(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報を記録する記録媒体と、
前記記録媒体に対して書込み又は読出しを行う複数のプローブ電極を備え、前記記録媒体に対向して設けられるプローブアレイと、
向かい合う電極を有し、前記記録媒体の平面に平行な第１の方向に沿って前記記録媒体と前記プローブアレイとを相対的に移動させる第１の櫛歯電極アクチュエータと、
前記第１の櫛歯電極アクチュエータが配置される面とは異なるｚ軸上の面内に配置され、前記記録媒体又は前記プローブアレイの中心を挟んで対向する２つの辺のそれぞれに複数の電極を同数有し、前記第１の方向に交差する第２の方向に沿って前記記録媒体と前記プローブアレイとを相対的に移動させる複数の第２の櫛歯電極アクチュエータと、
前記記録媒体と前記プローブアレイとの間の位置ずれを解消するように、前記複数の第２の櫛歯電極アクチュエータのそれぞれの駆動を制御する制御手段と、を具備し、
前記第１の櫛歯電極アクチュエータの電極の方向と前記第２の櫛歯電極アクチュエータの電極の方向が交差し、
前記記録媒体と前記プローブアレイとを相対的に回転可能であるプローブアレイ型ストレージ装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記記録媒体と前記プローブアレイとが相対的に回転するように制御を行う請求項１記載のプローブアレイ型ストレージ装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記記録媒体と前記プローブアレイとが相対的に並行移動するように制御を行う請求項１記載のプローブアレイ型ストレージ装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記プローブアレイと前記記録媒体との間の位置決めを行うためのフィードバック情報に基づいて前記位置ずれの量を求める請求項１乃至３のいずれかに記載のプローブアレイ型ストレージ装置。
【請求項５】
前記複数の第２の櫛歯電極アクチュエータのうち、前記記録媒体又は前記プローブアレイの中心を挟んで対向する位置関係にある第２の櫛歯電極アクチュエータの組を制御することにより、前記記録媒体と前記プローブアレイとを相対的に回転させるための回転力を得る請求項２記載のプローブアレイ型ストレージ装置。
【請求項６】
前記複数の第２の櫛歯電極アクチュエータは、前記記録媒体又は前記プローブアレイの中心を挟んで対向する２つの辺の一方において、左側の櫛歯電極アクチュエータと、中央の櫛歯電極アクチュエータと、右側の櫛歯電極アクチュエータとに分割されており、
前記左側及び右側の櫛歯電極アクチュエータは前記記録媒体と前記プローブアレイとを相対的に回転させるために用いられ、前記中央の櫛歯電極アクチュエータは前記記録媒体と前記プローブアレイとを相対的に並行移動させるために用いられる請求項１記載のプローブアレイ型ストレージ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のプローブアレイによる記録再生ヘッドを備えたストレージ装置に関し、平面内（Ｘ−Ｙ面内）の移動に関して２方向の自由度を有するマイクロＸＹステージを備えたストレージ装置における回転ずれ補正のための機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報化社会の発展につれて、大容量メモリ化技術への要求がますます高まっている。近年、ナノメートル以下の分解能で導電性物質表面を観察可能な走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）が開発された。また、ＳＴＭ技術を発展させ、絶縁性物質等の表面をＳＴＭと同様の分解能で観察可能な原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）や近接視野光学顕微鏡（ＮＦＯＭ）なども開発された。これらＳＴＭ、ＡＦＭ、ＮＦＯＭ等の原理を応用し、プローブを用いて記録媒体を原子・分子スケールでアクセスして記録再生を行うことにより、高密度メモリを実現するという提案がなされている。
【０００３】
さらに、小型化を目的として、複数のプローブ電極を半導体基板上に形成し、これと対向する記録媒体を変位させて記録再生する装置も提案がなされている。
【０００４】
複数のプローブ電極を有するプローブアレイヘッドで記録媒体を走査することにより記録を行う際は、記録媒体において記録がなされるべき方向とプローブ電極の実際の走査方向とが一致していなければならない。プローブアレイヘッドで記録媒体を走査することにより再生を行う際も同様である。しかし、温度のバラツキや経年劣化等により、記録媒体を支持する弾性支持部が影響を受け、記録媒体（記録メディア）にいわゆる「回転ずれ」が発生することがある。この場合、記録／再生時において、記録媒体において記録又は再生がなされるべき方向とプローブ電極の実際の走査方向とが一致しなくなってしまうという問題がある。例えば下記特許文献１には、この問題を解決するために、モータによる回転機構で補正を行うことについて記載されている。
【特許文献１】特許第３０４２８１７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１のモータによる回転機構には、装置全体のサイズが大きくなってしまうことや、回転機構の駆動に要する消費電力を低く抑えられないといった問題点がある。
【０００６】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、簡素な構造を有し小型であり、消費電力の少ない回転補正機構を備えたプローブアレイ型ストレージ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一観点に係るプローブアレイ型ストレージ装置は、情報を記録する記録媒体と、前記記録媒体に対して書込み又は読出しを行う複数のプローブ電極を備え、前記記録媒体に対向して設けられるプローブアレイと、前記記録媒体の平面に平行な第１の方向に沿って前記記録媒体と前記プローブアレイとを相対的に移動させる第１の櫛歯電極アクチュエータと、前記第１の方向に交差する第２の方向に沿って前記記録媒体と前記プローブアレイとを相対的に移動させる、互いに独立して制御が可能な複数の第２の櫛歯電極アクチュエータと、前記記録媒体と前記プローブアレイとの間の位置ずれを解消するように、前記複数の第２の櫛歯電極アクチュエータのそれぞれの駆動を制御する制御手段と、を具備する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、簡素な構造を有し小型であり、消費電力の少ない回転補正機構を備えたプローブアレイ型ストレージ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態に係るプローブアレイ型ストレージ装置について、図面を参照しながら説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態を図１から図６を用いて説明する。図１は、プローブアレイ型ストレージ装置の内部構造の概略を示す斜視図である。同図に示すように、本発明の実施形態に係るプローブアレイ型ストレージ装置は、複数のプローブ電極を備えたプローブアレイ１と、情報を記録する記録媒体（記録メディア）２と、記録媒体２の面に平行な少なくとも２つの軸方向に沿ってプローブアレイ１と記録媒体２とを相対移動させるために両者を駆動する静電駆動櫛歯電極アクチュエータ３ａ，３ｂと、静電駆動櫛歯電極アクチュエータ３ａ，３ｂにより駆動される記録媒体２を外部の枠５に対し弾性を利用して支持する弾性支持部（梁）４ａ、４ｂとを具備する。
【００１１】
プローブアレイ１と記録媒体２とを相対移動させる２つの軸方向において、第１の軸方向では、静電駆動櫛歯電極アクチュエータ３ａにより記録媒体２を駆動する。この第１の軸方向のことを「駆動軸方向」と称する。もう一方の第２の軸方向は、駆動軸方向に対して直交しており、この方向のことを「制御軸方向」と称する。制御軸方向では、静電駆動櫛歯電極アクチュエータ（制御軸）３ｂにより記録媒体２の送り駆動が行われる。
【００１２】
記録媒体２と、静電駆動櫛歯電極アクチュエータ３ａ、３ｂと、弾性支持部４ａ、４ｂとから構成される部分を「マイクロＸＹステージ」と称する。マイクロＸＹステージは、平面内（Ｘ−Ｙ面内）の移動に関して２方向の自由度を有する。
【００１３】
書込み及び読出しを行うプローブアレイ１は記録媒体２に対向するように配置される。プローブアレイ１を用いて記録媒体２を走査して記録又は再生を行う際は、記録媒体２上で記録又は再生されるべき方向とプローブアレイ１の走査方向とを一致させ、記録媒体２に対して、プローブアレイ１の各ヘッド（各プローブの先端）を位置決めする必要がある。しかしながら、温度のバラツキや経年劣化等により、記録媒体２を支持する弾性支持部４ａ、４ｂが影響を受け、記録媒体２とプローブアレイ１の相対位置に回転ずれが発生し、図２に示すように記録媒体２へ記録又は再生されるべき方向とプローブアレイ１の走査方向が一致しないことがある。
【００１４】
そこで本発明の実施形態では、制御軸方向の送り駆動を担う静電駆動櫛歯電極アクチュエータ３ｂが、互いに独立して駆動できるように少なくとも２つ以上に分割されており、分割された静電駆動櫛歯電極アクチュエータ３ｂのそれぞれを適切に制御することにより、その駆動力によって記録媒体２を回転ずれ補正のために回転させることを特徴としている。
【００１５】
図３は記録媒体２と弾性支持部４ａ、４ｂと、静電駆動櫛歯電極アクチュエータ３ａ、３ｂとを備えたマイクロＸＹステージをＳＯＩ基板により作製する場合の各層の構造を示している。このＳＯＩ基板は、Ｓｉ上層６とＳｉＯ２層（絶縁層）７とＳｉ下層８の３層構造となっている。記録媒体２については、Ｓｉ上層６にさらに記録媒体として適した材料を成膜する必要がある。図３（ａ）から分かるように、静電駆動櫛歯電極アクチュエータ３ｂは、それぞれ、静電駆動櫛歯電極アクチュエータ３ｂＵＬ，３ｂＵＲ，３ｂＤＬ，３ｂＤＲに分割されており、これらは独立して駆動可能である。
【００１６】
図４は、マイクロＸＹステージの構造的な関係を示す図である。Ｓｉ下層８及びＳｉＯ２層７により、駆動軸用の静電駆動櫛歯電極アクチュエータ３ａと、サーペンタイン（蛇行）形状を持つ駆動軸用の弾性支持部４ａとを構成している。静電駆動櫛歯電極アクチュエータ３ａにより駆動が行われると、図４（ａ）に示すように、固定部９，１０に対する可動部１１の相対的位置が駆動軸方向に沿って変化する。また、Ｓｉ上層６及びＳｉＯ２層７により、制御軸用の静電駆動櫛歯電極アクチュエータ３ｂと、サーペンタイン（蛇行）形状を持つ制御軸用の弾性支持部４ｂと、記録媒体２とを構成している。静電駆動櫛歯電極アクチュエータ３ｂにより駆動が行われると、図４（ｂ）に示すように、固定部１１に対する可動部１２の相対的位置が制御軸方向に沿って変化する。なお、制御軸用の静電駆動櫛歯電極アクチュエータ３ｂは、その固定電極部を３ｂＵＬ，３ｂＵＲ，３ｂＤＬ，３ｂＤＲに分割した構造となっている。
【００１７】
図５は、マイクロＸＹステージの電気的な関係（同電位）を示す図である。制御軸用の静電駆動櫛歯電極アクチュエータ３ｂについては、図５（ｂ）に示すように固定電極部が３ｂＵＬ，３ｂＵＲ，３ｂＤＬ，３ｂＤＲに分割されていることから、これら固定電極部（以下、それぞれＶＵＬ電極、ＶＵＲ電極、ＶＤＬ電極、ＶＤＲ電極という）のそれぞれに異なる電圧を印加して駆動することができる。
【００１８】
図６は、マイクロＸＹステージにより回転補正を行う場合の各静電駆動櫛歯電極アクチュエータ３ｂへの印加電圧の関係を説明するための図である。
【００１９】
回転補正のための制御を行う図示しない制御部は、例えば記録媒体２を反時計回りに回転させるために、ＶＵＲ電極とＶＤＬ電極に一定電圧をさらに加えて印加することにより、アクチュエータの駆動が行われるようにする。印加電圧が増量されることにより、ＶＵＲ電極とＶＤＬ電極の静電駆動櫛歯電極アクチュエータは、より引きつけられ、これが回転力となる。図６では、これを（ＶＵＬ，ＶＵＲ，ＶＤＲ，ＶＤＬ）＝（０，１，１，０）として示している。なお、ＶＵＬ電極とＶＤＲ電極から一定電圧をさらに減じて印加することにより駆動しても同じ結果が得られる。
【００２０】
同様に、制御部は、記録媒体２を時計回りに回転させるときには、ＶＵＬ電極とＶＤＲ電極に一定電圧をさらに加えて印加する。図６では、これを（ＶＵＬ，ＶＵＲ，ＶＤＲ，ＶＤＬ）＝（１，０，０，１）として示している。なお、ＶＵＲ電極とＶＤＬ電極から一定電圧をさらに減じて印加することにより駆動しても同じ結果が得られる。
【００２１】
また、記録媒体２を制御軸方向に並進させるには、制御部はＶＵＬ電極とＶＵＲ電極、或いはＶＤＬ電極とＶＤＲ電極に一定電圧をさらに加えて駆動するか、一定電圧をさらに減じて駆動を行う。
【００２２】
なお、回転ずれが生じたこと及びそのずれ量の検出は、任意の構成により行ってもよい。例えば、プローブアレイ１と記録媒体２とで重なり合う領域の面積変化を所定位置に配置した静電容量センサにより検出することにより行ってもよい（例えば特許文献１）。
【００２３】
あるいは、参考文献（M.A. Lantz, G. K. Binnig, M. Despont and Drechsler, "A micromechanical thermal displacement sensor with nanometer resolution", IBM Zurich Research Laboratory）に記載された熱変位センサによる検出を行ってもよい。
【００２４】
回転ずれの発生が検出されたら、その回転ずれ量がゼロとなるまで本実施形態の回転機構を制御することにより回転補正が実行される。
【００２５】
あるいは、制御部は、プローブアレイ１と記録媒体２との間の位置決めを行うためのフィードバック情報に基づいて適切な回転補正を行ってもよい。
【００２６】
したがって、記録媒体２とプローブアレイ１の相対位置に回転ずれが発生し、記録媒体２に対して記録又は再生を行うべき方向とプローブアレイ１の走査方向とが一致しない場合に、分割された制御軸用の静電駆動櫛歯電極アクチュエータ３ｂを個別に電圧印加して記録媒体２を回転駆動し、これにより回転補正を行うことができる。しかも本実施形態の回転機構は、モータ等による回転機構よりも簡素な構造を有し小型であり、消費電力も少ないという利点がある。
【００２７】
なお、本実施形態では、記録媒体２を弾性支持し、アクチュエータにより駆動するとして説明したが、記録媒体２とプローブアレイ１とを相対移動させることが目的であるから、記録媒体２を駆動させる代わりにプローブアレイ１を弾性支持し、駆動するようにしてもよい。また、制御軸用のみならず、駆動軸用の静電駆動櫛歯電極アクチュエータ３ａについても分割を行い、独立して駆動できるようにしてもよい。
【００２８】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態を図７を用いて説明する。第２の実施形態は図１乃至図６を用いて説明した第１の実施形態の変形例に係る。
【００２９】
図７は、マイクロＸＹステージにより回転補正を行う場合の各静電駆動櫛歯電極アクチュエータ３ｂへの印加電圧の関係を説明するための図である。第２の実施形態は、制御軸用の静電駆動櫛歯電極アクチュエータ３ｂの固定電極部を３つに分割した構造となっており、それぞれの電極に異なる電圧を印加して駆動することができる。
【００３０】
例えば、図示しない制御部は、記録媒体２を反時計回りに回転させるときは、ＶＵＲ電極とＶＤＬ電極に一定電圧をさらに加えて印加することにより駆動が行われるようにする。図７では、これを（ＶＵＬ，ＶＵＣ，ＶＵＲ，ＶＤＬ，ＶＤＣ，ＶＤＲ）＝（０，０，１，１，０，０）として示している。なお、ＶＵＲ電極とＶＤＬ電極から一定電圧を減じて印加することにより駆動しても同じ結果が得られる。
【００３１】
同様に、記録媒体２を時計回りに回転させるには、ＶＵＬ電極とＶＤＲ電極に一定電圧をさらに加えて印加する。図７では、これを（ＶＵＬ，ＶＵＣ，ＶＵＲ，ＶＤＬ，ＶＤＣ，ＶＤＲ）＝（１，０，０，０，０，１）として示している。なお、ＶＵＬ電極とＶＤＲ電極から一定電圧を減じて印加することにより駆動しても同じ結果が得られる。
【００３２】
また、制御軸方向に並進させる場合は、ＶＵＣ電極、或いはＶＵＲ電極とＶＵＣ電極とＶＵＬ電極、或いはＶＤＣ電極、或いはＶＤＲ電極とＶＤＣ電極とＶＤＬ電極に一定電圧をさらに加えて駆動するか、一定電圧をさらに減じて駆動すればよい。
【００３３】
このように制御軸用の静電駆動櫛歯電極アクチュエータ３ｂの固定電極部を３つに分割した第２の実施形態では、回転のための静電駆動櫛歯電極アクチュエータと並進のための静電駆動櫛歯電極アクチュエータを分けることが可能であるので、制御性が良好なものとなることが期待できる。
【００３４】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】プローブアレイ型ストレージ装置の内部構造の概略を示す斜視図
【図２】プローブ走査方向の回転ずれを説明するための図
【図３】マイクロＸＹステージをＳＯＩ基板により作製する場合の各層の構造を示す図
【図４】マイクロＸＹステージの構造的な関係を示す図
【図５】マイクロＸＹステージの電気的な関係（同電位）を示す図
【図６】マイクロＸＹステージにより回転補正を行う場合の各静電駆動櫛歯電極アクチュエータへの印加電圧の関係を説明するための図
【図７】本発明の第２の実施形態に係り、マイクロＸＹステージにより回転補正を行う場合の各静電駆動櫛歯電極アクチュエータへの印加電圧の関係を説明するための図
【符号の説明】
【００３６】
１・・・プローブアレイ；
２・・・記録媒体（記録メディア）；
３ａ・・・静電駆動櫛歯電極アクチュエータ（駆動軸）；
３ｂ・・・静電駆動櫛歯電極アクチュエータ（制御軸）；
４ａ・・・弾性支持部（梁）（駆動軸）；
４ｂ・・・弾性支持部（梁）（制御軸）；
５・・・外部の枠
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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