JPH11341834A - 静電アクチュエータ及び磁気ヘッド装置並びに磁気記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来に比べてより一定の駆動力が得られ、制
御性の良い静電アクチュエータを提供する。 【解決手段】 間隙をあけて対向する固定基板と可動基
板が設けられ、可動基板の対向面上に互いに平行な複数
の歯部４ａを有する櫛歯状の可動電極４が設けられてい
る。また、固定基板の対向面上には可動電極４の隣接す
る歯部４ａ間に位置する互いに平行な複数の歯部５ａ、
６ａからなる固定電極５、６が設けられている。そし
て、電圧印加時および電圧遮断時に可動電極４と固定電
極５、６が接近・離反するように両基板が相対移動する
構成となっている。可動電極４および固定電極５、６の
対向する接近・離反面４ｃ、５ｃ、６ｃはともに先端先
細りの凸形状となっており、平行でない面に形成されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、静電アクチュエー
タ及び磁気ヘッド装置並びに磁気記録装置に関し、特
に、磁気ヘッド装置内に組み込まれ、磁気記録媒体のト
ラックに対して磁気ヘッドを高精度に位置合わせする際
にヘッド位置の微調整に用いて好適な静電アクチュエー
タの構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、磁気記録装置は、データの記録
面を持つ磁気ディスク等の磁気記録媒体を備えており、
この磁気記録媒体に対して情報の書き込み、読み出しを
行う磁気ヘッド、磁気ヘッドを支持するスライダ、ジン
バル等からなるヘッド支持部、この支持部を駆動するこ
とにより磁気記録媒体の所定のトラックに対して磁気ヘ
ッドの位置合わせを行うボイスコイルモータ等のヘッド
駆動部等を有している。ところが、ボイスコイルモータ
によって磁気ヘッドの位置合わせを行う場合、高精度の
ボイスコイルモータを用いたとしても、現状のトラック
の幅が微細化していることを考慮するとボイスコイルモ
ータだけでは位置合わせ精度が限界に達してきている。
そこで、ボイスコイルモータを用いてヘッド位置の粗調
整を行った後、精度の高いアクチュエータを用いて微調
整を行う方式が提案されている。

【０００３】高精度で微細動作が可能な従来のマイクロ
アクチュエータの例を図１９、図２０に示す。図１９、
図２０に示すアクチュエータ１０１は静電引力を駆動力
としており、一般に静電アクチュエータと呼ばれるもの
である。この静電アクチュエータ１０１は、間隔をあけ
て対向する２枚の基板である第１の基板１０２、第２の
基板１０３が相対移動可能に設けられている。第１の基
板１０２の第２の基板１０３と対向する面１０２ａ上
に、互いに平行な複数の歯部１０４ａを有する櫛歯状の
第１の電極１０４が設けられ、第２の基板１０３の第１
の基板１０２と対向する面１０３ａ上には、第１の電極
１０４の隣接する歯部１０４ａの間に位置する互いに平
行な複数の歯部１０５ａを有する櫛歯状の第２の電極１
０５が設けられている。

【０００４】上記構成の静電アクチュエータ１０１にお
いては、第１の電極１０４と第２の電極１０５との間に
電圧を印加すると、第１の電極１０４、第２の電極１０
５間に生じる静電引力によって第１の電極の歯部１０４
ａと第２の電極の歯部１０５ａとの噛み合いが大きくな
る向きに第１の電極１０４と第２の電極１０５が接近す
るように第１の基板１０２と第２の基板１０３が相対移
動する。その後、電圧を遮断すると静電引力が消失する
ため、電圧印加時とは逆の方向、すなわち第１の電極の
歯部１０４ａと第２の電極の歯部１０５ａとの噛み合い
が小さくなる向きに第１の電極１０４と第２の電極１０
５が離反するように第１の基板１０２と第２の基板１０
３が相対移動する構成となっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、静電
アクチュエータは、２つの電極間に生じる静電引力によ
って駆動されるものである。ここで、この電極に生じる
静電引力についてより詳細に見ると、図２１に示すよう
な２種類の力、すなわち、第１の電極１０４と第２の電
極１０５で基板の相対移動方向に平行な面１０４ｂ、１
０５ｂにおいて電圧印加時に上記面１０４ｂ、１０５ｂ
同士の対向する面積を増加させるように作用する力Ｆ１
と、第１の電極１０４と第２の電極１０５とで互いに接
近・離反する面１０４ｃ、１０５ｃにおいて電圧印加時
に上記面１０４ｃ、１０５ｃ同士が互いに引き合うよう
に作用する力Ｆ２とが考えられる。そして、駆動力とな
る静電引力ＦはＦ１とＦ２の合力となる。Ｆ１、Ｆ２
は、真空の誘電率をε₀ 、両電極間の電圧をＶ、各電極
における基板の相対移動方向に平行な面間の間隔を
ｇ₁、電極の厚さをｔ、各電極の接近・離反する面の面
積をＳ、各電極の接近・離反する面間の間隔をｇ₂ とす
ると、次式でそれぞれ表される。 Ｆ１＝（ε₀・Ｖ²・ｔ）／ｇ₁ ……（１） Ｆ２＝（ε₀・Ｖ²・Ｓ）／ｇ₂ ² ……（２）

【０００６】図２１に示すように、第１の電極１０４の
接近・離反する面１０４ｃの位置を原点として基板の相
対移動方向に第２の電極１０５の位置の座標ｘ（図にお
ける右方向をｘの絶対値が大きくなる方向とする）を取
ると、ｘが比較的大きい領域、換言すると第１の電極１
０４と第２の電極１０５とがある程度離れた領域ではＦ
２が小さいため、Ｆ≒Ｆ１となる。また、電極１０４、
１０５が相対移動してもｇ₁ は変化しないため、上記
（１）式より、Ｆ１は一定の値をとり、Ｆは一定とな
る。次に、ｘがある値よりも小さい領域、換言すると第
１の電極１０４と第２の電極１０５が接近した領域に入
るとＦ２の寄与が大きくなり、実質的にＦ＝Ｆ１＋Ｆ２
となる。また、上記（２）式より、Ｆ２はｇ₂ ²に反比例
するため、Ｆ２の値はｇ₂ ²が小さくなるに従って急激に
増加する。その結果、静電引力（駆動力）Ｆは、第１の
電極１０４と第２の電極１０５がある程度離れた状態で
ほぼ一定の値をとり、第１の電極１０４と第２の電極１
０５が接近した状態では急激に増加する。

【０００７】この種の特性を持つ静電アクチュエータを
磁気ヘッド装置に適用した場合、駆動力がある時点から
急激に増加する領域を持ち、電極の位置と駆動力との間
に線形性がないために基板の移動量を精度良く制御する
ことが難しく、極めて使いにくいものであった。したが
って、磁気記録媒体のトラックに対する磁気ヘッドの位
置合わせを行う目的で静電アクチュエータを磁気ヘッド
装置の駆動機構に適用する場合、できる限り大きさが一
定の静電引力（駆動力）Ｆを発生し得る静電アクチュエ
ータの提供が望まれていた。

【０００８】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであって、大きさが一定の駆動力が得られる
静電アクチュエータ、および磁気記録媒体の所定のトラ
ックに対して磁気ヘッドを精度良く位置合わせすること
ができる磁気ヘッド装置および磁気記録装置を提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の静電アクチュエータは、間隙をあけて対
向する相対移動可能な基板と、これら基板のうち一方の
第１の基板の対向面上に設けられ、互いに平行な複数の
歯部を有する櫛歯状の第１の電極と、他方の第２の基板
の対向面上に設けられ、上記第１の電極の隣接する歯部
間に位置する互いに平行な複数の歯部からなり、電圧印
加時および電圧遮断時に上記第１の電極に対し上記対向
基板の相対移動方向に接近・離反する第２の電極とを有
し、上記第１の電極および第２の電極の対向する接近・
離反面を平行でない面に形成したことを特徴とするもの
である。なお、本明細書でいう「接近・離反面」とは、
第１の電極および第２の電極が基板に伴って相対移動す
る際に、双方の電極間で相対し、互いに接近または離反
する面のことである。

【００１０】従来の技術の項で、複数の歯部を有する櫛
歯状の第１の電極と、第１の電極の隣接する歯部間に位
置する複数の歯部からなる第２の電極を有する従来の静
電アクチュエータにおいては、第１の電極と第２の電極
が接近した時に各電極の接近・離反面において電圧印加
時に上記接近・離反面同士が互いに引き合う力Ｆ２が働
くと説明した。しかしながら、従来の静電アクチュエー
タは各電極の接近・離反面が互いに平行であることが前
提であり、この接近・離反面が平行でない場合には接近
・離反面同士が互いに引き合う力Ｆ２は格段に小さくな
る。本発明は、この点に着目してなされたものであり、
第１の電極および第２の電極の対向する接近・離反面を
平行でない面に形成したことにより、Ｆ２を小さくする
ことができる。その結果、電極の接近に伴って急激に増
加する傾向を持つＦ２の影響が小さくなることにより、
静電引力全体、すなわち駆動力Ｆを従来と比べて一定と
することができる。

【００１１】上記「第１の電極および第２の電極の対向
する接近・離反面を平行でない面に形成する」とは、例
えば（１）第１の電極および第２の電極の対向する接近
・離反面をともに先端先細りの凸形状とする、（２）第
１の電極および第２の電極の対向する接近・離反面のう
ち一方の面を先端末広がりの凹形状とし、他方の面を平
坦面とする、（３）第１の電極および第２の電極の対向
する接近・離反面のうち一方の面を先端先細りの凸形状
とし、他方の面を平坦面とする、等の形状にすればよ
い。駆動力Ｆを一定にするという効果を優先すれば、双
方の電極ともに平坦面を持たない（１）の形状が最も好
ましく、（２）と（３）は同等である。また、駆動力Ｆ
を一定にするという点では若干劣ったとしても大きな駆
動力Ｆが得られるという点からすると、先端末広がりの
凹形状−平坦面の（２）、先端先細りの凸形状−平坦面
の（３）、ともに先端先細りの凸形状である（１）の順
に好ましい。

【００１２】本発明の静電アクチュエータの構成要素で
ある基板の材料としては、例えばガラス基板、ガラス／
ニッケル／ガラス積層基板、シリコン／ニッケル／ガラ
ス積層基板等を用いることができる。また、電極は導電
性を有するシリコン等の材料で形成することができ、こ
れをガラス基板と接合すればよい。発明の実施の形態の
項で詳述するが、実際の静電アクチュエータには基板と
電極の他、電圧印加時に双方の電極の歯部が接近する向
きに基板を相対移動させた後、電圧遮断時には電圧印加
前の位置に基板を戻すためのバネの役目を果たす構成要
素等も必要となる。その場合、このバネ部もシリコンで
形成することができ、電極と一括して加工することが可
能である。また、各電極に電圧を印加するための配線は
アルミニウム、白金／チタニウム等の金属を用いて基板
上に形成することができる。

【００１３】本発明の磁気ヘッド装置は、上記の静電ア
クチュエータを有することを特徴とするものである。ま
た、本発明の磁気記録装置は上記磁気ヘッド装置を有す
ることを特徴とするものである。すなわち、上記のよう
に一定の駆動力を発生し得る静電アクチュエータを用い
ることによって磁気記録媒体の所定のトラックに対する
磁気ヘッドの位置合わせ精度を高め、信頼性の高い装置
とすることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
を図１ないし図６を参照して説明する。本発明の静電ア
クチュエータは、特許請求の範囲に記載したように、第
１の電極を有する第１の基板と第２の電極を有する第２
の基板が相対移動する構成であるが、本実施の形態で
は、磁気ヘッド装置に組み込む際に第２の基板側を固定
して第１の基板側を移動させるものとし、第１の基板を
可動基板、第２の基板を固定基板、第１の電極を可動電
極、第２の電極を固定電極、と称することにする。図１
は本実施の形態の静電アクチュエータ１を示す正面図、
図２は同側面図、図３は静電アクチュエータを２枚の基
板間で切断し、下側の固定基板を上から見下ろした平面
図、図４は図３と同一位置で切断し、上側の可動基板を
下から見上げた平面図、図５は図２のＶ−Ｖ線に沿う縦
断面図、図６は図１のVI−VI線に沿う平断面図である。
なお、図３および図４の切断位置は、後述する梁部下面
と固定基板上面との間とした。

【００１５】図１および図２に示すように、固定基板２
と可動基板３が間隔をあけて対向して配置され、可動基
板３の内面３ａ（固定基板２と対向する面）に可動電極
４が設けられるとともに、固定基板２の内面２ａ（可動
基板３と対向する面）には固定電極５、６が設けられて
いる。そして、これら可動電極４と固定電極５、６との
間に電圧を印加することにより、固定電極５、６に対し
て可動電極４が接近するように可動基板３が移動する構
成となっている。なお、固定基板２および可動基板３は
ガラス基板から構成され、可動電極４および固定電極
５、６は導電性を有するシリコン等の材料から形成され
ている。

【００１６】図４および図６に示すように、可動電極４
は、互いに平行な複数の歯部４ａを有する櫛歯状の形状
となっている。一方、図３および図６に示すように、固
定電極５、６は、可動電極４の隣接する歯部４ａ間に位
置する互いに平行な複数の歯部５ａ、６ａからそれぞれ
構成されている。可動電極４は図６中の右側、左側の両
側に向いた櫛歯を有しており、１つの可動電極４の２つ
の櫛歯それぞれに対して固定電極５、６が配置されてい
る。１つの可動電極４に対して図中右側に位置する固定
電極６は電圧印加時に可動基板３を図中右方向に移動さ
せるためのもの、図中左側に位置する固定電極５は電圧
印加時に可動基板３を図中左方向に移動させるためのも
の、である。

【００１７】図６は、可動電極４と固定電極５、６の歯
部４ａ、５ａ、６ａ同士が噛み合う部分の形状を示して
いる。可動電極４、固定電極５、６間に電圧を印加した
際には歯部４ａ、５ａ、６ａ同士の噛み合いが大きくな
る方向、すなわち歯部の長手方向に可動基板３が移動す
る。この際、各歯部４ａ、５ａ、６ａの側面のうち、基
板の移動方向に平行な側面については、可動電極の歯部
４ａ側面と固定電極の歯部５ａ、６ａ側面が一部対向す
る部分と、固定電極の歯部５ａ、６ａが可動電極の歯部
４ａ先端から外側に延在する部分とがあり、この外側に
延在する部分の寸法が電圧印加時の基板移動量を決定す
る部分である。一方、基板の移動方向に垂直な面であっ
て電圧印加時に互いに接近し、電圧遮断時に互いに離反
する接近・離反面４ｃ、５ｃ、６ｃについては、可動電
極４側と固定電極５、６側で互いに平行でない面に形成
されており、本実施の形態では可動電極４側の面、固定
電極５、６側の面ともに先端先細りの凸形状となってい
る。

【００１８】図６に示すように、静電アクチュエータ１
全体では１つの可動電極４と２つの固定電極５、６から
なる電極の組が基板の移動方向に複数組並設されてお
り、固定電極５、６側のシリコンについては、図３に示
すように、固定基板２上に固定電極５、６の各歯部５
ａ、６ａをなすシリコンが孤立して形成されている。一
方、可動電極４側のシリコンについては、図４に示すよ
うに、基板の移動方向に並ぶ全ての可動電極４が矩形状
の枠部７と連結されており、さらに、枠部７の角からは
支持バネ部８がそれぞれ延び、各支持バネ部８の先端に
はアンカー部９が設けられている。すなわち、これら可
動電極４、枠部７、支持バネ部８、アンカー部９はシリ
コンにより一体的に形成されている。また、図６に示す
ように、支持バネ部８と枠部７との間にはシリコンから
なるストッパ１０が設けられている。このストッパ１０
はアンカー部９よりも枠部７に近い位置に配置されてい
る。

【００１９】上述したように、可動基板３の内面に可動
電極４が設けられる一方、固定基板２の内面には固定電
極５、６が設けられている。そして、図４に示すよう
に、可動電極４と同様、枠部７も可動基板３の内面３ａ
に固定されている。また、支持バネ部８は枠部７から延
びているが、図５に示すように、可動基板３にも固定基
板２にも固定されていない。また、図１に示すように、
支持バネ部８先端に設けられたアンカー部９は固定基板
２の内面２ａに固定されている。すなわち、アンカー部
９が固定基板２に固定され、支持バネ部８を介して枠部
７および可動電極４が可動基板３に固定されていること
により、固定基板２に対して可動基板３が支持されてい
る。また、可動基板３にも固定基板２にも固定されない
支持バネ部８は、シリコンの持つ弾性により電圧印加時
に可動基板３が移動した際に弾性変形し、電圧遮断時に
弾性復帰することによって可動基板３を電圧印加前の位
置に戻す、いわばバネの役目を果たすものである。

【００２０】図３に示すように、可動基板３を図中右方
向に移動させるべく可動電極４の右側に位置する固定電
極６の歯部６ａ間を電気的に接続する配線１１が設けら
れている。また同様に、可動基板３を左方向に移動させ
るべく可動電極４の左側に位置する固定電極５の歯部５
ａ間を電気的に接続する配線１２が設けられている。そ
して、これら配線１１、１２には電源と接続するための
パッド電極（右方向移動用電極１３、左方向移動用電極
１４）がそれぞれ設けられている。これら配線１１、１
２はアルミニウム等の金属で形成され、図３に示すよう
に、固定基板２の内面２ａに固定電極５、６とそれぞれ
接するように配置されている。さらに、図３に示すよう
に、固定基板２上には、図６に示す４つの支持バネ部８
のうちの１つ（図６中左下の支持バネ部８）に沿ってア
ンカー部９にまで延び、アンカー部９と電気的に接続さ
れることにより、アンカー部９、支持バネ部８、枠部７
を通じて可動電極４に電圧を与えるための配線１５が設
けられている。この配線１５にも電源と接続するための
パッド電極（共通電極１６）が設けられている。

【００２１】また、固定電極５、６の上方、支持バネ部
８の上方、アンカー部９の上方等、可動基板３側に固定
されたシリコンを除いて基板間にシリコンが存在する領
域の上方にあたる可動基板内面３ａにはアルミニウム等
の金属からなる同電位パターン（図示略）が設けられて
いる。この同電位パターンは、後述する製造過程におい
て陽極接合法を用いてシリコンを可動基板３に接合する
際に可動基板３に接合すべきでないシリコンが可動基板
３に接合されてしまうのを防止するために基板表面をシ
リコンと同電位とするためのものである。

【００２２】次に、上記構成の静電アクチュエータ１の
製造方法の一例を説明する。なお、この静電アクチュエ
ータ１の寸法は２ｍｍ角程度、厚さ０．５ｍｍ程度と小
さく、複数の静電アクチュエータを同一基板上に一括し
て作成した後、切断して個々の静電アクチュエータに分
離するという手順を採る。まず、導電性を有するシリコ
ン基板を準備し、洗浄等の前処理を行った後、シリコン
基板の両面にフォトレジストを塗布し、上面側（可動基
板３に固定される側）のフォトレジストをパターニング
する。この際、枠部７、可動電極４等、可動基板３に固
定されるシリコン部分の形状に合わせてレジストパター
ンを残すようにする。次に、このレジストパターンをマ
スクとしてＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法等を用い
てシリコン基板の上面を所定の深さエッチングする。

【００２３】次いで、フォトレジストを剥離した後、シ
リコン基板の両面に再度フォトレジストを塗布し、今度
は下面側（固定基板２に固定される側）のフォトレジス
トをパターニングする。この際、アンカー部９、ストッ
パ１０、固定電極５、６等、固定基板２に固定されるシ
リコン部分の形状に合わせてレジストパターンを残すよ
うにする。次に、このレジストパターンをマスクとして
ＲＩＥ法等を用いてシリコン基板の下面を所定の深さエ
ッチングした後、フォトレジストを剥離すると、静電ア
クチュエータ１各部の形状に合致したシリコン基板が得
られる。

【００２４】一方、固定基板２と可動基板３を別途作成
しておく。この際には、ガラス基板を準備し、洗浄等の
前処理を行った後、ガラス基板の上面にスパッタ法によ
りＡｌ膜等を形成する。そして、フォトレジストを塗
布、パターニングし、できあがったレジストパターンを
マスクとしてＡｌ膜等のウェットエッチングを行うこと
により、固定基板２となるガラス基板には各固定電極
５、６に電圧を印加するための配線１１、１２、１５を
形成し、可動基板３となるガラス基板には陽極接合時に
用いる同電位パターンを形成する。

【００２５】その後、別途作成しておいた固定基板２と
シリコン基板とを陽極接合法を用いて接合する。ここ
で、シリコン基板のうちアンカー部９、ストッパ１０、
固定電極５、６にあたる部分が固定基板２に接合され
る。次いで、シリコン基板の上面にフォトレジストを塗
布し、これをパターニングする。この際、両ガラス基板
間に形成する全てのシリコン部分の形状に合わせてレジ
ストパターンを残すようにする。次に、このレジストパ
ターンをマスクとしてＲＩＥ法等を用いてシリコン基板
を貫通するエッチングを行う。最後に、可動基板３とシ
リコン基板とを陽極接合法を用いて接合した後、複数の
素子（静電アクチュエータ）を一括して作成した基板を
切断し、個々の素子に分離すれば、本実施の形態の静電
アクチュエータ１が完成する。

【００２６】次に、静電アクチュエータ１の製造方法の
他の例を説明する。まず、導電性を有するシリコン基板
を準備し、洗浄等の前処理を行った後、シリコン基板の
両面にフォトレジストを塗布し、下面側のフォトレジス
トをパターニングする。この際、アンカー部９、ストッ
パ１０、固定電極５、６等、固定基板２に固定されるシ
リコン部分の形状に合わせてレジストパターンを残すよ
うにする。次に、このレジストパターンをマスクとして
ＲＩＥ法等を用いてシリコン基板の下面を所定の深さエ
ッチングする。その後、フォトレジストを剥離する。

【００２７】次いで、シリコン基板の両面を熱酸化等に
より酸化し、ＳｉＯ₂ 膜をシリコン基板の両面に形成す
る。続いて、シリコン基板の上面側にフォトレジストを
塗布し、これをパターニングした後、これをマスクとし
てシリコン基板上面側のＳｉＯ₂ 膜をエッチングする。
ここで形成されるＳｉＯ₂ 膜のパターンは可動電極４、
枠部７等、可動基板３に固定されるシリコン部分の形状
に合わせておく。この時、シリコン基板下面側のＳｉＯ
₂ 膜は全てエッチングされる。ＳｉＯ₂ 膜のエッチング
後、フォトレジストを剥離する。

【００２８】次に、ガラス基板に配線１１、１２、１５
をＡｌ等の金属で形成しておいた固定基板２に上述の加
工を施したシリコン基板を陽極接合法により接合する。

【００２９】次いで、シリコン基板の上面側にフォトレ
ジストを塗布し、パターニングし、これをマスクとして
ＲＩＥ法等によりシリコン基板を貫通するエッチングを
行う。ここで形成するフォトレジストのパターンは、固
定基板２と可動基板３間に形成する全てのシリコン部分
の形状に合わせて残すようにする。フォトレジストは、
エッチング後、剥離する。次に、シリコン基板上面に形
成してあるＳｉＯ₂ 膜をマスクとしてＲＩＥ法等を用い
てシリコン基板上面から所定の深さエッチングし、固定
電極５、６および支持バネ部８の上端面を形成する。そ
の後、ＳｉＯ₂膜をエッチングにより除去する。

【００３０】最後に、別途作成しておいたガラス基板に
Ａｌ等の配線を形成した可動基板３に可動電極４、枠部
７を陽極接合し、静電アクチュエータ１が完成する。

【００３１】この静電アクチュエータ１を使用する際に
は、少なくとも数十Ｖ程度の電圧が出力可能な電源を用
い、右方向移動用電極１３または左方向移動用電極１４
に電源端子を接続し、共通電極１６を接地する。そし
て、例えば右方向移動用電極１３と共通電極１６との間
に数十Ｖ程度の電圧を印加する。すると、配線１１、１
５を通じて可動電極４の右側に位置する固定電極の歯部
６ａと可動電極の歯部４ａとの間に静電引力が発生し、
この静電引力が駆動力となってこれら歯部４ａ，６ａ同
士の噛み合いが大きくなる方向、すなわち図６中の右方
向に可動基板３が移動する。この時、可動基板３の移動
に伴って支持バネ部８が弾性変形し、枠部７も右方向に
移動するが、枠部７がストッパ１０に当接した時点で可
動基板３の移動は停止しそれ以上移動しない。その後、
電圧を遮断すると、固定電極の歯部６ａと可動電極の歯
部４ａとの間に生じていた静電引力が消失し、支持バネ
部８が弾性復帰することによって、可動基板３は電圧印
加前の位置に戻る。また、可動基板３を左側に移動させ
たい場合は左方向移動用電極１４と共通電極１６との間
で同様の操作を行えばよい。

【００３２】一般に、この種の静電アクチュエータにお
いて、駆動力となる静電引力は、基板の相対移動方向に
平行な電極面において電圧印加時に面同士の対向する面
積を増加させるように作用する力Ｆ１と、各電極の接近
・離反面において電圧印加時に面同士が互いに引き合う
ように作用する力Ｆ２の合力と考えられる。ところが、
本実施の形態の静電アクチュエータ１の場合、可動電極
の歯部４ａ、固定電極の歯部５ａ、６ａともに接近・離
反面４ｃ、５ｃ、６ｃが先端先細りの凸形状となってお
り、平行でない面となっている。その結果、上記Ｆ１、
Ｆ２のうち、接近・離反面同士が互いに引き合う力Ｆ２
が接近・離反面が平行な場合に比べて格段に小さくな
る。そこで、全体の静電引力（駆動力）は、接近・離反
時の電極の位置に影響されないＦ１とほぼ等しくなる。
したがって、本実施の形態の静電アクチュエータ１は、
従来のアクチュエータと比べて駆動力を一定とすること
ができるため、制御性が向上し、磁気ヘッド装置の位置
合わせ機構等に採用して好適なものとなる。

【００３３】また、本実施の形態の静電アクチュエータ
１は、可動電極４と固定電極５、６が多くの歯部で構成
され、しかも、可動電極４と固定電極５、６からなる電
極の組が複数組設けられているため、アクチュエータ全
体の駆動力としては各歯部４ａ、５ａ、６ａ間に生じる
全ての静電引力の合力となり、大きな駆動力を得ること
ができる。したがって、素子性能として要求される、大
きくかつ一定の駆動力を持つ静電アクチュエータを実現
することができる。

【００３４】次に、本発明の第２の実施の形態について
図７ないし図１１を用いて説明する。第２の実施の形態
の静電アクチュエータが第１の実施の形態と異なる点
は、各電極歯部の互いに平行でない接近・離反面の形状
のみであり、他の構成は第１の実施の形態と全く同様で
ある。したがって、図７ないし図１１において、図１な
いし図６と共通な構成要素については同一の符号を付
し、全体構成の説明は省略する。図７は本実施の形態の
静電アクチュエータ２１を示す正面図、図８は静電アク
チュエータを２枚の基板間で切断し、下側の固定基板を
上から見下ろした平面図、図９は図８と同一位置で切断
し、上側の可動基板を下から見上げた平面図、図１０は
図１１のＸ−Ｘ線に沿う縦断面図、図１１は図７のXI−
XI線に沿う平断面図である。なお、図８および図９の切
断位置は、梁部下面と固定基板上面との間とした。

【００３５】図１１は、可動電極２４と固定電極２５、
２６の歯部同士が噛み合う部分の形状を示している。こ
の図に示すように、本実施の形態においても、可動電極
側の歯部２４ａと固定電極側の歯部２５ａ、２６ａそれ
ぞれの接近・離反面２４ｃ、２５ｃ、２６ｃは互いに平
行でない面に形成されているが、本実施の形態の場合、
可動電極側の面２４ｃは平坦面、固定電極側の面２５
ｃ、２６ｃは先端末広がりの凹形状となっている。

【００３６】次に、本発明の第３の実施の形態について
図１２ないし図１６を用いて説明する。第３の実施の形
態の静電アクチュエータが第１、第２の実施の形態と異
なる点は、各電極歯部の互いに平行でない接近・離反面
の形状のみであり、他の構成は第１、第２の実施の形態
と全く同様である。したがって、図１２ないし図１６に
おいて、図１ないし図６、図７ないし図１１と共通な構
成要素については同一の符号を付し、全体構成の説明は
省略する。図１２は本実施の形態の静電アクチュエータ
３１を示す正面図、図１３は静電アクチュエータを２枚
の基板間で切断し、下側の固定基板を上から見下ろした
平面図、図１４は図１３と同一位置で切断し、上側の可
動基板を下から見上げた平面図、図１５は図１６のXV−
XV線に沿う縦断面図、図１６は図１２のXVI−XVI線に沿
う平断面図である。なお、図１３および図１４の切断位
置は、梁部下面と固定基板上面との間とした。

【００３７】図１６は、可動電極３４と固定電極３５、
３６の歯部同士が噛み合う部分の形状を示している。こ
の図に示すように、本実施の形態においても、可動電極
側の歯部３４ａと固定電極側の歯部３５ａ、３６ａそれ
ぞれの接近・離反面３４ｃ、３５ｃ、３６ｃは互いに平
行でない面に形成されているが、本実施の形態の場合、
可動電極側の面３４ｃは平坦面、固定電極側の面３５
ｃ、３６ｃは先端先細りの凸形状となっている。

【００３８】第２、第３の実施の形態の静電アクチュエ
ータにおいても、可動電極側の歯部２４ａ、３４ａと固
定電極側の歯部２５ａ、２６ａ、３５ａ、３６ａの接近
・離反面が互いに平行でない面に形成されたことによっ
て、従来のものと比べて接近・離反面同士が引き合う力
Ｆ２が小さくなり、駆動力をより一定とすることができ
る、という第１の実施の形態と同様の効果を奏すること
ができる。しかしながら、第２、第３の実施の形態の場
合、接近・離反面のうち、可動電極側の面２４ｃ、３４
ｃが平坦面となっている分、第１の実施の形態と比べる
とＦ２の影響が若干大きくなり、駆動力が一定となると
いう効果に関しては第１の実施の形態よりも若干劣るこ
とになる。その反面、基板の移動方向に平行な電極面で
電圧印加時に面同士の対向面積が増加する方向に作用す
る力Ｆ１の増加分とＦ２の増加分を考慮すれば、全体の
駆動力の大きさは、第１の実施の形態よりも第３の実施
の形態、さらに第２の実施の形態の順に大きくなるとい
う効果が得られる。

【００３９】また、第３の実施の形態のように電極の接
近・離反面を先端先細りの凸形状とする場合に比べて、
第２の実施の形態のように電極の接近・離反面を先端末
広がりの凹形状とする場合には櫛歯の先端に突出する部
分がない分、同一面積内に作り込める櫛歯の数を多くで
きるので、その点からも駆動力を大きくすることが可能
である。

【００４０】次に、上記実施の形態の静電アクチュエー
タを用いた磁気記録装置の一例を説明する。図１７は磁
気記録装置の一種であるハードディスク装置の一例を示
す図である。図１７に示すように、ハードディスク装置
７０には、ケース７１内に複数枚の磁気ディスク７２
（磁気記録媒体）が内蔵されている。ディスク７２表面
の磁性体層にデータが記録されるようになっており、デ
ィスク各面に幅が２μｍ程度の記録トラックが数百ない
し数千本設けられている。また、これらディスク７２を
回転させるためのドライブモータ７３が設置されてい
る。

【００４１】ケース７１内部の上記ディスク７２の近傍
に磁気ヘッド装置７４が設置されている。磁気ヘッド装
置７４には複数枚のディスク７２に対応して複数個の磁
気ヘッドが備えられているが、図１８に示すように、各
磁気ヘッド７５はバネ性のある薄い金属板であるジンバ
ル７６の先端に固定されており、ボイスコイルモータの
作動によりディスク７２上を半径方向に移動する構成に
なっている。この磁気ヘッド７５はディスク静止時にデ
ィスク表面に着地し、ディスク回転時にディスク表面か
ら浮上する、いわゆるＣＳＳ（Contact Start Stop）方
式のものであり、ディスク回転時の気流により磁気ヘッ
ド７５を浮上させる機能を果たすスライダ７７がジンバ
ル７６の先端に設けられ、スライダ７７に対して磁気ヘ
ッド７５が支持されている。

【００４２】上記実施の形態の静電アクチュエータ１が
ジンバル７６とスライダ７７との間に設置されている。
すなわち、静電アクチュエータ１の固定基板２がジンバ
ル７６に固定される一方、可動基板３がスライダ７７に
固定されている。また、アクチュエータ１を固定する向
きは、可動基板３の移動方向がジンバル７６の幅方向に
向くように配置されている。そして、ジンバル７６には
磁気ヘッド７５との間でデータの転送を行うための配線
（図示略）の他、静電アクチュエータ１の各電極に電圧
を印加するための配線（図示略）も設けられている。

【００４３】本実施の形態のハードディスク装置７０に
おいては、ボイスコイルモータの作動により磁気ディス
ク７２の所定のトラックに対する磁気ヘッド７５の位置
合わせ（トラッキング）が行われ、さらに、ジンバル７
６の先端に取り付けられた静電アクチュエータ１の作動
により磁気ヘッド７５の位置の微調整が行われる。この
際、ここで用いた静電アクチュエータ１が上述したよう
に一定の駆動力を持ち、制御性の良いものであるから、
ハードディスク装置のトラッキング精度がより向上し、
信頼性の高い装置とすることができる。

【００４４】なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態
に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない
範囲において種々の変更を加えることが可能である。例
えば上記実施の形態では可動電極の両側に櫛歯を設け、
各櫛歯の内部に固定電極を設ける構成として可動基板を
双方向に移動可能としたが、片方のみに移動可能なアク
チュエータを作製したい場合には片側のみに向く櫛歯を
設ければよい。また、各電極の接近・離反面を平行でな
い面とする構成は、上記実施の形態で述べた先細りの凸
部−先細りの凸部、末広がりの凹部−平坦面、先細りの
凸部−平坦面の他、種々の形状を採ることができる。た
だし、駆動力をできる限り一定にするという効果を得る
ためには、平行に近い部分を極力なくす方が望ましい。

【００４５】また、上記実施の形態では可動基板の移動
を規制するストッパを設けたが、このストッパの数や位
置については適宜変更することができる。さらに、アン
カー部がストッパを兼用する構成としてもよい。そし
て、上記実施の形態で用いた可動電極、固定電極の組
数、各電極を構成する歯部の数、各部の具体的な寸法や
構成材料、具体的な製造方法等に関しては、適宜変更が
可能である。また、本発明の静電アクチュエータは、磁
気ヘッド装置、磁気記録装置に限らず、構成部材の微小
な動作が必要とされる各種分野に適用可能なことは勿論
である。

【００４６】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
静電アクチュエータは、第１の電極および第２の電極の
対向する接近・離反面を平行でない面に形成したことに
より、接近・離反面同士が互いに引き合う力を小さくす
ることができ、その結果、従来に比べて駆動力を一定と
して制御性の良いものとすることができる。そして、本
発明の磁気ヘッド装置および磁気記録装置は、上記のよ
うに一定の駆動力を発生し得る静電アクチュエータを用
いたことによって磁気記録媒体の所定のトラックに対す
る磁気ヘッドのトラッキング精度が向上し、信頼性の高
い装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態の静電アクチュエ
ータを示す正面図である。

【図２】 同、静電アクチュエータの側面図である。

【図３】 同、静電アクチュエータの固定基板を上から
見た平面図である。

【図４】 同、静電アクチュエータの可動基板を下から
見た平面図である。

【図５】 図２のＶ−Ｖ線に沿う縦断面図である。

【図６】 図１のVI−VI線に沿う平断面図である。

【図７】 本発明の第２の実施の形態の静電アクチュエ
ータを示す正面図である。

【図８】 同、静電アクチュエータの固定基板を上から
見た平面図である。

【図９】 同、静電アクチュエータの可動基板を下から
見た平面図である。

【図１０】 図１１のＸ−Ｘ線に沿う縦断面図である。

【図１１】 図７のXI−XI線に沿う平断面図である。

【図１２】 本発明の第３の実施の形態の静電アクチュ
エータを示す正面図である。

【図１３】 同、静電アクチュエータの固定基板を上か
ら見た平面図である。

【図１４】 同、静電アクチュエータの可動基板を下か
ら見た平面図である。

【図１５】 図１６のXV−XV線に沿う縦断面図である。

【図１６】 図１２のXVI−XVI線に沿う平断面図であ
る。

【図１７】 上記静電アクチュエータを用いたハードデ
ィスク装置を示す斜視図である。

【図１８】 同装置内の磁気ヘッド装置を示す斜視図で
ある。

【図１９】 従来の静電アクチュエータを示す平面図で
ある。

【図２０】 図１９のXX−XX線に沿う断面図である。

【図２１】 従来の静電アクチュエータにおける問題点
を説明するための図である。

【符号の説明】

１，２１，３１ 静電アクチュエータ ２ 固定基板（第２の基板） ３ 可動基板（第１の基板） ４，２４，３４ 可動電極（第１の電極） ４ａ，２４ａ，３４ａ （可動電極の）歯部 ５，６，２５，２６，３５，３６ 固定電極（第２の電
極） ５ａ，６ａ，２５ａ，２６ａ，３５ａ，３６ａ （固定
電極の）歯部 ４ｃ，５ｃ，６ｃ，２４ｃ，２５ｃ，２６ｃ，３４ｃ，
３５ｃ，３６ｃ 接近・離反面 ７０ ハードディスク装置（磁気記録装置） ７４ 磁気ヘッド装置

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 間隙をあけて対向する相対移動可能な基
   板と、これら基板のうち一方の第１の基板の対向面上に
   設けられ、互いに平行な複数の歯部を有する櫛歯状の第
   １の電極と、他方の第２の基板の対向面上に設けられ、
   前記第１の電極の隣接する歯部間に位置する互いに平行
   な複数の歯部からなり、電圧印加時および電圧遮断時に
   前記第１の電極に対し前記対向基板の相対移動方向に接
   近・離反する第２の電極とを有し、前記第１の電極およ
   び第２の電極の対向する接近・離反面を平行でない面に
   形成したことを特徴とする静電アクチュエータ。
2. 【請求項２】 第１の電極および第２の電極の前記対向
   する接近・離反面がともに先端先細りの凸形状であるこ
   とを特徴とする請求項１記載の静電アクチュエータ。
3. 【請求項３】 第１の電極および第２の電極の前記対向
   する接近・離反面のうち一方の面が先端末広がりの凹形
   状であり、他方の面が平坦面であることを特徴とする請
   求項１記載の静電アクチュエータ。
4. 【請求項４】 第１の電極および第２の電極の前記対向
   する接近・離反面のうち一方の面が先端先細りの凸形状
   であり、他方の面が平坦面であることを特徴とする請求
   項１記載の静電アクチュエータ。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれかに記載の静
   電アクチュエータを有することを特徴とする磁気ヘッド
   装置。
6. 【請求項６】 請求項５記載の磁気ヘッド装置を有する
   ことを特徴とする磁気記録装置。