極１６ａ、１６ｂと密着することにより、
薄膜ポジショナ１０は所定の位置に案内され確実に初期
化される。同時にアーム部１２先端に設けた探針３６
は、図に示した３７ａの位置に案内される。

【００４８】次に図２２に示すように、電極１６ａの励
起を解除し電極１６ｂおよび１６ｃに電圧を印加する
と、リング部１１は新たに励起された２つの電極に静電
気的に吸引され、直線ＯＢに関して対称な位置に転がり
ながら移動する。このときアーム部１２先端に設けた探
針３６は、図に示した３７ｂの位置に案内される。

【００４９】このように励起する電極の組を１電極分だ
け順にずらしていくと、リング部１１は励起された２つ
の電極に順次吸引されながら矢印Ｘ方向に公転する。し
かし、リング部１１は電極１６ａ〜１６ｉに対して転が
り接触しながら移動するため、その外周と電極１６ａ〜
１６ｉの内周との長さの差の分だけ自転することにな
る。そして、その自転方向は公転方向とは逆の矢印Ｙ方
向となる。

【００５０】この動作はいわゆるウォブル駆動方式であ
り、公転に対して自転の回転数が非常に小さくなるた
め、減速されたのと同じ効果が得られ、自転に関する回
転トルクがその減速比に比例して大きくなるという特徴
がある。

【００５１】そして、図２３に示すように、最終的に電
極１６ｈ、１６ｉに電圧を印加すると、リング部１１は
直線ＯＨに関して対称な位置まで移動する。このときア
ーム部１２先端に設けた探針３６は、図２３に示した３
７ｈの位置まで案内される。このように、リング部１１
の転動運動がアーム部１２先端の略直線運動に効率よく
変換される。

【００５２】ここで電極１６ｂ〜１６ｉが同一円弧形状
であるため、隣接する電極に同じ大きさの電圧を印加す
れば、リング部１１はこの２つの電極のほぼ中心に静電
吸引されることになる。したがって、励起する電極の組
を１電極分だけずらすことにより、リング部１１をステ
ップ状に回転駆動することができる。

【００５３】さらに、隣接する電極のピッチ角を変化さ
せ、リング部１１の回転角を適宜変化させることで、ア
ーム部１２先端を等ピッチで送ることも可能となる。こ
のようにして、アーム部１２先端の電極３６を図２３に
示す３７ａから３７ｈに至る位置に等ピッチで案内する
高精度かつ確実な位置決め機構を実現することができ
る。

【００５４】なおリング部１１は梁１３ａ〜１３ｃによ
りアンカー１５に弾性的に支持されているが、梁１３ａ
〜１３ｃが変形することで所定角度分だけ自転すること
ができる。図に示したように、梁１３ａ〜１３ｃの幅を
細くして剛性を下げ、形状を螺旋状として十分に長さを
確保すれば、これらの弾性変形は可能となる。

【００５５】この弾性的な付勢力を持つ梁１３ａ〜１３
ｃには、薄膜ポジショナ１０を常に安定した状態に保つ
効果が期待できる。すなわち、適度な付勢力による運動
の安定性と各電極１６ａ〜１６ｉへの通電を遮断した場
合の元の位置への復帰動作である。

【００５６】しかも、図４に示したように薄膜ポジショ
ナ１０と下基板１４上のシールド層２１との導通が梁１
３ａ〜１３ｃを通じて確実に得られるため、薄膜ポジシ
ョナ１０とシールド層２１とが常時同電位に保たれ、信
頼性の高い駆動特性が得られるという利点も生じる。

【００５７】リング部１１を所定の角度だけ回転させた
状態で、下基板１４上の電極２２に電圧を印加すると、
図２４に示したように、薄膜ポジショナ１０は下基板１
４方向に静電的に吸引されこの電極２２に吸着する。そ
うすれば電極１６ａ〜１６ｉの励起を解除しても、アー
ム部１２の位置は保持され、確実な位置決めを行なうこ
とができる。

【００５８】このようにリング部１１を所定の角度だけ
回転駆動して薄膜ポジショナ１０全体の位置決めを行な
った後、こんどはピエゾバイモルフを用いてアーム部１
２先端の微細な位置決めを行なう。以下に図５および図
２４を用いてその動作を説明する。

【００５９】アーム部１２を接地し、電極１９ａ、１９
ｂ、２０ａ、２０ｂに印加する電圧を変化させることに
より、薄膜ピエゾ素子１７、１８を自由に変形させ、ア
ーム部１２先端に設けた電極３６の位置決めを行なう。

【００６０】例えば薄膜ピエゾ素子１７と１８にそれぞ
れ反対方向の電界を与えると、アーム部１２の上下で薄
膜ピエゾ素子の伸縮状態が異なるため、片持ち梁である
アーム部１２は上下方向ににたわむ。したがって、図２
４に示したように、アーム部１２先端の探針３６を下基
板１４に垂直な方向に対して高精度に位置決めすること
ができる。

【００６１】また薄膜ピエゾ素子１７と１８に同方向の
電界を与えると、薄膜ピエゾ素子全体の伸縮状態が同じ
になり、アーム部１２はその長手方向に伸縮する。した
がって、探針３６を下基板１４と平行な矢印ＬおよびＭ
方向に対して高精度に位置決めすることもできる。

【００６２】さらに図５に示した薄膜ピエゾ素子１７と
１８の左右でそれぞれ反対方向の電界を与えると、アー
ム部１２の左右で薄膜ピエゾ素子の伸縮状態が異なるた
め、アーム部１２を左右に変形し、探針３６を下基板１
４と平行な矢印ＶあるいはＷ方向に対し、さらに微細に
位置決めすることもできる。

【００６３】この結果、薄膜ポジショナ１０の位置決め
を行なうとともに、薄膜ピエゾ素子１７、１８による、
探針３６の任意の位置への微細な位置決めが可能にな
る。

【００６４】最後に、電極１６ａ〜１６ｉ、２２の励起
を一斉に解除すれば、弾性変形した梁１３ａ〜１３ｃの
復元力により、リング部１１は図３に示した初期位置へ
容易に復帰する。

【００６５】次に、本実施例の記録再生装置における薄
膜ポジショナの配置とディスクに対するアクセス動作に
ついて図を用いて説明する。図２５はディスク２と各薄
膜ポジショナとの位置関係を模式的に示す平面図であ
り、図２６は図２５中の薄膜ポジショナ４０ｃとその周
辺をさらに部分拡大した平面図である。

【００６６】また、ここでは従来例と同じく探針式の電
荷注入記録を用いるものとする。この方式によれば、記
録ピット径は７５ｎｍとなり、１８０ｂｉｔ／μｍ² に
相当する面積記録密度が得られる。例えば、直径７．２
ｍｍのディスクの片面に記録再生を行なうとき、内径Ｄ
１（１．６ｍｍ）から外径Ｄ２（６．７２ｍｍ）までを
記録可能領域とすれば、記録容量はほぼ８００Ｍバイト
に達する。

【００６７】まず先に、本実施例のディスク２上の物理
フォーマットについて簡単に説明する。図２５に示すよ
うに、ディスク２は先に述べた記録可能領域内で半径方
向に幅の等しい３２本の領域（以下、これらをシリンダ
と呼ぶ）５０ａ〜５０ｚおよび５１ａ〜５１ｆに分割さ
れる。ちなみに各シリンダの幅は８０μｍである。さら
に各シリンダはディスク２の半径方向に幅１０μｍの８
本の領域（以下、これらをセクタと呼ぶ）に分割され
る。例えば図２６に示すようにシリンダ５０ｍはセクタ
５２ａ〜５２ｈに分割される。さらに各セクタは同方向
に幅の等しい１３２本のトラック（幅７５ｎｍ−図示せ
ず）に分割される。

【００６８】さて、各々記録再生用の探針３６を備えた
薄膜ポジショナ４０ａ〜４０ｆ、４１ａ〜４１ｆ、４２
ａ〜４２ｅ、４３ａ〜４３ｅ、４４ａ〜４４ｅ、４５ａ
〜４５ｅは、ディスク２の中心から６方向に放射状にそ
れぞれ等ピッチ（４８０μｍ）で５個ないしは６個づつ
配列されている。これらはすべて下基板１４上に集積化
されている。但し、隣合うブロックの薄膜ポジショナ、
例えば４０ａ〜４０ｆと４１ａ〜４１ｆとはディスク２
中心からの距離が８０μｍずらして配置してある。つま
り、薄膜ポジショナは４０ａ、４１ａ、４２ａ、４３
ａ、４４ａ、４５ａ、４０ｂ、４１ｂ・・・の順に、デ
ィスク２の中心から半径方向に８０μｍづつ遠い位置に
合計３２個配置されることとなる。したがって、任意の
薄膜ポジショナを電気的に選択することにより、自動的
に各シリンダへのアクセスを行なうことができる。例え
ば薄膜ポジショナ４０ｃはシリンダ５０ｍ内の記録再生
動作に対応している。以下、説明はこの薄膜ポジショナ
４０ｃに関して行なうが、その構成は既に説明した薄膜
ポジショナ１０と全く等しいため、各部の名称ならびに
番号は薄膜ポジショナ１０に付与したものと同一のもの
を用いて説明する。

【００６９】シリンダ５０ｍ内の８本のセクタ５２ａ〜
５２ｈに対するアクセスは、薄膜ポジショナ４０ｃのリ
ング部１１を、既に説明したとおり静電気的にウォブル
駆動して行なう。図２６の点３７ａ〜３７ｈはそのとき
の探針３６の位置を示すが、ディスク２の中心Ｏ’を通
る直線Ｏ’Ｐ’にほぼ一致し、且つそれぞれがセクタ５
２ａ〜５２ｈのほぼ中央に位置している。このときの探
針３６の動作ピッチはセクタ幅と同じ１０μｍ、動作範
囲は±３５μｍである。

【００７０】また、各セクタ内の１３２本のトラックに
対するアクセスは、薄膜ポジショナ４０ｃのアーム部１
２の各電極に所定の電圧を印加し、既に説明したとおり
薄膜ピエゾ素子１７、１８を自由に変形させ、探針３６
を僅かに駆動して行なう。このときの探針３６の動作ピ
ッチはトラック幅と同じ７５ｎｍ、動作範囲は±５μｍ
である。

【００７１】さらに、ディスク表面２ａに垂直な方向に
対する探針３６のアクセスに関しては、図２７に示すよ
うに、薄膜ポジショナ４０ｃのアーム部１２を同様な方
法で圧電的に変形させて行なえばよい。

【００７２】以上をまとめると、マルチ配列した薄膜ポ
ジショナの中から４０ｃを電気的に選択することによ
り、まずディスク２のシリンダ５０ｍへのアクセスを行
なう。次に、薄膜ポジショナ４０ｃのリング部１１の静
電ウォブル運動を粗動として、セクタ５２ａへの探針３
６のアクセスを行なう。さらに、薄膜ポジショナ４０ｃ
のアーム部１２を圧電バイモルフにより微細駆動して、
各トラックへのアクセスを行なう。このようにして、各
薄膜ポジショナがその探針３６をディスク２上の任意の
場所に精度良く位置決めし、バイアス電圧の印加により
記録あるいは再生を行なう。

【００７３】なお、ディスク２の回転駆動方式として
は、セクタごとに角速度を一定にするいわゆるＺｏｎｅ
−ＣＡＶ方式を用いれば、より密度の高い記録を達成す
ることができる。

【００７４】このように、本発明によれば、薄膜ポジシ
ョナやヘッドからディスクに至るまでの各機構要素がす
べて超小型化や量産性に優れた半導体プロセスにより作
製でき、且つ従来のアセンブルではなくバッチ製造法を
伴った記録再生装置を提供できるため、飛躍的な超小型
化や高性能化を実現できる。

【００７５】また、本発明によれば、ヘッドである探針
を搭載した薄膜ポジショナをマルチに配列しているた
め、アクセス性が極めて高く、時間的に並列な記録や再
生も可能な装置を提供できる。

【００７６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の構成によ
れば、各機構要素が超小型化や量産性に優れた半導体プ
ロセスにより作製でき、且つアセンブルという概念から
脱却した全く新しい製造法を伴った記録再生装置を提供
することができるので、従来とは比較にならない程の超
小型化や高性能化を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の記録再生装置の一実施例の構成を示す
斜視図

【図２】同実施例における内部構造説明図

【図３】同実施例に用いる薄膜ポジショナの構成を示す
平面図

【図４】同薄膜ポジショナの断面図

【図５】同薄膜ポジショナの断面図

【図６】同薄膜ポジショナの作製工程図

【図７】同薄膜ポジショナの作製工程図

【図８】同薄膜ポジショナの作製工程図

【図９】同薄膜ポジショナの作製工程図

【図１０】同薄膜ポジショナの作製工程図

【図１１】同薄膜ポジショナの作製工程図

【図１２】同薄膜ポジショナの作製工程図

【図１３】同薄膜ポジショナの作製工程図

【図１４】同薄膜ポジショナの作製工程図

【図１５】同薄膜ポジショナの作製工程図

【図１６】同薄膜ポジショナの作製工程図

【図１７】同薄膜ポジショナの作製工程図

【図１８】同薄膜ポジショナの作製工程図

【図１９】同薄膜ポジショナの作製工程図

【図２０】同薄膜ポジショナの作製工程図

【図２１】同薄膜ポジショナの動作説明図

【図２２】同薄膜ポジショナの動作説明図

【図２３】同薄膜ポジショナの動作説明図

【図２４】同薄膜ポジショナの動作説明図

【図２５】本発明の記録再生装置における薄膜ポジショ
ナの配置を示す平面図

【図２６】同記録再生装置におけるディスクと薄膜ポジ
ショナとの位置関係を示す平面図

【図２７】同記録再生装置におけるディスクと薄膜ポジ
ショナとの位置関係を示す断面図

【符号の説明】

１ケーシング２ディスク４上基板６圧電薄膜１０薄膜ポジショナ１１リング部１２アーム部１３ａ〜１３ｃ梁１４下基板１６ａ〜１６ｉ電極１７、１８薄膜ピエゾ素子３６探針４０ａ〜４０ｆ、４１ａ〜４１ｆ、４２ａ〜４２ｅ、４
３ａ〜４３ｅ、４４ａ〜４４ｅ、４５ａ〜４５ｅ薄膜
ポジショナ５０ａ〜５０ｚ、５１ａ〜５１ｆシリンダ５２ａ〜５２ｈセクタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 21/02 G11B 9/08 G11B 21/10 H02N 11/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ディスク状回転記録媒体及びその駆動手段
と、リング部と薄膜ピエゾ素子を積層したバイモルフ構
造を有し、先端にヘッドを備えたアーム部からなる薄膜
ポジショナと、前記リング部の外周に配された固定電極
を具備し、前記固定電極に電圧を印加し、前記固定電極
と前記リング部との静電引力により前記リング部を転動
し、一方、前記薄膜ピエゾ素子の歪曲により前記アーム
部を微動し、かつ、前記リング部の転動による前記アー
ム部の粗動及び前記アーム部自身の歪曲による微動を用
いて前記ヘッドを前記ディスク状回転記録媒体上に位置
決めし、記録または再生を行なうことを特徴とする記録
再生装置。
【請求項２】リング部の内側に、基板上に点対称の固定
端を有する同一螺旋形状の複数の梁を備えたことを特徴
とする請求項１記載の記録再生装置。
【請求項３】ディスク状回転記録媒体を、導電性支持体
上に形成した誘電体層によって構成し、この誘電体層に
導電性のヘッドを用いて局所的に電圧を印加して電荷を
トラップさせることを特徴とする請求項１記載の記録再
生装置。
【請求項４】ディスク状回転記録媒体の半径方向に対し
等ピッチに複数個の薄膜ポジショナを配置したことを特
徴とする請求項１記載の記録再生装置。
【請求項５】ディスク状回転記録媒体及びその駆動手段
を設けた第１の基板と、薄膜ポジショナ及び固定電極と
を設けた第２の基板とを接合して前記ディスク状回転記
録媒体と前記薄膜ポジショナ上のヘッドとが対向する構
成したことを特徴とする請求項１記載の記録再生装置。
【請求項６】ディスク状回転記録媒体とその駆動手段と
を有する第１の基板と、薄膜ポジショナ及び固定電極と
を有する第２の基板とを減圧状態で密閉したことを特徴
とする請求項５記載の記録再生装置。