JP3634392B2 - 記録方法および記録装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、記録方法および記録装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、ビット情報を記録する記録方法としては、磁気テープや磁気ディスクを用いた磁気的記録方法や、半導体素子を用いた電気的記録方法などがある。また、近年、記録すべき情報の量の増大に伴って、大容量化，高速化および誤り率の低減化の要求が強くなってきている。
【０００３】
このような状況の中で、有機薄膜（たとえば、π電子系有機化合物やカルコゲン化合物類などの薄膜）が金属電極で挟まれた金属−有機絶縁膜−金属構造を有し、電圧電流のスイッチング特性に対してメモリ効果をもつ素子（以下、「ＭＩＭ素子」と称する。）が開発された（特開昭６３−０９６９５６号公報）。このようなＭＩＭ素子においては、金属電極間に適当なパルス電圧を印加することによって素子の導電率を可逆的に変化させることが可能である。したがって、このスイッチング現象を利用することにより、情報をＭＩＭ素子に記録することができる。しかも、このスイッチング現象では、スイッチング速度も非常に速い。
【０００４】
図１７は、ＭＩＭ素子を利用した記録装置の一従来例を示す概略構成図である。
【０００５】
記録装置５１０ は、記録媒体５１１ と、電流アンプ５１２ と、記録用電圧発生回路５１３ とを含む。ここで、記録媒体５１１ は、下部電極５１１１と、上部電極５１１２と、下部電極５１１１と上部電極５１１２との間に設けられた、非記録状態と記録状態とで導電率ρが異なるＬＢ膜からなる記録層５１１３とを含む。すなわち、記録媒体５１１ は、前述したＭＩＭ素子の素子構造を有するものである。記録用電圧発生回路５１３ は、記録用電圧（記録用パルス電圧）を発生し、発生した記録用電圧を下部電極５１１１と上部電極５１１２との間に印加することにより、記録用電圧を記録層５１１３に印加するものである。電流アンプ５１２ は、記録用電圧の印加中に下部電極５１１１と上部電極５１１２との間に流れる電流を検出して増幅するものである。
【０００６】
次に、記録装置５１０ の動作について、非記録状態のときに導電率ρが小さくなっている記録層５１１３に対して記録用電圧を印加することにより、記録層５１１３の導電率ρを大きくさせて情報の記録を行う場合を例として、説明する。
【０００７】
電圧値Ｖ０ の記録用電圧（記録用パルス電圧）が、図１８（Ａ）に示すように、時刻ｔ１ から時刻ｔ２ にかけて、記録用電圧発生回路５１３ から記録層５１１３に印加される。このとき、記録層５１１３の導電率ρは、図１８（Ｂ）に示すように、時刻ｔ１ から所定の時間だけ経過した時刻ｔ３（ｔ１＜ｔ３＜ｔ２）で、小さい導電率ρＬ から大きい導電率ρＨ に変化するため、電流アンプ５１２ で検出される電流の波形も、時刻ｔ３ で電流の値が増加するものとなる。これに対して、記録層５１１３を構成する素子のばらつきなどのために、所定の時間内または所定の電圧値Ｖ０ では記録層５１１３の導電率ρが変化しない場合があり、このときの電流アンプ５１２ で検出される電流の波形は、図１８（Ｃ）に示すように、時刻ｔ１ から時刻ｔ２ までの間で電流の値が一定となるものである。
【０００８】
一方、近年、物質の表面を原子オーダーの分解能で観察できる走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）が開発され、原子および分子レベルの実空間観察が可能になってきた（Ｇ． Ｂｉｎｎｉｎｇ ｅｔ ａｌ．， Ｐｈｙｓ． Ｒｅｖ． Ｌｅｔｔ， ４９， ５７， １９８２）。走査型トンネル顕微鏡は、プローブ電極の先端（ティップ）と導電性の試料との間に流れるトンネル電流の値が一定となるようにティップと試料と間の距離を制御しながら、ティップを試料の表面に沿って二次元的に走査し、このときのティップと試料との間の距離を制御する制御信号より、試料の表面の電子雲の情報や試料の形状をサブナノメートルのオーダー（原子オーダー）で観測するものである。
【０００９】
このような走査型トンネル顕微鏡の原理を応用すれば、十分に原子オーダーでの高密度な記録再生を行うことが可能である。たとえば、特開昭６１−８０５３６号公報に開示されている記録再生装置では、電子ビームなどによって記録媒体の表面に吸着した原子粒子を取り除くことによって情報の記録を行うとともに、記録した情報の再生を走査型トンネル顕微鏡により行っている。また、ＵＳＰ第４，５７５，８２２号明細書に開示されている記録再生装置では、ティップと記録媒体の表面との間に流れるトンネル電流を用いて、記録媒体の表面に形成された誘電体に電荷を注入することにより、情報の記録を行っている。さらに、レーザー光，電子ビームまたは粒子線などを用いて、記録媒体の物理的な崩壊または磁性的な崩壊を生じさせることにより、情報の記録を行う方法も提案されている。
【００１０】
前述した電圧電流のスイッチング特性に対してメモリ効果をもつ材料からなる薄膜層を記録層として用いるとともに、記録および再生を走査型トンネル顕微鏡の原理を利用して行う記録再生方法も提案されている（特開昭６３−１６１５５２号公報や特開昭６３−１６１５５３号公報）。この記録再生方法によれば、記録ビットのサイズを１０ｎｍとしたとき、１０１２ｂｉｔ／ｃｍ２ もの大容量記録再生が可能となる。たとえば、この記録再生方法による記録再生装置６００ は、図１９に示すように、記録媒体６０１ と、記録媒体ステージ６１０ と、粗動機構６１１ と、ＸＹ方向粗動制御回路６１２ と、Ｚ方向粗動制御回路６１３ と、プローブ電極６１４ と、ＸＹ方向微動機構６１５ と、Ｚ方向微動機構６１６ と、ＸＹ方向微動制御回路６１７ と、Ｚ方向微動制御回路６１８ と、電流アンプ６１９ と、マイクロコンピュータ６２０ と、第１のサーボ回路６２１ と、第２のサーボ回路６２２ と、電源６２３ とを含む。記録再生装置６００ の各構成要素について、以下に詳細に説明する。
【００１１】
（１）記録媒体６０１
記録媒体６０１ は、同図に示すように、基板６０２ と、基板６０２ 上に形成された基板電極６０３ と、基板電極６０３ 上に形成された記録層６０４ とからなる。ここで、記録層６０４ は、電圧電流のスイッチング特性に対してメモリ効果をもつ材料からなる薄膜層である。
【００１２】
（２）記録媒体ステージ６１０ ，粗動機構６１１ ，ＸＹ方向粗動制御回路６１２ およびＺ方向粗動制御回路６１３
記録媒体ステージ６１０ は、記録媒体６０１ が載置されるものである。粗動機構６１１ は、記録媒体ステージ６１０ を図示Ｘ軸方向，Ｙ軸方向およびＺ軸方向にそれぞれ粗動させることにより、記録媒体６０１ を図示Ｘ軸方向，Ｙ軸方向およびＺ軸方向にそれぞれ移動させるものである。ＸＹ方向粗動制御回路６１２ は、マイクロコンピュータ６２０ により制御されて、粗動機構６１１ を図示Ｘ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ駆動するものである。Ｚ方向粗動制御回路６１３ は、第１のサーボ回路６２１ から送られてくる粗動制御信号に応じて粗動機構６１１ を図示Ｚ軸方向に駆動するものである。
【００１３】
（３）プローブ電極６１４ ，ＸＹ方向微動機構６１５ ，Ｚ方向微動機構６１６ ，ＸＹ方向微動制御回路６１７ およびＺ方向微動制御回路６１８
プローブ電極６１４ は、記録媒体６０１ に対向して設けられている。ＸＹ方向微動機構６１５ は、プローブ電極６１４ を図示Ｘ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ微動させることにより、プローブ電極６１４ を記録媒体６０１ に対して二次元走査させるものである。Ｚ方向微動機構６１６ は、プローブ電極６１４ を図示Ｚ軸方向に微動させることにより、プローブ電極６１４ と記録媒体６０１ との間の距離を微調させるものである。ＸＹ方向微動制御回路６１７ は、マイクロコンピュータ６２０ により制御されて、ＸＹ方向微動機構６１５ を図示Ｘ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ駆動するものである。Ｚ方向微動制御回路６１８ は、第２のサーボ回路６２２ から送られてくる微動制御信号に応じてＺ方向微動機構６１６ を図示Ｚ軸方向に駆動するものである。
【００１４】
（４）電流アンプ６１９ ，マイクロコンピュータ６２０ ，第１のサーボ回路６２１ ，第２のサーボ回路６２２ および電源６２３
電流アンプ６１９ は、プローブ電極６１４ と記録媒体６０１ との間に流れる電流を検出して増幅したのち、マイクロコンピュータ６２０ ，第１のサーボ回路６２１ および第２のサーボ回路６２２ にそれぞれ出力するものである。第１のサーボ回路６２１ は、電流アンプ６１９ から送られてくる電流の値とマイクロコンピュータ６２０ から送られてくる、プローブ電極６１４ と記録層６０４ との間の距離を所定の距離に保つための第１の電流設定値とを比較して、プローブ電極６１４ と記録媒体６０１ との間の距離を粗動制御させる粗動制御信号をＺ方向粗動制御回路６１３ に出力するものである。第２のサーボ回路６２２ は、電流アンプ６１９ から送られてくる電流の値とマイクロコンピュータ６２０ から送られてくる、プローブ電極６１４ と記録層６０４ との間の距離を所定の距離に保つための第２の電流設定値とを比較して、プローブ電極６１４ と記録媒体６０１ との間の距離を微動制御させる微動制御信号をＺ方向微動制御回路６１８ に出力するものである。電源６２３ は、記録媒体６０１ とプローブ電極６１４ との間に、記録時には記録用バイアス電圧および記録用パルス電圧を印加し、再生時には再生用バイアス電圧を印加し、消去時には消去用バイアス電圧および消去用パルス電圧を印加するものである。マイクロコンピュータ６２０ は、ＸＹ方向粗動制御回路６１２ ，ＸＹ方向微動制御回路６１７ および電源６２３ をそれぞれ制御するとともに、前述した第１の電流設定値および第２の電流設定値を第１のサーボ回路６２１ および第２のサーボ回路６２２ にそれぞれ出力するものである。
【００１５】
次に、記録再生装置６００ の記録時および再生時の動作について説明する。
【００１６】
記録時には、電源６２３ がマイクロコンピュータ６２０ によって制御されて、電源６２３ から記録媒体６０１ の基板電極６０３ に所定のバイアス電圧が印加される。これにより、プローブ電極６１４ と記録媒体６０１ の記録層６０４ との間に、所定のバイアス電圧が印加される。このときプローブ電極６１４ と記録層６０４ との間に流れる電流は、電流アンプ６１９ で検出され増幅されたのち、マイクロコンピュータ６２０ ，第１のサーボ回路６２１ および第２のサーボ回路６２２ にそれぞれ送られる。
【００１７】
第１のサーボ回路６２１ では、電流アンプ６１９ から送られてくる電流の値とマイクロコンピュータ６２０ から送られてくる第１の電流設定値とが比較され、この両者の値が同じになるようにプローブ電極６１４ と記録層６０４ との間の距離を粗動制御させる粗動制御信号がＺ方向粗動制御回路６１３ に出力される。Ｚ方向粗動制御回路６１３ では、この粗動制御信号に基づいて粗動機構６１１ を図示Ｚ軸方向に駆動する信号が作成されて、粗動機構６１１ に出力される。これにより、プローブ電極６１４ と記録層６０４ との間の距離が粗調整される。また、第２のサーボ回路６２２ では、電流アンプ６１９ から送られてくる電流の値とマイクロコンピュータ６２０ から送られてくる第２の設定電流値とが比較され、この両者の値が同じになるようにプローブ電極６１４ と記録層６０４ との間の距離を微動制御させる微動制御信号がＺ方向微動制御回路６１８ に出力される。Ｚ方向微動制御回路６１８ では、この微動制御信号に基づいてＺ方向微動機構６１５ を図示Ｚ軸方向に駆動する信号が作成されて、Ｚ方向微動機構６１５ に出力される。これにより、プローブ電極６１４ と記録層６０４ との間の距離が微調整されて、所定の距離に保たれる。
【００１８】
ＸＹ方向粗動制御回路６１２ では、マイクロコンピュータ６２０ からの指令に基づいて粗動機構６１１ を図示Ｘ軸方向およびＹ軸方向に駆動する信号が作成されて、粗動機構６１１ に出力される。また、ＸＹ方向微動制御回路６１７ では、マイクロコンピュータ６２０ からの指令に基づいてＸＹ方向微動機構６１５ を図示Ｘ軸方向およびＹ軸方向に駆動する信号が作成されて、ＸＹ方向微動機構６１５ に出力される。これにより、プローブ電極６１４ が記録媒体６０１ の記録位置まで走査される。
【００１９】
電源６２３ では、マイクロコンピュータ６２０ からの指令に基づいて記録用バイアス電圧および記録用パルス電圧が発生される。記録用バイアス電圧および記録用パルス電圧は、記録媒体６０１ の基板電極６０２ を介して記録層６０４ に印加される。記録層６０４ の記録用パルス電圧が印加された部分の導電率が局所的に変化することにより、記録層６０４ に記録ビットが形成される。
【００２０】
再生時には、プローブ電極６１４ が、記録時と同様にして、記録媒体６０１ の再生位置まで走査される。その後、電源６２３ で、再生用バイアス電圧が発生される。再生用バイアス電圧は、記録媒体６０１ の基板電極６０２ を介して記録層６０４ に印加される。このとき、プローブ電極６１４ と記録層６０４ との間に流れる電流が、電流アンプ６１９ により検出され増幅されたのち、マイクロコンピュータ６２０ へ送られる。マイクロコンピュータ６２０ では、送られてきた電流の値より記録層６０４ の導電率が求められる。求められた導電率の値により記録ビットの有無がわかるため、記録された情報の再生が可能となる。
【００２１】
また、上述した従来の記録再生装置６００ において記録媒体６０１ をシリコンなどの結晶に置き換えることにより、原子レベルの記録および加工を行うこともできる。すなわち、情報を記録したい記録位置にプローブ電極６１４ を移動し、その記録位置で電圧を印加することにより記録媒体６０１ の表面の原子を一つ移動して、記録ビットとすることもできる。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１７に示した従来の記録装置５１０ では、以下に示す問題がある。
（１）所定の電圧値Ｖ０ および所定のパルス幅（ｔ２−ｔ１）の記録用パルス電圧を記録層５１１３に印加したのでは、情報の記録が正確に行われる場合と情報の記録が正確に行われない場合とあり、記録誤りの発生率が大きい。
（２）安定に情報の記録を行うために、記録用パルス電圧のパルス幅（ｔ２−ｔ１）を大きくすると、動作速度が遅くなる。
（３）情報の記録が正確に行われたとしても、図１８（Ｂ）に示すように、時刻ｔ３ から時刻ｔ２ までの間に過大な電流が流れるため、記録層５１１３を構成する素子を損傷させてしまう場合もある。
【００２３】
また、図１９に示した従来の記録再生装置６００ についても、図１７に示した従来の記録装置５１０ と同様の問題がある。
【００２４】
さらに、走査型トンネル顕微鏡を用いた記録装置においては、記録を行うときには記録媒体の不均一性により記録誤りが発生する可能性がある。図１７に示した従来の記録装置５１０ では、たとえばＬＢ膜の厚さの不均一性により記録ビットの形成に必要な電圧は異なってきてしまう可能性がある。また、電圧を必要以上に高くかけるとＬＢ膜が破壊されるといった現象も発生してしまう可能性がある。
【００２５】
表面原子の加工技術あるいはそれを用いた記録技術では、たとえば欠陥位置あるいはその近傍の原子を加工するのに必要な電圧と、通常のテラスに存在する原子を加工するのに必要な電圧は異なっている。電圧が低すぎると原子加工ができない場合が発生するし、電圧が高すぎると不必要な原子まで影響を及ぼしてしまうといった問題が生じる。
【００２６】
このような記録位置による不均一性に起因する記録誤りの発生は、電圧を印加する場合のみならず、プローブを記録媒体あるいは試料の表面に接触させて機械的に加工する場合など、走査型トンネル顕微鏡を用いた表面加工技術あるいは記録技術全般に発生する問題である。
【００２７】
また、走査型トンネル顕微鏡に限らず、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）などの各種走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）を用いて記録ビットを形成したり微細加工を行ったりするときにも発生する問題である。
【００２８】
本発明の目的は、記録層を構成する素子に損傷を与えることなく、確実に情報を記録することができる記録方法および記録装置を提供することにある。
【００２９】
本発明の他の目的は、記録媒体への情報の記録を確実に行うことができるとともに、記録媒体の破壊を防止することができる記録装置および記録方法を提供することにある。また、走査型プローブ顕微鏡を用いた物質の表面の加工を確実に行うことができるとともに、不必要な加工が行われないようにすることができる記録装置および記録方法を提供することにある。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の記録装置は、
非記録状態と記録状態とで電気特性が異なる記録層に記録用電圧及び／又は電流を印加して情報を記録する記録装置において、
前記記録層へ電圧及び／又は電流を印加する印加手段と、
該印加手段が前記記録用電圧及び／又は電流を印加中に前記記録層に生じる電圧又は電流を検出する検出手段と、
該検出手段で検出された電圧又は電流の値と予め設定された値とを比較し、該検出された電圧又は電流の値が該予め設定された値よりも大きくなったときに、前記記録層への前記記録用電圧及び／又は電流の印加を中止するよう前記印加手段に指令を送る制御手段とを具備する。
【００３１】
本発明の第２の記録装置は、
非記録状態と記録状態とで電気特性が異なる記録層に記録用電圧及び／又は電流を印加して情報を記録する記録装置において、
前記記録層へ電圧及び／又は電流を印加する印加手段と、
該印加手段が前記記録用電圧及び／又は電流を印加中に前記記録層に生じる電圧又は電流を検出する検出手段と、
該検出手段で検出された電圧又は電流の値の変化量と予め設定された変化量とを比較し、該検出された電圧又は電流の値の変化量が該予め設定された変化量よりも大きくなったときに、前記記録層への前記記録用電圧及び／又は電流の印加を中止するよう前記印加手段に指令を送る制御手段とを具備する。
【００３２】
上記のいずれかの記録装置において、前記記録層が、基板上に設けられた第 １ 及び第２の電極の間に配置されてもよい。
【００３３】
また、前記記録層が、少なくとも一つのプローブ電極と、基板上に設けられた第３の電極の間に配置されてもよい。
【００３４】
本発明の第３の記録装置は、記録媒体表面に電気的、磁気的、力学的、熱的および光学的のいずれかの作用を加えて該表面を加工することにより記録ビットを形成する情報記録装置であって、
前記作用を前記記録媒体表面に印加するプローブ手段と、
該プローブ手段が前記記録媒体表面に加える作用の大きさを制御する第１の制御手段と、
前記加工が前記記録媒体表面に加えられることによって変化する前記記録媒体の物理量を測定し出力する測定手段と、
該測定手段の出力に基づいて前記第１の制御手段を制御する第２の制御手段とを有し、
該第２の制御手段が、前記記録媒体表面に作用が加えられている期間内に前記測定手段の出力が所定値以上に変化したとき、前記第１の制御手段に対し前記作用の印加を中止する制御を行うことを特徴とする。
【００３５】
本発明の第４の記録装置は、記録媒体表面に力を加えて機械的に加工することにより記録ビットを形成する情報記録装置であって、
前記記録媒体表面に押し付けられて該表面に力を加えるプローブと、
該プローブを先端に固定したカンチレバーと、
該カンチレバーのたわみ量を検出し出力する検出手段と、
前記記録媒体表面の位置を移動させる移動手段と、
前記検出手段の出力に応じて前記移動手段を制御する制御信号を前記移動手段に送る制御手段とを有し、
該制御手段は、前記検出手段の出力の変化が所定値以上になったときに前記力の印加を中止する信号を前記移動手段に送ることを特徴とする。
【００４０】
本発明の第１の記録方法は、
非記録状態と記録状態とで電気特性が異なる記録層に記録用電圧及び／又は電流を印加して情報を記録する記録方法において、
前記記録層への前記記録用電圧及び／又は電流の印加中に該記録層に生じる電圧又は電流の値を検出し、
該検出した電圧または電流の値と予め設定された電圧又は電流の値とを比較し、
前記検出した電圧又は電流の値が前記予め設定された値よりも大きくなったときに、前記記録層への前記記録用電圧及び／又は電流の印加を中止する。
【００４１】
本発明の第２の記録方法は、
非記録状態と記録状態とで電気特性が異なる記録層に記録用電圧及び／又は電流を印加して情報を記録する記録方法において、
前記記録層への前記記録用電圧及び／又は電流の印加中に該記録層に生じる電圧又は電流の値の変化量を検出し、
該検出した電圧又は電流の値の変化量と予め設定された変化量とを比較し、
前記検出した電圧又は電流の値の変化量が前記予め設定された変化量よりも大きくなったときに、前記記録層への前記記録用電圧及び／又は電流の印加を中止する。
【００５９】
【作用】
上述のとおりの本発明においては、例えば、記録層への記録用電圧の印加中に記録層に流れる電流の値の変化量を検出し、検出した電流の値の変化量が予め設定された変化量よりも大きくなったときに記録層への記録用電圧の印加を中止することにより、記録層の電圧に対する電流応答特性が変化したことを確認した上で、記録層への記録用電圧の印加を中止して情報の記録動作を終了させることができる。
【００６０】
また、記録層への記録用電流の注入中に記録層に発生する電圧の値の変化量を検出し、検出した電圧の値の変化量が予め設定された変化量よりも大きくなったときに、記録層への記録用電流の注入を中止することにより、記録層の電流に対する電圧応答特性が変化したことを確認した上で、記録層への記録用電流の注入を中止して情報の記録動作を終了させることができる。
【００６３】
以下、本発明の具体的な作用について、上述の第３の記録装置を例に挙げて詳細に説明する。
【００６４】
電場，磁場，力，熱および光などの物理的作用で記録媒体を変化させる。プローブ手段とは、走査型プローブ顕微鏡で用いられるプローブをいい、記録媒体に物理的作用を加えるために用いられる。第１の制御手段は、記録媒体に作用させる物理的作用の大きさを制御するものであり、たとえば、電圧を発生する電源，光を発生する光源などである。また、プローブを用いて記録媒体に力を印加する場合は、プローブ駆動手段が第１の制御手段に相当する。この場合、記録を行おうとする位置（記録位置）で記録媒体とプローブとの間隔を狭くする方向にプローブを移動することにより、記録媒体に力を印加することが可能となる。測定手段は、記録位置での物理量を測定するものである。この場合の物理量とは、情報の記録が実際に行われたことにより変化する物理量で、たとえば、記録媒体とプローブとの間に流れる電流，プローブの先端の位置などをいう。
【００６５】
第２の制御手段は、測定手段により測定された物理量に基づいて記録ビットが形成されたかどうかを判定するとともにその判定結果に基づいて、記録のための物理的作用を制御する。たとえば、電圧印加により導電率が上昇させられることによって情報の記録が行われる記録媒体を用い、プローブを用いて記録媒体に電圧を印加して情報の記録を実行し、記録媒体とプローブとの間を流れる電流を測定物理量とする記録装置では、情報の記録が行われたときに、測定された物理量である電流が上昇するので、この上昇に基づいて情報の記録の実現を判断すればよい。また、電圧印加により原子が移動させられることによって情報の記録が行われる記録媒体を用いた、記録媒体とプローブとの間を流れる電流を測定物理量とする記録装置では、情報の記録が実現されたときには記録媒体の原子配置が変わってトンネル電流が変化するので、この電流変化により記録ビットの形成の有無を判断すればよい。
【００６６】
記録ビットを形成する場合には、第１の制御手段によって、プローブの先端が、記録媒体の記録ビットを形成しようとする記録位置に移動される。その後、第１の制御手段によって発生された物理的作用が、プローブによって記録媒体に作用される。測定手段が、情報の記録が実行されたときに変化する物理量を測定する。測定手段によって測定された物理量は、第２の制御手段に送られる。第２の制御手段は、前記物理量に基づいて記録ビットが実際に形成されているかどうかを判定する。なお、第２の制御手段が記録実現の判定をするために、記録位置にプローブを移動したのち、情報の記録のための物理的作用を印加する前に記録実現前の物理量を測定する場合もある。
【００６７】
第２の制御手段の具体的作用としては、情報の記録が実現されていないと判断しているときに、情報の記録が行われやすいように物理的作用を補正または制御すること、すなわち、情報の記録が実現されていないと判断している間は、記録媒体に印加する物理的作用を情報の記録が実現されやすいように補正または制御することがあげられる。たとえば、記録媒体に電圧を印加して情報の記録を行う場合には、第２の制御手段は、情報の記録が実現されていないと判断している間は、この電圧を大きくさせるという制御を行う。また、記録媒体に力を作用させて情報の記録を行う場合には、第２の制御手段は、情報の記録がされていないと判断している間は、この力を大きくさせるという制御を行う。
【００６９】
第２の制御手段は、情報の記録のための物理的作用が記録媒体に印加されている間に測定手段によって測定された物理量に基づいて、情報の記録が実現されたかどうかを判断する。
【００７０】
また、第２の制御手段は、情報の記録が実現されたと判断したときに、物理的作用の記録媒体への印加を中止するよう制御し、これにより、情報の記録を確実に実行し、記録のための物理的作用を過剰に記録媒体へ印加することを防止することができる。たとえば、電圧印加によって導電率が上昇させられることにより情報の記録が行われる記録媒体を用いた、プローブによって記録媒体に電圧を印加して情報の記録を実行する、記録媒体とプローブとの間を流れる電流を測定物理量とした記録装置では、情報の記録が実現できるまで電圧印加を行うことになり、情報の記録が確実に実行されることになる。また、情報の記録が実現された時点で電圧印加が終了されるので、必要以上の電圧が記録媒体に印加されることもない。
【００７１】
第１の制御手段に、情報の記録が実現されたと判断したときに、プローブを次の記録位置へ移動させるという特徴をあわせもたせることにより、記録時間をさらに短縮することが可能となる。
【００７３】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
【００７４】
図１は、本発明の記録装置の第１の実施例を示す概略構成図である。
【００７５】
記録装置１０は、記録媒体１１と、電流アンプ１２と、印加電圧制御回路１３と、記録用電圧発生回路１４とを含む。ここで、記録媒体１１は、下部電極１１１と、上部電極１１２と、下部電極１１１と上部電極１１２との間に設けられた、非記録状態と記録状態とで導電率が異なるＬＢ膜からなる記録層１１３とを含む。すなわち、記録媒体１１は、前述したＭＩＭ素子の素子構造を有するものである。記録用電圧発生回路１４は、印加電圧制御回路１３から送られてくる指令に従って記録用電圧を発生し、発生した記録用電圧を下部電極１１１と上部電極１１２との間に印加することにより、記録用電圧を記録層１１３に印加するものである。電流アンプ１２は、記録用電圧の印加中に下部電極１１１と上部電極１１２との間に流れる電流を検出して増幅するものである。印加電圧制御回路１３は、電流アンプ１２から送られてくる電流の値の変化量を検出し、予め設定された変化量以上の変化量を検出したときに、記録用電圧の印加を中止させる指令を記録用電圧発生回路１４に送るものである。
【００７６】
次に、記録装置１０の動作について、非記録状態では導電率ρが小さくなっている記録層１１３ に対して記録用電圧を印加することにより、記録層１１３ の導電率ρを大きくさせて情報の記録を行う場合を例として、説明する。
【００７７】
印加電圧制御装置１３から記録用電圧発生回路１４に、図２（Ａ）に示すように、時刻ｔ１ から電圧値Ｖ０ の記録用電圧を印加させる指令が出力される。この指令に基づいて、電圧値Ｖ０ の記録用電圧が、記録用電圧発生回路１４から下部電極１１１ と上部電極１１２ との間に印加される。時刻ｔ１ では、記録層１１３ の導電率ρは小さい導電率ρＬ となっているため、電流アンプ１２により検出され増幅された電流の値は、図２（Ｂ）に示すように、小さい電流値ＩＬ となる。その後、電圧値Ｖ０ の記録用電圧が下部電極１１１ と上部電極１１２ との間に印加され続けられ、時刻ｔ２ において記録記録層１１３ の導電率ρが変化して大きい導電率ρＨ となったとすると、時刻ｔ２ で電流アンプ１２により検出され増幅された電流の値は、図２（Ｂ）に示すように、小さい電流値ＩＬ から大きい電流値ＩＨ に変化する。印加電圧制御回路１３では、電流アンプ１２から送られてくる電流の値が小さい電流値ＩＬ から大きい電流値ＩＨ に変化したことが検出されると、記録用電圧の印加を中止させる指令が作成されたのち記録用電圧発生回路１４に出力される。その結果、図２（Ａ）に示すように、時刻ｔ３ において、記録電圧の電圧値は”０”とされ、１回分の情報の記録動作が終了される。
【００７８】
なお、印加電圧制御回路１３における電流アンプ１２から送られてくる電流の値の変化量の検出は、小さい電流値ＩＬ および大きい電流値ＩＨ は既知であるため、図２（Ｂ）に示すように、小さい電流値ＩＬ と大きい電流値ＩＨ との間の電流値である基準電流値ＩＯ を設定しておき、電流アンプ１２から送られてくる電流の値と基準電流値ＩＯ とを比較することにより、容易に行うことができる。また、図２（Ａ）において、電流アンプ１２から送られてくる電流の値が変化した時刻ｔ２ と記録用電圧の値が”０”となる時刻ｔ３ との間に生じる時間差（ｔ３−ｔ２）は、印加電圧制御回路１３を構成する各構成回路の遅延時間によるものであり、この遅延時間ができるだけ短くなるように印加電圧制御回路１３を構成することが好ましい。
【００７９】
以上のように、記録装置１０では、記録層１１３ の導電率ρが変化するまで記録用電圧が印加されるため、情報の記録を確実に行うことができる。また、図１７に示した従来の記録装置５１０ のように、情報の記録を確実に行うために余裕をもった記録用電圧の印加時間を設定する必要はなく、記録記録層１１３ の導電率ρの変化が発生した時点で記録用電圧の印加を終了させることができるので、以下の利点が生じる。
（１）記録時間の減少を図ることができる。
（２）必要以上の電流が記録層１１３ を構成する素子に流れることがないため、素子への負担が少なくなり、素子の破壊が防止され、寿命も長くなる。
【００８１】
図１に示した記録装置１０は記録機能のみを有するものであるが、再生時に記録媒体１１の下部電極１１１と上部電極１１２との間に再生用電圧（再生用バイアス電圧）を印加する手段と電流アンプ１２から送られてくる電流より情報を再生する情報再生手段とを記録装置１０に付加することにより、再生機能をも具備する記録再生装置を構成することができる。
【００８２】
次に、本発明の記録装置の第２の実施例について、図３（Ａ），（Ｂ）をそれぞれ参照して説明する。
【００８３】
記録装置５０は、記録媒体５１と、記録用電圧発生回路５２と、下部電極選択回路５３と、上部電極選択回路５４と、電流アンプ５５と、印加電圧制御回路５６と、マイクロコンピュータ５７とを含む。記録装置５０の各構成要素について、以下に説明する。
【００８４】
（１）記録媒体５１
記録媒体５１は、互いに平行に設けられた下部電極群（下部電極５１１１〜５１１８）と、互いに平行にかつ下部電極群と互いに直交して設けられた上部電極群（上部電極５１２１〜５１２８）と、下部電極群と上部電極群との間に設けられた、非記録状態と記録状態とで導電率が異なるＬＢ膜からなる記録層５１３ とを含むものである。
【００８５】
（２）記録用電圧発生回路５２，下部電極選択回路５３および上部電極選択回路５４
記録用電圧発生回路５２は、マイクロコンピュータ５７から送られてくる指令に従って記録用電圧を発生するとともに、印加電圧制御回路５６から送られてくる指令に従って記録用電圧の印加を中止するものである。下部電極選択回路５３は、下部電極群（下部電極５１１１〜５１１８）のうちの一つを選択して記録用電圧発生回路５２と接続させるものである。上部電極選択回路５４は、上部電極群（上部電極５１２１〜５１２８）のうちの一つを選択して電流アンプ５５と接続させるものである。
【００８６】
（３）電流アンプ５５
電流アンプ５５は、記録用電圧の印加中に、下部電極選択回路５３で選択された下部電極と上部電極選択回路５４で選択された上部電極との間に流れる電流を検出して増幅するものである。
【００８７】
（４）印加電圧制御回路５６
印加電圧制御回路５６は、電流アンプ５５から送られてくる電流の値の変化量を検出し、予め設定された変化量以上の変化量を検出したときに、記録用電圧の印加を中止させる指令を記録用電圧発生回路５２に送るものである。
【００８８】
（５）マイクロコンピュータ５７
マイクロコンピュータ５７は、記録用電圧発生回路５２，下部電極選択回路５３および上部電極選択回路５４をそれぞれ制御するものである。
【００８９】
次に、記録装置５０の動作について、非記録状態では導電率ρが小さくなっている記録層５１３ に対して記録用電圧を印加することにより、記録層５１３ の導電率ρを大きくさせて情報の記録を行う場合を例として、説明する。
【００９０】
記録用電圧を発生させる指令がマイクロコンピュータ５７から記録用電圧発生回路５２に出力されることにより、記録用電圧が記録用電圧発生回路５２で発生される。記録用電圧を印加すべき下部電極（たとえば、同図（Ａ）図示左端の下部電極５１１１）を選択させる指令が、マイクロコンピュータ５７から下部電極選択回路５３に出力されるとともに、情報の記録が行われる位置に対応する上部電極（たとえば、同図（Ａ）図示上端の上部電極５１２１）を選択させる指令が、マイクロコンピュータ５７から上部電極選択回路５４に出力される。これにより、下部電極選択回路５３により選択された下部電極５１１１と上部電極選択回路５４により選択された上部電極５１２１との間に記録用電圧が印加されて、記録層５１３ への情報の記録が行われる。
【００９１】
下部電極選択回路５３により選択された下部電極５１１１と上部電極選択回路５４により選択された上部電極５１２１との間に流れる電流は、電流アンプ５５によって検出されて増幅されたのち、印加電圧制御回路５６に送られる。印加電圧制御回路５６では、上述した図１に示した印加電圧制御回路１３と同様な方法により、電流アンプ５５から送られてくる電流の値の変化量が検出され、予め設定された変化量以上の変化量が検出されたときには、記録用電圧の印加を中止させる指令が記録用電圧発生回路５２に送られるとともに、情報の記録が正確に行われたという情報がマイクロコンピュータ５７に送られる。記録用電圧発生回路５２では、記録用電圧の印加を中止させる指令が印加電圧制御回路５６から送られてくると、記録用電圧の発生を中止する。また、マイクロコンピュータ５７では、印加電圧制御回路５６から前記情報が送られてくると、次の記録位置を選択させるため、記録用電圧を印加すべき下部電極（たとえば、同図（Ａ）図示左端から２番目の下部電極５１１２）を選択させる指令が、マイクロコンピュータ５７から下部電極選択回路５３に出力されるとともに、情報の記録が行われる位置に対応する上部電極（たとえば、同図（Ａ）図示上端の上部電極５１２１）を選択させる指令が、マイクロコンピュータ５７から上部電極選択回路５４に出力される。
【００９２】
以上の動作が繰り返されることにより、情報が記録媒体５１に二次元的に記録される。したがって、記録装置５０では、記録層５１３ の導電率ρが変化するまで記録用電圧が印加されるため、情報の記録を確実に行うことができるので、図１に示した記録装置１０と同様の効果が得られる。なお、記録装置５０における消去動作に関しても、上述した記録時の動作と同様の動作を行うことにより、記録層５１３ に記録された情報を安定に消去することができる。
【００９４】
図３に示した記録装置５０は記録機能のみを有するものであるが、記録用電圧発生回路５２およびマイクロコンピュータ５７に以下に示す機能を付加することにより、再生機能をも有する記録再生装置を構成することができる。
（１）記録用電圧発生回路５２に、再生時に再生用電圧（再生用バイアス電圧）を発生する機能を付加する。
（２）マイクロコンピュータ５７に、再生時に、再生用電圧を印加すべき下部電極を選択させる指令を下部電極選択回路５３に出力するとともに、情報の再生が行われる位置に対応する上部電極を選択させる指令を上部電極選択回路５４に出力する機能と、再生時に電流アンプ１２から送られてくる電流より情報を再生する機能とを付加する。
【００９５】
上記（１）に示した、記録用電圧発生回路５２に、再生時に再生用電圧を発生する機能を付加する代わりに、再生時に再生用電圧を発生する手段を別途設けてもよい。
【００９６】
次に、本発明の記録装置の第３の実施例について、図４を参照して説明する。
【００９７】
記録再生装置１００は、電流アンプ１１９から送られてくる電流の値の変化量を検出し、予め設定された変化量以上の変化量を検出したときに、記録用電圧の印加を中止させる指令を電源１２３に送る印加電圧制御回路１３０を具備する点で、図１９に示した従来の記録再生装置６００と異なる。
【００９８】
次に、記録再生装置１００ の記録時および再生時の動作について、非記録状態では導電率ρが小さくなっている記録層１０４ に対して記録用電圧を印加することにより、記録層１０４ の導電率ρを大きくさせて情報の記録を行う場合を例として、説明する。
【００９９】
記録時には、電源１２３ がマイクロコンピュータ１２０ によって制御されて、電源１２３ から記録媒体１０１ の基板電極１０３ に所定のバイアス電圧が印加される。これにより、プローブ電極１１４ と記録媒体１０１ の記録層１０４ との間に、所定のバイアス電圧が印加される。このときプローブ電極１１４ と記録層１０４ との間に流れる電流は、電流アンプ１１９ で検出され増幅されたのち、マイクロコンピュータ１２０ ，第１のサーボ回路１２１ および第２のサーボ回路１２２ にそれぞれ送られる。
【０１００】
第１のサーボ回路１２１ では、電流アンプ１１９ から送られてくる電流の値とマイクロコンピュータ１２０ から送られてくる第１の電流設定値とが比較され、この両者の値が同じになるようにプローブ電極１１４ と記録層１０４ との間の距離を粗動制御させる粗動制御信号がＺ方向粗動制御回路１１３ に出力される。Ｚ方向粗動制御回路１１３ では、この粗動制御信号に基づいて粗動機構１１１ を図示Ｚ軸方向に駆動する信号が作成されて、粗動機構１１１ に出力される。これにより、プローブ電極１１４ と記録層１０４ との間の距離が粗調整される。また、第２のサーボ回路１２２ では、電流アンプ１１９ から送られてくる電流の値とマイクロコンピュータ１２０ から送られてくる第２の設定電流値とが比較され、この両者の値が同じになるようにプローブ電極１１４ と記録層１０４ との間の距離を微動制御させる微動制御信号がＺ方向微動制御回路１１８ に出力される。Ｚ方向微動制御回路１１８ では、この微動制御信号に基づいてＺ方向微動機構１１６ を図示Ｚ軸方向に駆動する信号が作成されて、Ｚ方向微動機構１１６ に出力される。これにより、プローブ電極１１４ と記録層１０４ との間の距離が微調整されて、所定の距離に保たれる。
【０１０１】
ＸＹ方向粗動制御回路１１２ では、マイクロコンピュータ１２０ からの指令に基づいて粗動機構１１１ を図示Ｘ軸方向およびＹ軸方向に駆動する信号が作成されて、粗動機構１１１ に出力される。また、ＸＹ方向微動制御回路１１７ では、マイクロコンピュータ１２０ からの指令に基づいてＸＹ方向微動機構１１５ を図示Ｘ軸方向およびＹ軸方向に駆動する信号が作成されて、ＸＹ方向微動機構１１５ に出力される。これにより、プローブ電極１１４ が記録媒体１０１ の記録位置まで走査される。
【０１０２】
電源１２３ では、マイクロコンピュータ１２０ からの指令に基づいて記録用電圧が発生される。記録用電圧が、記録媒体１０１ の基板電極１０２ を介して記録層１０４ に印加される。記録層１０４ の記録用電圧が印加された部分の導電率が局所的に大きくなることにより、記録層１０４ に記録ビットが形成される。
【０１０３】
ここで、非記録状態において小さい導電率ρＬ を有する記録層１０４ に対して記録用電圧を印加して記録層１０４ の導電率を大きくさせることによって情報の記録を行う場合には、図１に示した記録装置１０の動作で説明したように、記録用電圧の印加により記録層１０４ の導電率ρが小さい導電率ρＬ から大きい導電率ρＨ に変化したときには、記録用電圧の印加中に電流アンプ１１９ で検出される電流の値が小さい値から大きい値に変化する。したがって、印加電圧制御回路１３０ において、記録用電圧の印加中に、電流アンプ１１９ から送られてくる電流の値の変化量が検出され、予め設定された変化量以上の変化量が検出されたときに、記録用電圧の印加を中止させる指令が印加電圧制御回路１３０ から電源１２３ に送られるとともに、情報の記録が正確に行われたという情報が、印加電圧制御回路１３０ からマイクロコンピュータ１２０ に送られる。マイクロコンピュータ１２０ では、印加電圧制御回路１３０ からこの情報が送られてくると、次の記録位置へのプローブ電極１１４ の走査動作が開始される。
【０１０４】
以上のように、記録再生装置１００ では、記録層１０４ の導電率ρが変化するまで記録用電圧が印加されるため、情報の記録を確実に行うことができるので、図１に示した記録装置１０と同様の効果が得られる。なお、記録装置１００ における消去動作に関しても、上述した記録時の動作と同様の動作を行うことにより、記録媒体１０１ に記録された情報を安定に消去することができる。
【０１０５】
再生時には、プローブ電極１１４ が、記録時と同様にして、記録媒体１０１ の再生位置まで走査される。その後、電源１２３ で、再生用電圧が発生される。再生用電圧は、記録媒体１０１ の基板電極１０２ を介して記録層１０４ に印加される。このとき、記録層１０４ とプローブ電極１１４ との間に流れる電流が、電流アンプ１１９ により検出されて増幅されたのち、マイクロコンピュータ１２０ へ送られる。マイクロコンピュータ１２０ では、送られてきた電流の値より記録層１０４ の導電率が求められる。求められた導電率の値により記録ビットの有無がわかるため、記録された情報の再生が可能となる。
【０１０６】
次に、本発明の記録装置の第４の実施例について説明する。
【０１０７】
図４に示した記録再生装置１００は、記録機能と再生機能とを具備するため、電源１２３は再生用電圧を発生する機能を有し、また、マイクロコンピュータ１２０は電流アンプ１１９から送られてくる電流より情報を再生する機能を有したが、電源１２３およびマイクロコンピュータ１２０のこれらの機能を省略することにより、記録機能のみを具備する記録装置を構成することができる。
【０１０８】
図５は、本発明の記録装置の第５の実施例の動作を説明するための図である。
【０１０９】
本実施例の記録再生装置は、電源１２３ が、記録用電圧として、図５（Ａ）に示すように、時間の経過とともに電圧値が単調増加するランプ波状の電圧を発生する点で、図４に示した記録再生装置１００ と異なる。
【０１１０】
次に、本実施例の記録再生装置の記録時の動作について、非記録状態では導電率ρが小さくなっている記録層１０４ に対して記録用電圧を印加することにより、記録層１０４ の導電率ρを大きくさせて情報の記録を行う場合を例として、説明する。なお、本実施例の記録再生装置は、図４に示した記録再生装置１００ と同様の構成を有するため、以下の説明においては、図４に示した各構成要素を引用して行う。
【０１１１】
記録時には、電源１２３ がマイクロコンピュータ１２０ によって制御されて、電源１２３ から記録媒体１０１ の基板電極１０３ に電圧値がＶｂ のバイアス電圧（図５（Ａ）参照）が印加される。これにより、プローブ電極１１４ と記録媒体１０１ の記録層１０４ との間に、電圧値がＶｂ のバイアス電圧が印加される。このときプローブ電極１１４ と記録層１０４ との間に流れる電流は、電流アンプ１１９ で検出されて増幅されたのち、マイクロコンピュータ１２０ ，第１のサーボ回路１２１ および第２のサーボ回路１２２ にそれぞれ送られる。
【０１１２】
第１のサーボ回路１２１ では、電流アンプ１１９ から送られてくる電流の値とマイクロコンピュータ１２０ から送られてくる第１の電流設定値とが比較され、この両者の値が同じになるようにプローブ電極１１４ と記録層１０４ との間の距離を粗動制御させる粗動制御信号がＺ方向粗動制御回路１１３ に出力される。Ｚ方向粗動制御回路１１３ では、この粗動制御信号に基づいて粗動機構１１１ を図示Ｚ軸方向に駆動する信号が作成されて、粗動機構１１１ に出力される。これにより、プローブ電極１１４ と記録層１０４ との間の距離が粗調整される。また、第２のサーボ回路１２２ では、電流アンプ１１９ から送られてくる電流の値とマイクロコンピュータ１２０ から送られてくる第２の設定電流値とが比較され、この両者の値が同じになるようにプローブ電極１１４ と記録層１０４ との間の距離を微動制御させる微動制御信号がＺ方向微動制御回路１１８ に出力される。Ｚ方向微動制御回路１１８ では、この微動制御信号に基づいてＺ方向微動機構１１６ を図示Ｚ軸方向に駆動する信号が作成されて、Ｚ方向微動機構１１６ に出力される。これにより、プローブ電極１１４ と記録層１０４ との間の距離が微調整されて、所定の距離に保たれる。
【０１１３】
ＸＹ方向粗動制御回路１１２ では、マイクロコンピュータ１２０ からの指令に基づいて粗動機構１１１ を図示Ｘ軸方向およびＹ軸方向に駆動する信号が作成されて、粗動機構１１１ に出力される。また、ＸＹ方向微動制御回路１１７ では、マイクロコンピュータ１２０ からの指令に基づいてＸＹ方向微動機構１１５ を図示Ｘ軸方向およびＹ軸方向に駆動する信号が作成されて、ＸＹ方向微動機構１１５ に出力される。これにより、プローブ電極１１４ が記録媒体１０１ の記録位置まで走査される。
【０１１４】
電源１２３ では、マイクロコンピュータ１２０ からの指令に基づいて、ランプ波状の記録用電圧が時刻ｔ１ から発生される。記録用電圧は、記録媒体１０１ の基板電極１０２ を介して記録層１０４ に印加される。時間の経過に伴って記録用電圧の電圧値は増加し、時刻ｔ２ で、記録層１０４ の記録用電圧が印加された部分の導電率が局所的に変化することにより、記録層１０４ に記録ビットが形成される。
【０１１５】
ここで、非記録状態において小さい導電率ρＬ を有する記録層１０４ に対して記録用電圧を印加して記録層１０４ の導電率を大きくさせることによって情報の記録を行う場合には、図１に示した記録装置１０の動作で説明したように、記録用電圧の印加により記録層１０４ の導電率ρが小さい導電率ρＬ から大きい導電率ρＨ に変化したときには、記録用電圧の印加中に電流アンプ１１９ で検出される電流の値が、図５（Ｂ）に示すように、小さい値から大きい値に変化する。したがって、印加電圧制御回路１３０ において、記録用電圧の印加中に、電流アンプ１１９ から送られてくる電流の値の変化量が検出され、予め設定された変化量以上の変化量（図５（Ｂ）に示す基準電流値Ｉ０ を越える値の電流）が検出されたときに（時刻ｔ３ ）、記録用電圧の印加を中止させる指令が印加電圧制御回路１３０ から電源１２３ に送られるとともに、情報の記録が正確に行われたという情報が、印加電圧制御回路１３０ からマイクロコンピュータ１２０ に送られる。マイクロコンピュータ１２０ では、印加電圧制御回路１３０ からこの情報が送られてくると、次の記録位置へのプローブ電極１１４ の走査動作が開始される。
【０１１６】
以上のように、本実施例の記録再生装置では、記録媒体１０１ の導電率ρが変化するまで記録用電圧が印加されるため、情報の記録を確実に行うことができるので、図１に示した記録装置１０と同様の効果が得られる。なお、本実施例の記録装置における消去動作に関しても、上述した記録時の動作と同様の動作を行うことにより、記録媒体１０１ に記録された情報を安定に消去することができる。
【０１１７】
次に、本実施例の記録再生装置の変形例について、説明する。
（１）上記実施例の記録再生装置では、電流アンプ１１９ から送られてくる電流の値が基準電流値Ｉ０ を越えたと印加電圧制御回路１３０ で検出されたときに、電源１２３ から出力される記録用電圧は、図５（Ａ）に示したように、急激に遮断されたが、たとえば電圧値が単調減少するように時定数をもたせて中止させるようにしてもよい。なお、この場合には、記録用電圧の電圧値が所定の値よりも小さくなったのち、次の記録位置へのプローブ電極１１４ の走査動作が開始される。
（２）印加電圧制御回路１３０ において、電流アンプ１１９ から送られてくる電流の値の時間微分値を求め、求めた時間微分値が所定の値を越えたときに、記録層１０４ の導電率が変化したと判定する。
（３）外部装置から入力される記録すべき情報が一時的に記憶される補助記憶装置をさらに具備する。本実施例の記録再生装置では、記録層１０４ の導電率の変化を確認したのちに、次の記録位置へのプローブ電極１１４ の走査動作が開始されるため、情報１ビット当たりの記録時間は必ずしも一定になるとは限らない。したがって、多数ビットからなる情報を記録する場合には、外部から入力される情報を補助記憶装置に一旦取り込んだのち、補助記憶装置から情報を１ビットずつ取り出して記録させることにより、情報の記録を安定に行うことができ、また、記録層１０４ を構成する素子の損傷も防止でき、さらに、記録時間に無駄がなくなり記録速度を上げることができる。
【０１１９】
上述した記録再生装置１００は、記録機能と再生機能とを有するものであるが、再生機能を削除することもできる。
【０１２０】
以上述べてきた本発明の記録装置は、非記録状態と記録状態とで電圧に対する電流応答特性が異なる記録層に記録用電圧を印加して記録層を記録状態とすることにより、記録層に情報を記録する記録方法において、記録層への記録用電圧の印加中に記録層に流れる電流の値の変化量を検出し、検出した電流の値の変化量と予め設定された変化量とを比較し、検出した電流の値の変化量が予め設定された変化量よりも大きくなったときに、記録層への記録用電圧の印加を中止することを特徴とする。これに対して、これから述べる記録装置は、非記録状態と記録状態とで電流に対する電圧応答特性が異なる記録層に記録用電流を注入して記録層を記録状態とすることにより、記録層に情報を記録する記録方法において、記録層への記録用電流の注入中に記録層に発生する電圧の値の変化量を検出し、検出した電圧の値の変化量と予め設定された変化量とを比較し、検出した電圧の値の変化量が予め設定された変化量よりも大きくなったときに、記録層への記録用電流の注入を中止することを特徴とする。
【０１２１】
図６は、本発明の記録装置の第６の実施例を示す概略構成図である。
【０１２２】
記録装置２１０ は、以下に示す点で、図１に示した記録装置１０と異なる。
（１）記録媒体２１１ は、電流の注入により非記録状態と記録状態とで導電率が変化する記録層２１１３を有する。
（２）図１に示した記録用電圧発生回路１４の代わりに、記録用電流を発生する記録用電流発生回路２１４ を有する。ここで、記録用電流発生回路２１４ で発生された記録用電流は、下部電極２１１１および上部電極２１１２を介して記録層２１１３に注入される。
（３）図１に示した電流アンプ１２の代わりに、記録用電流の注入中に記録層２１１３に発生する電圧を検出して増幅する電圧アンプ２１２ を有する。
（４）図１に示した印加電圧制御回路１３の代わりに、電圧アンプ２１２ から送られてくる電圧の値の変化量と予め設定された変化量とを比較し、この電圧の値の変化量が予め設定された変化量よりも大きくなったときに、記録層２１１３への記録用電流の注入を中止するよう記録用電流発生回路２１４ に指令を送る注入電流制御回路２１３ を有する。
【０１２３】
次に、記録装置２１０ の動作について、非記録状態で導電率ρが小さくなっている記録層２１１３に対して記録用電流を注入することにより、記録層２１１３の導電率ρを大きくさせて情報の記録を行う場合を例として、説明する。
【０１２４】
注入電流制御回路２１３ から記録用電流発生回路２１４ に、図７（Ａ）に示す時刻ｔ１ から電流値Ｉの記録用電流を注入させる指令が出力される。この指令に基づいて、電流値Ｉの記録用電流が、記録用電流発生回路２１４ から下部電極２１１１と上部電極２１１２とを介して記録層２１１３に注入される。時刻ｔ１ では、記録媒体２１１ の導電率ρは小さい導電率ρＬ となっているため、電圧アンプ１２により検出され増幅された電圧の値は、図７（Ｂ）に示すように、大きい電圧値Ｖ１ となる。その後、電流値Ｉの記録用電流が記録層２１１３に注入され続けられ、時刻ｔ２ において記録媒体２１１ の導電率ρが変化して大きい導電率ρＨ となったとすると、時刻ｔ２ で電圧アンプ２１２ により検出され増幅された電圧の値は、図７（Ｂ）に示すように、大きい電圧値Ｖ１ から小さい電圧値Ｖ２ に変化する。注入電流制御回路２１３ では、電圧アンプ２１２ から送られてくる電圧の値の変化量が予め設定された変化量よりも大きくなったことが検出されると、記録用電流の注入を中止させる指令が作成されたのち記録用電流発生回路２１４ に出力される。その結果、図７（Ａ）に示すように、時刻ｔ３ において、記録電流の電流値は”０”とされ、１回分の情報の記録動作が終了される。
【０１２５】
なお、注入電流制御回路２１３ における電圧アンプ２１２ から送られてくる電圧の値の変化量の検出は、大きい電圧値Ｖ１ および小さい電圧値Ｖ２ は既知であるため、図７（Ｂ）に示すように、大きい電圧値Ｖ１ と小さい電圧値Ｖ２ との間の電圧値である基準電圧値ＶＯ を設定しておき、電圧アンプ２１２ から送られてくる電圧の値と基準電圧値ＶＯ とを比較することにより、容易に行うことができる。また、図７（Ａ）において、電圧アンプ２１２ から送られてくる電圧の値が変化した時刻ｔ２ と記録用電流の値が”０”となる時刻ｔ３ との間に生じる時間差（ｔ３−ｔ２）は、注入電流制御回路２１３ を構成する各構成回路の遅延時間によるものであり、この遅延時間ができるだけ短くなるように注入電流制御回路２１３ を構成することが好ましい。
【０１２６】
以上のように、記録装置２１０ では、記録層２１１３の導電率ρが変化するまで記録用電流が注入されるため、情報の記録を確実に行うことができる。また、従来のこの種の記録装置のように、情報の記録を確実に行うために余裕をもった記録用電流の注入時間を設定する必要はなく、記録層２１１３の導電率ρの変化が発生した時点で記録用電流の注入を終了させることができるので、以下の利点がある。
（１）記録時間の減少を図ることができる。
（２）必要以上の電流が記録層２１１３を構成する素子に流れることがないため、素子への負担が少なくなり、素子の破壊が防止され、寿命も長くなる。
【０１２８】
図６に示した記録装置２１０は記録機能のみを有するものであるが、再生時に記録媒体２１１の記録層２１１３に下部電極２１１１および上部電極２１１２を介して再生用電流を注入する手段と、電圧アンプ２１２から送られてくる電圧より情報を再生する情報再生手段とを記録装置２１０に付加することにより、再生機能をも具備する記録再生装置を構成することができる。
【０１２９】
次に、本発明の記録装置の第７の実施例について説明する。
【０１３０】
本実施例の記録装置は、以下に示す点で、図３に示した記録装置５０と異なる。
（１）記録媒体は、電流の注入により非記録状態と記録状態とで導電率が変化する記録層を有する。
（２）図３に示した記録用電圧発生回路５２の代わりに、記録用電流を発生する記録用電流発生回路を有する。ここで、記録用電流発生回路で発生された記録用電流は、下部電極選択回路で選択された下部電極および上部電極選択回路で選択された上部電極を介して記録層に注入される。
（３）図３に示した電流アンプ１２の代わりに、記録用電流の注入中に記録層に発生する電圧を検出して増幅する電圧アンプを有する。
（４）図３に示した印加電圧制御回路１３の代わりに、電圧アンプから送られてくる電圧の値の変化量と予め設定された変化量とを比較し、この電圧の値の変化量が予め設定された変化量よりも大きくなったときに、記録層への記録用電流の注入を中止するよう記録用電流発生回路に指令を送る注入電流制御回路を有する。
【０１３１】
本実施例の記録装置は、以上の構成を有することにより、図３に示した記録装置５０と同様の効果を得ることができる。
【０１３３】
上述した記録装置は、記録機能のみを有するものであるが、再生時に記録媒体の記録層に下部電極および上部電極を介して再生用電流を注入する手段と電圧アンプから送られてくる電圧より情報を再生する情報再生手段とを記録装置に付加することにより、再生機能をも具備する記録再生装置を構成することができる。
【０１３４】
また、再生時に記録媒体の記録層に下部電極および上部電極を介して再生用電圧を印加する電圧印加手段と、記録媒体を流れる電流を検出する電流アンプとを付加することによっても、再生機能を具備することができる。
【０１３５】
次に、本発明の記録装置の第８の実施例について説明する。
【０１３６】
本実施例の記録再生装置は、以下に示す点で、図４に示した記録再生装置１００ と異なる。
（１）記録媒体は、電流の注入により非記録状態と記録状態とで導電率が変化する記録層を有する。
（２）図４に示した電源１２３ の代わりに、記録用電流および再生用電流をそれぞれ発生する電流源を有する。ここで、電流源で発生された記録用電流は、プローブ電極を介して記録層に注入される。
（３）図４に示した電流アンプ１１９ の代わりに、記録用電流の注入中にプローブ電極と記録層との間に発生する電圧を検出して増幅する電圧アンプを有する。
（４）図４に示した印加電圧制御回路１３０ の代わりに、電圧アンプから送られてくる電圧の値の変化量と予め設定された変化量とを比較し、この電圧の値の変化量が予め設定された変化量よりも大きくなったときに、記録層への記録用電流の注入を中止するよう電流源に指令を送る注入電流制御回路を有する。
【０１３７】
本実施例の記録装置は、以上の構成を有することにより、図４に示した記録再生装置１００ と同様の効果を得ることができる。
【０１３９】
上述した記録装置は、記録機能と再生機能とを有するものであるが、再生機能を削除することもできる。
【０１４０】
以上の説明においては、記録媒体として、記録用電圧の印加または記録用電流の注入により導電率が変化する記録層を有する記録媒体を用いたが、以下に示すような記録層を有する記録媒体を用いても同様の効果が得られる。
（１）非記録状態と記録状態とで電圧に対する電流応答特性が異なり、記録用電圧が印加されると界面に流れる電流の値が変化する記録層。
（２）非記録状態と記録状態とで電流に対する電圧応答特性が異なり、記録用電流が注入されると発生する電圧の値が変化する記録層。
【０１４１】
また、記録層の導電率が変化したことを検出したら、記録用電圧の印加または記録用電流の注入を中止したが、以下に示す方法を用いることもできる。
（１）所定の期間内に電流値または電圧値の変化が発生しない場合には、印加する記録用電圧または注入する記録用電流の値を大きくする。
（２）記録用電圧の印加中または記録用電流の注入中の電流値の変化量に応じて記録用電圧または記録用電流の値を変化させていく。
（３）記録用電圧の値を一時的に検出用電圧値に変化させ、このとき検出した電流値に基づいて記録用電圧の値を変化させる。たとえば、記録用電圧として直流電圧を印加し、所定の時間が経過したのちに交流電圧に切り替えて、このとき検出したインピーダンスの値に応じて記録用の直流電圧値を変化させる。
【０１４２】
図８は、本発明の記録装置の第９の実施例を示す概略構成図である。
【０１４３】
記録再生装置８００ は、走査型トンネル顕微鏡の原理を用いるとともに、電圧電流のスイッチング特性に対してメモリ効果をもつ材料（たとえば、π電子系有機化合物やカルコゲン化合物類）からなる薄膜層を記録層として用いて、原子または分子オーダーで情報の高密度記録を実現するものである。
【０１４４】
記録再生装置８００ は、記録媒体８０１ と、記録媒体ステージ８０５ と、プローブ電極８０６ と、記録媒体駆動機構８０７ と、電源制御回路８０８ と、電源８０９ と、電流アンプ８１０ と、サーボ回路８１１ と、Ｚ方向位置制御回路８１２ と、ＸＹ方向位置制御回路８１３ と、マイクロコンピュータ８１４ と、記録実現判定回路８１５ とを含む。記録再生装置８００ の各構成要素について、以下に詳細に説明する。
【０１４５】
記録媒体８０１ は、同図に示すように、基板８０２ と、基板８０２ 上に形成された基板電極８０３ と、基板電極８０３ 上に形成された記録層８０４ とからなる。ここで、記録層８０４ は、電圧電流のスイッチング特性に対してメモリ効果をもつポリイミドＬＢ膜を用いて構成されており、電圧を印加することによって導電率が上昇するものである。すなわち、記録層８０４ のプローブ電極８０６ から電圧が印加された部分が局所的に導電性を有するようになることを利用して、記録ビットが形成される。
【０１４６】
記録媒体ステージ８０５ は、記録媒体８０１ が載置されるものである。電流アンプ８１０ は、記録媒体８０１ とプローブ電極８０６ との間に流れる電流を検出して増幅したのち、マイクロコンピュータ８１４ ，サーボ回路８１１ および記録実現判定回路８１５ にそれぞれ出力するものである。Ｚ方向位置制御回路８１２ は、サーボ回路８１１ の出力信号に応じて記録媒体駆動機構８０７ を図示Ｚ軸方向に移動させるものである。ＸＹ方向位置制御回路８１３ は、マイクロコンピュータ８１４ の出力信号に基づいて制御信号を発生し、記録媒体駆動機構８０７ を図示Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動させるものである。記録媒体駆動機構８０７ の駆動動作によって、記録媒体ステージ８０５ が３次元的に移動する結果、記録媒体８０１ が３次元的に移動する。この動作により、プローブ電極８０６ の先端を記録媒体８０１ の表面の任意の位置に移動させることができる。
【０１４７】
プローブ電極８０６ の記録媒体８０１ に対する図示Ｚ軸方向の位置は、記録媒体８０１ とプローブ電極８０６ との間に流れる電流の大きさで規定することができる。マイクロコンピュータ８１４ は、電流の指令値をサーボ回路８１１ に送る。サーボ回路８１１ は、マイクロコンピュータ８１４ から送られてくる指令値と電流アンプ８１０ から送られてくる電流の大きさとを比較して、比較結果に応じた出力信号をＺ方向位置制御回路８１２ に送る。
【０１４８】
電源８０９ は、電源制御回路８０８ の指令に応じて、プローブ電極８０６ の図示Ｚ軸方向の位置制御に必要なバイアス電圧および情報の記録に必要な電圧を発生するものである。記録実現判定回路８１５ は、電流アンプ８１０ から送られてくる電流の大きさに基づいて情報の記録が実現されたか否かを判定し、その判定結果を電源制御回路８０８ とマイクロコンピュータ８１４ とにそれぞれ出力する。
【０１４９】
次に、記録再生装置８００ の動作について説明する。
【０１５０】
情報の記録を行うときは、マイクロコンピュータ８１４ からの指令に基づいて、プローブ電極８０６ の先端を記録媒体８０１ の記録位置に移動させる制御信号が、ＸＹ方向位置制御回路８１３ から記録媒体駆動機構８０７ に送られる。同時に、マイクロコンピュータ８１４ では、プローブ電極８０６ の図示Ｚ軸方向の位置制御に必要なバイアス電圧が定められる。電源制御回路８０８ では、マイクロコンピュータ８１４ で定められたバイアス電圧を発生させる指令が作成されたのち、その指令が電源８０９ に送られる。これにより、記録媒体８０１ とプローブ電極８０６ との間に、マイクロコンピュータ８１４ で定められたバイアス電圧が印加される。このときにプローブ電極８０６ に流れる電流が、電流アンプ８１０ によって検出される。同時に、マイクロコンピュータ８１４ では、記録媒体８０１ とプローブ電極８０６ との間の所定の間隙に対応した規定電流値が定められたのち、その規定電流値がサーボ回路８１１ に送られる。
【０１５１】
サーボ回路８１１ では、電流アンプ８１０ から送られてくる電流の値とマイクロコンピュータ８１４ から送られてくる規定電流値とが比較され、電流アンプ８１０ から送られてくる電流の値の方が大きければ、記録媒体８０１ とプローブ電極８０６ との間の間隙を広くさせ、一方、電流アンプ８１０ から送られてくる電流の値の方が小さければ、記録媒体８０１ とプローブ電極８０６ との間の間隙を狭くさせる制御信号が作成されたのち、その制御信号がＺ方向位置制御回路８１２ に送られる。その結果、プローブ電極８０６ の先端の位置が、情報の記録を行う際の所定の間隙に制御される。記録媒体８０１ とプローブ電極８０６ との位置が定まった時点で、プローブ電極８０６ の位置の制御が停止され、記録媒体８０１ とプローブ電極８０６ との間の間隙が固定される。
【０１５２】
図９（Ａ）に示すように、時刻ｔ１ において、マイクロコンピュータ８１４ の指令に基づいて、情報を記録するために必要な電圧値Ｖ０ の電圧を発生するように指示する制御信号が電源制御回路８０８ から電源８０９ に送られる。電源８０９ では、この制御信号に応じて、電圧値Ｖ０ の電圧が発生されたのち、記録媒体８０１ に印加される。このとき記録媒体８０１ とプローブ電極８０６ との間に流れる電流が、電流アンプ８１０ で検出されるとともに増幅される。電流アンプ８１０ で増幅された電流は、マイクロコンピュータ８１４ と記録実現判定回路８１５ とに送られる。
【０１５３】
電圧値Ｖ０ の電圧が記録媒体８０１ に印加され始めた直後（時刻ｔ１ ）では、記録ビットが形成されていないため、電流アンプ８１０ で増幅された電流の値は、同図（Ｂ）に示すように、電流値ＩＬ と小さい。その後、電圧値Ｖ０ の電圧が記録媒体８０１ に印加され続けると、時刻ｔ２ において、記録層８０４ を構成するＬＢ膜の導電率が上昇して、電流アンプ８１０ で増幅された電流の値は、電流値ＩＨ と大きくなる。記録実現判定回路８１５ では、基準電流値Ｉ０ がマイクロコンピュータ８１４ からあらかじめ指示されており、電流アンプ８１０ から送られてくる電流の値が基準電流値Ｉ０ を越えた時点（時刻ｔ２ ）で、情報の記録が実現されたと判断される。なお、基準電流値Ｉ０ をマイクロコンピュータ８１４ から与えることにより常に適正な基準電流値とすることができるが、基準電流値Ｉ０ を記録実現判定回路８１５ に初めから設定していてもよい。
【０１５４】
記録実現判定回路８１５ において情報の記録が実現されたと判断されると、その判断結果が、記録実現判定回路８１５ からマイクロコンピュータ８１４ と電源制御回路８０８ に送られる。情報の記録が実現したという判断結果が記録実現判定回路８１５ から電源制御回路８０８ に送られると、電圧値Ｖ０ の電圧の発生を中止させる制御信号が電源制御回路８０８ から電源８０９ に送られる。電源８０９ では、この制御信号に応じて、電圧値Ｖ０ の電圧の発生が中止させられる。その結果、時刻ｔ３ において、記録媒体８０１ への電圧印加が終了される。このとき、マイクロコンピュータ８１４ では、次の記録ビットを形成させる制御が開始される。すなわち、現在の記録位置における情報の記録を終了させるとともに、次の記録位置へのプローブ電極８０６ の移動を開始させる。なお、ここでいう電圧印加の終了とは、記録層８０４ の導電率を変化させるための電圧の印加を終了するということであり、その後は、必要に応じて、バイアス電圧などが電源８０９ から記録媒体８０１ に印加される場合もある。
【０１５５】
以上の動作により、記録再生装置８００ では、情報の記録に必要な電圧が情報の記録に必要かつ十分な時間だけ記録媒体８０１ に印加されることになるため、情報の記録を確実に行うことができるとともに、情報の記録時における記録媒体８０１ の損傷を防げることができる。また、情報の記録に要する時間も必要かつ十分なものとすることができるため、記録時間の低減化も図れる。
【０１５６】
次に、図８に示した記録再生装置８００ の他の動作例について、図１０（Ａ），（Ｂ）をそれぞれ参照して説明する。
【０１５７】
本動作例は、情報を記録するために必要な電圧を記録媒体８０１ に印加するときの電源制御回路８０８ およびマイクロコンピュータ８１４ の動作が、上述した場合と異なる。
【０１５８】
すなわち、図１０（Ａ）に示すように、時刻ｔ１ から時刻ｔ２ にかけて、電圧値Ｖ０ でパルス幅一定のパルス電圧が電源８０９ から記録媒体８０１ に印加される。このとき電流アンプ８１０ で増幅された電流の値は、同図（Ｂ）に示すように、情報の記録の実現の判断基準となる基準電流値Ｉ０ よりも小さい電流値ＩＬ であるため、記録実現判定回路８１５ では、情報の記録が実現したとは判断されず、情報の記録が実現したという判断結果が記録実現判定回路８１５ から電源制御回路８０８ に送られない。電源制御回路８０８ では、時刻ｔ２ を過ぎても、情報の記録が実現したという判断結果が記録実現判定回路８１５ から送られてこないと、電圧値Ｖ０ でパルス幅一定のパルス電圧を記録媒体８０１ に再度印加させる制御信号が作成され、電源８０９ に送られる。その結果、時刻ｔ３ から時刻ｔ５ にかけて、電圧値Ｖ０ でパルス幅一定のパルス電圧が電源８０９ から記録媒体８０１ に再度印加される。
【０１５９】
今回のパルス電圧の印加時には、同図（Ｂ）に示すように、時刻ｔ４ において、電流アンプ８１０ で増幅された電流の値が基準電流値Ｉ０ よりも大きい電流値ＩＨ となるため、記録実現判定回路８１５ では、情報の記録が実現した判断される。そして、情報の記録が実現したという判断結果が、記録実現判定回路８１５ からマイクロコンピュータ８１４ と電源制御回路８０８ に送られる。情報の記録が実現したという判断結果が記録実現判定回路８１５ から電源制御回路８０８ に送られると、電源制御回路８０８ では、次のパルス電圧の印加を中止させる制御信号が作成され、電源８０９ に送られる。また、マイクロコンピュータ８１４ では、パルス電圧の印加が終了する時刻ｔ５ をまって、次の記録ビットを形成させる制御が開始される。すなわち、現在の記録位置における情報の記録を終了させるとともに、次の記録位置へのプローブ電極８０６ の移動を開始させる。
【０１６０】
次に、図８に示した記録再生装置８００ のさらに他の動作例について、図１１（Ａ），（Ｂ）をそれぞれ参照して説明する。
【０１６１】
本動作例においては、時刻ｔ１ において、電圧値Ｖ１ でパルス幅一定のパルス電圧の記録媒体８０１ への印加が開始される。このパルス電圧の印加は時刻ｔ２ で終了するが、このとき電流アンプ８１０ で増幅された電流の値は、図１１（Ｂ）に示すように、情報の記録の実現の判断基準となる基準電流値Ｉ０ よりも小さい電流値ＩＬ であるため、記録実現判定回路８１５ では、情報の記録が実現したとは判断されず、情報の記録が実現したという判断結果が記録実現判定回路８１５ から電源制御回路８０８ に送られない。電源制御回路８０８ では、時刻ｔ２ を過ぎても、情報の記録が実現したという判断結果が記録実現判定回路８１５ から送られてこないと、今度は電圧値Ｖ２ （Ｖ２＞Ｖ１）でパルス幅一定のパルス電圧を記録媒体８０１ に印加させる制御信号が作成され、電源８０９ に送られる。その結果、時刻ｔ３ から時刻ｔ５ にかけて、電圧値Ｖ２ でパルス幅一定のパルス電圧が電源８０９ から記録媒体８０１ に印加される。
【０１６２】
今回のパルス電圧の印加時には、同図（Ｂ）に示すように、時刻ｔ４ において、電流アンプ８１０ で増幅された電流の値が基準電流値Ｉ０ よりも大きい電流値ＩＨ となるため、記録実現判定回路８１５ では、情報の記録が実現した判断される。そして、情報の記録が実現したという判断結果が、記録実現判定回路８１５ からマイクロコンピュータ８１４ と電源制御回路８０８ に送られる。情報の記録が実現したという判断結果が記録実現判定回路８１５ から電源制御回路８０８ に送られると、電源制御回路８０８ では、次のパルス電圧の印加を中止させる制御信号が作成され、電源８０９ に送られる。また、マイクロコンピュータ８１４ では、パルス電圧の印加が終了する時刻ｔ５ をまって、次の記録ビットを形成させる制御が開始される。すなわち、現在の記録位置における情報の記録を終了させるとともに、次の記録位置へのプローブ電極８０６ の移動を開始させる。
【０１６３】
なお、本動作例では、時刻ｔ３ からの２度目のパルス電圧印加時には、パルス電圧の電圧値を大きくさせたが、パルス電圧のパルス幅を長くしてもよい。
【０１６４】
以上説明した各動作例では、電流アンプ８１０ で増幅された電流の値から、情報の記録の実現を判断したが、この電流の微分値などから、情報の記録の実現を判断してもよい。また、記録のための電圧の印加中に電流アンプ８１０ で増幅された電流の値から情報の記録の実現を判断したが、記録のための電圧の印加終了後に、これらの電圧とは別に、記録実現判定用の電圧を記録媒体８０１ に印加して、このとき電流アンプ８１０ で増幅された電流の値から情報の記録の実現を判断してもよい。また、記録のための電圧を印加する前に、非記録状態の電流値を採取しておき、記録の実現を判断するときの参照値としてもよい。
【０１６５】
次に、図８に示した記録再生装置８００ のさらに他の動作例について、図１２（Ａ），（Ｂ）をそれぞれ参照して説明する。
【０１６６】
本動作例においては、図１２（Ａ）に示すように、情報の記録が開始される時刻ｔ１ よりも前の時点で、プローブ電極８０６ を記録媒体８０１ に接近させるのに必要な電圧値Ｖｂ のバイアス電圧が電源８０９ から記録媒体８０１ に印加されている。なお、このときのプローブ電極８０６ を記録媒体８０１ に接近させる方法は、上述した各動作例の場合と同様である。このようにして、プローブ電極８０６ と記録媒体８０１ との間隙が決定されると、時刻ｔ１ において、マイクロコンピュータ８１４ からの指令に応じて電源制御回路８０８ が動作して、電源８０９ から記録媒体８０１ に印加される電圧の値が単調増加的に上昇させられる。このとき記録媒体８０１ とプローブ電極８０６ との間に流れる電流が電流アンプ８１０ で検出されるとともに増幅されたのち、記録実現判定回路８１５ に送られる。電流アンプ８１０ で増幅された電流の値の時間変化の一例を同図（Ｂ）に示す。
【０１６７】
記録実現判定回路８１５ では、電流アンプ８１０ で増幅された電流の値が基準電流値Ｉ０ を越えた時点（時刻ｔ２ ）で、情報の記録が実現できたと判断される。その後、情報の記録が実現できたという判断結果が、記録実現判定回路８１５ から電源制御回路８０８ に送られる。電源制御回路８０８ では、この判断結果が送られてくると、記録のために必要な電圧の印加を中止させる制御信号が作成され、電源８０９ に送られる。この制御信号を受けて、電源８０９ では、時刻ｔ３ において、記録媒体８０１ への電圧の印加が中止される。その後、上述した各動作例と同様にして、プローブ電極８０６ が、次の記録位置へ移動させられたのち、次の記録動作が開始される。
【０１６８】
図１３（Ａ）乃至（Ｅ）はそれぞれ、本発明の記録装置の第１０の実施例の動作を説明するための図である。
【０１６９】
本実施例の記録装置は、以下に示す点で、図８に示した記録再生装置８００と異なる。
（１）記録媒体が、シリコン（１００）基板（以下、「シリコン基板」と称する。）とされる。
（２）所望の記録位置にプローブ電極を移動したのち、記録媒体とプローブ電極との間に電圧を印加して、シリコン原子をシリコン基板から引き抜いたり、シリコン基板からプローブ電極に移動したシリコン原子をシリコン基板に戻したりして、シリコン基板の表面を原子レベルで加工する。
（３）プローブ電極とシリコン基板とは超高真空中に封入されており、シリコン基板は前処理によって表面の酸化膜および有機物質などの汚染物質が除去されており、清浄なシリコン（１００）面が露出している。
（４）電流アンプには微分回路が組み込まれており、電流の微分値を出力することができる。
【０１７０】
以下、本実施例の記録装置の動作について、図８に示した各構成要素を引用して説明する。
【０１７１】
プローブ電極８０６ と記録媒体８０１ との間の間隙が、図８に示した記録再生装置８００ と同様にして決定されたのち、電源８０９ から記録媒体８０１ に電圧が印加されることにより、記録媒体８０１ を構成するシリコン基板の表面上の原子が加工される。記録媒体８０１ には、図１３（Ａ）に示すように、情報の記録が開始される時刻ｔ１ までは電圧値Ｖｂ のバイアス電圧が印加されており、時刻ｔ１ 以降は電圧値が単調増加的に大きくなる電圧が印加される。このとき、プローブ電極８０６ と記録媒体８０１ （シリコン基板）との間に流れる電流が、電流アンプ８１０ で検出されるとともに増幅される。また、電流アンプ８１０ では、増幅された電流が微分回路で微分されることにより、増幅された電流の微分値も同時に得られる。
【０１７２】
時刻ｔ１ 以降に記録媒体８０１ に印加される電圧の値が大きくなるにつれて、記録媒体８０１ とプローブ電極８０６ との間に流れる電流の値も、同図（Ｂ），（Ｃ）にそれぞれ示すように、この電圧の値にほぼ比例して大きくなる。ここで、記録媒体８０１ を構成するシリコン基板から原子を抜き取ることやプローブ電極８０６ の先端についた原子が記録媒体８０１ 側に移動したりすることが発生すると、その瞬間、プローブ電極８０６ の先端と記録媒体８０１ （シリコン基板）との間に電流（トンネル電流）が流れている領域の原子配置が変化するため、両者の間を流れる電流は急激に変化する。このとき、原子配置の変化の仕方に応じて、電流が増加したりまたは減少したりする。同図（Ｂ）は、時刻ｔ２ で、原子配置の変化により電流が増加した場合の一例を示す図であり、同図（Ｃ）は、時刻ｔ２ で、原子配置の変化により電流が減少した場合の一例を示す図である。
【０１７３】
記録実現判定回路８１５ では、電流アンプ８１０ で得られる電流の微分値に基づいて、原子の移動の判断（すなわち、情報の記録が実現したか否かの判断）が行われる。すなわち、時刻ｔ２ で、同図（Ｂ）に示したように、電流が急激に増加したときには、同図（Ｄ）に示すように、電流の微分値が急激に大きくなる。また、時刻ｔ２ で、同図（Ｃ）に示したように、電流が急激に減少したときには、同図（Ｅ）に示すように、電流の微分値が急激に小さくなる。したがって、記録実現判定回路８１５ では、電流アンプ８１０ から送られてくる電流の微分値が、マイクロコンピュータ８１４ から送られてくる２つの基準微分値ΔＩ０１，ΔＩ０２とそれぞれ比較され、電流の微分値が一方の基準微分値ΔＩ０１よりも大きくなった場合または電流の微分値が他方の基準微分値ΔＩ０２よりも小さくなった場合には、原子または原子団の移動が発生した（すなわち、情報の記録が実現した）と判断される。このようにして、記録実現判定回路８１５ において、情報の記録が実現したと判断されると、記録媒体８０１ への電圧の印加を直ちに中止させる制御が、図８に示した記録再生装置８００ と同様にして行われる。
【０１７４】
従来のこの種の記録再生装置では、原子を移動するのに必要な電圧はシリコン基板（記録媒体８０１ ）の記録位置により異なっていたが、本実施例の記録再生装置では、以上のようにしてシリコン基板（記録媒体８０１ ）への電圧印加が行われるため、より安定にシリコン原子の移動を実現することができる。しかも、過大な電圧がシリコン基板（記録媒体８０１ ）に印加されることがないので、不必要な原子にまで影響を与えるということもなくなる。
【０１７５】
図１４は、本発明の記録装置の第１１の実施例を示す概略構成図である。
【０１７６】
本実施例の記録再生装置１４００は、原子間力顕微鏡の原理を用い、記録媒体１４０１の表面に力を加えて機械的加工をして記録ビットを形成することにより、情報の記録を行うものである。記録再生装置１４００は、記録媒体１４０１と、プローブ１４０２と、カンチレバー１４０３と、記録媒体ステージ１４０４と、記録媒体駆動機構１４０５と、Ｚ方向位置制御回路１４０６と、ＸＹ方向位置制御回路１４０７と、レーザ１４０８と、レーザ光用電源１４０９と、二分割センサ１４１０と、たわみ量検出器１４１１と、マイクロコンピュータ１４１２とを含む。
【０１７７】
ここで、カンチレバー１４０３は、通常の原子間力顕微鏡で用いられているカンチレバーと同様の構成のものであり、その先端には、プローブ１４０２が固定されている。プローブ１４０２の先端は、記録媒体１４０１の表面に接触させられている。
【０１７８】
記録媒体ステージ１４０４は、記録媒体１４０１を保持する機構であり、また、記録媒体駆動機構１４０５は、記録媒体ステージ１４０４を図示Ｘ軸方向，Ｙ軸方向およびＺ軸方向にそれぞれ移動させるためのものである。Ｚ方向位置制御回路１４０６は、記録媒体駆動機構１４０５の図示Ｚ軸方向の移動を制御するためのものであり、また、ＸＹ方向位置制御回路１４０７は、記録媒体駆動機構１４０５の図示Ｘ軸方向およびＹ軸方向の移動を制御するためのものである。したがって、Ｚ方向位置制御回路１４０６およびＸＹ方向位置制御回路１４０７により記録媒体駆動機構１４０５の図示Ｘ軸方向，Ｙ軸方向およびＺ軸方向の移動が制御されることにより、記録媒体ステージ１４０４の移動を介して、記録媒体１４０１が図示Ｘ軸方向，Ｙ軸方向およびＺ軸方向にそれぞれ移動される。
【０１７９】
レーザ１４０８は、カンチレバー１４０３の記録媒体１４０１と反対側の面にレーザ光を照射するためのものである。二分割センサ１４１０は、カンチレバー１４０３で反射されたレーザ光が入射する位置に設けられている。たわみ量検出器１４１１は、二分割センサ１４１０の出力信号に基づいてカンチレバー１４０３のたわみ量を検出し、検出したたわみ量をマイクロコンピュータ１４１２に送るものである。
【０１８０】
マイクロコンピュータ１４１２は、Ｚ方向位置制御回路１４０６およびＸＹ方向位置制御回路１４０７に制御信号をそれぞれ送るためのものである。ここで、マイクロコンピュータ１４１２は、たわみ量検出器１４１１から送られてくるたわみ量により、記録媒体１４０１の表面に加工が行われた（すなわち、情報の記録が実現できた）と判断したときは、Ｚ方向位置制御回路１４０６を動作させて、プローブ１４０２による記録媒体１４０１への力の印加を中止させたり、この力の印加を弱めたりする。したがって、本実施例の記録再生装置１４００では、マイクロコンピュータ１４１２が記録実現判定手段を兼ね備えている。
【０１８１】
次に、ポリイミドＬＢ膜をＡｕ上に堆積したものを記録媒体１４０１として用いたときの記録再生装置１４００の動作について説明する。
【０１８２】
情報の記録を行おうとするときは、プローブ１４０２の図示Ｘ軸方向およびＹ軸方向の位置に関する信号が、マイクロコンピュータ１４１２からＸＹ方向位置制御回路１４０７に送られる。この信号に基づいた制御信号が、ＸＹ方向位置制御回路１４０７から記録媒体駆動機構１４０５に送られることにより、記録媒体１４０１が図示Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動されて、プローブ１４０２の先端が記録媒体１４０１の所望の記録位置まで移動させられる。また、プローブ１４０２の図示Ｚ軸方向の位置に関する信号が、マイクロコンピュータ１４１２からＺ方向位置制御回路１４０６に送られる。この信号に基づいた制御信号が、Ｚ方向位置制御回路１４０６から記録媒体駆動機構１４０５に送られることにより、プローブ１４０２の先端の図示Ｚ軸方向の位置が決められる。
【０１８３】
このときのカンチレバー１４０３のたわみ量が、たわみ量検出器１４１１により算出される。マイクロコンピュータ１４１２では、たわみ量検出器１４１１で算出されたたわみ量が所定の設定たわみ値と比較され、この両者の値が同じになるようにプローブ１４０２を図示Ｚ軸方向に移動させる制御信号が作成され、Ｚ方向位置制御回路１４０６に送られる。Ｚ方向位置制御回路１４０６では、マイクロコンピュータ１４１２からの制御信号に従って、記録媒体駆動機１４０５を図示Ｚ軸方向に移動させる制御信号が作成される。この制御信号が記録媒体駆動機構１４０５からＺ方向位置制御回路１４０６に送られることにより、記録媒体１４０１とプローブ１４０２との図示Ｚ軸方向の位置（すなわち、プローブ１４０２により記録媒体１４０１へ印加される力）が調節される。なお、このとき、一般的には、プローブ１４０２の先端と記録媒体１４０１の表面とがちょうど接触する程度の位置になるように、記録媒体１４０１とプローブ１４０２との図示Ｚ軸方向の位置が調節される。
【０１８４】
図１５（Ａ）に、記録媒体駆動機構１４０５の図１４図示Ｚ軸方向の位置とたわみ量検出器１４１１で検出されるたわみ量との関係を求めた一実験結果を示す。このグラフで示される結果は、一般に、フォースカーブと呼ばれるものである。なお、横軸は記録媒体駆動機構１４０５のＺ軸方向の位置を示し、図示右側に行くほど、記録媒体１４０１とカンチレバー１４０３の支持部とは互いに離れていく。また、縦軸はたわみ量検出器１４１１で検出されるたわみ量を示し、図示上側に行くほどカンチレバー１４０３が図１４図示上向きに曲がっていること、すなわち、プローブ１４０２が図１４図示上向きの力をより強く受けていることを示す。このフォースカーブより、以下のことがわかる。なお、以下の解釈においては、記録媒体１４０１の表面に吸着層１５０１が設けられているとする。
【０１８５】
記録媒体駆動機構１４０５が図１５（Ａ）に▲１▼で示す位置にある場合には、プローブ１４０２と記録媒体１４０１とは、同図（Ｂ）に示すように、互いに十分に距離が離れている。この状態から、記録媒体１４０１とプローブ１４０２とが互いに接近する方向に記録媒体駆動機構１４０５が駆動されると、同図（Ａ）に▲２▼で示す位置で、同図（Ｃ）に示すように、プローブ１４０２が記録媒体１４０１との相互作用により記録媒体１４０１の表面に接触する”とび”が発生する。さらに同じ方向に記録媒体駆動機構１４０５を駆動し、記録媒体駆動機構１４０５が同図（Ａ）に▲３▼で示す位置にくると、カンチレバー１４０３が、同図（Ｄ）に示すように、たわんでくる。この状態で記録媒体駆動機構１４０５をＺ軸方向に移動することにより、プローブ１４０２の先端が記録媒体１４０１の表面に印加する力の大きさを調節することができる。
【０１８６】
続いて、記録媒体１４０１とプローブ１４０２とが互いに離れるように記録媒体駆動機構１４０５を逆方向に駆動し、記録媒体駆動機構１４０５が同図（Ａ）に▲４▼で示す位置にくると、プローブ１４０２の先端は、吸着層１５０１がプローブ１４０２の先端を記録媒体１４０１に引き戻す方向の力をプローブ１４０２に加えるため、同図（Ｅ）に示す状態となる。さらに記録媒体１４０１とプローブ１４０２とが互いに離れるように記録媒体駆動機構１４０５を逆方向に駆動すると、記録媒体駆動機構１４０５が同図（Ａ）に▲５▼で示す位置にきた瞬間、プローブ１４０２の先端が、同図（Ｆ）に示すように、記録媒体１４０１から離脱する。
【０１８７】
本実施例の記録再生装置１４００では、プローブ１４０２の先端は、同図（Ｃ）に示すように、記録媒体１４０１の表面上に接触する程度か、あるいは、少しプローブ１４０２の先端が記録媒体１４０１の表面に少し押しつける程度に設定される。なお、このときのプローブ１４０２の先端が記録媒体１４０１の表面に印加する力の大きさは、記録媒体１４０１の表面に物理的加工が施されない程度の大きさ、すなわち、ＬＢ膜の表面がプローブ１４０２によって分子の結合が切れたりしない程度の大きさとされる。
【０１８８】
プローブ１４０２を記録媒体１４０１に接触させたのち、マイクロコンピュータ１４１２の指示に従ってＺ方向位置制御回路１４０６が動作することにより、記録媒体駆動機構１４０５が記録媒体１４０１とプローブ１４０２とを近づける方向に駆動される。この動作によってカンチレバー１４０３がたわみ、カンチレバー１４０３のたわみにより生じる力によって、プローブ１４０２の先端が記録媒体１４０１の表面を押しつける。プローブ１４０２の先端が記録媒体１４０１の表面を押しつける力によって、プローブ１４０２が記録媒体１４０１の表面を機械的に加工する。
【０１８９】
図１６（Ａ）は、たわみ量検出器１４１１で検出されるたわみ量の時間変化を示すグラフであり、同図（Ｂ）は、記録媒体駆動機構１４０５の図１４図示Ｚ軸方向の時間変化を示すグラフである。なお、同図（Ｂ）では、縦軸の図示上側にいくほど、記録媒体１４０１とプローブ１４０２とが互いに接近する。
【０１９０】
上述したようにしてプローブ１４０２の先端が、時刻ｔ１ で、記録媒体１４０１の表面に接触させられる。その後、マイクロコンピュータ１４１２では、たわみ量検出器１４１１の出力信号から、記録媒体１４０１とプローブ１４０２との間に働く力が算出され、算出された力があらかじめ設定された規定値になるまで、記録媒体駆動機構１４０５の位置調節を行わせる指示信号が作成されて、Ｚ方向位置制御回路１４０６に送られる。
【０１９１】
時刻ｔ２ で、記録媒体１４０１とプローブ１４０２との間に働く力が規定値に達したとすると、マイクロコンピュータ１４１２では、プローブ１４０２の先端が記録媒体１４０１に力を加えるよう記録媒体駆動機構１４０５の位置調節を行わせる指示信号が作成されて、Ｚ方向位置制御回路１４０６に送られる。時刻ｔ３ で、記録媒体駆動機構１４０５の動作が始まり、記録媒体１４０１が、同図（Ｂ）に示すように、移動を始める。時間の経過とともに、プローブ１４０２の先端が記録媒体１４０１に及ぼす力が上昇し、時刻ｔ４ で、ＬＢ膜に穴が開くことにより、同図（Ａ）に示すように、たわみ量検出器１４１１の出力信号に急激な変化が生じる。すなわち、ＬＢ膜に穴が開いたことにより、プローブ１４０２の先端がＡｕ表面まで移動したことによって、たわみ量検出器１４１１の出力信号に急激な変化が生じる。
【０１９２】
マイクロコンピュータ１４１２では、たわみ量検出器１４１１の出力信号に生じた急激な変化によりＬＢ膜表面で加工が行われたと判断して、時刻ｔ５ で、力の印加を中止するため、記録媒体１４０１とプローブ１４０２とを互いに離させる指示信号が作成されて、Ｚ方向位置制御回路１４０６に送られる。この指令信号に従って記録媒体駆動機構１４０５がＺ方向位置制御回路１４０６によって駆動されることにより、たわみ量検出器１４１１の出力信号が規定値に達するまで、記録媒体１４０１とプローブ１４０２とが互いに離される。なお、規定値としては、たとえば、次の記録位置まで移動するときに記録媒体１４０１とプローブ１４０２とが互いに離れることもなく、かつ、プローブ１４０２によってＬＢ膜が破壊されることもない大きさの力が加わるような値としておくとよい。また、時刻ｔ４ から時刻ｔ５ までの間は、記録再生装置１４００の遅延時間であり、この遅延時間はなるべく短い方が望ましい。
【０１９３】
以上述べてきた実施例は、記録媒体に記録ビットを形成することにより情報の記録を行うと同時に記録された情報の再生を行うものであったが、同様にして情報の記録を行う機能のみ有し、記録された情報の再生機能を有しない記録装置であっても、同様の効果が得られる。また、走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）を用いてナノメートルオーダーの微細加工を施す装置に適用することによっても、同様な効果を得ることができる。
【０１９４】
【発明の効果】
本発明は、上述のとおり構成されているので、次の効果を奏する。
【０１９５】
本発明の請求項１乃至６に記載の発明においては、電気特性が変化したことを確認した上で、記録層への記録用電圧又は電流の印加を中止して情報の記録動作を終了させることができるため、確実に情報を記録することができる。また、必要以上の電流が記録層を構成する素子に流れることを防止することができるため、記録層を構成する素子に損傷を与えることを防ぐことができる。
【０１９９】
本発明の請求項７および８に記載の発明においては、情報の記録が実現されていないと判断しているときには物理的作用を補正し、一方、情報の記録が実現されたと判断したときには物理的作用の記録媒体への印加を中止するよう制御することにより、情報の記録を確実に実行することができる。また、記録のための物理的作用を過剰に記録媒体へ印加することを防止することができるため、記録媒体に損傷を与えることを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の記録装置の第１の実施例を示す概略構成図である。
【図２】図１に示した記録装置の動作を説明するための図であり、（Ａ）は記録用電圧の波形を示す図、（Ｂ）は図１に示した電流アンプで検出され増幅された電流の波形を示す図である。
【図３】本発明の記録装置の第２の実施例を示す概略構成図であり、（Ａ）は記録装置の概略構成図、（Ｂ）は記録媒体の左側面図である。
【図４】本発明の記録装置の第３の実施例を示す概略構成図である。
【図５】本発明の記録装置の第５の実施例の動作を説明するための図であり、（Ａ）は記録用電圧の波形を示す図、（Ｂ）は電流アンプで検出され増幅された電流の波形を示す図である。
【図６】本発明の記録装置の第６の実施例を示す概略構成図である。
【図７】図６に示した記録装置の動作を説明するための図であり、（Ａ）は記録用電流の波形を示す図、（Ｂ）は図６に示した電圧アンプで検出され増幅された電圧の波形を示す図である。
【図８】本発明の記録装置の第９の実施例を示す概略構成図である。
【図９】図８に示した記録再生装置の一動作例を説明するための図であり、（Ａ）は記録時に記録媒体に印加される電圧の値を示すグラフ、（Ｂ）は電流アンプで増幅された電流の値を示すグラフである。
【図１０】図８に示した記録再生装置の他の動作例を説明するための図であり、（Ａ）は記録時に記録媒体に印加される電圧の値を示すグラフ、（Ｂ）は電流アンプで増幅された電流の値を示すグラフである。
【図１１】図８に示した記録再生装置のさらに他の動作例を説明するための図であり、（Ａ）は記録時に記録媒体に印加される電圧の値を示すグラフ、（Ｂ）は電流アンプで増幅された電流の値を示すグラフである。
【図１２】図８に示した記録再生装置のさらに他の動作例を説明するための図であり、（Ａ）は記録時に記録媒体に印加される電圧の値を示すグラフ、（Ｂ）は電流アンプで増幅された電流の値を示すグラフである。
【図１３】本発明の記録装置の第１０の実施例の動作を説明するための図であり、（Ａ）は記録時に記録媒体に印加される電圧の値を示すグラフ、（Ｂ）は電流アンプで増幅された電流の値の一例を示すグラフ、（Ｃ）は電流アンプで増幅された電流の値の他の例を示すグラフ、（Ｄ）は（Ｂ）に示した電流の微分値を示すグラフ、（Ｅ）は（Ｃ）に示した電流の微分値を示すグラフである。
【図１４】本発明の記録装置の第１１の実施例を示す概略構成図である。
【図１５】図１４に示した記録装置の動作を説明するための図であり、（Ａ）は記録媒体駆動機構のＺ軸方向の位置とたわみ量検出器で検出されるたわみ量との関係を求めた一実験結果を示すグラフ、（Ｂ）〜（Ｆ）はそれぞれ（Ａ）に示したフォースカーブの解釈を示す図である。
【図１６】図１４に示した記録装置の動作を説明するための図であり、（Ａ）はたわみ量検出器で検出されるたわみ量の時間変化を示すグラフ、（Ｂ）は記録媒体駆動機構のＺ軸方向の時間変化を示すグラフである。
【図１７】ＭＩＭ素子を利用した記録装置の一従来例を示す概略構成図である。
【図１８】図１７に示した記録装置の動作を説明するための図であり、（Ａ）は記録用電圧の波形を示す図、（Ｂ）は図１７に示した記録媒体の導電率が変化したときの電流アンプで検出され増幅された電流の波形を示す図、（Ｃ）は図１７に示した記録媒体の導電率が変化しなかったときの電流アンプで検出され増幅された電流の波形を示す図である。
【図１９】本発明に係る記録再生装置の一従来例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１０，５０，２１０ 記録装置
１１，５１，２１１ 記録媒体
１１１，５１１１〜５１１８，２１１１ 下部電極
１１２，５１２１〜５１２８，２１１２ 上部電極
１１３，５１３，２１１３ 記録層
１２，５５ 電流アンプ
１３，５６ 印加電圧制御回路
１４，５２ 記録用電圧発生回路
５３ 下部電極選択回路
５４ 上部電極選択回路
５７ マイクロコンピュータ
１００ 記録再生装置
１０１ 記録媒体
１０２ 基板
１０３ 基板電極
１０４ 記録層
１１０ 記録媒体ステージ
１１１ 粗動機構
１１２ ＸＹ方向粗動制御回路
１１３ Ｚ方向粗動制御回路
１１４ プローブ電極
１１５ ＸＹ方向微動機構
１１６ Ｚ方向微動機構
１１７ ＸＹ方向微動制御回路
１１８ Ｚ方向微動制御回路
１１９ 電流アンプ
１２０ マイクロコンピュータ
１２１ 第１のサーボ回路
１２２ 第２のサーボ回路
１２３ 電源
１３０ 印加電圧制御回路
２１２ 電圧アンプ
２１３ 注入電流制御回路
２１４ 記録用電流発生回路
Ｖ 電圧値
Ｖ１ 大きい電圧値
Ｖ２ 小さい電圧値
Ｖ０ 基準電圧値
ＩＬ 小さい電流値
ＩＨ 大きい電流値
Ｉ０ 基準電流値
Ｉ 電流値
ｔ１，ｔ２，ｔ３ 時刻
Ｘ，Ｙ，Ｚ 軸
８００，１４００ 記録再生装置
８０１，１４０１ 記録媒体
８０５，１４０４ 記録媒体ステージ
８０６ プローブ電極
８０７，１４０５ 記録媒体駆動機構
８０８ 電源制御回路
８０９ 電源
８１０ 電流アンプ
８１１ サーボ回路
８１２，１４０６ Ｚ方向位置制御回路
８１３，１４０７ ＸＹ方向位置制御回路
８１４，１４１２ マイクロコンピュータ
８１５ 記録実現判定回路
１４０２ プローブ
１４０３ カンチレバー
１４０８ レーザ
１４０９ レーザ光用電源
１４１０ 二分割センサ
１４１１ たわみ量検出器
【産業上の利用分野】
本発明は、記録方法および記録装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、ビット情報を記録する記録方法としては、磁気テープや磁気ディスクを用いた磁気的記録方法や、半導体素子を用いた電気的記録方法などがある。また、近年、記録すべき情報の量の増大に伴って、大容量化，高速化および誤り率の低減化の要求が強くなってきている。
【０００３】
このような状況の中で、有機薄膜（たとえば、π電子系有機化合物やカルコゲン化合物類などの薄膜）が金属電極で挟まれた金属−有機絶縁膜−金属構造を有し、電圧電流のスイッチング特性に対してメモリ効果をもつ素子（以下、「ＭＩＭ素子」と称する。）が開発された（特開昭６３−０９６９５６号公報）。このようなＭＩＭ素子においては、金属電極間に適当なパルス電圧を印加することによって素子の導電率を可逆的に変化させることが可能である。したがって、このスイッチング現象を利用することにより、情報をＭＩＭ素子に記録することができる。しかも、このスイッチング現象では、スイッチング速度も非常に速い。
【０００４】
図１７は、ＭＩＭ素子を利用した記録装置の一従来例を示す概略構成図である。
【０００５】
記録装置５１０ は、記録媒体５１１ と、電流アンプ５１２ と、記録用電圧発生回路５１３ とを含む。ここで、記録媒体５１１ は、下部電極５１１１と、上部電極５１１２と、下部電極５１１１と上部電極５１１２との間に設けられた、非記録状態と記録状態とで導電率ρが異なるＬＢ膜からなる記録層５１１３とを含む。すなわち、記録媒体５１１ は、前述したＭＩＭ素子の素子構造を有するものである。記録用電圧発生回路５１３ は、記録用電圧（記録用パルス電圧）を発生し、発生した記録用電圧を下部電極５１１１と上部電極５１１２との間に印加することにより、記録用電圧を記録層５１１３に印加するものである。電流アンプ５１２ は、記録用電圧の印加中に下部電極５１１１と上部電極５１１２との間に流れる電流を検出して増幅するものである。
【０００６】
次に、記録装置５１０ の動作について、非記録状態のときに導電率ρが小さくなっている記録層５１１３に対して記録用電圧を印加することにより、記録層５１１３の導電率ρを大きくさせて情報の記録を行う場合を例として、説明する。
【０００７】
電圧値Ｖ０ の記録用電圧（記録用パルス電圧）が、図１８（Ａ）に示すように、時刻ｔ１ から時刻ｔ２ にかけて、記録用電圧発生回路５１３ から記録層５１１３に印加される。このとき、記録層５１１３の導電率ρは、図１８（Ｂ）に示すように、時刻ｔ１ から所定の時間だけ経過した時刻ｔ３（ｔ１＜ｔ３＜ｔ２）で、小さい導電率ρＬ から大きい導電率ρＨ に変化するため、電流アンプ５１２ で検出される電流の波形も、時刻ｔ３ で電流の値が増加するものとなる。これに対して、記録層５１１３を構成する素子のばらつきなどのために、所定の時間内または所定の電圧値Ｖ０ では記録層５１１３の導電率ρが変化しない場合があり、このときの電流アンプ５１２ で検出される電流の波形は、図１８（Ｃ）に示すように、時刻ｔ１ から時刻ｔ２ までの間で電流の値が一定となるものである。
【０００８】
一方、近年、物質の表面を原子オーダーの分解能で観察できる走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）が開発され、原子および分子レベルの実空間観察が可能になってきた（Ｇ． Ｂｉｎｎｉｎｇ ｅｔ ａｌ．， Ｐｈｙｓ． Ｒｅｖ． Ｌｅｔｔ， ４９， ５７， １９８２）。走査型トンネル顕微鏡は、プローブ電極の先端（ティップ）と導電性の試料との間に流れるトンネル電流の値が一定となるようにティップと試料と間の距離を制御しながら、ティップを試料の表面に沿って二次元的に走査し、このときのティップと試料との間の距離を制御する制御信号より、試料の表面の電子雲の情報や試料の形状をサブナノメートルのオーダー（原子オーダー）で観測するものである。
【０００９】
このような走査型トンネル顕微鏡の原理を応用すれば、十分に原子オーダーでの高密度な記録再生を行うことが可能である。たとえば、特開昭６１−８０５３６号公報に開示されている記録再生装置では、電子ビームなどによって記録媒体の表面に吸着した原子粒子を取り除くことによって情報の記録を行うとともに、記録した情報の再生を走査型トンネル顕微鏡により行っている。また、ＵＳＰ第４，５７５，８２２号明細書に開示されている記録再生装置では、ティップと記録媒体の表面との間に流れるトンネル電流を用いて、記録媒体の表面に形成された誘電体に電荷を注入することにより、情報の記録を行っている。さらに、レーザー光，電子ビームまたは粒子線などを用いて、記録媒体の物理的な崩壊または磁性的な崩壊を生じさせることにより、情報の記録を行う方法も提案されている。
【００１０】
前述した電圧電流のスイッチング特性に対してメモリ効果をもつ材料からなる薄膜層を記録層として用いるとともに、記録および再生を走査型トンネル顕微鏡の原理を利用して行う記録再生方法も提案されている（特開昭６３−１６１５５２号公報や特開昭６３−１６１５５３号公報）。この記録再生方法によれば、記録ビットのサイズを１０ｎｍとしたとき、１０１２ｂｉｔ／ｃｍ２ もの大容量記録再生が可能となる。たとえば、この記録再生方法による記録再生装置６００ は、図１９に示すように、記録媒体６０１ と、記録媒体ステージ６１０ と、粗動機構６１１ と、ＸＹ方向粗動制御回路６１２ と、Ｚ方向粗動制御回路６１３ と、プローブ電極６１４ と、ＸＹ方向微動機構６１５ と、Ｚ方向微動機構６１６ と、ＸＹ方向微動制御回路６１７ と、Ｚ方向微動制御回路６１８ と、電流アンプ６１９ と、マイクロコンピュータ６２０ と、第１のサーボ回路６２１ と、第２のサーボ回路６２２ と、電源６２３ とを含む。記録再生装置６００ の各構成要素について、以下に詳細に説明する。
【００１１】
（１）記録媒体６０１
記録媒体６０１ は、同図に示すように、基板６０２ と、基板６０２ 上に形成された基板電極６０３ と、基板電極６０３ 上に形成された記録層６０４ とからなる。ここで、記録層６０４ は、電圧電流のスイッチング特性に対してメモリ効果をもつ材料からなる薄膜層である。
【００１２】
（２）記録媒体ステージ６１０ ，粗動機構６１１ ，ＸＹ方向粗動制御回路６１２ およびＺ方向粗動制御回路６１３
記録媒体ステージ６１０ は、記録媒体６０１ が載置されるものである。粗動機構６１１ は、記録媒体ステージ６１０ を図示Ｘ軸方向，Ｙ軸方向およびＺ軸方向にそれぞれ粗動させることにより、記録媒体６０１ を図示Ｘ軸方向，Ｙ軸方向およびＺ軸方向にそれぞれ移動させるものである。ＸＹ方向粗動制御回路６１２ は、マイクロコンピュータ６２０ により制御されて、粗動機構６１１ を図示Ｘ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ駆動するものである。Ｚ方向粗動制御回路６１３ は、第１のサーボ回路６２１ から送られてくる粗動制御信号に応じて粗動機構６１１ を図示Ｚ軸方向に駆動するものである。
【００１３】
（３）プローブ電極６１４ ，ＸＹ方向微動機構６１５ ，Ｚ方向微動機構６１６ ，ＸＹ方向微動制御回路６１７ およびＺ方向微動制御回路６１８
プローブ電極６１４ は、記録媒体６０１ に対向して設けられている。ＸＹ方向微動機構６１５ は、プローブ電極６１４ を図示Ｘ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ微動させることにより、プローブ電極６１４ を記録媒体６０１ に対して二次元走査させるものである。Ｚ方向微動機構６１６ は、プローブ電極６１４ を図示Ｚ軸方向に微動させることにより、プローブ電極６１４ と記録媒体６０１ との間の距離を微調させるものである。ＸＹ方向微動制御回路６１７ は、マイクロコンピュータ６２０ により制御されて、ＸＹ方向微動機構６１５ を図示Ｘ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ駆動するものである。Ｚ方向微動制御回路６１８ は、第２のサーボ回路６２２ から送られてくる微動制御信号に応じてＺ方向微動機構６１６ を図示Ｚ軸方向に駆動するものである。
【００１４】
（４）電流アンプ６１９ ，マイクロコンピュータ６２０ ，第１のサーボ回路６２１ ，第２のサーボ回路６２２ および電源６２３
電流アンプ６１９ は、プローブ電極６１４ と記録媒体６０１ との間に流れる電流を検出して増幅したのち、マイクロコンピュータ６２０ ，第１のサーボ回路６２１ および第２のサーボ回路６２２ にそれぞれ出力するものである。第１のサーボ回路６２１ は、電流アンプ６１９ から送られてくる電流の値とマイクロコンピュータ６２０ から送られてくる、プローブ電極６１４ と記録層６０４ との間の距離を所定の距離に保つための第１の電流設定値とを比較して、プローブ電極６１４ と記録媒体６０１ との間の距離を粗動制御させる粗動制御信号をＺ方向粗動制御回路６１３ に出力するものである。第２のサーボ回路６２２ は、電流アンプ６１９ から送られてくる電流の値とマイクロコンピュータ６２０ から送られてくる、プローブ電極６１４ と記録層６０４ との間の距離を所定の距離に保つための第２の電流設定値とを比較して、プローブ電極６１４ と記録媒体６０１ との間の距離を微動制御させる微動制御信号をＺ方向微動制御回路６１８ に出力するものである。電源６２３ は、記録媒体６０１ とプローブ電極６１４ との間に、記録時には記録用バイアス電圧および記録用パルス電圧を印加し、再生時には再生用バイアス電圧を印加し、消去時には消去用バイアス電圧および消去用パルス電圧を印加するものである。マイクロコンピュータ６２０ は、ＸＹ方向粗動制御回路６１２ ，ＸＹ方向微動制御回路６１７ および電源６２３ をそれぞれ制御するとともに、前述した第１の電流設定値および第２の電流設定値を第１のサーボ回路６２１ および第２のサーボ回路６２２ にそれぞれ出力するものである。
【００１５】
次に、記録再生装置６００ の記録時および再生時の動作について説明する。
【００１６】
記録時には、電源６２３ がマイクロコンピュータ６２０ によって制御されて、電源６２３ から記録媒体６０１ の基板電極６０３ に所定のバイアス電圧が印加される。これにより、プローブ電極６１４ と記録媒体６０１ の記録層６０４ との間に、所定のバイアス電圧が印加される。このときプローブ電極６１４ と記録層６０４ との間に流れる電流は、電流アンプ６１９ で検出され増幅されたのち、マイクロコンピュータ６２０ ，第１のサーボ回路６２１ および第２のサーボ回路６２２ にそれぞれ送られる。
【００１７】
第１のサーボ回路６２１ では、電流アンプ６１９ から送られてくる電流の値とマイクロコンピュータ６２０ から送られてくる第１の電流設定値とが比較され、この両者の値が同じになるようにプローブ電極６１４ と記録層６０４ との間の距離を粗動制御させる粗動制御信号がＺ方向粗動制御回路６１３ に出力される。Ｚ方向粗動制御回路６１３ では、この粗動制御信号に基づいて粗動機構６１１ を図示Ｚ軸方向に駆動する信号が作成されて、粗動機構６１１ に出力される。これにより、プローブ電極６１４ と記録層６０４ との間の距離が粗調整される。また、第２のサーボ回路６２２ では、電流アンプ６１９ から送られてくる電流の値とマイクロコンピュータ６２０ から送られてくる第２の設定電流値とが比較され、この両者の値が同じになるようにプローブ電極６１４ と記録層６０４ との間の距離を微動制御させる微動制御信号がＺ方向微動制御回路６１８ に出力される。Ｚ方向微動制御回路６１８ では、この微動制御信号に基づいてＺ方向微動機構６１５ を図示Ｚ軸方向に駆動する信号が作成されて、Ｚ方向微動機構６１５ に出力される。これにより、プローブ電極６１４ と記録層６０４ との間の距離が微調整されて、所定の距離に保たれる。
【００１８】
ＸＹ方向粗動制御回路６１２ では、マイクロコンピュータ６２０ からの指令に基づいて粗動機構６１１ を図示Ｘ軸方向およびＹ軸方向に駆動する信号が作成されて、粗動機構６１１ に出力される。また、ＸＹ方向微動制御回路６１７ では、マイクロコンピュータ６２０ からの指令に基づいてＸＹ方向微動機構６１５ を図示Ｘ軸方向およびＹ軸方向に駆動する信号が作成されて、ＸＹ方向微動機構６１５ に出力される。これにより、プローブ電極６１４ が記録媒体６０１ の記録位置まで走査される。
【００１９】
電源６２３ では、マイクロコンピュータ６２０ からの指令に基づいて記録用バイアス電圧および記録用パルス電圧が発生される。記録用バイアス電圧および記録用パルス電圧は、記録媒体６０１ の基板電極６０２ を介して記録層６０４ に印加される。記録層６０４ の記録用パルス電圧が印加された部分の導電率が局所的に変化することにより、記録層６０４ に記録ビットが形成される。
【００２０】
再生時には、プローブ電極６１４ が、記録時と同様にして、記録媒体６０１ の再生位置まで走査される。その後、電源６２３ で、再生用バイアス電圧が発生される。再生用バイアス電圧は、記録媒体６０１ の基板電極６０２ を介して記録層６０４ に印加される。このとき、プローブ電極６１４ と記録層６０４ との間に流れる電流が、電流アンプ６１９ により検出され増幅されたのち、マイクロコンピュータ６２０ へ送られる。マイクロコンピュータ６２０ では、送られてきた電流の値より記録層６０４ の導電率が求められる。求められた導電率の値により記録ビットの有無がわかるため、記録された情報の再生が可能となる。
【００２１】
また、上述した従来の記録再生装置６００ において記録媒体６０１ をシリコンなどの結晶に置き換えることにより、原子レベルの記録および加工を行うこともできる。すなわち、情報を記録したい記録位置にプローブ電極６１４ を移動し、その記録位置で電圧を印加することにより記録媒体６０１ の表面の原子を一つ移動して、記録ビットとすることもできる。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１７に示した従来の記録装置５１０ では、以下に示す問題がある。
（１）所定の電圧値Ｖ０ および所定のパルス幅（ｔ２−ｔ１）の記録用パルス電圧を記録層５１１３に印加したのでは、情報の記録が正確に行われる場合と情報の記録が正確に行われない場合とあり、記録誤りの発生率が大きい。
（２）安定に情報の記録を行うために、記録用パルス電圧のパルス幅（ｔ２−ｔ１）を大きくすると、動作速度が遅くなる。
（３）情報の記録が正確に行われたとしても、図１８（Ｂ）に示すように、時刻ｔ３ から時刻ｔ２ までの間に過大な電流が流れるため、記録層５１１３を構成する素子を損傷させてしまう場合もある。
【００２３】
また、図１９に示した従来の記録再生装置６００ についても、図１７に示した従来の記録装置５１０ と同様の問題がある。
【００２４】
さらに、走査型トンネル顕微鏡を用いた記録装置においては、記録を行うときには記録媒体の不均一性により記録誤りが発生する可能性がある。図１７に示した従来の記録装置５１０ では、たとえばＬＢ膜の厚さの不均一性により記録ビットの形成に必要な電圧は異なってきてしまう可能性がある。また、電圧を必要以上に高くかけるとＬＢ膜が破壊されるといった現象も発生してしまう可能性がある。
【００２５】
表面原子の加工技術あるいはそれを用いた記録技術では、たとえば欠陥位置あるいはその近傍の原子を加工するのに必要な電圧と、通常のテラスに存在する原子を加工するのに必要な電圧は異なっている。電圧が低すぎると原子加工ができない場合が発生するし、電圧が高すぎると不必要な原子まで影響を及ぼしてしまうといった問題が生じる。
【００２６】
このような記録位置による不均一性に起因する記録誤りの発生は、電圧を印加する場合のみならず、プローブを記録媒体あるいは試料の表面に接触させて機械的に加工する場合など、走査型トンネル顕微鏡を用いた表面加工技術あるいは記録技術全般に発生する問題である。
【００２７】
また、走査型トンネル顕微鏡に限らず、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）などの各種走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）を用いて記録ビットを形成したり微細加工を行ったりするときにも発生する問題である。
【００２８】
本発明の目的は、記録層を構成する素子に損傷を与えることなく、確実に情報を記録することができる記録方法および記録装置を提供することにある。
【００２９】
本発明の他の目的は、記録媒体への情報の記録を確実に行うことができるとともに、記録媒体の破壊を防止することができる記録装置および記録方法を提供することにある。また、走査型プローブ顕微鏡を用いた物質の表面の加工を確実に行うことができるとともに、不必要な加工が行われないようにすることができる記録装置および記録方法を提供することにある。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の記録装置は、
非記録状態と記録状態とで電気特性が異なる記録層に記録用電圧及び／又は電流を印加して情報を記録する記録装置において、
前記記録層へ電圧及び／又は電流を印加する印加手段と、
該印加手段が前記記録用電圧及び／又は電流を印加中に前記記録層に生じる電圧又は電流を検出する検出手段と、
該検出手段で検出された電圧又は電流の値と予め設定された値とを比較し、該検出された電圧又は電流の値が該予め設定された値よりも大きくなったときに、前記記録層への前記記録用電圧及び／又は電流の印加を中止するよう前記印加手段に指令を送る制御手段とを具備する。
【００３１】
本発明の第２の記録装置は、
非記録状態と記録状態とで電気特性が異なる記録層に記録用電圧及び／又は電流を印加して情報を記録する記録装置において、
前記記録層へ電圧及び／又は電流を印加する印加手段と、
該印加手段が前記記録用電圧及び／又は電流を印加中に前記記録層に生じる電圧又は電流を検出する検出手段と、
該検出手段で検出された電圧又は電流の値の変化量と予め設定された変化量とを比較し、該検出された電圧又は電流の値の変化量が該予め設定された変化量よりも大きくなったときに、前記記録層への前記記録用電圧及び／又は電流の印加を中止するよう前記印加手段に指令を送る制御手段とを具備する。
【００３２】
上記のいずれかの記録装置において、前記記録層が、基板上に設けられた第 １ 及び第２の電極の間に配置されてもよい。
【００３３】
また、前記記録層が、少なくとも一つのプローブ電極と、基板上に設けられた第３の電極の間に配置されてもよい。
【００３４】
本発明の第３の記録装置は、記録媒体表面に電気的、磁気的、力学的、熱的および光学的のいずれかの作用を加えて該表面を加工することにより記録ビットを形成する情報記録装置であって、
前記作用を前記記録媒体表面に印加するプローブ手段と、
該プローブ手段が前記記録媒体表面に加える作用の大きさを制御する第１の制御手段と、
前記加工が前記記録媒体表面に加えられることによって変化する前記記録媒体の物理量を測定し出力する測定手段と、
該測定手段の出力に基づいて前記第１の制御手段を制御する第２の制御手段とを有し、
該第２の制御手段が、前記記録媒体表面に作用が加えられている期間内に前記測定手段の出力が所定値以上に変化したとき、前記第１の制御手段に対し前記作用の印加を中止する制御を行うことを特徴とする。
【００３５】
本発明の第４の記録装置は、記録媒体表面に力を加えて機械的に加工することにより記録ビットを形成する情報記録装置であって、
前記記録媒体表面に押し付けられて該表面に力を加えるプローブと、
該プローブを先端に固定したカンチレバーと、
該カンチレバーのたわみ量を検出し出力する検出手段と、
前記記録媒体表面の位置を移動させる移動手段と、
前記検出手段の出力に応じて前記移動手段を制御する制御信号を前記移動手段に送る制御手段とを有し、
該制御手段は、前記検出手段の出力の変化が所定値以上になったときに前記力の印加を中止する信号を前記移動手段に送ることを特徴とする。
【００４０】
本発明の第１の記録方法は、
非記録状態と記録状態とで電気特性が異なる記録層に記録用電圧及び／又は電流を印加して情報を記録する記録方法において、
前記記録層への前記記録用電圧及び／又は電流の印加中に該記録層に生じる電圧又は電流の値を検出し、
該検出した電圧または電流の値と予め設定された電圧又は電流の値とを比較し、
前記検出した電圧又は電流の値が前記予め設定された値よりも大きくなったときに、前記記録層への前記記録用電圧及び／又は電流の印加を中止する。
【００４１】
本発明の第２の記録方法は、
非記録状態と記録状態とで電気特性が異なる記録層に記録用電圧及び／又は電流を印加して情報を記録する記録方法において、
前記記録層への前記記録用電圧及び／又は電流の印加中に該記録層に生じる電圧又は電流の値の変化量を検出し、
該検出した電圧又は電流の値の変化量と予め設定された変化量とを比較し、
前記検出した電圧又は電流の値の変化量が前記予め設定された変化量よりも大きくなったときに、前記記録層への前記記録用電圧及び／又は電流の印加を中止する。
【００５９】
【作用】
上述のとおりの本発明においては、例えば、記録層への記録用電圧の印加中に記録層に流れる電流の値の変化量を検出し、検出した電流の値の変化量が予め設定された変化量よりも大きくなったときに記録層への記録用電圧の印加を中止することにより、記録層の電圧に対する電流応答特性が変化したことを確認した上で、記録層への記録用電圧の印加を中止して情報の記録動作を終了させることができる。
【００６０】
また、記録層への記録用電流の注入中に記録層に発生する電圧の値の変化量を検出し、検出した電圧の値の変化量が予め設定された変化量よりも大きくなったときに、記録層への記録用電流の注入を中止することにより、記録層の電流に対する電圧応答特性が変化したことを確認した上で、記録層への記録用電流の注入を中止して情報の記録動作を終了させることができる。
【００６３】
以下、本発明の具体的な作用について、上述の第３の記録装置を例に挙げて詳細に説明する。
【００６４】
電場，磁場，力，熱および光などの物理的作用で記録媒体を変化させる。プローブ手段とは、走査型プローブ顕微鏡で用いられるプローブをいい、記録媒体に物理的作用を加えるために用いられる。第１の制御手段は、記録媒体に作用させる物理的作用の大きさを制御するものであり、たとえば、電圧を発生する電源，光を発生する光源などである。また、プローブを用いて記録媒体に力を印加する場合は、プローブ駆動手段が第１の制御手段に相当する。この場合、記録を行おうとする位置（記録位置）で記録媒体とプローブとの間隔を狭くする方向にプローブを移動することにより、記録媒体に力を印加することが可能となる。測定手段は、記録位置での物理量を測定するものである。この場合の物理量とは、情報の記録が実際に行われたことにより変化する物理量で、たとえば、記録媒体とプローブとの間に流れる電流，プローブの先端の位置などをいう。
【００６５】
第２の制御手段は、測定手段により測定された物理量に基づいて記録ビットが形成されたかどうかを判定するとともにその判定結果に基づいて、記録のための物理的作用を制御する。たとえば、電圧印加により導電率が上昇させられることによって情報の記録が行われる記録媒体を用い、プローブを用いて記録媒体に電圧を印加して情報の記録を実行し、記録媒体とプローブとの間を流れる電流を測定物理量とする記録装置では、情報の記録が行われたときに、測定された物理量である電流が上昇するので、この上昇に基づいて情報の記録の実現を判断すればよい。また、電圧印加により原子が移動させられることによって情報の記録が行われる記録媒体を用いた、記録媒体とプローブとの間を流れる電流を測定物理量とする記録装置では、情報の記録が実現されたときには記録媒体の原子配置が変わってトンネル電流が変化するので、この電流変化により記録ビットの形成の有無を判断すればよい。
【００６６】
記録ビットを形成する場合には、第１の制御手段によって、プローブの先端が、記録媒体の記録ビットを形成しようとする記録位置に移動される。その後、第１の制御手段によって発生された物理的作用が、プローブによって記録媒体に作用される。測定手段が、情報の記録が実行されたときに変化する物理量を測定する。測定手段によって測定された物理量は、第２の制御手段に送られる。第２の制御手段は、前記物理量に基づいて記録ビットが実際に形成されているかどうかを判定する。なお、第２の制御手段が記録実現の判定をするために、記録位置にプローブを移動したのち、情報の記録のための物理的作用を印加する前に記録実現前の物理量を測定する場合もある。
【００６７】
第２の制御手段の具体的作用としては、情報の記録が実現されていないと判断しているときに、情報の記録が行われやすいように物理的作用を補正または制御すること、すなわち、情報の記録が実現されていないと判断している間は、記録媒体に印加する物理的作用を情報の記録が実現されやすいように補正または制御することがあげられる。たとえば、記録媒体に電圧を印加して情報の記録を行う場合には、第２の制御手段は、情報の記録が実現されていないと判断している間は、この電圧を大きくさせるという制御を行う。また、記録媒体に力を作用させて情報の記録を行う場合には、第２の制御手段は、情報の記録がされていないと判断している間は、この力を大きくさせるという制御を行う。
【００６９】
第２の制御手段は、情報の記録のための物理的作用が記録媒体に印加されている間に測定手段によって測定された物理量に基づいて、情報の記録が実現されたかどうかを判断する。
【００７０】
また、第２の制御手段は、情報の記録が実現されたと判断したときに、物理的作用の記録媒体への印加を中止するよう制御し、これにより、情報の記録を確実に実行し、記録のための物理的作用を過剰に記録媒体へ印加することを防止することができる。たとえば、電圧印加によって導電率が上昇させられることにより情報の記録が行われる記録媒体を用いた、プローブによって記録媒体に電圧を印加して情報の記録を実行する、記録媒体とプローブとの間を流れる電流を測定物理量とした記録装置では、情報の記録が実現できるまで電圧印加を行うことになり、情報の記録が確実に実行されることになる。また、情報の記録が実現された時点で電圧印加が終了されるので、必要以上の電圧が記録媒体に印加されることもない。
【００７１】
第１の制御手段に、情報の記録が実現されたと判断したときに、プローブを次の記録位置へ移動させるという特徴をあわせもたせることにより、記録時間をさらに短縮することが可能となる。
【００７３】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
【００７４】
図１は、本発明の記録装置の第１の実施例を示す概略構成図である。
【００７５】
記録装置１０は、記録媒体１１と、電流アンプ１２と、印加電圧制御回路１３と、記録用電圧発生回路１４とを含む。ここで、記録媒体１１は、下部電極１１１と、上部電極１１２と、下部電極１１１と上部電極１１２との間に設けられた、非記録状態と記録状態とで導電率が異なるＬＢ膜からなる記録層１１３とを含む。すなわち、記録媒体１１は、前述したＭＩＭ素子の素子構造を有するものである。記録用電圧発生回路１４は、印加電圧制御回路１３から送られてくる指令に従って記録用電圧を発生し、発生した記録用電圧を下部電極１１１と上部電極１１２との間に印加することにより、記録用電圧を記録層１１３に印加するものである。電流アンプ１２は、記録用電圧の印加中に下部電極１１１と上部電極１１２との間に流れる電流を検出して増幅するものである。印加電圧制御回路１３は、電流アンプ１２から送られてくる電流の値の変化量を検出し、予め設定された変化量以上の変化量を検出したときに、記録用電圧の印加を中止させる指令を記録用電圧発生回路１４に送るものである。
【００７６】
次に、記録装置１０の動作について、非記録状態では導電率ρが小さくなっている記録層１１３ に対して記録用電圧を印加することにより、記録層１１３ の導電率ρを大きくさせて情報の記録を行う場合を例として、説明する。
【００７７】
印加電圧制御装置１３から記録用電圧発生回路１４に、図２（Ａ）に示すように、時刻ｔ１ から電圧値Ｖ０ の記録用電圧を印加させる指令が出力される。この指令に基づいて、電圧値Ｖ０ の記録用電圧が、記録用電圧発生回路１４から下部電極１１１ と上部電極１１２ との間に印加される。時刻ｔ１ では、記録層１１３ の導電率ρは小さい導電率ρＬ となっているため、電流アンプ１２により検出され増幅された電流の値は、図２（Ｂ）に示すように、小さい電流値ＩＬ となる。その後、電圧値Ｖ０ の記録用電圧が下部電極１１１ と上部電極１１２ との間に印加され続けられ、時刻ｔ２ において記録記録層１１３ の導電率ρが変化して大きい導電率ρＨ となったとすると、時刻ｔ２ で電流アンプ１２により検出され増幅された電流の値は、図２（Ｂ）に示すように、小さい電流値ＩＬ から大きい電流値ＩＨ に変化する。印加電圧制御回路１３では、電流アンプ１２から送られてくる電流の値が小さい電流値ＩＬ から大きい電流値ＩＨ に変化したことが検出されると、記録用電圧の印加を中止させる指令が作成されたのち記録用電圧発生回路１４に出力される。その結果、図２（Ａ）に示すように、時刻ｔ３ において、記録電圧の電圧値は”０”とされ、１回分の情報の記録動作が終了される。
【００７８】
なお、印加電圧制御回路１３における電流アンプ１２から送られてくる電流の値の変化量の検出は、小さい電流値ＩＬ および大きい電流値ＩＨ は既知であるため、図２（Ｂ）に示すように、小さい電流値ＩＬ と大きい電流値ＩＨ との間の電流値である基準電流値ＩＯ を設定しておき、電流アンプ１２から送られてくる電流の値と基準電流値ＩＯ とを比較することにより、容易に行うことができる。また、図２（Ａ）において、電流アンプ１２から送られてくる電流の値が変化した時刻ｔ２ と記録用電圧の値が”０”となる時刻ｔ３ との間に生じる時間差（ｔ３−ｔ２）は、印加電圧制御回路１３を構成する各構成回路の遅延時間によるものであり、この遅延時間ができるだけ短くなるように印加電圧制御回路１３を構成することが好ましい。
【００７９】
以上のように、記録装置１０では、記録層１１３ の導電率ρが変化するまで記録用電圧が印加されるため、情報の記録を確実に行うことができる。また、図１７に示した従来の記録装置５１０ のように、情報の記録を確実に行うために余裕をもった記録用電圧の印加時間を設定する必要はなく、記録記録層１１３ の導電率ρの変化が発生した時点で記録用電圧の印加を終了させることができるので、以下の利点が生じる。
（１）記録時間の減少を図ることができる。
（２）必要以上の電流が記録層１１３ を構成する素子に流れることがないため、素子への負担が少なくなり、素子の破壊が防止され、寿命も長くなる。
【００８１】
図１に示した記録装置１０は記録機能のみを有するものであるが、再生時に記録媒体１１の下部電極１１１と上部電極１１２との間に再生用電圧（再生用バイアス電圧）を印加する手段と電流アンプ１２から送られてくる電流より情報を再生する情報再生手段とを記録装置１０に付加することにより、再生機能をも具備する記録再生装置を構成することができる。
【００８２】
次に、本発明の記録装置の第２の実施例について、図３（Ａ），（Ｂ）をそれぞれ参照して説明する。
【００８３】
記録装置５０は、記録媒体５１と、記録用電圧発生回路５２と、下部電極選択回路５３と、上部電極選択回路５４と、電流アンプ５５と、印加電圧制御回路５６と、マイクロコンピュータ５７とを含む。記録装置５０の各構成要素について、以下に説明する。
【００８４】
（１）記録媒体５１
記録媒体５１は、互いに平行に設けられた下部電極群（下部電極５１１１〜５１１８）と、互いに平行にかつ下部電極群と互いに直交して設けられた上部電極群（上部電極５１２１〜５１２８）と、下部電極群と上部電極群との間に設けられた、非記録状態と記録状態とで導電率が異なるＬＢ膜からなる記録層５１３ とを含むものである。
【００８５】
（２）記録用電圧発生回路５２，下部電極選択回路５３および上部電極選択回路５４
記録用電圧発生回路５２は、マイクロコンピュータ５７から送られてくる指令に従って記録用電圧を発生するとともに、印加電圧制御回路５６から送られてくる指令に従って記録用電圧の印加を中止するものである。下部電極選択回路５３は、下部電極群（下部電極５１１１〜５１１８）のうちの一つを選択して記録用電圧発生回路５２と接続させるものである。上部電極選択回路５４は、上部電極群（上部電極５１２１〜５１２８）のうちの一つを選択して電流アンプ５５と接続させるものである。
【００８６】
（３）電流アンプ５５
電流アンプ５５は、記録用電圧の印加中に、下部電極選択回路５３で選択された下部電極と上部電極選択回路５４で選択された上部電極との間に流れる電流を検出して増幅するものである。
【００８７】
（４）印加電圧制御回路５６
印加電圧制御回路５６は、電流アンプ５５から送られてくる電流の値の変化量を検出し、予め設定された変化量以上の変化量を検出したときに、記録用電圧の印加を中止させる指令を記録用電圧発生回路５２に送るものである。
【００８８】
（５）マイクロコンピュータ５７
マイクロコンピュータ５７は、記録用電圧発生回路５２，下部電極選択回路５３および上部電極選択回路５４をそれぞれ制御するものである。
【００８９】
次に、記録装置５０の動作について、非記録状態では導電率ρが小さくなっている記録層５１３ に対して記録用電圧を印加することにより、記録層５１３ の導電率ρを大きくさせて情報の記録を行う場合を例として、説明する。
【００９０】
記録用電圧を発生させる指令がマイクロコンピュータ５７から記録用電圧発生回路５２に出力されることにより、記録用電圧が記録用電圧発生回路５２で発生される。記録用電圧を印加すべき下部電極（たとえば、同図（Ａ）図示左端の下部電極５１１１）を選択させる指令が、マイクロコンピュータ５７から下部電極選択回路５３に出力されるとともに、情報の記録が行われる位置に対応する上部電極（たとえば、同図（Ａ）図示上端の上部電極５１２１）を選択させる指令が、マイクロコンピュータ５７から上部電極選択回路５４に出力される。これにより、下部電極選択回路５３により選択された下部電極５１１１と上部電極選択回路５４により選択された上部電極５１２１との間に記録用電圧が印加されて、記録層５１３ への情報の記録が行われる。
【００９１】
下部電極選択回路５３により選択された下部電極５１１１と上部電極選択回路５４により選択された上部電極５１２１との間に流れる電流は、電流アンプ５５によって検出されて増幅されたのち、印加電圧制御回路５６に送られる。印加電圧制御回路５６では、上述した図１に示した印加電圧制御回路１３と同様な方法により、電流アンプ５５から送られてくる電流の値の変化量が検出され、予め設定された変化量以上の変化量が検出されたときには、記録用電圧の印加を中止させる指令が記録用電圧発生回路５２に送られるとともに、情報の記録が正確に行われたという情報がマイクロコンピュータ５７に送られる。記録用電圧発生回路５２では、記録用電圧の印加を中止させる指令が印加電圧制御回路５６から送られてくると、記録用電圧の発生を中止する。また、マイクロコンピュータ５７では、印加電圧制御回路５６から前記情報が送られてくると、次の記録位置を選択させるため、記録用電圧を印加すべき下部電極（たとえば、同図（Ａ）図示左端から２番目の下部電極５１１２）を選択させる指令が、マイクロコンピュータ５７から下部電極選択回路５３に出力されるとともに、情報の記録が行われる位置に対応する上部電極（たとえば、同図（Ａ）図示上端の上部電極５１２１）を選択させる指令が、マイクロコンピュータ５７から上部電極選択回路５４に出力される。
【００９２】
以上の動作が繰り返されることにより、情報が記録媒体５１に二次元的に記録される。したがって、記録装置５０では、記録層５１３ の導電率ρが変化するまで記録用電圧が印加されるため、情報の記録を確実に行うことができるので、図１に示した記録装置１０と同様の効果が得られる。なお、記録装置５０における消去動作に関しても、上述した記録時の動作と同様の動作を行うことにより、記録層５１３ に記録された情報を安定に消去することができる。
【００９４】
図３に示した記録装置５０は記録機能のみを有するものであるが、記録用電圧発生回路５２およびマイクロコンピュータ５７に以下に示す機能を付加することにより、再生機能をも有する記録再生装置を構成することができる。
（１）記録用電圧発生回路５２に、再生時に再生用電圧（再生用バイアス電圧）を発生する機能を付加する。
（２）マイクロコンピュータ５７に、再生時に、再生用電圧を印加すべき下部電極を選択させる指令を下部電極選択回路５３に出力するとともに、情報の再生が行われる位置に対応する上部電極を選択させる指令を上部電極選択回路５４に出力する機能と、再生時に電流アンプ１２から送られてくる電流より情報を再生する機能とを付加する。
【００９５】
上記（１）に示した、記録用電圧発生回路５２に、再生時に再生用電圧を発生する機能を付加する代わりに、再生時に再生用電圧を発生する手段を別途設けてもよい。
【００９６】
次に、本発明の記録装置の第３の実施例について、図４を参照して説明する。
【００９７】
記録再生装置１００は、電流アンプ１１９から送られてくる電流の値の変化量を検出し、予め設定された変化量以上の変化量を検出したときに、記録用電圧の印加を中止させる指令を電源１２３に送る印加電圧制御回路１３０を具備する点で、図１９に示した従来の記録再生装置６００と異なる。
【００９８】
次に、記録再生装置１００ の記録時および再生時の動作について、非記録状態では導電率ρが小さくなっている記録層１０４ に対して記録用電圧を印加することにより、記録層１０４ の導電率ρを大きくさせて情報の記録を行う場合を例として、説明する。
【００９９】
記録時には、電源１２３ がマイクロコンピュータ１２０ によって制御されて、電源１２３ から記録媒体１０１ の基板電極１０３ に所定のバイアス電圧が印加される。これにより、プローブ電極１１４ と記録媒体１０１ の記録層１０４ との間に、所定のバイアス電圧が印加される。このときプローブ電極１１４ と記録層１０４ との間に流れる電流は、電流アンプ１１９ で検出され増幅されたのち、マイクロコンピュータ１２０ ，第１のサーボ回路１２１ および第２のサーボ回路１２２ にそれぞれ送られる。
【０１００】
第１のサーボ回路１２１ では、電流アンプ１１９ から送られてくる電流の値とマイクロコンピュータ１２０ から送られてくる第１の電流設定値とが比較され、この両者の値が同じになるようにプローブ電極１１４ と記録層１０４ との間の距離を粗動制御させる粗動制御信号がＺ方向粗動制御回路１１３ に出力される。Ｚ方向粗動制御回路１１３ では、この粗動制御信号に基づいて粗動機構１１１ を図示Ｚ軸方向に駆動する信号が作成されて、粗動機構１１１ に出力される。これにより、プローブ電極１１４ と記録層１０４ との間の距離が粗調整される。また、第２のサーボ回路１２２ では、電流アンプ１１９ から送られてくる電流の値とマイクロコンピュータ１２０ から送られてくる第２の設定電流値とが比較され、この両者の値が同じになるようにプローブ電極１１４ と記録層１０４ との間の距離を微動制御させる微動制御信号がＺ方向微動制御回路１１８ に出力される。Ｚ方向微動制御回路１１８ では、この微動制御信号に基づいてＺ方向微動機構１１６ を図示Ｚ軸方向に駆動する信号が作成されて、Ｚ方向微動機構１１６ に出力される。これにより、プローブ電極１１４ と記録層１０４ との間の距離が微調整されて、所定の距離に保たれる。
【０１０１】
ＸＹ方向粗動制御回路１１２ では、マイクロコンピュータ１２０ からの指令に基づいて粗動機構１１１ を図示Ｘ軸方向およびＹ軸方向に駆動する信号が作成されて、粗動機構１１１ に出力される。また、ＸＹ方向微動制御回路１１７ では、マイクロコンピュータ１２０ からの指令に基づいてＸＹ方向微動機構１１５ を図示Ｘ軸方向およびＹ軸方向に駆動する信号が作成されて、ＸＹ方向微動機構１１５ に出力される。これにより、プローブ電極１１４ が記録媒体１０１ の記録位置まで走査される。
【０１０２】
電源１２３ では、マイクロコンピュータ１２０ からの指令に基づいて記録用電圧が発生される。記録用電圧が、記録媒体１０１ の基板電極１０２ を介して記録層１０４ に印加される。記録層１０４ の記録用電圧が印加された部分の導電率が局所的に大きくなることにより、記録層１０４ に記録ビットが形成される。
【０１０３】
ここで、非記録状態において小さい導電率ρＬ を有する記録層１０４ に対して記録用電圧を印加して記録層１０４ の導電率を大きくさせることによって情報の記録を行う場合には、図１に示した記録装置１０の動作で説明したように、記録用電圧の印加により記録層１０４ の導電率ρが小さい導電率ρＬ から大きい導電率ρＨ に変化したときには、記録用電圧の印加中に電流アンプ１１９ で検出される電流の値が小さい値から大きい値に変化する。したがって、印加電圧制御回路１３０ において、記録用電圧の印加中に、電流アンプ１１９ から送られてくる電流の値の変化量が検出され、予め設定された変化量以上の変化量が検出されたときに、記録用電圧の印加を中止させる指令が印加電圧制御回路１３０ から電源１２３ に送られるとともに、情報の記録が正確に行われたという情報が、印加電圧制御回路１３０ からマイクロコンピュータ１２０ に送られる。マイクロコンピュータ１２０ では、印加電圧制御回路１３０ からこの情報が送られてくると、次の記録位置へのプローブ電極１１４ の走査動作が開始される。
【０１０４】
以上のように、記録再生装置１００ では、記録層１０４ の導電率ρが変化するまで記録用電圧が印加されるため、情報の記録を確実に行うことができるので、図１に示した記録装置１０と同様の効果が得られる。なお、記録装置１００ における消去動作に関しても、上述した記録時の動作と同様の動作を行うことにより、記録媒体１０１ に記録された情報を安定に消去することができる。
【０１０５】
再生時には、プローブ電極１１４ が、記録時と同様にして、記録媒体１０１ の再生位置まで走査される。その後、電源１２３ で、再生用電圧が発生される。再生用電圧は、記録媒体１０１ の基板電極１０２ を介して記録層１０４ に印加される。このとき、記録層１０４ とプローブ電極１１４ との間に流れる電流が、電流アンプ１１９ により検出されて増幅されたのち、マイクロコンピュータ１２０ へ送られる。マイクロコンピュータ１２０ では、送られてきた電流の値より記録層１０４ の導電率が求められる。求められた導電率の値により記録ビットの有無がわかるため、記録された情報の再生が可能となる。
【０１０６】
次に、本発明の記録装置の第４の実施例について説明する。
【０１０７】
図４に示した記録再生装置１００は、記録機能と再生機能とを具備するため、電源１２３は再生用電圧を発生する機能を有し、また、マイクロコンピュータ１２０は電流アンプ１１９から送られてくる電流より情報を再生する機能を有したが、電源１２３およびマイクロコンピュータ１２０のこれらの機能を省略することにより、記録機能のみを具備する記録装置を構成することができる。
【０１０８】
図５は、本発明の記録装置の第５の実施例の動作を説明するための図である。
【０１０９】
本実施例の記録再生装置は、電源１２３ が、記録用電圧として、図５（Ａ）に示すように、時間の経過とともに電圧値が単調増加するランプ波状の電圧を発生する点で、図４に示した記録再生装置１００ と異なる。
【０１１０】
次に、本実施例の記録再生装置の記録時の動作について、非記録状態では導電率ρが小さくなっている記録層１０４ に対して記録用電圧を印加することにより、記録層１０４ の導電率ρを大きくさせて情報の記録を行う場合を例として、説明する。なお、本実施例の記録再生装置は、図４に示した記録再生装置１００ と同様の構成を有するため、以下の説明においては、図４に示した各構成要素を引用して行う。
【０１１１】
記録時には、電源１２３ がマイクロコンピュータ１２０ によって制御されて、電源１２３ から記録媒体１０１ の基板電極１０３ に電圧値がＶｂ のバイアス電圧（図５（Ａ）参照）が印加される。これにより、プローブ電極１１４ と記録媒体１０１ の記録層１０４ との間に、電圧値がＶｂ のバイアス電圧が印加される。このときプローブ電極１１４ と記録層１０４ との間に流れる電流は、電流アンプ１１９ で検出されて増幅されたのち、マイクロコンピュータ１２０ ，第１のサーボ回路１２１ および第２のサーボ回路１２２ にそれぞれ送られる。
【０１１２】
第１のサーボ回路１２１ では、電流アンプ１１９ から送られてくる電流の値とマイクロコンピュータ１２０ から送られてくる第１の電流設定値とが比較され、この両者の値が同じになるようにプローブ電極１１４ と記録層１０４ との間の距離を粗動制御させる粗動制御信号がＺ方向粗動制御回路１１３ に出力される。Ｚ方向粗動制御回路１１３ では、この粗動制御信号に基づいて粗動機構１１１ を図示Ｚ軸方向に駆動する信号が作成されて、粗動機構１１１ に出力される。これにより、プローブ電極１１４ と記録層１０４ との間の距離が粗調整される。また、第２のサーボ回路１２２ では、電流アンプ１１９ から送られてくる電流の値とマイクロコンピュータ１２０ から送られてくる第２の設定電流値とが比較され、この両者の値が同じになるようにプローブ電極１１４ と記録層１０４ との間の距離を微動制御させる微動制御信号がＺ方向微動制御回路１１８ に出力される。Ｚ方向微動制御回路１１８ では、この微動制御信号に基づいてＺ方向微動機構１１６ を図示Ｚ軸方向に駆動する信号が作成されて、Ｚ方向微動機構１１６ に出力される。これにより、プローブ電極１１４ と記録層１０４ との間の距離が微調整されて、所定の距離に保たれる。
【０１１３】
ＸＹ方向粗動制御回路１１２ では、マイクロコンピュータ１２０ からの指令に基づいて粗動機構１１１ を図示Ｘ軸方向およびＹ軸方向に駆動する信号が作成されて、粗動機構１１１ に出力される。また、ＸＹ方向微動制御回路１１７ では、マイクロコンピュータ１２０ からの指令に基づいてＸＹ方向微動機構１１５ を図示Ｘ軸方向およびＹ軸方向に駆動する信号が作成されて、ＸＹ方向微動機構１１５ に出力される。これにより、プローブ電極１１４ が記録媒体１０１ の記録位置まで走査される。
【０１１４】
電源１２３ では、マイクロコンピュータ１２０ からの指令に基づいて、ランプ波状の記録用電圧が時刻ｔ１ から発生される。記録用電圧は、記録媒体１０１ の基板電極１０２ を介して記録層１０４ に印加される。時間の経過に伴って記録用電圧の電圧値は増加し、時刻ｔ２ で、記録層１０４ の記録用電圧が印加された部分の導電率が局所的に変化することにより、記録層１０４ に記録ビットが形成される。
【０１１５】
ここで、非記録状態において小さい導電率ρＬ を有する記録層１０４ に対して記録用電圧を印加して記録層１０４ の導電率を大きくさせることによって情報の記録を行う場合には、図１に示した記録装置１０の動作で説明したように、記録用電圧の印加により記録層１０４ の導電率ρが小さい導電率ρＬ から大きい導電率ρＨ に変化したときには、記録用電圧の印加中に電流アンプ１１９ で検出される電流の値が、図５（Ｂ）に示すように、小さい値から大きい値に変化する。したがって、印加電圧制御回路１３０ において、記録用電圧の印加中に、電流アンプ１１９ から送られてくる電流の値の変化量が検出され、予め設定された変化量以上の変化量（図５（Ｂ）に示す基準電流値Ｉ０ を越える値の電流）が検出されたときに（時刻ｔ３ ）、記録用電圧の印加を中止させる指令が印加電圧制御回路１３０ から電源１２３ に送られるとともに、情報の記録が正確に行われたという情報が、印加電圧制御回路１３０ からマイクロコンピュータ１２０ に送られる。マイクロコンピュータ１２０ では、印加電圧制御回路１３０ からこの情報が送られてくると、次の記録位置へのプローブ電極１１４ の走査動作が開始される。
【０１１６】
以上のように、本実施例の記録再生装置では、記録媒体１０１ の導電率ρが変化するまで記録用電圧が印加されるため、情報の記録を確実に行うことができるので、図１に示した記録装置１０と同様の効果が得られる。なお、本実施例の記録装置における消去動作に関しても、上述した記録時の動作と同様の動作を行うことにより、記録媒体１０１ に記録された情報を安定に消去することができる。
【０１１７】
次に、本実施例の記録再生装置の変形例について、説明する。
（１）上記実施例の記録再生装置では、電流アンプ１１９ から送られてくる電流の値が基準電流値Ｉ０ を越えたと印加電圧制御回路１３０ で検出されたときに、電源１２３ から出力される記録用電圧は、図５（Ａ）に示したように、急激に遮断されたが、たとえば電圧値が単調減少するように時定数をもたせて中止させるようにしてもよい。なお、この場合には、記録用電圧の電圧値が所定の値よりも小さくなったのち、次の記録位置へのプローブ電極１１４ の走査動作が開始される。
（２）印加電圧制御回路１３０ において、電流アンプ１１９ から送られてくる電流の値の時間微分値を求め、求めた時間微分値が所定の値を越えたときに、記録層１０４ の導電率が変化したと判定する。
（３）外部装置から入力される記録すべき情報が一時的に記憶される補助記憶装置をさらに具備する。本実施例の記録再生装置では、記録層１０４ の導電率の変化を確認したのちに、次の記録位置へのプローブ電極１１４ の走査動作が開始されるため、情報１ビット当たりの記録時間は必ずしも一定になるとは限らない。したがって、多数ビットからなる情報を記録する場合には、外部から入力される情報を補助記憶装置に一旦取り込んだのち、補助記憶装置から情報を１ビットずつ取り出して記録させることにより、情報の記録を安定に行うことができ、また、記録層１０４ を構成する素子の損傷も防止でき、さらに、記録時間に無駄がなくなり記録速度を上げることができる。
【０１１９】
上述した記録再生装置１００は、記録機能と再生機能とを有するものであるが、再生機能を削除することもできる。
【０１２０】
以上述べてきた本発明の記録装置は、非記録状態と記録状態とで電圧に対する電流応答特性が異なる記録層に記録用電圧を印加して記録層を記録状態とすることにより、記録層に情報を記録する記録方法において、記録層への記録用電圧の印加中に記録層に流れる電流の値の変化量を検出し、検出した電流の値の変化量と予め設定された変化量とを比較し、検出した電流の値の変化量が予め設定された変化量よりも大きくなったときに、記録層への記録用電圧の印加を中止することを特徴とする。これに対して、これから述べる記録装置は、非記録状態と記録状態とで電流に対する電圧応答特性が異なる記録層に記録用電流を注入して記録層を記録状態とすることにより、記録層に情報を記録する記録方法において、記録層への記録用電流の注入中に記録層に発生する電圧の値の変化量を検出し、検出した電圧の値の変化量と予め設定された変化量とを比較し、検出した電圧の値の変化量が予め設定された変化量よりも大きくなったときに、記録層への記録用電流の注入を中止することを特徴とする。
【０１２１】
図６は、本発明の記録装置の第６の実施例を示す概略構成図である。
【０１２２】
記録装置２１０ は、以下に示す点で、図１に示した記録装置１０と異なる。
（１）記録媒体２１１ は、電流の注入により非記録状態と記録状態とで導電率が変化する記録層２１１３を有する。
（２）図１に示した記録用電圧発生回路１４の代わりに、記録用電流を発生する記録用電流発生回路２１４ を有する。ここで、記録用電流発生回路２１４ で発生された記録用電流は、下部電極２１１１および上部電極２１１２を介して記録層２１１３に注入される。
（３）図１に示した電流アンプ１２の代わりに、記録用電流の注入中に記録層２１１３に発生する電圧を検出して増幅する電圧アンプ２１２ を有する。
（４）図１に示した印加電圧制御回路１３の代わりに、電圧アンプ２１２ から送られてくる電圧の値の変化量と予め設定された変化量とを比較し、この電圧の値の変化量が予め設定された変化量よりも大きくなったときに、記録層２１１３への記録用電流の注入を中止するよう記録用電流発生回路２１４ に指令を送る注入電流制御回路２１３ を有する。
【０１２３】
次に、記録装置２１０ の動作について、非記録状態で導電率ρが小さくなっている記録層２１１３に対して記録用電流を注入することにより、記録層２１１３の導電率ρを大きくさせて情報の記録を行う場合を例として、説明する。
【０１２４】
注入電流制御回路２１３ から記録用電流発生回路２１４ に、図７（Ａ）に示す時刻ｔ１ から電流値Ｉの記録用電流を注入させる指令が出力される。この指令に基づいて、電流値Ｉの記録用電流が、記録用電流発生回路２１４ から下部電極２１１１と上部電極２１１２とを介して記録層２１１３に注入される。時刻ｔ１ では、記録媒体２１１ の導電率ρは小さい導電率ρＬ となっているため、電圧アンプ１２により検出され増幅された電圧の値は、図７（Ｂ）に示すように、大きい電圧値Ｖ１ となる。その後、電流値Ｉの記録用電流が記録層２１１３に注入され続けられ、時刻ｔ２ において記録媒体２１１ の導電率ρが変化して大きい導電率ρＨ となったとすると、時刻ｔ２ で電圧アンプ２１２ により検出され増幅された電圧の値は、図７（Ｂ）に示すように、大きい電圧値Ｖ１ から小さい電圧値Ｖ２ に変化する。注入電流制御回路２１３ では、電圧アンプ２１２ から送られてくる電圧の値の変化量が予め設定された変化量よりも大きくなったことが検出されると、記録用電流の注入を中止させる指令が作成されたのち記録用電流発生回路２１４ に出力される。その結果、図７（Ａ）に示すように、時刻ｔ３ において、記録電流の電流値は”０”とされ、１回分の情報の記録動作が終了される。
【０１２５】
なお、注入電流制御回路２１３ における電圧アンプ２１２ から送られてくる電圧の値の変化量の検出は、大きい電圧値Ｖ１ および小さい電圧値Ｖ２ は既知であるため、図７（Ｂ）に示すように、大きい電圧値Ｖ１ と小さい電圧値Ｖ２ との間の電圧値である基準電圧値ＶＯ を設定しておき、電圧アンプ２１２ から送られてくる電圧の値と基準電圧値ＶＯ とを比較することにより、容易に行うことができる。また、図７（Ａ）において、電圧アンプ２１２ から送られてくる電圧の値が変化した時刻ｔ２ と記録用電流の値が”０”となる時刻ｔ３ との間に生じる時間差（ｔ３−ｔ２）は、注入電流制御回路２１３ を構成する各構成回路の遅延時間によるものであり、この遅延時間ができるだけ短くなるように注入電流制御回路２１３ を構成することが好ましい。
【０１２６】
以上のように、記録装置２１０ では、記録層２１１３の導電率ρが変化するまで記録用電流が注入されるため、情報の記録を確実に行うことができる。また、従来のこの種の記録装置のように、情報の記録を確実に行うために余裕をもった記録用電流の注入時間を設定する必要はなく、記録層２１１３の導電率ρの変化が発生した時点で記録用電流の注入を終了させることができるので、以下の利点がある。
（１）記録時間の減少を図ることができる。
（２）必要以上の電流が記録層２１１３を構成する素子に流れることがないため、素子への負担が少なくなり、素子の破壊が防止され、寿命も長くなる。
【０１２８】
図６に示した記録装置２１０は記録機能のみを有するものであるが、再生時に記録媒体２１１の記録層２１１３に下部電極２１１１および上部電極２１１２を介して再生用電流を注入する手段と、電圧アンプ２１２から送られてくる電圧より情報を再生する情報再生手段とを記録装置２１０に付加することにより、再生機能をも具備する記録再生装置を構成することができる。
【０１２９】
次に、本発明の記録装置の第７の実施例について説明する。
【０１３０】
本実施例の記録装置は、以下に示す点で、図３に示した記録装置５０と異なる。
（１）記録媒体は、電流の注入により非記録状態と記録状態とで導電率が変化する記録層を有する。
（２）図３に示した記録用電圧発生回路５２の代わりに、記録用電流を発生する記録用電流発生回路を有する。ここで、記録用電流発生回路で発生された記録用電流は、下部電極選択回路で選択された下部電極および上部電極選択回路で選択された上部電極を介して記録層に注入される。
（３）図３に示した電流アンプ１２の代わりに、記録用電流の注入中に記録層に発生する電圧を検出して増幅する電圧アンプを有する。
（４）図３に示した印加電圧制御回路１３の代わりに、電圧アンプから送られてくる電圧の値の変化量と予め設定された変化量とを比較し、この電圧の値の変化量が予め設定された変化量よりも大きくなったときに、記録層への記録用電流の注入を中止するよう記録用電流発生回路に指令を送る注入電流制御回路を有する。
【０１３１】
本実施例の記録装置は、以上の構成を有することにより、図３に示した記録装置５０と同様の効果を得ることができる。
【０１３３】
上述した記録装置は、記録機能のみを有するものであるが、再生時に記録媒体の記録層に下部電極および上部電極を介して再生用電流を注入する手段と電圧アンプから送られてくる電圧より情報を再生する情報再生手段とを記録装置に付加することにより、再生機能をも具備する記録再生装置を構成することができる。
【０１３４】
また、再生時に記録媒体の記録層に下部電極および上部電極を介して再生用電圧を印加する電圧印加手段と、記録媒体を流れる電流を検出する電流アンプとを付加することによっても、再生機能を具備することができる。
【０１３５】
次に、本発明の記録装置の第８の実施例について説明する。
【０１３６】
本実施例の記録再生装置は、以下に示す点で、図４に示した記録再生装置１００ と異なる。
（１）記録媒体は、電流の注入により非記録状態と記録状態とで導電率が変化する記録層を有する。
（２）図４に示した電源１２３ の代わりに、記録用電流および再生用電流をそれぞれ発生する電流源を有する。ここで、電流源で発生された記録用電流は、プローブ電極を介して記録層に注入される。
（３）図４に示した電流アンプ１１９ の代わりに、記録用電流の注入中にプローブ電極と記録層との間に発生する電圧を検出して増幅する電圧アンプを有する。
（４）図４に示した印加電圧制御回路１３０ の代わりに、電圧アンプから送られてくる電圧の値の変化量と予め設定された変化量とを比較し、この電圧の値の変化量が予め設定された変化量よりも大きくなったときに、記録層への記録用電流の注入を中止するよう電流源に指令を送る注入電流制御回路を有する。
【０１３７】
本実施例の記録装置は、以上の構成を有することにより、図４に示した記録再生装置１００ と同様の効果を得ることができる。
【０１３９】
上述した記録装置は、記録機能と再生機能とを有するものであるが、再生機能を削除することもできる。
【０１４０】
以上の説明においては、記録媒体として、記録用電圧の印加または記録用電流の注入により導電率が変化する記録層を有する記録媒体を用いたが、以下に示すような記録層を有する記録媒体を用いても同様の効果が得られる。
（１）非記録状態と記録状態とで電圧に対する電流応答特性が異なり、記録用電圧が印加されると界面に流れる電流の値が変化する記録層。
（２）非記録状態と記録状態とで電流に対する電圧応答特性が異なり、記録用電流が注入されると発生する電圧の値が変化する記録層。
【０１４１】
また、記録層の導電率が変化したことを検出したら、記録用電圧の印加または記録用電流の注入を中止したが、以下に示す方法を用いることもできる。
（１）所定の期間内に電流値または電圧値の変化が発生しない場合には、印加する記録用電圧または注入する記録用電流の値を大きくする。
（２）記録用電圧の印加中または記録用電流の注入中の電流値の変化量に応じて記録用電圧または記録用電流の値を変化させていく。
（３）記録用電圧の値を一時的に検出用電圧値に変化させ、このとき検出した電流値に基づいて記録用電圧の値を変化させる。たとえば、記録用電圧として直流電圧を印加し、所定の時間が経過したのちに交流電圧に切り替えて、このとき検出したインピーダンスの値に応じて記録用の直流電圧値を変化させる。
【０１４２】
図８は、本発明の記録装置の第９の実施例を示す概略構成図である。
【０１４３】
記録再生装置８００ は、走査型トンネル顕微鏡の原理を用いるとともに、電圧電流のスイッチング特性に対してメモリ効果をもつ材料（たとえば、π電子系有機化合物やカルコゲン化合物類）からなる薄膜層を記録層として用いて、原子または分子オーダーで情報の高密度記録を実現するものである。
【０１４４】
記録再生装置８００ は、記録媒体８０１ と、記録媒体ステージ８０５ と、プローブ電極８０６ と、記録媒体駆動機構８０７ と、電源制御回路８０８ と、電源８０９ と、電流アンプ８１０ と、サーボ回路８１１ と、Ｚ方向位置制御回路８１２ と、ＸＹ方向位置制御回路８１３ と、マイクロコンピュータ８１４ と、記録実現判定回路８１５ とを含む。記録再生装置８００ の各構成要素について、以下に詳細に説明する。
【０１４５】
記録媒体８０１ は、同図に示すように、基板８０２ と、基板８０２ 上に形成された基板電極８０３ と、基板電極８０３ 上に形成された記録層８０４ とからなる。ここで、記録層８０４ は、電圧電流のスイッチング特性に対してメモリ効果をもつポリイミドＬＢ膜を用いて構成されており、電圧を印加することによって導電率が上昇するものである。すなわち、記録層８０４ のプローブ電極８０６ から電圧が印加された部分が局所的に導電性を有するようになることを利用して、記録ビットが形成される。
【０１４６】
記録媒体ステージ８０５ は、記録媒体８０１ が載置されるものである。電流アンプ８１０ は、記録媒体８０１ とプローブ電極８０６ との間に流れる電流を検出して増幅したのち、マイクロコンピュータ８１４ ，サーボ回路８１１ および記録実現判定回路８１５ にそれぞれ出力するものである。Ｚ方向位置制御回路８１２ は、サーボ回路８１１ の出力信号に応じて記録媒体駆動機構８０７ を図示Ｚ軸方向に移動させるものである。ＸＹ方向位置制御回路８１３ は、マイクロコンピュータ８１４ の出力信号に基づいて制御信号を発生し、記録媒体駆動機構８０７ を図示Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動させるものである。記録媒体駆動機構８０７ の駆動動作によって、記録媒体ステージ８０５ が３次元的に移動する結果、記録媒体８０１ が３次元的に移動する。この動作により、プローブ電極８０６ の先端を記録媒体８０１ の表面の任意の位置に移動させることができる。
【０１４７】
プローブ電極８０６ の記録媒体８０１ に対する図示Ｚ軸方向の位置は、記録媒体８０１ とプローブ電極８０６ との間に流れる電流の大きさで規定することができる。マイクロコンピュータ８１４ は、電流の指令値をサーボ回路８１１ に送る。サーボ回路８１１ は、マイクロコンピュータ８１４ から送られてくる指令値と電流アンプ８１０ から送られてくる電流の大きさとを比較して、比較結果に応じた出力信号をＺ方向位置制御回路８１２ に送る。
【０１４８】
電源８０９ は、電源制御回路８０８ の指令に応じて、プローブ電極８０６ の図示Ｚ軸方向の位置制御に必要なバイアス電圧および情報の記録に必要な電圧を発生するものである。記録実現判定回路８１５ は、電流アンプ８１０ から送られてくる電流の大きさに基づいて情報の記録が実現されたか否かを判定し、その判定結果を電源制御回路８０８ とマイクロコンピュータ８１４ とにそれぞれ出力する。
【０１４９】
次に、記録再生装置８００ の動作について説明する。
【０１５０】
情報の記録を行うときは、マイクロコンピュータ８１４ からの指令に基づいて、プローブ電極８０６ の先端を記録媒体８０１ の記録位置に移動させる制御信号が、ＸＹ方向位置制御回路８１３ から記録媒体駆動機構８０７ に送られる。同時に、マイクロコンピュータ８１４ では、プローブ電極８０６ の図示Ｚ軸方向の位置制御に必要なバイアス電圧が定められる。電源制御回路８０８ では、マイクロコンピュータ８１４ で定められたバイアス電圧を発生させる指令が作成されたのち、その指令が電源８０９ に送られる。これにより、記録媒体８０１ とプローブ電極８０６ との間に、マイクロコンピュータ８１４ で定められたバイアス電圧が印加される。このときにプローブ電極８０６ に流れる電流が、電流アンプ８１０ によって検出される。同時に、マイクロコンピュータ８１４ では、記録媒体８０１ とプローブ電極８０６ との間の所定の間隙に対応した規定電流値が定められたのち、その規定電流値がサーボ回路８１１ に送られる。
【０１５１】
サーボ回路８１１ では、電流アンプ８１０ から送られてくる電流の値とマイクロコンピュータ８１４ から送られてくる規定電流値とが比較され、電流アンプ８１０ から送られてくる電流の値の方が大きければ、記録媒体８０１ とプローブ電極８０６ との間の間隙を広くさせ、一方、電流アンプ８１０ から送られてくる電流の値の方が小さければ、記録媒体８０１ とプローブ電極８０６ との間の間隙を狭くさせる制御信号が作成されたのち、その制御信号がＺ方向位置制御回路８１２ に送られる。その結果、プローブ電極８０６ の先端の位置が、情報の記録を行う際の所定の間隙に制御される。記録媒体８０１ とプローブ電極８０６ との位置が定まった時点で、プローブ電極８０６ の位置の制御が停止され、記録媒体８０１ とプローブ電極８０６ との間の間隙が固定される。
【０１５２】
図９（Ａ）に示すように、時刻ｔ１ において、マイクロコンピュータ８１４ の指令に基づいて、情報を記録するために必要な電圧値Ｖ０ の電圧を発生するように指示する制御信号が電源制御回路８０８ から電源８０９ に送られる。電源８０９ では、この制御信号に応じて、電圧値Ｖ０ の電圧が発生されたのち、記録媒体８０１ に印加される。このとき記録媒体８０１ とプローブ電極８０６ との間に流れる電流が、電流アンプ８１０ で検出されるとともに増幅される。電流アンプ８１０ で増幅された電流は、マイクロコンピュータ８１４ と記録実現判定回路８１５ とに送られる。
【０１５３】
電圧値Ｖ０ の電圧が記録媒体８０１ に印加され始めた直後（時刻ｔ１ ）では、記録ビットが形成されていないため、電流アンプ８１０ で増幅された電流の値は、同図（Ｂ）に示すように、電流値ＩＬ と小さい。その後、電圧値Ｖ０ の電圧が記録媒体８０１ に印加され続けると、時刻ｔ２ において、記録層８０４ を構成するＬＢ膜の導電率が上昇して、電流アンプ８１０ で増幅された電流の値は、電流値ＩＨ と大きくなる。記録実現判定回路８１５ では、基準電流値Ｉ０ がマイクロコンピュータ８１４ からあらかじめ指示されており、電流アンプ８１０ から送られてくる電流の値が基準電流値Ｉ０ を越えた時点（時刻ｔ２ ）で、情報の記録が実現されたと判断される。なお、基準電流値Ｉ０ をマイクロコンピュータ８１４ から与えることにより常に適正な基準電流値とすることができるが、基準電流値Ｉ０ を記録実現判定回路８１５ に初めから設定していてもよい。
【０１５４】
記録実現判定回路８１５ において情報の記録が実現されたと判断されると、その判断結果が、記録実現判定回路８１５ からマイクロコンピュータ８１４ と電源制御回路８０８ に送られる。情報の記録が実現したという判断結果が記録実現判定回路８１５ から電源制御回路８０８ に送られると、電圧値Ｖ０ の電圧の発生を中止させる制御信号が電源制御回路８０８ から電源８０９ に送られる。電源８０９ では、この制御信号に応じて、電圧値Ｖ０ の電圧の発生が中止させられる。その結果、時刻ｔ３ において、記録媒体８０１ への電圧印加が終了される。このとき、マイクロコンピュータ８１４ では、次の記録ビットを形成させる制御が開始される。すなわち、現在の記録位置における情報の記録を終了させるとともに、次の記録位置へのプローブ電極８０６ の移動を開始させる。なお、ここでいう電圧印加の終了とは、記録層８０４ の導電率を変化させるための電圧の印加を終了するということであり、その後は、必要に応じて、バイアス電圧などが電源８０９ から記録媒体８０１ に印加される場合もある。
【０１５５】
以上の動作により、記録再生装置８００ では、情報の記録に必要な電圧が情報の記録に必要かつ十分な時間だけ記録媒体８０１ に印加されることになるため、情報の記録を確実に行うことができるとともに、情報の記録時における記録媒体８０１ の損傷を防げることができる。また、情報の記録に要する時間も必要かつ十分なものとすることができるため、記録時間の低減化も図れる。
【０１５６】
次に、図８に示した記録再生装置８００ の他の動作例について、図１０（Ａ），（Ｂ）をそれぞれ参照して説明する。
【０１５７】
本動作例は、情報を記録するために必要な電圧を記録媒体８０１ に印加するときの電源制御回路８０８ およびマイクロコンピュータ８１４ の動作が、上述した場合と異なる。
【０１５８】
すなわち、図１０（Ａ）に示すように、時刻ｔ１ から時刻ｔ２ にかけて、電圧値Ｖ０ でパルス幅一定のパルス電圧が電源８０９ から記録媒体８０１ に印加される。このとき電流アンプ８１０ で増幅された電流の値は、同図（Ｂ）に示すように、情報の記録の実現の判断基準となる基準電流値Ｉ０ よりも小さい電流値ＩＬ であるため、記録実現判定回路８１５ では、情報の記録が実現したとは判断されず、情報の記録が実現したという判断結果が記録実現判定回路８１５ から電源制御回路８０８ に送られない。電源制御回路８０８ では、時刻ｔ２ を過ぎても、情報の記録が実現したという判断結果が記録実現判定回路８１５ から送られてこないと、電圧値Ｖ０ でパルス幅一定のパルス電圧を記録媒体８０１ に再度印加させる制御信号が作成され、電源８０９ に送られる。その結果、時刻ｔ３ から時刻ｔ５ にかけて、電圧値Ｖ０ でパルス幅一定のパルス電圧が電源８０９ から記録媒体８０１ に再度印加される。
【０１５９】
今回のパルス電圧の印加時には、同図（Ｂ）に示すように、時刻ｔ４ において、電流アンプ８１０ で増幅された電流の値が基準電流値Ｉ０ よりも大きい電流値ＩＨ となるため、記録実現判定回路８１５ では、情報の記録が実現した判断される。そして、情報の記録が実現したという判断結果が、記録実現判定回路８１５ からマイクロコンピュータ８１４ と電源制御回路８０８ に送られる。情報の記録が実現したという判断結果が記録実現判定回路８１５ から電源制御回路８０８ に送られると、電源制御回路８０８ では、次のパルス電圧の印加を中止させる制御信号が作成され、電源８０９ に送られる。また、マイクロコンピュータ８１４ では、パルス電圧の印加が終了する時刻ｔ５ をまって、次の記録ビットを形成させる制御が開始される。すなわち、現在の記録位置における情報の記録を終了させるとともに、次の記録位置へのプローブ電極８０６ の移動を開始させる。
【０１６０】
次に、図８に示した記録再生装置８００ のさらに他の動作例について、図１１（Ａ），（Ｂ）をそれぞれ参照して説明する。
【０１６１】
本動作例においては、時刻ｔ１ において、電圧値Ｖ１ でパルス幅一定のパルス電圧の記録媒体８０１ への印加が開始される。このパルス電圧の印加は時刻ｔ２ で終了するが、このとき電流アンプ８１０ で増幅された電流の値は、図１１（Ｂ）に示すように、情報の記録の実現の判断基準となる基準電流値Ｉ０ よりも小さい電流値ＩＬ であるため、記録実現判定回路８１５ では、情報の記録が実現したとは判断されず、情報の記録が実現したという判断結果が記録実現判定回路８１５ から電源制御回路８０８ に送られない。電源制御回路８０８ では、時刻ｔ２ を過ぎても、情報の記録が実現したという判断結果が記録実現判定回路８１５ から送られてこないと、今度は電圧値Ｖ２ （Ｖ２＞Ｖ１）でパルス幅一定のパルス電圧を記録媒体８０１ に印加させる制御信号が作成され、電源８０９ に送られる。その結果、時刻ｔ３ から時刻ｔ５ にかけて、電圧値Ｖ２ でパルス幅一定のパルス電圧が電源８０９ から記録媒体８０１ に印加される。
【０１６２】
今回のパルス電圧の印加時には、同図（Ｂ）に示すように、時刻ｔ４ において、電流アンプ８１０ で増幅された電流の値が基準電流値Ｉ０ よりも大きい電流値ＩＨ となるため、記録実現判定回路８１５ では、情報の記録が実現した判断される。そして、情報の記録が実現したという判断結果が、記録実現判定回路８１５ からマイクロコンピュータ８１４ と電源制御回路８０８ に送られる。情報の記録が実現したという判断結果が記録実現判定回路８１５ から電源制御回路８０８ に送られると、電源制御回路８０８ では、次のパルス電圧の印加を中止させる制御信号が作成され、電源８０９ に送られる。また、マイクロコンピュータ８１４ では、パルス電圧の印加が終了する時刻ｔ５ をまって、次の記録ビットを形成させる制御が開始される。すなわち、現在の記録位置における情報の記録を終了させるとともに、次の記録位置へのプローブ電極８０６ の移動を開始させる。
【０１６３】
なお、本動作例では、時刻ｔ３ からの２度目のパルス電圧印加時には、パルス電圧の電圧値を大きくさせたが、パルス電圧のパルス幅を長くしてもよい。
【０１６４】
以上説明した各動作例では、電流アンプ８１０ で増幅された電流の値から、情報の記録の実現を判断したが、この電流の微分値などから、情報の記録の実現を判断してもよい。また、記録のための電圧の印加中に電流アンプ８１０ で増幅された電流の値から情報の記録の実現を判断したが、記録のための電圧の印加終了後に、これらの電圧とは別に、記録実現判定用の電圧を記録媒体８０１ に印加して、このとき電流アンプ８１０ で増幅された電流の値から情報の記録の実現を判断してもよい。また、記録のための電圧を印加する前に、非記録状態の電流値を採取しておき、記録の実現を判断するときの参照値としてもよい。
【０１６５】
次に、図８に示した記録再生装置８００ のさらに他の動作例について、図１２（Ａ），（Ｂ）をそれぞれ参照して説明する。
【０１６６】
本動作例においては、図１２（Ａ）に示すように、情報の記録が開始される時刻ｔ１ よりも前の時点で、プローブ電極８０６ を記録媒体８０１ に接近させるのに必要な電圧値Ｖｂ のバイアス電圧が電源８０９ から記録媒体８０１ に印加されている。なお、このときのプローブ電極８０６ を記録媒体８０１ に接近させる方法は、上述した各動作例の場合と同様である。このようにして、プローブ電極８０６ と記録媒体８０１ との間隙が決定されると、時刻ｔ１ において、マイクロコンピュータ８１４ からの指令に応じて電源制御回路８０８ が動作して、電源８０９ から記録媒体８０１ に印加される電圧の値が単調増加的に上昇させられる。このとき記録媒体８０１ とプローブ電極８０６ との間に流れる電流が電流アンプ８１０ で検出されるとともに増幅されたのち、記録実現判定回路８１５ に送られる。電流アンプ８１０ で増幅された電流の値の時間変化の一例を同図（Ｂ）に示す。
【０１６７】
記録実現判定回路８１５ では、電流アンプ８１０ で増幅された電流の値が基準電流値Ｉ０ を越えた時点（時刻ｔ２ ）で、情報の記録が実現できたと判断される。その後、情報の記録が実現できたという判断結果が、記録実現判定回路８１５ から電源制御回路８０８ に送られる。電源制御回路８０８ では、この判断結果が送られてくると、記録のために必要な電圧の印加を中止させる制御信号が作成され、電源８０９ に送られる。この制御信号を受けて、電源８０９ では、時刻ｔ３ において、記録媒体８０１ への電圧の印加が中止される。その後、上述した各動作例と同様にして、プローブ電極８０６ が、次の記録位置へ移動させられたのち、次の記録動作が開始される。
【０１６８】
図１３（Ａ）乃至（Ｅ）はそれぞれ、本発明の記録装置の第１０の実施例の動作を説明するための図である。
【０１６９】
本実施例の記録装置は、以下に示す点で、図８に示した記録再生装置８００と異なる。
（１）記録媒体が、シリコン（１００）基板（以下、「シリコン基板」と称する。）とされる。
（２）所望の記録位置にプローブ電極を移動したのち、記録媒体とプローブ電極との間に電圧を印加して、シリコン原子をシリコン基板から引き抜いたり、シリコン基板からプローブ電極に移動したシリコン原子をシリコン基板に戻したりして、シリコン基板の表面を原子レベルで加工する。
（３）プローブ電極とシリコン基板とは超高真空中に封入されており、シリコン基板は前処理によって表面の酸化膜および有機物質などの汚染物質が除去されており、清浄なシリコン（１００）面が露出している。
（４）電流アンプには微分回路が組み込まれており、電流の微分値を出力することができる。
【０１７０】
以下、本実施例の記録装置の動作について、図８に示した各構成要素を引用して説明する。
【０１７１】
プローブ電極８０６ と記録媒体８０１ との間の間隙が、図８に示した記録再生装置８００ と同様にして決定されたのち、電源８０９ から記録媒体８０１ に電圧が印加されることにより、記録媒体８０１ を構成するシリコン基板の表面上の原子が加工される。記録媒体８０１ には、図１３（Ａ）に示すように、情報の記録が開始される時刻ｔ１ までは電圧値Ｖｂ のバイアス電圧が印加されており、時刻ｔ１ 以降は電圧値が単調増加的に大きくなる電圧が印加される。このとき、プローブ電極８０６ と記録媒体８０１ （シリコン基板）との間に流れる電流が、電流アンプ８１０ で検出されるとともに増幅される。また、電流アンプ８１０ では、増幅された電流が微分回路で微分されることにより、増幅された電流の微分値も同時に得られる。
【０１７２】
時刻ｔ１ 以降に記録媒体８０１ に印加される電圧の値が大きくなるにつれて、記録媒体８０１ とプローブ電極８０６ との間に流れる電流の値も、同図（Ｂ），（Ｃ）にそれぞれ示すように、この電圧の値にほぼ比例して大きくなる。ここで、記録媒体８０１ を構成するシリコン基板から原子を抜き取ることやプローブ電極８０６ の先端についた原子が記録媒体８０１ 側に移動したりすることが発生すると、その瞬間、プローブ電極８０６ の先端と記録媒体８０１ （シリコン基板）との間に電流（トンネル電流）が流れている領域の原子配置が変化するため、両者の間を流れる電流は急激に変化する。このとき、原子配置の変化の仕方に応じて、電流が増加したりまたは減少したりする。同図（Ｂ）は、時刻ｔ２ で、原子配置の変化により電流が増加した場合の一例を示す図であり、同図（Ｃ）は、時刻ｔ２ で、原子配置の変化により電流が減少した場合の一例を示す図である。
【０１７３】
記録実現判定回路８１５ では、電流アンプ８１０ で得られる電流の微分値に基づいて、原子の移動の判断（すなわち、情報の記録が実現したか否かの判断）が行われる。すなわち、時刻ｔ２ で、同図（Ｂ）に示したように、電流が急激に増加したときには、同図（Ｄ）に示すように、電流の微分値が急激に大きくなる。また、時刻ｔ２ で、同図（Ｃ）に示したように、電流が急激に減少したときには、同図（Ｅ）に示すように、電流の微分値が急激に小さくなる。したがって、記録実現判定回路８１５ では、電流アンプ８１０ から送られてくる電流の微分値が、マイクロコンピュータ８１４ から送られてくる２つの基準微分値ΔＩ０１，ΔＩ０２とそれぞれ比較され、電流の微分値が一方の基準微分値ΔＩ０１よりも大きくなった場合または電流の微分値が他方の基準微分値ΔＩ０２よりも小さくなった場合には、原子または原子団の移動が発生した（すなわち、情報の記録が実現した）と判断される。このようにして、記録実現判定回路８１５ において、情報の記録が実現したと判断されると、記録媒体８０１ への電圧の印加を直ちに中止させる制御が、図８に示した記録再生装置８００ と同様にして行われる。
【０１７４】
従来のこの種の記録再生装置では、原子を移動するのに必要な電圧はシリコン基板（記録媒体８０１ ）の記録位置により異なっていたが、本実施例の記録再生装置では、以上のようにしてシリコン基板（記録媒体８０１ ）への電圧印加が行われるため、より安定にシリコン原子の移動を実現することができる。しかも、過大な電圧がシリコン基板（記録媒体８０１ ）に印加されることがないので、不必要な原子にまで影響を与えるということもなくなる。
【０１７５】
図１４は、本発明の記録装置の第１１の実施例を示す概略構成図である。
【０１７６】
本実施例の記録再生装置１４００は、原子間力顕微鏡の原理を用い、記録媒体１４０１の表面に力を加えて機械的加工をして記録ビットを形成することにより、情報の記録を行うものである。記録再生装置１４００は、記録媒体１４０１と、プローブ１４０２と、カンチレバー１４０３と、記録媒体ステージ１４０４と、記録媒体駆動機構１４０５と、Ｚ方向位置制御回路１４０６と、ＸＹ方向位置制御回路１４０７と、レーザ１４０８と、レーザ光用電源１４０９と、二分割センサ１４１０と、たわみ量検出器１４１１と、マイクロコンピュータ１４１２とを含む。
【０１７７】
ここで、カンチレバー１４０３は、通常の原子間力顕微鏡で用いられているカンチレバーと同様の構成のものであり、その先端には、プローブ１４０２が固定されている。プローブ１４０２の先端は、記録媒体１４０１の表面に接触させられている。
【０１７８】
記録媒体ステージ１４０４は、記録媒体１４０１を保持する機構であり、また、記録媒体駆動機構１４０５は、記録媒体ステージ１４０４を図示Ｘ軸方向，Ｙ軸方向およびＺ軸方向にそれぞれ移動させるためのものである。Ｚ方向位置制御回路１４０６は、記録媒体駆動機構１４０５の図示Ｚ軸方向の移動を制御するためのものであり、また、ＸＹ方向位置制御回路１４０７は、記録媒体駆動機構１４０５の図示Ｘ軸方向およびＹ軸方向の移動を制御するためのものである。したがって、Ｚ方向位置制御回路１４０６およびＸＹ方向位置制御回路１４０７により記録媒体駆動機構１４０５の図示Ｘ軸方向，Ｙ軸方向およびＺ軸方向の移動が制御されることにより、記録媒体ステージ１４０４の移動を介して、記録媒体１４０１が図示Ｘ軸方向，Ｙ軸方向およびＺ軸方向にそれぞれ移動される。
【０１７９】
レーザ１４０８は、カンチレバー１４０３の記録媒体１４０１と反対側の面にレーザ光を照射するためのものである。二分割センサ１４１０は、カンチレバー１４０３で反射されたレーザ光が入射する位置に設けられている。たわみ量検出器１４１１は、二分割センサ１４１０の出力信号に基づいてカンチレバー１４０３のたわみ量を検出し、検出したたわみ量をマイクロコンピュータ１４１２に送るものである。
【０１８０】
マイクロコンピュータ１４１２は、Ｚ方向位置制御回路１４０６およびＸＹ方向位置制御回路１４０７に制御信号をそれぞれ送るためのものである。ここで、マイクロコンピュータ１４１２は、たわみ量検出器１４１１から送られてくるたわみ量により、記録媒体１４０１の表面に加工が行われた（すなわち、情報の記録が実現できた）と判断したときは、Ｚ方向位置制御回路１４０６を動作させて、プローブ１４０２による記録媒体１４０１への力の印加を中止させたり、この力の印加を弱めたりする。したがって、本実施例の記録再生装置１４００では、マイクロコンピュータ１４１２が記録実現判定手段を兼ね備えている。
【０１８１】
次に、ポリイミドＬＢ膜をＡｕ上に堆積したものを記録媒体１４０１として用いたときの記録再生装置１４００の動作について説明する。
【０１８２】
情報の記録を行おうとするときは、プローブ１４０２の図示Ｘ軸方向およびＹ軸方向の位置に関する信号が、マイクロコンピュータ１４１２からＸＹ方向位置制御回路１４０７に送られる。この信号に基づいた制御信号が、ＸＹ方向位置制御回路１４０７から記録媒体駆動機構１４０５に送られることにより、記録媒体１４０１が図示Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動されて、プローブ１４０２の先端が記録媒体１４０１の所望の記録位置まで移動させられる。また、プローブ１４０２の図示Ｚ軸方向の位置に関する信号が、マイクロコンピュータ１４１２からＺ方向位置制御回路１４０６に送られる。この信号に基づいた制御信号が、Ｚ方向位置制御回路１４０６から記録媒体駆動機構１４０５に送られることにより、プローブ１４０２の先端の図示Ｚ軸方向の位置が決められる。
【０１８３】
このときのカンチレバー１４０３のたわみ量が、たわみ量検出器１４１１により算出される。マイクロコンピュータ１４１２では、たわみ量検出器１４１１で算出されたたわみ量が所定の設定たわみ値と比較され、この両者の値が同じになるようにプローブ１４０２を図示Ｚ軸方向に移動させる制御信号が作成され、Ｚ方向位置制御回路１４０６に送られる。Ｚ方向位置制御回路１４０６では、マイクロコンピュータ１４１２からの制御信号に従って、記録媒体駆動機１４０５を図示Ｚ軸方向に移動させる制御信号が作成される。この制御信号が記録媒体駆動機構１４０５からＺ方向位置制御回路１４０６に送られることにより、記録媒体１４０１とプローブ１４０２との図示Ｚ軸方向の位置（すなわち、プローブ１４０２により記録媒体１４０１へ印加される力）が調節される。なお、このとき、一般的には、プローブ１４０２の先端と記録媒体１４０１の表面とがちょうど接触する程度の位置になるように、記録媒体１４０１とプローブ１４０２との図示Ｚ軸方向の位置が調節される。
【０１８４】
図１５（Ａ）に、記録媒体駆動機構１４０５の図１４図示Ｚ軸方向の位置とたわみ量検出器１４１１で検出されるたわみ量との関係を求めた一実験結果を示す。このグラフで示される結果は、一般に、フォースカーブと呼ばれるものである。なお、横軸は記録媒体駆動機構１４０５のＺ軸方向の位置を示し、図示右側に行くほど、記録媒体１４０１とカンチレバー１４０３の支持部とは互いに離れていく。また、縦軸はたわみ量検出器１４１１で検出されるたわみ量を示し、図示上側に行くほどカンチレバー１４０３が図１４図示上向きに曲がっていること、すなわち、プローブ１４０２が図１４図示上向きの力をより強く受けていることを示す。このフォースカーブより、以下のことがわかる。なお、以下の解釈においては、記録媒体１４０１の表面に吸着層１５０１が設けられているとする。
【０１８５】
記録媒体駆動機構１４０５が図１５（Ａ）に▲１▼で示す位置にある場合には、プローブ１４０２と記録媒体１４０１とは、同図（Ｂ）に示すように、互いに十分に距離が離れている。この状態から、記録媒体１４０１とプローブ１４０２とが互いに接近する方向に記録媒体駆動機構１４０５が駆動されると、同図（Ａ）に▲２▼で示す位置で、同図（Ｃ）に示すように、プローブ１４０２が記録媒体１４０１との相互作用により記録媒体１４０１の表面に接触する”とび”が発生する。さらに同じ方向に記録媒体駆動機構１４０５を駆動し、記録媒体駆動機構１４０５が同図（Ａ）に▲３▼で示す位置にくると、カンチレバー１４０３が、同図（Ｄ）に示すように、たわんでくる。この状態で記録媒体駆動機構１４０５をＺ軸方向に移動することにより、プローブ１４０２の先端が記録媒体１４０１の表面に印加する力の大きさを調節することができる。
【０１８６】
続いて、記録媒体１４０１とプローブ１４０２とが互いに離れるように記録媒体駆動機構１４０５を逆方向に駆動し、記録媒体駆動機構１４０５が同図（Ａ）に▲４▼で示す位置にくると、プローブ１４０２の先端は、吸着層１５０１がプローブ１４０２の先端を記録媒体１４０１に引き戻す方向の力をプローブ１４０２に加えるため、同図（Ｅ）に示す状態となる。さらに記録媒体１４０１とプローブ１４０２とが互いに離れるように記録媒体駆動機構１４０５を逆方向に駆動すると、記録媒体駆動機構１４０５が同図（Ａ）に▲５▼で示す位置にきた瞬間、プローブ１４０２の先端が、同図（Ｆ）に示すように、記録媒体１４０１から離脱する。
【０１８７】
本実施例の記録再生装置１４００では、プローブ１４０２の先端は、同図（Ｃ）に示すように、記録媒体１４０１の表面上に接触する程度か、あるいは、少しプローブ１４０２の先端が記録媒体１４０１の表面に少し押しつける程度に設定される。なお、このときのプローブ１４０２の先端が記録媒体１４０１の表面に印加する力の大きさは、記録媒体１４０１の表面に物理的加工が施されない程度の大きさ、すなわち、ＬＢ膜の表面がプローブ１４０２によって分子の結合が切れたりしない程度の大きさとされる。
【０１８８】
プローブ１４０２を記録媒体１４０１に接触させたのち、マイクロコンピュータ１４１２の指示に従ってＺ方向位置制御回路１４０６が動作することにより、記録媒体駆動機構１４０５が記録媒体１４０１とプローブ１４０２とを近づける方向に駆動される。この動作によってカンチレバー１４０３がたわみ、カンチレバー１４０３のたわみにより生じる力によって、プローブ１４０２の先端が記録媒体１４０１の表面を押しつける。プローブ１４０２の先端が記録媒体１４０１の表面を押しつける力によって、プローブ１４０２が記録媒体１４０１の表面を機械的に加工する。
【０１８９】
図１６（Ａ）は、たわみ量検出器１４１１で検出されるたわみ量の時間変化を示すグラフであり、同図（Ｂ）は、記録媒体駆動機構１４０５の図１４図示Ｚ軸方向の時間変化を示すグラフである。なお、同図（Ｂ）では、縦軸の図示上側にいくほど、記録媒体１４０１とプローブ１４０２とが互いに接近する。
【０１９０】
上述したようにしてプローブ１４０２の先端が、時刻ｔ１ で、記録媒体１４０１の表面に接触させられる。その後、マイクロコンピュータ１４１２では、たわみ量検出器１４１１の出力信号から、記録媒体１４０１とプローブ１４０２との間に働く力が算出され、算出された力があらかじめ設定された規定値になるまで、記録媒体駆動機構１４０５の位置調節を行わせる指示信号が作成されて、Ｚ方向位置制御回路１４０６に送られる。
【０１９１】
時刻ｔ２ で、記録媒体１４０１とプローブ１４０２との間に働く力が規定値に達したとすると、マイクロコンピュータ１４１２では、プローブ１４０２の先端が記録媒体１４０１に力を加えるよう記録媒体駆動機構１４０５の位置調節を行わせる指示信号が作成されて、Ｚ方向位置制御回路１４０６に送られる。時刻ｔ３ で、記録媒体駆動機構１４０５の動作が始まり、記録媒体１４０１が、同図（Ｂ）に示すように、移動を始める。時間の経過とともに、プローブ１４０２の先端が記録媒体１４０１に及ぼす力が上昇し、時刻ｔ４ で、ＬＢ膜に穴が開くことにより、同図（Ａ）に示すように、たわみ量検出器１４１１の出力信号に急激な変化が生じる。すなわち、ＬＢ膜に穴が開いたことにより、プローブ１４０２の先端がＡｕ表面まで移動したことによって、たわみ量検出器１４１１の出力信号に急激な変化が生じる。
【０１９２】
マイクロコンピュータ１４１２では、たわみ量検出器１４１１の出力信号に生じた急激な変化によりＬＢ膜表面で加工が行われたと判断して、時刻ｔ５ で、力の印加を中止するため、記録媒体１４０１とプローブ１４０２とを互いに離させる指示信号が作成されて、Ｚ方向位置制御回路１４０６に送られる。この指令信号に従って記録媒体駆動機構１４０５がＺ方向位置制御回路１４０６によって駆動されることにより、たわみ量検出器１４１１の出力信号が規定値に達するまで、記録媒体１４０１とプローブ１４０２とが互いに離される。なお、規定値としては、たとえば、次の記録位置まで移動するときに記録媒体１４０１とプローブ１４０２とが互いに離れることもなく、かつ、プローブ１４０２によってＬＢ膜が破壊されることもない大きさの力が加わるような値としておくとよい。また、時刻ｔ４ から時刻ｔ５ までの間は、記録再生装置１４００の遅延時間であり、この遅延時間はなるべく短い方が望ましい。
【０１９３】
以上述べてきた実施例は、記録媒体に記録ビットを形成することにより情報の記録を行うと同時に記録された情報の再生を行うものであったが、同様にして情報の記録を行う機能のみ有し、記録された情報の再生機能を有しない記録装置であっても、同様の効果が得られる。また、走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）を用いてナノメートルオーダーの微細加工を施す装置に適用することによっても、同様な効果を得ることができる。
【０１９４】
【発明の効果】
本発明は、上述のとおり構成されているので、次の効果を奏する。
【０１９５】
本発明の請求項１乃至６に記載の発明においては、電気特性が変化したことを確認した上で、記録層への記録用電圧又は電流の印加を中止して情報の記録動作を終了させることができるため、確実に情報を記録することができる。また、必要以上の電流が記録層を構成する素子に流れることを防止することができるため、記録層を構成する素子に損傷を与えることを防ぐことができる。
【０１９９】
本発明の請求項７および８に記載の発明においては、情報の記録が実現されていないと判断しているときには物理的作用を補正し、一方、情報の記録が実現されたと判断したときには物理的作用の記録媒体への印加を中止するよう制御することにより、情報の記録を確実に実行することができる。また、記録のための物理的作用を過剰に記録媒体へ印加することを防止することができるため、記録媒体に損傷を与えることを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の記録装置の第１の実施例を示す概略構成図である。
【図２】図１に示した記録装置の動作を説明するための図であり、（Ａ）は記録用電圧の波形を示す図、（Ｂ）は図１に示した電流アンプで検出され増幅された電流の波形を示す図である。
【図３】本発明の記録装置の第２の実施例を示す概略構成図であり、（Ａ）は記録装置の概略構成図、（Ｂ）は記録媒体の左側面図である。
【図４】本発明の記録装置の第３の実施例を示す概略構成図である。
【図５】本発明の記録装置の第５の実施例の動作を説明するための図であり、（Ａ）は記録用電圧の波形を示す図、（Ｂ）は電流アンプで検出され増幅された電流の波形を示す図である。
【図６】本発明の記録装置の第６の実施例を示す概略構成図である。
【図７】図６に示した記録装置の動作を説明するための図であり、（Ａ）は記録用電流の波形を示す図、（Ｂ）は図６に示した電圧アンプで検出され増幅された電圧の波形を示す図である。
【図８】本発明の記録装置の第９の実施例を示す概略構成図である。
【図９】図８に示した記録再生装置の一動作例を説明するための図であり、（Ａ）は記録時に記録媒体に印加される電圧の値を示すグラフ、（Ｂ）は電流アンプで増幅された電流の値を示すグラフである。
【図１０】図８に示した記録再生装置の他の動作例を説明するための図であり、（Ａ）は記録時に記録媒体に印加される電圧の値を示すグラフ、（Ｂ）は電流アンプで増幅された電流の値を示すグラフである。
【図１１】図８に示した記録再生装置のさらに他の動作例を説明するための図であり、（Ａ）は記録時に記録媒体に印加される電圧の値を示すグラフ、（Ｂ）は電流アンプで増幅された電流の値を示すグラフである。
【図１２】図８に示した記録再生装置のさらに他の動作例を説明するための図であり、（Ａ）は記録時に記録媒体に印加される電圧の値を示すグラフ、（Ｂ）は電流アンプで増幅された電流の値を示すグラフである。
【図１３】本発明の記録装置の第１０の実施例の動作を説明するための図であり、（Ａ）は記録時に記録媒体に印加される電圧の値を示すグラフ、（Ｂ）は電流アンプで増幅された電流の値の一例を示すグラフ、（Ｃ）は電流アンプで増幅された電流の値の他の例を示すグラフ、（Ｄ）は（Ｂ）に示した電流の微分値を示すグラフ、（Ｅ）は（Ｃ）に示した電流の微分値を示すグラフである。
【図１４】本発明の記録装置の第１１の実施例を示す概略構成図である。
【図１５】図１４に示した記録装置の動作を説明するための図であり、（Ａ）は記録媒体駆動機構のＺ軸方向の位置とたわみ量検出器で検出されるたわみ量との関係を求めた一実験結果を示すグラフ、（Ｂ）〜（Ｆ）はそれぞれ（Ａ）に示したフォースカーブの解釈を示す図である。
【図１６】図１４に示した記録装置の動作を説明するための図であり、（Ａ）はたわみ量検出器で検出されるたわみ量の時間変化を示すグラフ、（Ｂ）は記録媒体駆動機構のＺ軸方向の時間変化を示すグラフである。
【図１７】ＭＩＭ素子を利用した記録装置の一従来例を示す概略構成図である。
【図１８】図１７に示した記録装置の動作を説明するための図であり、（Ａ）は記録用電圧の波形を示す図、（Ｂ）は図１７に示した記録媒体の導電率が変化したときの電流アンプで検出され増幅された電流の波形を示す図、（Ｃ）は図１７に示した記録媒体の導電率が変化しなかったときの電流アンプで検出され増幅された電流の波形を示す図である。
【図１９】本発明に係る記録再生装置の一従来例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１０，５０，２１０ 記録装置
１１，５１，２１１ 記録媒体
１１１，５１１１〜５１１８，２１１１ 下部電極
１１２，５１２１〜５１２８，２１１２ 上部電極
１１３，５１３，２１１３ 記録層
１２，５５ 電流アンプ
１３，５６ 印加電圧制御回路
１４，５２ 記録用電圧発生回路
５３ 下部電極選択回路
５４ 上部電極選択回路
５７ マイクロコンピュータ
１００ 記録再生装置
１０１ 記録媒体
１０２ 基板
１０３ 基板電極
１０４ 記録層
１１０ 記録媒体ステージ
１１１ 粗動機構
１１２ ＸＹ方向粗動制御回路
１１３ Ｚ方向粗動制御回路
１１４ プローブ電極
１１５ ＸＹ方向微動機構
１１６ Ｚ方向微動機構
１１７ ＸＹ方向微動制御回路
１１８ Ｚ方向微動制御回路
１１９ 電流アンプ
１２０ マイクロコンピュータ
１２１ 第１のサーボ回路
１２２ 第２のサーボ回路
１２３ 電源
１３０ 印加電圧制御回路
２１２ 電圧アンプ
２１３ 注入電流制御回路
２１４ 記録用電流発生回路
Ｖ 電圧値
Ｖ１ 大きい電圧値
Ｖ２ 小さい電圧値
Ｖ０ 基準電圧値
ＩＬ 小さい電流値
ＩＨ 大きい電流値
Ｉ０ 基準電流値
Ｉ 電流値
ｔ１，ｔ２，ｔ３ 時刻
Ｘ，Ｙ，Ｚ 軸
８００，１４００ 記録再生装置
８０１，１４０１ 記録媒体
８０５，１４０４ 記録媒体ステージ
８０６ プローブ電極
８０７，１４０５ 記録媒体駆動機構
８０８ 電源制御回路
８０９ 電源
８１０ 電流アンプ
８１１ サーボ回路
８１２，１４０６ Ｚ方向位置制御回路
８１３，１４０７ ＸＹ方向位置制御回路
８１４，１４１２ マイクロコンピュータ
８１５ 記録実現判定回路
１４０２ プローブ
１４０３ カンチレバー
１４０８ レーザ
１４０９ レーザ光用電源
１４１０ 二分割センサ
１４１１ たわみ量検出器
Claims (8)
- 非記録状態と記録状態とで電気特性が異なる記録層に記録用電圧及び／又は電流を印加して情報を記録する記録装置において、
前記記録層へ電圧及び／又は電流を印加する印加手段と、
該印加手段が前記記録用電圧及び／又は電流を印加中に前記記録層に生じる電圧又は電流を検出する検出手段と、
該検出手段で検出された電圧又は電流の値と予め設定された値とを比較し、該検出された電圧又は電流の値が該予め設定された値よりも大きくなったときに、前記記録層への前記記録用電圧及び／又は電流の印加を中止するよう前記印加手段に指令を送る制御手段とを具備することを特徴とする記録装置。 - 非記録状態と記録状態とで電気特性が異なる記録層に記録用電圧及び／又は電流を印加して情報を記録する記録装置において、
前記記録層へ電圧及び／又は電流を印加する印加手段と、
該印加手段が前記記録用電圧及び／又は電流を印加中に前記記録層に生じる電圧又は電流を検出する検出手段と、
該検出手段で検出された電圧又は電流の値の変化量と予め設定された変化量とを比較し、該検出された電圧又は電流の値の変化量が該予め設定された変化量よりも大きくなったときに、前記記録層への前記記録用電圧及び／又は電流の印加を中止するよう前記印加手段に指令を送る制御手段とを具備することを特徴とする記録装置。 - 前記記録層が、基板上に設けられた第１及び第２の電極の間に配置されたことを特徴とする請求項１または２に記載の記録装置。
- 前記記録層が、少なくとも一つのプローブ電極と、基板上に設けられた第３の電極の間に配置されたことを特徴とする請求項１または２に記載の記録装置。
- 非記録状態と記録状態とで電気特性が異なる記録層に記録用電圧及び／又は電流を印加して情報を記録する記録方法において、
前記記録層への前記記録用電圧及び／又は電流の印加中に該記録層に生じる電圧又は電流の値を検出し、
該検出した電圧または電流の値と予め設定された電圧又は電流の値とを比較し、
前記検出した電圧又は電流の値が前記予め設定された値よりも大きくなったときに、前記記録層への前記記録用電圧及び／又は電流の印加を中止することを特徴とする記録方法。 - 非記録状態と記録状態とで電気特性が異なる記録層に記録用電圧及び／又は電流を印加して情報を記録する記録方法において、
前記記録層への前記記録用電圧及び／又は電流の印加中に該記録層に生じる電圧又は電流の値の変化量を検出し、
該検出した電圧又は電流の値の変化量と予め設定された変化量とを比較し、
前記検出した電圧又は電流の値の変化量が前記予め設定された変化量よりも大きくなったときに、前記記録層への前記記録用電圧及び／又は電流の印加を中止することを特徴とする記録方法。 - 記録媒体表面に電気的、磁気的、力学的、熱的および光学的のいずれかの作用を加えて該表面を加工することにより記録ビットを形成する情報記録装置であって、
前記作用を前記記録媒体表面に印加するプローブ手段と、
該プローブ手段が前記記録媒体表面に加える作用の大きさを制御する第１の制御手段と、
前記加工が前記記録媒体表面に加えられることによって変化する前記記録媒体の物理量を測定し出力する測定手段と、
該測定手段の出力に基づいて前記第１の制御手段を制御する第２の制御手段とを有し、
該第２の制御手段が、前記記録媒体表面に作用が加えられている期間内に前記測定手段の出力が所定値以上に変化したとき、前記第１の制御手段に対し前記作用の印加を中止する制御を行うことを特徴とする記録装置。 - 記録媒体表面に力を加えて機械的に加工することにより記録ビットを形成する情報記録装置であって、
前記記録媒体表面に押し付けられて該表面に力を加えるプローブと、
該プローブを先端に固定したカンチレバーと、
該カンチレバーのたわみ量を検出し出力する検出手段と、
前記記録媒体表面の位置を移動させる移動手段と、
前記検出手段の出力に応じて前記移動手段を制御する制御信号を前記移動手段に送る制御手段とを有し、
該制御手段は、前記検出手段の出力の変化が所定値以上になったときに前記力の印加を中止する信号を前記移動手段に送ることを特徴とする記録装置。
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