JPH08235651A - 情報処理装置 - Google Patents
情報処理装置Info
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- JPH08235651A JPH08235651A JP7059716A JP5971695A JPH08235651A JP H08235651 A JPH08235651 A JP H08235651A JP 7059716 A JP7059716 A JP 7059716A JP 5971695 A JP5971695 A JP 5971695A JP H08235651 A JPH08235651 A JP H08235651A
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- Japan
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- probe
- scanning
- recording
- information processing
- recording medium
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- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B9/00—Recording or reproducing using a method not covered by one of the main groups G11B3/00 - G11B7/00; Record carriers therefor
- G11B9/12—Recording or reproducing using a method not covered by one of the main groups G11B3/00 - G11B7/00; Record carriers therefor using near-field interactions; Record carriers therefor
- G11B9/14—Recording or reproducing using a method not covered by one of the main groups G11B3/00 - G11B7/00; Record carriers therefor using near-field interactions; Record carriers therefor using microscopic probe means, i.e. recording or reproducing by means directly associated with the tip of a microscopic electrical probe as used in Scanning Tunneling Microscopy [STM] or Atomic Force Microscopy [AFM] for inducing physical or electrical perturbations in a recording medium; Record carriers or media specially adapted for such transducing of information
- G11B9/1418—Disposition or mounting of heads or record carriers
- G11B9/1427—Disposition or mounting of heads or record carriers with provision for moving the heads or record carriers relatively to each other or for access to indexed parts without effectively imparting a relative movement
- G11B9/1436—Disposition or mounting of heads or record carriers with provision for moving the heads or record carriers relatively to each other or for access to indexed parts without effectively imparting a relative movement with provision for moving the heads or record carriers relatively to each other
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- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
- G01Q80/00—Applications, other than SPM, of scanning-probe techniques
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- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B21/00—Head arrangements not specific to the method of recording or reproducing
- G11B21/02—Driving or moving of heads
- G11B21/04—Automatic feed mechanism producing a progressive transducing traverse of the head in a direction which cuts across the direction of travel of the recording medium, e.g. helical scan, e.g. by lead-screw
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- Y10S977/849—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure with scanning probe
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- Y10S977/88—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure with arrangement, process, or apparatus for testing
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- Y10S977/947—Information storage or retrieval using nanostructure with scanning probe instrument
Landscapes
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Measuring Leads Or Probes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、走査機構が持つ固有振動数近傍の高
周波数で高速走査し記録再生を安定して行うことのでき
る情報処理装置を提供することを目的とするものであ
る。 【構成】本発明は上記目的を達成するために、 プロー
ブとこれに近接させて対向させた記録媒体との間の物理
現象から生じる微細信号を検出して、情報の記録・再生
を行う情報処理装置において、走査機構の固有振動数近
傍の周波数でプローブを回転運動乃至は楕円運動させる
走査機構と、この回転運動乃至は楕円運動するプローブ
を記録媒体に対して相対的に並進させる走査機構とを備
えたことを特徴とするものである。
周波数で高速走査し記録再生を安定して行うことのでき
る情報処理装置を提供することを目的とするものであ
る。 【構成】本発明は上記目的を達成するために、 プロー
ブとこれに近接させて対向させた記録媒体との間の物理
現象から生じる微細信号を検出して、情報の記録・再生
を行う情報処理装置において、走査機構の固有振動数近
傍の周波数でプローブを回転運動乃至は楕円運動させる
走査機構と、この回転運動乃至は楕円運動するプローブ
を記録媒体に対して相対的に並進させる走査機構とを備
えたことを特徴とするものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＳＴＭの原理を応用し
た高密度な記録・再生を行う情報処理装置に関するもの
である。
た高密度な記録・再生を行う情報処理装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】近年、メモリ材料の用途はコンピュータ
およびその関連機器、ビデオディスク、デジタルオーデ
ィオディスク等のエレクトロニクス産業の中核をなすも
のであり、その材料開発も極めて活発に進んでいる。従
来までは磁性体や半導体を素材とした磁気メモリ、半導
体メモリが主であったが、レーザー技術の進展に伴い有
機色素、フォトポリマなどの有機薄膜を用いた光メモリ
による安価で高密度な記録媒体も登場してきた。更に最
近、試料表面原子の電子構造を著しく高い分解能（ナノ
メートル以下）で直接観測できる走査型トンネル顕微鏡
（以下、ＳＴＭと略す）が開発され（Ｇ．Ｂｉｎｎｉｇ
ｅｔ．ａｌ．，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．．４９
（１９８２）５７）、このＳＴＭの原理を応用した原
子、分子サイズでの超高密度記録再生が可能なメモリシ
ステムの実用化が積極的に進められている。前記ＳＴＭ
はプローブ（探針）電極を媒体表面にｌｎｍ程度以下ま
で近づけるとプローブ先端と媒体表面との間に印加した
電圧に応じてトンネル電流が流れることを利用してい
る。この電流は両者の距離変化に非常に敏感である。ト
ンネル電流を一定に保つようにプローブを走査すること
により実空間の全電子雲に関する種々の情報をも読み取
ることができる。また、ＳＴＭを用いた解析は導電性材
料に限らず、導電性材料の表面に薄く形成された絶縁膜
の構造解析にも応用され始めている。更に最近は電流に
限らず、プローブ／媒体表面間に生じる種々の物理現象
（原子間力、磁力など）を利用した表面構造観察や局所
的な物理量測定も試みられている。これらＳＴＭファミ
リはマイクロプローブを走査することから走査型プロー
ブ顕微鏡（ＳＰＭ）と呼ばれている。いずれの場合も、
面内方向の分解能はナノメートルないしサブナノメート
ルである。上述した超高密度メモリはこの著しく高い空
間分解能を適用したもので、記録媒体上に物理的変形、
或いは媒体表面の電子状態の変化を与えることによって
情報を記録し、プローブ走査によって再生するものであ
る。例えば、媒体とプローブ間にパルス電圧（例えば波
高値３〜８Ｖ、パルス幅１〜１００μｓ）を印加するこ
とにより、グラファイト表面上に微小ホール（例えば直
径４ｎｍ程度）、或いはＡｕなどの金属表面上に微小突
起（例えば直径１０ｎｍ程度）を記録ビットとして形成
することができる。また、記録層として、導電率変化の
スイッチング特性に対してメモリ効果を持つ材料、例え
ばπ電子系有機化合物、カルコゲン化合物類の薄膜層を
用いて、記録・再生をＳＴＭで行う方法が特開昭６３−
１６１５５２号公報、特開昭６３−１６１５５３号公報
等に開示されている。この方法によれば、記録のビット
サイズを１０ｎｍとすれば、１Ｔｅｒａ ｂｉｔ／ｃｍ
2もの高密度大容量記録再生が可能である。更に、プロ
ーブ電極の支持・変位機構としてはカンチレバー形状の
もの（公開特許公報昭６２−２８１１３８号公報）があ
り、書き込みや読みだし回路があらかじめ形成されてい
るＳｉ基板上に多数のプローブユニットを作製、集積化
することを可能としている。
およびその関連機器、ビデオディスク、デジタルオーデ
ィオディスク等のエレクトロニクス産業の中核をなすも
のであり、その材料開発も極めて活発に進んでいる。従
来までは磁性体や半導体を素材とした磁気メモリ、半導
体メモリが主であったが、レーザー技術の進展に伴い有
機色素、フォトポリマなどの有機薄膜を用いた光メモリ
による安価で高密度な記録媒体も登場してきた。更に最
近、試料表面原子の電子構造を著しく高い分解能（ナノ
メートル以下）で直接観測できる走査型トンネル顕微鏡
（以下、ＳＴＭと略す）が開発され（Ｇ．Ｂｉｎｎｉｇ
ｅｔ．ａｌ．，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．．４９
（１９８２）５７）、このＳＴＭの原理を応用した原
子、分子サイズでの超高密度記録再生が可能なメモリシ
ステムの実用化が積極的に進められている。前記ＳＴＭ
はプローブ（探針）電極を媒体表面にｌｎｍ程度以下ま
で近づけるとプローブ先端と媒体表面との間に印加した
電圧に応じてトンネル電流が流れることを利用してい
る。この電流は両者の距離変化に非常に敏感である。ト
ンネル電流を一定に保つようにプローブを走査すること
により実空間の全電子雲に関する種々の情報をも読み取
ることができる。また、ＳＴＭを用いた解析は導電性材
料に限らず、導電性材料の表面に薄く形成された絶縁膜
の構造解析にも応用され始めている。更に最近は電流に
限らず、プローブ／媒体表面間に生じる種々の物理現象
（原子間力、磁力など）を利用した表面構造観察や局所
的な物理量測定も試みられている。これらＳＴＭファミ
リはマイクロプローブを走査することから走査型プロー
ブ顕微鏡（ＳＰＭ）と呼ばれている。いずれの場合も、
面内方向の分解能はナノメートルないしサブナノメート
ルである。上述した超高密度メモリはこの著しく高い空
間分解能を適用したもので、記録媒体上に物理的変形、
或いは媒体表面の電子状態の変化を与えることによって
情報を記録し、プローブ走査によって再生するものであ
る。例えば、媒体とプローブ間にパルス電圧（例えば波
高値３〜８Ｖ、パルス幅１〜１００μｓ）を印加するこ
とにより、グラファイト表面上に微小ホール（例えば直
径４ｎｍ程度）、或いはＡｕなどの金属表面上に微小突
起（例えば直径１０ｎｍ程度）を記録ビットとして形成
することができる。また、記録層として、導電率変化の
スイッチング特性に対してメモリ効果を持つ材料、例え
ばπ電子系有機化合物、カルコゲン化合物類の薄膜層を
用いて、記録・再生をＳＴＭで行う方法が特開昭６３−
１６１５５２号公報、特開昭６３−１６１５５３号公報
等に開示されている。この方法によれば、記録のビット
サイズを１０ｎｍとすれば、１Ｔｅｒａ ｂｉｔ／ｃｍ
2もの高密度大容量記録再生が可能である。更に、プロ
ーブ電極の支持・変位機構としてはカンチレバー形状の
もの（公開特許公報昭６２−２８１１３８号公報）があ
り、書き込みや読みだし回路があらかじめ形成されてい
るＳｉ基板上に多数のプローブユニットを作製、集積化
することを可能としている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の走
査機構を用いてそのまま走査周波数を上げてプローブ走
査の高速化を図ろうとすると、走査機構が持つ共振点で
の共振現象の影響が無視できなくなるという問題が生じ
る。すなわち、実際の装置としてＳＰＭや記録再生装置
を構成する場合に、記録媒体とプローブ電極との間をト
ンネル電流が流れる距離に維持し、プローブ電極を記録
媒体に対し相対的に移動（走査）する機構が必要であ
り、従来からプローブ電極の走査機構として、平行板バ
ネと積層ピエゾ素子で構成したステージや、分割電極を
有した円筒型のピエゾ素子などが用いられている。この
ような従来装置においてデータの記録再生速度の向上を
図るためには、走査周波数の高速化が要求される。その
ため、特にＸＹ方向での２次元走査を行う場合に走査周
波数の高いＸ軸方向（主走査方向）の往復走査の折り返
しで生じる高次の周波数成分が走査機構やプローブ支持
機構の共振を引き起こす場合がある。この振動は媒体／
プローブ間隙や走査変位を変調し、検出信号強度や記録
ビット位置などを読み誤まらせ記録再生エラーの原因と
なる。例えば平行バネと積層ピエゾ素子を用いた走査機
構では共振周波数は通常のＳＰＭで用いられている構成
で１〜８ＫＨｚ程度の値を持っている。このときＳＰＭ
の画像に共振点の影響無く動作できる最大走査周波数は
１０〜１００Ｈｚ程度である。可動部を軽量化できる円
筒ピエゾ素子を用いた走査機構でも共振周波数は１０〜
５０ＫＨｚであり、最大走査周波数は１００〜３００Ｈ
ｚ程度である。上記走査機構を記録装置に適用する場
合、応用する製品により異なるがｌＭｂｐｓのビットレ
ートを得るためには５ＫＨｚ以上の走査周波数が必要と
なる。この場合、走査機構の共振による影響を少なくす
るために走査機構の小型・軽量化によつて剛性を高め共
振周波数を上げ、またダンピング機構を付加し共振のＱ
値を下げることなどが行われている。しかし上述の走査
速度を得るためには走査機構の共振点近傍の周波数で駆
動することになり、このような状況では走査駆動波形の
僅かな歪でも共振周波数での不整振動を引き起こしてし
まう。また、外部から混入する振動性の雑音によって走
査機構の共振点での振動が生じるため、走査機構の共振
周波数近傍において特に減衰の大きい除振機構が必要と
なる。
査機構を用いてそのまま走査周波数を上げてプローブ走
査の高速化を図ろうとすると、走査機構が持つ共振点で
の共振現象の影響が無視できなくなるという問題が生じ
る。すなわち、実際の装置としてＳＰＭや記録再生装置
を構成する場合に、記録媒体とプローブ電極との間をト
ンネル電流が流れる距離に維持し、プローブ電極を記録
媒体に対し相対的に移動（走査）する機構が必要であ
り、従来からプローブ電極の走査機構として、平行板バ
ネと積層ピエゾ素子で構成したステージや、分割電極を
有した円筒型のピエゾ素子などが用いられている。この
ような従来装置においてデータの記録再生速度の向上を
図るためには、走査周波数の高速化が要求される。その
ため、特にＸＹ方向での２次元走査を行う場合に走査周
波数の高いＸ軸方向（主走査方向）の往復走査の折り返
しで生じる高次の周波数成分が走査機構やプローブ支持
機構の共振を引き起こす場合がある。この振動は媒体／
プローブ間隙や走査変位を変調し、検出信号強度や記録
ビット位置などを読み誤まらせ記録再生エラーの原因と
なる。例えば平行バネと積層ピエゾ素子を用いた走査機
構では共振周波数は通常のＳＰＭで用いられている構成
で１〜８ＫＨｚ程度の値を持っている。このときＳＰＭ
の画像に共振点の影響無く動作できる最大走査周波数は
１０〜１００Ｈｚ程度である。可動部を軽量化できる円
筒ピエゾ素子を用いた走査機構でも共振周波数は１０〜
５０ＫＨｚであり、最大走査周波数は１００〜３００Ｈ
ｚ程度である。上記走査機構を記録装置に適用する場
合、応用する製品により異なるがｌＭｂｐｓのビットレ
ートを得るためには５ＫＨｚ以上の走査周波数が必要と
なる。この場合、走査機構の共振による影響を少なくす
るために走査機構の小型・軽量化によつて剛性を高め共
振周波数を上げ、またダンピング機構を付加し共振のＱ
値を下げることなどが行われている。しかし上述の走査
速度を得るためには走査機構の共振点近傍の周波数で駆
動することになり、このような状況では走査駆動波形の
僅かな歪でも共振周波数での不整振動を引き起こしてし
まう。また、外部から混入する振動性の雑音によって走
査機構の共振点での振動が生じるため、走査機構の共振
周波数近傍において特に減衰の大きい除振機構が必要と
なる。
【０００４】そこで本発明は、上記問題を解決し、走査
機構が持つ固有振動数近傍の高周波数で高速走査し記録
再生を安定して行うことのできる情報処理装置を提供す
ることを目的とするものである。
機構が持つ固有振動数近傍の高周波数で高速走査し記録
再生を安定して行うことのできる情報処理装置を提供す
ることを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、走査機構が安定な共振振動を行い、走査
機構の装置構成および構成部材の特性から得られる最高
の周波数で高速走査できるようにしたものである。すな
わち、本発明の情報処理装置は、プローブとこれに近接
させて対向させた記録媒体との間の物理現象から生じる
微細信号を検出して、情報の記録・再生を行う情報処理
装置において、走査機構の固有振動数近傍の周波数でプ
ローブを回転運動乃至は楕円運動させる走査機構と、こ
の回転運動乃至は楕円運動するプローブを記録媒体に対
して相対的に並進させる走査機構とを備えたことを特徴
とするものである。本発明において、前記プローブの回
転運動乃至は楕円運動は、駆動信号によりＸ方向および
Ｙ方向に単振動するように構成したプローブのＸＹ駆動
機構においてその駆動信号の位相をずらせることにより
行うことができ、また、それを１２．５ＫＨという高い
周波数により行うことができる。また、前記プローブ
は、その対向する記録媒体との間隙をｌｎｍ以下まで近
接して構成されている。また、本発明の情報処理装置
は、一組のプローブと記録媒体からなるメモリユニット
を複数設けて構成されたメモリブロックを備えるように
構成してもよい。そして、そのプローブの構成として
は、基板上に複数のプローブ電極を設けたプローブユニ
ットを構成し、そのプローブユニットは振動体であるＸ
Ｙステージ上に固定して構成することができる。
成するために、走査機構が安定な共振振動を行い、走査
機構の装置構成および構成部材の特性から得られる最高
の周波数で高速走査できるようにしたものである。すな
わち、本発明の情報処理装置は、プローブとこれに近接
させて対向させた記録媒体との間の物理現象から生じる
微細信号を検出して、情報の記録・再生を行う情報処理
装置において、走査機構の固有振動数近傍の周波数でプ
ローブを回転運動乃至は楕円運動させる走査機構と、こ
の回転運動乃至は楕円運動するプローブを記録媒体に対
して相対的に並進させる走査機構とを備えたことを特徴
とするものである。本発明において、前記プローブの回
転運動乃至は楕円運動は、駆動信号によりＸ方向および
Ｙ方向に単振動するように構成したプローブのＸＹ駆動
機構においてその駆動信号の位相をずらせることにより
行うことができ、また、それを１２．５ＫＨという高い
周波数により行うことができる。また、前記プローブ
は、その対向する記録媒体との間隙をｌｎｍ以下まで近
接して構成されている。また、本発明の情報処理装置
は、一組のプローブと記録媒体からなるメモリユニット
を複数設けて構成されたメモリブロックを備えるように
構成してもよい。そして、そのプローブの構成として
は、基板上に複数のプローブ電極を設けたプローブユニ
ットを構成し、そのプローブユニットは振動体であるＸ
Ｙステージ上に固定して構成することができる。
【０００６】
【作用】本発明は、上記したように走査機構が持つ固有
振動数近傍の周波数での回転運動乃至は楕円運動とその
並進との合成動作によつて、安定に高速でプローブ走査
を行えるようにしたものである。本発明においては、前
記回転運動において、そのＸ軸成分、すなわち主走査方
向への単振動（往復動）に関して往路ないし復路のいず
れか一方で記録ないし再生を行えば、同一領域を重複し
てアクセスすることなく記録媒体上を走査すことができ
る。また、それを等角速度で円運動を行えば、単位時間
あたりのプローブ移動量が―定であるためプローブ位置
管理が時間軸上で容易に行なえる。即ち、位置の変化量
が時間に比例するので、例えばプローブ移動期間に応じ
て一定周波数のクロックをカウントするだけでプローブ
位置を把握することができる。記録再生に関しても等速
走査により、一定時間間隔で記録操作を行えば記録ビッ
トは媒体上で等間隔に並び、再生時にも媒体上に等間隔
に並ぶ情報が一定時間間隔で読み出すことができる。更
に従来の直線的なプローブの往復動走査の場合に問題と
なった走査軌跡のなかで速度が急変する箇所や、折り返
し点がないため、このような速度急変部所で発生しがち
な共振振動の発生が防止される。
振動数近傍の周波数での回転運動乃至は楕円運動とその
並進との合成動作によつて、安定に高速でプローブ走査
を行えるようにしたものである。本発明においては、前
記回転運動において、そのＸ軸成分、すなわち主走査方
向への単振動（往復動）に関して往路ないし復路のいず
れか一方で記録ないし再生を行えば、同一領域を重複し
てアクセスすることなく記録媒体上を走査すことができ
る。また、それを等角速度で円運動を行えば、単位時間
あたりのプローブ移動量が―定であるためプローブ位置
管理が時間軸上で容易に行なえる。即ち、位置の変化量
が時間に比例するので、例えばプローブ移動期間に応じ
て一定周波数のクロックをカウントするだけでプローブ
位置を把握することができる。記録再生に関しても等速
走査により、一定時間間隔で記録操作を行えば記録ビッ
トは媒体上で等間隔に並び、再生時にも媒体上に等間隔
に並ぶ情報が一定時間間隔で読み出すことができる。更
に従来の直線的なプローブの往復動走査の場合に問題と
なった走査軌跡のなかで速度が急変する箇所や、折り返
し点がないため、このような速度急変部所で発生しがち
な共振振動の発生が防止される。
【０００７】
【実施例】以下、実施例を用いて本発明の詳細な説明を
行う。 ［実施例１］図１は本発明の実施例１に関わる記録再生
装置の構成概略図であり、図２はその回転走査駆動回路
部で得られる信号を示す波形図、図３はプローブ走査の
様子を示す説明図である。まず図１に示す記録再生装置
の各構成要素について詳しく説明する。図において、１
はプローブ、２は円筒型ピエゾ素子である。分割電極を
有した円筒型ピエゾ素子２はＺ方向駆動部２ａとＸＹ方
向駆動部２ｂから構成されている。Ｚ方向駆動部２ａは
ドライブ回路９に接続され、サーボ回路８から送られて
くる信号Ｖｚに応じてプローブ電極１を図示Ｚ軸方向に
移動させる。同様にＸＹ方向駆動部２ｂはドライブ回路
１６に接続され回転走査駆動回路１４の出力信号Ｖｘ、
Ｖｙに応じて図示Ｘ軸方向およびＹ軸方向にプローブを
移動させる。
行う。 ［実施例１］図１は本発明の実施例１に関わる記録再生
装置の構成概略図であり、図２はその回転走査駆動回路
部で得られる信号を示す波形図、図３はプローブ走査の
様子を示す説明図である。まず図１に示す記録再生装置
の各構成要素について詳しく説明する。図において、１
はプローブ、２は円筒型ピエゾ素子である。分割電極を
有した円筒型ピエゾ素子２はＺ方向駆動部２ａとＸＹ方
向駆動部２ｂから構成されている。Ｚ方向駆動部２ａは
ドライブ回路９に接続され、サーボ回路８から送られて
くる信号Ｖｚに応じてプローブ電極１を図示Ｚ軸方向に
移動させる。同様にＸＹ方向駆動部２ｂはドライブ回路
１６に接続され回転走査駆動回路１４の出力信号Ｖｘ、
Ｖｙに応じて図示Ｘ軸方向およびＹ軸方向にプローブを
移動させる。
【０００８】５はＸＹステージ５である。リニアアクチ
ュエータ６はドライブ回路１７によって駆動され、並進
走査駆動回路１５の出力信号に応じてＸＹステージ５は
ＸおよびＹ軸方向に移動する。なお基板４上に形成され
た記録媒体３はＸＹステージ５上に載置されている。ま
た、７は電流電圧変換回路、８はサーボ回路、９はドラ
イブ回路である。電流電圧変換回路７はプローブ電極１
と記録媒体３間に流れる電流１を検出して電圧信号Ｖに
変換する。サーボ回路８は係る信号を用いて所定の演算
を行うことによりドライプ電圧Ｖｚを算出しドライブ回
路９によって直流増幅した信号をピエゾ素子２に出力す
る。また、１１はバイアス発生回路、１２はデータ符号
化回路、１３はデータ復号回路１３である。バイアス回
路１１はタイミング回路１０からの制御信号に応じて、
読みだしバイアス電圧Ｖｂおよび記録パルス電圧Ｖｐを
発生し、所望の電圧を記録媒体３に印加するものであ
る。データ符号化回路１２は外部から送られてくる記録
データＤに符号化処理を施しタイミング回路１０が管理
するタイミングに基づいてバイアス発生回路１１を制御
する。データ復号回路１３は電流電圧変換回路７から送
られてくる電圧信号Ｖから記録媒体３に記録された記録
データＤを復調し外部に出力する。また１０はタイミン
グ回路、１４は回転走査駆動回路、１５は並進走査駆動
回路である。回転走査駆動回路１４、並進走査駆動回路
１５はプローブ走査の為の駆動波形を生成する回路で、
タイミング回路１０が発生する基準クロックに同期して
動作する。但しこの基準クロックはピエゾ素子２の固有
振動数近傍に設定されている。なお、データの書き込み
や読みだしもタイミング回路１０からの制御信号に同期
して実行される。
ュエータ６はドライブ回路１７によって駆動され、並進
走査駆動回路１５の出力信号に応じてＸＹステージ５は
ＸおよびＹ軸方向に移動する。なお基板４上に形成され
た記録媒体３はＸＹステージ５上に載置されている。ま
た、７は電流電圧変換回路、８はサーボ回路、９はドラ
イブ回路である。電流電圧変換回路７はプローブ電極１
と記録媒体３間に流れる電流１を検出して電圧信号Ｖに
変換する。サーボ回路８は係る信号を用いて所定の演算
を行うことによりドライプ電圧Ｖｚを算出しドライブ回
路９によって直流増幅した信号をピエゾ素子２に出力す
る。また、１１はバイアス発生回路、１２はデータ符号
化回路、１３はデータ復号回路１３である。バイアス回
路１１はタイミング回路１０からの制御信号に応じて、
読みだしバイアス電圧Ｖｂおよび記録パルス電圧Ｖｐを
発生し、所望の電圧を記録媒体３に印加するものであ
る。データ符号化回路１２は外部から送られてくる記録
データＤに符号化処理を施しタイミング回路１０が管理
するタイミングに基づいてバイアス発生回路１１を制御
する。データ復号回路１３は電流電圧変換回路７から送
られてくる電圧信号Ｖから記録媒体３に記録された記録
データＤを復調し外部に出力する。また１０はタイミン
グ回路、１４は回転走査駆動回路、１５は並進走査駆動
回路である。回転走査駆動回路１４、並進走査駆動回路
１５はプローブ走査の為の駆動波形を生成する回路で、
タイミング回路１０が発生する基準クロックに同期して
動作する。但しこの基準クロックはピエゾ素子２の固有
振動数近傍に設定されている。なお、データの書き込み
や読みだしもタイミング回路１０からの制御信号に同期
して実行される。
【０００９】次に記録再生装置の動作について図１およ
び図２、図３を参照して説明する。サーボ回路８の出力
信号Ｖｚによってプローブ１と記録媒体３表面との間の
距離が一定に保たれたまま、ピエゾ素子２のＸＹ方向駆
動部２ｂおよびリニアアクチュエータ６の変位によって
プローブ１は記録媒体３と平行な方向に走査される。具
体的にはＶｘ信号、Ｖｙ信号として図２に示すような位
相がπ／２ずれた正弦波が回転走査駆動回路１４から出
力され、ピエゾ素子２のＸ軸走査用分割電極、Ｙ軸用分
割電極、それぞれに印加される。その結果、プローブ走
査軌跡２０は図３のように円を描く。但し、正弦波の周
波数はピエゾ素子の固有振動数（およそ１３ＫＨｚ）に
近い１２．５ＫＨｚ（周期Ｔ＝８ｍｓ）とした。リニア
アクチュエータヘの出力信号Ｖｄは周期Ｔ毎にステップ
的に変化しＸＹステージ５をＹ軸方向に並進させる、プ
ローブ位置は図３の矢印２１のように変化する。このと
き隣接する円運動によるブローブ軌跡が重なることか
ら、記録ビットの生成や記録データの読みだしを行うの
は回転走査の半周程度にとどめるのが好ましい。また、
半周以下（Ｔ／２以下）であればより好ましい。ここで
はＶｘが単調増加する期間Ａに対し前後ｔＦ、tBだけ期
間を減じた期間Ｂの間、タイミング回路１０内部でＸＥ
ＮＢ信号がアクティブになり、記録再生処理を行うため
のクロックＸＣＬＫ（周期ｔＣＫ）が生成される。な
お、並進走査によるＸＹステージ５のステップ的な変位
はＸＥＮＢがアクティブでない期間に行われる。情報の
記録は、プローブ走査によってプローブ１が記録媒体３
上の所望位置に達したことをタイミング回路１０からの
信号によって検知し、上述したクロックＸＣＬＫに同期
して、プローブ／媒体間に電気的な処理を記録媒体３に
加え、符号化された記録データＤに対応する記録ピット
２２を媒体３上に形成する方法をとる。情報の再生はプ
ローブと媒体との接近によって生じる物理現象を測定す
ることによって行う。ここでは具体的には、特開昭６３
−１６１５５２号公報及び特開昭６３−１６１５５３号
公報に開示されている記録媒体である金電極上に積層さ
れたＳＯＡＺ色素有機薄膜（２層膜）を記録媒体３とし
て用い、バイアス発生回路１１で発生するパルス電圧に
よって記録ビットを媒体上に書き込み、プローブ電流を
電流電圧変換回路７によって電圧信号として検出しデー
タを再生している。上述した装置を用いて記録再生を行
えば、連続する記録ビット形成は等時間間隔ｔＣＫで行
われる。回転走査を等速で行った場合、記録ビット間距
離は２・Ｒ・ｓｉｎ（π・ｔＣＫ／Ｔ）で表される。例
えばＲ＝０．５μｍ、Ｔ＝８ｍｓ、ｔＣＫ＝２５μｓと
したところ、約１０ｎｍ間隔でビットが形成された。記
録ビットが媒体上に等間隔で形成されているために、再
生時の検出信号でも記録ビットに対応する信号は等時間
間隔となる。このことは、プローブ位置管理が容易にな
るばかりでなく、検出信号のフィルタリング処理などを
行う場合、簡易な電気回路でＳ／Ｎの向上を図ることを
可能にする。
び図２、図３を参照して説明する。サーボ回路８の出力
信号Ｖｚによってプローブ１と記録媒体３表面との間の
距離が一定に保たれたまま、ピエゾ素子２のＸＹ方向駆
動部２ｂおよびリニアアクチュエータ６の変位によって
プローブ１は記録媒体３と平行な方向に走査される。具
体的にはＶｘ信号、Ｖｙ信号として図２に示すような位
相がπ／２ずれた正弦波が回転走査駆動回路１４から出
力され、ピエゾ素子２のＸ軸走査用分割電極、Ｙ軸用分
割電極、それぞれに印加される。その結果、プローブ走
査軌跡２０は図３のように円を描く。但し、正弦波の周
波数はピエゾ素子の固有振動数（およそ１３ＫＨｚ）に
近い１２．５ＫＨｚ（周期Ｔ＝８ｍｓ）とした。リニア
アクチュエータヘの出力信号Ｖｄは周期Ｔ毎にステップ
的に変化しＸＹステージ５をＹ軸方向に並進させる、プ
ローブ位置は図３の矢印２１のように変化する。このと
き隣接する円運動によるブローブ軌跡が重なることか
ら、記録ビットの生成や記録データの読みだしを行うの
は回転走査の半周程度にとどめるのが好ましい。また、
半周以下（Ｔ／２以下）であればより好ましい。ここで
はＶｘが単調増加する期間Ａに対し前後ｔＦ、tBだけ期
間を減じた期間Ｂの間、タイミング回路１０内部でＸＥ
ＮＢ信号がアクティブになり、記録再生処理を行うため
のクロックＸＣＬＫ（周期ｔＣＫ）が生成される。な
お、並進走査によるＸＹステージ５のステップ的な変位
はＸＥＮＢがアクティブでない期間に行われる。情報の
記録は、プローブ走査によってプローブ１が記録媒体３
上の所望位置に達したことをタイミング回路１０からの
信号によって検知し、上述したクロックＸＣＬＫに同期
して、プローブ／媒体間に電気的な処理を記録媒体３に
加え、符号化された記録データＤに対応する記録ピット
２２を媒体３上に形成する方法をとる。情報の再生はプ
ローブと媒体との接近によって生じる物理現象を測定す
ることによって行う。ここでは具体的には、特開昭６３
−１６１５５２号公報及び特開昭６３−１６１５５３号
公報に開示されている記録媒体である金電極上に積層さ
れたＳＯＡＺ色素有機薄膜（２層膜）を記録媒体３とし
て用い、バイアス発生回路１１で発生するパルス電圧に
よって記録ビットを媒体上に書き込み、プローブ電流を
電流電圧変換回路７によって電圧信号として検出しデー
タを再生している。上述した装置を用いて記録再生を行
えば、連続する記録ビット形成は等時間間隔ｔＣＫで行
われる。回転走査を等速で行った場合、記録ビット間距
離は２・Ｒ・ｓｉｎ（π・ｔＣＫ／Ｔ）で表される。例
えばＲ＝０．５μｍ、Ｔ＝８ｍｓ、ｔＣＫ＝２５μｓと
したところ、約１０ｎｍ間隔でビットが形成された。記
録ビットが媒体上に等間隔で形成されているために、再
生時の検出信号でも記録ビットに対応する信号は等時間
間隔となる。このことは、プローブ位置管理が容易にな
るばかりでなく、検出信号のフィルタリング処理などを
行う場合、簡易な電気回路でＳ／Ｎの向上を図ることを
可能にする。
【００１０】また一方、上述した装置においては、記録
ビットの形成されていない媒体表面でプローブ走査を行
い寄生振動によるプローブのＺ軸方向への変動を観測し
たが、繰り返し周波数１２．５ＫＨｚと高速なプローブ
走査にもかかわらず変動は検出限界以下であった。な
お、回転運動に関して、Ｘ軸方向とＹ軸方向の振幅は必
ずしも全く同じである必要はない。すなわち情円であっ
ても本発明の効果は得られる。また、上述の実施例では
並進運動が直線的な場合を示したが、勿論、回転走査よ
り充分に大きな曲率の曲線に沿って並進させることも可
能である。即ち半径がｍｍないしｃｍオーダーのディス
ク形状の記録媒体を選び、ディスクの中心点の回りに同
心円状に記録領域を形成し、円周方向をＹ軸とした並進
運動を行うことで本発明を適用することができる。更
に、並進動はステップ的な変位に限定されるものではな
く、連続的に変位しても良い。この場合は回転と並進に
よる合成されたプローブ走査の軌跡は図４のようにな
る。図中、実線が記録再生の行われる期間の走査軌跡を
示し、破線が記録再生の行われない期間を示す並進運動
は回転走査領域を更新するものであれば良く、方向や機
構などによって限定されるものではない。また、上記実
施例では電圧印加によって記録ビットを形成し、プロー
ブ電流によってこれを読みだしたが、上述したプローブ
走査機構を他の方式、例えばプローブを媒体に押しつけ
て形成した圧痕や光ビームによる媒体の形状変化などを
記録ビットとして用い、プローブ／媒体間に働く作用力
を測定してこれを読み出す場合などにも容易に適用する
ことができる。プローブを用いた超高密度記録再生装置
であれば、その記録再生の方法や手段は本発明を何等制
限するものではない。
ビットの形成されていない媒体表面でプローブ走査を行
い寄生振動によるプローブのＺ軸方向への変動を観測し
たが、繰り返し周波数１２．５ＫＨｚと高速なプローブ
走査にもかかわらず変動は検出限界以下であった。な
お、回転運動に関して、Ｘ軸方向とＹ軸方向の振幅は必
ずしも全く同じである必要はない。すなわち情円であっ
ても本発明の効果は得られる。また、上述の実施例では
並進運動が直線的な場合を示したが、勿論、回転走査よ
り充分に大きな曲率の曲線に沿って並進させることも可
能である。即ち半径がｍｍないしｃｍオーダーのディス
ク形状の記録媒体を選び、ディスクの中心点の回りに同
心円状に記録領域を形成し、円周方向をＹ軸とした並進
運動を行うことで本発明を適用することができる。更
に、並進動はステップ的な変位に限定されるものではな
く、連続的に変位しても良い。この場合は回転と並進に
よる合成されたプローブ走査の軌跡は図４のようにな
る。図中、実線が記録再生の行われる期間の走査軌跡を
示し、破線が記録再生の行われない期間を示す並進運動
は回転走査領域を更新するものであれば良く、方向や機
構などによって限定されるものではない。また、上記実
施例では電圧印加によって記録ビットを形成し、プロー
ブ電流によってこれを読みだしたが、上述したプローブ
走査機構を他の方式、例えばプローブを媒体に押しつけ
て形成した圧痕や光ビームによる媒体の形状変化などを
記録ビットとして用い、プローブ／媒体間に働く作用力
を測定してこれを読み出す場合などにも容易に適用する
ことができる。プローブを用いた超高密度記録再生装置
であれば、その記録再生の方法や手段は本発明を何等制
限するものではない。
【００１１】［実施例２］図５は本発明の実施例２であ
る記録再生装置の構成概略を示すブロック図である。６
１は入力データを記憶するメモリブロックで、その詳細
な構成については図６にもとづいて後述する。６３は入
力データを符号信号化処理する回路、６４はマルチプレ
クサ、６５はデマルチプレクサ、６６は符号化された信
号を復号する復号処理回路、６８はメモリブロックを構
成するメモリの１ユニット、６９はプローブ走査を制御
する回路で回転走査や並進のための信号を駆動機構に対
して出力する。入力されたデータは符号化処理回路６３
によって符号化処理を施された後、マルチプレクサ６４
によって分割され、メモリブロック６１内の所定のメモ
リユニットに記録、蓄積される。再生時は、デマルチプ
レクサ６５によってもとの連続したデータ列に戻された
後、復号処理回路６６を経由してデータ出力が行われ
る。なお、リアルタイムの連続データを扱うために、プ
ローブ走査による記録ないし再生を行う過程で機構上生
じるデッドタイム（例えばプローブのトラック間や記録
領域間の移動時間）中のデータ損失を避けるためにバッ
ファ機能がデータの入出力部の両方に、すなわち符号化
処理回路６３、復号処理回路６６に設けられている。ま
た、マルチプレクサ６４、デマルチプレクサ６５は共に
タイミングコントローラ６２によって制御されている。
メモリブロック６１は走査プローブによって記録媒体上
の所望位置、領域での情報の記録再生を行う特徴を有し
ている。本実施例では図６にその構成を示すメモリブロ
ックを用いた。以下、図６を用いてメモリブロックの説
明を行う。図中、複数のプローブ電極７１はそれぞれ、
弾性体からなるカンチレバー７２によって支持され、記
録媒体７３に対して近接して配置される。メモリユニッ
トの１単位は対向する一組のプローブ電極７１と記録媒
体７３によって構成される。記録媒体７３は支持基板７
４上に形成され、またその表面には記録領域を選択、及
び走査時のトラッキングを行うためのガイド溝７５が設
けられている。プローブ位置コントローラ６９は圧電体
からなる駆動素子７７、７８に接続され、プローブユニ
ット基板が設置されたステージ７９を変位させ、プロー
ブ／媒体間隙（Ｚ方向距離）及びプローブ走査（ＸＹ方
向移動、位置）を制御するための回路である。ステージ
走査の詳細は図７、図８を用いて後述する。データの記
録再生は実施例１と同様にして行う。即ち、特開昭６３
−１６１５５２号公報及び特開昭６３−１６１５５３号
公報に開示されている記録媒体である金電極上に積層さ
れたＳＯＡＺ色素有機薄膜（２層膜）を記録媒体７３と
して用い、電圧印加回路８３で発生するパルス電圧によ
って記録ビットを媒体上に書き込み、プローブ電流を検
出し、切り替え回路８０、波形成形回路８１を通して記
録したデータを再生している。なお、プローブ電流値は
Ｚ方向位置制御情報としてプローブ位置コントローラ６
９にも入力される。タイミングコントローラ８２はプロ
ーブ位置コントローラ６９、記録再生用電圧印加回路８
３、切り換え回路８０に接続され、データの時分割管
理、記録信号の各プローブヘの振り分けを管理する。こ
こで用いられるプローブ電極を含むマルチのレバー形状
のプローブユニットは次のようにして作製される。熱酸
化によりＳｉ基板の表面に厚さ０．３μｍのＳｉＯ2膜
を生成し、長さ１００μｍ、幅２０μｍの複数のレバー
形状をパターニングする。次に、プロープ電極への電気
信号配線パターンを形成し、基板裏面からＫＯＨ水溶液
によって異方性エッチングを行い、カンチレバーを形成
する。続いて、炭素等の電子ビームデポジション法によ
ってレバー先端に高さ７μｍのプローブ電極７１を設
け、プローブユニット基板７６上にマルチプローブユニ
ットを形成する。
る記録再生装置の構成概略を示すブロック図である。６
１は入力データを記憶するメモリブロックで、その詳細
な構成については図６にもとづいて後述する。６３は入
力データを符号信号化処理する回路、６４はマルチプレ
クサ、６５はデマルチプレクサ、６６は符号化された信
号を復号する復号処理回路、６８はメモリブロックを構
成するメモリの１ユニット、６９はプローブ走査を制御
する回路で回転走査や並進のための信号を駆動機構に対
して出力する。入力されたデータは符号化処理回路６３
によって符号化処理を施された後、マルチプレクサ６４
によって分割され、メモリブロック６１内の所定のメモ
リユニットに記録、蓄積される。再生時は、デマルチプ
レクサ６５によってもとの連続したデータ列に戻された
後、復号処理回路６６を経由してデータ出力が行われ
る。なお、リアルタイムの連続データを扱うために、プ
ローブ走査による記録ないし再生を行う過程で機構上生
じるデッドタイム（例えばプローブのトラック間や記録
領域間の移動時間）中のデータ損失を避けるためにバッ
ファ機能がデータの入出力部の両方に、すなわち符号化
処理回路６３、復号処理回路６６に設けられている。ま
た、マルチプレクサ６４、デマルチプレクサ６５は共に
タイミングコントローラ６２によって制御されている。
メモリブロック６１は走査プローブによって記録媒体上
の所望位置、領域での情報の記録再生を行う特徴を有し
ている。本実施例では図６にその構成を示すメモリブロ
ックを用いた。以下、図６を用いてメモリブロックの説
明を行う。図中、複数のプローブ電極７１はそれぞれ、
弾性体からなるカンチレバー７２によって支持され、記
録媒体７３に対して近接して配置される。メモリユニッ
トの１単位は対向する一組のプローブ電極７１と記録媒
体７３によって構成される。記録媒体７３は支持基板７
４上に形成され、またその表面には記録領域を選択、及
び走査時のトラッキングを行うためのガイド溝７５が設
けられている。プローブ位置コントローラ６９は圧電体
からなる駆動素子７７、７８に接続され、プローブユニ
ット基板が設置されたステージ７９を変位させ、プロー
ブ／媒体間隙（Ｚ方向距離）及びプローブ走査（ＸＹ方
向移動、位置）を制御するための回路である。ステージ
走査の詳細は図７、図８を用いて後述する。データの記
録再生は実施例１と同様にして行う。即ち、特開昭６３
−１６１５５２号公報及び特開昭６３−１６１５５３号
公報に開示されている記録媒体である金電極上に積層さ
れたＳＯＡＺ色素有機薄膜（２層膜）を記録媒体７３と
して用い、電圧印加回路８３で発生するパルス電圧によ
って記録ビットを媒体上に書き込み、プローブ電流を検
出し、切り替え回路８０、波形成形回路８１を通して記
録したデータを再生している。なお、プローブ電流値は
Ｚ方向位置制御情報としてプローブ位置コントローラ６
９にも入力される。タイミングコントローラ８２はプロ
ーブ位置コントローラ６９、記録再生用電圧印加回路８
３、切り換え回路８０に接続され、データの時分割管
理、記録信号の各プローブヘの振り分けを管理する。こ
こで用いられるプローブ電極を含むマルチのレバー形状
のプローブユニットは次のようにして作製される。熱酸
化によりＳｉ基板の表面に厚さ０．３μｍのＳｉＯ2膜
を生成し、長さ１００μｍ、幅２０μｍの複数のレバー
形状をパターニングする。次に、プロープ電極への電気
信号配線パターンを形成し、基板裏面からＫＯＨ水溶液
によって異方性エッチングを行い、カンチレバーを形成
する。続いて、炭素等の電子ビームデポジション法によ
ってレバー先端に高さ７μｍのプローブ電極７１を設
け、プローブユニット基板７６上にマルチプローブユニ
ットを形成する。
【００１２】走査機構の詳細を図７、図８を用いて説明
する。図７はステージ７９のＸ方向の駆動機構部分の平
面図を表し、図８は図７のＡ―Ａ’に沿った断面図であ
る。プローブユニット７６は、支持部材７０に一端を固
定された平行ヒンジ８５により運動方向を拘束された振
動体であるＸＹステージ７９上に固定され、ステージ７
９はこれに振動エネルギを与えるピエゾ素子７８ａを介
して錘８６ａに結合され、またその変位を検知するピエ
ゾ素子７８ｂを介して錘８６ｂに結合されている。ステ
ージ７９はピエゾ素子７８ａが伸張と収縮を反復するこ
とにより振動する。錘８６ａはステージ７９よりも大き
な慣性質量を持っており、ピエゾ素子７８ａの伸張・収
縮振動のエネルギは殆どステージ７９に伝達する。ま
た、ステージ７９の振動は同時にピエゾ素子７８ｂに伝
えられる。ピエゾ素子７８ｂも一端を錘８６ｂで支持さ
れているので慣性質量の大きな差によりこのステージ７
９の振動は殆どピエゾ素子７８ｂを伸張・収縮させるこ
とに使用される。この走査機構を最初に起動するときは
錘８６ａ、８６ｂは静止している。ピエゾ素子７８ａに
発振電圧を加えると上述したようにステージ７９が振動
を始める。ピエゾ素子７８ｂを用いてステージ７９の振
動状態を検出しピエゾ素子７８ａの駆動位相とピエゾ素
子７８ｂの検出位相の位相差が振動体ステージ７９の共
振条件と成るように駆動の発振周波数を制御する。この
走査機構が共振条件になると錘８６ａ、８６ｂも振動を
始め、ステージ７９と錘８６ａ、８６ｂは殆ど同相で変
位するようになる。このときの振動は非常に安定でピエ
ゾ素子７８ａから供給される振動エネルギは最小とな
る。Ｙ方向の駆動機構（不図示）も同一の構成をとる。
但しＸ方向駆動機構のピエゾ素子７８ａに相当するＹ方
向の振動エネルギを与えるピエゾ素子の駆動位相をピエ
ゾ素子７８ｂで検出される位相にたいしてπ／２だけ進
むように制御する。この点を除けば駆動方法も同一とし
た。
する。図７はステージ７９のＸ方向の駆動機構部分の平
面図を表し、図８は図７のＡ―Ａ’に沿った断面図であ
る。プローブユニット７６は、支持部材７０に一端を固
定された平行ヒンジ８５により運動方向を拘束された振
動体であるＸＹステージ７９上に固定され、ステージ７
９はこれに振動エネルギを与えるピエゾ素子７８ａを介
して錘８６ａに結合され、またその変位を検知するピエ
ゾ素子７８ｂを介して錘８６ｂに結合されている。ステ
ージ７９はピエゾ素子７８ａが伸張と収縮を反復するこ
とにより振動する。錘８６ａはステージ７９よりも大き
な慣性質量を持っており、ピエゾ素子７８ａの伸張・収
縮振動のエネルギは殆どステージ７９に伝達する。ま
た、ステージ７９の振動は同時にピエゾ素子７８ｂに伝
えられる。ピエゾ素子７８ｂも一端を錘８６ｂで支持さ
れているので慣性質量の大きな差によりこのステージ７
９の振動は殆どピエゾ素子７８ｂを伸張・収縮させるこ
とに使用される。この走査機構を最初に起動するときは
錘８６ａ、８６ｂは静止している。ピエゾ素子７８ａに
発振電圧を加えると上述したようにステージ７９が振動
を始める。ピエゾ素子７８ｂを用いてステージ７９の振
動状態を検出しピエゾ素子７８ａの駆動位相とピエゾ素
子７８ｂの検出位相の位相差が振動体ステージ７９の共
振条件と成るように駆動の発振周波数を制御する。この
走査機構が共振条件になると錘８６ａ、８６ｂも振動を
始め、ステージ７９と錘８６ａ、８６ｂは殆ど同相で変
位するようになる。このときの振動は非常に安定でピエ
ゾ素子７８ａから供給される振動エネルギは最小とな
る。Ｙ方向の駆動機構（不図示）も同一の構成をとる。
但しＸ方向駆動機構のピエゾ素子７８ａに相当するＹ方
向の振動エネルギを与えるピエゾ素子の駆動位相をピエ
ゾ素子７８ｂで検出される位相にたいしてπ／２だけ進
むように制御する。この点を除けば駆動方法も同一とし
た。
【００１３】上述のＸ、Ｙ方向の駆動機構によってステ
ージ７９はＸＹ面内で回転運動を行う。一方、図６に示
すように記録媒体側に設けられたりニアアクチュエータ
８４によって記録媒体７３は基板７４およびＺ方向駆動
素子７７ごとＸあるいはＹ方向に直線的に変位する。上
記回転運動と同期してＹ方向に記録媒体７３が直線的に
変位することによって、図９にプローブ軌跡８７を示す
ようなプローブ電極７１と記録媒体７３の相対的変位が
実現される。図９中、７５はトラッキング溝であり、８
８は記録媒体７３上に記録されたビットを表す。また実
施例１同様、プローブ軌跡８７のうち実線が記録再生処
理を行う期間に対応する。記録再生処理期間以外、或い
はプローブが相対的に並進している間は記録再生処理が
行われないデッドタイムとなる。本実施例では、図５で
示したメモリブロックを２つ以上、具体的には３つのグ
ループに分け、それぞれのグループで生じる上記デッド
タイムを相殺するように駆動の位相を２π／３、互いに
ずらして動作させている。これらは全てプローブ位置コ
ントローラ６９で制御している。以上述べてきた本発明
の実施例である記録再生装置は、プローブ数１９２０
本、回転走査周波数５００Ｈｚ、主走査幅ｌμｍ、ビッ
ト径５ｎｍ、ビット間隔１０ｎｍの密度で記録を行い、
全体で１９２Ｍｂｐｓ、１ユニットあたり１００ＫＨｚ
の記録再生速度を有している。係る記録再生装置におい
て、プローブ走査駆動のエネルギが著しく低減されてい
ることだけでなく、記録媒体上のビット間隔が等間隔に
なっているのは実施例１同様である。また、記録時の信
号間隔に限らず、再生時に検出されるビット信号も一定
時間間隔となるため、本実施例でしめすように信号処理
系をマルチプレックスし管理することが容易に実現され
ている。
ージ７９はＸＹ面内で回転運動を行う。一方、図６に示
すように記録媒体側に設けられたりニアアクチュエータ
８４によって記録媒体７３は基板７４およびＺ方向駆動
素子７７ごとＸあるいはＹ方向に直線的に変位する。上
記回転運動と同期してＹ方向に記録媒体７３が直線的に
変位することによって、図９にプローブ軌跡８７を示す
ようなプローブ電極７１と記録媒体７３の相対的変位が
実現される。図９中、７５はトラッキング溝であり、８
８は記録媒体７３上に記録されたビットを表す。また実
施例１同様、プローブ軌跡８７のうち実線が記録再生処
理を行う期間に対応する。記録再生処理期間以外、或い
はプローブが相対的に並進している間は記録再生処理が
行われないデッドタイムとなる。本実施例では、図５で
示したメモリブロックを２つ以上、具体的には３つのグ
ループに分け、それぞれのグループで生じる上記デッド
タイムを相殺するように駆動の位相を２π／３、互いに
ずらして動作させている。これらは全てプローブ位置コ
ントローラ６９で制御している。以上述べてきた本発明
の実施例である記録再生装置は、プローブ数１９２０
本、回転走査周波数５００Ｈｚ、主走査幅ｌμｍ、ビッ
ト径５ｎｍ、ビット間隔１０ｎｍの密度で記録を行い、
全体で１９２Ｍｂｐｓ、１ユニットあたり１００ＫＨｚ
の記録再生速度を有している。係る記録再生装置におい
て、プローブ走査駆動のエネルギが著しく低減されてい
ることだけでなく、記録媒体上のビット間隔が等間隔に
なっているのは実施例１同様である。また、記録時の信
号間隔に限らず、再生時に検出されるビット信号も一定
時間間隔となるため、本実施例でしめすように信号処理
系をマルチプレックスし管理することが容易に実現され
ている。
【００１４】
【発明の効果】本発明は、以上のように走査機構が持つ
固有振動数近傍の周波数での回転運動乃至は楕円運動と
その並進との合成動作によつてプローブの走査を行うこ
とにより、高速でプローブ走査を安定に行うことができ
る。。また、記録ビット位置が記録媒体上に等間隔とす
ることができ、信号処理系の単純化や信号のマルチプレ
ックス管理を容易に実現することができる。更に従来の
直線的なプローブの往復動走査の場合に問題となった走
査軌跡のなかで速度が急変する箇所や、折り返し点をな
くすことができ、速度急変部所で発生しがちな共振振動
の発生を防止することができる。また、本発明のプロー
ブ走査における回転運動は動作周波数が走査系の固有振
動数近傍に固定され、振幅も一定でよいため走査機構の
駆動には単純な構成の回路を適用することができる。さ
らに、共振を利用した一定振幅の発振を用いているため
に駆動系への注入エネルギを、従来のＳＰＭ等で用いら
れていた直線的なラスタ走査などに較べて大幅に低減す
ることができ、記録再生装置の電源容量を小さくするこ
とが可能となり、上記駆動回路の単純化と相まって装置
全体の簡易化や小型化が図られる。
固有振動数近傍の周波数での回転運動乃至は楕円運動と
その並進との合成動作によつてプローブの走査を行うこ
とにより、高速でプローブ走査を安定に行うことができ
る。。また、記録ビット位置が記録媒体上に等間隔とす
ることができ、信号処理系の単純化や信号のマルチプレ
ックス管理を容易に実現することができる。更に従来の
直線的なプローブの往復動走査の場合に問題となった走
査軌跡のなかで速度が急変する箇所や、折り返し点をな
くすことができ、速度急変部所で発生しがちな共振振動
の発生を防止することができる。また、本発明のプロー
ブ走査における回転運動は動作周波数が走査系の固有振
動数近傍に固定され、振幅も一定でよいため走査機構の
駆動には単純な構成の回路を適用することができる。さ
らに、共振を利用した一定振幅の発振を用いているため
に駆動系への注入エネルギを、従来のＳＰＭ等で用いら
れていた直線的なラスタ走査などに較べて大幅に低減す
ることができ、記録再生装置の電源容量を小さくするこ
とが可能となり、上記駆動回路の単純化と相まって装置
全体の簡易化や小型化が図られる。
【図１】本発明の実施例１における記録再生装置の構成
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例１における回転走査駆動回路の
動作を説明する信号図である。
動作を説明する信号図である。
【図３】本発明の実施例１における記録媒体上のプロー
ブ走査の軌跡を示す概念図。
ブ走査の軌跡を示す概念図。
【図４】本発明の実施例１における回転走査と並進走査
を連続的に行ったときのプローブ軌跡を示す概念図。
を連続的に行ったときのプローブ軌跡を示す概念図。
【図５】本発明の実施例２における記録再生装置の構成
を示すブロック図。
を示すブロック図。
【図６】本発明の実施例２におけるメモリブロックの構
成を示す概略図。
成を示す概略図。
【図７】本発明の実施例２におけるＸ方向のステージ走
査機構を示す平面図。
査機構を示す平面図。
【図８】本発明の実施例２におけるＸ方向のステージ走
査機構を示す断面図。
査機構を示す断面図。
【図９】本発明の実施例２におけるプローブ走査軌跡を
示す概念図。
示す概念図。
１ プローブ電極 ２ ピエゾ素子 ２ａ Ｚ方向駆動部 ２ｂ ＸＹ方向駆動部 ３ 記録媒体 ４ 基板 ５ ＸＹステージ ６ リニアアクチュエータ ７ Ｉ−Ｖ変換回路 ８ サーボ回路 ９ ドライブ回路 １０ タイミング回路 １１ バイアス発生回路 １２ データ符号化回路 １３ データ複号回路 １４ 回転走査駆動回路 １５ 並進走査駆動回路 １６ ドライブ回路 １７ ドライブ回路 ６１ メモリブロック ６２ タイミングコントローラ ６３ 符号化処理部 ６４ マルチプレクサ ６５ デマルチプレクサ ６６ 複号処理部 ６８ メモリユニット ６９ プローブ位置コントローラ ７０ 支持部材 ７１ プローブ電極 ７２ カンチレバー ７３ 記録媒体 ７４ 基板 ７５ トラッキング溝 ７６ プローブユニット基板 ７７ Ｚ方向駆動素子 ７８ ＸＹ方向駆動素子 ７８ａ ピエゾ素子 ７８ｂ ピエゾ素子 ７９ ステージ ８０ 切り替え回路 ８１ 波形成形回路 ８２ タイミングコントローラ ８３ 記録再生用電圧印加回路 ８４ リニアアクチュエータ ８５ 平行ヒンジ ８６ａ 錘 ８６ｂ 錘
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 紫藤 俊一 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キャ ノン株式会社内 (72)発明者 畑中 勝則 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キャ ノン株式会社内
Claims (6)
- 【請求項１】 プローブをこれに近接させて対向させた
記録媒体に対して走査し、その物理現象から生じる微細
信号を検出して情報の記録・再生を行う情報処理装置に
おいて、走査機構の固有振動数近傍の周波数でプローブ
を回転運動乃至は楕円運動させる走査機構と、この回転
運動乃至は楕円運動するプローブを記録媒体に対して相
対的に並進させる走査機構とを備えていることを特徴と
する情報処理装置。 - 【請求項２】 前記プローブの回転運動乃至は楕円運動
は、駆動信号によりＸ方向およびＹ方向に単振動するよ
うに構成されたＸＹ駆動機構の、そのＸ方向とＹ方向の
駆動信号の位相をずらせることによって行われることを
特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。 - 【請求項３】 前記プローブは、その対向する記録媒体
との間隙をｌｎｍ以下まで近接させたことを特徴とする
請求項１または請求項２に記載の情報処理装置。 - 【請求項４】 前記情報処理装置は、一組のプローブと
記録媒体からなるメモリユニットを複数設けて構成され
たメモリブロックを備えていることを特徴とする請求項
１〜請求項３のいずれか１項に記載の情報処理装置。 - 【請求項５】 前記プローブは、基板上に複数のプロー
ブ電極を設けてプローブユニットを構成していることを
特徴とする請求項４に記載の情報処理装置。 - 【請求項６】前記プローブユニットは、振動体であるＸ
Ｙステージ上に固定されていることを特徴とする請求項
５に記載の情報処理装置。
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|---|---|---|---|
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| US08/603,890 US5831961A (en) | 1995-02-23 | 1996-02-22 | Information processing apparatus with probe undergoing circular motion |
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ID=13121214
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| KR100706310B1 (ko) * | 2004-10-04 | 2007-04-13 | 엘지전자 주식회사 | Ｐｚｔ를 이용한 주사탐침 현미경 내의 캔틸레버와 그제조방법 및 상기 캔틸레버를 이용한 탐침형 정보 저장 장치 |
| WO2008126247A1 (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-23 | Pioneer Corporation | 駆動装置 |
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