JPH03209685A - 記憶装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、高密度記録可能な記憶装置に関するものであ
る。

（従来の技術） 従来、高密度記録を実現する方式としては磁気記録と光
記録がある。

このうち、磁気記録においては、垂直記録方式において
ピットとピットの間隔が０，１μｍ／ｍｍにせまる線記
録密度が実験的に得られている。

また、トラック密度においても１μｍ以下の可能性が指
摘されている。しかし、この何れのものもヘッドと記録
媒体間の間隔が０．１μｍ以下に安定に保持されなけれ
ばならずその技術がネ・ツクとなっている。勿論、フレ
キシブルディスク或いは磁気テープにおいては接触記録
に近い方式を用いているがデータの転送速度或いは信頼
性において浮上方式を用いている磁気ディスク装置には
劣る。

一方、光を用いた記録方式では光の波長からくる原理的
な分解能の制約があり約１μｍ直径より小さいビットを
実現するのは困難となっている。

これらの問題点を克服し、高い記録密度を実現する方法
として、例えばＳＴＭ（走査形トンネル顕微鏡）の機構
や原理を応用して、記録平板の表面に形成した電気的、
磁気的或いは機械的なビットを微細な探針で走査して情
報の記録・再生を行う記憶装置が提案されている。一般
にこのような探針によって微細なビット情報を得るため
には、探針の先端を記録平板に近接させ、しかも一定に
保ちつつ走査する必要がある。一方、情報記憶装置とし
て用いる場合には、記録密度とともに、情報の検索時間
をできるたけ短くすることが重要な課題である。

上述のような探針と記録平板との機械的相対運動によっ
て記録・再生が実現される場合には、記録平板を回転さ
せ、同心円状に情報の記録・再生を行う方法が機構上有
利である。この場合、回転する記録平板の表面の変位（
ランナウト）は、工作精度を高めても、１μｍから１０
数μｍ程度は生じており、一方、探針先端と記録平板表
面の間隔は、記録原理などにもよるが、数１０ｎｍ以下
に保つことが必要である。

第６図は、これらの記録原理に基づく記憶装置の主要機
構の概略図を示している。同図において、２１は探針、
２２は情報の記録媒体（記録平板）、２３は探針２１と
記録媒体２２との間隔を一定に保持するための駆動機構
、２４は探針２１をトラッキングするためのアクチュエ
ータ、２５は記録平板を支持・回転させるためのスピン
ドル機構である。このような構成の記憶装置において探
針２１を駆動する場合、記録媒体２２の回転に伴うラン
ナウトを抑圧し、探針２１と記録媒体２２の間隔を一定
に保つためには、駆動機構２３自身が記録媒体２２のラ
ンナウトを上回る駆動長さ（ストローク）が必要であり
、これを実現するためには駆動機構２３自体には、ある
−室以上の寸法が必要である。また探針２１をトラッキ
ングするアクチュエータ２４は、駆動機構２３を搭載し
た状態で駆動することが必要である。

（発明か解決しようとする課題） 従来の記憶装置は、アクチュエータ２４が駆動機構２３
を搭載した状態で探針２１のトラッキング制御をするよ
うになっていたため、機構部品の高剛性化を図る必要か
ら可動質量が増大せざるを得す、探針２１の制御性能か
劣化し、探針２１と記録媒体２２との高精度な設定間隔
の維持か困難になるとともに情報検索の高速化か難しく
なるという問題かあった。また、このアクチュエータ２
４及び駆動機構２３と記録媒体２２を支持・回転させる
スピンドル機構２５とが記録媒体２２を挟んでその両側
に配置されていたため、装置としての占有体積が大きく
、たとえ高い面記録密度を実現したとしても、装置機構
が大形化し、体積記録密度の向上が困難であるという問
題があった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、コ
ンパクトで高速・高精度な探針の制御を実現すると同時
に装置全体としての体積を低減し、体積記録密度が高く
且つ高速の情報検索を実現することのできる記憶装置を
提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は上記課題を解決するために、板面に垂直方向に
磁化容易軸を持つ磁気平板と、該磁気平板に情報の記録
・再生を行うための探針と、前記磁気平板を板面の法線
方向に駆動して当該磁気平板と前記探針との間隔が一定
となるように制御する法線方向駆動手段とを有すること
を要旨とする。

また、本発明は、前記磁気平板は、モータ、軸受を含む
回転機構により回転されて同心円状に情報の記録・再生
が行われ、当該モータ、軸受を含む回転機構の少なくと
も一部は前記法線方向駆動手段の内部に組込んでなるこ
とも要旨として包含する。

さらに、本発明は、前記法線方向駆動手段は、異なる直
径の複数個の円筒状圧電素子を機構的には直列接続した
多重円環状構造に構成してなることも要旨として包含す
る。

（作用） 法線方向駆動手段により磁気平板がその板面の法線方向
に直接駆動されて、磁気平板と探針との間隔が設定間隔
で一定に保持され、磁気平板に対し、高密度な情報の記
録・再生が行われる。したがって、探針のトラッキング
を行うためのアクチュエータ等はトラッキング制御機能
のみを有すればよく、探針と磁気平板との間隔制御機能
は不要となるので、構造的に小形・軽量となり、高速・
高精度な探針の制御が可能となって高速の情報検索が実
現される。

また、磁気平板を回転させるモータ、軸受等の機構全体
もしくはその一部を法線方向駆動手段の内部に組込むこ
とにより、上記作用に加えてさらに装置全体がコンパク
トとなり体積が低減して体積記録密度の高い記憶装置が
実現される。

さらに、法線方向駆動手段は、異なる直径の複数個の円
筒状圧電素子を機構的には直列接続した多重円環構造と
することにより、円筒状圧電素子の軸方向寸法を増加さ
せることなく必要な駆動ストロークが得られて、装置全
体のコンパクト化及び体積記録密度の向上がよりよく達
成される。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図ないし第３図は、本発明の一実施例を示す図であ
る。

まず、記憶装置の構成を説明すると、１は板面に垂直方
向の磁化容易軸を有して情報が垂直磁気記録される記録
媒体としての磁気平板であり、ディスク状に形成されて
いる。２は磁気平板１に情報の記録・再生を行うための
探針、３は探針２と磁気平板１との間隔を検出するため
の静電容量センサからなる検出部、４は記録・再生を行
う探針２をシーク及びトラッキングするためのアクチュ
エータであり、アクチュエータ４はシーク動作及びトラ
ッキング動作、即ち、磁気平板１の半径方向の精密位置
決め動作のみの機能を有すればよいようになっている。

５は磁気平板１をその板面の法線方向に駆動するための
法線方向駆動手段としての円筒状もしくは円環状の圧電
素子、１０は磁気平板１を回転させるためのモータであ
り、固定子６及び回転子７等で構成されている。８は磁
気平板１及びこれを法線方向に駆動するための円筒状圧
電素子５を回転可能に支持する軸受であり、この軸受８
のレース上には、円筒状圧電素子５とともにモータ１゜
の回転子７が固定されてこれらが一体となって回転する
ようになっている。円筒状圧電素子５にはスリップリン
グ９を介して電圧が印加される。このように軸受８とと
もに回転機構を構成するモータ１０は、円筒状圧電素子
５の内部に組込まれている。

１１は探針によって媒体に記録・再生を行うための記録
・再生回路系、１２は検出部３で検出した静電容量を増
幅するためのアンプ系、１３は円筒状圧電素子５を駆動
・制御するための制御回路系であり、制御回路系１３に
はアンプ系１２の出力が入力されている。１４は記憶装
置の筐体である。

記憶装置は上述のように構成されており、探針２と磁気
平板１との間隔変動は、検出部３によって検出され、ア
ンプ系１２によって増幅される。

さらにこの信号は、媒体回転系に組込まれた円筒状圧電
素子５を駆動・制御する制御回路系１３にフィードバッ
クされ、円筒状圧電素子５を駆動することによって探針
２と磁気平板１との間隔は設定間隔で一定に維持される
。

通常、磁束変化によって誘起される誘導電流の変化によ
り記録・再生を行うインダクティブ方式の磁気記録では
、探針と記録媒体としての磁気平板との相対走行速度は
概略１．５ｍ／ｓ程度は必要であるが、直径２インチ程
度の磁気平板を用いた場合には、１１０００ｒｐ前後の
回転数によってこの程度の相対速度は実現できる。従来
方式の磁気記録の発展に伴い、磁気平板自体の表面のあ
らさは格段に向上しているため、探針と磁気平板との間
隔制御において抑圧が必要とされる外乱成分は、軸受の
ランダム振動や旋回空気流によるフラッタなどを発生す
る非常な高速回転で動作する場合を除けば、磁気平板の
うねり、スピンドルの加工・取付は誤差によって発生す
る磁気平板の回転に同期した１周１波の基本変動成分と
、これの高次の変動成分が主体である。

上述のように媒体面の平滑度か良好となってきたことか
ら、基本波に対して数次の高次成分まで抑圧できれば数
１０ｎｍから０．１μｍ程度の間隔を制御することが可
能となる。１１０００ｒｐの回転数において、基本波か
ら、例えば１０次の高次の同期成分まで抑圧するとすれ
ば、制御周波数範囲は１７０ｋＨｚに及び、磁気平板１
、円筒状圧電素子５、モータ１０、軸受８を含めた回転
機構の共振点はこれの７〜８倍程度以上の周波数とする
必要がある。この程度の機構性能は、現状の技術によっ
て十分達成することができる。

そして、この実施例の記憶装置は、円筒状圧電素子５の
内部にモータ１０を組込んでいるため、磁気平板１の回
転・法線方向への駆動機構をコンパクトにし、装置の小
形化を実現することができる。また、探針２のアクチュ
エータ４は、シーク動作及びトラッキング動作、即ち回
転する磁気平板１の半径方向の精密位置決め動作のみの
機能を有すればよいため、構造的に小形・軽量の機構で
実現可能である。

なお、この実施例では、中空の円筒状圧電素子５の内部
にモータ１０を配置する構成としたが、磁気平板の回転
軸近傍に中実もしくは円筒状圧電素子を配置し、その外
側にモータの回転子、固定子を配置する構成としてもよ
いことは言うまでもない。

また、一般に圧電素子は、駆動方向の寸法に比して駆動
ストロークが小さいことはよく知られた事実である。本
実施例の記憶装置においては、磁気平板１の回転軸方向
に長大な寸法を許容することは、装置をコンパクト化し
、体積記憶密度を向上させる必要から、これを避けるこ
とが望まれる。

第４図及び第５図は、これを解決するようにした本発明
の他の実施例における法線方向駆動手段の部分を示して
いる。この実施例の法線方向駆動手段１５は、異なる直
径の２個の円筒状圧電素子１５ａ、１５ｂを二重円環状
に配置し、しかも機構的には直列に接続することで、軸
方向の寸法を増加させることなく、必要な駆動ストロー
クを得られる構成としている。

なお、本実施例では、二重円環状構造を示したが、機構
的な振動特性の許す範囲内であれば、異なる直径の３個
以上の円筒状圧電素子により、さらに多重円環状構造と
してもよい。また、第４図、第５図では、円筒状の圧電
素子及びこれらの結合部材を個別部品として製作し、組
立てする構造として示したが、これらをマイクロッアプ
リケーション等の技術を用いて一体形成してもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、磁気平板を法線
方向駆動手段によりその板面の法線方向に駆動して当該
磁気平板と記録・再生用の探針との間隔を一定に制御す
るようにしたため、探針のトラッキングを行うためのア
クチュエータ等はトラッキング制御機能のみを有すれば
よく探針と磁気平板との間隔制御機能は不要となって構
造的に小形・軽量となり、高速・高精度な探針の制御が
可能となって高い情報記録密度を有しながら高速の情報
検索を実現することかできる。

また、磁気平板を回転させるモータ、軸受を含む回転機
構の少なくとも一部を法線方向駆動手段の内部に組込む
ようにしたため、上記共通の効果に加えて、さらに、装
置全体がコンパクト化されて体積が低減し体積記録密度
の高い記憶装置を実現することができる。

さらに、法線方向駆動手段は、異なる直径の複数個の円
筒状圧電素子を機構的には直列接続した多重円環状構造
としたため、円筒状圧電素子の軸方向寸法を増加させる
ことなく必要な駆動スクロクを得ることができて装置全
体のコンパクト化及び体積記録密度の向上をよりよく達
成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明に係る記憶装置の一実施例
を示すもので、第１図は全体構成を示す構成図、第２図
は主要部分をさらに詳細に示す縦断面図、第３図は一部
破断して示す第２図の斜視図、第４図は本発明の他の実
施例における要部斜視図、第５図は第４図の縦断面図、
第６図は従来の記憶装置を示す構成図である。 １：磁気平板、　　２：探針、 ５：円筒状圧電素子（法線方向駆動手段）、８：軸受、
　　　１０：モータ、 １５：多重円環状構造の法線方向駆動手段、１５ａ、１
５ｂ：異なる直径の円筒状圧電素子。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）板面に垂直方向に磁化容易軸を持つ磁気平板と、
   該磁気平板に情報の記録・再生を行うための探針と、前
   記磁気平板を板面の法線方向に駆動して当該磁気平板と
   前記探針との間隔が一定となるように制御する法線方向
   駆動手段とを有することを特徴とする記憶装置。
2. （２）前記磁気平板は、モータ、軸受を含む回転機構に
   より回転されて同心円状に情報の記録・再生が行われ、
   当該モータ、軸受を含む回転機構の少なくとも一部は前
   記法線方向駆動手段の内部に組込んでなることを特徴と
   する請求項１記載の記憶装置。
3. （３）前記法線方向駆動手段は、異なる直径の複数個の
   円筒状圧電素子を機構的には直列接続した多重円環状構
   造に構成してなることを特徴とする請求項１又は２記載
   の記憶装置。