JPH0281378A - 記録装置及び記録装置の異常処理システム - Google Patents

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、記録素子と記録媒体との間隔の制御を行う記
録装置に係り、特に上記間隔を小さくし高密度の記録を
達成するのに好適で、又記録媒体の様式の任意性が高い
記録装置に関する。

〔従来の技術〕

記録素子と記録媒体の間に間隔を保って動作する記録装
置においては、上記間隔を狭小化することがすなわち高
密度記録につながる。そのための方法として記録素子の
位置で記録媒体に対して上記間隔が一定になるように上
下させる方法があり、この制御に記録媒体の表面を導電
体で覆い磁気へラドスライダに電極をつけ１．　ｉ！Ｈ
ｉｉと導電体の間のトンネル電流を用いて磁気ヘッドの
浮上高を制御するものとして、例えば特開昭６２−１２
５５２１号公報に開示されているようなものがある。

又、特開昭６２−２５０５７０号公報に開示されている
ように浮上するライダとヘッドの中間にアクチュエータ
を組み込み、スライダとヘッドを相対的に移動させこれ
に接触センサー又は静電容量センサーを同時に使用して
ヘッドと記録媒体との間隔を制御するものがある。

【発明が解決しようとする課題〕

上記のトンネル効果を用いた記録素子と記録媒体の間隔
制御をする記録装置では真空又は準真空中で２つの導体
の間に流れるトンネル電流が、２つの導体の距離の指数
関数となり、該距離の変化にトンネル電流が敏感に変化
することを利用しているが、このとき両溝体の間に流れ
るトンネル電流は典型的には距離１ｎｍで１ｎＡの電流
値である。この電流値は電極の形状にはあまり関係がな
い、何故ならこの場合のトンネル電流に関与しているの
はもつとも距離の小さい所の付近の数原子であり、それ
より一原子分の直径（０，１〜０．３ｎｍ）だけ遠い距
離の原子の所で流れるトンネル電流はかなり小さくなる
。従ってトンネル電流を電極の形状をかえることにより
トンネル電流の強度をふやすには電極の加工を原子−個
以内の精度で行う必要があり極めて難しく又高価となる
。又、トンネル電流の強度は１ｎＡ前後であるが、この
電流自体の検出も今日米で易しくない上に、この電極の
付近に存在する記録変換素子に発生する電気的・磁気的
な信号の影響をうけやすい、又、記録媒体の表面が導電
体でなければ上記トンネル効果は起こらない、又、上記
のようにトンネル電流は距離の指数関数なので、間隔距
離が数倍の数ｎｍとなるとトンネル電流値は急激に／Ｊ
Ｘさくなり極めてその検出が難しくなり、数ｎｍ以上の
間隔距離を検知することは戴しくなり、そのような距離
での間隔の制御は同様に極めて難しくなる。又、記録変
換素子と記録媒体の間隔距離が制御不可能な変化をした
ときの処理は上記技術では特に想定していない、又、上
記の接触センサーや静電容量センサーを使用するものは
、静電容量式の浮上高測定は測定対象となる物理量であ
る静電容址が２つの導電体の距離に一次のオーダーで比
例するため、測定すべき間隔距離が小さくなっても同一
の距離変化に対して同一の出力変化しかしないので、よ
り小さな間隔距離の制御は原理的にはより困難になる。

本発明の目的は、記録変換素子と記録媒体との間隔距離
を変化させることができる記録装置を提供することにあ
る。本発明の他の記録変換素子と記録媒体との間隔距離
を電気的ノイズに対して安定に、容易にできる制御シス
テムを提供することにある。

また、本発明の他の目的は、記録変換素子と記録媒体の
間隔距離が異常な変化又は変動した時に記録装置及び記
録内容を保護する異常処理システムを提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するための手段は以下の通りである。

その一部分に導電体を有した任意の記録形式の可動又は
固定された記録媒体と記録変換素子、この記録変換素子
は記録媒体から離れて記録・再生の一方又は両方を行う
、上記記録変換素子と電界電子放出のための電極は、上
記素子及び電極の両方又は素子のみと記録媒体との間隔
距離を変化させる変位機構によって支持機構に取りつけ
られ記録変換機構をなす。上記支持機構は記録変換機構
が記録媒体上を動けるような機構をもっていても良いし
、必要なければそのような機構はなくても良い、上記記
録媒体の導電体は複数あっても良いが、記録媒体と記録
素子の間隔制御の基準となるので、記録媒体の表面又は
内部に一様に分布しているのが望ましいが、その他放射
状、同心円状。

格子状などの任意の形態であってもその形態が判ってい
れば本発明は対応できる。この記録媒体内の導電体と上
記記録変換機構の電極は電源に接続されており記録媒体
の導電体と電極に電位差を与えその強度が電極と記録媒
体の導電体の距離の関数である電界電子放出を電極で起
こさせる。電極にはこの電界電子放出電流を測定する装
置が接続されており、この測定値から上記電極と記録媒
体との距離に換算するための計算を行うプログラムを持
った電気回路及び上記計算結果をとり込み記録変換素子
と記録媒体との間隔距離が所定の範囲になるように上記
変位機構を駆動する電気回路及び駆動源又は上記電界電
子放出電流を直接上記変位機構の駆動電流となるような
特性を持たせた電気回路がこれに接続されている。電極
は単数であってもよいが、電極を複数とし、しかもそれ
ぞれに段差ないし電位差ないし電極表面の仕事関数の相
異があれば、後述の作用の項及び実施例で説明する作用
により前述の発明が解決しようとする問題点の項で述べ
たように、測定値の正確化・電解電子放出電流値と距離
との関係式の諸係数の更正又は記録媒体表面の誘導体の
有無やその厚みの粗い評価を行える。又、上述の電源が
電圧を変動させることのできるものであれば記録媒体の
導電体と電極との電位差を変動させることができ、やは
り前述のように記録媒体表面の誘電体の厚み測定を行え
る。又、非動作時の電極の保護を行うためには電極をＰ
ＺＴ等により駆動される開閉機構を持つ保護機構を装備
させる。又、常時電極を保護する場合は電極表面を接触
して覆わないように誘導体の膜で覆ってやれば良い、又
、記録装置のオペレーティングシステムに記録変換素子
と記録媒体との距離の所定の値からはずれた変動・変化
を評価し、その危険性を評価する手法とその評価にもと
づいて記録装置の運転状態を変更する手法をプログラム
し、このプログラム部分に上記手段によって測定された
記録変換素子と記録媒体との間隔距離に関するデータを
入力するようにすればこの間隔距離の異常による記録装
置及び記録内容の損失を防止する記録装置の異常処理シ
ステムとなる。

〔作用〕

上記電界電子放出が起るための必要条件は導電体の表面
に、その表面電位がまわりに対して負になるようにして
約１０６〜１０’Ｖ／ｍ以上（この数値は導電体の構成
物質及び表面状態に依る）になることである、一般に電
界電子放出は真空中で鋭い先端をもった金属針に数千ボ
ルトの電圧をかけ、針の先端部に大きな強度の電界を発
生させ電界電子放出を行う、その時の状態を説明したの
が第３図である。金属針の先端部の導電体１０１の表面
に強い電場１０２が発生すると導電体１０１内の自由電
子１０３のエネルギポテンシャル分布は電場１０２が導
体表面部類域１０４に侵入するため、導電体外部と導電
体表面部領域１０４のエネルギポテンシャル分布が図中
点線１０５で示した分布から実＃１１０６に示した分布
になる。その結果、導電体の仕事関数に起因する極めて
薄いエネルギ障壁１０７が生じ、このエネルギ障壁１０
７を量子力学的トンネル効果（ショットキトンネル効果
）で矢印１０８のように導電体内の自由電子１０３の一
部は透過し電界電子放出電流１０９となって自由空間に
放出される。しかし、第４図に示したように２つの導電
体１１１と１１２を小さな距離１１３だけ離し、誘導体
の間に電位差（図中では導電性１１１及び１１２内の自
由電子のエネルギポテンシャル分布１１８の段差１１５
で表わされる。）を与えるとやはり大きな電場１１６を
得られる。この電場１１６によりエネルギポテンシャル
は点線１１６によりエネルギポテンシャルは点線１１７
で示した状態から実線１１８で示したように変化し、負
電位の導電体１１１の裏面部領域１１９に尊いエネルギ
障壁１２０が生じ、ショットキトンネル効果１０８が起
り、電界電子放出電流１０９が放出される。（尚、第３
図で電子のポテンシャル分布が導電体内で一段低くなっ
ている段差及び第４図で１２１，１２２で示したものは
導電体の仕事関数による段差である。）一方、ある微小
な間隔だけ離れた２つの導体間のその微小な間隔に量子
力学的トンネル効果をおこさせる第５図に示したような
方法がある。この場合、狭い間隙１２３をはさんで導電
体１２４と１２５を配置し、電子のポテンシャル分布１
３７で示す両溝電体の仕事関数１２６，１２７より小さ
いポテンシャルエネルギ差１２８を生じるように電圧を
印加する。すると間隔１２３が十分小さい（典型的には
１ｎｍ以下）とき、導電体１２４の表面領域１２９から
間隔１２３をへて導電体１２５の表面領域１３０へと形
成されるエネルギ障壁１３１も十分薄くなり量子力学的
トンネル効果により矢印１３２のように導電体中の自由
電子１３３が透過し、トンネル電流１３４となる。しか
し、この場合、第６図に示すようにどちらか一方の導電
体の表面が非導電体（誘電体）１３５に覆われていると
エネルギ障壁１３１の途中に誘電体１３５に相当する部
分に無限大の高さを持つ工ネルギ障壁１３６が生じ量子
力学的トンネル効果がおこらなくなり、トンネル電流は
流れない、しかし、電界電子放出効果を利用した場合、
第７図に示すように電界電子放出を行なわない方の導電
体１１２の表面に誘導体１３８が存在していても導電体
１１１と１１２の電位差さえ適当であれば、導電体１１
１の表面に第４図の電場１１６と同じく強い電場１３９
が発生し、第４図におけるのと同様に電界電子放出が起
る。尚、第７図中の点線１４０は第６図での電子のエネ
ルギポテンシャル分布を比較のために示したものである
。ただし、この電流強度は後述のように導電体間の電位
差の増加又は導電体間距離の減少による導電体表面の電
場強度の増加に伴い槽数関数的に急増するが第７図に示
した状態で間隔１１３が小さくなりすぎた場合、第８図
に示すように導電体１１１と誘電体１３８の間に存在す
る電子のエネルギポテンシャル分布のくぼみ部分１４１
の深さ１４２が導電体１１１の仕事関数１２１より浅く
なるため導電体表面領域１１９のエネルギ障壁での量子
力学的トンネル効果がおこらなくなる。

これらの上記の現象を本発明に適用する場合、第１図に
示すように支持機構２に電界電子放出電極部１と記録変
換素子４とをもつ記録変換機構６が変位機構５により取
り付けられ、記録媒体３から離れて動作するような実施
例が基本的であるが、このような場合の電界電子放出電
極部１と記録媒体３との間隔距離の評価法とその際の作
用を上記電極部１と記録媒体３との付近の拡大図を第９
図から第１３図に示し以下に説明する。

まず記録媒体の少なくとの表面が導電体である場合を第
９図に示す、電界電子放出電極部１に組込まれた電界電
子放出電極１４３表面に電場１４６が作用し電界電子放
出電流１４５が放出される。

表面が導電体で電場１４６を発生せしめる電位差を電極
１４３との間にもつ記録媒体１４４とのある時点での距
離をＱとし、その時の電界１４６の強度をＥとＬ、その
時の電界電子放出電流１４５の強度を工とするとこの３
つの変数の間にはＥ＝Ｖ／Ｑ　　　　　　　　　　　　
　　　　　　・・・（２）の関係が成り立つ、尚、■は
電極１４３と記録媒体３の表面との電位差であり、φは
電極１４３の表面の仕事関数であり、Ｃｔと０２とは電
極の形状・面積などから決る定数である。よって電流強
度工が測定できれば距離Ｑが判る６次に第１０図に示す
ように、記録媒体３の導電体１４４の上に比誘電率にの
誘電体１４７が存在する場合は、電極１４４上の電場の
強度Ｅと電極１４３と記録媒体の導電体１４４との距離
Ｑと誘電体１４７の比誘電率にと厚さｈの間には、 ■ これと（１）式を用いた単に電界電子放出電流強度を距
離に換算すると誘電体の存在を考えないと。

上記間隔を ｆｌ、−１−ｈ（１−１／Ｋ）　　　　　　　・（４）
と測定する。この時Ωが一定で誘電体１４７の誘電率が
わかっていれば誘電体の厚さｈがわかるが、誘電体の厚
さｈをその誘電率にでねった量ｈ／ＫがＱに比して実用
上十分小さいときは、誘導体の存在自体無視することも
できる。尚、図中の点線１４８はＱｘの軌跡である。逆
に第１１図に示すように厚さの変化が十分小さく誘導率
の違う物質１４９，１５０，１５１が導電体１４４の上
に存在するきとも第１０図の場合と同様で、悲が一定か
既知でありｈがわかっていれば誘電体の誘電率がわかる
が、誘電体の厚さを誘導率でわった量が間隔Ｑに比して
十分小さければ誘電体の存在はやはり無視できる。又、
第１２図に示すように平坦でない表面をもつ導電体１５
３上を誘導体１５２が覆っている場合も同様のことが言
え、誘導体１５２の存在を考えないと記録媒体の表面の
位置を点線１４８のように検出するが、誘導体１５２の
誘電率がどの程度なのか判っていて導電体１５３の表面
形状の変化がある一定の範囲内であるとか、ある特定の
周期をくりかえすということがわかっていれば図中点ａ
１４８で表わされる測定値に導電体１５３の表面形状の
上記のような予備知識を加えて処理することにより、電
極！４３と記録媒体３との間隔は制御できる０次に第１
３図に示す様に導電体１５４の上に誘電率Ｋ・厚さｈの
誘導体１５５が存在しその上Ｑｏの距離に電界電子放出
電極部１の電極１４３がある一般化された場合を考える
。記録媒体表面の誘導体１５５の誘電率は一般におおよ
その値が知られている場合が多い、そこで誘電体１５５
の誘導率Ｋがわかっていて、間隔距離ＱＯと誘電体の厚
さｈがわかっていない場合の測定は次のように行える。

第１の方法として電極１４３と導電体１５４の間の電位
差を変えず矢印１５６のように電極を動かしＱＯを変化
させる。すると電極１４３と導電体１５４の電位差をＶ
とすると、電極の表面電場１５７の強度Ｅは、 ■ Ｅ＝　　　　　　　　　　　　　　　・・・（５）ｎ　
ｏ　＋　ｈ　／　Ｋ にほぼ従って変化する。従って距離ｎｏを少さくしてい
くと、電場１５７の強度Ｅは増大し、電界電子放出電流
の強度は（１）式に従って指数関数的に急増していく、
シかし、媒体表面に誘導体１５５が存在する為、電極１
４３が記録媒体３に接近しすぎると誘導体表面と電極と
の間の電位差が小さくなり第８図で示したような状態と
なり電界電子放出は起こらなくなる。この時の間隔離距
離Ｑｏと界電子放出電流強度Ｉとの関係を模式的に表し
たのが第１４図のグラフで、実線１５９が媒体の表面が
誘電体で覆われていない場合で電流強度Ｉは距離ＱＯの
減少に伴い単調に増加するが、破線１５８で示すように
記録媒体の表面に誘導体が存在する場合は距離ＱＯの減
少に伴い電流強度Ｉは増加し、ある距離Ｑ１で急激に零
となる。この電界電子放出電流が止まる直前の距離Ｑ１
のとき、誘導体表面と電極との電位差による電子の位置
エネルギ差と電極１４３の表面の仕事関数が同じ値で、
この仕事関数をφ　（単位はエレクトロンボルト）とす
ると（５）式より の関係が成り立つ、電流が止る直前の電流のピーク値を
Ｉｎ　とすると、（１）式と（５）式より・・・（７） （６）式と（７）式より ・・・（８） となる。

この（８）式で不明な量は第１３図の誘電体の厚さｈで
あり、工１を測定し第８式に代入すれば数値計算により
ｈの値が導かれる。ｈの値が導かれればＱｌの値が導か
れる。又、電極と記録媒体との距離を一定とし電位差Ｖ
を第１５図の電圧変化曲線１６０に示すように周期的に
変化させた場合、流れる電界電子放出電流の強度Ｉは、
媒体の表面が導電体のとき第１５図中段の曲線１６１で
示すように電圧値の絶対値が電界電子放出を行う側の仕
事関数より小さくなり電流値が０となるまでなめらかに
変化するが、媒体表面に誘電体があるとき、上述のよう
に誘電体表面と電極の表面の電位差が電極の表面の仕事
関数より小さくなるときに電界電子放出が停止するため
電極と記録媒体の導電体の電位差が曲線１６１よりも大
きな電位差で急に電流が停止し又逆の向きの電界電子放
出（記録媒体表面からの電界電子放出）はおこらなくな
り第１５図下段曲線１６２のような電流の変化を示す。

又、第１６図に示したようにバイアスの電位差にある周
期で変化する電圧変化を加えて曲線１６４のような電位
差を与えても電流の反転の有無以外はほぼ同様の波形の
差異が、記録媒体の表面が導電体の場合の電流の変化曲
線１６５と記録媒体の表面に誘導体がある場合の電流の
変化曲線１６６のように表れる。従って、電極と記録媒
体の導電体の電位差が同じで同じ強度の電界電子放出電
流が流れていても上記の方法を適用すれば媒体表面の誘
導体の有無や厚さや誘導率などがわかる。このような方
法で記録媒体表面の誘電体の性状を知るのは特に記録装
置の始動時での初期化において有効である。何故なら、
記録媒体表面の誘重体部分は多くの場合、その記録媒体
の性能を向上又は保護する目的で意図的に形成されるも
のであり、その誘電体の誘電率や厚さは一定の範囲内に
なるよう製造されるので、始動時において記録媒体の表
面部の誘導体の厚さや誘電率を上記の方法で測定するか
あるいはあらかじめ与えられたその記録媒体の表面部の
誘電体のデータと一致するかを確認できれば、その後は
上記誘電体の厚さ及び誘導率を考慮に入れて記録変換素
子と記録媒体の間隔制御を行なってゆけば良い。

〔実施例〕

本発明のいくつかの実施例を第１図、第２図及び第１７
図から第３４図にて説明する。

第１図が本発明の基本的な実施例である。記録媒体３と
記録変換素子４との間に間隔を持たせて記録の書きこみ
及び読みだし又はその一方を行う記録装置である。記録
変換素子４は任意の導電性の材料から作られた電界電子
放出電極１と供に記録変換部支持体６に組み込まれ記録
変換機端を賛成する。記録変換部支持体６は電極１と記
録変換素子４との間及び外部との電気磁気的な遮蔽をす
るため絶縁体でできていればよく、その一部に電極１と
記録変換素子４から出る電気回路を外部とつなぐ部分を
有している。この記録変換部支持体６には支持機構２に
変位機構５で取りつけられており、変位機構５は記録媒
体３の表面と電極１及び記録変換素子４との相対距離を
変化させる。支持機＃１２はアクチュエータ１４に接続
され記録媒体３上を移動することができる。変位機構は
例えば第１７図に示すように圧電素子１５の一端を支持
機構２に固定し、支持機構内の電気回線１８に圧電素子
の電極線２１を接し、電気回路１８は圧電素子の駆動回
路に接続されており、圧電素子１５と支持機構２の間隙
には適度の柔らかさを持つ充てん剤例えばシリコンゴム
のようにものを封入したものが考えられる。この場合圧
電素子は伸縮するので電極線２１は図に示すように少し
たるみを持たせておくと良い、又、充てん剤１６も適度
の粘性・弾性を持っていれば圧電素子１５の動きをさま
たげが、同時に圧電素子１５の振動をおさえ、その部分
の空気力学的性質を調整することができる。又、記録変
換機構部６自身も変位するので、記録変換機構部６から
外部へ引き出される互いにシールドされた記録変換素子
からの信号送受信用ケーブル１９と電界電子放出電極に
つながるケーブル２０も図中１７で示すようなたるみ部
分を持つ必要がある。ただし、必要とする変位は１１０
０ｎ以下なので上述の電線１９，２０゜２１のたるみは
極くわずかでよい、さらに圧電素子は一般に現在人レベ
ルでの位置制御が可能であり、この精度は本発明におけ
る記録変換素子と記録媒体のＯ〜１１００ｎの間隔距離
の制御を十分行いうる。又、第２図に示すように電界電
子放出電極１に変位機構５Ａ、記録変換素子４に変位機
構５Ｂを割りあて電極１と記録変換素子４と記録媒体３
との距離を別々に制御する実施例も考えられる。この場
合、記録変換素子４と記録媒体３との距離の任意性がよ
り高くなる０例えば電極１の位置は記録媒体３のゆっく
りとした変化に合わせて変位させ記録媒体３の表面のゴ
ミなどの突然の障害物のった大きなものは電極の支持体
６Ａで徘除し、媒体表面の小さな凹凸や小さなゴミは電
極１から出る電界電子放出電流の突然の変化により察知
され、電極１と同じ変位をしていた記録変換素子を素早
く変位させ対応させるということができる。上述のよう
な記録変換素子と機録媒体との間隔の制御の制御部分は
第１図及び第２図に示したように記録媒体３の導電体と
電界電子放出電極１との間に電位差を与える電源１０．
電ｔ４１と記録媒体３の導電体と電源１０の電気的つな
がりのどこかに接続された電界電子放出電流の値を測定
する電流測定器８．電流測定器８により測定された電流
値及び電源１０の印加する電圧値及び記録媒体の表面に
誘電体があるときはその誘電率や平均的厚さのデータを
もとにして前述作用の所で述べた方法を用いて記録媒体
３と電極１との距離に換算し、記録変換素子４と記録媒
体３との距離を変化させる量を算出するプログラムを持
ったプロセッサ９及びプロセッサ９からデータをうけと
って変位機構５（図２では５Ａ及び５Ｂ）に必要な変位
を起こさせる変位機構の駆動源７とからなる。

図中の矢印１１，１２．１３はそれぞれ変位機構の変位
量のデータ、電界電子放出電流の測定データ、電源１０
の印加している電圧のデータの流れを示す、又、第１図
・第２図では測定電流、印加電圧をデジタル化してプロ
セッサ９で処理し変位機構５の駆動源７に制御信号を送
っていたがこの代わりに第３５図のように電ｉｌｌ　１
０が出力している電圧３０２と電流測定器８が測定した
電界電子放出電流を適当にアナログ変換した出力３０３
とから変位機構５の駆動出力へ変換する特性を持たせた
電気変換増幅回路３０１を用いてもよい、この制御の手
法を第１８図に制御システムとして示す、まず記録変換
装置部２１では電圧源２２が記録媒体の導電体と記録変
換機構の電界電子放出電極との電位差２３を発生させる
。記録媒体と電極との距離と記録媒体と記録変換素子と
の距離２４は同じであるか又は既知の差を与えられるの
でこの２つの距離は明確に関係ずけることができる。

従って、記録媒体の導電体と記録変換機構の間に発生す
る電場２５は電位差２３と距離２４から決まる。そして
電場２５の強さによりその強度が変化する電界電子放出
電流２６が発生し、電流８１す定装置２７がこの電界電
子放出電流の値を測定し、そのとき電圧源２２が印加し
ている電圧値とともにデータ２８として記録装置オペリ
ーチイブシステムプログラム２９に入力する。プログラ
ム２９は記録変換装置部で使用されている記録媒体のデ
ータや記録変換機構の電極の材質・形状に関するデータ
など制御のために必要なデータベース３０をあらかじめ
持っており、データ２８とデータベース３０から取り出
されたデータ３２をもとに記録変換素子と記録媒体間の
距離への変換３１を行う、尚、測定データ２８の処理の
結果又は記録装置の環境の変化によりデータベース３０
を書きかえる場合がある。前者の例としては記録媒体の
表面が摩耗して表面を覆っていた誘電体の層の厚さが薄
くなった場合で、記録装置の再立上げ時などに作用の説
明の所で第１０図〜第１６図に関して説明した方法で記
録媒体表面の誘電体の厚さの変化を知る場合がある。後
者の例としては装置内部の温度変化による各部品の変形
がある。この変換処理３１から算出された距離を評価す
るステップ３３を経て、所定の記録変換素子と記録媒体
との間隔距離を保つための変位量の決定ステップ３４に
より変位機構が変位すべき量が決まり、変位量の制御信
号３５として記録変換装置部２１の記録変換機構の変位
機構３６に伝えられ、変位機構３６により記録変換素子
と記録媒体との距離を所定の値にする。又、制御信号３
５には電圧源２２の電圧の制御データを加え、電圧を変
化又は変動させ作用の所で述べたような記録媒体の表面
の誘導体の厚さの測定や電界電子放出電流値の最適化を
図ることができる。

次に１９図をもとに電界電子放出電極１と記録媒体３と
の間隔距離の測定の実施法を説明する。

第１９図中の電界電子放出電極１の位置での電極１と記
録媒体との距離Ω、その位置での記録媒体表面部の誘導
体３８の厚さをｈ誘電率をＫとし、電極１と記録媒体の
導電体３７との電位差をＶとすると電極１の表面にかか
る電場の強さＥは■ 一３０ｎｍ、に＝３の場合、Ｖ＝６０ＶとするとＥ＝２
．０Ｘ１０９Ｖ／ｍとなルファウラー・ノルドウィン（
Ｆｏｗｌｅｒ　Ｎｏｒｄｆｖｉｎ）の式（ただし、Ｊｏ
は電流密度で単位；Ａ／ｄ、Ｅは電界強度で単位；ｖ／
１、φは電極１の表面の仕事関数で単位ｅＶ）を用いる
と電極の仕事関数φが３．Ｏｅ　Ｖの場合、Ｊ　ｏ　”
＝　４　、　ＯＡ　／　ｄとなる。

電極の大きさを１０μｍ四方とするとその時の電界電子
放出電流値は４．０μＡとなる。この時、Ωがｌｎｍ（
５％）減少すると電流値ＪＯは７．８ｐＡ（９５％増）
となり、Ｑが０．ｌｎｍ（０，５％）減少の場合でもＪ
ｏ＝４．３μＡと約７．８％増加する。このマイクロア
ンペアのオーダーの電流の検出は今日では従来技術の所
でのべたナノアンペアのオーダーのトンネル電流を測定
することに比べればはるかに容易かつ安価に行うことが
できる。電極の材質としては例えばφ＝２．１ｅＶのス
トロソチューム、φ＝　１　、６　ｅ　Ｖ　の表面にバ
リウムの単原子層をもったタングステンなどφ≦３ｅＶ
の元素１合金は多くある。勿論φ＝３　ｅＶは単なる一
例で、印加電圧Ｖや記録変換素子と記録媒体との間隔ａ
及び電流検出器の性能などの条件が許せばもつと大きな
仕事関数φをもつ物質を用いることもできる。又、記録
媒体の表面に誘電体をもつ例は磁気ディスクがその典型
であり、無潤滑ディスクの場合、表面の保護膜は数十ｎ
ｍのものがあり、より高密度記録を達成するため保護膜
はより薄くなる傾向にあり、本発明はそのような高密度
化に対してより一層効果的である。他の記録媒体でもそ
の表面部に数ｎｍの薄い導電層を形成すれば、光学的又
は磁気的な記録変換をさまたげることなく本発明は適用
できる。

次に電界電子放出電極を複数化した実施例を第２０図〜
第２２図に示す、第２０図は同じ記録媒体３の表面に対
して同じ距離になるよう電界電子放出電極３９，４０．
４１を配置し間に絶縁体４２を入れた実施例で、電極３
９，４０．４１に同じ電位を与えておけば各電極の測定
値の比較により測定値の正確化・安定化を図れる。又、
異なる電位を与えておけば電位差を３段階に変化させる
効果があり、作用の所で述べた電位を周期的に変化させ
て電極表面の電場を変化させ、記記録媒体表面の誘電体
層の厚さ・誘電率を検出した方法の簡単化となるが、同
晴間的に多重電位で測定している為、周期的に電位を変
化させた実施例のように時間的変化により電位が変化し
ている間に記録媒体上での位置が変ってしまい記録媒体
の表面の誘電体の厚さ・誘電率が不連続に測定されると
いうことはなく連続的に測定することができる。

又、電極の表面の仕事関数を電極ごとに相異なるものに
しても同様の効果があるのはファウラー・ノルドウィン
（Ｆｏｗｌｅｒ−Ｎｏｒｄνｉｎ）の式より明らかであ
る。第２１図は記録媒体３に対して距離がそれぞれ異な
るように３つの電極４３，４４，４５を配置しその間に
絶縁体４６を入れて電界電子放出電極の実施例である。

電極４３，４４．４５に同じ電位を与えれば、作用の所
で述べたように電極と記録媒体との距離を変化させて電
極表面の電場を変化させた方法の簡単化となり第２０図
の実施例と同じ効果がある。第２２図の実施例は電極４
７．４８，４９の表面を同一平面におさめてその平面が
記録媒体３に対して斜めになるようにした実施例でやは
り各電極は絶縁体５０で互いに絶縁されている。電極４
７，４８．４９に同じ電位を与えれば第２１図の実施例
と同じ効果がある。

ただし、電極表面が記録媒体の表面に対して斜めになる
ため電極と記録媒体の距離換算で多少補正量が必要であ
るが第２１図の実施例にくらべ製作が容易である。尚、
第２０図から第２２図の実施例における効果を出すため
には２個以上の電極あれば良い。

次に第２３図が電界電子放出電極１の外部にわずかに導
電性をもつ誘電体から成る保護膜５１で電極の表面を保
護した実施例である。保護膜５１が誘電体であれば電極
１と記録媒体３との距離のをパラメーターとしてきまる
強度をもつ電場５２は電極１の表面に発生し、電場５２
により電界電子放出電流５３は発生する。電極１と保護
１１Ｉ５１の間の空間５４には乾燥した気体、例えば電
子捕獲性分体である酸素やジメチルエーテルなどを封入
すると電極及び保護膜によい、又、薄い保護膜５１は誘
電体であっても弱い導電性をもつので、外側に電、［５
５を接続してやれば空間５４の中の電子は保護膜を介し
て外へ出ていく、この保護膜により電極表面の汚染・破
損により電界電子放出電流の出力低下を防止できる。第
２４図は、主に本発明の記録装置の非運転時での電極の
保護を目的として実施例で、第２４図の状態が電界電子
放出電極１を保護している状態で電極を使用する時には
変位機構５６を縮め電極保護機構５７を開け、変位機ｖ
１５８を伸ばして電極を露出させる。変位機構は例えば
圧電素子などが考えられる。

次に現行のいくつかの記録方式を本発明の記録装置に適
用した実施例を第２５図から第３２図に示す。

尚、第２５図〜第３２図の実施例においては記録変換素
子・電界電子放出電極・及びその変位機構の周辺とその
記録方式に特有の部分しか示さないがその他の図示しな
い部分は第１図から第２４図で示した実施例及び従来技
術を使用しているとする。

第２５図はいわゆる磁気ディスク記録装置で、磁気ディ
スク６１．磁気ディスクを回転させるスピンドルモータ
６２．磁気へラドスライダ６０゜磁気へラドスライダの
支持機構５９．支持機構５９を動かすアチュエータ１４
からなる６、二のうち本発明の適用により変わる磁気へ
ラドスライダ付近の実施例を第２６図、第２７図に示す
、第２６図では磁気へラドスライダの足部のみを変位機
構５により可動とし、電極１と磁気ヘッド６３の浮上高
を制御できるようにしたものである。磁気ディスク６１
は前述の通り表面に数十ｎｍの薄い保護膜があり、その
下に導電性の磁気記録媒体があるか表面に数ｎｍ程度の
導電体のスパッタ膜がある。この実施例では磁気ヘラジ
スライダ６０の動きと変位機構の動きは互いに干渉しな
い。逆に第２７図の実施例では変位機構５が磁気へラド
スライダの中心部を大きく占め、又磁気ヘッドスライダ
の下面も可動となっている為、変位機ｕＩ５が変位する
と磁気へラドスライダ６０の空気力学的特性を変化させ
て磁気ヘラジスライダ６０全体の浮上量を変化させられ
る。第２８図は第２図の実施例を磁気ディスク記録方式
に適用した実施例で電極１と磁気ヘッド６３の浮上高が
個別に制御される。勿論、第２図に関して述べたような
効果がある。

第２９図はフレキシブル磁気ディスク装置での実施例で
ある。スピンドルモーター６８により回転するフレキシ
ブル磁気ディスク６７に押付けられたヘッド支持機構６
４中に電界電子放出電極１と磁気ヘッド６６とそれを支
持する記録変換部支持体６と、それらを変化させる変位
機構５とがあり、ヘッド支持機構６４はガイド６５を移
動する。

この実施例でもフレキシブル磁気ディスクは磁気ディス
ク装置の磁気ディスクについて述べたようにその一部に
導電体の層を本発明が利用可能な範囲に持つ、変位機構
５の変位により磁気ヘッド６６のディスク６７への押印
力が変化し、結果として磁気ヘッド１とディスク６７と
の間にある空気膜の厚さが変化してヘッド１とディスク
６７の間隔が変化する。

第３０図は磁気テープ装置での実施例である。

磁気テープ７４は供給リール６９からローラー７０Ａを
へて記録変換部をへてローラ７０Ｂを通り巻き取りリー
ル７１に巻き取られる。電界電子放出電極１と記録・再
生・消去を行う磁気ヘッドコンビネーション７３は記録
変換部支持体６に組込まれていて、変位機構５により磁
気テープ７４との距離を調節される。変位機構５はヘッ
ド支持体７２に固定されている。この場合変位機構５以
外にも、測定されたヘッド１とテープ７４の間隔距離の
調整手段としてテープ７４の張力を変化させるというこ
とが考えられる。

第３１図は光デイスク装置での実補例である。

アクチュエータ１４によって光デイスク７５上を移動す
る支持機構７Ｂに光記録変換機構部７６が変位機構５に
よって取りつけられている。電界電子放出電極１は光記
録変換機構部７６に組み込まれている。変位機構５は光
記録変換機構７６を上下させ記録・再生用の光７７の焦
点深度を本発明の方法により合わせる。第３２図も同じ
く光デイスク装置で第３１図の実施例と異なりレンズ支
持体７９によって支持された光学レンズ８２と電極８１
Ａ、８１Ｂを変位機構８０Ａ、８０Ｂにより変位させ記
録・再生用の光７８の焦点深度を変化させている。この
実施例では変位させるのがレンズ８２とレンズ支持体７
９と電極８１Ａ、８１Ｂだけなので第３１図のように光
記録変換機構７６を動かさずにすむので変位機構８０Ａ
、８０Ｂへの負担が少なく、変位の速度を上げることが
できる。又、電極８１Ａ、８１Ｂがレンズ８２の両側に
ついているので、光ディスク７５とレーダ８２の平行度
も知ることができ、変位機構８０Ａ。

８０Ｂによりその平行度の調節を行うことができ、ファ
イントラッキングを行うこともできる。

次に、本発明の記録装置に使用されている運転時の記録
変換素子と記録媒体との間隔距離の測定能力を利用した
記録装置の異常処理システムの実施例を第３３図、第３
４図に示す、第３３図は異常処理システムの概要である
。記録変換装置部２０１から電界電子放出電流値、電界
電子放出電極と記録媒体の導電体との間の電位差、装置
の温度や結露等のセンサーから送られる装置の状態のデ
ータ２０２が記録装置のオペレーティングシステムプロ
グラム２０３に送られる。プログラム２０３では作用の
項で述べた数式及び計算手法によって記録媒体と記録変
換素子との間隔距離の算出ステップ２０４が実行され算
出された記録変換素子と記録媒体の間隔距離はプログラ
ム内で異常の有無をあらかじめ入力されていた判断手順
で判断するステップ２０５で判断される。この異常判断
のステップ２０５で異常なしと判断されれば異常処理の
１サイクルは終了し、次のデータ２０２の処理が実行さ
れ算出される。ここで異常が有ると判断されるとその判
断結果２１４が異常処理ステップ２０６へ送られ、使用
者及び周辺機械への警告２０７又は警報、正常な運転状
態への復元動作２０９、記録装置内の記録内容の保全の
ための記録動作の中止２１０．入出力中の記録の保全も
計る段階的な記録動作の中止２１１、あるいは記録装置
や記録内容が極めて危険と判断されるときの非常停止２
１２などのステップの１つ又は複数を判断結果２１４を
もとにして実行し処理終了しステップ２１３に至る。第
３３図の各ステップのさらに詳細な一実施例を第３４図
に示す。

本発明の記録装置の記録変換装置部２１５から電界電子
放出電流値、電界電子放出電極と記録媒体の導電体の間
に印加された電位差等の記録変換素子と記録媒体との間
隙距離を算出するためのデータ及び記録装置内外の温度
、湿度、振動等の状態情報のデータ２１６が記録装置の
オペレーティングシステムプログラムに送られ、この時
点でデータ２１６に記録装置の運用に重大な危険を及ぼ
すデータ異常２１７がある場合は直ちに記録装置の緊急
停止ステップ２１８に入る。又、記録変換装置部２１５
からのデータ２１６に記憶装置の安全をおびやかす突発
事態２１９が発生したと判断されるきとやはり緊急停止
ステップに処理は移る。

ここでいう突発事態とは記録装置の過大な振動。

過大な温度変化、動力源の供給状況の異常等の記録装置
の運転継続をあやうくすると思われる事態である。これ
らの突発事態やデータ異常がなければデータ２１６から
記録媒体と記録変換素子との間隔距離の算出ステップ２
２０が実行され、ステップ２２０の結果を判断ステップ
２２１で判断し、記録変位素子と記録媒体との距離が記
録装置にとって極めて危険だと判断される距離のときは
緊急停止ステップ２１８を実行し、この距離が危険でな
いと判断されるときは処理を終え次のデータ２１６を待
つ正常動作ステップ２２２へ移行し、極めて危険ではな
いが正常な距離ではないと判断されると現在の距離で記
録を正常に行なえなくなる恐れがあるかどうかを判断す
る記録可能性判断ステップ２２２へ処理が移る。ステッ
プ２２２で記録媒体への記録の入出力へ支障がないと判
断されると所定の正常な記録媒体と記録変換素子との距
離へ戻すよう本発明の記録装置の１つの特徴である前述
の記録変換素子と記録媒体との間隔距離の変化手段及び
測定手段を用いる復元動作ステップ２２３へ処理が移る
このステップ２２３で復元できれば正常動作ステップ２
２２へ移るが、所定の方法でやっても復元できない時、
本発明の記録装置と接続されている周辺装置への警報伝
達及び記録動作の停止を行うステップ２２４へ処理を移
す、ステップ２２２で記−媒体への記録の入出力を行う
のに支障がありうるという判断ができた場合、まず記録
動作中止ステップ２２５が実行され次に記録媒体と記録
変換素子の距離をこの距離の変位機構で復元できるかど
うかの判断ステップ２２６に移り、このステップ２２６
で復元はできないと判断されると上述のステップ２２４
へ移行するが、復元できると判断されれが復元動作を行
うステップ２２７へ処理を移す、ステップ２２７で正常
な距離に復元できれば、再度ステップ２２１へ移り正常
と判断されれば正常動作ステップ２２２へ処理を移す、
記録動作を中止していた間の他の処理としては、記録の
入出力の禁止処理又は入力記録を一時的に別なメモリに
保存しておき正常状態復帰後の記録にそなえるなどの処
理がある。又。

このステップ２２７で復元動作を行ってみた後に復元で
きないと判断された場合、処理はステップ２２４へ移る
。ステップ２２４では記録装置の記録動作を中止し、上
記記録装置と接続されている周辺装置に警報を発しそれ
ら周辺装置に上記記録装置の停止に対する対応処理をす
るようにする。

ステップ２２４の次にはステップ２２５ではステップ２
２１で記録媒体と記録変換素子との距離が危険であると
判断して以降の処理経過及びその時の記録変換素子と記
録媒体との距離から記録装置及び記録が損なわれる危険
があるかどうかを判断する。このステップ２２５で危険
を判断されればステップ２１８緊急停止ステツプを実行
し、その危険がないと判断されれば入出力データ及び周
辺機器への影響を最少にする停止手段２２６を実行する
。

【発明の効果〕

本発明によると、記録変換素子と記録媒体の間隔距離を
所定の値に容易に制御できる記録装置、その記録装置の
制御システムを得ることができる。

更に記録変換素子と記録媒体の間隔距離が復元不可能に
所定の範囲からはずれたときの異常を安価で、しかも容
易に処理することができる記録装置の異常処理システム
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の実施例の基本的な説明をす
るための図、第３図〜第８図は電界電子放出効果及びそ
れと間隙をあけた金属間のトンネル効果との比較図、第
９図〜第１６図は電界電子放出電極と記録媒体との距離
の測定の方法及び作用を説明するための図、第１７図は
記録変換素子と記録媒体の距離の変化機構の実施例を示
す図、第１８図は本発明の記録装置の制御システムの説
明図、第１９図は電界電子放出効果の実施例説明のため
の図、第２０図〜第２４図は電界電子放出電極の実施例
を示す図、第２５図〜第２８図は本発明の磁気ディスク
装置での実施例を示す図、第２９図はフロッピーディス
ク装置での本発明の実施例を示す図、第３０図は磁気テ
ープ装置での本発明の実施例を示す図、第３１図及び第
３２図は光デイスク装置での本発明の実施例を示す図、
第３３図は本発明における記録装置における異常処理シ
ステムの説明図、第３４図は本発明における記録装置に
おける異常処理システムの実施例を説明する図、第３５
図は変位機構の直接駆動の実施例を示す図である。 １．１１１．３９〜４１．４３〜４５．４７〜４９．８
１Ａ、８１Ｂ・・・電界電子放出Ｗ１極、３・・・記録
媒体、４・・・記録変換素子、５・・・変位機構、７・
・・変位機構の駆動源、８・・・電流測定器、９・・・
プロセッサ、１０・・・電源、３７・・・記録媒体の導
電体、３８・・・記録媒体表面の誘電体。 茅 図 ／λス ／ムＺ／１ θ 図 Ｃヲンンイ）し 弄 ン 纂９図 葬 ノθ 図 イ ／８ 目 電棒’ｔｉｔ錦媒棒表面どｒ距離 茅 ／Ｚ 図 斧 ／？ 図 ２Ｉ〜２２１　Ｒ〜３１．３３〜３ｔ１；時弊 ／７ 図 ２ノ Ｆ電ｉ号髪届１ネ ３２−すｌ り３〜り９．す〜４Ｆ ４ｚ、＋ｌ、６″Ｄ 電ημ枚出ｔｐ１！ 舗１禾棒 纂 Ｓ 図 舛Ｚ３凪 等 Ｚヰ 図 擲 国 イ ア 図 Δ３ 角気へ・ゾド 臀 図 矛 ｚ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、記録装置であつて少なくともその一部に導電体を有
   する記録媒体を有し、該記録媒体に対して記録の書き込
   み又は読みだし又は書き込み及び読みだしを行う記録変
   換素子を有し、該記録変換索子及び電極と該記録媒体と
   の間隔距離を変化させる変位機構を有し、該電極と該記
   録媒体の該導電体との間に電位差を与える電源を有し、
   該記録媒体と該電極との間に起こる電界電子放出により
   該電源から流れる電流強度を測定し該電流強度から該記
   録媒体と該電極との距離に換算し該変位機構を変位させ
   る手段を有して、該記録媒体と該記録変換素子との間隔
   距離を所定の値に制御することを特徴とする記録装置。 ２、記録装置であつて少なくともその一部に導電体を有
   する記録媒体を有し、該記録媒体に対して記録の書き込
   み又は読みだし又は書き込み及び読みだしを行う記録変
   換素子を有し、該記録変換素子及び電極と該記録媒体と
   の間隔距離を変化させる変位機構を有し、該電極と該記
   録媒体の該導電体との間に該電極と該記録媒体との間隔
   距離の関数である電場を発生させ、該記録媒体と該電極
   との間に起こる電界電子放出により該電極から失われる
   電気量を測定し該電流強度から該記録媒体と該電極との
   距離に換算と該変位機構を変位させる手段を有して、該
   記録媒体と該記録変換素子との間隔距離を所定の値に制
   御することを特徴とする記録装置。 ３、該記録変換素子と該記録媒体との間隔距離の変位機
   構と該電極と該記録媒体との間隔距離の変位機構とを互
   いに独立させたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   又は第２項記載の記録装置。 ４、電極と複数としたことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項又は第２項記載の記録装置。 ５、電極を複数とし、該電極のいづれか又は全ての電位
   が相異なる事を特徴とする特許請求の範囲第１項又は第
   １２項記載の記録装置。 ６、電極を複数とし、該電極のいづれか又は全てに互い
   に段差を与えた事を特徴とする特許請求の範囲第１項又
   は第２項記載の記録装置。 ７、電極を複数とし、該電極の表面の仕事関数のいづれ
   か又は全てが互いに異なる事を特徴とする特許請求の範
   囲第１項又は第２項記載の記録装置。 ８、電極と該記録媒体の該導電体の間に与える電位差を
   変動させる事を特徴とした特許請求の範囲第１項記載の
   記録装置。 ９、電極と該記録媒体の該導電体の間の電場を変動させ
   る事を特徴といる特許請求の範囲第２項記載の記録装置
   。 １０、該電界電子放出電流を電気的に変換増幅して該変
   位機構を駆動する事を特徴とする特許請求の範囲第１項
   又は第２項記載の記録装置。 １１、電極の外面を誘導体により、該電極の表面全てを
   接触して覆わないように覆つた保護機構を有する特許請
   求の範囲第１項又は第２項記載の記録装置。 １２、電極の外面を覆つた保護機構を有し、該保護機構
   が開閉可能であることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項又は第２項記載の記録装置。 １３、記録装置の制御システムであつて、少なくともそ
   の一部に導電体を有する記録媒体を有し、該記録媒体に
   対して記録の書き込む又は読みだし又は書き込み及び読
   みだしを行う記録変換素子を有し、該記録変換素子及び
   電極と該記録媒体との間隔距離を変化させる変位機構を
   有し、該電極の表面に該電極と該記録媒体との間隔距離
   の関数である電場を発生させる手段を有する記録装置に
   おいて、該記録媒体と該電極との間に起こる電界電子放
   出により該電極から失われる電気量の変化に基づいて該
   記録変換素子と該記録媒体との間隔距離を制御すること
   を特徴とする記録装置の制御システム。 １４、記録装置の異常処理システムであつて、少なくと
   もその一部に導電体を有する記録媒体を有し、該記録媒
   体に対して記録の書き込む又は読みだし又は書き込み及
   び読みだしを行う記録変換素子を有し、該記録変換素子
   及び電極と該記録媒体との間隔距離を変化させる変位機
   構を有し、該電極の表面に該電極と該記録媒体との間隔
   距離の関数である電場を発生させる手段を有し、該記録
   媒体と該電極との間に起こる電界電子放出により該電極
   から失われる電気量の変化に基づいて該記録変換素子と
   該記録媒体との間隔距離を制御する記録装置において、
   該記録媒体と該記録変換素子との間隔距離が該記録装置
   又は該記録装置の記録内容を損なうような変化又は変動
   をするとき、該変化又は該変動をあらかじめ設定された
   評価手段に従つて該記録装置の運転状態を変更する記録
   装置の異常処理システム。