JPH04155635A - 情報記録ユニットと情報記録及び／又は再生装置と情報記録及び／又は再生方法と情報記録媒体 - Google Patents

情報記録ユニットと情報記録及び／又は再生装置と情報記録及び／又は再生方法と情報記録媒体

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JPH04155635A
JPH04155635A JP2280696A JP28069690A JPH04155635A JP H04155635 A JPH04155635 A JP H04155635A JP 2280696 A JP2280696 A JP 2280696A JP 28069690 A JP28069690 A JP 28069690A JP H04155635 A JPH04155635 A JP H04155635A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、走査型トンネル顕微鏡を応用した記録再生装
置の改良に関するものである。
〔従来の技術〕
近年、物質表面及び表面近傍の電子構造を直接観察でき
る走査型トンネル顕微鏡（以後ＳＴＭと略す）が開発さ
れ、［Ｇ、Ｂ１ｎｎ１ｇ　　ｅｔａｌ、、　Ｈｅ１ｖｅ
ｔｉｃａＰｈｙｓｉｃａ　　Ａｃｔａ、５５，７２６　
（１９８２）］単結晶、非結晶を問わず実空間像の高い
分解能の測定が出来るようになり、しかも媒体に電流に
よる損傷を与えずに低電力で観測出来る利点をも有し、
さらには超高真空中のみならず大気中、溶液中でも動作
し種々の材料に対して用いることが出来るため広範囲な
応用が期待されている。
そして最近このＳＴＭを応用した記録再生装置〔特開昭
６３−１６１５５２号公報、６３−１６１５５３号公報
参照〕も開発されている。
これらの従来の記録再生装置は第７図の様な構成を用い
ている。
これらの装置では電圧印加装置５を用いて、トンネル電
流が流れる程度の直流電圧を記録媒体８に加えた状態で
、そのトンネル電流を一定とするようなプローブ電極（
探針）６と記録媒体８との距離の制御が行なわれている
。そして記録位置における電気特性に対してスイッチン
グメモリ効果を持つ記録媒体８へのパルス電圧の印加に
より、記録部位に局所的に電気抵抗の異なる部分が作り
出される。
再生時には微弱な電圧を印加しながら電流増幅器７、サ
ーボ回路３及び三次元駆動機構２を用いて探針６と記録
層の距離を一定に制御する。モしてＸＹ走査駆動回路４
と三次元駆動機構２を用いて記録媒体面上を走査し探針
６を検出電流が一定となるように表面を倣わせ記録操作
による電気抵抗の違いに対応するＺ軸方向の制御量と面
内での探針の位置から記録情報を再現している。これら
の制御はマイクロコンピュータｌによって行なわれてい
る。またトンネル電流が流れ始めるのはプローブ電極６
と記録媒体８の距離がｌｎｍ程度まで近接してからであ
るためプローブ電極６と記録媒体８の微動制御部分は高
精度な加工・製作技術が必要である。
〔発明が解決しようとしている課題〕
上述の如（、この様な記録再生技術においてはプローブ
電極と記録媒体との間隔を高精度に調整する事が必要で
あるが、同時に本記録再生装置を汎用化する為にはこの
間隔調整のより簡素化が必要である。特にプローブ電極
と記録媒体とを媒体面に平行方向に相対移動させる際に
、移動毎に前述高精度間隔調整を長時問責やして行なう
形態では、汎用の記録再生装置としては不利になる。本
発明は前述従来例の応用発明であり、プローブと記録媒
体間に媒体面平行方向相対移動を行なう場合も常に高精
度に、かつ簡便に必要な間隔を維持する事を可能にする
情報記録媒体及びユニット、更に情報記録及び／又は再
生装置と同方法を提供する事を目的とする。
〔課題を解決する為の手段〕
上述の目的を達成する為、本発明は、情報記録及び／又
は再生用装置によって情報が記録及び／又は再生される
べき情報記録媒体が装着されるユニットで、前記情報記
録媒体に情報記録を行なうため及び／又は前記情報記録
媒体から情報再生を行なうためのプローブと、該プロー
ブを前記情報記録媒体に対して対向配置させるように支
持する支持体と、該支持体に設けられ前記支持体と情報
記録媒体との間隔を一定に保持した状態で前記支持体と
情報記録媒体との相対移動を可能にする摺動面とを設け
ている。又は、情報記録媒体に対して情報記録及び／又
は再生を行なう装置で、前記情報記録媒体に情報記録を
行なうため及び／又は前記情報記録媒体から情報再生を
行なうためのプローブと、該プローブを前記情報記録媒
体に対して対向配置させるように支持する支持体と、該
支持体に設けられ前記支持体と情報記録媒体との間隔を
一定に保持した状態で前記支持体と情報記録媒体との相
対移動を可能にする摺動面とを設けている。又は、情報
記録媒体に対して情報記録及び／又は再生を行なう方法
で、情報記録及び／又は再生用プローブを前記情報記録
媒体に対して対向配置させるように支持する支持体と前
記情報記録媒体との間隔を一定に保持した状態で前記支
持体と情報記録媒体とを摺動面を摺動させて相対移動さ
せる過程と、前記プローブにより前記情報記録媒体に情
報記録を行なう過程及び／又は前記情報記録媒体から情
報再生を行なう過程とを設けている。又は、情報記録及
び／又は再生用装置に設けられた情報記録及び／又は情
報再生を行なうためのプローブによって情報が記録及び
／又は再生されるべき情報記録媒体で、前記プローブに
よって情報記録及び／又は情報再生を行なわれる記録領
域と、該記録領域と前記プローブを支持する支持体との
間隔を一定に保持した状態で前記支持体と記録領域との
相対移動を可能にする摺動面とを設けている。
〔実施例〕
第１図は本発明の第１の実施例に係る記録再生装置を示
す概略図である。第１図中４０１は装置系全体の制御を
行なうマイクロコンピュータである。４０３はサーボ回
路、４０４はＸＹ走査駆動回路、４０５はプローブ電極
と記録媒体との間に電圧を印加する電圧印加装置、４０
６はタングステンよりなるプローブ電極、４０７は電流
増幅器、４０８はＬＢ法により５ＯＡＺ　（スクアリリ
ウム−ビス−６−オクチルアズレン）を４層積層した記
録媒体、４０９は真空蒸着法によりＣｒを５０人堆積さ
せ更にその上にＡｕを３００人同法により蒸着した下地
電極、４１０は石英ガラスの基板、４１１は積層圧電素
子からなる上下機構、４１２は上下機構駆動回路、４１
３はｘｙ駆動機構、４１４はＸＹ駆動回路、４１５はプ
ローブ電極４０６、記録媒体４０８、下地電極４０９、
基板４１０を密封する密閉構造を構成する密閉容器であ
る。プローブ電極４０６は簡略化の為、ここでは３つの
み示す。複数のプローブ電極４０６にはそれぞれ図の様
にサーボ回路４０３、ＸＹ走査機構４０４、電圧印加装
Ｎ４０５、電流増幅器４０７が設けられ、又それぞれに
（第１図では不図示の）後述するプローブ電極を駆動す
る三次元駆動機構が容器４１５内部に設けられている。
密閉容器４１５は記録再生装置本体に着脱可能である。
記録媒体４０８に情報の記録を行なうには、プローブ電
極４０６を記録媒体４０８に近づけ、電圧印加装置４０
５により例えば高さ３．５Ｖ、幅５０ｎｓの矩形状パル
ス電圧を印加することにより記録媒体４０８が特性変化
を起こし電気抵抗の低い部分（１ビツトに相当）が生じ
ることを使う。不図示の三次元駆動機構及びＸＹ駆動機
構４１３を用いて各プローブ電極４０６及び記録媒体４
０８をＸＹ力方向記録媒体の面に平行な方向）に走査し
ながら、各プローブ電極で独立に所望の位置へパルス印
加を行なうことで記録ができる。
再生を行なうには、記録電圧より低い例えば２００　ｍ
　Ｖの直流電圧をプローブ電極４０６と記録媒体４０８
とに加えながら、電流増幅器４０７とサーボ回路４０３
を用いて検出される電流が例えば０．ｌｎＡの一定にな
るように三次元駆動機構のＺ方向（プローブ電極４０６
と記録媒体４０８の間隔方向）駆動を各プローブ電極毎
に独立にフィードバック制御しながら記録媒体面上を記
録時と同様に二次元走査する。この時のフィードバック
量（２方向駆動量）は記録媒体上の記録情報に対応して
おり、記録位置との対応をとることで再生を行なう。消
去は記録と同様にして、例えば５Ｖ、パルス巾１μｓ三
角波パルス電圧を印加して行なう。これら全体の制御は
マイクロコンピュータ４０１によって行なう。
第２図は本発明第１の実施例の記録再生装置から取り外
した密閉容器４１５の外観図である。この容器内には複
数のプローブ電極と記録媒体が相対して配置されている
。６２７は装置本体と信号のやりとりを行なうための電
極、７３１はｘＹ駆動機構４１３の入る窓である。装置
本体に密閉容器が挿入された状態で、電極６２７と装置
側に設けた不図示の接触電極とが接触して、第１図に示
した様な配線が完成する。
第３図は、プローブ電極を２軸方向（記録媒体表面と垂
直方向）及びＸＹ力方向駆動する三次元駆動機構の概略
図である。８００はバイモルフ梁、８０２は駆動用の配
線領域である。バイモルフ粱８００及びプローブ電極４
０６の製作は、マイクロメカニクス、あるいはマイクロ
メカニクスと呼ばれている公知の方法で行なった。
〔参考文献：　Ｋ、Ｅ、Ｐｅｔｅｒｓｅｎ、　　Ｐｒｏ
ｃ、ＩＥＥＥ７０、４２０　（１９８２）及びＴ、Ｒ，
ＡＩｂｒｅｃｈｔ、　ｅｔａｌ、、　　４ｔｈ　　　Ｉ
ｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　　　ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ
ｏｎ　　ＳＴＭ／ＳＴＳ　　（ＳＴＭ　　’８９）ＰＩ
−２９，５ＩＯ−２〕 粱８００の断面構成は幅方向に２つの上電極（Ａｕ）／
絶縁膜（Ｓｉ３Ｎ４）／ピエゾ（ＺｎＯ）／絶縁膜（Ｓ
ｉ３Ｎ４）／中電極（Ａｕ）／絶縁膜（Ｓｉ３Ｎ４）／
ピエゾ（ＺｎＯ）／絶縁膜（Ｓｉ３Ｎ４）／幅方向に２
つの下電極（Ａ　ｕ　）となっており、寸法とによりバ
イモルフ梁８００の先端即ちプローブ電極がＺ軸方向へ
変位し、その値は±１５Ｖで約５μｍである。又中電極
に対する上電極２つ、下電極２つへの電圧の加え方によ
りＸ１Ｙ軸方向への変位も可能である。タングステンか
らなるプローブ電極４０６からの配線はバイモルフ梁８
００上を通り配線領域８０２上の回路へ導ひかれ最終的
には電極６２７のいずれかとそれぞれつながっている。
又各バイモルフ梁８００の制御信号を電極６２７から導
く回路も配線領域８０２上に形成されている。
次に密閉容器４１５の断面を含む図を使い装置へのセツ
ティングを説明する。
第４図、第５図は本発明の密閉容器の詳細を示した図で
ある。
第４図はプローブ電極と記録媒体との位置関係を示す断
面図である。８０１はバイモルフ粱８００を固定する基
台、６１６は基台８０１を接着固定し情報記録担体の構
造体となるフレーム、７００は記録媒体４０８の下地で
ある前述の下地電極４０９、基板４１０より成る記録基
板、７００ａは記録基板７００上に設けられている突起
、６１７は記録基板７００を固定し、ＸＹ駆動機構４１
３と接続するフレームである。基台８０１の下面と突起
７００ａの上面は高精度に平面処理され、又記録媒体４
０８は突起７００ａ上面もカバーしている。更に突起７
００ａの高さはバイモルフ梁８００を支持する基台８０
１と、突起部以外の面（即ち記録再生が行なわれる面）
上の記録媒体４０８との間隔を所定の値にする為の高さ
に高精度に加工されている。６０９は突起７００ａ上の
記録媒体と基台８０１との摺動面である。突起７００ａ
上の記録媒体と基台８０１とがこの様に密着状態にされ
る事によりプローブ電極４０６と記録再生が実際に行な
われる部所の記録媒体４０８はある程度間隔が調整され
た状態、即ち粗の間隔調整が完了した状態になる。記録
媒体４０８に対して複数のプローブ電極４０６を一勢に
図面ＸＹ力方向太き（相対変位させる場合、ＸＹ駆動機
構４１３は、突起７００ａ上の記録媒体と基台８０１を
密着させたままフレーム６１７を介して記録媒体４０８
をＸＹ力方向駆動する。従って突起７００ａ上の記録媒
体と基台８０１は摺動面６０９で摺動する。この様にす
る事でプローブ電極４０６と実際に記録再生が行なわれ
る面上の記録媒体４０８はｘＹ駆動機構４１３による駆
動中も駆動終了後も常に前述粗の間隔調整完了状態が保
たれる。これによりＸＹ力方向大きな移動を行なう記録
又は再生時に移動毎にプローブ電極４０６と記録媒体４
０８の間隔調整に時間を太き（費やす必要がない。
第５図は、本発明情報記録担体を装置本体６３０にセツ
ティングし、窓７３１に圧電素子のインチ・ワーム構成
であるＸＹ駆動機構４１３を上下機構４】１により挿入
した状態を示している。記録基板を固定するフレーム６
１７は、記録媒体４０８に対し反対側の面がＸＹ駆動機
構４１３との結合部となっており、６２９は装置本体中
の制御系からの信号や電源を情報記録担体である密閉容
器内へ供給する電極接続部であり、７７０は密閉構造を
形成するメカニカルシールからなるパツキンである。密
閉部分は、基台８０トフレーム６１６．６１７・パツキ
ン７７０・記録基板７００・記録媒体４０８に囲まれた
領域である。
密閉容器４１５は装置本体６３０に対し矢印方向に着脱
可能である。着脱の際には上下機構４１１がＸＹ駆動機
構４１３を密閉容器４１５の着脱を妨げない位置まで下
げる。
密閉容器４１５を装置本体６３０に挿着した際には電極
接触部６２９と電極６２７とが接触し、電気的に接続さ
れ前述第１図に示した様な配線ができる。記録再生時に
は、各バイモルフ梁８００に印加する電圧を制御して各
プローブ電極４０６と記録媒体４０８との距離及びＸＹ
力方向微走査状態を制御し、記録媒体４０８面内方向の
大きな距離の走査はＸＹ駆動機構４１３で一勢に行なう
。
記録媒体面側に突起形状の摺動部を形成させることによ
り、プローブ電極、バイモルフ梁あるいは基台等の側が
媒体の記録再生用の領域まで接触してしまうことによる
損傷を防ぐことが可能になった。
第２の実施例を説明する。第１の実施例で記録媒体に用
いた５ＯＡＺの代わりにフッ素原子を含む高分子である
、無水ピロメリット酸及び２，２−ヒス（４−アミノフ
ェノキシフェニル）−１，３−へキサフルオロプロパン
からなるポリイミドを用いた装置構成は第１実施例と同
様なので図は省略する。
第１実施例と同様に記録、再生、消去を行うことが可能
であり、更にフッ素原子を含むポリイミドを記録層に用
いて行なったので摺動部の表面エネルギーが小さくなり
記録基板を滑らかに動かすことが可能である。
ポリイミド、特にフッ素原子を含むポリイミドを記録媒
体に用いることにより、この実施例の様に摺動面にも一
括して塗布すれば、記録媒体の形成と同時に摺動面の良
好な潤滑膜をも形成することができることになる。
第６図により本発明の第３実施例を説明する。第１実施
例と同様の部材には同じ符番を冠する。本実施例では第
１図で示した全ＸＹ走査駆動回路４０４、全サーボ回路
４０３が密閉容器４１５内に駆動回路６３１として内蔵
されたものである。その他の構成は第１、又は第２実施
例と同様なので第５図と同様の断面図でのみ示す。駆動
回路６３１内にプローブ電極４０６の駆動選択を行なう
選択器を含有させてもよい。マイクロコンピュータ４０
１の指令信号等は電極接触部６２９、電極６２７を介し
て容器４１５内部の駆動回路へ送られる。
上述各実施例ではプローブ電極４０６、記録媒体等のみ
（あるいは駆動回路も含めて）を密閉容器内に収納し、
密閉容器を装置本体に対し着脱可能にしているので、記
録媒体交換の際にこの密閉容器ごと交換でき、密閉容器
内の密封状態を媒体交換の為に変化させる必要がない。
又、プローブ電極４０６と記録媒体４０８とをある程度
近づけた状態のまま交換可能となり、ＸＹ力方向位置制
御時前述摺動部の存在により、この状態を常に保つこと
が可能となるので、フレーム挿着後のプローブ電極４０
６と記録媒体４０８との位置合わせのスピードアップが
可能である。
また、本実施例の構造を用いれば、プローブ電極４０６
と記録媒体４０８の精度を要求される部分がユニット化
されるために精度を比較的要求されない粗動部分・回路
・インターフェイス部分とは別工程で製造可能となり装
置組上げが容易となり生産性が向上する。また密閉容器
の脱着によって高精度部分が交換可能となるために事故
等による破損に対してメインテナンスが容易となる。
又、以上述べた実施例では、プローブ電極、バイモルフ
梁などをマイクロメカニクス手法で製作するため精度良
くでき、駆動回路等をバイモルフ梁と同基板上に組立て
ることができる。
上述した実施例のうち記録再生装置として示したものは
記録、再生あるいは０情報の記録であるところの消去の
みの機能を有する装置であっても良い。また、それらい
ずれかの組合わせの装置であっても良い。
突起は基台８０１あるいはフレーム６１６にあっても本
質的に本発明をはずれるものではなく、又突起は記録基
板とも基台側とも別体でも可能である。
〔効果〕
以上述べた本発明によれば、プローブと記録媒体間に媒
体面平行方向相対移動を行なう場合も常に高精度に、か
つ簡便に必要な間隔を維持する事を可能にする情報記録
媒体及びユニット、更に情報記録及び／又は再生装置と
同方法が可能となった。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の第１実施例における記録再生装置の概
略図、 第２図は同実施例における密閉容器の外観図、第３図は
プローブ電極駆動機構概略図、第４図、第５図は同実施
例における密閉容器の詳細を示す断面図、 第６図は本発明の第３実施例における記録再生装置を説
明する断面図、 第７図は従来例の説明図である。 ４０１・・・マイクロコンピュータ ４０５・・・電圧印加装置 ４０６・・・プローブ電極 ４０８・・・記録媒体 ４１３・・・ＸＹ駆動機構 ４１５・・・密閉容器 ６１６．６１７・・・フレーム ４１９．４２１・・・ソケット ６０９・・・摺動面 ６２７・・・電極 ８００・・・バイモルフ梁 ８０１・・・基台

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）情報記録及び／又は再生用装置によって情報が記録
    及び／又は再生されるべき情報記録媒体が装着されるユ
    ニットで、前記情報記録媒体に情報記録を行なうため及
    び／又は前記情報記録媒体から情報再生を行なうための
    プローブと、該プローブを前記情報記録媒体に対して対
    向配置させるように支持する支持体と、該支持体に設け
    られ前記支持体と情報記録媒体との間隔を一定に保持し
    た状態で前記支持体と情報記録媒体との相対移動を可能
    にする摺動面とを有することを特徴とする情報記録ユニ
    ット。 ２）前記プローブが複数あることを特徴とする特許請求
    の範囲第１項記載の情報記録ユニット。 ３）前記ユニットが情報記録及び／又は再生用装置から
    着脱可能であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
    記載の情報記録ユニット。 ４）更に前記情報記録媒体とプローブとを密閉する密閉
    容器を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
    載の情報記録ユニット。 ５）情報記録媒体に対して情報記録及び／又は再生を行
    なう装置で、前記情報記録媒体に情報記録を行なうため
    及び／又は前記情報記録媒体から情報再生を行なうため
    のプローブと、該プローブを前記情報記録媒体に対して
    対向配置させるように支持する支持体と、該支持体に設
    けられ前記支持体と情報記録媒体との間隔を一定に保持
    した状態で前記支持体と情報記録媒体との相対移動を可
    能にする摺動面とを有することを特徴とする情報記録及
    び／又は再生装置。 ６）情報記録媒体に対して情報記録及び／又は再生を行
    なう方法で、情報記録及び／又は再生用プローブを前記
    情報記録媒体に対して対向配置させるように支持する支
    持体と前記情報記録媒体との間隔を一定に保持した状態
    で前記支持体と情報記録媒体とを摺動面を慴動させて相
    対移動させる過程と、前記プローブにより前記情報記録
    媒体に情報記録を行なう過程及び／又は前記情報記録媒
    体から情報再生を行なう過程とを有することを特徴とす
    る情報記録及び／又は再生方法。 ７）前記情報記録媒体としてフッ素原子を含むポリイミ
    ド膜を用いることを特徴とする特許請求の範囲第６項記
    載の情報記録及び／又は再生方法。 ８）情報記録及び／又は再生装置に設けられた情報記録
    及び／又は情報再生を行なうためのプローブによって情
    報が記録及び／又は再生されるべき情報記録媒体で、前
    記プローブによって情報記録及び／又は情報再生を行な
    われる記録領域と、該記録領域と前記プローブを支持す
    る支持体との間隔を一定に保持した状態で前記支持体と
    記録領域との相対移動を可能にする摺動面とを有するこ
    とを特徴とする情報記録媒体。 ９）フッ素原子を含むポリイミド膜より構成されること
    を特徴とする特許請求の範囲第８項記載の情報記録媒体
    。
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