JPH06261558A - 静電駆動装置、その駆動方法、および前記静電駆動装置を備えた情報処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 機構が簡単で小型の静電駆動装置を提供す
る。 【構成】 静電駆動装置は、複数の静電モーター用電極
１１１を有する支持台１１０と、支持台１１０上を浮上
した状態で移動可能な可動部１１２と、可動部１１２の
下面に動圧力を発生させる第１の圧電素子１１３と、複
数の静電モーター電極１１１および第１の圧電素子１１
３に掃引電圧を印加する第１の圧電素子駆動回路１１７
とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、精密機器に使用させる
静電駆動装置、および、走査型トンネル顕微鏡（ＳＴ
Ｍ）や原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）等の先端が鋭利な探針
を用いて試料表面を観察する表面観察装置を応用して、
基板上に設けたトラック溝に沿って、情報を記録し、再
生することのできる高密度情報処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の静電駆動機構は、複数の電極を有
した固定部と、２軸方向に移動可能な可動部と、可動部
の移動方向を拘束させるためのガイドや軸受けを有する
構成が一般的である（例えば、Ｊ．Ｇ Ｔｒｕｍｐ：Ｅ
ｌｅｃｔｒ．Ｅｎｇ．，６６（１９４７）５２５）。近
年では、その実用化に向けてＩＣ製造技術用の微細加工
技術を利用して直径１００μｍ、ギャップ長１〜２μｍ
程度のマイクロ静電モーターが試作されはじめている
（Ｌ．Ｓ．Ｆａｎ，Ｙ．Ｃ．Ｔａｉ ａｎｄ Ｒ．Ｓ．
Ｍｕｌｌｅｒ：Ｓｅｎｓｏｒｓ ＆ Ａｃｔｕａｔｏｒ
ｓ．２０（１９８９）４１）。この静電駆動機構は、可
動部と固定部間で摺動部ができるため、可動部移動時に
摩擦力が発生し、静電モーターの動きを妨げるので、最
近では、可動部を空気の圧力を利用して浮上させる機構
を有するものが提案されている（Ｋ．Ｓ．Ｊ．Ｐｉｓｔ
ｅｒ．Ｒ．Ｓ Ｆｅａｒｉｎｇ ａｎｄ Ｒ．Ｔ．Ｈｏ
ｗｅ：Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ３ｒｄＭＥＭＳ
Ｗｏｒｋｓｈｏｐ，ｐ．６７，Ｎａｐａ Ｖａｌｌｅ
ｙ，ＵＳＡ（１９９０））。この構成は、薄膜に多数の
ノズルと静電駆動用の電極を埋め込み、薄膜の下に設け
たＶ溝を通じて空気を供給する。そして、ノズルからの
空気により可動部を浮上させ、電圧印加で水平方向に駆
動させている。

【０００３】一方近年、実空間で導体表面を原子スケー
ルの分解能で観察できる走査型トンネル顕微鏡（以後、
ＳＴＭと略す）が開発された（Ｇ．Ｂｉｎｎｉｇ ｅｔ
ａｌ．，Ｈｅｌｖｅｔｉｃａ Ｐｈｙｓｉｃａ Ａｃ
ｔａ．，５５，７２６（１９８２））。このＳＴＭの面
内分解能は、０．１ｎｍ程度である。このように分解能
の高い理由として、先端が鋭利に尖った導電性の探針と
導電性の試料間に流れるトンネル電流がその距離に指数
関数的に依存することが、理論的にも実験レベルにおい
ても確認されていることにある。つまり、探針と試料間
距離が１オングストロームの変化に対し、トンネル電流
が１桁変化するものである。

【０００４】また、ＳＴＭが導体表面の観察に適してい
るのに対し、絶縁体表面の観察が可能な原子間力顕微鏡
（以後、ＡＦＭと略す）が、近年ＳＴＭファミリーの装
置としてＳＴＭと同様に表面観察装置として有力である
（Ｂｉｎｎｉｇ ｅｔ ａｌ．，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌ
ｅｔｔ．５６（１９８６）９３０参照）。

【０００５】ＡＦＭは、先端径の小さな探針を持つカン
チレバー部と、このレバーの曲がりを測定する変位測定
部から構成される。

【０００６】上記ＳＴＭやＡＦＭの構成を応用した種々
の顕微鏡が開発され、これを走査型プローブ顕微鏡（以
後、ＳＰＭと略す）と称している。ＳＰＭは、表面観察
装置としてだけでなく、原子・分子が観察できることを
生かし、大容量メモリー装置ヘ応用しようと全世界で精
力的に研究されている。また、Ｓｉ基板上に極微細機械
を形成するマイクロメカニクス技術の研究が報告される
なか、大容量メモリー装置も小型化にむけていくつかの
提案がなされている。例えば、Ｓｉ基板上にマイクロメ
カニクス技術により、一体構成された片持ちビーム上に
前記探針を有するカンチレバー（おおむね、長さ１００
０μｍ，幅２００μｍ，厚さ８μｍ）を同一面内に複数
（マルチ）個形成させて装置の超小型化と大容量化をは
かろうとしている（Ｔｈｏｍａｓ Ｒ．Ａｌｂｒｅｃｈ
ｔ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ｖａｃ，Ｓｃｉ，Ｔｅｃｈｎｏ
ｌ．，Ａ８（１），Ｊａｎ／Ｆｅｂ ｌ９９０ ３１７
〜３１８）（Ｓ．Ａｋａｍｉｎｅ ｅｔ ａｌ．，Ｓｅ
ｎｓｏｒｓ ａｎｄ Ａｃｔｕａｔｏｒｓ，Ａ２１〜Ａ
２３（１９９０）９６４〜９７０）。さらに小型化を生
かした高速記録再生を行う上でも必須の技術である。こ
の記録再生装置には、探針と記録媒体とを相対移動させ
る小型の駆動機構を必要としている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記空
気浮上型の静電駆動装置では、圧縮空気を送り込むため
の圧縮空気送り機構や静圧空気の流路、高精度の複数ノ
ズル等の機構が必要であり、複雑かつ大型の装置になっ
てしまう。また、静圧空気を利用しているので密閉型の
装置には適さないなどの問題点がある。

【０００８】本発明の目的は、機構が簡単で小型の静電
駆動装置と、それを搭載した情報処理装置を提供するこ
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の静電駆動装置
は、複数の電極を有する固定部と、該固定部上を浮上し
た状態で移動可能な可動部とを有する静電駆動装置にお
いて、前記可動部の下面に動圧力を発生させる電圧−変
位変換手段と、前記固定部上の複数の電極および電圧一
変位変換手段に掃引電圧を印加する電圧掃引手段とを有
することを特徴とする。前記電圧−変位変換手段には圧
電素子がある。本発明の静電駆動装置は、前記電圧−変
位変換手段を複数有することができる。前記固定部に対
向する前記可動部面の材料には誘電体がある。

【００１０】本発明の静電駆動装置の駆動方法は、上記
本発明の静電駆動装置を駆動する駆動方法であって、前
記複数の電極に電圧を印加し、該電極に印加した電圧と
前記可動部に蓄積される電荷との静電作用により前記可
動部を吸着させ、前記電圧掃引手段を用いて前記電圧−
変位変換手段に所望の周波数、電圧の掃引による振動を
与え、前記可動部と前記固定部間に動圧力を発生させた
状態で、前記複数の電極に電圧を掃引し、前記可動部を
静電移動させることを特徴とする。

【００１１】本発明の情報処理装置は、探針を介して記
録媒体に情報の記録再生を行う情報処理装置において、
前記棒針か前記記録媒体のいずれか一方を支持し、他方
を可動部として駆動する駆動装置として、上記本発明の
静電駆動装置を具備することを特徴とする。本発明の情
報処理装置は、前記可動部の一主平面上に電圧発生器を
有することができる。前記電圧発生器には光電変換器が
ある。

【００１２】

【作用】上記の構成を有する静電駆動装置では、可動部
と固定部間に設置した電圧−変位変換手段に所望の周波
数に応じた変位を与え、可動部と固定部間に動圧力が発
生し、電圧−変位変換手段と可動部との接触面でスクイ
ーズ膜が形成されることで、可動部を固定部に対して非
接触支持するものである。非接触状態で静電力を利用し
た移動を行うことができる。スクイーズ膜については、
例えば、Ｊ．ＶＢｅｃｋ＆Ｃ．Ｌ．Ｓｔｒｏｄｔｍａｎ
ｎ：Ｔｒａｎｓ．ＡＳＭＥ Ｊ．ＬｕｂｒＴｅｃｈ．１
０５．１（１９６９）１４７に掲載されている。この構
成によれば、複雑な機構や大がかりな装置を使用せずに
簡単な構成で非接触駆動装置を提供できる。

【００１３】さらに上記の静電駆動装置を有する情報処
理装置では、探針と記録媒体との相対移動機構を小型化
でき、情報処理装置全体を小型にすることができる。前
記可動部の一主平面上に電圧発生器を設けることによ
り、固定部とは非接触となる可動部に電力を供給するこ
とができる。

【００１４】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００１５】まず、本発明の静電駆動装置を用いた第１
実施例について説明する。図１は第１実施例の装置構成
図である。

【００１６】図１において、可動部１１２の材料として
ガラスが用いられている。この可動部１１２は、比誘電
率が例えば、ε＝１〜１０程度であり、また、表面抵抗
率は約１０Ｅｌｌ〜Ｅｌ３Ω程度の微弱な導電性を有す
る誘電体であればよく、本実施例に限定されるものでは
ない。支持台１１０上に、複数の静電モーター用電極１
１１がｘ方向に２列（パターン幅＝０．５ｍｍ、パター
ンピッチ＝１ｍｍ）並べられている。これら複数の静電
モーター用電極１１１は、フォトリソグラフ技術を用い
て形成されたものである。膜厚は５００ｎｍ、材料には
Ａｕが用いられている。２列の静電モーター用電極１１
１の間には、第１の圧電素子１１３が設置されている。
この素子構成は、Ａｕ−ＺｎＯ−Ａｕのサンドイッチ構
造となっている。膜厚は、それぞれ２０ｎｍ−１μｍ−
２０ｎｍである。この構成により、第１の圧電素子１１
３と静電モーター用電極１１１との段差が５４０ｎｍ形
成されている。なお、最表面にはＡｕが形成されている
が、摩耗に対して強くするために、例えばＷＣやＴｉＣ
等の薄膜をコーティングしたものでもよく、本実施例に
限定された構成をとらなくてもよい。また、上記静電モ
ーター用電極１１１の配列構成や、後述する静電モータ
ー駆動方式にも限定はない。

【００１７】支持台１１０には、第２の圧電素子１１４
が横方向（紙面ｙ方向）に変位できるように設置されて
いる。これは、可動部１１２の移動方向を拘束するガイ
ドの役割を果たす機構である。第２の圧電素子１１４
は、別途用意された積層アクチュエーターが支持台１１
０に接着固定されたものである。接着の際、可動部１１
２を支持台１１０上に載せたとき第２の圧電素子１１４
との間隔が８μｍ（片側４μｍ）程度になるように調整
して取り付けられている。第２の圧電素子１１４の変位
量は、１００Ｖあたり５μｍである。

【００１８】また、図１において、静電モーター駆動回
路１１５は静電モーター用電極１１１に電圧を印加し、
駆動する。静電モーター制御回路１１６は静電モーター
駆動回路１１５を制御する。第１の圧電素子駆動回路１
１７は第１の圧電素子１１３を駆動する。第１の圧電素
子制御回路１１８は第１の圧電素子駆動回路１１７を制
御する。第２の圧電素子駆動回路１１９は第２の圧電素
子１１４を駆動する。第２の圧電素子制御回路１２０は
第２の圧電素子駆動回路１１９を制御する。

【００１９】次に、本実施例の静電駆動装置の動作を図
２および図３を用いて説明する。図２は図１の静電駆動
装置を動作させるための駆動波形図、図３（ａ），
（ｂ）は図１の静電駆動装置の動作原理説明図である。

【００２０】まず、可動部１１２の駆動方法について述
べる。

【００２１】可動部１１２を支持台１１０に吸引させる
ために静電モーター用電極１１１に５０Ｖの電圧を掃引
する。電圧は、静電モーター制御回路１１６と静電モー
ター駆動回路１１５を用いて各配線Ａ，Ｂ，Ｃから供給
する。このときの静電モーター用電極１１１と可動部１
１２間の電界方向を図３（ａ）に示す。すなわち、静電
モーター用電極１１１に”＋”の電界を掃引すると、可
動部１１２は局所的に”―”電荷がチャージされる。ま
た、逆に静電モーター用電極１１１に”−”の電界を掃
引すると、可動部１１２は局所的に”＋”電荷がチャー
ジされる。この結果、可動部１１２は支持台１１０に静
電力により吸引される。

【００２２】続いて第２の圧電素子１１４に１００Ｖの
電圧を掃引し、第２の圧電素子１１４を変位させる。こ
れにより、可動部１１２は、第２の圧電素子１１４に挟
持される。次に、第１の圧電素子１１３に２０Ｖの電圧
と第２の圧電素子１１４に１０Ｖの電圧を与える。変位
量は、それぞれ０．４μｍと０．５μｍであった。

【００２３】この電圧に、図２の圧電素子駆動波形に示
すように１ｋＨｚの正弦波を与える。これで、可動部１
１２と支持台１１０との間で動圧力が発生し、可動部１
１２が第１の圧電素子１１３表面から１μｍ、第２の圧
電素子１１４表面から１μｍ動圧浮上（非接触状態）す
る。これは、各圧電素子１１３，１１４と可動部１１２
との接触面でスクイーズ膜が形成されるために起こる現
象である。第１の圧電素子１１３ヘの加振の振幅および
周波数と浮上量との関係は、振幅を大きくするほど浮上
量は大きくなり、また周波数が高いほど浮上量は大きく
なる。この関係を利用して、振幅と周波数の最適値を求
めて浮上量の設定を実施する。浮上量は、任意に設定で
き、本実施例では１μｍとしたが、なんらこれに限定さ
れるものではない。

【００２４】この構成にて、電圧を静電モーター制御回
路１１６と静電モーター駆動回路１１５を用いて各配線
Ａ，Ｂ，Ｃから供給し、可動部１１２を紙面ｘ方向に移
動させる。各配線Ａ，Ｂ，Ｃに掃引する電圧波形を図２
に示す。このときの電極―可動部間の電界方向を図３
（ｂ）に示す。吸引時の電極にかける方向から、順次”
＋”，”−”を切り替えると、図３（ｂ）のような電気
力線が生じ、可動部１１２が非接触状態のまま移動す
る。このときの力Ｆは、Ｆ＝ｑＥ（ｑ：可動部１１２の
表面電荷、Ｅ：電気力線の移動方向の電界の強さ）で与
えられる。

【００２５】本実施例では、 （１）半導体プロセスのフォトリソグラフィー技術が適
用でき、安定かつ高精度の形成が可能であり、量産に適
する。 （２）非接触駆動であるため、スムーズな移動が実施可
能である。 （３）可動部１１２が支持台１１０に対し非接触である
ので、駆動力の小さい静電モーターでも小電力で作動で
きる。 という長所をもつ。

【００２６】次に、本発明の第２実施例について説明す
る。

【００２７】図４は第２実施例の回転型ステージの構成
図、図５は図４の回転型ステージの回転可動部４０２を
取り外した状態で上面から見た図、図６（ａ），（ｂ）
は回転可動部４０２と支持台４０１との間を横からみた
模式図である。

【００２８】図４において、回転可動部４０２を挟持
し、かつ非接触ガイドとしての役割をもつ第２の圧電素
子４０６，４０７，４０８が、アクチュエーター固定台
４０３，４０４，４０５にて支持台４０１に接着固定さ
れている。第２の圧電素子４０６，４０７，４０８の各
端部には、それぞれ回転可動部挟持体４０９，４１０，
４１１が設けられている。第２の圧電素子４０６，４０
７，４０８には、市販の積層型圧電素子が用いられてい
る。接着時に回転可動部４０２と回転可動部挟持体４０
９，４１０，４１１との間隔が４μｍ程度に保たれるよ
うに位置合わせを行って取り付けられている。回転可動
部４０２と支持台４０１との接する部分は、エッチング
や湿式ラッピング等の鏡面研磨技術を用いて加工したも
のである。図５に示すように、支持台４０１上には、複
数の静電モーター用電極５０１が円盤状の回転可動部４
０２と対向する位置にパターン幅＝１ｍｍ、パターンピ
ッチ＝３ｍｍの構成にて放射状に並べられている。この
配置は、フォトリソグラフ技術を用いて行われたもので
ある。膜厚は５００ｎｍ、材料にはＡｕが用いられてい
る。静電モーター用電極５０１の材料にＡｕが用いられ
ているが、Ｔｉ，Ａｌ等の導電性材料であればよい。ｚ
方向浮上用の第１の圧電素子５０２は、上述の静電モー
ター用電極５０１間にフォトリソグラフ技術を用いて放
射状に配置されている。この素子構成は、Ａｕ−ＺｎＯ
−Ａｕのサンドイッチ構造になっている。膜厚は、それ
ぞれ２０ｎｍ−１μｍ−２０ｎｍである。この構成によ
り、第１の圧電素子５０２と静電モーター用電極５０１
との段差が５４０ｎｍ形成される。なお、最表面にはＡ
ｕが形成されているが、摩耗に対して強くするために、
例えばＷＣやＴｉＣ等の薄膜をコーティングしたもので
もよく、本実施例に限定された構成をとらなくてもよ
い。材料においても、Ａｕ、ＺｎＯに限った材料でなく
てもよい。また、上記静電モーター用電極５０１、第１
の圧電素子５０２の配列構成や、後述する静電モーター
駆動方式にも限定はなく、静電モーターとして作動する
ものであればよい。

【００２９】次に、第２実施例の動作を説明する。回転
可動部４０２を支持台４０１上の図５の破線部分の位置
に設置する。回転可動部４０２を支持台４０１に吸引さ
せるために静電モーター用電極５０１に５０Ｖの電圧を
掃引する。電圧は、第１実施例と同様の回路を用いて供
給する。このときの静電モーター用電極５０１と回転可
動部４０２間の電界方向を図６（ａ）に示す。電極に”
＋”の電界を掃引すると、回転可動部４０２は局所的
に”−”電荷がチャージされる。また、逆に電極に”
−”の電界を掃引すると、回転可動部４０２は局所的
に”＋”電荷がチャージされる。この結果、回転可動部
４０２は、支持台４０１に静電力により吸引される。続
いて図４の第２の圧電素子４０６，４０７に８０Ｖの電
圧を掃引し、各圧電素子４０６，４０７を変位させる。
この後第２の圧電素子４０８を微小振動させながら回転
可動部４０２ヘ接近させていく。この接近のとき、回転
可動部４０２の側面と回転可動部挟持体４１１端面との
間に生じる超音波を検出している。これにより、回転可
動部４０２と回転可動部挟持体４１１との接触面が検出
され、均一支持力で挟持される。

【００３０】次に、第１の圧電素子５０２に２０Ｖの電
圧と第２の圧電素子４０６，４０７，４０８に２０Ｖの
電圧を与える。変位量は、それぞれ０．４μｍと１μｍ
であった。この電圧に、第１実施例と同様の圧電素子駆
動波形に示すように１ｋＨｚの正弦波を与えた。これに
より第１の圧電素子５０２と第２の圧電素子４０６，４
０７，４０８と回転可動部４０２間に動圧力が発生す
る。これで、回転可動部４０２が第１の圧電素子５０２
の電極表面から０．５μｍ、第２の圧電素子４０６，４
０７，４０８端部に設置された回転可動部挟持体４０
９，４１０，４１１表面から１μｍ動圧浮上（非接触状
態）する。浮上量は、第１の圧電素子５０２へ送る電圧
値と周波数によって決まることは第１実施例と同様であ
る。また、本実施例では、３個の第２の圧電素子４０
６，４０７，４０８を等分して配置し、それを振動さ
せ、上記スクイーズ膜を利用した回転可動部４０２の非
接触ガイドとして利用しているが、第２の圧電素子の数
や配置場所に関しては実施形態によって適宜設定する。

【００３１】この構成にて、第１実施例と同様の回路を
用いて電圧を静電モーター用電極５０１に順次供給し、
回転可動部４０２を時計回りに非接触回転させることが
できる。このときの回転は、極めてなめらかであり、低
電圧で静電モーターを安定に動作できた。上述の電圧
値、変位量等に限定はなく素子構成、材料によって異な
る。

【００３２】次に、本発明の第３実施例を説明する。図
７は本発明の情報処理装置を記録再生装置に応用した実
施例を示す構成図、図８は図７の記録媒体７１４と可動
部７１３間の詳細図である。

【００３３】図７において、支持台７１１の下側には配
線基板７１２が設けられている。配線基板７１２は支持
台７１１上のアクチュエーター駆動用の引き出し線が配
置されたものである。可動部７１２を挟持し、かつ非接
触ガイドとしての役割をもつ３個の第２の圧電素子７１
５が、支持台７１１に接着固定されている。第２の圧電
素子７１２は、図４に示す第２実施例の第２の圧電素子
４０６，４０７，４０８と同様のものである。可動部７
１３上には、微小光電変換器を動作させるための高輝度
レーザーダイオード７１６が設置されている。支持台７
１１には、可動部７１３上に搭載される記録媒体７１４
に記録ビットを記録・再生するための導電性材料で形成
された探針７２１を３次元方向に駆動するための３次元
アクチュエーター７１９、３次元アクチュエーター駆動
回路７２０、ｚ方向粗動機構７１８およびリニアモータ
ー７１７が設けられている。リニアモーター７１７はｙ
方向（回転体の半径方向）に移動可能に構成されてい
る。第３実施例は、第２実施例と同様の回転ステージを
構成している。

【００３４】本実施例では、記録媒体７１４には、ｎ型
のＳｉ基板上に特開昭６３−１６１５５２号公報および
特開昭６３−１６１５５３号公報に開示されている記録
媒体である、スクエアリリウム−６−オクチルアズレン
（ＳＯＡＺ）ラングミュアープロジェット（ＬＢ）膜を
６層積層したものを用いている。さらに、ｎ型Ｓｉ基板
下にガラスが設置されている。このガラスは、一部分裏
面から電圧を供給するためのスルーホールが形成され、
かつ前記スルーホール部分には導電性材料が埋め込まれ
ている。このことで裏面とｎ型Ｓｉとは一部分電気的に
導通が確保されている。薄膜圧電素子で構成されるカン
チレバー型の３次元アクチュエーター７１９は、半導体
製造技術を駆使してエッチングと蒸着法等を用いて作製
されたものである。また、探針は特開平４−２６３１４
２等に記載の蒸着法を用いて作製されたものである。こ
れらの作製方法は、本実施例に限るものではない。

【００３５】トンネル電流検出回路７２２は記録媒体７
１４と探針７２１間に流れるトンネル電流を検出するも
のである。ＣＰＵ７２６はトンネル電流検出回路７２２
から電流電圧変換器７２３を通して送られてきた信号を
処理する。電流電圧変換器７２３はＣＰＵ７２６の出力
を３次元アクチュエーター駆動回路７２４へ出力する。
３次元アクチュエーター駆動回路７２４は３次元アクチ
ュエーター７１９を駆動する。パルス電圧制御回路７２
５は記録媒体７１４と探針間にパルス電圧を掃引する。
粗動ｚ方向駆動回路７２７は探針７２１を記録媒体７１
４表面に接近させるためのものである。ｚ方向制御回路
７２８は粗動ｚ方向駆動回路７２７を制御する。リニア
モーター駆動回路７２９はリニアモーター７１７を駆動
する。リニアモーター制御回路７３０はリニアモーター
駆動回路７２９を制御する。静電モーター駆動回路７３
１は可動部７１３を回転させる。静電モーター制御回路
７３２は静電モーター駆動回路７３１を制御する。第１
の圧電素子駆動回路７３３は不図示の可動部下に設置さ
れた第１の圧電素子を駆動する。第１の圧電素子制御回
路７３４は第１の圧電素子駆動回路７３３を制御する。
第２の圧電素子駆動回路７３５は可動部７１３の挟持と
非接触ガイドの役割を果たす第２の圧電素子７１５を駆
動する。第２の圧電素子制御回路７３６は第２の圧電素
子駆動回路７３５を制御する。

【００３６】図８において、静電チャック用の正電極８
１０および負電極８１１は記録媒体７１４を回転可動部
４０２上に静電力を利用して吸着させるためのものであ
る。バイアス電圧供給用電極８１２は記録媒体７１４に
電圧を供給する。ｐｎ接合太陽電池８１３は、支持台７
１１や配線基板７１２等固定の部材とは非接触になる可
動部に搭載される記録媒体７１４に電力を供給するため
のもので、不図示のレーザーダイオード（図７の高輝度
レーザーダイオード７１６）から光を受光する。薄膜ト
ランス８１４は多層薄膜で形成されている。２次出力電
極８１５は薄膜トランス８１４の２次電圧を出力する。

【００３７】次に、本実施例の記録再生装置の動作につ
いて説明する。この装置は、高輝度レーザーダイオード
７１６を点滅させ、ｐｎ接合太陽電池８１３にて受光
し、薄膜トランス８１４にて交流電圧に変換し、２次出
力電極８１５から電圧を発生させる。高輝度レーザーダ
イオード７１６の出力は５０ｍＷであり、電圧変換によ
って得られる出力電圧は１Ｖであった。この電圧を静電
チャック用の正電極８１０、負電極８１１とバイアス電
圧供給用電極８１２に供給する。操作者は、記録媒体７
１４を可動部７１３上に位置合わせを行いながら支持台
７１３上に載せる。このとき記録媒体７１４と支持台７
１３間で静電吸着させる。同時に記録媒体７１４にバイ
アス電圧供給電極８１２から１Ｖのバイアス電圧を供給
する。なお本実施例では、上記電圧発生チップを可動部
７１３上に設置したが、記録媒体７１４上に設置しても
よい。

【００３８】次に、静電モーター駆動回路７３１、静電
モーター制御回路７３２にて可動部７１３を支持台７１
１に静電吸着させ、第２の圧電素子駆動回路７３５、第
２の圧電素子制御回路７３６にて可動部７１３を挟持
し、この状態で、可動部７１３を動圧浮上させる。動圧
浮上させるために、第１の圧電素子駆動回路７３３、第
１の圧電素子制御回路７３４と、第２の圧電素子駆動回
路７３５、第２の圧電素子制御回路７３６を通して正弦
波電圧信号を送り、可動部７１３を支持台７１１から非
接触状態にさせる。続いて、可動部７１３が時計方向に
回転するように、静電モーター制御回路７３２から静電
モーター駆動回路７３１に１８０度位相のずれた信号を
順次指令として送り、可動部７１３を回転させる。上述
説明の電圧値は、第２実施例と同様の電圧値を与えた。
また、可動部７１３の回転スピードは１００ｒｐｍであ
った。

【００３９】この状態で、ｚ方向粗動制御回路７２８、
ｚ方向粗動駆動回路７２７にてｚ方向粗動機構７１８を
動作させ、記録媒体７１４に探針７２１を接近させる。
このとき３次元アクチュエーター７１９を紙面ｚ方向に
３μｍ変位させておく。そして記録媒体７１４に探針７
２１が最接近し、トンネル電流がトンネル電流検出回路
７２２により検出されたとき、電流電圧変換器７２３、
３次元アクチュエーター制御回路７２４を通してフィー
ドバック信号が出力され、３次元アクチュエーター７１
９が所望量−ｚ方向に変位し、探針７２１と記録媒体７
１４との接触を回避する。同時にトンネル電流の量が一
定になるように常に３次元アクチュエーター７１９を動
作させ、フィードバック状態に入る。また、このときｚ
方向粗動機構７１８はストップさせる。これら一連の動
作は、ＣＰＵ７２６にて集中制御される。

【００４０】これで、記録再生動作可能状態に入り、所
望記録位置（不図示のトラッキング溝にそった位置）に
パルス電圧制御回路７２５を用いて記録する。この指令
もＣＰＵ７２６にて制御する。記録電圧値は、例えば−
５Ｖ，１０μｓｅｃの矩形波パルスを掃引する。再生
は、不図示のトラッキング溝に沿って抽出する。上記構
成のように小型ステージを搭載することにより、記録再
生装置の薄型化と小型化が実現できる。

【００４１】その他にも種々の構成が考えられ、例えば
第１実施例のようなｘ−ｙ駆動型の記録再生装置にも応
用可能である。また、本発明は、記録、再生のみの装置
または走査型プローブ顕微鏡装置、その他の精密位置決
め装置であっても適用可能であることはいうまでもな
い。

【００４２】

【発明の効果】本発明の静電駆動装置によれば、複雑な
機構や大がかりな装置を使用せずに簡単な構成で非接触
の駆動装置を提供できる。

【００４３】さらに上記の静電駆動装置を有する情報処
理装置では、探針と記録媒体との相対移動機構を小型化
でき、情報処理装置全体を小型にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の装置構成図である。

【図２】第１実施例の動作波形図である。

【図３】（ａ），（ｂ）は図１の動作原理説明図であ
る。

【図４】第２実施例の装置構成図である。

【図５】図４の可動部と支持体間の詳細図である。

【図６】（ａ），（ｂ）は図４の装置の動作説明図であ
る。

【図７】第３実施例の記録再生装置の構成図である。

【図８】図７の記録媒体と可動部間の詳細図である。

【符号の説明】

１１０ 支持台 １１１ 静電モーター用電極 １１２ 可動部 １１３ 第１の圧電素子 １１４ 第２の圧電素子 １１５ 静電モーター用駆動回路 １１６ 静電モーター用制御回路 １１７ 第１の圧電素子駆動回路 １１８ 第１の圧電素子制御回路 １１９ 第２の圧電素子駆動回路 １２０ 第２の圧電素子制御回路 ７１４ 記録媒体 ７１６ 高輝度レーザーダイオード ７１７ リニアモーター ７１８ ｚ方向粗動機構 ７１９ ３次元アクチュエーター ７２０ ３次元アクチュエーター駆動回路 ７２１ 探針 ８１０，８１１ 静電チャック用電極 ８１２ バイアス電圧供給用電極 ８１３ 太陽電池 ８１４ 薄膜トランス ８１５ ２次出力電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 多川 昌宏 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 山本 敬介 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 鈴木 義勇 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 川崎 岳彦 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の電極を有する固定部と、該固定部
   上を浮上した状態で移動可能な可動部とを有する静電駆
   動装置において、 前記可動部の下面に動圧力を発生させる電圧−変位変換
   手段と、 前記固定部上の複数の電極および電圧−変位変換手段に
   掃引電圧を印加する電圧掃引手段とを有することを特徴
   とする静電駆動装置。
2. 【請求項２】 前記電圧−変位変換手段が圧電素子であ
   ることを特徴とする請求項１記載の静電駆動装置。
3. 【請求項３】 前記電圧−変位変換手段を複数有するこ
   とを特徴とする請求項１または２記載の静電駆動装置。
4. 【請求項４】 前記固定部に対向する前記可動部面の材
   料が誘電体であることを特徴とする請求項１記載の静電
   駆動装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載の静電駆動装置を駆動する
   駆動方法であって、 前記複数の電極に電圧を印加し、該電極に印加した電圧
   と前記可動部に蓄積される電荷との静電作用により前記
   可動部を吸着させ、前記電圧掃引手段を用いて前記電圧
   −変位変換手段に所望の周波数、電圧の掃引による振動
   を与え、前記可動部と前記固定部間に動圧力を発生させ
   た状態で、前記複数の電極に電圧を掃引し、前記可動部
   を静電移動させることを特徴とする静電駆動装置の駆動
   方法。
6. 【請求項６】 探針を介して記録媒体に情報の記録再生
   を行う情報処理装置において、 前記探針か前記記録媒体のいずれか一方を支持し、他方
   を可動部として駆動する駆動装置として、請求項１記載
   の静電駆動装置を具備することを特徴とする情報処理装
   置。
7. 【請求項７】 前記可動部の一主平面上に電圧発生器を
   有することを特徴とする請求項６記載の情報処理装置。
8. 【請求項８】 前記電圧発生器が光電変換器であること
   を特徴とする請求項７記載の情報処理装置。