(57)【要約】【課題】  重力の影響を補償することのできるアクチュエータ及び記憶装置を提供する。【解決手段】  実施形態のアクチュエータは、第１方向と、前記第１方向とは異なる第２方向とに略直交する第３方向に垂直な一対の第１の面と第２の面とを有する櫛歯状の第１の電極と、前記第１の電極の櫛歯と交互に離間して設けられ、前記第３方向に垂直な一対の第３の面と第４の面とを有する櫛歯状の第２の電極とを備える。また、前記第１の面及び前記第２の面は、それぞれ前記第３の面及び前記第４の面に対して、前記第３方向に偏差を有し、前記偏差の量は、重力の前記第３方向の成分が最大となる際に、前記重力により生じる前記可動部の前記第３方向への変位量の最大値よりも大きい。【選択図】図４
2012190497.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１方向に可動で、前記第１方向とは異なる第２方向に平行な第１の側面を有する可動
部と、
前記可動部に離間して設けられ、前記第１の側面に対向する第２の側面を有し、前記可
動部を前記第１方向に可動に支持するフレームと、
前記第１の側面に設けられ、前記第１方向と前記第２方向とに略直交する第３方向に垂
直な一対の第１の面と第２の面とを有する櫛歯状の第１の電極と、
前記第２の側面に、前記第１の電極の櫛歯と交互に離間して設けられ、前記第３方向に
垂直な一対の第３の面と第４の面とを有する櫛歯状の第２の電極と、
を備え、
前記第１の面及び前記第２の面は、それぞれ前記第３の面及び前記第４の面に対して、
前記第３方向に偏差を有し、前記偏差の量は、重力の前記第３方向の成分が最大となる際
に、前記重力により生じる前記可動部の前記第３方向への変位量の最大値よりも大きいア
クチュエータ。
【請求項２】
第１方向に可動で、前記第１方向とは異なる第２方向に平行な第１の側面を有する可動
部と、
前記可動部に離間して設けられ、前記第１の側面に対向する第２の側面と、前記第１方
向に水平かつ、前記可動部と対向する側面の裏面に一対の第３の側面とを有し、前記可動
部を前記第１方向に可動に支持する第１のフレームと、
前記第１のフレームに離間して設けられ、前記第３の側面に対向する第４の側面を有し
、前記第１のフレームを前記第２方向に可動に支持する第２のフレームと、
前記第１の側面に設けられ、前記第１方向と前記第２方向とに略直交する第３方向に垂
直な一対の第１の面と第２の面とを有する櫛歯状の第１の電極と、
前記第２の側面に、前記第１の電極の櫛歯と交互に離間して設けられ、前記第３方向に
垂直な一対の第３の面と第４の面とを有する櫛歯状の第２の電極と、
前記第３の側面に設けられ、前記第３方向に垂直な一対の第５の面と第６の面とを有す
る櫛歯状の第３の電極と、
前記第４の側面に前記第３の電極の櫛歯と交互に離間して設けられ、前記第３方向に垂
直な一対の第７の面と第８の面とを有する第４の電極と、
を備え、
前記第１の面及び前記第２の面は、それぞれ前記第３の面及び前記第４の面に対して、
前記第３方向に第１の偏差を有し、前記第１の偏差の量は、重力の前記第３方向の成分が
最大となる際に、前記重力により生じる前記可動部の前記第３方向への変位量の最大値よ
りも大きい、
あるいは、前記第５の面及び前記第６の面は、それぞれ前記第７の面及び前記第８の面
に対して、前記第３方向に第２の偏差を有し、前記第２の偏差の量は、重力の前記第３方
向の成分が最大となる際に、前記重力により生じる前記第１のフレームの前記第３方向へ
の変位量の最大値よりも大きいアクチュエータ。
【請求項３】
第１方向に可動で、前記第１方向とは異なる第２方向に平行な第１の側面を有する可動
部と、
前記可動部に離間して設けられ、前記第１の側面に対向する第２の側面と、前記第１方
向に水平かつ、前記可動部と対向する側面の裏面に第３の側面とを有し、前記可動部を前
記第１方向に可動に支持する第１のフレームと、
前記第１のフレームに離間して設けられ、前記第３の側面に対向する第４の側面を有し
、前記第１のフレームを前記第２方向に可動に支持する第２のフレームと、
前記第１の側面に設けられ、前記第１方向と前記第２方向とに略直交する第３方向に垂
直な一対の第１の面と第２の面とを有する櫛歯状の第１の電極と、
前記第２の側面に、前記第１の電極の櫛歯と交互に離間して設けられ、前記第３方向に
垂直な一対の第３の面と第４の面とを有する櫛歯状の第２の電極と、
前記第３の側面に設けられ、前記第３方向に垂直な一対の第５の面と第６の面とを有す
る櫛歯状の第３の電極と、
前記第４の側面に前記第３の電極の櫛歯と交互に離間して設けられ、前記第３方向に垂
直な一対の第７の面と第８の面とを有する第４の電極と、
前記第３方向に前記可動部と離間して設けられる基板と、
前記可動部の前記基板側に設けられ、情報を記憶する記録媒体と、
前記基板の前記可動部側に設けられ、プローブが配列されるプローブユニットと、
を備え、
前記第１の面及び前記第２の面は、それぞれ前記第３の面及び前記第４の面に対して、
前記第３方向に第１の偏差を有し、あるいは、前記第５の面及び前記第６の面は、それぞ
れ前記第７の面及び前記第８の面に対して、前記第３方向に第２の偏差を有し、
前記第１の偏差及び前記第２の偏差の方向は、前記基板を基準として、前記第３方向の
前記可動部を向く方向である記憶装置。
【請求項４】
第１方向に可動で、前記第１方向とは異なる第２方向に平行な第１の側面を有する可動
部と、
前記可動部に離間して設けられ、前記第１の側面に対向する第２の側面と、前記第１方
向に水平かつ、前記可動部と対向する側面の裏面に第３の側面とを有し、前記可動部を前
記第１方向に可動に支持する第１のフレームと、
前記第１のフレームに離間して設けられ、前記第３の側面に対向する第４の側面を有し
、前記第１のフレームを前記第２方向に可動に支持する第２のフレームと、
前記第１の側面に設けられ、前記第１方向と前記第２方向とに略直交する第３方向に垂
直な一対の第１の面と第２の面とを有する櫛歯状の第１の電極と、
前記第２の側面に、前記第１の電極の櫛歯と交互に離間して設けられ、前記第３方向に
垂直な一対の第３の面と第４の面とを有する櫛歯状の第２の電極と、
前記第３の側面に設けられ、前記第３方向に垂直な一対の第５の面と第６の面とを有す
る櫛歯状の第３の電極と、
前記第４の側面に前記第３の電極の櫛歯と交互に離間して設けられ、前記第３方向に垂
直な一対の第７の面と第８の面とを有する第４の電極と、
前記第３方向に前記可動部と離間して設けられる基板と、
前記可動部の前記基板側に設けられ、プローブが配列されるプローブユニットと、
前記基板の前記可動部側に設けられ、情報を記憶する記録媒体と、
を備え、
前記第１の面及び前記第２の面は、それぞれ前記第３の面及び前記第４の面に対して、
前記第３方向に第１の偏差を有し、あるいは、前記第５の面及び前記第６の面は、それぞ
れ前記第７の面及び前記第８の面に対して、前記第３方向に第２の偏差を有し、
前記第１の偏差及び前記第２の偏差の方向は、前記基板を基準として、前記第３方向の
前記可動部を向く方向である記憶装置。
【請求項５】
前記第１の偏差の量は、重力の前記第３方向の成分が最大となる際に、前記重力により
生じる前記可動部の前記第３方向への変位量の最大値よりも大きく、前記第２の偏差の量
は、重力の前記第３方向の成分が最大となる際に、前記重力により生じる前記第１のフレ
ームの前記第３方向への変位量の最大値よりも大きい請求項３または４記載の記憶装置。
【請求項６】
各電極に前記電圧を印加する第１の電圧発生部を備え、
前記第１の電圧発生部は、前記第１の電極と前記第２の電極と、あるいは前記第３の電
極と前記第４の電極とに電位差を与え、前記可動部を前記第３方向に駆動する、
請求項３乃至５記載いずれか１項に記載の記憶装置。
【請求項７】
前記可動部に対して前記基板とは逆側に、前記可動部と離間して設けられるキャップと
、
前記基板上に設けられる第１の平板電極と、
前記キャップ上に設けられる第２の平板電極と、
前記可動部上に設けられ、前記第１の平板電極に対向して配置される第３の平板電極と
、
前記可動部上に設けられ、前記第２の平板電極に対向して配置される第４の平板電極と
、
をさらに備える、
請求項３乃至６いずれか１項に記載の記憶装置。
【請求項８】
前記第３の平板電極及び前記第４の平板電極の前記第１方向の両端部は、それぞれ対向
する前記第１の平板電極及び前記第２の平板電極の前記第１方向の両端部よりも、少なく
とも前記可動部の前記第１方向への駆動量の上限値だけそれぞれ広く、
前記第３の平板電極及び前記第４の平板電極の前記第２方向の両端部は、それぞれ対向
する前記第１の平板電極及び前記第２の平板電極の前記第２方向の両端部よりも、少なく
とも前記可動部の前記第２方向への駆動量の上限値だけそれぞれ広い、
あるいは、前記第１の平板電極及び前記第２の平板電極の前記第１方向の両端部は、そ
れぞれ対向する前記第３の平板電極及び前記第４の平板電極の前記第１方向の両端部より
も、少なくとも前記可動部の前記第１方向への駆動量の上限値だけそれぞれ広く、
前記第１の平板電極及び前記第２の平板電極の前記第２方向の両端部は、それぞれ対向
する前記第３の平板電極及び前記第４の平板電極の前記第２方向の両端部よりも、少なく
とも前記可動部の前記第２方向への駆動量の上限値だけそれぞれ広い、
請求項７記載の記憶装置。
【請求項９】
各平板電極に電圧を印加する第２の電圧発生部を備え、
前記プローブと前記記録媒体とが非接触状態時、前記第２の電圧発生部は、前記第１の
平板電極と前記第３の平板電極とに電位差を与え、かつ前記第２の平板電極と前記第４の
平板電極とに電位差を与え、前記プローブと前記記録媒体との間隔を一定に保つ、
請求項８記載の記憶装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、アクチュエータ及び記憶装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
静電櫛歯型のアクチュエータにおいて、記録媒体等を設けるための可動部を、この可動
部の平面内（x、y軸方向）の駆動とは別に、この平面に対して垂直な方向（z軸方向）へ
駆動する際には、一対の平板電極を駆動方向（z軸方向）に対向配置させることで、この
平板電極間に発生する静電力を駆動力とする平行平板型のアクチュエータを用いることが
提案されている。
【０００３】
しかしながら、上記の静電力は、重力や外乱などの影響により平板電極間の距離が変化
してしまう際などには安定せず、その結果安定的に可動部を駆動することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４２０６１０２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
重力の影響を補償することのできるアクチュエータ及び記憶装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態のアクチュエータは、第１方向に可動で、前記第１方向とは異なる第２方向に
平行な第１の側面を有する可動部と、前記可動部に離間して設けられ、前記第１の側面に
対向する第２の側面を有し、前記可動部を前記第１方向に可動に支持するフレームと、前
記第１の側面に設けられ、前記第１方向と前記第２方向とに略直交する第３方向に垂直な
一対の第１の面と第２の面とを有する櫛歯状の第１の電極と、前記第２の側面に、前記第
１の電極の櫛歯と交互に離間して設けられ、前記第３方向に垂直な一対の第３の面と第４
の面とを有する櫛歯状の第２の電極とを備える。
【０００７】
また、前記第１の面及び前記第２の面は、それぞれ前記第３の面及び前記第４の面に対
して、前記第３方向に偏差を有し、前記偏差の量は、重力の前記第３方向の成分が最大と
なる際に、前記重力により生じる前記可動部の前記第３方向への変位量の最大値よりも大
きい。
【０００８】
実施形態の記憶装置は、第１方向に可動で、前記第１方向とは異なる第２方向に平行な
第１の側面を有する可動部と、前記可動部に離間して設けられ、前記第１の側面に対向す
る第２の側面と、前記第１方向に水平かつ、前記可動部と対向する側面の裏面に第３の側
面とを有し、前記可動部を前記第１方向に可動に支持する第１のフレームと、前記第１の
フレームに離間して設けられ、前記第３の側面に対向する第４の側面を有し、前記第１の
フレームを前記第２方向に可動に支持する第２のフレームと、前記第１の側面に設けられ
、前記第１方向と前記第２方向とに略直交する第３方向に垂直な一対の第１の面と第２の
面とを有する櫛歯状の第１の電極と、前記第２の側面に、前記第１の電極の櫛歯と交互に
離間して設けられ、前記第３方向に垂直な一対の第３の面と第４の面とを有する櫛歯状の
第２の電極と、前記第３の側面に設けられ、前記第３方向に垂直な一対の第５の面と第６
の面とを有する櫛歯状の第３の電極と、前記第４の側面に前記第３の電極の櫛歯と交互に
離間して設けられ、前記第３方向に垂直な一対の第７の面と第８の面とを有する第４の電
極と、前記第３方向に前記可動部と離間して設けられる基板と、前記可動部の前記基板側
に設けられ、情報を記憶する記録媒体と、前記基板の前記可動部側に設けられ、プローブ
が配列されるプローブユニットとを備える。
【０００９】
前記第１の面及び前記第２の面は、それぞれ前記第３の面及び前記第４の面に対して、
前記第３方向に第１の偏差を有し、あるいは、前記第５の面及び前記第６の面は、それぞ
れ前記第７の面及び前記第８の面に対して、前記第３方向に第２の偏差を有し、前記第１
の偏差及び前記第２の偏差の方向は、前記基板を基準として、前記第３方向の前記可動部
を向く方向である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第一の実施形態に係る記憶装置の構成を説明する図。
【図２】第一の実施形態に用いるアクチュエータの上面図。
【図３】第一の実施形態に係る記憶装置のプローブユニットの概略図。
【図４】第一の実施形態に係る記憶装置の横断面図。
【図５】第一の実施形態に係る記憶装置のz軸駆動の様子を示す図。
【図６】第一の実施形態に係る記憶装置のx軸駆動の様子を示す図。
【図７】第二の実施形態に係る記憶装置の概観図。
【図８】第二の実施形態に係る記憶装置の横断面図。
【図９】第二の実施形態に係る記憶装置のx軸駆動の様子を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、発明を実施するための実施形態について説明する。
【００１２】
（第一の実施形態）
以下、本実施形態に係る記憶装置１００の構成について、図１乃至図４を参照して詳細
に説明する。
【００１３】
図１（ａ）に示す記憶装置１００は、データ（以下、信号）を保持可能な記録媒体１０
３と、記録媒体１０３との間で信号の書き込みまたは読み出し（以下、記録再生）を行う
複数のプローブ１０１を有するプローブユニット１０２と、プローブ１０１に対して記録
媒体１０３を相対的に移動するためのアクチュエータ２００とを備える。
【００１４】
プローブユニット１０２の複数のプローブ１０１は、記録媒体１０３と対向するように
配置している。各プローブ１０１の先端には電極を設けている。記録再生をおこなわない
非記録再生時には、プローブ１０１と記録媒体１０３とは離間した状態にある。記録再生
時には、アクチュエータ２００が記録媒体１０３を移動させ、プローブ１０１を記録媒体
１０３に接触させる。この接触した状態で、たとえば、プローブ１０１の電極に所定の電
圧を加えることにより、プローブ１０１と記録媒体１０３との間で信号の記録再生を行う
。
【００１５】
記録媒体１０３は、例えば強誘電体材料を含む薄膜であり、この薄膜の電気的な状態変
化を信号として保持する。強誘電体材料としては、例えばチタン酸ジルコン酸鉛などが好
ましい。
【００１６】
プローブユニット１０２は、基板１０５上にマトリクス状に配列される複数のプローブ
１０１を有する。図１（ｂ）に示すように、以下ではプローブ１０１は、４×４のマトリ
クス状に配列されるものを例に説明する。
【００１７】
本実施形態では、アクチュエータ２００として、３軸に駆動可能な静電駆動型のアクチ
ュエータを用いる。
【００１８】
図2に示すアクチュエータ２００は、記録媒体１０３を載置するための矩形状平板のス
テージ（可動部）２０１と、ステージ２０１の周囲に第1空間を介して設けられる可動フ
レーム２０２と、可動フレーム２０２の周囲に第２空間を介して設けられる固定フレーム
２０３とを備える。これらステージ２０１、可動フレーム２０２、固定フレーム２０３は
導電性の材料で形成される。
【００１９】
固定フレーム２０３は導電性の支持部材２１３、２１４、２１５及び２１６により可動
フレーム２０２を支持している。また、可動フレーム２０２は、導電性の支持部材２１２
によりステージ２０１を支持している。
【００２０】
ステージ２０１の平面が図2に示すxy平面に沿って配置されるものとすると、第1空間に
は第１駆動部２０４が設けられて、ステージ２０１を図２中ｘ軸及びz軸方向に駆動する
。第２空間には第２駆動部２０５が設けられて、ステージ２０１及び可動フレーム２０２
を一体にy軸方向に駆動する。
【００２１】
可動フレーム２０２は、具体的には図２に示すように、ステージ２０１の４つの側面２
０１a〜２０１dに第１空間を隔てて対向し、かつ機械的に接続されて一体のフレーム部材
２０２a〜２０２dを有する。各フレーム部材は機械的には一体化されているが、電気的に
は例えば絶縁性の部材２１７により隣接するフレーム部材とは互いに絶縁されている。こ
のうち、フレーム部材２０２b及び２０２dは、導電性の支持部材２１２により４箇所で弾
性的にステージ２０１を支持している。
【００２２】
固定フレーム２０３は、可動フレーム２０２の４つのフレーム部材２０２a〜２０２dの
側面に、第２空間を隔てて対向する６つのフレーム部材２０３a〜２０３fを有する。
【００２３】
具体的には、一対のフレーム部材２０３a及び２０３bはフレーム部材２０２aと、フレ
ーム部材２０３cはフレーム部材２０２bと、一対のフレーム部材２０３d及び２０３eはフ
レーム部材２０２cと、フレーム部材２０３fはフレーム部材２０２dとそれぞれ対向して
配置する。
【００２４】
一対のフレーム部材２０３a及び２０３bは、導電性の支持部材２１３及び２１５により
それぞれ１箇所でフレーム部材２０２ｄ及び２０２ａを弾性的に支持している。また、一
対のフレーム部材２０３ｄと２０３ｅは、導電性の支持部材２１６及び２１４によりフレ
ーム部材２０２ｃ及び２０２ｄを弾性的に支持している。
【００２５】
フレーム部材２０３e、２０３b、２０３dには、それぞれ電圧を印加するための電極パ
ッド２１１e、２１１a、２１１cが設けられている。また、フレーム部材２０３c、２０３
fには、それぞれ同様に電圧を印加するための電極パッド２１１b、２１１dが設けられて
いる。
【００２６】
第１駆動部２０４は、それぞれ同一の矩形状で等間隔に一列（ｙ軸方向）に配置してい
る複数の第１可動部電極２０７a、２０７c及び複数の第１固定部電極２０８ａ、２０８ｃ
を備える。複数の第１可動部電極２０７a、２０７cは、側面２０１a及び２０１cに設けら
れて、第1空間内でｘ軸方向に突出している。複数の第１固定部電極２０８a、２０８cは
、フレーム部材２０２a及び２０２cの側面に設けられて、第１空間内でｘ軸方向に突出し
ている。この場合、第１可動部電極２０７ａ、２０７ｃと第１固定部電極２０８ａ、２０
８ｃとは、電極間隔の１／２だけｙ軸方向にずれて、互いに噛み合う配置が好ましい。
【００２７】
第１駆動部２０４は、隣接する第１可動部電極２０７と第１固定部電極２０８との間に
働くx軸方向の静電力によりステージ２０１をx軸方向に並進駆動する。また、記録再生時
には、第１駆動部２０４は、第１可動部電極２０７と第１固定部電極２０８との間に働く
z軸方向の静電力によりステージ２０１をz軸方向に並進駆動して、プローブ１０１及び記
録媒体１０３を接触状態にする。
【００２８】
第２駆動部２０５は、それぞれ同一の矩形状で等間隔に一列（x軸方向）に配置してい
る複数の第２可動部電極２０９b、２０９d及び複数の第２固定部電極２０８b、２０８dを
備える。複数の第２可動部電極２０９b、２０９dは、フレーム部材２０２b及び２０２dの
側面に設けられて、第２空間内でｙ軸方向に突出している。複数の第２固定部電極２１０
b、２１０dは、フレーム部材２０３c及び２０３fの側面に設けられて、第２空間内でｙ軸
方向に突出している。この場合、第２可変部電極２０９b、２０９dと第２固定部電極２１
０b、２１０dとは、電極間隔の１／２だけx軸方向にずれて、互いに噛み合う配置が好ま
しい。
【００２９】
第２駆動部２０５は、隣接する第２可動部電極２０９と第２固定部電極２１０との間に
働くy軸方向の静電力によりステージ２０１及び可動フレーム２０２を一体にy軸方向に並
進駆動する。
【００３０】
図３には、プローブユニット１０２の基板１０５の一例を示す。基板１０５は、複数の
プローブ１０１から受け取る信号の処理を行う処理部１０６、第１駆動部２０４及び第２
駆動部２０５に対して印加する電圧の値を算出する制御部１０７、制御部１０７が算出す
る電圧を電極パッド２１１a〜２１１eに印加する電圧発生部１０８を有する。
【００３１】
図４は、非記録再生時における記憶装置１００の断面図である。以下、ステージ２０１
を基準にして、z軸方向のプローブユニット１０２側を上方、プローブユニット１０２と
は逆側を下方と定義する。
【００３２】
非記録再生時には、電極パッド２１１ａ〜２１１ｅには電圧が印加されてない。ステー
ジ２０１及び記録媒体１０３の自重と支持部材２１２の弾性力とが釣り合うことで、第１
可動部電極２０７で形成される上方及び下方のxy平面（以下、水平面）は、第１固定部電
極２０８で形成される両水平面よりもそれぞれ距離ｄだけ偏差を有し、z軸方向の下方で
静止している。このとき、非記録再生時におけるプローブ１０１の先端と記録媒体１０３
の平面との距離をzとすると、d=zであることが好ましい。
【００３３】
なお、図４に示すキャップ１０９は、例えばボンディング部１１０によりアクチュエー
タ２００に接合され、記録媒体１０３をパッケージしている。このキャップ１０９はアク
チュエータ２００と電気的に絶縁関係である必要があるため、ボンディング部１１０には
絶縁性の材料が好ましい。
【００３４】
図５は、記録再生時における記憶装置の断面図である。
【００３５】
記録再生時には、電圧発生部１０８が電極パッド２１１ａ〜２１１ｅを介して、駆動部
２０４、２０５の各電極に電圧を印加する。これにより、第１駆動部２０４が、ステージ
２０１をz軸方向に駆動してプローブ１０１と記録媒体１０３とを接触させて、ステージ
２０１をx軸方向に駆動する。同時に第２駆動部２０５が、ステージ２０１をy軸方向に駆
動することで、プローブ１０１の記録媒体１０３に対する相対的な位置決めを行う。
【００３６】
なお、この相対的な位置決めの際には、位置センサ１０４を用いてステージ２０１のx
、y、z軸方向の変位を計測する。図５に示す位置センサ１０４は、例えばステージ２０１
の記録媒体１０３とは裏面の四隅に設ける平板電極と、キャップ１０９の四隅に設けられ
る平板電極とがそれぞれ互いに向かい合わせて配置される。そして、この平板電極間の対
向面積あるいは距離等の変化により生じる静電容量の変化により、ステージ２０１のx、y
、z軸方向の変位を計測する。
【００３７】
その後、プローブ１０１の相対位置を保った状態で、複数のプローブ１０１が各々ある
いは同時に、記録媒体１０３に対して電圧を印加することで、信号の記録再生を行う。
【００３８】
以下、図５及び図６を参照して、本実施形態の記憶装置１００の相対的な位置決め動作
について詳細に説明する。
【００３９】
（z軸駆動）
図５はz軸方向にステージ２０１を駆動し、プローブ１０１が記録媒体１０３に接触し
た状態を示す記憶装置１００の横断面図である。
【００４０】
本実施形態において、図４に示す静止状態での距離dは、記憶装置１００が重力のz軸方
向成分が最大となる姿勢の際に、この重力により生じるステージ２０１のz軸方向への変
位量の最大値、すなわち記憶装置１００の姿勢によらずに、重力によりステージ２０１が
z軸方向に変位し得る最大の変位量をh、第１可動部電極２０７及び第１固定部電極２０８
のz軸方向の幅をbとしたときに、h<d<bを満たすように規定する。なお、このうち下限の
限定は、第１可動部電極２０７及び第１固定部電極２０８が対向面積を有するための条件
である。
【００４１】
電圧発生部１０８は、電極パッド２１１a及び２１１cに対してそれぞれ電圧Ｖ１、Ｖ２
を印加し、同時に電極パッド２１１eに対しては電圧Ｖ１、Ｖ２とは異なる電圧Ｖ３を印
加、あるいはアース電位（Ｖ３＝０）とする。電極パッド２１１aは、フレーム部材２０
３b及び支持部材２１５を介してフレーム部材２０２ａに接続しているため（図２参照）
、第１固定部電極２０８aにも電圧（Ｖ１）が加わる。また、電極パッド２１１cは、フレ
ーム部材２０３d及び支持部材２１６を介してフレーム部材２０２cに接続しているため、
第１固定部電極２０８cにも電圧（Ｖ２）が加わる。そして電極パッド２１１eは、フレー
ム部材２０３e、支持部材２１４、フレーム部材２０２d及び支持部材２１２を介してステ
ージ２０１に接続しているため、第１可動部電極２０７a及び２０７cには電圧（Ｖ３）が
加わる。
【００４２】
したがって、第1駆動部２０４においては、図５中のｘ軸方向の右側にある第１固定部
電極２０８aと第１可動部電極２０７aとの間には電位差（Ｖ１−Ｖ３）が生じ、ｘ軸方向
の左側にある第１固定部電極２０８cと第１可動部電極２０７cとの間には電位差（Ｖ２−
Ｖ３）が生じている。
【００４３】
第１駆動部２０４は、この電位差により第１固定部電極−第１可動部電極間には静電力
（引力）が発生する。この静電力は対向面積を増す方向（x軸、z軸方向）及び互いを引き
合う方向（y軸方向）に成分を有するが、このうちz軸方向の静電力により、上記の距離d
の静止状態から、第１可動部電極２０７及び第１固定部電極２０８の両水平面のz軸方向
の高さがそれぞれ一致し、d=0となる方向にステージ２０１を駆動し、プローブ１０１と
記録媒体１０３とを接触させる。
【００４４】
なお、上記のy軸方向の静電力は、隣接する第１固定部電極と第１可動部電極との間で
打ち消し合うために、あるいは厳密には打ち消し合っていない場合であっても、支持部材
２１２により支持されるステージ２０１はy軸方向へは駆動しないため、ここでは考慮さ
れない。
【００４５】
（x及びy軸駆動）
ステージ２０１をz軸方向へ駆動すると同時に、x軸及びy軸方向への駆動を行うことで
記録媒体１０３の平面内でのプローブ１０１の位置決めが行われる。ここでは、例として
図６に示すx軸方向への駆動について説明を行う。
【００４６】
電圧発生部１０８は、例えば電極パッド２１１aに対して、電極パッド２１１cに印加す
る電圧よりも大きな電圧を印加する（すなわち、Ｖ１＞Ｖ２）。この結果、｜Ｖ１−Ｖ３
｜＞｜Ｖ２−Ｖ３｜となるために、部電極２０７aと第１固定部電極２０８aとの間に生じ
るx軸方向の静電力が、第１可動部電極２０７cと第１固定部電極２０８cとの間に生じるx
軸方向の静電力を上回ることで、ステージ２０１はx軸正方向へ駆動される。
【００４７】
逆に電極パッド２１１cに対して、電極パッド２１１aに印加する電圧よりも大きな電圧
を印加する（すなわち、Ｖ２＞Ｖ１）と、第１可動部電極２０７cと第１固定部電極２０
８cとの間に生じるx軸方向の静電力が、第１可動部電極２０７aと第１固定部電極２０８a
との間に生じるx軸方向の静電力を上回ることで、ステージ２０１はx軸負方向へ駆動され
る。
【００４８】
y方向への駆動は、x軸駆動の際と同様に、電圧発生部１０８が第２可動部電極２０９b
と第２固定部電極２１０bとの間のy軸方向の静電力、及び第２可動部電極２０９dと第２
固定部電極２１０dとの間のy軸方向の静電力をそれぞれ調整することで行われる。
【００４９】
なお、x軸方向及びy軸方向の駆動量の上限値は、電極が対向する側面に接触しない範囲
内において予め決定することができる。また、具体的な電圧の値は、制御部１０７が、位
置センサ１０４が計測するステージ２０１の変位を入力として、例えば変位の目標値との
差が０に収束する方向に算出する。
【００５０】
（記録再生）
プローブ１０１及び記録媒体１０３が接触状態（図５）において、ステージ２０１及び
プローブ１０１の電極は強誘電体材料の記録媒体１０３を介して部分的な強誘電キャパシ
タを形成する。そして、上記のように、プローブ１０１の記録媒体１０３に対する相対的
な位置決めが行われた後、その状態を維持したまま、信号の記録再生を行う。
【００５１】
具体的には、記録時には、プローブ１０１の電極が記録媒体１０３に対して電圧を印加
し、記録媒体１０３に電荷の分極を生じさせることで信号の記録を行う。一方で、再生時
には、プローブ１０１が記録媒体１０３に対してパルス電圧を印加して、処理部１０６が
電荷の分極反転により生じる電流を検出することで、信号の再生を行う。この際、複数の
プローブ１０１は各々あるいは同時に、記録媒体１０３に対して電圧を印加することで信
号の記録再生を行うことができる。
【００５２】
また、記録媒体１０３としては、金属酸化物等の材料から形成される絶縁性の薄膜を用
いることも可能であるが、この際には、プローブ１０１が印加する電圧により生じる記録
媒体１０３の抵抗変化を信号として記録再生を行うことができる。
【００５３】
なお、記憶装置１００のアクチュエータ２００は、例えば１枚のSiウェハ等からリソグ
ラフィ及びエッチングにより形成することができる。特に第１駆動部２０４を形成する際
には、例えば一方の面では、第１固定部電極２０８を形成する領域にマスクを形成した状
態で、ステージ２０１及び第１可動部電極２０７を形成する領域をエッチングする。そし
て、上記とは逆の面では、第１可動部電極２０７を形成する領域にマスクを形成した状態
で、第１固定部電極２０８を形成する領域をエッチングすることで形成することができる
。
【００５４】
本実施形態の記憶装置１００では、アクチュエータ２００のステージ２０１上に記録媒
体１０３が搭載され、この記録媒体１０３に対向してプローブユニット１０２が設置され
る構成を例に説明を行ったが、ステージ２０１上にプローブ１０１をアレイ状に配置し、
このプローブ１０１に対向して記録媒体１０３を基板１０５に設置することも可能である
。
【００５５】
また、ステージ２０１と、可動フレーム２０２の各フレーム部材と、固定フレーム２０
３の各フレーム部材と、各支持部材との接続関係は上記に限定されるものではなく、第１
可動部電極２０７と第１固定部電極２０８とが電気的に絶縁関係に、第２可動部電極２０
９と第２固定部電極２１０とが電気的に絶縁関係であればよい。
【００５６】
さらに、上記に加えて第２可動部電極２０９で形成される両水平面は、第２固定部電極
２１０で形成される両水平面よりもそれぞれ距離d2だけ、z軸方向の下方に位置するもの
であってもよい。この際には、記憶装置１００の姿勢によらずに、重力により可動フレー
ム２０２がz軸方向へ変位し得る最大の変位量をh2、第２可動部電極２０９及び第２固定
部電極２１０のz軸方向の幅をb2としたときに、上記の距離d2が、h2<d2<b2を満たすよう
に規定する。また、このときには、d+d2=zすなわち、d2=z-dであることが好ましい。
【００５７】
本実施形態の記憶装置１００によれば、例えば記憶装置１００の設置方向変化すること
でステージ２０１が重力により変位する際にも、第１可動部電極２０７は固定部電極２０
８よりもz軸方向の基板１０５とは逆側に位置する。したがって、このとき電極間の対向
面積を増す方向に働く安定した静電力により、ステージ２０１をz軸方向の基板１０５側
へ安定に駆動することができる。その結果、安定した記録再生を行うことができる。また
、z軸方向の重力による影響でプローブ１０１と記録媒体１０３とが予期せずに接触して
しまうことによる、プローブ１０１の破損を防ぐことができる。
【００５８】
（第二の実施形態）
以下、本実施形態の記憶装置３００について図７乃至図９を参照して詳細に説明する。
図７は本実施形態の記憶装置３００の概略図である。
【００５９】
また、図８は本実施形態の記憶装置３００の構成を示す横断面図である。第一の実施形
態の記憶装置１００の構成と異なるのは、本実施形態の記憶装置３００がさらに、アクチ
ュエータ４００とプローブユニット１０２間の空間（第３空間）に第３駆動２０６aと、
アクチュエータ４００とキャップ１０９間の空間（第４空間）に第３駆動部２０６bとを
備えている点である。
【００６０】
ここでは、第一の実施形態の記憶装置１００と共通の構成については同様の符号を付し
、その詳細な説明を省略する。
【００６１】
第３駆動部２０６aは、例えばステージ２０１上の周辺部に設けられる矩形状の第１平
板電極４０１aと、第３空間を介してステージ２０１に対向するプローブユニット１０２
に設けられる矩形状の第２平板電極４０２aとが互いに、中心軸を共有して対向して配置
される。
【００６２】
第３駆動部２０６bは、例えばステージ２０１上の周辺部に設けられる矩形状の第１平
板電極４０１bと、第４空間を介してステージ２０１に対向するキャップ１０９に設けら
れる矩形状の第２平板電極４０２bとが互いに、中心軸を共有して対向して配置される。
【００６３】
第３駆動部２０６a及び２０６bは、記録再生時には、第１駆動部２０４がステージ２０
１をz軸方向に駆動した後、対向する平板電極間に電位差を与え、この際のz軸方向の静電
力によりプローブ１０１と記録媒体１０３との間の接触力を調整する。また、非記録再生
時には、上記のz軸方向の静電力によりプローブ１０１と記録媒体１０３との間の距離を
一定に保つ。
【００６４】
また、第１平板電極４０１aと第２平板電極４０２aと、第１平板電極４０１bと第２平
板電極４０２bとはそれぞれ異なる面積を有し、ステージ２０１がx軸あるいはy軸方向に
最大限駆動する場合であっても、電極間の対向面積が一定となる。
【００６５】
具体的には、第１平板電極４０１a、４０１bのx軸方向の両端部は、第２平板電極４０
２a、４０２bのx軸方向の両端部よりも、少なくとも第１駆動部２０４によるステージ２
０１の駆動量の上限値以上それぞれ広い。また、第１平板電極４０１a、４０１bのy軸方
向の両端部は、第２平板電極４０２a、４０２bのy軸方向の両端部よりも、少なくとも第
２駆動部２０５によるステージ２０１の駆動量の上限値以上それぞれ広い。
【００６６】
図９は、第１駆動部２０４がx軸正方向にステージ２０１を上限まで駆動している状態
を示す断面図である。ここでは、第１平板電極４０１a、４０１bのx軸方向の両端部は、
第２平板電極４０２a、４０２bの両端部よりも第１駆動部２０４の駆動量の上限値だけ広
い。
【００６７】
この状態において、第１平板電極４０１a、４０１bのx軸負方向の端部と第２平板電極
４０２a、４０２bのx軸負方向の端部とはx軸方向において一致する。また、x軸負方向に
ステージ２０１を上限まで駆動する際にも同様に、両平板電極４０１aと４０２a、及び４
０１bと４０２bのx軸正方向の端部がx軸方向において一致する。
【００６８】
ここでの説明は省略するが、第２駆動部２０５によりステージ２０１をy軸方向に駆動
する場合にも同様のことが言える。
【００６９】
これにより、第１駆動部２０４及び第２駆動部２０５によりステージ２０１を駆動した
際でも第１平板電極４０１aと第２平板電極４０２aとの対向面積は常時一定となり、両平
板電極４０１a及び４０２a間の静電容量は一定に保たれる。その結果、安定した静電力に
より接触力の調整を行うことができる。
【００７０】
（動作）
記録再生時には、電圧発生部１０８が、第１平板電極４０１aと第２平板電極４０２a間
及び第１平板電極４０１bと第２平板電極４０２b間に電位差を与えることで、電極間に働
くz軸方向の静電力を発生させる。このとき、第１平板電極４０１aと第２平板電極４０２
a間に発生する静電力をＦ１、第１平板電極４０１bと第２平板電極４０２b間に働く静電
力をＦ２とすると、
Ｆ１＞Ｆ２のとき、ステージ２０１は上方側へ引き付けられる。逆に、Ｆ１＜Ｆ２のとき
には、ステージ２０１は下方側へ引き付けられる。この静電力Ｆ１及びＦ２の差を調整す
ることで、プローブ１０１と記録媒体１０３との間の接触力を調整する。
【００７１】
非記録再生時には、電圧発生部１０８が、第１平板電極４０１aと第２平板電極４０２a
間及び第１平板電極４０１bと第２平板電極４０２b間に電位差を与えることで、電極間に
働くz軸方向の静電力を発生させる。このとき、上記の静電力をＦ１＝Ｆ２とすることで
、装置の設置方向が変化した際や一時的に外乱が加わった際にもステージ２０１は静止状
態を保つ。
【００７２】
なお、本実施形態では、第１平板電極４０１a、４０１bの面積を第２平板電極４０２a
、４０２bの面積よりも広くしたが、上記のようにステージ２０１が駆動する際にも常時
対向面積が一定となればよいので、第２平板電極４０２a、４０２bの面積が第１平板電極
４０１a、４０２aの面積よりも広くすることも可能である。
【００７３】
以上説明した少なくとも１つの実施形態の記憶装置によれば、重力や外乱などの影響を
補償することが可能となる。
【００７４】
これら実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図し
ていない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明
の要旨を逸脱しない範囲で、様々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実
施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同時に、特許請求の範囲に記載され
た発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００７５】
１００、３００・・・記憶装置
１０１・・・プローブ
１０２・・・プローブユニット
１０３・・・記録媒体
１０４・・・位置センサ
１０５・・・基板
１０６・・・処理部
１０７・・・制御部
１０８・・・電圧発生部
１０９・・・キャップ
１１０・・・ボンディング部
２００、４００・・・アクチュエータ
２０１・・・ステージ
２０１a、２０１b、２０１c、２０１d・・・側面
２０２・・・可動フレーム
２０２a、２０２b、２０２c、２０２d・・・フレーム部材
２０３・・・固定フレーム
２０３a、２０３b、２０３c、２０３d、２０３e、２０３f・・・フレーム部材
２０４・・・第１駆動部
２０５・・・第２駆動部
２０６a、２０６b・・・第３駆動部
２０７、２０７a、２０７c・・・第１可動部電極
２０８、２０８a、２０８c・・・第１固定部電極
２０９・・・第２可動部電極
２１０・・・第２固定部電極
２１１a、２１１b、２１１c、２１１d、２１１e・・・電極パッド
２１２、２１３、２１４、２１５、２１６・・・支持部材
２１７・・・部材
４０１a、４０１b・・・第１平板電極
４０２a、４０２b・・・第２平板電極
【図１】
2012190497.tif 000003
【図２】
2012190497.tif 000004
【図３】
2012190497.tif 000005
【図４】
2012190497.tif 000006
【図５】
2012190497.tif 000007
【図６】
2012190497.tif 000008
【図７】
2012190497.tif 000009
【図８】
2012190497.tif 000010
【図９】
2012190497.tif 000011