JP2968610B2 - 情報記録再生装置 - Google Patents
情報記録再生装置Info
- Publication number
- JP2968610B2 JP2968610B2 JP12470191A JP12470191A JP2968610B2 JP 2968610 B2 JP2968610 B2 JP 2968610B2 JP 12470191 A JP12470191 A JP 12470191A JP 12470191 A JP12470191 A JP 12470191A JP 2968610 B2 JP2968610 B2 JP 2968610B2
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- Japan
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- recording
- probe
- recording medium
- track groove
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、走査型トンネル顕微鏡
の原理を応用した情報記録再生装置に関するものであ
る。
の原理を応用した情報記録再生装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】高密度記録方法として、従来から種々の
方式が知られているが、代表的なものは磁気記録方式及
び光記録方式である。磁気記録方式では、記録再生に使
用する磁気ヘッド等の装置の制約により記録波長が決ま
り、この場合に１μｍ程度が限界となる。光記録方式で
は、記録再生に使用される光のビーム径によって記録波
長が制限され、１〜０．５μｍ程度が限界となってい
る。
方式が知られているが、代表的なものは磁気記録方式及
び光記録方式である。磁気記録方式では、記録再生に使
用する磁気ヘッド等の装置の制約により記録波長が決ま
り、この場合に１μｍ程度が限界となる。光記録方式で
は、記録再生に使用される光のビーム径によって記録波
長が制限され、１〜０．５μｍ程度が限界となってい
る。
【０００３】一方、近年では走査型トンネル顕微鏡（以
下ＳＴＭと云う）が開発され（G.Binnig et all. ,Helv
etica Acta,55,726(1982) ）、固体表面状態を水平分解
能が数オングストローム、垂直分解能が１オングストロ
ーム以下の高分解能で観測できるようになっている。
下ＳＴＭと云う）が開発され（G.Binnig et all. ,Helv
etica Acta,55,726(1982) ）、固体表面状態を水平分解
能が数オングストローム、垂直分解能が１オングストロ
ーム以下の高分解能で観測できるようになっている。
【０００４】このＳＴＭの原理を用いて、記録媒体の表
面上に凹凸又は電子状態の変化をｎｍの単位で記録再生
することが、例えば特開昭６３−１６１５５２号公報、
同１６１５５３号公報に開示されている。このＳＴＭの
原理を利用した従来の情報記録再生方式において、記録
再生を行うためのピックアップである探針の記録媒体上
での位置制御に関する配慮を行ったものは少なく、記録
媒体上に予めトラック溝を形成する方法が、例えば特開
平１−１０７３４１号公報、同１３３２３９公報に提案
されている。
面上に凹凸又は電子状態の変化をｎｍの単位で記録再生
することが、例えば特開昭６３−１６１５５２号公報、
同１６１５５３号公報に開示されている。このＳＴＭの
原理を利用した従来の情報記録再生方式において、記録
再生を行うためのピックアップである探針の記録媒体上
での位置制御に関する配慮を行ったものは少なく、記録
媒体上に予めトラック溝を形成する方法が、例えば特開
平１−１０７３４１号公報、同１３３２３９公報に提案
されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このようなＳＴＭの原
理を用いた記録再生方式において、記録媒体に予め物理
的或いは電気的なトラックを形成する場合、トラックの
形成の際にトラックと記録面の境界付近で記録媒体の平
坦性が失われる。
理を用いた記録再生方式において、記録媒体に予め物理
的或いは電気的なトラックを形成する場合、トラックの
形成の際にトラックと記録面の境界付近で記録媒体の平
坦性が失われる。
【０００６】例えば、雲母上に金（Ａｕ）をエピタキシ
ャル成長させると、容易に平坦な金属電極表面が得られ
るが、本発明者はこの金属電極表面に集束イオンビーム
（以下ＦＩＢと云う）を用いてトラック溝を形成し、記
録面及びトラック溝近傍で表面平坦性の評価を試みた。
金属電極表面にはＡｕ++を用い、電圧Ｖ＝８０ｋＶ、電
流Ｉ＝２６ｐＡで、幅１００ｎｍ、深さ３０ｎｍの物理
的なトラック溝を形成し、この表面をＳＴＭで観察し平
坦性を評価したところ、トラック溝の近傍５０ｎｍの部
分がＦＩＢにより平坦性が乱され、高さ１０ｎｍ程度の
凹凸が観察された。
ャル成長させると、容易に平坦な金属電極表面が得られ
るが、本発明者はこの金属電極表面に集束イオンビーム
（以下ＦＩＢと云う）を用いてトラック溝を形成し、記
録面及びトラック溝近傍で表面平坦性の評価を試みた。
金属電極表面にはＡｕ++を用い、電圧Ｖ＝８０ｋＶ、電
流Ｉ＝２６ｐＡで、幅１００ｎｍ、深さ３０ｎｍの物理
的なトラック溝を形成し、この表面をＳＴＭで観察し平
坦性を評価したところ、トラック溝の近傍５０ｎｍの部
分がＦＩＢにより平坦性が乱され、高さ１０ｎｍ程度の
凹凸が観察された。
【０００７】この凹凸の大きさは、ＳＴＭの原理を利用
した情報記録再生方式の単位記録ビット程度の大きさで
あるためために、トラック溝の近傍で記録、再生を行っ
ても記録ビットと電極基板の凹凸の区別が不可能でＳ／
Ｎ比の低下を招来する。
した情報記録再生方式の単位記録ビット程度の大きさで
あるためために、トラック溝の近傍で記録、再生を行っ
ても記録ビットと電極基板の凹凸の区別が不可能でＳ／
Ｎ比の低下を招来する。
【０００８】本発明の目的は、記録媒体上で探針の位置
制御を行うためのトラックと探針の相対位置を検出し、
この位置情報により探針が情報記録再生の開始及び停止
を行うタイミングを制御し、記録、再生の信頼性が高い
情報記録再生装置を提供することにある。
制御を行うためのトラックと探針の相対位置を検出し、
この位置情報により探針が情報記録再生の開始及び停止
を行うタイミングを制御し、記録、再生の信頼性が高い
情報記録再生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】上述の目的を達成するた
めの本発明に情報記録再生装置は、記録媒体と導電性探
針との間を流れるトンネル電流を用い、前記記録媒体の
表面に凹凸又は電子状態の変調を及ぼして記録を行い、
再生時は前記記録媒体の変調をトンネル電流の変化とし
て検出する情報記録再生装置において、前記記録媒体上
でのピックアップの位置制御を行うためのトラック溝と
前記探針との相対位置を示す位置情報を検出する検出手
段と、該検出手段の出力により前記探針からの情報の記
録再生の開始及び停止のタイミングを制御する制御手段
と、前記位置信号としてトラック溝のエッジ信号を用
い、前記情報の記録再生の開始及び停止のタイミング信
号として、前記エッジ信号から一定の時間遅れを持つ信
号を生成する生成手段とを備えたことを特徴とする。
めの本発明に情報記録再生装置は、記録媒体と導電性探
針との間を流れるトンネル電流を用い、前記記録媒体の
表面に凹凸又は電子状態の変調を及ぼして記録を行い、
再生時は前記記録媒体の変調をトンネル電流の変化とし
て検出する情報記録再生装置において、前記記録媒体上
でのピックアップの位置制御を行うためのトラック溝と
前記探針との相対位置を示す位置情報を検出する検出手
段と、該検出手段の出力により前記探針からの情報の記
録再生の開始及び停止のタイミングを制御する制御手段
と、前記位置信号としてトラック溝のエッジ信号を用
い、前記情報の記録再生の開始及び停止のタイミング信
号として、前記エッジ信号から一定の時間遅れを持つ信
号を生成する生成手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
【作用】上述の構成を有する情報記録再生装置は、記録
媒体上で探針を位置制御するためのトラック溝近傍の凹
凸が、記録再生時における偽信号として取り込まれるこ
とを防止する。
媒体上で探針を位置制御するためのトラック溝近傍の凹
凸が、記録再生時における偽信号として取り込まれるこ
とを防止する。
【００１１】
【実施例】本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明
する。図１は構成図を示し、１は記録媒体であり、その
表面には記録ビット列Ｂ、トラック溝Ｔが設けらてい
る。記録媒体１に近接して、白金（Ｐｔ）を機械的に切
断し尖鋭化した探針２を駆動する円筒型圧電素子３が設
けられており、円筒型圧電素子３は図示しないリニアモ
ータ等の粗動駆動機構により任意のビット列Ｂにアクセ
スできるようになっている。探針２と記録媒体１の間に
は、可変電源４によりバイアス電圧が印加され、探針２
と記録媒体１はトンネル電流又は電界放射電流が流れる
程度まで近付いている。探針２は電流電圧変換回路５に
電気的に接続され、電流電圧変換回路５の出力はローパ
スフィルタ６、ハイパスフィルタ７にそれぞれ並列的に
接続されている。ローパスフィルタ６の出力は参照値Ｓ
と比較するための距離制御回路８に接続され、距離制御
回路８の出力S1は圧電素子３のＺ方向駆動電極３ｚ、溝
検出回路９に接続される。溝検出回路９の出力はタイミ
ング発生回路１０に接続され、更にタイミング発生回路
１０の出力は可変電源４に接続されている。一方、ハイ
パスフィルタ７の出力はバッファ回路１１、復調回路１
２を経て再生信号S2となっている。また、タイミング発
生回路１０には記録信号S3が入力され、バッファ回路１
１にはタイミング発生回路１０からの出力S4が入力され
ている。
する。図１は構成図を示し、１は記録媒体であり、その
表面には記録ビット列Ｂ、トラック溝Ｔが設けらてい
る。記録媒体１に近接して、白金（Ｐｔ）を機械的に切
断し尖鋭化した探針２を駆動する円筒型圧電素子３が設
けられており、円筒型圧電素子３は図示しないリニアモ
ータ等の粗動駆動機構により任意のビット列Ｂにアクセ
スできるようになっている。探針２と記録媒体１の間に
は、可変電源４によりバイアス電圧が印加され、探針２
と記録媒体１はトンネル電流又は電界放射電流が流れる
程度まで近付いている。探針２は電流電圧変換回路５に
電気的に接続され、電流電圧変換回路５の出力はローパ
スフィルタ６、ハイパスフィルタ７にそれぞれ並列的に
接続されている。ローパスフィルタ６の出力は参照値Ｓ
と比較するための距離制御回路８に接続され、距離制御
回路８の出力S1は圧電素子３のＺ方向駆動電極３ｚ、溝
検出回路９に接続される。溝検出回路９の出力はタイミ
ング発生回路１０に接続され、更にタイミング発生回路
１０の出力は可変電源４に接続されている。一方、ハイ
パスフィルタ７の出力はバッファ回路１１、復調回路１
２を経て再生信号S2となっている。また、タイミング発
生回路１０には記録信号S3が入力され、バッファ回路１
１にはタイミング発生回路１０からの出力S4が入力され
ている。
【００１２】探針２により得られるトンネル電流又は電
界放射電流は、探針２に接続された電流電圧変換回路５
によって電圧変換された後に、ローパスフィルタ６を経
て距離制御回路８に入る。距離制御回路８はトンネル電
流又は電界放射電流が一定になるように距離制御信号S1
を出力し、圧電素子３をＺ方向に駆動する。
界放射電流は、探針２に接続された電流電圧変換回路５
によって電圧変換された後に、ローパスフィルタ６を経
て距離制御回路８に入る。距離制御回路８はトンネル電
流又は電界放射電流が一定になるように距離制御信号S1
を出力し、圧電素子３をＺ方向に駆動する。
【００１３】記録媒体１としては、電圧電流のスイッチ
ング特性に対しメモリ効果を持つ材料を基板電極上に形
成したものを用いた。本実施例では、雲母の平坦な基板
上に金（Ａｕ）をエピタキシャル成長した基板電極を用
意し、先ずこの基板電極の表面に集束イオンビーム（Ｆ
ＩＢ）を用いてトラッキング用の溝を形成した。イオン
ビームＡｕ++を用い、Ｖ＝８０ｋＶ、Ｉ＝２６ｐＡで、
幅１００ｎｍ、深さ３０ｎｍの溝を形成した。そして、
電圧電流のスイッチング特性に対しメモリ効果を持つ材
料としてスクアリウム−ビス−６−オクチルアズレンを
用い、ラングミュア・ブロジェット法（ＬＢ法）によ
り、単分子膜２層の累積膜を基板電極上に形成し記録媒
体１とした。
ング特性に対しメモリ効果を持つ材料を基板電極上に形
成したものを用いた。本実施例では、雲母の平坦な基板
上に金（Ａｕ）をエピタキシャル成長した基板電極を用
意し、先ずこの基板電極の表面に集束イオンビーム（Ｆ
ＩＢ）を用いてトラッキング用の溝を形成した。イオン
ビームＡｕ++を用い、Ｖ＝８０ｋＶ、Ｉ＝２６ｐＡで、
幅１００ｎｍ、深さ３０ｎｍの溝を形成した。そして、
電圧電流のスイッチング特性に対しメモリ効果を持つ材
料としてスクアリウム−ビス−６−オクチルアズレンを
用い、ラングミュア・ブロジェット法（ＬＢ法）によ
り、単分子膜２層の累積膜を基板電極上に形成し記録媒
体１とした。
【００１４】記録再生時に探針２と記録媒体１の間には
可変電源４によりバイアス電圧が印加され、トンネル電
流が流れる程度まで近付いている。この状態で記録媒体
１の所望の位置まで探針２を移動し、可変電源４からの
バイアス電圧を変調し、電気メモリ効果を生ずる閾値電
圧を越える電圧を探針２と記録媒体１の間に印加し記録
を行う。再生についても同様に、可変電源４から読取用
バイアス電圧を探針２を記録媒体１の間に加え、所望の
位置で再生を行う。
可変電源４によりバイアス電圧が印加され、トンネル電
流が流れる程度まで近付いている。この状態で記録媒体
１の所望の位置まで探針２を移動し、可変電源４からの
バイアス電圧を変調し、電気メモリ効果を生ずる閾値電
圧を越える電圧を探針２と記録媒体１の間に印加し記録
を行う。再生についても同様に、可変電源４から読取用
バイアス電圧を探針２を記録媒体１の間に加え、所望の
位置で再生を行う。
【００１５】具体的には、記録時に探針２と記録媒体１
の間に可変電源４によりバイアス電圧０．１〜１Ｖ程度
印加し、１ｐＡのトンネル電流が流れる程度まで近付け
ておく。この状態で、記録媒体１の所望の位置まで探針
２を移動し、可変電源４を変調し、６Ｖのパルス電圧を
探針２と記録媒体１の間に印加すると、１０〜１００ｐ
Ａの電流が流れる大きさ１０ｎｍφのビットが形成さ
れ、パルス電圧の印加後はその状態が保持される。再生
時には、探針２と記録媒体１の間に電気メモリ効果を生
じない１Ｖの電圧を印加し、トンネル電流の変化を検出
する。
の間に可変電源４によりバイアス電圧０．１〜１Ｖ程度
印加し、１ｐＡのトンネル電流が流れる程度まで近付け
ておく。この状態で、記録媒体１の所望の位置まで探針
２を移動し、可変電源４を変調し、６Ｖのパルス電圧を
探針２と記録媒体１の間に印加すると、１０〜１００ｐ
Ａの電流が流れる大きさ１０ｎｍφのビットが形成さ
れ、パルス電圧の印加後はその状態が保持される。再生
時には、探針２と記録媒体１の間に電気メモリ効果を生
じない１Ｖの電圧を印加し、トンネル電流の変化を検出
する。
【００１６】次に、図２、図３により記録再生時におけ
る探針２の位置制御について説明する。探針２は記録媒
体１上を図２のＡに示すように二次元的に走査する。こ
のとき、探針２が基板電極に施されたトラック溝Ｔの一
部を横切りながらトラック溝Ｔに沿って走査するよう
に、タイミング発生回路１０から圧電素子３に水平位置
制御信号S5を出力する。
る探針２の位置制御について説明する。探針２は記録媒
体１上を図２のＡに示すように二次元的に走査する。こ
のとき、探針２が基板電極に施されたトラック溝Ｔの一
部を横切りながらトラック溝Ｔに沿って走査するよう
に、タイミング発生回路１０から圧電素子３に水平位置
制御信号S5を出力する。
【００１７】本実施例においては、L1＝１μｍの範囲を
走査しながら記録再生を行っている。このとき、図２
(a) に示すように探針２が常時トラック溝Ｔの端部をL2
＝０．０５μｍだけ横切るように水平方向に位置制御す
る。具体的には、図３(b) に示すように距離制御信号S1
をモニタし、探針２がトラック溝Ｔの中に入り込むと距
離制御信号S1が大きく変化することから、図３(c) に示
すように探針２がトラック溝Ｔ中に入り込んでいる時間
や、図３(d) に示すようにトラック溝Ｔのエッジ位置を
検出できる。そこで、探針２がトラック溝Ｔ中に入り込
んでいる時間Δtを一定とするように、水平位置制御信
号S5を制御することにより、探針２は記録媒体１上をト
ラック溝Ｔに沿って動いてゆく。
走査しながら記録再生を行っている。このとき、図２
(a) に示すように探針２が常時トラック溝Ｔの端部をL2
＝０．０５μｍだけ横切るように水平方向に位置制御す
る。具体的には、図３(b) に示すように距離制御信号S1
をモニタし、探針２がトラック溝Ｔの中に入り込むと距
離制御信号S1が大きく変化することから、図３(c) に示
すように探針２がトラック溝Ｔ中に入り込んでいる時間
や、図３(d) に示すようにトラック溝Ｔのエッジ位置を
検出できる。そこで、探針２がトラック溝Ｔ中に入り込
んでいる時間Δtを一定とするように、水平位置制御信
号S5を制御することにより、探針２は記録媒体１上をト
ラック溝Ｔに沿って動いてゆく。
【００１８】記録は探針２の位置制御を行いながら、記
録媒体１上で記録信号に応じて可変電源４を制御し、記
録ビット列Ｂを記録する。再生は所望の記録ビット列Ｂ
に円筒型圧電素子３及び図示しない粗動駆動機構によっ
て移動した後に、記録時と同様に探針２の位置制御を行
いながら、記録媒体１上の記録ビット領域からのトンネ
ル電流の変化を検出する。記録ビットはトラック溝Ｔや
基板電極のうねりに比べて高い空間周波数で記録されて
いるので、ハイパスフィルタ７の後段にバッファ回路１
１を接続し、例えば二値化回路のような復調回路１２を
用いて再生信号S2を得る。この記録再生に際して、図３
(e) に示す開始及び停止の記録再生タイミング信号S4
は、図３(d) に示すトラック溝Ｔのエッジ信号を用いて
タイミング発生回路１０により生成する。
録媒体１上で記録信号に応じて可変電源４を制御し、記
録ビット列Ｂを記録する。再生は所望の記録ビット列Ｂ
に円筒型圧電素子３及び図示しない粗動駆動機構によっ
て移動した後に、記録時と同様に探針２の位置制御を行
いながら、記録媒体１上の記録ビット領域からのトンネ
ル電流の変化を検出する。記録ビットはトラック溝Ｔや
基板電極のうねりに比べて高い空間周波数で記録されて
いるので、ハイパスフィルタ７の後段にバッファ回路１
１を接続し、例えば二値化回路のような復調回路１２を
用いて再生信号S2を得る。この記録再生に際して、図３
(e) に示す開始及び停止の記録再生タイミング信号S4
は、図３(d) に示すトラック溝Ｔのエッジ信号を用いて
タイミング発生回路１０により生成する。
【００１９】具体的には、トラック溝Ｔの近傍の５０ｎ
ｍではデータの記録再生を行わないように、エッジ信号
から時間Δｔだけ遅れた記録再生タイミング信号S4を生
成する。この記録再生タイミング信号S4を基準として、
記録時には可変電源４のタイミング制御を行い、記録開
始のタイミングを管理する。そして、再生時には復調回
路１２につながるバッファ回路１１のタイミング制御を
行い、再生開始のタイミングを管理する。これにより、
トラック溝Ｔの近傍の凹凸が記録再生時に偽信号として
取り込まれることが防止される。
ｍではデータの記録再生を行わないように、エッジ信号
から時間Δｔだけ遅れた記録再生タイミング信号S4を生
成する。この記録再生タイミング信号S4を基準として、
記録時には可変電源４のタイミング制御を行い、記録開
始のタイミングを管理する。そして、再生時には復調回
路１２につながるバッファ回路１１のタイミング制御を
行い、再生開始のタイミングを管理する。これにより、
トラック溝Ｔの近傍の凹凸が記録再生時に偽信号として
取り込まれることが防止される。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る情報記
録再生装置は、ＳＴＭの原理を用いた記録再生方式にお
いて、高精度のトラッキングを行いながら高いＳ／Ｎ比
での記録再生が可能となる。
録再生装置は、ＳＴＭの原理を用いた記録再生方式にお
いて、高精度のトラッキングを行いながら高いＳ／Ｎ比
での記録再生が可能となる。
【図１】実施例の構成図である。
【図２】探針の記録媒体上の走査の説明図である。
【図３】タイミングチャート図である。
１ 記録媒体 ２ 探針 ３ 円筒型圧電素子 ４ 可変電源 Ｂ 記録ビット列 Ｔ トラック溝
フロントページの続き (72)発明者 黒田 亮 東京都大田区下丸子三丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 畑中 勝則 東京都大田区下丸子三丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−1947（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G11B 9/00
Claims (1)
- 【請求項１】 記録媒体と導電性探針との間を流れるト
ンネル電流を用い、前記記録媒体の表面に凹凸又は電子
状態の変調を及ぼして記録を行い、再生時は前記記録媒
体の変調をトンネル電流の変化として検出する情報記録
再生装置において、前記記録媒体上でのピックアップの
位置制御を行うためのトラック溝と前記探針との相対位
置を示す位置情報を検出する検出手段と、該検出手段の
出力により前記探針からの情報の記録再生の開始及び停
止のタイミングを制御する制御手段と、前記位置信号と
してトラック溝のエッジ信号を用い、前記情報の記録再
生の開始及び停止のタイミング信号として、前記エッジ
信号から一定の時間遅れを持つ信号を生成する生成手段
とを備えたことを特徴とする情報記録再生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12470191A JP2968610B2 (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | 情報記録再生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12470191A JP2968610B2 (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | 情報記録再生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04328343A JPH04328343A (ja) | 1992-11-17 |
| JP2968610B2 true JP2968610B2 (ja) | 1999-10-25 |
Family
ID=14891956
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12470191A Expired - Fee Related JP2968610B2 (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | 情報記録再生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2968610B2 (ja) |
-
1991
- 1991-04-26 JP JP12470191A patent/JP2968610B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04328343A (ja) | 1992-11-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |