JPH08306095A - 記録再生装置と記録再生方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 走査型プロ−ブ顕微鏡技術のもつ高分解能を
活かし、従来の光学式の記録密度の限界を破る高密度の
記録が可能な記録再生装置および記録再生方法を提供す
ることを目的とする。 【構成】 基板２１上に形成される記録媒体を、プロー
ブ６と対向する第１の記録層の磁気記録層２２と、この
第１の記録層の下層に位置する第２の記録層の静電容量
型記録層２３で構成し、第２の記録層には第１の記録層
とは異なる記録再生原理により、第１の記録層とは独立
に情報を記録再生し、データ信号とは独立に再生される
サーボ信号に基づき、プローブ６のトラッキング制御を
行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、走査型プローブ顕微鏡
技術を応用した探針記録方式を含む高密度の記録再生装
置と記録再生方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光学式の記録再生装置は、比較的高密度
の記録再生ができ、かつ非接触で記録もしくは再生がで
きるため耐久性および信頼性にも優れており、最近広く
普及している。しかしながらこのような従来の光学式の
記録再生には、光を集光するスポットサイズが、光の波
長の数分の一以下にはできないという物理限界があり、
高密度化に限界がある。

【０００３】他方、探針を試料に対して原子オーダまた
はナノメートル単位の距離でなぞる走査プローブ顕微鏡
技術は、上記の光スポットサイズをはるかに越えた微細
領域の観察技術であるが、これは観察技術にとどまら
ず、原子、分子オーダの分解能で試料表面を加工または
操作する技術、さらに試料表面にナノメートル単位の情
報を記録再生する技術としての可能性が注目されてい
る。

【０００４】ここで、本発明に関わりの深い走査プロー
ブ顕微鏡（ＳＰＭ）の一つである原子間力顕微鏡（ＡＦ
Ｍ）の原理について簡単に述べると次のようなものであ
る。一般に物質表面間には、ファンデルワールス力、ク
ーロン力等の力が働く。ＡＦＭは、微小なカンチレバー
に設けた探針を試料表面に接近させたときに働く局所的
な力を、カンチレバーのたわみとして検出し、この力を
一定に保つように探針と試料の間の距離を制御しつつ試
料表面に沿って走査し、この制御量を試料表面像として
画像化するものである。

【０００５】このＳＰＭは、試料表面の特定の微小領域
を高分解能で観察する技術としては確立されつつあるも
のの，これを記録再生技術に適用するには、広い試料表
面に渡って探針を高速かつ高精度に位置決め制御する技
術が必要である。

【０００６】針を使った記録再生方式における針の位置
決め法としては、純機械式の円盤蓄音機のように円盤の
表面に針の案内溝を設け、円盤の回転に伴い針をこの案
内溝にそって機械的にたどらすものがある。このトレー
ス方式は、Ｖ溝に記録された凹凸の記録信号を、記録媒
体と再生針に貼り合わせた電極との間の静電容量の違い
として検出するビデオディスクの記録方式としても採用
された。また針を使った静電式のビデオディスクのトレ
ース方式の一つにディスクに案内溝がなく、信号用の記
録信号とは別にパイロット信号を記録し、これによって
トラッキング制御をかけるものがある。

【０００７】ＡＦＭを使ってその探針で高密度の記録再
生をする例として、バレット（Ｒ．Ｃ．Ｂａｒｒｅｔ
ｔ）らはウルトラマイクロスコピィー（Ｕｌｔｒａｍｉ
ｃｒｏｓｃｏｐｙ）４２−４４（１９９２）２６２−２
６７に、導体または半導体基板上の誘電体膜（具体的に
はシリコン（ｓｉｌｉｃｏｎ）基板上の窒化膜（ｎｉｔ
ｒｉｄｅ）および酸化膜（ｏｘｉｄｅ）よりなるＮＯＳ
構造）を記録媒体としてＡＦＭカンチレバーの導体探針
に電圧を印加することによりその界面に電荷ドットを記
録し、これに伴うＮＯＳ構造の静電容量の変化を検出し
て再生する方法を述べている。さらにこの論文では誘電
体膜（窒化膜）表面にグレーティングを設け、情報の読
みだしは探針により静電容量を検出することにより行う
とともに、ＡＦＭにより得られる表面の凹凸情報をトラ
ッキングに利用するアイデアを述べている。

【０００８】さらに磁気記録再生装置であるハードディ
スクドライブにおいては、ディスクの１面をサーボ信号
専用の記録面とするサーボ面サーボ方式、データ面の一
部にサーボ信号を配置するデータ面サーボ方式が使用さ
れている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらＳＰＭを
記録再生装置に適用するに当たって、広い試料表面に渡
ってプローブを高速かつ高精度で位置決め制御するため
には前述した従来例に述べた方法では不十分である。

【００１０】尚、ここでプローブとは、走査プローブ顕
微鏡における各種探針（絶縁体、半導体、導体、磁性体
など）、静電容量方式のビデオディスクなどに使用され
る絶縁体の針の側面の一部に電極を形成したもの、磁気
記録に用いる磁気ヘッド、例えば垂直磁気記録に用いる
単磁極型磁気ヘッド等、記録媒体表面に近接または接近
させて媒体の微小部分に情報を記録および、または再生
するものなどを総称している。

【００１１】従来例として述べたように、記録媒体の表
面にグレーティングを設け、ＡＦＭにより得られるこの
凹凸情報をトラッキングに利用するアイデアはあるが、
制御すべき方向を含めた誤差信号の具体的な獲得方法が
開示されていない。また記録媒体に予めトラッキング信
号となる凹凸を形成する場合、この媒体を製作後、プロ
ーブと記録媒体との運動機構をアセンブルしたり、また
はこの運動機構をアセンブルした装置に、交換できる記
録媒体をマウントするため、このトラッキング信号列と
プローブの運動軌跡の間に大きな誤差を生じる欠点があ
る。

【００１２】これに対して磁気記録再生装置におけるハ
ードディスクドライブでは、デイスクドライブを組み立
て後、サーボ信号が記録されるため、上記の誤差は大幅
に少なくなるが、ハードディスクドライブに採用されて
いるサーボ面サーボ方式を、本発明出願の狙いとする超
高密度の記録再生装置に適用するには、サーボ信号を記
録再生する磁気ヘッドとデータ信号を記録再生する磁気
ヘッドとの間が大きく離れているため、この間の機構部
の熱膨張によるずれが大きく、実質上この方式によるト
ラッキングは不可能である。

【００１３】さらにハードディスクドライブにおけるデ
ータ面サーボ方式または静電式のビデオディスクにおけ
るパイロット信号方式のように、データ信号とは別にデ
ータ面にパイロット信号を記録し、これによってトラッ
キング制御をかけるものがある。しかしこの方法は余分
なパイロット信号を記録するため、記録密度および記録
再生速度がこの分低下する欠点がある。

【００１４】またハードディスクにおけるデータ面サー
ボ方式の一種として、記録層を２層の磁気記録層に分け
てデータ信号とサーボ信号とを周波数分離して記録する
埋め込みサーボ方式がある。この場合も周波数分離にと
もないデータ記録密度を圧迫し、かつ２つの記録層が同
じ記録再生原理の磁気記録層であるため、繰り返しの記
録再生によりサーボ信号のＳ／Ｎが低下し著しい場合に
はサーボ制御が不能となる欠点があった。

【００１５】本発明はこれらの従来の記録再生装置の課
題に鑑み、これらを解決し、高密度記録が可能な記録再
生装置および記録再生方法を提供することを目的とする
ものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の記録再生装置
は、記録再生兼用または記録再生分離型のプローブを記
録媒体に対して位置決めし、前記プローブを記録媒体の
記録面に相対的に近接または接触させてこの記録媒体に
情報を記録または再生する装置であって、前記記録媒体
が前記プローブと対向する第１の記録層と、第１の記録
層の下層に位置する第２の記録層からなり、第１の記録
層に前記プローブによって情報を記録再生し、第２の記
録層には第１の記録層とは異なる記録再生原理により第
１の記録層とは独立に情報を記録再生し、データ信号と
は独立に再生されるサーボ信号に基づき、前記プローブ
を記録層に記録されたデータ信号の記録情報列の方向と
直交する方向に移動させることにより前記プローブのト
ラッキング制御をかける制御手段を設けたものである。

【００１７】また、本発明の記録再生装置は、第１の記
録層が磁性探針型または単磁極型またはインダクタンス
型の磁気ヘッドよりなるプローブにコイル電流を流し励
磁することにより情報を磁気記録し、前記磁気ヘッドま
たは磁気抵抗型または磁気インピーダンス型の磁気ヘッ
ドにより情報を再生する磁気記録層であり、第２の記録
層が導体または半導体電極針よりなるプローブに電圧を
印加することにより静電容量変化を生じせしめて情報を
記録し、前記プローブにより静電容量変化を検知して情
報を再生する静電容量型記録層である。

【００１８】また、本発明の記録再生装置は、記録層が
導体または半導体電極針よりなるプローブに電圧を印加
することにより静電容量変化を生じせしめて情報を記録
し、前記プローブにより静電容量変化を検知して情報を
再生する静電容量型記録層であり、第２の記録層が磁性
探針型または単磁極型またはインダクタンス型の磁気ヘ
ッドよりなるプローブにコイル電流を流し励磁すること
により情報を磁気記録し、前記磁気ヘッドまたは磁気抵
抗型または磁気インピーダンス型の磁気ヘッドにより情
報を再生する磁気記録層である。

【００１９】また、本発明の記録再生装置は、第１の記
録層が導体または半導体電極針よりなるプローブに電圧
を印加することにより静電容量変化を生じせしめて情報
を記録し、前記プローブにより静電容量変化を検知して
情報を再生する静電容量型記録層であり、第２の記録層
が磁性探針型または単磁極型またはインダクタンス型の
磁気ヘッドよりなるプローブにコイル電流を流し励磁す
る、またはバイアス磁界を印加しつつ光により集光加熱
することにより情報を磁気記録し、光磁気記録のカー効
果またはファラデー効果により情報を再生する光磁気記
録層である。

【００２０】また、本発明の記録再生装置は、第１の記
録層が導体または半導体電極針よりなるプローブに電圧
を印加することにより導電性の変化を生ぜしめて情報を
記録し、前記プローブにより導電性の変化を検知して情
報を再生する導電性制御型記録層であり、第２の記録層
が磁気記録層または光磁気記録層である。

【００２１】さらに、第１の記録層に記録されたデータ
信号を再生するプローブと第２の記録層に記録されたサ
ーボ信号を再生するプローブを同一のプローブで構成す
ることが好ましく、また、第１の記録層にデータ信号を
記録するプローブと第２の記録層にサーボ信号を記録す
るプローブを近接して配置した集積化構成とすることが
好ましく、さらに、第１の記録層の表面に潤滑層を設け
ることが好ましい。

【００２２】さらに、磁気記録層を静電容量型記録層の
上部に構成する場合には、磁気記録層がバリウムフェラ
イト等の金属酸化物磁性体または絶縁性のマトリックス
に分散された金属磁性体とすることが好ましい。

【００２３】さらに、本発明の磁気記録層は垂直磁気記
録膜であり、この磁気記録層内または第２の記録層の下
層に磁束リターン用軟磁性層を設けることが好ましい。
さらに、本発明の静電容量型記録層は、半導体上に酸化
膜を介して形成した誘電体層または半導体上に形成した
強誘電体層とすることが好ましい。

【００２４】

【作用】本発明の記録再生装置では、記録媒体がプロー
ブと対向する第１の記録層と、この記録層の下層に位置
する第２の記録層からなり、第２の記録層には第１の記
録層とは異なる記録再生原理により、第１の記録層とは
独立に情報を記録再生しているため、サーボ信号とデー
タ信号は独立に記録再生される。このデータ信号とは独
立に再生されるサーボ信号に基づき、プローブをデータ
信号の記録情報列の方向と直交する方向に移動させ、ト
ラッキング制御をかけることができる。

【００２５】サーボ信号は記録媒体上に直接記録再生で
きるため、プローブと記録媒体との運動機構をアセンブ
ル後、このサーボ信号を記録することができ、プローブ
の運動軌跡とサーボ信号列との誤差を極めて少なくする
ことができる。さらにサーボ信号とデータ信号は独立に
記録再生できるため、サーボ信号記録用のプローブとデ
ータ信号記録用のプローブを同一のプローブとしたり、
これらを極めて近接して配置することができ、これらの
間の熱膨張によるずれが生じることがない。さらにサー
ボ信号とデータ信号が、異なる記録再生原理により独立
に記録再生できるため、データ信号の繰り返し記録再生
に伴ってサーボ信号再生のＳ／Ｎが低下することがな
い。

【００２６】また、本発明の記録再生装置は、第１の記
録層を磁気記録層とし、第２の記録層を静電容量型記録
層とする。すなわち第１の記録層には磁性探針型または
単磁極型またはインダクタンス型の磁気ヘッドよりなる
プローブにコイル電流を流し励磁することにより情報を
磁気記録し、前記磁気ヘッドまたは磁気抵抗型または磁
気インピーダンス型の磁気ヘッドにより情報を再生す
る。磁気記録は情報を高速に記録再生でき、繰り返し記
録再生にも適し、かつこの情報を長期に保管するのに優
れている。第２の記録層には導体または半導体電極針よ
りなるプローブに電圧を印加することにより静電容量変
化を生じせしめて情報を記録し、前記プローブにより静
電容量変化を検知して情報を再生する。静電容量型記録
はプローブと記録層の間にスペースがあっても記録再生
できるため、この記録層を磁気記録層の下層に配置する
ことができる。磁気記録、静電容量型記録とも記録再生
に当たってはスペース損があるため、プローブと対向す
る第１の記録層にはデータ信号を、この下の第２の記録
層には、データ信号より低い帯域の信号ですむサーボ信
号を記録すると好適である。

【００２７】また、本発明の記録再生装置は、第１の記
録層を静電容量型記録層とし、第２の記録層を磁気記録
層とする。すなわち第１の記録層には導体または半導体
電極針よりなるプローブに電圧を印加することにより静
電容量変化を生じせしめて情報を記録し、前記プローブ
により静電容量変化を検知して情報を再生する。静電容
量型記録は情報を高速に記録再生でき、従来課題であっ
た繰り返し記録再生および保存寿命も、媒体技術の進歩
により改善され実用できるものとなっている。第２の記
録層には磁性探針型または単磁極型またはインダクタン
ス型の磁気ヘッドよりなるプローブにコイル電流を流し
励磁することにより情報を磁気記録し、前記磁気ヘッド
または磁気抵抗型または磁気インピーダンス型の磁気ヘ
ッドにより情報を再生する。この磁気記録もプローブと
記録層の間にスペースがあっても記録再生できるため、
この記録層を静電容量型記録層の下層に配置することが
できる。静電容量型記録、磁気記録とも記録再生に当た
ってはスペース損があるため、プローブと対向する第１
の記録層にはデータ信号を記録し、この下の第２の記録
層には、データ信号より低い帯域の信号ですむサーボ信
号を記録すると好適である。

【００２８】また、本発明の記録再生装置は、第１の記
録層を静電容量型記録層とし、第２の記録層を光磁気記
録層とする。すなわち第１の記録層には導体または半導
体電極針よりなるプローブに電圧を印加することにより
静電容量変化を生じせしめて情報を記録し、前記プロー
ブにより静電容量変化を検知して情報を再生する。第２
の記録層には磁性探針型または単磁極型またはインダク
タンス型の磁気ヘッドよりなるプローブにコイル電流を
流し励磁する、またはバイアス磁界を印加しつつ光によ
り集光加熱することにより情報を磁気記録し、光磁気記
録層のカー効果またはファラデー効果により情報を再生
する。作用は上述と同様である。

【００２９】また、本発明の記録再生装置は、第１の記
録層を導電性制御型記録層とし、第２の記録層を磁気記
録層または光磁気記録層とする。すなわち第１の記録層
は導体または半導体電極針よりなるプローブに電圧を印
加することにより導電性の変化を生ぜしめて情報を記録
し、前記プローブにより導電性の変化を検知して情報を
再生する。導電性制御型記録は、後述するように１０ｎ
ｍオーダの微小領域に情報を記録再生でき超高密度の記
録再生ができる。第２の記録層は磁気記録層または光磁
気記録層とする。作用は上述と同様である。

【００３０】さらに、本発明の記録再生装置は、第１の
記録層に記録されたデータ信号を再生するプローブと第
２の記録層に記録されたサーボ信号を再生するプローブ
を同一のプローブとする好ましい構成とすることによ
り、再生時に両プローブ間の熱膨張によるずれは原理的
に生じないため、高い精度のトラッキング制御をかける
ことができる。

【００３１】さらに、本発明の記録再生装置は、第１の
記録層にデータ信号を記録するプローブと第２の記録層
にサーボ信号を記録するプローブを近接して配置して集
積化する好ましい構成とすることにより、記録時に両プ
ローブ間の熱膨張によるずれを最小限にすることがで
き、データ信号に対するサーボ信号の位置誤差を少なく
することができる。これに伴い再生時に高い精度のトラ
ッキング制御をかけることができる。

【００３２】さらに、本発明の記録再生装置は、第１の
記録層の表面に潤滑層を設ける好ましい構成により、記
録媒体表面に近接または接触し、相対運動するプローブ
の摩耗進行を抑制することができる。

【００３３】さらに、本発明の記録再生装置は、第１の
記録層が磁気記録層であり、第２の記録層が静電容量型
記録層である場合、この磁気記録層がバリウムフェライ
ト等の金属酸化物磁性体または絶縁性のマトリックスに
分散された金属磁性体よりなる好ましい構成とすること
により、第２の記録層に効率よく情報を記録再生でき
る。

【００３４】さらに、本発明の記録再生装置は、磁気記
録層が垂直磁気記録膜であり、この磁気記録層内または
第２の記録層の下層に磁束リターン用軟磁性層を設ける
好ましい構成により、磁気記録層に高密度の記録再生が
でき磁気記録層に効率よく情報を記録再生することがで
きる。

【００３５】さらに、本発明の記録再生装置は、静電容
量型記録層が、半導体上に酸化膜を介して形成した誘電
体層または半導体上に形成した強誘電体層よりなる好ま
しい構成により、静電容量型記録層に高密度の記録再生
ができる。

【００３６】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら説明する。図５は、本発明の一実施例として回
転ディスク型記録再生装置に本発明を適用した場合の記
録再生装置の斜視図を示す。以下その構成を動作ととも
に説明する。

【００３７】記録媒体ディスク１を矢印２の方向に回転
しつつ、プローブの保持体３をディスクの放線方向４に
リニアスライド５によつて位置決めする。プローブの保
持体３の先端に有するプローブ６をこの記録面に近接ま
たは接触させてこの記録媒体に記録または再生を行な
う。記録される記録情報列の方向７に対してこれに直交
する方向８にプローブ６を移動させることによりプロー
ブ６のトラッキング制御をかける。

【００３８】プローブと記録媒体間に働く力を略一定に
保つ方法として、ここでは原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）に
用いられる光てこ方式を適用した例を示している。プロ
ーブの保持体３の光反射面９にレーザダイオード１０か
らのレーザ光線を照射し、その反射光を２分割光検出器
１１で受光する。プローブの保持体３は、プローブと記
録面との間に働く力によりたわむように構成してあり、
このたわみに応じた受光量の変化を光検出器１１で検出
し、したがって両者に働く力を検出することができる。
この検出力に応じて、この力が一定になるように、プロ
ーブを記録面の放線方向１３に添って３軸圧電アクチュ
エータ１２で移動させる。この制御は光記録におけるフ
ォーカシング制御に相当するもので、必ずしも記録面の
微小な凹凸に追随させる必要はなく、ディスクの回転に
伴う面振れに追随するよう応答周波数を制限する。

【００３９】さらに記録媒体ディスクは、図１（ａ），
図２（ａ），図３（ａ）または図４（ａ）に示すよう
に、プローブ６と対向する第１の記録層（図１（ａ）２
２，図２（ａ）２３，図３（ａ）２３、図４（ａ）３
５）と、この記録層の下層に位置する第２の記録層（図
１（ａ）２３，図２（ａ）２２，図３（ａ）３１，図４
（ａ）２２または３１）よりなる２層構成としてあり、
第１の記録層にプローブ６によって情報を記録再生し、
第２の記録層には第１の記録層とは異なる記録再生原理
により第１の記録層とは独立に情報を記録再生する。こ
れらの両記録層よりデータ信号とは独立に再生されるサ
ーボ信号に基づき、プローブ６を記録層に記録されたデ
ータ信号の記録情報列の方向７と直交する方向８に、ス
ライド５または３軸圧電アクチュエータ１２により移動
させることにより、プローブ６が記録情報列をトレース
するよう帰還制御をかける。

【００４０】サーボ信号は記録媒体上に直接記録再生で
きるため、図５に説明したディスクドライブをアセンブ
ル後、このサーボ信号を記録することができ、プローブ
６の運動軌跡とサーボ信号列７との誤差を極めて少なく
することができる。装置全体は必要に応じてボックス１
４で覆い、外部の雰囲気とフィルターを介して遮断す
る、もしくは乾燥気体中または減圧気体中に封じ込め
る。

【００４１】図１は、本発明の記録媒体の一構成例を示
し、第１の記録層を磁気記録層２２とし、第２の記録層
を静電容量型記録層２３とする場合である。これらの記
録層は基板２１上に形成され、記録層の最表層には潤滑
層２４を形成する。第１の記録層２２には磁性探針型ま
たは単磁極型またはインダクタンス型の磁気ヘッドより
なるプローブにコイル電流を流し励磁することにより情
報を磁気記録し、前記磁気ヘッドまたは磁気抵抗型また
は磁気インピーダンス型の磁気ヘッドにより情報を再生
する。磁気記録は情報を高速に記録再生でき、繰り返し
記録再生にも適し、かつこの情報を長期に保管するのに
優れておりデータ信号の記録に適している。第２の記録
層２３には導体または半導体電極針よりなるプローブに
電圧を印加することにより静電容量変化を生じせしめて
情報を記録し、前記プローブにより静電容量変化を検知
して情報を再生する。静電容量型記録はプローブと記録
層の間にスペースがあっても記録再生でき、この記録層
を磁気記録層の下層に配置して低い帯域の信号ですむサ
ーボ信号を記録再生する。

【００４２】磁気記録再生は、静電容量型記録における
電圧印加または静電容量記録層の有無に関わらず独立に
記録再生ができる。静電容量型記録再生もまた、磁気記
録における磁界印加または磁気記録層の有無には比較的
影響なく独立に記録再生できるため上記の構成が可能で
ある。さらにサーボ信号とデータ信号が、異なる記録再
生原理により独立に記録再生できるため、データ信号の
繰り返し記録再生に伴ってサーボ信号再生のＳ／Ｎが低
下することがない。

【００４３】図１（ｂ）および（ｃ）は、図１（ａ）の
構成の記録媒体の異なる２つの実施例を示したもので、
同図（ｂ）は第１の記録層である磁気記録層をさらに２
層構成とし、磁気記録層２２を垂直磁気記録膜２５と磁
束リターン用軟磁性層２６により構成したものである。
このような構成により、磁気記録層に高密度の記録再生
ができ磁気記録層に効率よく情報を記録再生することが
できる。この垂直磁気記録層２５としてはバリウムフェ
ライト等の金属酸化物磁性体または絶縁性のマトリック
スに分散された金属磁性体とすることにより、第２の記
録層に効率よく情報を記録再生することができる。また
磁束リターン用軟磁性層２６として、金属酸化物軟磁性
体または絶縁性のマトリックスに分散された金属軟磁性
体が適している。

【００４４】静電容量型記録層２３は、一例として半導
体材料であるｐ型またはｎ型のシリコン基板２１上に、
薄いシリコンの酸化膜２７を介してシリコン窒化膜２８
を形成した膜からなり、プローブ６に電圧を印加するこ
とによりシリコン基板２１のプローブ直下の電子をシリ
コンの酸化膜（トンネル酸化膜）２７を通過（トンネリ
ング）させてシリコン窒化膜２８の酸化膜界面にトラッ
プすることにより情報を記録する。この電子がトラップ
された直下のシリコン基板には電子の空孔層が形成さ
れ、これに伴う静電容量の変化を、プローブ６により検
出することができる。

【００４５】同図（ｃ）は第１の記録層である磁気記録
層を垂直記録膜２２とし、上述の磁束リターン用軟磁性
層２６を、第２の記録層２３である静電容量型記録層の
下層２６に構成したものである。このような構成によっ
ても第１層の垂直磁気記録を高密度かつ効率よく行なう
ことができるとともに、第２層の静電容量型記録は、第
１層の膜厚を小さくできるため、スペース損の影響を軽
減して安定に記録再生することができる。

【００４６】図２は、本発明の記録媒体の別の構成例を
示すもので、第１の記録層を静電容量型記録層２３と
し、第２の記録層を磁気記録層２２とする場合である。

【００４７】図２（ｂ）において、各層は図１（ｂ）に
準じた構成であるので詳細の説明は省略する。図１
（ｂ）と異なる点は、静電容量型記録層２３の半導体層
であるｐ型またはｎ型のシリコン層２９が、薄膜形成層
であることである。基板２１はこの場合シリコン基板で
ある必要はなくガラス基板またはグラファイト基板等を
用いることができ、最適な基板を選択できるメリットが
ある。図２の構成は、図１の構成に対して、第１の記録
層と第２の記録層を入れ換えた構成である。この記録媒
体の構成も実用の構成たりうることは上記の本発明の作
用説明で述べた通りである。

【００４８】図３は、本発明の記録媒体の別の構成例を
示し、第１の記録層を静電容量型記録層２３とし、第２
の記録層を光磁気記録層３１とする場合である。

【００４９】図３（ｂ）は、各層の具体的な構成を示し
ており、第１の記録層の静電容量型記録層の構成は前述
の図２に示す構成と同様である。第２の記録層の光磁気
記録層３１は１例としてカー効果もしくはファラデー効
果の大きいＴｂＦｅＣｏやＮｄＦｅＣｏ、ＣｏとＰｔを
交互に積層した人工格子膜などを用いる。

【００５０】この第２の記録層の光磁気記録層に情報を
記録するには光により集光加熱しつつ、磁気探針型また
は単磁極型またはインダクタンス型の磁気ヘッドよりな
るプローブにコイル電流を流し励磁する、またはバイア
ス磁界を印加しつつ光により集光加熱することにより情
報を磁気記録する。再生は光磁気録層のカー効果または
ファラデー効果を検出することにより行う。

【００５１】光磁気記録層の記録ビットは光の回折限界
によりそのサイズの微小化に限界があるが、テリス（B.
D.Terris）らはアプライド・フィジックス・レター(App
l.Phys.Lett.)vol.65(4).25(1994)p.388にソリッドイマ
ージョンレンズによる微小化の手法を述べている。図３
（ｂ）に示す様に記録再生光線３４を、コリメータレン
ズ３３を通してソリッドイマージョンレンズ３２を介し
て記録層３１に集光する。集光スポットサイズは、光の
波長をλ、対物レンズと集光スポットの間の媒質の屈折
率をｎとして、 （スポット径）＝λ／２ｎ で表される。対物レンズの先に空気層（屈折率ｎ＝１）
を介する通常の場合に比べて、対物レンズとなるソリッ
ドイマージョンレンズと、集光スポットとの間の媒質と
なる第１の記録層の屈折率を約１．５〜２と大きくする
ことができ、したがってスポット径を小さくすることが
できる。

【００５２】このような第２層の光記録（光磁気記録）
の記録ビットの微小化により第１層に記録するデータ信
号の記録ビットの大きさに見合ったサーボ信号の微小記
録を行うことができる。

【００５３】図４は、本発明の記録媒体の別の構成例を
示し、第１の記録層を導電性制御型記録層３５とし、第
２の記録層を磁気記録層２２または光磁気記録層３１と
する場合である。すなわち第１の記録層は導体または半
導体電極針よりなるプローブに電圧を印加することによ
り導電性の変化を生ぜしめて情報を記録し、前記プロー
ブにより導電性の変化を検知して情報を再生する。導電
性制御型記録は、たとえばアモルファスのＧｅＳｂＴｅ
層からなり、プローブにより電圧を印加することにより
１０ｎｍオーダの微小領域に情報を記録再生でき超高密
度の記録再生ができる。第２の記録層は磁気記録層また
は光磁気記録層とする。第２層の作用は前述と同様であ
る。

【００５４】図１または図２の媒体構成の場合に、プロ
ーブとして金属磁性体よりなるプローブまたは磁性体針
に電極を形成してなるプローブを用い、第１の記録層に
記録されたデータ信号を再生するプローブと第２の記録
層に記録されたサーボ信号を再生するプローブを同一の
プローブとする構成により、再生時に両プローブ間の熱
膨張によるずれを防止することができ、高い精度のトラ
ッキング制御をかけることができる。

【００５５】図６はプローブ４３により記録されるデー
タ信号４１とプローブ４３の両サイドに配置された２つ
のプローブ４４に記録されるサーボ信号４２を示してい
る。サーボ信号４２はデータ信号列の中心線に対して左
右に異なるパターンで記録され、再生時に、トラッキン
グ誤差方向の弁別を含めた誤差信号を得ることができ
る。

【００５６】図７に示すように、第１の記録層にデータ
信号を記録するプローブ４５と第２の記録層にサーボ信
号を記録するプローブ４６および４７を近接して配置し
て集積化する構成とすることにより、記録時に両プロー
ブ間の熱膨張によるずれを最小限にすることができ、デ
ータ信号４１に対するサーボ信号４２の位置誤差を少な
くすることができる。これに伴い再生時に高い精度のト
ラッキング制御をかけることができる。

【００５７】ここでサーボ信号の記録は、データ信号の
記録と同時に行ってもよいし、サーボ信号のみを予め記
録し、フォーマッティングを行った後、このサーボ信号
を再生しつつデータ信号を記録してもよい。

【００５８】尚、本発明の第１の記録層と第２の記録層
に適用する記録方式の具体例を、請求項３〜６に対応さ
せて説明したが、上記に特に述べなかった光記録方式や
表面凹凸を熱機械的に形成する記録方式などとの組合わ
せにおいても本発明は有効である。

【００５９】また、上記全ての実施例で記録層の最表層
に潤滑層を設けているが、これはプローブを記録媒体に
近接または接触させて記録再生するには必要なものであ
る。しかし、一方では超高密度の記録の障害となるスペ
ース損を避けるため、この層の膜厚は最小限に小さくす
ることが望ましい。例えば記録媒体表面と共有結合的に
結合される撥水性の単分子膜等、表面改質的な極薄膜で
あることが望ましい。

【００６０】

【発明の効果】以上のように本発明は、従来の光学方式
の記録密度の限界を破り、超高密度の大量情報記録を可
能にする記録再生装置および記録再生サーボ方式を提供
するもので、工業的価値の大きいものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a)〜(c)は本発明の一実施例における記録媒体
の断面図

【図２】(a),(b)は本発明の別の実施例における記録媒
体の断面図

【図３】(a),(b)は本発明の別の実施例における記録媒
体の断面図

【図４】(a),(b)は本発明の別の実施例における記録媒
体の断面図

【図５】本発明の一実施例における記録再生装置の斜視
図

【図６】本発明の一実施例におけるデータ信号とサーボ
信号の配置を示す平面図

【図７】本発明の一実施例を示す集積化プローブの斜視
図

【符号の説明】

１ 記録媒体ディスク ２ａ 記録面 ２ 記録媒体ディスクの回転方向 ３ プローブの保持体 ４ 記録媒体ディスクの放線方向 ５ リニアスライド ６ プローブ ７ 記録情報列の方向 ８ 記録情報列の方向と直交する方向 ９ 光反射面 １０ レーザダイオード １１ ２分割光検出器 １２ ３軸圧電アクチュエータ １３ 記録面の放線方向 １４ ボックス ２１ 基板 ２２ 磁気記録層 ２３ 静電容量型記録層 ２４ 潤滑層 ３１ 光磁気記録層 ３５ 導電性制御型記録層 ４１ データ信号 ４２ サーボ信号 ４３〜４７ プローブ

フロントページの続き (72)発明者 水口 信一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 村田 明夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 黒江 章郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】記録再生兼用または記録再生分離型のプロ
   ーブを記録媒体に対して位置決めし、前記プローブを前
   記記録媒体の記録面に相対的に近接または接触させて前
   記記録媒体に情報を記録または再生する記録再生装置で
   あって、前記記録媒体が前記プローブと対向する第１の
   記録層と、前記第１の記録層の下層に位置する第２の記
   録層からなり、前記第１の記録層に前記プローブによっ
   て情報を記録再生し、前記第２の記録層には前記第１の
   記録層とは異なる記録再生原理により前記第１の記録層
   とは独立に情報を記録再生し、データ信号とは独立に再
   生されるサーボ信号に基づき、前記プローブを記録層に
   記録された前記データ信号の記録情報列の方向と直交す
   る方向に移動させることにより前記プローブのトラッキ
   ング制御をかける制御手段を設けたことを特徴とする記
   録再生装置。
2. 【請求項２】記録再生兼用または記録再生分離型のプロ
   ーブを記録媒体に対して位置決めし、前記プローブを記
   録媒体の記録面に相対的に近接または接触させて前記記
   録媒体に情報を記録または再生する方法であって、前記
   前記記録媒体が前記プローブと対向する第１の記録層に
   前記プローブによって情報を記録再生し、前記第１の記
   録層の下層に位置する第２の記録層には前記第１の記録
   層とは異なる記録再生原理により前記第１の記録層とは
   独立に情報を記録再生し、データ信号とは独立に再生さ
   れるサーボ信号に基づき、前記プローブを記録層に記録
   されたデータ信号の記録情報列の方向と直交する方向に
   移動させることにより前記プローブのトラッキング制御
   をかけることを特徴とする記録再生方法。
3. 【請求項３】第１の記録層が、磁性探針型または単磁極
   型またはインダクタンス型の磁気ヘッドよりなるプロー
   ブにコイル電流を流し励磁することにより情報を磁気記
   録し、前記磁気ヘッドまたは磁気抵抗型または磁気イン
   ピーダンス型の磁気ヘッドにより情報を再生する磁気記
   録層であり、第２の記録層が、導体または半導体電極針
   よりなるプローブに電圧を印加することにより静電容量
   変化を生じせしめて情報を記録し、前記プローブにより
   静電容量変化を検知して情報を再生する静電容量型記録
   層であることを特徴とする請求項１記載の記録再生装
   置。
4. 【請求項４】第１の記録層が導体または半導体電極針よ
   りなるプローブに電圧を印加することにより静電容量変
   化を生じせしめて情報を記録し、前記プローブにより静
   電容量変化を検知して情報を再生する静電容量型記録層
   であり、第２の記録層が磁性探針型または単磁極型また
   はインダクタンス型の磁気ヘッドよりなるプローブにコ
   イル電流を流し励磁することにより情報を磁気記録し、
   前記磁気ヘッドまたは磁気抵抗型または磁気インピーダ
   ンス型の磁気ヘッドにより情報を再生する磁気記録層で
   あることを特徴とする請求項１記載の記録再生装置。
5. 【請求項５】第１の記録層が導体または半導体電極針よ
   りなるプローブに電圧を印加することにより静電容量変
   化を生じせしめて情報を記録し、前記プローブにより静
   電容量変化を検知して情報を再生する静電容量型記録層
   であり、第２の記録層が光により集光加熱しつつ、磁性
   探針型または単磁極型またはインダクタンス型の磁気ヘ
   ッドよりなるプローブにコイル電流を流し励磁する、ま
   たはバイアス磁界を印加しつつ、光により集光加熱する
   ことにより情報を磁気記録し、カー効果またはファラデ
   ー効果により情報を再生する光磁気記録層であることを
   特徴とする請求項１記載の記録再生装置。
6. 【請求項６】第１の記録層が導体または半導体電極針よ
   りなるプローブに電圧を印加することにより導電性の変
   化を生ぜしめて情報を記録し、前記プローブにより導電
   性の変化を検知して情報を再生する導電性制御型記録層
   であり、第２の記録層が磁気記録層または光磁気記録層
   であることを特徴とする請求項１記載の記録再生装置。
7. 【請求項７】第１の記録層に記録されたデータ信号を再
   生するプローブと第２の記録層に記録されたサーボ信号
   を再生するプローブを同一のプローブで構成したことを
   特徴とする請求項１記載の記録再生装置。
8. 【請求項８】第１の記録層にデータ信号を記録するプロ
   ーブと第２の記録層にサーボ信号を記録するプローブを
   近接して配置した集積化構成としたことを特徴とする請
   求項１記載の記録再生装置。
9. 【請求項９】第１の記録層の表面に潤滑層を設けたこと
   を特徴とする請求項１記載の記録再生装置。
10. 【請求項１０】磁気記録層がバリウムフェライト等の金
    属酸化物磁性体または絶縁性のマトリックスに分散され
    た金属磁性体よりなることを特徴とする請求項３記載の
    記録再生装置。
11. 【請求項１１】磁気記録層が垂直磁気記録膜であり、こ
    の磁気記録層内または第２の記録層の下層に磁束リター
    ン用軟磁性層を設けたことを特徴とする請求項３〜６の
    いずれかに記載の記録再生装置。
12. 【請求項１２】静電容量型記録層が、半導体上に酸化膜
    を介して形成した誘電体層または半導体上に形成した強
    誘電体層よりなることを特徴とする請求項３〜５のいず
    れかに記載の記録再生装置。