JP4111655B2 - Information recording / reproducing apparatus and information reproducing apparatus - Google Patents

Description

【００１２】
これらの式中、Ｃ₁，Ｃ₂はプローブ１１と電極２２，２３との間の各々の静電容量、Ｓ₁，Ｓ₂は静電容量Ｃ₁，Ｃ₂の等価的面積、ｄ₁，ｄ₂はプローブ１１と電極２２，２３との間の各々の距離、ε_aは空気の誘電率を表す。また、静電容量Ｃ₁，Ｃ₂は、
Ｃ₁ ＝ε_a・Ｓ₁／ｄ₁ …………(３)
Ｃ₂ ＝ε_a・Ｓ₂／ｄ₂ …………(４)
のように仮定した。
【００１３】
これより、静電引力は電圧の２乗に比例し、距離の２乗に反比例する。
【００１４】
プローブ１１の先端１１ａを動かすための電圧の印加方法として、上記のように移動させたい方向の電極にのみ電圧を印加する方法の他に、両方の電極２２，２３にバイアス電圧Ｖｂと制御電圧ΔＶとを重畳させて同時に印加させる方法がある。即ち、
Ｖ₁ ＝Ｖ_b＋ΔＶ ………(５)
Ｖ₂ ＝Ｖ_b−ΔＶ ………(６)
で示すような電圧Ｖ₁，Ｖ₂を印加し、制御電圧ΔＶを変動させることにより、プローブ１１の先端１１ａを動かす。
【００１５】
従って、プローブ１１に働く力Ｆは(７)式で示される。
【００１６】
【数２】

【００１７】
ただし、
Ｓ₁ ＝Ｓ₂ ………(８)
ｄ₁ ≒ｄ₂ ＝ｄ ………(９)
と仮定した。
【００１８】
このようにすると静電引力は制御電圧ΔＶに比例するので、制御しやすくなる。
【００１９】
また、第３の従来例として図２３に示すような提案例がある。まず、レーザ光源３１は連続発振（ＣＷ）しており、その光はカップリングレンズ３２により光ファイバ３３の端面に集光されてそのコア内に入る。その光は先端が先鋭化されている光ファイバ３３の先端のごく近傍（数十ｎｍ）に近接場光として存在する。また、この提案例では、片持ち梁構造を持つプローブであればよいので、特に近接場光を発するプローブに限らず、開口径が使用する波長より大きいもの、例えば、内部集光型プローブでもよい。従って、光ファイバ先端近傍に存在する光は特に近接場光のみに限られるものではなく、内部集光型プローブ先端から発する伝播光でもよいし、或いは、伝播光と近接場光とが混在した光でもよい。記録媒体３４はスピンドルモータ３５により回転される。記録媒体３４の表面には透過率のコントラストを持つ領域（マーク）により情報が記録されている。プローブ３６として機能する光ファイバ３３の先端を記録媒体３４の表面から数十ｎｍ以下の距離に近づけると、プローブ３６の先端から染み出している近接場光は記録媒体３４に伝播し、先のマークの透過率に対応したパワーを持つ透過光が記録媒体３４のプローブ３６とは反対側に出てくる。この光はカップリングレンズ３７を通してフォトマルチプライア（ＰＭＴ）３８に入る。ＰＭＴ３８は入射した光を電気信号に変換し、この信号はプリアンプ３９で増幅された後、２値化回路４０でデジタル情報に変換され、コンピュータ４１に入力され、記録媒体３４上の情報が読み取られる。記録媒体３４はプローブ３６と相対運動をしているので、円周方向（トラック方向）に並んでいるマークに記録されている情報が時系列にコンピュータ４１に貯えられていく。
【００２０】
記録媒体３４が書き込み可能なものであれば、同じようにデータを書き込むこともできる。必要な書き込みパルスがコンピュータ４１によりＬＤドライバ４２に与えられ、これがレーザ光源３１を駆動して、記録媒体３４の表面に情報を書き込んでいく。
【００２１】
この際、記録媒体３４の表面とプローブ３６の先端との間隔は数十ｎｍにしなければならない。実際の記録媒体３４は凹凸があり、記録媒体３４も回転に伴い面ぶれを起こして上下動するのが普通なので、この間隔を一定にするように制御を行う必要がある。この制御のために、記録媒体３４の表面とプローブ３６の先端に原子間力に基づくシアフォースや静電引力を利用する。
【００２２】
ここに、プローブ３６は水晶振動子４３の片方の片持ち梁に接着されている。水晶振動子４３はＬ字型のホルダ４４を介して積層圧電素子４５に接続されている。積層圧電素子４５は耐摺動パッド４６の上に接続されている。耐摺動パッド４６は記録媒体３４の表面に接触している。記録媒体３４が回転すると、記録媒体３４上を耐摺動パッド４６が摺動し、記録媒体３４とプローブ３６との間で相対運動が生じる。積層圧電素子４５は電圧を印加するとＺ方向に伸び縮みするので、プローブ３６と記録媒体３４の表面との間の距離を変えることができる。
【００２３】
水晶振動子４３は圧電素子４７によりその共振周波数で加振される。記録媒体３４の表面がプローブ３６の先端に近づくと、記録媒体３４の表面とプローブ３６の先端との間に原子間力に基づくシアフォースや静電引力が働く。この力が記録媒体３４の表面とプローブ３６の先端との間のばねとして働き、この振動系全体の共振周波数が変化する。しかし、圧電素子４７により、加振されている周波数は以前と変わらないので、振動系全体は共振状態から外れ、これにより振動の振幅は小さくなる。水晶振動子４３に生じる電圧は差動増幅器４８で増幅され、ロックインアンプ４９に入力される。ロックインアンプ４９は振動周波数に同期して水晶振動子の振幅を直流電圧に増幅・変換する。ロックインアンプ４９の出力はＡ／Ｄ変換器５１を介してコンピュータ４１に取り込まれる。コンピュータ４１はプローブ３６と記録媒体３４の表面との間の所望の距離に対応する基準値との差から、プローブ３６と記録媒体３４の表面との間の距離を制御する数値を計算し、出力する。Ｄ／Ａ変換器５２でこの出力値がアナログ電圧に変換された後、パワーアンプ５３により増幅されて、積層圧電素子４５に入力される。これにより、プローブ３６と記録媒体３４の表面との間の距離がコンピュータ４１により制御される。
【００２４】
ここに、耐摺動パッド４６も含めてその上に搭載されている物全体をスライダ５４と呼ぶ。スライダ５４は図示しないサスペンション、アーム、アームモータを介してスピンドルモータ３５が固定されている基板に固定されている（図２０に示した構成参照）。但し、スライダ５４はアームモータによりトラッキング方向には移動できる。また、サスペンションによりＺ方向に上下動可能とされている。しかし、サスペンションによりスライダ５４は適当な力で記録媒体３４表面に押し付けられており、耐摺動パッド４６は記録媒体３４表面に接触している。
【００２５】
以上のような情報記録再生装置が待機状態にある時は、プローブ３６と記録媒体３４とが接触しないようにプローブ３６は記録媒体３４から遠くに離しておく。よって、上述したように書き込み或いは読み取り動作を始める前に、プローブ３６を記録媒体３４表面に近づける作業が必要となる。
【００２６】
この際、上述したようにプローブ３６と記録媒体３４表面との間の距離をシアフォースのみで知ろうとすると、両者間の距離が数十ｎｍに近づくまで、記録媒体３４表面へのプローブ３６の接近を知ることができない。これにより衝突が生じ易い。そこで、第３の従来例による提案では、プローブ３６と記録媒体３４表面との間に電位差を生じさせることによりこれを解決するようにしている。
【００２７】
その前提として、プローブ３６はその先端まで導電性の物であることと記録媒体３４もまた導電性の物であることが必要である。近接場光測定に用いられる光ファイバ３３を利用したプローブ３６は、クラッドからの光の放出がノイズとなるので、これを防ぐために、クラッド上に金属コートが施されているので、一般的に前者の条件は満たしている。また、記録媒体３４も光磁気材料、相変化材料などは導体又は半導体であり比抵抗が低いので、多くの場合、後者の条件も満たしている。
【００２８】
このような前提の下、コンピュータ４１で切換え制御可能なスイッチ５５を設ける。まず、スイッチ５５により電圧Ｖａの電源５６をプローブ３６の金属遮光膜に接続する。金属膜は光ファイバ３３全体に付着させることができるので、光ファイバ３３（プローブ３６）の根元に電源５６を接続することでプローブ３６の先端に電圧Ｖ_aを印加することができる。記録媒体３４はスピンドルモータ３５の軸を介して、基準電位（接地）に接続させておく。
【００２９】
このようにしておくと光ファイバ３３（プローブ３６）先端の金属膜と記録媒体３４表面間に電圧Ｖ_aが印加される。従って、両者間に静電引力が働く。静電引力は電圧Ｖ_aの２乗に比例し、プローブ３６と記録媒体３４表面との間の距離ｄの２乗に逆比例する。一方、原子間力、即ちシアフォースはプローブ３６と記録媒体３４表面との間の距離ｄの指数関数で減少する。従って、静電引力は距離ｄに対する減衰がシアフォースに比べて遥かに緩やかであるため、プローブ３６と記録媒体３４表面間の距離ｄが大きくても両者の接近を水晶振動子４３の振幅の減少として捉えることができる。この距離ｄは電圧Ｖ_aの値にもよるが、数十Ｖの場合、プローブ３６と記録媒体３４表面間の距離が数十μｍ程度でも水晶振動子４３の振幅減少を捉えることができる。どの程度のプローブ３６と記録媒体３４表面間の距離から、両者の接近を捉えるかは、電圧Ｖ_aにより調整可能である。より遠くから両者の接近を捉えたい場合は電圧Ｖ_aを大きくすればよい。
【００３０】
待機時は、スライダ５４は記録媒体３４上に接触している。この時、スピンドルモータ３５は回転又は停止しているが、プローブ３６と記録媒体３４表面とが接触する危険性を考えると停止している方が好ましい。
【００３１】
書き込み・読み取りを行う前に、プローブ３６と記録媒体３４との間に電圧Ｖ_aを印加した状態で、圧電素子４７により水晶振動子４３、プローブ３６を共振周波数で加振し、水晶振動子４３の出力からプローブ３６の振動振幅を常に監視しつつ、ランプレートの速い電圧を積層圧電素子４５に印加して速いスピードで、プローブ３６を記録媒体３４表面に近づける。振幅が小さくなったところで、積層圧電素子４５の電圧をホールドしてプローブ３６と記録媒体３４表面とを接近させることを停止する。さらにプローブ３６と記録媒体３４との間の電位差をなくし、ランプレートの遅い電圧を積層圧電素子４５に印加して遅いスピードで微動のアクチュエータ（圧電素子など）により、プローブ３６の先端と記録媒体３４表面との間の距離が所望の距離になるように両者を接近させ、この後、書き込み・読み取りを始める。
【００３２】
一例として、待機時は、プローブ３６の先端と耐摺動パッド４６の表面（パッドは記録媒体３４表面に接触するので、記録媒体３４表面と同じ高さになる）が約０．５μｍになるように予めスライダ５４を作製しておく。そして、例えば、電圧Ｖａを２Ｖ程度とし、水晶振動子４３の出力からプローブ３６の振動振幅を常に監視しつつ、ランプレートの速い電圧を積層圧電素子４５に印加して速いスピードでプローブ３６と記録媒体３４表面とを接近させる。
【００３３】
プローブ３６と記録媒体３４表面との間の距離が２００ｎｍ位になると、プローブ３６と記録媒体３４表面との間の静電引力により水晶振動子４３の振動振幅が小さくなる。これをコンピュータ４１が捉えて積層圧電素子４５の電圧をホールドしてプローブ３６と記録媒体３４表面とを接近させることを停止する。２００ｎｍ程度からプローブ３６と記録媒体３４表面との接近を検知し停止させれば、検知から停止までの間のオーバーランによりプローブ３６と記録媒体３４表面とが衝突することはない。従って、比較的速い速度（約０．１μｍ／ｓ）で最初のアプローチを行うことができる。
【００３４】
さらに、今度はスイッチ５５を接地側に切換える。これにより、プローブ３６と記録媒体３４表面との間の電位差はなくなり、両者には静電引力は働かなくなる。この後、ランプレートの遅い電圧を積層圧電素子４５に印加して遅いスピード（約１０ｎｍ／ｓ）でプローブ３６の先端と記録媒体３４表面とを接近させていく。数十ｎｍ程度までプローブ３６と記録媒体３４表面とが接近すると、プローブ３６と記録媒体３４表面との間のシアフォースにより水晶振動子４３の振動振幅が小さくなる。所望の距離まで両者が近づいたところで、これをコンピュータ４１が捉えて積層圧電素子４５の変位を停止する。この時はアプローチの速度が前の段階より遅くなっているので、オーバーランが少なくなる。従って、停止時のプローブ３６と記録媒体３４表面との間の距離が小さくなっても両者が衝突することはない。この後、書き込み・読み取りを始める。
【００３５】
このように、プローブ３６と記録媒体３４表面との間の距離が大きい時は速いスピードで両者を接近させつつ、静電引力を用いてプローブ３６と記録媒体３４表面との間の距離が大きい段階から両者の接近を捉えることにより衝突を防ぐことができる。プローブ３６と記録媒体３４表面との間の電位差と接近速度とを段階的に小さくすることで、以上のシーケンスを行うことができる。最後のアプローチでは両者間の電圧印加をなくしてシアフォースによるプローブ３６と記録媒体３４表面との間の距離検出を行ってアプローチを終了する。
【００３６】
シアフォースだけのプローブ３６と記録媒体３４表面との間の距離検出の場合は、数十ｎｍに接近してからでないと両者の接近を検知できないので、アプローチの最初から数十ｎｍ／ｓなる非常にゆっくりとした速度でアプローチを行う必要があり、書き込み・読み取り動作の開始までに非常に時間がかかった。しかし、第３の従来例による方法により、プローブ３６と記録媒体３４表面との間の距離に対応した接近速度を選ぶことができるので、書き込み・読み取り開始までの時間を短縮することができる。
【００３７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、第２の従来例による場合、電極２２，２３に印加する電圧Ｖ₁，Ｖ₂は(５)(６)式で示したようにプローブ１１をトラッキング方向に移動させるための制御電圧ΔＶとバイアス電圧Ｖ_bとを重畳させた電圧となっている。この場合、制御電圧ΔＶ或いはバイアス電圧Ｖ_bはフローティングとなるため、電位の安定など回路構成上困難が伴ってしまう。
【００３８】
そこで、本発明は、プローブをトラッキングさせるための制御電圧の安定性を向上させ得る上に回路構成も単純化させ得る情報記録再生装置及び情報再生装置を提供することを第１の目的とする。
【００３９】
また、第２の従来例によれば、電極２２，２３に電圧を印加する方法として、プローブ１１を移動させたい方向の電極２２又は２３のみに電圧を印加する方法と、両方の電極２２，２３にバイアス電圧Ｖ_bと制御電圧ΔＶとを重畳させて印加する方法とが示されており、後者の方が制御性がよいといえる。しかし、装置として求められるのは制御性だけでなく、できるだけ低電圧で駆動できることが望まれる。特に高周波での応答性が求められる制御電圧に関しては、低電圧である方が高速な回路を実現しやすい。
【００４０】
そこで、本発明は、制御性のみでなく制御電圧の低電圧化を確実にできる条件を特定し、回路の負担（コスト、消費電力、サイズ）を低減させ得る情報記録再生装置及び情報再生装置を提供することを第２の目的とする。
【００４１】
さらに、第３の従来例による場合、記録媒体３４に対する素早いアプローチを達成するためにプローブ３６に直流電圧Ｖａを印加させるようにしている。また、第２の従来例では、プローブ１１をトラッキングさせるための電極２２又は２３と、プローブ１１との間にバイアス電圧Ｖ_bを印加させるようにしている。これは制御電圧ΔＶの低電圧化や電圧に対するプローブ１１の動きに直線性を持たせるためである。このため、第３の従来例のように素早いアプローチを達成するためにプローブ３６に直流電圧Ｖ_aを印加すると適切なバイアス条件から外れてしまう。
【００４２】
さらに、第１の従来例においては、プローブ４先端と記録媒体１表面の距離を測定するために記録媒体１に空間周波数の異なるパターン２，３を設ける必要があり、記録密度が低くなってしまう。また、得られた信号を周波数分析する必要があり、これらの処理に時間がかかり、充分なスピードで、距離を制御することができない。
【００４３】
そこで、本発明は、第２の目的による制御性の向上と制御電圧の低電圧化と、プローブ先端と記録媒体との間の衝突が少なく、かつ、アプローチの動作速度の高速化とを同時に実現し、さらには、特別な波長や記録媒体上に設けるパターンや、時間のかかる信号処理なども必要としない情報記録再生装置及び情報再生装置を提供することを第３の目的とする。
【００４４】
さらには、本発明は、特別なパターンを記録媒体に作製したり、信号処理時間が長くなるなどの不具合を伴うことなく、トラッキングの制御性の向上と制御電圧の低電圧化と、プローブ先端と記録媒体との間の衝突の回避と、動作速度の高速化とを同時に実現し得る情報記録再生装置及び情報再生装置を提供することを第４の目的とする。
【００４５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、プローブから記録媒体に与えるエネルギーにより前記記録媒体に対する情報の記録又は再生を行う情報記録再生装置において、前記記録媒体上のデータ列が並ぶトラック方向と直交するトラッキング方向に前記プローブを挟むように設けられた一対の電極と、これらの電極に前記プローブ先端を前記トラッキング方向に変位させるための制御電圧を印加する制御電圧印加手段と、前記プローブに前記制御電圧とは独立したバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加手段と、を備える。
【００４６】
従って、バイアス電圧は制御電圧とは独立した電圧であり、かつ、これらの電圧の基準電圧を共通にとれるので、制御電圧の安定性が増し、回路構成も単純化できる。
【００４７】
請求項２記載の発明は、プローブから記録媒体に与えるエネルギーにより前記記録媒体に対する情報の記録又は再生を行う情報記録再生装置において、前記記録媒体上のデータ列が並ぶトラック方向と直交するトラッキング方向に前記プローブを挟むように設けられた一対の電極と、これらの電極と前記プローブとの間に、前記プローブ先端を前記トラッキング方向に変位させるための制御電圧とこの制御電圧とは独立したバイアス電圧とを重畳して印加する電圧印加手段とを備え、前記バイアス電圧の電圧値が、このバイアス電圧を印加しない場合に前記プローブが所望の力を受けるために必要な制御電圧の電圧値の１／４より大きな値に設定されている。
【００４８】
従って、バイアス電圧の電圧値を適正に設定することで、静電引力の直線性を向上させ得る上に、トラッキングのための制御電圧を低電圧化させることができ、この制御電圧を出力する回路の負担を低減させることができる。
【００４９】
請求項３記載の発明は、プローブから記録媒体に与えるエネルギーにより前記記録媒体に対する情報の記録又は再生を行う情報記録再生装置において、前記記録媒体上のデータ列が並ぶトラック方向と直交するトラッキング方向に前記プローブを挟むように設けられた一対の電極と、これらの電極に、前記プローブ先端を前記トラッキング方向に変位させるための制御電圧と、この制御電圧とは独立したバイアス電圧と、前記プローブを前記記録媒体に接近させるための接近用電圧とを重畳して印加する重畳電圧印加手段と、前記プローブを前記記録媒体に接近させる時のみ前記プローブに前記接近用電圧を印加する接近用電圧印加御手段と、を備える。
【００５０】
従って、プローブを記録媒体に接近させる時のみプローブに対して接近用電圧を印加することによりアプローチ動作の高速化を図ることができ、このために特別なパターンを用いる必要がなく、かつ、信号処理時間が長くなることもなく、この際、電極に対しては制御電圧とバイアス電圧と接近用電圧とが重畳して印加されるが、接近用電圧の増減に対して電極に対する印加電圧が同じ値で連動するので、制御電圧とバイアス電圧とによる電位差に影響を及ぼすことがなく、トラッキング動作に関する制御性の向上とその制御電圧の低電圧化を図ることができる。
【００５１】
請求項４記載の発明は、プローブと記録媒体との間での一方から他方への作用により前記記録媒体に対する情報の記録又は再生を行う情報記録再生装置において、前記記録媒体上のデータ列が並ぶトラック方向と直交するトラッキング方向に前記プローブを挟むように設けられた一対の電極と、これらの電極に前記プローブ先端を前記トラッキング方向に変位させるための制御電圧を印加する制御電圧印加手段と、前記プローブに前記制御電圧とは独立したバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加手段と、を備える。ここに、「プローブと記録媒体との間での一方から他方への作用」とは、プローブから記録媒体への作用或いは記録媒体からプローブへの作用を意味する。
【００５２】
従って、バイアス電圧は制御電圧とは独立した電圧であり、かつ、これらの電圧の基準電圧を共通にとれるので、制御電圧の安定性が増し、回路構成も単純化できる。
【００５３】
請求項５記載の発明は、プローブと記録媒体との間での一方から他方への作用により前記記録媒体に対する情報の記録又は再生を行う情報記録再生装置において、前記記録媒体上のデータ列が並ぶトラック方向と直交するトラッキング方向に前記プローブを挟むように設けられた一対の電極と、これらの電極と前記プローブとの間に、前記プローブ先端を前記トラッキング方向に変位させるための制御電圧とこの制御電圧とは独立したバイアス電圧とを重畳して印加する電圧印加手段とを備え、前記バイアス電圧の電圧値が、このバイアス電圧を印加しない場合に前記プローブが所望の力を受けるために必要な制御電圧の電圧値の１／４より大きな値に設定されている。ここに、「プローブと記録媒体との間での一方から他方への作用」とは、プローブから記録媒体への作用或いは記録媒体からプローブへの作用を意味する。
【００５４】
従って、バイアス電圧の電圧値を適正に設定することで、静電引力の直線性を向上させ得る上に、トラッキングのための制御電圧を低電圧化させることができ、この制御電圧を出力する回路の負担を低減させることができる。
【００５５】
請求項６記載の発明は、プローブと記録媒体との間での一方から他方への作用により前記記録媒体に対する情報の記録又は再生を行う情報記録再生装置において、前記記録媒体上のデータ列が並ぶトラック方向と直交するトラッキング方向に前記プローブを挟むように設けられた一対の電極と、これらの電極に、前記プローブ先端を前記トラッキング方向に変位させるための制御電圧と、この制御電圧とは独立したバイアス電圧と、前記プローブを前記記録媒体に接近させるための接近用電圧とを重畳して印加する重畳電圧印加手段と、前記プローブを前記記録媒体に接近させる時のみ前記プローブに前記接近用電圧を印加する接近用電圧印加手段と、を備える。ここに、「プローブと記録媒体との間での一方から他方への作用」とは、プローブから記録媒体への作用或いは記録媒体からプローブへの作用を意味する。
【００５６】
従って、プローブを記録媒体に接近させる時のみプローブに対して接近用電圧を印加することによりアプローチ動作の高速化を図ることができ、このために特別なパターンを用いる必要がなく、かつ、信号処理時間が長くなることもなく、この際、電極に対しては制御電圧とバイアス電圧と接近用電圧とが重畳して印加されるが、接近用電圧の増減に対して電極に対する印加電圧が同じ値で連動するので、制御電圧とバイアス電圧とによる電位差に影響を及ぼすことがなく、トラッキング動作に関する制御性の向上とその制御電圧の低電圧化を図ることができる。
【００５７】
請求項７記載の発明は、プローブと記録媒体との間に流れるトンネル電流により前記記録媒体に対する情報の記録又は再生を行う情報記録再生装置において、前記記録媒体上のデータ列が並ぶトラック方向と直交するトラッキング方向に前記プローブを挟むように設けられた一対の電極と、これらの電極に前記プローブ先端を前記トラッキング方向に変位させるための制御電圧を印加する制御電圧印加手段と、前記プローブに前記制御電圧とは独立したバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加手段と、を備える。
【００５８】
従って、バイアス電圧は制御電圧とは独立した電圧であり、かつ、これらの電圧の基準電圧を共通にとれるので、制御電圧の安定性が増し、回路構成も単純化できる。
【００５９】
請求項８記載の発明は、プローブと記録媒体との間に流れるトンネル電流により前記記録媒体に対する情報の記録又は再生を行う情報記録再生装置において、前記記録媒体上のデータ列が並ぶトラック方向と直交するトラッキング方向に前記プローブを挟むように設けられた一対の電極と、これらの電極と前記プローブとの間に、前記プローブ先端を前記トラッキング方向に変位させるための制御電圧とこの制御電圧とは独立したバイアス電圧とを重畳して印加する電圧印加手段とを備え、前記バイアス電圧の電圧値が、このバイアス電圧を印加しない場合に前記プローブが所望の力を受けるために必要な制御電圧の電圧値の１／４より大きな値に設定されている。
【００６０】
従って、バイアス電圧の電圧値を適正に設定することで、静電引力の直線性を向上させ得る上に、トラッキングのための制御電圧を低電圧化させることができ、この制御電圧を出力する回路の負担を低減させることができる。
【００６１】
請求項９記載の発明は、プローブと記録媒体との間に流れるトンネル電流により前記記録媒体に対する情報の記録又は再生を行う情報記録再生装置において、前記記録媒体上のデータ列が並ぶトラック方向と直交するトラッキング方向に前記プローブを挟むように設けられた一対の電極と、これらの電極に、前記プローブ先端を前記トラッキング方向に変位させるための制御電圧と、この制御電圧とは独立したバイアス電圧と、前記プローブを前記記録媒体に接近させるための接近用電圧とを重畳して印加する重畳電圧印加手段と、前記プローブを前記記録媒体に接近させる時のみ前記プローブに前記接近用電圧を印加する接近用電圧印加手段と、を備える。
【００６２】
従って、プローブを記録媒体に接近させる時のみプローブに対して接近用電圧を印加することによりアプローチ動作の高速化を図ることができ、このために特別なパターンを用いる必要がなく、かつ、信号処理時間が長くなることもなく、この際、電極に対しては制御電圧とバイアス電圧と接近用電圧とが重畳して印加されるが、接近用電圧の増減に対して電極に対する印加電圧が同じ値で連動するので、制御電圧とバイアス電圧とによる電位差に影響を及ぼすことがなく、トラッキング動作に関する制御性の向上とその制御電圧の低電圧化を図ることができる。
【００６３】
請求項１０記載の発明は、プローブと記録媒体との間に働くシアフォースにより前記記録媒体に対する情報の再生を行う情報再生装置において、前記記録媒体上のデータ列が並ぶトラック方向と直交するトラッキング方向に前記プローブを挟むように設けられた一対の電極と、これらの電極に前記プローブ先端を前記トラッキング方向に変位させるための制御電圧を印加する制御電圧印加手段と、前記プローブに前記制御電圧とは独立したバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加手段と、を備える。
【００６４】
従って、バイアス電圧は制御電圧とは独立した電圧であり、かつ、これらの電圧の基準電圧を共通にとれるので、制御電圧の安定性が増し、回路構成も単純化できる。
【００６５】
請求項１１記載の発明は、プローブと記録媒体との間に働くシアフォースにより前記記録媒体に対する情報の再生を行う情報再生装置において、前記記録媒体上のデータ列が並ぶトラック方向と直交するトラッキング方向に前記プローブを挟むように設けられた一対の電極と、これらの電極と前記プローブとの間に、前記プローブ先端を前記トラッキング方向に変位させるための制御電圧とこの制御電圧とは独立したバイアス電圧とを重畳して印加する電圧印加手段とを備え、前記バイアス電圧の電圧値が、このバイアス電圧を印加しない場合に前記プローブが所望の力を受けるために必要な制御電圧の電圧値の１／４より大きな値に設定されている。
【００６６】
従って、バイアス電圧の電圧値を適正に設定することで、静電引力の直線性を向上させ得る上に、トラッキングのための制御電圧を低電圧化させることができ、この制御電圧を出力する回路の負担を低減させることができる。
【００６７】
請求項１２記載の発明は、プローブと記録媒体との間に働くシアフォースにより前記記録媒体に対する情報の再生を行う情報再生装置において、前記記録媒体上のデータ列が並ぶトラック方向と直交するトラッキング方向に前記プローブを挟むように設けられた一対の電極と、これらの電極に、前記プローブ先端を前記トラッキング方向に変位させるための制御電圧と、この制御電圧とは独立したバイアス電圧と、前記プローブを前記記録媒体に接近させるための接近用電圧とを重畳して印加する重畳電圧印加手段と、前記プローブを前記記録媒体に接近させる時のみ前記プローブに前記接近用電圧を印加する接近用電圧印加手段と、を備える。
【００６８】
従って、プローブを記録媒体に接近させる時のみプローブに対して接近用電圧を印加することによりアプローチ動作の高速化を図ることができ、このために特別なパターンを用いる必要がなく、かつ、信号処理時間が長くなることもなく、この際、電極に対しては制御電圧とバイアス電圧と接近用電圧とが重畳して印加されるが、接近用電圧の増減に対して電極に対する印加電圧が同じ値で連動するので、制御電圧とバイアス電圧とによる電位差に影響を及ぼすことがなく、トラッキング動作に関する制御性の向上とその制御電圧の低電圧化を図ることができる。
【００６９】
請求項１３記載の発明は、プローブから記録媒体に与えるエネルギーにより前記記録媒体に対する情報の記録又は再生を行う情報記録再生装置において、前記記録媒体上のデータ列が並ぶトラック方向と直交するトラッキング方向に前記プローブを挟むように設けられた一対の電極と、前記プローブを前記記録媒体に接近させる時には、前記プローブには前記接近用電圧を印加し前記電極には接地電圧又は前記接近用電圧を印加する接近時電圧印加手段と、前記プローブを前記記録媒体に接近させた後には、前記プローブと前記電極との間の電位差が前記プローブ先端を前記トラッキング方向に変位させるための制御電圧と、この制御電圧とは独立したバイアス電圧とが重畳された電圧になるように電圧を印加する接近後電圧印加手段と、を備える。
【００７０】
従って、特別なパターンを記録媒体に作製したり、信号処理時間が長くなるなどの不具合を伴うことなく、トラッキングの制御性の向上と制御電圧の低電圧化と、プローブ先端と記録媒体との間の衝突の回避と、動作速度の高速化とを同時に実現し得る。
【００７１】
請求項１４記載の発明は、プローブと記録媒体との間での一方から他方への作用により前記記録媒体に対する情報の記録又は再生を行う記録再生装置において、前記記録媒体上のデータ列が並ぶトラック方向と直交するトラッキング方向に前記プローブを挟むように設けられた一対の電極と、前記プローブを前記記録媒体に接近させる時には、前記プローブには前記接近用電圧を印加し前記電極には接地電圧又は前記接近用電圧を印加する接近時電圧印加手段と、前記プローブを前記記録媒体に接近させた後には、前記プローブと前記電極との間の電位差が前記プローブ先端を前記トラッキング方向に変位させるための制御電圧と、この制御電圧とは独立したバイアス電圧とが重畳された電圧になるように電圧を印加する接近後電圧印加手段と、を備える。ここに、「プローブと記録媒体との間での一方から他方への作用」とは、プローブから記録媒体への作用或いは記録媒体からプローブへの作用を意味する。
【００７２】
従って、特別なパターンを記録媒体に作製したり、信号処理時間が長くなるなどの不具合を伴うことなく、トラッキングの制御性の向上と制御電圧の低電圧化と、プローブ先端と記録媒体との間の衝突の回避と、動作速度の高速化とを同時に実現し得る。
【００７３】
請求項１５記載の発明は、プローブと記録媒体との間に流れるトンネル電流により前記記録媒体に対する情報の記録又は再生を行う記録再生装置において、前記記録媒体上のデータ列が並ぶトラック方向と直交するトラッキング方向に前記プローブを挟むように設けられた一対の電極と、前記プローブを前記記録媒体に接近させる時には、前記プローブには前記接近用電圧を印加し前記電極には接地電圧又は前記接近用電圧を印加する接近時電圧印加手段と、前記プローブを前記記録媒体に接近させた後には、前記プローブと前記電極との間の電位差が前記プローブ先端を前記トラッキング方向に変位させるための制御電圧と、この制御電圧とは独立したバイアス電圧とが重畳された電圧になるように電圧を印加する接近後電圧印加手段と、を備える。
【００７４】
従って、特別なパターンを記録媒体に作製したり、信号処理時間が長くなるなどの不具合を伴うことなく、トラッキングの制御性の向上と制御電圧の低電圧化と、プローブ先端と記録媒体との間の衝突の回避と、動作速度の高速化とを同時に実現し得る。
【００７５】
請求項１６記載の発明は、プローブと記録媒体との間に働くシアフォースにより前記記録媒体に対する情報の再生を行う情報再生装置において、前記記録媒体上のデータ列が並ぶトラック方向と直交するトラッキング方向に前記プローブを挟むように設けられた一対の電極と、前記プローブを前記記録媒体に接近させる時には、前記プローブには前記接近用電圧を印加し前記電極には接地電圧又は前記接近用電圧を印加する接近時電圧印加手段と、前記プローブを前記記録媒体に接近させた後には、前記プローブと前記電極との間の電位差が前記プローブ先端を前記トラッキング方向に変位させるための制御電圧と、この制御電圧とは独立したバイアス電圧とが重畳された電圧になるように電圧を印加する接近後電圧印加手段と、を備える。
【００７６】
従って、特別なパターンを記録媒体に作製したり、信号処理時間が長くなるなどの不具合を伴うことなく、トラッキングの制御性の向上と制御電圧の低電圧化と、プローブ先端と記録媒体との間の衝突の回避と、動作速度の高速化とを同時に実現し得る。
【００７７】
【発明の実施の形態】
本発明の第一の実施の形態を図１に基づいて説明する。本実施の形態は、基本的には図２０ないし図２２に示した情報記録再生装置に準ずるものであり、同一部分は同一符号を付して示す。
【００７８】
コア１９ａとクラッド１９ｂとを有する光ファイバ構造のプロ−ブ１１は、その上端根元側はコモン電極２０部分を介してスライダ１２に固定され、記録媒体１５に対向する先端１１ａ側は自由になっている、いわゆる片持ち梁構造とされている。先端１１ａはエッチングなどにより細く先鋭化されている。先端１１ａの小さな開口からのみ光が出るように遮光金属膜２１がプローブ１１周辺に全面的に被覆されている。この開口は光ファイバ中を伝播する光の波長以下の開口径になっており、この開口からいわゆる近接場光を発する。もっとも、このような近接場光を発するプローブ以外のプローブの場合であっても、同様な構造を取るプローブの場合であれば適用できる。例えば、開口径が使用する波長より大きい内部集光型プローブでもよい。この光により記録媒体１５に対する情報の書き込み又は読み出しを行う。プローブ１１に被覆されている遮光金属膜２１と接地との間にはバイアス電圧Ｖｂを印加するバイアス電圧印加手段としての電源６１が接続されている。このバイアス電圧Ｖ_bは正負何れであってもよい。
【００７９】
また、スライダ１２が使用されるときの記録媒体１５の半径方向（トラッキング方向）に、プローブ１１を挟むように一対の電極２２，２３が設けられている。これらの電極２２，２３はスライダ１２内に固定されている。これらの電極２２，２３とプローブ１１のコモン電極２０（遮光金属膜２１）との間に各々別々の電圧Ｖ₁，Ｖ₂を印加する。この電圧Ｖ₁，Ｖ₂を生成するため、電極２２，２３と接地との間には、各々電圧Ｖ_1e，Ｖ_2eなる制御電圧印加手段としての電源６２，６３が接続されている。従って、電圧Ｖ₁，Ｖ₂は電源６１によるバイアス電圧Ｖ_bと電源６２，６３による電圧Ｖ_1e，Ｖ_2eとの重畳電圧として印加されるもので、これらの電源６１，６２，６３が電圧印加手段として作用する。ここに、これらの電源６１，６２，６３の基準電圧は接地で共通されている。
【００８０】
これにより、電極２２又は２３とプローブ１１との間に静電引力が働き、プローブ１１は片持ち梁となりその先端１１ａが記録媒体１５の半径方向にスイングする。これにより、トラッキングに必要なプローブ１１の先端１１ａの移動が行われる。
【００８１】
図１において、▲１▼の方向の静電引力Ｆ₁は(１０)式、▲２▼の方向の静電引力Ｆ₂は(１１)式で表される。
【００８２】
【数３】

【００８３】
これらの式中、Ｃ₁，Ｃ₂はプローブ１１と電極２２，２３との間の各々の静電容量、Ｓ₁，Ｓ₂は静電容量Ｃ₁，Ｃ₂の等価的面積、ｄ₁，ｄ₂はプローブ１１と電極２２，２３との間の各々の距離、ε_aは空気の誘電率を表す。また、静電容量Ｃ₁，Ｃ₂は、
Ｃ₁ ＝ε_a・Ｓ₁／ｄ₁ …………(１２)
Ｃ₂ ＝ε_a・Ｓ₂／ｄ₂ …………(１３)
のように仮定した（即ち、(３)(４)式と同じ仮定である）。
【００８４】
これより、静電引力は電圧の２乗に比例し、距離の２乗に反比例する。
【００８５】
ここに、電源６２，６３による電圧Ｖ_1e，Ｖ_2eを(１４)(１５)式のような電圧とし、
Ｖ_1e＝−ΔＶ ………(１４)
Ｖ_2e＝＋ΔＶ ………(１５)
これらの電圧ΔＶを変動させることで、プローブ１１の先端１１ａを動かす。この場合に電極２２とプローブ１１との間の電位差Ｖ₁、電極２３とプローブ１１との間の電位差Ｖ₂は、
Ｖ₁ ＝Ｖ_b＋ΔＶ ………(１６)
Ｖ₂ ＝Ｖ_b−ΔＶ ………(１７)
で示すになる。
【００８６】
従って、プローブ１１に働く力Ｆは(１８)式で示される。
【００８７】
【数４】

【００８８】
ただし、
Ｓ₁ ＝Ｓ₂ ………(１９)
ｄ₁ ≒ｄ₂ ＝ｄ ………(２０)
と仮定した。
【００８９】
このようにすると静電引力は制御電圧ΔＶに比例するので、制御しやすくなる。
【００９０】
ここに、本実施の形態によれば、バイアス電圧Ｖ_bは制御電圧ΔＶ用の電圧Ｖ_1e，Ｖ_2eとは独立に設けられた電圧であり、かつ、これらの基準電圧は接地（ＧＮＤ）で共通であるので、電位の安定性が前述した第２の従来例の場合に比べて増し、また、回路構成も単純になる。
【００９１】
本発明の第二の実施の形態を図１に基づいて説明する。構成については、第一の実施の形態で説明したので、説明を省略する。
【００９２】
まず、▲１▼の方向にプローブ１１を動かすときは電圧Ｖ_1eのみを印加し、電圧Ｖ_2eは印加しない。また、▲２▼の方向にプローブ１１を動かすときは、その逆である。この時の▲１▼方向の静電引力Ｆ₁は(２１)式、▲２▼方向の静電引力Ｆ₂は(２２)式で表される。
【００９３】
【数５】

【００９４】
これらの式中、Ｃ₁，Ｃ₂はプローブ１１と電極２２，２３との間の各々の静電容量、Ｓ₁，Ｓ₂は静電容量Ｃ₁，Ｃ₂の等価的面積、ｄ₁，ｄ₂はプローブ１１と電極２２，２３との間の各々の距離、ε_aは空気の誘電率を表す。また、静電容量Ｃ₁，Ｃ₂は、
Ｃ₁ ＝ε_a・Ｓ₁／ｄ₁ …………(２３)
Ｃ₂ ＝ε_a・Ｓ₂／ｄ₂ …………(２４)
のように仮定した（即ち、(３)(４)式と同じ仮定である）。
【００９５】
これより、静電引力は電圧の２乗に比例し、距離の２乗に反比例する。
【００９６】
ここで、▲１▼の方向に動く場合を考えると、電圧Ｖ_2eは印加しない。また、ｄ₁＝ｄ₂＝ｄ，Ｓ₁＝Ｓ₂＝Ｓと書き直すものとする。プローブ１１を制御するために、ダイナミックに変化する電圧をＶ_aとすると、
Ｖ_1e＝Ｖ_a
となり、プローブ１１に働く力Ｆは(２１)式だけとなるので、(２５)式で表される。
【００９７】
【数６】

【００９８】
次に、図１に示すように、電極２２，２３とプローブ１１との間にバイアス電圧Ｖ_bがあり、各々の電極２２，２３に印加されるプローブ１１を制御する制御電圧Ｖ_1e，Ｖ_2eが極性が異なり絶対値が同じ電圧の場合を考える。即ち、Ｖ_1e＝−Ｖ_a，Ｖ_2e＝＋Ｖ_aとすると、▲１▼方向の静電引力Ｆ₁は(２６)式、▲２▼方向の静電引力Ｆ₂は(２７)式で表される。
【００９９】
【数７】

【０１００】
両方の静電引力を合わせてプローブ１１に働く力Ｗは、(２８)式で表される。
【０１０１】
【数８】

【０１０２】
ここに、Ｗ＞Ｆを満足するための条件は、(２９)式で表される。
【０１０３】
【数９】

【０１０４】
よって、バイアス電圧Ｖ_bは、制御電圧Ｖ_aに対して
Ｖ_b＞Ｖ_a／４ ………(３０)
を満たせばよいこととなる。
【０１０５】
即ち、プローブ１１の位置を制御する制御電圧Ｖ_aの１／４以上のバイアス電圧Ｖ_bを印加すると、このバイアス電圧Ｖ_bを印加しないで制御電圧Ｖ_aだけをダイナミックに変化させてプローブ１１を動かすための制御を行う場合の力よりも、バイアス電圧Ｖ_bを印加した上で制御電圧Ｖ_aをダイナミックに変化させてプローブ１１を動かすための制御を行う場合の力の方が大きくなる。逆に言うと、(３０)式の条件を満たせば、同じ力を得るのにより低電圧の制御電圧Ｖ_aで済むことになる。この制御電圧Ｖ_aはプローブ１１のトラッキングを行うために高速に変動しなければいけないので、この電圧値が小さくなることで駆動回路の負担を小さくすることができる。また、バイアス電圧Ｖ_bは単なる直流電圧なので、高電圧な回路を構成することは制御電圧Ｖａを高電圧にする場合よりも遥かに簡単である。
【０１０６】
このように、本実施の形態によれば、(３０)式の条件を満たすようにバイアス電圧Ｖ_bの電圧値を設定したので、このバイアス電圧Ｖ_bを印加する効果として、電圧に対する静電引力の直線性が良くなるだけでなく、駆動回路の負担を軽減させ得る効果を持つ。この結果、プローブ１１をトラッキングさせるためにダイナミックに変動する制御電圧Ｖ_aの電圧を低電圧化できることにより、制御電圧Ｖ_aを出力する回路の負担（コスト、消費電力、サイズ）を低減させることができる。
【０１０７】
本発明の第三の実施の形態を図２及び図３に基づいて説明する。本実施の形態は、基本的には図２３及び図１に示した情報記録再生装置に準ずるものであり、同一部分は同一符号を用いて示す。
【０１０８】
まず、レーザ光源３１は連続発振しており、その光はカップリングレンズ３２により光ファイバ３３の端面に集光されてそのコア内に入る。その光は先端が先鋭化されている光ファイバ３３の先端のごく近傍（数十ｎｍ）に近接場光として存在する。記録媒体３４はスピンドルモータ３５により回転される。記録媒体３４の表面には透過率のコントラストを持つ領域（マーク）により情報が記録されている。プローブ３６として機能する光ファイバ３３の先端を記録媒体３４の表面から数十ｎｍ以下の距離に近づけると、プローブ３６の先端から染み出している近接場光は記録媒体３４に伝播し、先のマークの透過率に対応したパワーを持つ透過光が記録媒体３４のプローブ３６とは反対側に出てくる。この光はカップリングレンズ３７を通してフォトマルチプライア（ＰＭＴ）３８に入る。ＰＭＴ３８は入射した光を電気信号に変換し、この信号はプリアンプ３９で増幅された後、２値化回路４０でデジタル情報に変換され、コンピュータ４１に入力され、記録媒体３４上の情報が読み取られる。記録媒体３４はプローブ３６と相対運動をしているので、円周方向（トラック方向）に並んでいるマークに記録されている情報が時系列にコンピュータ４１に貯えられていく。
【０１０９】
記録媒体３４が書き込み可能なものであれば、同じようにデータを書き込むこともできる。必要な書き込みパルスがコンピュータ４１によりＬＤドライバ４２に与えられ、これがレーザ光源３１を駆動して、記録媒体３４の表面に情報を書き込んでいく。
【０１１０】
この際、記録媒体３４の表面とプローブ３６の先端との間隔は数十ｎｍにしなければならない。実際の記録媒体３４は凹凸があり、記録媒体３４も回転に伴い面ぶれを起こして上下動するのが普通なので、この間隔を一定にするように制御を行う必要がある。この制御のために、本実施の形態でも、記録媒体３４の表面とプローブ３６の先端に原子間力に基づくシアフォースや静電引力を利用する。
【０１１１】
ここに、プローブ３６は水晶振動子４３の片方の片持ち梁に接着されている。水晶振動子４３はＬ字型のホルダ４４を介して積層圧電素子４５に接続されている。積層圧電素子４５は耐摺動パッド４６の上に接続されている。耐摺動パッド４６は記録媒体３４の表面に接触している。記録媒体３４が回転すると、記録媒体３４上を耐摺動パッド４６が摺動し、記録媒体３４とプローブ３６との間で相対運動が生じる。積層圧電素子４５は電圧を印加するとＺ方向に伸び縮みするので、プローブ３６と記録媒体３４の表面との間の距離を変えることができる。
【０１１２】
水晶振動子４３は圧電素子４７によりその共振周波数で加振される。記録媒体３４の表面がプローブ３６の先端に近づくと、記録媒体３４の表面とプローブ３６の先端との間に原子間力に基づくシアフォースや静電引力が働く。この力が記録媒体３４の表面とプローブ３６の先端との間のばねとして働き、この振動系全体の共振周波数が変化する。しかし、圧電素子４７により、加振されている周波数は以前と変わらないので、振動系全体は共振状態から外れ、これにより振動の振幅は小さくなる。水晶振動子４３に生じる電圧は差動増幅器４８で増幅され、ロックインアンプ４９に入力される。ロックインアンプ４９は振動周波数に同期して水晶振動子の振幅を直流電圧に増幅・変換する。ロックインアンプ４９の出力はＡ／Ｄ変換器５１を介してコンピュータ４１に取り込まれる。コンピュータ４１はプローブ３６と記録媒体３４の表面との間の所望の距離に対応する基準値との差から、プローブ３６と記録媒体３４の表面との間の距離を制御する数値を計算し、出力する。Ｄ／Ａ変換器５２でこの出力値がアナログ電圧に変換された後、パワーアンプ５３により増幅されて、積層圧電素子４５に入力される。これにより、プローブ３６と記録媒体３４の表面との間の距離がコンピュータ４１により制御される。
【０１１３】
ここに、耐摺動パッド４６も含めてその上に搭載されている物全体をスライダ５４と呼ぶ。スライダ５４は図示しないサスペンション、アーム、アームモータを介してスピンドルモータ３５が固定されている基板に固定されている（図２０に示した構成参照）。但し、スライダ５４はアームモータによりトラッキング方向には移動できる。また、サスペンションによりＺ方向に上下動可能とされている。しかし、サスペンションによりスライダ５４は適当な力で記録媒体３４表面に押し付けられており、耐摺動パッド４６は記録媒体３４表面に接触している。
【０１１４】
一方、プローブ３６の先端を記録媒体３４のマーク列（トラック）にトラッキングさせるためには、トラッキングアクチュエータが必要となる。このトラッキングのために、第一又は二の実施の形態で説明したように、静電引力を利用するものである。従って、プローブ３６付近の構成としては、図１に示したプローブ１１の場合と同様な構成とされている。即ち、プローブ３６をトラッキング方向に挟むように一対の電極２２，２３が設けられ、これらの電極２２，２３に電圧を印加してプローブ３６と電極２２又は２３との間に働く力でプローブ３６の先端３６ａを曲げてトラッキングを行う。
【０１１５】
図３は、電極２２，２３部分周辺をトラッキング方向に断面し拡大して示す断面構造図である。これらの電極２２，２３には、各々重畳電圧印加手段として作用する３入力加算アンプ７１ａ，７１ｂの出力側が接続されている。加算アンプ７１ａの入力側にはプローブ３６に選択的に印加させるための接近用電圧Ｖ_ap又は接地電圧とバイアス電圧Ｖ_bと制御電圧−Ｖ_aとの電源７２，７３，７４が接続され、加算アンプ７１ｂの入力側には接近用電圧Ｖ_ap又は接地電圧とバイアス電圧Ｖ_bと制御電圧＋Ｖ_aとの電源７２，７３，７５が接続されている。従って、一方の電極２２に印加される電圧Ｖ_1eはプローブ３６に印加される接近用電圧Ｖ_ap又は接地電圧とバイアス電圧Ｖ_bと制御電圧−Ｖ_aとが重畳された電圧となる。他方の電極２３に印加される電圧Ｖ_2eはプローブ３６に印加される接近用電圧Ｖ_ap又は接地電圧とバイアス電圧Ｖ_bと制御電圧＋Ｖ_aとが重畳された電圧となる。プローブ３６のトラッキングは制御電圧＋Ｖ_a，−Ｖ_aを変化させることにより行う。制御電圧＋Ｖ_a，−Ｖ_aから独立させたバイアス電圧Ｖｂを重畳させて印加させるのは、第一、二の実施の形態で説明したように制御電圧＋Ｖ_a，−Ｖ_aに対する静電引力の直線性の向上と、低電圧化を図るためである。また、プローブ３６には接近用電圧Ｖ_ap又は接地電圧が印加される。何れの電圧を印加するかについては、後述する。
【０１１６】
以上のような情報記録再生装置が待機状態にある時は、プローブ３６と記録媒体３４とが接触しないようにプローブ３６は記録媒体３４から遠くに離しておく。よって、上述したように書き込み或いは読み取り動作を始める前に、プローブ３６を記録媒体３４表面に近づける作業が必要となる。
【０１１７】
この際、上述したようにプローブ３６と記録媒体３４表面との間の距離をシアフォースのみで知ろうとすると、両者間の距離が数十ｎｍに近づくまで、記録媒体３４表面へのプローブ３６の接近を知ることができない。これにより衝突が生じ易い。そこで、本実施の形態では、第３の従来例による提案の場合と同様に、プローブ３６と記録媒体３４表面との間に電位差を生じさせることによりこれを解決している。
【０１１８】
その前提として、プローブ３６はその先端まで導電性の物であることと記録媒体３４もまた導電性の物であることが必要である。近接場光測定に用いられる光ファイバ３３を利用したプローブ３６は、クラッド１９ｂからの光の放出がノイズとなるので、これを防ぐために、クラッド１９ｂ上に金属コートが遮光金属膜２１として施されているので、一般的に前者の条件は満たしている。また、記録媒体３４も光磁気材料、相変化材料などは導体又は半導体であり比抵抗が低いので、多くの場合、後者の条件も満たしている。
【０１１９】
このような前提の下、コンピュータ４１で切換え制御可能なスイッチ７６を設け、電源７２側と接地側とを切換え自在とする。この電源７２により接近用電圧印加手段が構成されている。まず、スイッチ７６により接近用電圧Ｖ_apの電源７２をプローブ３６の遮光金属膜２１（コモン電極２０）に接続する。遮光金属膜２１は光ファイバ３３全体に付着させることができるので、光ファイバ３３（プローブ３６）の根元に電源７２を接続することでプローブ３６の先端に接近用電圧Ｖ_apを印加することができる。記録媒体３４はスピンドルモータ３５の軸を介して、基準電位（接地）に接続させておく。
【０１２０】
このようにしておくと光ファイバ３３（プローブ３６）先端の遮光金属膜２１と記録媒体３４表面間に接近用電圧Ｖ_apが印加される。従って、両者間に静電引力が働く。このとき、プローブ３６と記録媒体３４表面との間の距離ｄが２０ｎｍ以下にならないと、原子間力、即ちシアフォースは十分に働かない。しかるに、静電引力は接近用電圧Ｖ_apの２乗に比例し、プローブ３６と記録媒体３４表面との間の距離ｄの２乗に逆比例するので、シアフォースより遥かに離れた位置から働く。従って、静電引力は距離ｄに対する減衰がシアフォースに比べて遥かに緩やかであるため、プローブ３６と記録媒体３４表面間の距離ｄが大きくても両者の接近を水晶振動子４３の振幅の減少として捉えることができる。この距離ｄは接近用電圧Ｖ_apの値にもよるが、数十Ｖの場合、プローブ３６と記録媒体３４表面間の距離が数十μｍ程度でも水晶振動子４３の振幅減少を捉えることができる。どの程度のプローブ３６と記録媒体３４表面間の距離から、両者の接近を捉えるかは、接近用電圧Ｖ_apにより調整可能である。より遠くから両者の接近を捉えたい場合は接近用電圧Ｖ_apを大きくすればよい。
【０１２１】
この場合、本実施の形態によれば、電極２２，２３に印加する電圧Ｖ_1e，Ｖ_2eはプローブ３６に対する接近用電圧Ｖ_apの増減に対して同じ値で連動するので、プローブ３６と電極２２，２３との間の電位差はプローブ３６に対する接近用電圧Ｖ_apの増減に無関係である。従って、プローブ３６と電極２２，２３との間の電位差はバイアス電圧Ｖ_bと制御電圧−Ｖ_a，＋Ｖ_aとのみにより決まるので、プローブ３６のトラッキング動作に接近用電圧Ｖ_apは影響しない。
【０１２２】
待機時は、スライダ５４は記録媒体３４上に接触している。この時、スピンドルモータ３５は回転又は停止しているが、プローブ３６と記録媒体３４表面とが接触する危険性を考えると停止している方が好ましい。
【０１２３】
書き込み・読み取りを行う前に、プローブ３６と記録媒体３４との間に接近用電圧Ｖ_apを印加した状態で、圧電素子４７により水晶振動子４３、プローブ３６を共振周波数で加振し、水晶振動子４３の出力からプローブ３６の振動振幅を常に監視しつつ、ランプレートの速い電圧を積層圧電素子４５に印加して速いスピードで、プローブ３６を記録媒体３４表面に近づける。振幅が小さくなったところで、積層圧電素子４５の電圧をホールドしてプローブ３６と記録媒体３４表面とを接近させることを停止する。さらにプローブ３６と記録媒体３４との間の電位差をなくし、ランプレートの遅い電圧を積層圧電素子４５に印加して遅いスピードで微動のアクチュエータ（圧電素子など）により、プローブ３６の先端と記録媒体３４表面との間の距離が所望の距離になるように両者を接近させ、この後、書き込み・読み取りを始める。
【０１２４】
一例として、待機時は、プローブ３６の先端と耐摺動パッド４６の表面が約０．５μｍになるように予めスライダ５４を作製しておく。そして、例えば、接近用電圧Ｖ_apを２Ｖ程度とし、水晶振動子４３の出力からプローブ３６の振動振幅を常に監視しつつ、ランプレートの速い電圧を積層圧電素子４５に印加して速いスピードでプローブ３６と記録媒体３４表面とを接近させる。
【０１２５】
プローブ３６と記録媒体３４表面との間の距離が２００ｎｍ位になると、プローブ３６と記録媒体３４表面との間の静電引力により水晶振動子４３の振動振幅が小さくなる。これをコンピュータ４１が捉えて積層圧電素子４５の電圧をホールドしてプローブ３６と記録媒体３４表面とを接近させることを停止する。２００ｎｍ程度からプローブ３６と記録媒体３４表面との接近を検知し停止させれば、検知から停止までの間のオーバーランによりプローブ３６と記録媒体３４表面とが衝突することはない。従って、比較的速い速度（約０．１μｍ／ｓ）で最初のアプローチを行うことができる。
【０１２６】
さらに、今度はスイッチ７６を接地側に切換える。これにより、プローブ３６と記録媒体３４表面との間の電位差はなくなり、両者には静電引力は働かなくなる。この後、ランプレートの遅い電圧を積層圧電素子４５に印加して遅いスピード（約１０ｎｍ／ｓ）でプローブ３６の先端と記録媒体３４表面とを接近させていく。数十ｎｍ程度までプローブ３６と記録媒体３４表面とが接近すると、プローブ３６と記録媒体３４表面との間のシアフォースにより水晶振動子４３の振動振幅が小さくなる。所望の距離まで両者が近づいたところで、これをコンピュータ４１が捉えて積層圧電素子４５の変位を停止する。この時はアプローチの速度が前の段階より遅くなっているので、オーバーランが少なくなる。従って、停止時のプローブ３６と記録媒体３４表面との間の距離が小さくなっても両者が衝突することはない。この後、書き込み・読み取りを始める。
【０１２７】
このように、プローブ３６と記録媒体３４表面との間の距離が大きい時は速いスピードで両者を接近させつつ、静電引力を用いてプローブ３６と記録媒体３４表面との間の距離が大きい段階から両者の接近を捉えることにより衝突を防ぐことができる。プローブ３６と記録媒体３４表面との間の電位差と接近速度とを段階的に小さくすることで、以上のシーケンスを行うことができる。最後のアプローチでは両者間の電圧印加をなくしてシアフォースによるプローブ３６と記録媒体３４表面との間の距離検出を行ってアプローチを終了する。
【０１２８】
シアフォースだけのプローブ３６と記録媒体３４表面との間の距離検出の場合は、数十ｎｍに接近してからでないと両者の接近を検知できないので、アプローチの最初から数十ｎｍ／ｓなる非常にゆっくりとした速度でアプローチを行う必要があり、書き込み・読み取り動作の開始までに非常に時間がかかった。しかし、本実施の形態によれば、第３の従来例による場合と同様に、プローブ３６と記録媒体３４表面との間の距離に対応した接近速度を選ぶことができるので、書き込み・読み取り開始までの時間を短縮することができる。
【０１２９】
具体的には、積層圧電素子４５としては数十Ｖで５００μｍ程度の変位を得るために、厚さ２ｍｍ程度で２０〜３０層程度の積層数のものを用いる。電圧を印加すると積層圧電素子の厚さが増えるタイプのものでもよいが、待機時や、電源オフ時にプローブ３６と記録媒体３４表面との間の距離が大きくなるようにするために、電圧を印加すると厚みが減るタイプを用いることが好ましい。
【０１３０】
なお、本実施の形態では、最後のアプローチで、プローブ３６と記録媒体３４表面間の電位差をなくすようにしたが、これに限られない。例えば、最後のアプローチにおいて、一つ前のアプローチ段階での接近用電圧Ｖ_apよりもさらに電圧値を下げ、接近用電圧Ｖ_apを印加したままで静電引力を働かせ、アプローチを終了させるようにしてもよい。そして、接近用電圧Ｖ_apを印加し、静電引力を検出しながらプローブ３６と記録媒体３４表面間の距離を一定に保ちながら記録媒体３４への書き込み・読み取りを行わせることができる。また、最後のアプローチにおいて、一つ前のアプローチの段階での電圧よりも更に電圧を下げなくても同様の動作を行うことができる。
【０１３１】
このように、本実施の形態によれば、素早いアプローチを実現するためにプローブ３６に印加する接近用電圧Ｖ_apが、バイアス電圧Ｖ_bと制御電圧−Ｖ_a，＋Ｖ_aによるトラッキング制御電圧の低電圧化、トラッキング制御電圧に対する直線性の向上に影響を及ぼすことがない。従って、素早いアプローチとトラッキング制御電圧の低電圧化、トラッキング制御電圧に対する直線性の向上とを両立させることができる。また、素早いアプローチを実現するために、第１の従来例の如く特別なパターンを用いる必要がなく、かつ、信号処理時間が長くなることもない。
【０１３２】
なお、これらの第一ないし第三の実施の形態では、記録媒体１５，３４としてデータ列が円周状に並ぶ円盤状のディスクを想定したが、これに限らず、データ列が直線状に並ぶカード上の記録媒体であってもよい。
【０１３３】
本発明の第四の実施の形態を図４及び図５に基づいて説明する。本実施の形態は、基本的には、前述した第一の実施の形態の情報記録再生装置の場合と同様であるが、光ファイバ構造のプローブ１１に代えて、導電性のプローブ８１が用いられている。
【０１３４】
先端８１ａが非常に鋭利に、例えばその曲率半径が１００ｎｍ以下に形成された導電性のプロ−ブ８１は、その上端根元側はコモン電極２０部分を介してスライダ１２に固定され、記録媒体８２に対向する先端８１ａ側は自由になっている、いわゆる片持ち梁構造とされている。先端８１ａはエッチングや電解研磨法などにより細く先鋭化されている。このプローブ８１と記録媒体８２との間に所定のバイアス電圧Ｖｂを印加し、プローブ８１の先端８１ａと記録媒体８２の表面との間の距離が１０ｎｍ以下になると、両者間にトンネル電流が流れる。
【０１３５】
記録媒体８２としては、例えば、記録層８３の抵抗が低い材料で形成され、その下地に導電性の薄膜或いは基板による導電層８４を有する構成が考えられる。図５に記録媒体８２の構成例を示す。記録層８３はとしては相変化材料が挙げられる。例えば、ＧｅＴｅＳｂ薄膜或いはＡｇＩｎＳｂＴｅ薄膜が考えられる。これらの膜をスパッタリング法などで成膜した場合、その膜はアモルファス相になる。この膜に、前述した方法によりトンネル電流を流す。すると、電流の流れたところでジュール熱が発生し、その部分が多結晶化する。このようにしてアモルファス相のフィールドに多結晶相のマークを書くことができる。このマークの有無により情報を書き込むことができる。これらの膜が多結晶相の場合の比抵抗とアモルファス相の場合の比抵抗が異なる。従って、プローブ８１の先端８１ａと記録層８３の表面との距離が一定であっても、抵抗値が異なるので、多結晶層の上にプローブ８１の先端８１ａがある場合のトンネル電流の方がアモルファス層のそれよりも大きくなる。この電流値はバイアス電圧Ｖ_bと導電性のプローブ８１との間に設けた電流計８５により測定することができる。これにより書き込んだマークを読み取ることができる。なお、読み取る時の電流は書き込む時の電流よりも少なくした方がよい。
【０１３６】
別な方法としては、スパッタリング法による成膜後の記録層８３を１回別な方法で全面多結晶化し、前述の場合と同じ方法で、多結晶のフィールドにアモルファス相のマークを書き込み、読み取るようにすることもできる。また、記録層８３の材料としてはキノン環とヒドロキノン環を両端に有する有機分子であってもよい(1994年第５５回応用物理学界学術講演会における発表20ｐ-Ｑ-9に記載)。
【０１３７】
プローブ８１と記録媒体８２の導電層８４及び接地との間にはバイアス電圧Ｖｂを印加するバイアス電圧印加手段としての電源６１が接続されている。このバイアス電圧Ｖｂは正負何れであってもよい。
【０１３８】
また、スライダ１２が使用されるときの記録媒体８２の半径方向（トラッキング方向）に、プローブ８１を挟むように一対の電極２２，２３が設けられている。これらの電極２２，２３はスライダ１２内に固定されている。これらの電極２２，２３とプローブ８１のコモン電極２０（導電性のプローブ８１自身）との間に各々別々の電圧Ｖ₁，Ｖ₂を印加する。この電圧Ｖ₁，Ｖ₂を生成するため、電極２２，２３と接地との間には、各々電圧Ｖ_1e，Ｖ_2eなる制御電圧印加手段としての電源６２，６３が接続されている。従って、電圧Ｖ₁，Ｖ₂は電源６１によるバイアス電圧Ｖｂと電源６２，６３による電圧Ｖ_1e，Ｖ_2eとの重畳電圧として印加されるもので、これらの電源が電圧印加手段として作用する。ここに、これらの電源６１，６２，６３の基準電圧は接地で共通されている。
【０１３９】
これにより、電極２２又は２３と導電性のプローブ８１との間に静電引力が働き、導電性のプローブ８１は片持ち梁となりその先端８１ａが記録媒体８２の半径方向にスイングする。これにより、トラッキングに必要なプローブ８１の先端８１ａの移動が行われる。
【０１４０】
図４における、▲１▼の方向の静電引力Ｆ₁は前述した(１０)式、▲２▼の方向の静電引力Ｆ₂は前述した(１１)式で表される。これより、静電引力は電圧の２乗に比例し、距離の２乗に反比例することが分かる。ここに、電源６２，６３による電圧Ｖ_1e，Ｖ_2eを前述した(１４)(１５)式のような電圧とし、これらの電圧ΔＶを変動させることで、導電性のプローブ８１の先端８１ａを動かす。この場合に各々の電極２２，２３と導電性のプローブ８１との間の電位差Ｖ₁，Ｖ₂は、前述した（１６）（１７）式で示すになる。従って、導電性のプローブ８１に働く力Ｆは前述した(１８)式で示される。このようにすると静電引力は制御電圧ΔＶに比例するので、制御しやすくなる。
【０１４１】
ここに、本実施の形態によれば、バイアス電圧Ｖ_bは制御電圧ΔＶ用の電圧Ｖ_1e，Ｖ_2eとは独立に設けられた電圧であり、かつ、これらの基準電圧は接地（ＧＮＤ）で共通であるので、電位の安定性が前述した第２の従来例の場合に比べて増し、また、回路構成も単純になる。
【０１４２】
また、バイアス電圧Ｖｂは、静電引力が制御電圧ΔＶに比例し、制御しやすくするためと、記録媒体８２と導電性のプローブ８１との間にトンネル電流を流すための両方の役目がある。両者の役目が両立するように電圧或いはプローブ８１の形状・寸法を定める必要がある。
【０１４３】
本発明の第五の実施の形態を図４及び図５に基づいて説明する。構成については、第四の実施の形態で説明したので、説明を省略する。
【０１４４】
まず、▲１▼の方向に導電性のプローブ８１を動かすときは電圧Ｖ_1eのみを印加し、電圧Ｖ_2eは印加しない。また、▲２▼の方向に導電性のプローブ８１を動かすときは、その逆である。この時の▲１▼方向の静電引力Ｆ₁は前述した(２１)式、▲２▼方向の静電引力Ｆ₂は前述した(２２)式で表される。これより、静電引力は電圧の２乗に比例し、距離の２乗に反比例することが分かる。
【０１４５】
ここで、▲１▼の方向に動く場合を考えると、電圧Ｖ_2eは印加しない。また、ｄ₁＝ｄ₂＝ｄ，Ｓ１＝Ｓ₂＝Ｓと書き直すものとする。プローブ８１を制御するために、ダイナミックに変化する電圧をＶ_aとすると、
Ｖ_1e＝Ｖ_a
となり、導電性のプローブ８１に働く力Ｆは前述した(２１)式だけとなるので、前述した(２５)式で表される。
【０１４６】
次に、図４に示すように、電極２２，２３とプローブ８１との間にバイアス電圧Ｖ_bがあり、各々の電極２２，２３に印加されるプローブ８１を制御する制御電圧Ｖ_1e，Ｖ_2eの極性が異なり絶対値が同じ電圧の場合を考える。即ち、Ｖ_1e＝−Ｖa，Ｖ_2e＝＋Ｖaとすると、▲１▼方向の静電引力Ｆ₁は前述した(２６)式、▲２▼方向の静電引力Ｆ₂は前述した(２７)式で表される。両方の静電引力を合わせて導電性のプローブ８１に働く力Ｗは、前述した(２８)式で表される。
【０１４７】
よって、バイアス電圧Ｖ_bは、制御電圧Ｖ_aに対して前述した(３０)式、即ち、
Ｖ_b＞Ｖ_a／４……(３０)
を満たせばよいこととなる。
【０１４８】
即ち、導電性のプローブ８１の位置を制御する制御電圧Ｖ_aの１／４以上のバイアス電圧Ｖ_bを印加すると、このバイアス電圧Ｖ_bを印加しないで制御電圧Ｖ_aだけをダイナミックに変化させて導電性のプローブ８１を動かすための制御を行う場合の力よりも、バイアス電圧Ｖ_bを印加した上で制御電圧Ｖ_aをダイナミックに変化させて導電性のプローブ８１を動かすための制御を行う場合の力の方が大きくなる。逆に言うと、前述した(３０)式の条件を満たせば、同じ力を得るのにより低電圧の制御電圧Ｖ_aで済むことになる。この制御電圧Ｖ_aはプローブ８１のトラッキングを行うために高速に変動しなければいけないので、この電圧値が小さくなることで駆動回路の負担を小さくすることができる。また、バイアス電圧Ｖ_bは単なる直流電圧なので、高電圧な回路を構成することは制御電圧Ｖ_aを高電圧にする場合よりも遥かに簡単である。
【０１４９】
このように、本実施の形態によれば、前述した(３０)式の条件を満たすようにバイアス電圧Ｖ_bの電圧値を設定したので、このバイアス電圧Ｖ_bを印加する効果として、電圧に対する静電引力の直線性が良くなるだけでなく、駆動回路の負担を軽減させ得る効果を持つ。この結果、導電性のプローブ８１をトラッキングさせるためにダイナミックに変動する制御電圧Ｖ_aの電圧を低電圧化できることにより、制御電圧Ｖ_aを出力する回路の負担（コスト、消費電力、サイズ）を低減させることができる。
【０１５０】
本発明の第六の実施の形態を図６及び図７に基づいて説明する。本実施の形態は、基本的には、前述した図４、図５及び図２３で示した情報記録再生装置の場合と同様であり、同一部分は同一符号を用いて示す。
【０１５１】
前述した第四の実施の形態で述べたような導電性で、先端８１ａが非常に鋭く加工されたプローブ８１には、電流計８６とスイッチ８７とを介して電源８８による接近用電圧Ｖ_ap或いはパルス電圧源８９によるパルス電圧又は接地電位が印加されるようになっている。記録媒体８２はスピンドルモータ３５により回転される。記録媒体８２の表面には比抵抗のコントラストを持つ領域（マーク）により情報が記録されている。導電性のプローブ８１の先端８１ａを記録媒体８２の表面から十ｎｍ以下の距離に近づけると、プローブ８１の先端８１ａから記録媒体８２にトンネル電流が流れる、これにより、前述のマークの比抵抗に対応したトンネル電流値が電流計８６により検出される。この出力は、２値化回路９０でデジタル情報に変換され、コンピュータ４１に入力され、記録媒体８２上の情報が読み取られる。記録媒体８２は導電性のプローブ８１と相対運動をしているので、円周方向（トラック方向）に並んでいるマークに記録されている情報が時系列にコンピュータ４１に貯えられていく。
【０１５２】
記録媒体８２が書き込み可能なもの、即ち、前述した実施の形態で述べたようなトンネル電流値により、記録層８３の比抵抗が変化するようなものであれば、同じようにデータを書き込むこともできる。必要な書き込みパルス信号がコンピュータ４１によりパルス電圧源８９に与えられ、これがパルス電圧源８９を駆動して、導電性のプローブ８１の先端から記録媒体８２の表面にトンネル電流を流し、このジュール熱により記録媒体８２の記録層８３の比抵抗を変化させ、情報を書き込んでいく。
【０１５３】
この際、記録媒体８２の表面と導電性のプローブ８１の先端との間隔は十ｎｍ以下にしなければならない。実際の記録媒体８２は凹凸があり、記録媒体８２も回転に伴い面ぶれを起こして上下動するのが普通なので、この間隔を一定にするように制御を行う必要がある。この制御のために、本実施の形態でも、記録媒体８２の表面と導電性のプローブ８１の先端８１ａに原子間力に基づくシアフォースや静電引力を利用する。
【０１５４】
ここに、導電性のプローブ８１は水晶振動子４３の片方の片持ち梁に接着されている。水晶振動子４３はＬ字型のホルダ４４を介して積層圧電素子４５に接続されている。積層圧電素子４５は耐摺動パッド４６の上に接続されている。耐摺動パッド４６は記録媒体８２の表面に接触している。記録媒体８２が回転すると、記録媒体８２を耐摺動パッド４６が摺動し、記録媒体８２とプローブ８１との間で相対運動が生じる。積層圧電素子４５は電圧を印加するとＺ方向に伸び縮みするので、プローブ８１と記録媒体８２の表面との間の距離を変えることができる。
【０１５５】
水晶振動子４３は圧電素子４７によりその共振周波数で加振される。記録媒体８２の表面がプローブ８１の先端８１ａに近づくと、記録媒体８２の表面とプローブ８１の先端８１ａとの間に原子間力に基づくシアフォースや静電引力が働く。この力が記録媒体８２の表面とプローブ８１の先端８１ａとの間のばねとして働き、この振動系全体の共振周波数が変化する。しかし、圧電素子４７により、加振されている周波数は以前と変わらないので、振動系全体は共振状態から外れ、これにより振動の振幅は小さくなる。水晶振動子４３に生じる電圧は差動増幅器４８で増幅され、ロックインアンプ４９に入力される。ロックインアンプ４９は振動周波数に同期して水晶振動子４３の振幅を直流電圧に増幅・変換する。ロックインアンプ４９の出力はＡ／Ｄ変換器５１を介してコンピュータ４１に取り込まれる。コンピュータ４１は導電性のプローブ８１と記録媒体８２の表面との間の、所望の距離に対応する基準値との差から、プローブ８１と記録媒体８２の表面との間の距離を制御する数値を計算し、出力する。Ｄ／Ａ変換器５２でこの出力値がアナログ電圧に変換された後、パワーアンプ５３により増幅されて、積層圧電素子４５に入力される。これにより、プローブ８１と記録媒体８２の表面との間の距離がコンピュータ４１により制御される。
【０１５６】
ここに、耐摺動パッド４６も含めてその上に搭載されている物全体をスライダ５４と呼ぶ。スライダ５４は図示しないサスペンション、アーム、アームモータを介してスピンドルモータ３５が固定されている基板に固定されている（図２０に示した構成参照）。但し、スライダ５４はアームモータによりトラッキング方向には移動できる。また、サスペンションによりＺ方向に上下動可能とされている。しかし、サスペンションによりスライダ５４は適当な力で記録媒体８２の表面に押し付けられており、耐摺動パッド４６は記録媒体８２の表面に接触している。
【０１５７】
一方、導電性のプローブ８１の先端８１ａを記録媒体８２のマーク列（トラック）にトラッキングさせるためには、トラッキングアクチュエータが必要となる。このトラッキングのために、第四又は第五の実施の形態で説明したように、静電引力を利用するものである。従って、プローブ８１付近の構成としては、図４に示した導電性のプローブ８１の場合と同様な構成とされている。即ち、導電性のプローブ８１をトラッキング方向に挟むように一対の電極２２，２３が設けられ、これらの電極２２，２３に電圧を印加してプローブ８１と電極２２，２３との間に働く力で導電性のプローブ８１の先端８１ａを曲げてトラッキングを行う。
【０１５８】
図７は、電極２２，２３部分周辺をトラッキング方向に断面し拡大して示す断面構造図である。これらの電極２２，２３には、各々重畳電圧印加手段として作用する３入力加算アンプ７１ａ，７１ｂの出力側が接続されている。一つの加算アンプ７１ａの入力側にはプローブ８１に選択的に印加させるための接近用電圧Ｖ_ap又は接地電圧とバイアス電圧Ｖ_bと制御電圧−Ｖ_aとの電源７２，７３，７４が接続され、もう一方の加算アンプ７１ｂの入力側には接近用電圧Ｖ_ap又は接地電圧とバイアス電圧Ｖ_bと制御電圧＋Ｖ_aとの電源７２，７３，７５が接続されている。従って、一方の電極２２に印加される電圧Ｖ_1eは導電性のプローブ８１に印加される接近用電圧Ｖ_ap又は接地電圧とバイアス電圧Ｖ_bと制御電圧−Ｖ_aとが重畳された電圧となる。他方の電極２３に印加される電圧Ｖ_2eはプローブ８１に印加される接近用電圧Ｖ_ap又は接地電圧とバイアス電圧Ｖ_bと制御電圧＋Ｖ_aとが重畳された電圧となる。導電性のプローブ８１のトラッキングは制御電圧＋Ｖ_a，−Ｖ_aを変化させることにより行う。制御電圧＋Ｖ_a，−Ｖ_aから独立させたバイアス電圧Ｖ_bを重畳させて印加させるのは、第一、第二の実施の形態で説明したように制御電圧＋Ｖ_a，−Ｖ_aに対する静電引力の直線性の向上と、低電圧化を図るためである。また、導電性のプローブ８１には接近用電圧Ｖ_ap又は接地電圧が印加される。何れの電圧を印加するかについては、後述する。
【０１５９】
以上のような情報記録再生装置が待機状態にある時は、導電性のプローブ８１と記録媒体８２とが接触しないようにプローブ８１は記録媒体８２から遠くに離しておく。よって、上述したように書き込み或いは読み取り動作を始める前に、導電性のプローブ８１を記録媒体８２表面に近づける作業が必要となる。
【０１６０】
この際、上述したように導電性のプローブ８１と記録媒体８２表面との間の距離をシアフォースのみで知ろうとすると、両者間の距離が数十ｎｍに近づくまで、記録媒体８２表面へのプローブ８１の接近を知ることができない。これにより衝突が生じ易い。そこで、本実施の形態では、第３の従来例による提案の場合と同様に、導電性のプローブ８１と記録媒体８２表面との間に電位差を生じさせることによりこれを解決している。
【０１６１】
その前提として、プローブ８１はその先端８１ａまで導電性の物であることと記録媒体８２もまた導電性の物であることが必要である。前者の条件は当然、満たしている。また、記録媒体８２も光磁気材料、相変化材料などは導体又は半導体であり比抵抗が低いので、多くの場合、後者の条件も満たしている。
【０１６２】
このような前提の下、コンピュータ４１で切換え制御可能なスイッチ８７を設け、接近用電圧Ｖ_apの電源８８側と接地側とパルス電圧源８９側とを切換え自在とする。この接近用電圧Ｖ_apの電源８８により接近用電圧印加手段が構成されている。まず、スイッチ８７により接近用電圧Ｖ_apの電源８８を導電性のプローブ８１に接続する。このプローブ８１の根元に電源８８を接続することでプローブ８１の先端８１ａに接近用電圧Ｖ_apを印加することができる。記録媒体８２の導電層８４はスピンドルモータ３５の軸を介して、基準電位（接地）に接続させておく。
【０１６３】
このようにしておくと導電性のプローブ８１と記録媒体８２表面間に接近用電圧Ｖ_apが印加される。従って、両者間に静電引力が働く。このとき、プローブ８１と記録媒体８２表面との間の距離ｄが２０ｎｍ以下にならないと、原子間力、即ちシアフォースは十分に働かない。しかるに、静電引力は接近用電圧Ｖ_apの２乗に比例し、導電性のプローブ８１と記録媒体８２表面との間の距離ｄの２乗に逆比例するので、シアフォースより遥かに離れた位置から働く。従って、静電引力は距離ｄに対する減衰がシアフォースに比べて遥かに緩やかであるため、導電性のプローブ８１と記録媒体８２表面との間の距離ｄが大きくても両者の接近を水晶振動子４３の振幅の減少として捉えることができる。この距離ｄは接近用電圧Ｖ_apの値にもよるが、数十Ｖの場合、導電性のプローブ８１と記録媒体８２表面との間の距離が数十μｍ程度でも水晶振動子４３の振幅減少を捉えることができる。どの程度のプローブ８１と記録媒体８２表面との間の距離から、両者の接近を捉えるかは、接近用電圧Ｖ_apにより調整可能である。より遠くから両者の接近を捉えたい場合は接近用電圧Ｖ_apを大きくすればよい。
【０１６４】
この場合、本実施の形態によれば、電極２２，２３に印加する電圧Ｖ_1e，Ｖ_2eは導電性のプローブ８１に対する接近用電圧Ｖ_apの増減に対して同じ値で連動するので、プローブ８１と電極２２，２３との間の電位差はプローブ８１に対する接近用電圧Ｖ_apの増減に無関係である。従って、プローブ８１と電極２２，２３との間の電位差はバイアス電圧Ｖ_bと制御電圧−Ｖ_a，＋Ｖ_aとのみにより決まるので、導電性のプローブ８１のトラッキング動作に接近用電圧Ｖ_apは影響しない。
【０１６５】
待機時は、スライダ５４は記録媒体８２上に接触している。この時、スピンドルモータ３５は回転又は停止しているが、導電性のプローブ８１と記録媒体８２表面とが接触する危険性を考えると停止している方が好ましい。
【０１６６】
書き込み・読み取りを行う前に、導電性のプローブ８１と記録媒体８２との間に接近用電圧Ｖ_apを印加した状態で、圧電素子４７により水晶振動子４３、導電性のプローブ８１を共振周波数で加振し、水晶振動子４３の出力からプローブ８１の振動振幅を常に監視しつつ、ランプレートの速い電圧を積層圧電素子４５に印加して速いスピードで、プローブ８１を記録媒体８２表面に近づける。振幅が小さくなったところで、積層圧電素子４５の電圧をホールドしてプローブ８１と記録媒体８２表面とを接近させることを停止する。さらにプローブ８１と記録媒体８２との間の電位差をなくし、ランプレートの遅い電圧を積層圧電素子４５に印加して遅いスピードで微動のアクチュエータ（圧電素子など）により、プローブ８１の先端８１ａと記録媒体８２表面との間の距離が所望の距離になるように両者を接近させ、この後、書き込み・読み取りを始める。
【０１６７】
一例として、待機時は、導電性のプローブ８１の先端８１ａと耐摺動パッド４６の表面が約０．５μｍになるように予めスライダ５４を作製しておく。そして、例えば、接近用電圧Ｖ_apを２Ｖ程度とし、水晶振動子４３の出力からプローブ８１の振動振幅を常に監視しつつ、ランプレートの速い電圧を積層圧電素子４５に印加して速いスピードでプローブ８１と記録媒体８２表面とを接近させる。
【０１６８】
プローブ８１と記録媒体８２表面との間の距離が２００ｎｍ位になると、導電性のプローブ８１と記録媒体８２表面との間の静電引力により水晶振動子４３の振動振幅が小さくなる。これをコンピュータ４１が捉えて積層圧電素子４５の電圧をホールドしてプローブ８１と記録媒体８２表面とを接近させることを停止する。２００ｎｍ程度からプローブ８１と記録媒体８２表面との接近を検知し停止させれば、検知から停止までの間のオーバーランによりプローブ８１と記録媒体８２表面とが衝突することはない。従って、比較的速い速度（約０．１μｍ／ｓ）で最初のアプローチを行うことができる。
【０１６９】
さらに、今度はスイッチ８７を接地側に切換える。これにより、導電性のプローブ８１と記録媒体８２表面との間の電位差はなくなり、両者には静電引力は働かなくなる。この後、ランプレートの遅い電圧を積層圧電素子４５に印加して遅いスピード（約１０ｎｍ／ｓ）でプローブ８１の先端８１ａと記録媒体８２表面とを接近させていく。
【０１７０】
数十ｎｍ程度までプローブ８１と記録媒体８２表面とが接近すると、プローブ８１と記録媒体８２表面との間のシアフォースにより水晶振動子４３の振動振幅が小さくなる。所望の距離まで両者が近づいたところで、これをコンピュータ４１が捉えて積層圧電素子４５の変位を停止する。この時はアプローチの速度が前の段階より遅くなっているので、オーバーランが少なくなる。従って、停止時のプローブ８１と記録媒体８２表面との間の距離が小さくなっても両者が衝突することはない。この後、書き込み・読み取りを始める。書き込みを行う時は、スイッチ８７により導電性のプローブ８１とパルス電圧源８９とを接続し、パルス電圧に基づくトンネル電流が導電性のプローブ８１から記録媒体８２の記録層８３に流れるようにする。これにより、電流が流れた部分の比抵抗の変化が生じる。例えば記録層８３が相変化材料の場合、アモルファス相のフィールドに多結晶相のマークを書くことができるし、或いは多結晶のフィールドにアモルファス相のマークを書き込むことができる。マークを読み取る時は電源８による接近用電圧Ｖ_apを印加する。しかし、この電圧値はアプローチの時の電圧値とは異なる、読み取りに適したトンネル電流値を得られ電圧値にする必要がある。即ち、読み取りのトンネル電流により記録マークの相状態が変化しないような電圧値にする必要がある。一般的にはアプローチの時の電圧よりも小さい値にする。
【０１７１】
このように、導電性のプローブ８１と記録媒体８２表面との間の距離が大きい時は速いスピードで両者を接近させつつ、静電引力を用いてプローブ８１と記録媒体８２表面との間の距離が大きい段階から両者の接近を捉えることにより衝突を防ぐことができる。プローブ８１と記録媒体８２表面との間の電位差と接近速度とを段階的に小さくすることで、以上のシーケンスを行うことができる。最後のアプローチでは両者間の電圧印加をなくしてシアフォースによるプローブ８１と記録媒体８２表面との間の距離検出を行ってアプローチを終了する。
【０１７２】
シアフォースだけの導電性のプローブ８１と記録媒体８２表面との間の距離検出の場合は、数十ｎｍに接近してからでないと両者の接近を検知できないので、アプローチの最初から数十ｎｍ／ｓなる非常にゆっくりとした速度でアプローチを行う必要があり、書き込み・読み取り動作の開始までに非常に時間がかかった。しかし、本実施の形態によれば、第３の従来例による場合と同様に、導電性のプローブ８１と記録媒体８２表面との間の距離に対応した接近速度を選ぶことができるので、書き込み・読み取り開始までの時間を短縮することができる。
【０１７３】
具体的には、積層圧電素子４５としては数十Ｖで５００μｍ程度の変位を得るために、厚さ２ｍｍ程度で２０〜３０層程度の積層数のものを用いる。電圧を印加すると積層圧電素子の厚さが増えるタイプのものでもよいが、待機時や、電源オフ時にプローブ８１と記録媒体８２表面との間の距離が大きくなるようにするために、電圧を印加すると厚みが減るタイプを用いることが好ましい。
【０１７４】
なお、本実施の形態では、最後のアプローチで、導電性のプローブ８１と記録媒体８２表面間の電位差をなくすようにしたが、これに限られない。例えば、最後のアプローチにおいて、一つ前のアプローチ段階での接近用電圧Ｖ_apよりもさらに電圧値を下げ、接近用電圧Ｖ_apを印加したままで静電引力を働かせ、アプローチを終了させるようにしてもよい。そして、接近用電圧Ｖａｐを印加し、静電引力を検出しながら導電性のプローブ８１と記録媒体８２表面間の距離を一定に保ちながら記録媒体８２への書き込み・読み取りを行わせることができる。また、最後のアプローチにおいて、一つ前のアプローチの段階での電圧よりも更に電圧を下げなくても同様の動作を行うことができる。
【０１７５】
このように、本実施の形態によれば、素早いアプローチを実現するために導電性のプローブ８１に印加する接近用電圧Ｖ_apが、バイアス電圧Ｖ_bと制御電圧−Ｖ_a，＋Ｖ_aによるトラッキング制御電圧の低電圧化、トラッキング制御電圧に対する直線性の向上に影響を及ぼすことがない。従って、素早いアプローチとトラッキング制御電圧の低電圧化、トラッキング制御電圧に対する直線性の向上とを両立させることができる。また、素早いアプローチを実現するために、第１の従来例の如く特別なパターンを用いる必要がなく、かつ、信号処理時間が長くなることもない。
【０１７６】
なお、これらの第四ないし第六の実施の形態では、記録媒体としてデータ列が円周状に並ぶ円盤状のディスクを想定したが、これに限らず、データ列が直線状に並ぶカード上の記録媒体であってもよい。
【０１７７】
本発明の第七の実施の形態を図８及び図９に基づいて説明する。本実施の形態は、基本的には、前述した第四の実施の形態の情報記録再生装置の場合と同様であるが、再生専用の情報再生装置に適用されており、同一部分は同一符号を用いて示す。
【０１７８】
先端９１ａが非常に鋭利に、例えばその曲率半径が１００ｎｍ以下の導電性のプロ−ブ９１は、その上端根元側はコモン電極２０部分を介してスライダ１２に固定され、記録媒体９２に対向する先端９１ａ側は自由になっている、いわゆる片持ち梁構造とされている。先端９１ａはエッチングや電解研磨法などにより細く先鋭化されている。このプローブ９１は、プローブ９１全体が導電性物質で構成されている必要はない。例えば非導電性の先鋭化された針に導電性物質をスパッタなどによりコートしたものでもよい。先端９１ａ部分も前述した第一の実施の形態（図1）のプローブ１１のように、先端の一部に非導電性材料が露出していてもよい。
【０１７９】
本実施の形態の構成で記録媒体９２の情報を読み取る動作を図９で説明する。このプローブ９１は図示しない水晶振動子に接続され、水晶振動子は図示しない圧電素子に接続されている。スライダ１２全体は探針-記録媒体間制御用圧電素子(以下、距離制御用圧電素子)９３に接続され、これによりプローブ９１は記録媒体９２に対して上下移動が可能である。記録媒体９２は基板９４と記録層９５とからなり、記録層９５上には記録した情報に対応したピット(窪み)９６が形成されている。これは突起であってもよい。記録層９５は電荷が帯電しないように導電性材料や半導電性材料であることが好ましい。
【０１８０】
水晶振動子は圧電素子によりその共振周波数で加振される。記録媒体９２の表面がプローブ９１の先端９１ａに近づくと、記録媒体９２の表面とプローブ９１の先端９１ａとの間に原子間力に基づくシアフォースが働く。この力が記録媒体９２の表面とプローブ９１の先端９１ａとの間のばねとして働き、この振動系全体の共振周波数が変化する。しかし、圧電素子により、加振されている周波数は以前と変わらないので、振動系全体は共振状態から外れ、これにより振動の振幅は小さくなる。水晶振動子に生じる電圧は図示しない差動増幅器で増幅され、図示しないロックインアンプに入力される。ロックインアンプは振動周波数に同期して水晶振動子の振幅を直流電圧に増幅・変換する。ロックインアンプの出力は図示しないＡ／Ｄ変換器を介して図示しないコンピュータに取り込まれる。コンピュータはプローブと記録媒体の表面との間の、所望の距離に対応する基準値との差から、プローブと記録媒体の表面との間の距離を制御する数値を計算し、出力する。図示しないＤ／Ａ変換器でこの出力値がアナログ電圧に変換された後、図示しないパワーアンプにより増幅されて、積層圧電素子に入力される。これにより、プローブ９１と記録媒体９２の表面との間の距離がコンピュータにより一定に制御される。プローブ９１の先端９１ａと記録媒体９２が相対的に移動(走査)すると時系列に記録ピット９６がプローブ９１の先端９１ａの下にくる。記録ピット９６のところではプローブ９１の先端９１ａと記録媒体９２表面の距離が大きくなるので、これを一定にしようとコンピュータがパワーアンプ９７を介して距離制御用圧電素子９３を制御する。コンピュータが距離制御用圧電素子９３を制御する信号から記録媒体９２表面の凹凸の情報を得ることができる。即ち、記録された情報を知ることができる。
【０１８１】
また、別な方法で記録媒体状の情報を読み取ることができる。即ち、図９に示したような所謂フィードバック制御は行わない。すると、走査が行われると、プローブ９１の先端９１ａと記録媒体９２との間の距離が、記録ピット９６がプローブ９１の先端９１ａの下にきた時は距離が大きくなり、それ以外のところでは小さくなるようにする。これにより、記録ピット９６がプローブ９１の先端９１ａの下にきた時は水晶振動子(従って、プローブ９１)の振幅は大きくなり、それ以外のところでは小さくなる。この振幅を増幅するロックインアンプの出力から記録媒体９２表面の凹凸の情報を得ることができる。即ち、記録された情報を知ることができる。なお、このピットはＣＤ−ＲＯＭ作製に使われているスタンパにより作製することができる。
【０１８２】
図９においても各電圧Ｖ_b、Ｖ_1e、Ｖ_2eの接続関係は第四の実施の形態の場合と同じである。従って、このような構成により、第四の実施の形態と同じようにトラッキング動作を行う静電引力が制御電圧ΔＶに比例するので、制御しやすくなる。さらに、バイアス電圧Ｖ_bは制御電圧ΔＶ用の電圧Ｖ_1e，Ｖ_2eとは独立に設けられた電圧であり、かつ、これらの基準電圧は接地（ＧＮＤ）で共通であるので、電位の安定性が前述した第２の従来例の場合に比べて増し、また、回路構成も単純になる。
【０１８３】
また、本実施の形態に関しても、前述した第五の実施の形態の場合と同様に、前述した(３０)式の条件を満たすようにバイアス電圧Ｖ_bと制御電圧Ｖ_aとの関係を設定することが望ましい。即ち、プローブ９１の位置を制御する制御電圧Ｖ_aの１／４以上のバイアス電圧Ｖ_bを印加すると、このバイアス電圧Ｖ_bを印加しないで制御電圧Ｖ_aだけをダイナミックに変化させてプローブ９１を動かすための制御を行う場合の力よりも、バイアス電圧Ｖｂを印加した上で制御電圧Ｖ_aをダイナミックに変化させてプローブ９１を動かすための制御を行う場合の力の方が大きくなる。逆に言うと、前述した(３０)式の条件を満たせば、同じ力を得るのにより低電圧の制御電圧Ｖ_aで済むことになる。この制御電圧Ｖ_aはプローブ９１のトラッキングを行うために高速に変動しなければいけないので、この電圧値が小さくなることで駆動回路の負担を小さくすることができる。また、バイアス電圧Ｖ_bは単なる直流電圧なので、高電圧な回路を構成することは制御電圧Ｖ_aを高電圧にする場合よりも遥かに簡単である。このように前述した(３０)式の条件を満たすようにバイアス電圧Ｖ_bの電圧値を設定することで、このバイアス電圧Ｖ_bを印加する効果として、電圧に対する静電引力の直線性が良くなるだけでなく、駆動回路の負担を軽減させ得る効果を持つ。この結果、プローブ９１をトラッキングさせるためにダイナミックに変動する制御電圧Ｖ_aの電圧を低電圧化できることにより、制御電圧Ｖ_aを出力する回路の負担（コスト、消費電力、サイズ）を低減させることができる。
【０１８４】
本発明の第八の実施の形態を図１０及び図１１に基づいて説明する。本実施の形態は、基本的には、前述した図６及び図７で示した情報記録再生装置の場合と同様であり、同一部分は同一符号を用いて示す。
【０１８５】
前述したような導電性で、先端８１ａが非常に鋭く加工されたプローブ８１には、スイッチ８７を介して接近用電圧Ｖ_apの電源８８或いは接地電位が印加されるようになっている。記録媒体８２はスピンドルモータ３５により回転される。記録媒体８２上には記録した情報に対応したピット(窪み)が形成されている。これは突起であってもよい。導電性のプローブ８１の先端８１ａを記録媒体８２の表面から数十ｎｍ以下の距離に近づけると、先に述べたシアフォースの働きで水晶振動子４３(従って、プローブ８１)の振動振幅が小さくなる。この振動振幅を一定にしようとして積層圧電素子４５を制御する。この制御信号、或いは水晶振動子４３の振動振幅を増幅したロックインアンプ４９の出力がプローブ８１直下のピットの有無により変化する。この出力は、２値化回路でデジタル情報に変換され、コンピュータ４１に入力され、記録媒体８２上の情報が読み取られる。記録媒体８２は導電性のプローブ８１と相対運動をしているので、円周方向（トラック方向）に並んでいるマークに記録されている情報が時系列にコンピュータ４１に貯えられていく。
【０１８６】
この際、記録媒体８２の表面と導電性のプローブ８１の先端８１ａとの間隔は十ｎｍ以下にしなければならない。実際の記録媒体８２は凹凸があり、記録媒体８２も回転に伴い面ぶれを起こして上下動するのが普通なので、この間隔を一定にするように制御を行う必要がある。この制御のために、本実施の形態でも、記録媒体８２の表面とプローブ８１の先端８１ａに原子間力に基づくシアフォースや静電引力を利用する。
【０１８７】
ここに、導電性のプローブ８１は水晶振動子４３の片方の片持ち梁に接着されている。水晶振動子４３はＬ字型のホルダ４４を介して積層圧電素子４５に接続されている。積層圧電素子４５は耐摺動パッド４６の上に接続されている。耐摺動パッド４６は記録媒体８２の表面に接触している。記録媒体８２が回転すると、記録媒体８２を耐摺動パッド４６が摺動し、記録媒体８２とプローブ８１との間で相対運動が生じる。積層圧電素子４５は電圧を印加するとＺ方向に伸び縮みするので、プローブ８１と記録媒体８２の表面との間の距離を変えることができる。
【０１８８】
水晶振動子４３は圧電素子４７によりその共振周波数で加振される。記録媒体８２の表面が導電性のプローブ８１の先端８１ａに近づくと、記録媒体８２の表面と導電性のプローブ８１の先端８１ａとの間に原子間力に基づくシアフォースや静電引力が働く。この力が記録媒体８２の表面とプローブ８１の先端８１ａとの間のばねとして働き、この振動系全体の共振周波数が変化する。しかし、圧電素子４７により、加振されている周波数は以前と変わらないので、振動系全体は共振状態から外れ、これにより振動の振幅は小さくなる。水晶振動子４３に生じる電圧は差動増幅器で増幅され、ロックインアンプ４９に入力される。ロックインアンプ４９は振動周波数に同期して水晶振動子４３の振幅を直流電圧に増幅・変換する。ロックインアンプ４９の出力はＡ／Ｄ変換器５１を介してコンピュータ４１に取り込まれる。コンピュータ４１はプローブ８１と記録媒体８２の表面との間の所望の距離に対応する基準値との差から、プローブ８１と記録媒体８２の表面との間の距離を制御する数値を計算し、出力する。Ｄ／Ａ変換器５２でこの出力値がアナログ電圧に変換された後、パワーアンプ５３により増幅されて、積層圧電素子４５に入力される。これにより、プローブ８１と記録媒体８２の表面との間の距離がコンピュータ４１により制御される。
【０１８９】
ここに、耐摺動パッド４６も含めてその上に搭載されている物全体をスライダ５４と呼ぶ。スライダ５４は図示しないサスペンション、アーム、アームモータを介してスピンドルモータ３５が固定されている基板に固定されている（図２０に示した構成参照）。但し、スライダ５４はアームモータによりトラッキング方向には移動できる。また、サスペンションによりＺ方向に上下動可能とされている。しかし、サスペンションによりスライダ５４は適当な力で記録媒体表面に押し付けられており、耐摺動パッド４６は記録媒体８２表面に接触している。
【０１９０】
一方、導電性のプローブ８１の先端８１ａを記録媒体８２のマーク列（トラック）にトラッキングさせるためには、トラッキングアクチュエータが必要となる。このトラッキングのために、前述の第七の実施の形態で説明したように、静電引力を利用するものである。従って、プローブ８１付近の構成としては、図５に示した導電性プローブの場合と同様な構成とされている。即ち、導電性プローブをトラッキング方向に挟むように一対の電極２２，２３が設けられ、これらの電極２２，２３に電圧を印加してプローブ８１と電極２２，２３との間に働く力でプローブ８１の先端８１ａを曲げてトラッキングを行う。
【０１９１】
図１１は、電極２２，２３部分周辺をトラッキング方向に断面し拡大して示す断面構造図である。これらの電極２２，２３には、各々重畳電圧印加手段として作用する３入力加算アンプ７１ａ，７１ｂの出力側が接続されている。一つの加算アンプ７１ａの入力側にはプローブ８１に選択的に印加させるための接近用電圧Ｖ_ap又は接地電圧とバイアス電圧Ｖ_bと制御電圧−Ｖ_aとの電源７２，７３，７４が接続され、もう一方の加算アンプ７１ｂの入力側には接近用電圧Ｖ_ap又は接地電圧とバイアス電圧Ｖ_bと制御電圧＋Ｖ_aとの電源７２，７３，７５が接続されている。従って、一方の電極２２に印加される電圧Ｖ_1eは導電性のプローブ８１に印加される接近用電圧Ｖ_ap又は接地電圧とバイアス電圧Ｖ_bと制御電圧−Ｖ_aとが重畳された電圧となる。他方の電極に印加される電圧Ｖ_2eはプローブ８１に印加される接近用電圧Ｖ_ap又は接地電圧とバイアス電圧Ｖ_bと制御電圧＋Ｖ_aとが重畳された電圧となる。導電性のプローブ８１のトラッキングは制御電圧＋Ｖ_a，−Ｖ_aを変化させることにより行う。制御電圧＋Ｖ_a，−Ｖ_aから独立させたバイアス電圧Ｖ_bを重畳させて印加させるのは、前述の第一、第二の実施の形態で説明したように制御電圧＋Ｖ_a，−Ｖ_aに対する静電引力の直線性の向上と、低電圧化を図るためである。また、導電性のプローブ８１には接近用電圧Ｖ_ap又は接地電圧が印加される。何れの電圧を印加するかについては、後述する。
【０１９２】
以上のような情報記録再生装置が待機状態にある時は、導電性のプローブ８１と記録媒体８２とが接触しないようにプローブ８１は記録媒体８２から遠くに離しておく。よって、上述したように書き込み或いは読み取り動作を始める前に、プローブ８１を記録媒体８２表面に近づける作業が必要となる。
【０１９３】
この際、上述したようにプローブ８１と記録媒体８２表面との間の距離をシアフォースのみで知ろうとすると、両者間の距離が数十ｎｍに近づくまで、記録媒体８２表面へのプローブ８１の接近を知ることができない。これにより衝突が生じ易い。そこで、本実施の形態では、第３の従来例による提案の場合と同様に、導電性のプローブ８１と記録媒体８２表面との間に電位差を生じさせることによりこれを解決している。
【０１９４】
その前提として、導電性のプローブ８１はその先端８１ａまで導電性の物であることと記録媒体８２もまた導電性の物であることが必要である。前者の条件は当然、満たしている。また、記録媒体８２も光磁気材料、相変化材料などは導体又は半導体であり比抵抗が低いので、多くの場合、後者の条件も満たしている。
【０１９５】
このような前提の下、コンピュータ４１で切換え制御可能なスイッチ８７を設け、接近用電圧Ｖ_apの電源８８側と接地側とを切換え自在とする。この接近用電圧Ｖ_apの電源８８により接近用電圧印加手段が構成されている。まず、スイッチ８７により接近用電圧Ｖ_apの電源８８を導電性のプローブ８１に接続する。このプローブ８１の根元に接近用電圧Ｖ_apの電源８８を接続することで導電性のプローブ８１の先端８１ａに接近用電圧Ｖ_apを印加することができる。記録媒体８２の導電層８４はスピンドルモータ３５の軸を介して、基準電位（接地）に接続させておく。
【０１９６】
このようにしておくと導電性のプローブ８１と記録媒体８２表面間に接近用電圧Ｖ_apが印加される。従って、両者間に静電引力が働く。このとき、プローブ８１と記録媒体８２表面との間の距離ｄが２０ｎｍ以下にならないと、原子間力、即ちシアフォースは十分に働かない。しかるに、静電引力は接近用電圧Ｖ_apの２乗に比例し、プローブ８１と記録媒体８２表面との間の距離ｄの２乗に逆比例するので、シアフォースより遥かに離れた位置から働く。従って、静電引力は距離ｄに対する減衰がシアフォースに比べて遥かに緩やかであるため、プローブ８１と記録媒体８２表面間の距離ｄが大きくても両者の接近を水晶振動子４３の振幅の減少として捉えることができる。この距離ｄは接近用電圧Ｖ_apの値にもよるが、数十Ｖの場合、プローブ８１と記録媒体８２表面間の距離が数十μｍ程度でも水晶振動子４３の振幅減少を捉えることができる。どの程度のプローブ８１と記録媒体８２表面間の距離から、両者の接近を捉えるかは、接近用電圧Ｖ_apにより調整可能である。より遠くから両者の接近を捉えたい場合は接近用電圧Ｖ_apを大きくすればよい。
【０１９７】
この場合、本実施の形態によれば、電極２２，２３に印加する電圧Ｖ_1e，Ｖ_2eは導電性のプローブ８１に対する接近用電圧Ｖ_apの増減に対して同じ値で連動するので、プローブ８１と電極２２，２３との間の電位差はプローブ８１に対する接近用電圧Ｖ_apの増減に無関係である。従って、プローブ８１と電極２２，２３との間の電位差はバイアス電圧Ｖ_bと制御電圧−Ｖ_a，＋Ｖ_aとのみにより決まるので、プローブ８１のトラッキング動作に接近用電圧Ｖ_apは影響しない。
【０１９８】
待機時は、スライダ５４は記録媒体８２上に接触している。この時、スピンドルモータ３５は回転又は停止しているが、プローブ８１と記録媒体８２表面とが接触する危険性を考えると停止している方が好ましい。
【０１９９】
書き込み・読み取りを行う前に、導電性のプローブ８１と記録媒体８２との間に接近用電圧Ｖ_apを印加した状態で、圧電素子４７により水晶振動子４３、プローブ８１を共振周波数で加振し、水晶振動子４３の出力からプローブ８１の振動振幅を常に監視しつつ、ランプレートの速い電圧を積層圧電素子４５に印加して速いスピードで、プローブ８１を記録媒体８２表面に近づける。振幅が小さくなったところで、積層圧電素子４５の電圧をホールドしてプローブ８１と記録媒体８２表面とを接近させることを停止する。さらに、導電性のプローブ８１と記録媒体８２との間の電位差をなくし、ランプレートの遅い電圧を積層圧電素子４５に印加して遅いスピードで微動のアクチュエータ（圧電素子など）により、プローブ８１の先端８１ａと記録媒体８２表面との間の距離が所望の距離になるように両者を接近させ、この後、書き込み・読み取りを始める。
【０２００】
一例として、待機時は、プローブ８１の先端８１ａと耐摺動パッド４６の表面が約０．５μｍになるように予めスライダ５４を作製しておく。そして、例えば、接近用電圧Ｖ_apを２Ｖ程度とし、水晶振動子４３の出力からプローブ８１の振動振幅を常に監視しつつ、ランプレートの速い電圧を積層圧電素子４５に印加して速いスピードで導電性のプローブ８１と記録媒体８２の表面とを接近させる。
【０２０１】
プローブ８１と記録媒体８２表面との間の距離が２００ｎｍ位になると、プローブ８１と記録媒体８２表面との間の静電引力により水晶振動子４３の振動振幅が小さくなる。これをコンピュータ４１が捉えて積層圧電素子４５の電圧をホールドしてプローブ８１と記録媒体８２表面とを接近させることを停止する。２００ｎｍ程度からプローブ８１と記録媒体８２表面との接近を検知し停止させれば、検知から停止までの間のオーバーランによりプローブ８１と記録媒体８２表面とが衝突することはない。従って、比較的速い速度（約０．１μｍ／ｓ）で最初のアプローチを行うことができる。
【０２０２】
さらに、今度はスイッチ８７を接地側に切換える。これにより、導電性のプローブ８１と記録媒体８２表面との間の電位差はなくなり、両者には静電引力は働かなくなる。この後、ランプレートの遅い電圧を積層圧電素子４５に印加して遅いスピード（約１０ｎｍ／ｓ）でプローブ８１の先端８１ａと記録媒体８２表面とを接近させていく。
【０２０３】
数十ｎｍ程度までプローブ８１と記録媒体８２表面とが接近すると、プローブ８１と記録媒体８２表面との間のシアフォースにより水晶振動子４３の振動振幅が小さくなる。所望の距離まで両者が近づいたところで、これをコンピュータ４１が捉えて積層圧電素子４５の変位を停止する。この時はアプローチの速度が前の段階より遅くなっているので、オーバーランが少なくなる。従って、停止時のプローブ８１と記録媒体８２表面との間の距離が小さくなっても両者が衝突することはない。この後、読み取りを始める。
【０２０４】
このように、プローブ８１と記録媒体８２表面との間の距離が大きい時は速いスピードで両者を接近させつつ、静電引力を用いてプローブ８１と記録媒体８２表面との間の距離が大きい段階から両者の接近を捉えることにより衝突を防ぐことができる。プローブ８１と記録媒体８２表面との間の電位差と接近速度とを段階的に小さくすることで、以上のシーケンスを行うことができる。最後のアプローチでは両者間の電圧印加をなくしてシアフォースによるプローブ８１と記録媒体８２表面との間の距離検出を行ってアプローチを終了する。
【０２０５】
シアフォースだけのプローブ８１と記録媒体８２表面との間の、距離検出の場合は、数十ｎｍに接近してからでないと両者の接近を検知できないので、アプローチの最初から数十ｎｍ／ｓなる非常にゆっくりとした速度でアプローチを行う必要があり、書き込み・読み取り動作の開始までに非常に時間がかかった。しかし、本実施の形態によれば、第３の従来例による場合と同様に、プローブ８１と記録媒体８２表面との間の距離に対応した接近速度を選ぶことができるので、書き込み・読み取り開始までの時間を短縮することができる。
【０２０６】
具体的には、積層圧電素子４５としては数十Ｖで５００μｍ程度の変位を得るために、厚さ２ｍｍ程度で２０〜３０層程度の積層数のものを用いる。電圧を印加すると積層圧電素子４５の厚さが増えるタイプのものでもよいが、待機時や、電源オフ時にプローブ８１と記録媒体８２表面との間の距離が大きくなるようにするために、電圧を印加すると厚みが減るタイプを用いることが好ましい。
【０２０７】
なお、本実施の形態では、最後のアプローチで、導電性のプローブ８１と記録媒体８２表面間の電位差をなくすようにしたが、これに限られない。例えば、最後のアプローチにおいて、一つ前のアプローチ段階での接近用電圧Ｖ_apよりもさらに電圧値を下げ、接近用電圧Ｖ_apを印加したままで静電引力を働かせ、アプローチを終了させるようにしてもよい。そして、接近用電圧Ｖ_apを印加し、静電引力を検出しながらプローブ８１と記録媒体８２表面間の距離を一定に保ちながら記録媒体８２への読み取りを行わせることができる。また、最後のアプローチにおいて、一つ前のアプローチの段階での電圧よりも更に電圧を下げなくても同様の動作を行うことができる。
【０２０８】
このように、本実施の形態によれば、素早いアプローチを実現するために導電性のプローブ８１に印加する接近用電圧Ｖ_apが、バイアス電圧Ｖ_bと制御電圧−Ｖ_a，＋Ｖ_aによるトラッキング制御電圧の低電圧化、トラッキング制御電圧に対する直線性の向上に影響を及ぼすことがない。従って、素早いアプローチとトラッキング制御電圧の低電圧化、トラッキング制御電圧に対する直線性の向上とを両立させることができる。また、素早いアプローチを実現するために、第１の従来例の如く特別なパターンを用いる必要がなく、かつ、信号処理時間が長くなることもない。
【０２０９】
なお、これらの第七及び第八の実施の形態では、記録媒体８２としてデータ列が円周状に並ぶ円盤状のディスクを想定したが、これに限らず、データ列が直線状に並ぶカード上の記録媒体であってもよい。
【０２１０】
本発明の第九の実施の形態を図１２に基づいて説明する。本実施の形態は、構造的には第一の実施の形態で説明した情報記録再生装置に準ずるものであり、同一部分は同一符号を付して示す。
【０２１１】
本実施の形態においては、プローブ１１のコモン電極２０（遮光金属膜２１）と接地との間にはバイアス電圧Ｖ_bの電源６１と接近用電圧Ｖ_apの電源７２とがコンピュータにより切換え可能なスイッチ１００により選択自在に接続されている。一方、一対の電極２２，２３に関して、電極２２と接地との間には制御電圧−Ｖ_aの電源７４と接地とがコンピュータにより切換え可能なスイッチ１０１により選択自在に接続され、電極２３と接地との間には制御電圧＋Ｖ_aの電源７５と接地とがコンピュータにより切換え可能なスイッチ１０２により選択自在に接続されている。ここに、これらのスイッチ１００，１０１，１０２はプローブ１１を記録媒体３４に接近させる時と接近させた後とで切換えられるもので、これらの電源６１，７２，７４，７５とスイッチ１００，１０１，１０２とにより、接近時電圧印加手段と接近後電圧印加手段とが構成されている。
【０２１２】
このような構成において、プローブ１１を記録媒体３４にアプローチさせる時には、スイッチ１００の切換えによりプローブ１１には接近用電圧Ｖ_apを印加し、電極２２，２３にはスイッチ１０１，１０２の切換えにより接地電圧を印加する。そして、アプローチ完了後は、スイッチ１００の切換えによりプローブ１１にはバイアス電圧Ｖ_bを印加し、電極２２，２３にはスイッチ１０１，１０２の切換えによりトラッキング制御電圧±Ｖ_aを印加する。
【０２１３】
このようにすることで、アプローチ時はプローブ１１の先端１１ａと記録媒体３４との間の静電引力により遠方から両者の接近を検知するに適した接近用電圧Ｖ_apを設定することができる。また、バイアス電圧Ｖ_bはトラッキング制御電圧±Ｖ_aに必要とされるダイナミックレンジ（ダイナミックに変動しなければいけない電圧値幅）が小さくなるように設定することができる。これらの電圧Ｖ_ap，Ｖ_bは独立に設定することができるので、各々の最適値を選ぶことができる。
【０２１４】
本発明の第十の実施の形態を図１３に基づいて説明する。本実施の形態は、基本的には前述の第九の実施の形態で説明した情報記録再生装置に準ずるものであり、同一部分は同一符号を付して示す。本実施の形態では、電源７２とスイッチ１０１，１０２の非電源側端子との間が接続されている。即ち、電極２２，２３に対しても電源７２が接続可能とされている。
【０２１５】
このような構成において、プローブ１１を記録媒体３４にアプローチさせる時には、スイッチ１００の切換えによりプローブ１１には接近用電圧Ｖ_apを印加し、電極２２，２３にもスイッチ１０１，１０２１の切換えにより接近用電圧Ｖ_apを印加する。アプローチ完了後は、スイッチ１００の切換えによりプローブ１１にはバイアス電圧Ｖ_bを印加し、電極２２，２３にはスイッチ１０１，１０２の切換えによりトラッキング制御電圧±Ｖ_aを印加する。
【０２１６】
このようにすることで、アプローチ時はプローブ１１の先端１１ａと記録媒体３４間の静電引力により遠方から両者の接近を検知するに適した接近用電圧Ｖ_apを設定することができる。また、バイアス電圧Ｖ_bはトラッキング制御電圧±Ｖ_aに必要とされるダイナミックレンジ（ダイナミックに変動しなければいけない電圧値幅）が小さくなるように設定することができる。これらの電圧Ｖ_ap，Ｖ_bは独立に設定することができるので、各々の最適値を選ぶことができる。また、図１２に示した例では、アプローチ時にプローブ１１と電極２２，２３との間に接近用電圧Ｖ_apの電位差がある。従って、アプローチ時に外部からの衝撃などでプローブ１１がどちらかの電極２２又は２３に接近し、この電位差による静電引力によりプローブ１１が電極２２又は２３に引き込まれることがある。本実施の形態によれば、アプローチ時のプローブ１１と電極２２，２３との間の電位差はないので、このようなことはない。
【０２１７】
本発明の第十一の実施の形態を図１４に基づいて説明する。本実施の形態は、構造的には第一の実施の形態で説明した情報記録再生装置に準ずるものであり、同一部分は同一符号を付して示す。
【０２１８】
本実施の形態においては、プローブ１１のコモン電極２０（遮光金属膜２１）と接地との間には接近用電圧Ｖ_apの電源７２と接地とがコンピュータにより切換え可能なスイッチ１０３により選択自在に接続されている。一方、一対の電極２２，２３に関して、電極２２と接地との間は制御電圧−Ｖ_aの電源７４とバイアス電圧Ｖ_bの電源６１との２入力加算アンプ１０４による重畳電圧と接地電圧とがコンピュータにより切換え可能なスイッチ１０５により選択自在に接続され、電極２３と接地との間は制御電圧＋Ｖ_aの電源７５とバイアス電圧Ｖ_bの電源６１との２入力加算アンプ１０６による重畳電圧と接地電圧とがコンピュータにより切換え可能なスイッチ１０７により選択自在に接続されている。ここに、これらのスイッチ１０３，１０５，１０７はプローブ１１を記録媒体３４に接近させる時と接近させた後とで切換えられるもので、これらの電源６１，７２，７４，７５とスイッチ１０３，１０５，１０７と２入力加算アンプ１０４，１０６とにより、接近時電圧印加手段と接近後電圧印加手段とが構成されている。
【０２１９】
このような構成において、プローブ１１を記録媒体３４にアプローチさせる時には、スイッチ１０３の切換えによりプローブ１１には接近用電圧Ｖ_apを印加し、電極２２，２３にはスイッチ１０５，１０７の切換えにより接地電圧を印加する。アプローチ完了後は、スイッチ１０３の切換えによりプローブ１１には接地電圧を印加し、電極２２，２３にはスイッチ１０５，１０７の切換えによりトラッキング制御電圧±Ｖ_aとバイアス電圧Ｖ_bとを重畳した電圧を印加する。
【０２２０】
このようにすることで、アプローチ時はプローブ１１の先端１１ａと記録媒体３４との間の静電引力により遠方から両者の接近を検知するに適したアプローチ電圧Ｖ_apを設定することができる。また、バイアス電圧Ｖ_bはトラッキング制御電圧±Ｖ_aに必要とされるダイナミックレンジ（ダイナミックに変動しなければいけない電圧値幅）が小さくなるように設定することができる。これらの電圧Ｖ_ap，Ｖ_bは独立に設定することができるので、各々の最適値を選ぶことができる。
【０２２１】
本発明の第十二の実施の形態を図１５に基づいて説明する。本実施の形態は、基本的には前述の第十一の実施の形態で説明した情報記録再生装置に準ずるものであり、同一部分は同一符号を付して示す。本実施の形態では、電源７２とスイッチ１０５，１０７の非電源側端子との間が接続されている。即ち、電極２２，２３に対しても電源７２が接続可能とされている。
【０２２２】
このような構成において、プローブ１１を記録媒体３４にアプローチさせる時には、スイッチ１０３の切換えによりプローブ１１には接近用電圧Ｖ_apを印加し、電極２２，２３にもスイッチ１０５，１０７の切換えにより接近用電圧Ｖ_apを印加する。アプローチ完了後は、スイッチ１０３の切換えによりプローブ１１には接地電圧を印加し、電極２２，２３にはスイッチ１０５，１０７の切換えによりトラッキング制御電圧±Ｖ_aとバイアス電圧Ｖ_bとを重畳した電圧を印加する。
【０２２３】
このようにすることで、アプローチ時はプローブ１１の先端１１ａと記録媒体３４との間の静電引力により遠方から両者の接近を検知するに適したアプローチ電圧Ｖ_apを設定することができる。また、バイアス電圧Ｖ_bはトラッキング制御電圧±Ｖ_aに必要とされるダイナミックレンジ（ダイナミックに変動しなければいけない電圧値幅）が小さくなるように設定することができる。これらの電圧Ｖ_ap，Ｖ_bは独立に設定することができるので、各々の最適値を選ぶことができる。また、図１４に示した例では、アプローチ時にプローブ１１と電極２２，２３との間に接近用電圧Ｖ_ap分の電位差がある。従って、アプローチ時に外部からの衝撃などでプローブ１１がどちらかの電極２２又は２３に接近し、この電位差による静電引力によりプローブ１１が電極２２又は２３に引き込まれることがある。本実施の形態によれば、アプローチ時のプローブ１１と電極２２，２３との間の電位差はないので、このようなことはない。
【０２２４】
本発明の第十三の実施の形態を図１６に基づいて説明する。本実施の形態は、構造的には第四の実施の形態で説明した情報記録再生装置に準ずるものであり、同一部分は同一符号を付して示す。即ち、プローブとして光ファイバを用いていない導電性のプローブ８１を用いた場合への適用例である。
【０２２５】
本実施の形態においては、導電性のプローブ８１のコモン電極２０と接地との間には電流計８５を介してバイアス電圧Ｖ_bの電源６１と接近用電圧Ｖ_apの電源７２とがコンピュータにより切換え可能なスイッチ１１０により選択自在に接続されている。一方、一対の電極２２，２３に関して、図１２で説明した場合と同様に、電極２２と接地との間には制御電圧−Ｖ_aの電源７４と接地とがコンピュータにより切換え可能なスイッチ１０１により選択自在に接続され、電極２３と接地との間には制御電圧＋Ｖ_aの電源７５と接地とがコンピュータにより切換え可能なスイッチ１０２により選択自在に接続されている。ここに、これらのスイッチ１１０，１０１，１０２はプローブ１１を記録媒体３４に接近させる時と接近させた後とで切換えられるもので、これらの電源６１，７２，７４，７５とスイッチ１００，１０１，１０２とにより、接近時電圧印加手段と接近後電圧印加手段とが構成されている。
【０２２６】
即ち、プローブ８１とこのプローブ８１に電圧を印加する電源６１又は７２との間にプローブ８１から記録媒体８２に流れるトンネル電流を測定する電流計８５を設けている点以外は、図１２に示した場合と同じであり、プローブ８１及び電極２２，２３への電圧印加方法及びその効果も特に説明しないが同様である。
【０２２７】
また、用いているプローブ８１と電流計８５以外はそのままにして、プローブ８１と電極２２，２３への電圧印加方法を図１３ないし図１５に示した場合と同様な構成にすることができる。その電圧印加方法及びその効果も特に説明しないが同様である。
【０２２８】
本発明の第十四の実施の形態を図１７に基づいて説明する。本実施の形態は、構造的には第七の実施の形態で説明した情報再生装置に準ずるものであり、図８及び図９に示した部分と同一部分は同一符号を付して示す。即ち、プローブとして光ファイバを用いていない導電性のプローブ９１を用いた場合への適用例でありアフォースを検出するための図示しない水晶振動子がプローブ９１に接続されている。また、特に必須ではないが、得られたシアフォース信号からプローブ９１の先端９１ａと記録媒体表面間の距離を一定にするための距離制御用圧電素子９３とこれをドライブするパワーアンプ９７を設けている。パワーアンプ９７はシアフォースの信号に基づきコンピュータからの制御信号により制御されている。この制御信号はアナログ回路で構成される帰還制御回路からの信号であってもよい。
【０２２９】
プローブ９１及び電極２２，２３への電圧印加方法及びその効果は、前述の図１２や図１６で説明した場合と同じであるので、省略する。
【０２３０】
また、用いているプローブ９１、水晶振動子、距離制御用圧電素子９３、パワーアンプ９７と制御信号以外はそのままにして、プローブ９１と電極２２，２３への電圧印加方法を図１３ないし図１５に示した場合と同様な構成にすることができる。その電圧印加方法及びその効果も特に説明しないが同様である。
【０２３１】
なお、前述した各実施の形態においては、記録材料として光や電流等で生じる熱により相変化を生じ、その反射率や抵抗値が変わる相変化材料や有機材料を挙げたが、特にこれに限定されることはなく、例えば光や電流等により記録層の表面に突起又は窪みができるような材料であってもよい。或いは元々記録層表面にある凹凸が書き込むことにより消えるようなものでもよい。
【０２３２】
或いは、プローブ先端に、原子や分子を吸着させて、これを所望の記録媒体状の場所に運んだ後、前記原子や分子を記録媒体表面に載せることにより記録媒体に情報を書き込む方法にも本発明を適用することができる。
【０２３３】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、プローブから記録媒体に与えるエネルギーにより記録媒体に対する情報の記録又は再生を行う情報記録再生装置において、記録媒体上のデータ列が並ぶトラック方向と直交するトラッキング方向にプローブを挟むように設けられた一対の電極にプローブ先端をトラッキング方向に変位させるための制御電圧を印加する制御電圧印加手段と、プローブに制御電圧とは独立したバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加手段とを備えるので、バイアス電圧は制御電圧とは独立した電圧であり、かつ、これらの電圧の基準電圧を共通にとれるので、制御電圧の安定性を向上させ、回路構成も単純化させることができる。
【０２３４】
請求項２記載の発明によれば、プローブから記録媒体に与えるエネルギーにより記録媒体に対する情報の記録又は再生を行う情報記録再生装置において、バイアス電圧の電圧値を、このバイアス電圧を印加しない場合にプローブが所望の力を受けるために必要な制御電圧の電圧値の１／４より大きな値となるように適正に設定したので、静電引力の直線性を向上させ得る上に、トラッキングのための制御電圧を低電圧化させることができ、この制御電圧を出力する回路の負担を低減させることができる。
【０２３５】
請求項３記載の発明によれば、プローブから記録媒体に与えるエネルギーにより記録媒体に対する情報の記録又は再生を行う情報記録再生装置において、プローブを記録媒体に接近させる時のみプローブに対して接近用電圧を印加することによりアプローチ動作の高速化を図ることができ、このために特別なパターンを用いる必要がなく、かつ、信号処理時間が長くなることもなく、この際、電極に対しては制御電圧とバイアス電圧と接近用電圧とが重畳して印加されるが、接近用電圧の増減に対して電極に対する印加電圧が同じ値で連動するので、制御電圧とバイアス電圧とによる電位差に影響を及ぼすことがなく、トラッキング動作に関する制御性の向上とその制御電圧の低電圧化を図ることができる。
【０２３６】
請求項４記載の発明によれば、プローブと記録媒体との間での一方から他方への作用により記録媒体に対する情報の記録又は再生を行う情報記録再生装置において、記録媒体上のデータ列が並ぶトラック方向と直交するトラッキング方向にプローブを挟むように設けられた一対の電極にプローブ先端をトラッキング方向に変位させるための制御電圧を印加する制御電圧印加手段と、プローブに制御電圧とは独立したバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加手段とを備えるので、バイアス電圧は制御電圧とは独立した電圧であり、かつ、これらの電圧の基準電圧を共通にとれるので、制御電圧の安定性を向上させ、回路構成も単純化させることができる。
【０２３７】
請求項５記載の発明によれば、プローブと記録媒体との間での一方から他方への作用により記録媒体に対する情報の記録又は再生を行う情報記録再生装置において、バイアス電圧の電圧値を、このバイアス電圧を印加しない場合にプローブが所望の力を受けるために必要な制御電圧の電圧値の１／４より大きな値となるように適正に設定したので、静電引力の直線性を向上させ得る上に、トラッキングのための制御電圧を低電圧化させることができ、この制御電圧を出力する回路の負担を低減させることができる。
【０２３８】
請求項６記載の発明によれば、プローブと記録媒体との間での一方から他方への作用により記録媒体に対する情報の記録又は再生を行う情報記録再生装置において、プローブを記録媒体に接近させる時のみプローブに対して接近用電圧を印加することによりアプローチ動作の高速化を図ることができ、このために特別なパターンを用いる必要がなく、かつ、信号処理時間が長くなることもなく、この際、電極に対しては制御電圧とバイアス電圧と接近用電圧とが重畳して印加されるが、接近用電圧の増減に対して電極に対する印加電圧が同じ値で連動するので、制御電圧とバイアス電圧とによる電位差に影響を及ぼすことがなく、トラッキング動作に関する制御性の向上とその制御電圧の低電圧化を図ることができる。
【０２３９】
請求項７記載の発明によれば、プローブと記録媒体との間に流れるトンネル電流により記録媒体に対する情報の記録又は再生を行う情報記録再生装置において、記録媒体上のデータ列が並ぶトラック方向と直交するトラッキング方向にプローブを挟むように設けられた一対の電極にプローブ先端をトラッキング方向に変位させるための制御電圧を印加する制御電圧印加手段と、プローブに制御電圧とは独立したバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加手段とを備えるので、バイアス電圧は制御電圧とは独立した電圧であり、かつ、これらの電圧の基準電圧を共通にとれるので、制御電圧の安定性を向上させ、回路構成も単純化させることができる。
【０２４０】
請求項８記載の発明によれば、プローブと記録媒体との間に流れるトンネル電流により記録媒体に対する情報の記録又は再生を行う情報記録再生装置において、バイアス電圧の電圧値を、このバイアス電圧を印加しない場合にプローブが所望の力を受けるために必要な制御電圧の電圧値の１／４より大きな値となるように適正に設定したので、静電引力の直線性を向上させ得る上に、トラッキングのための制御電圧を低電圧化させることができ、この制御電圧を出力する回路の負担を低減させることができる。
【０２４１】
請求項９記載の発明によれば、プローブと記録媒体との間に流れるトンネル電流により記録媒体に対する情報の記録又は再生を行う情報記録再生装置において、プローブを記録媒体に接近させる時のみプローブに対して接近用電圧を印加することによりアプローチ動作の高速化を図ることができ、このために特別なパターンを用いる必要がなく、かつ、信号処理時間が長くなることもなく、この際、電極に対しては制御電圧とバイアス電圧と接近用電圧とが重畳して印加されるが、接近用電圧の増減に対して電極に対する印加電圧が同じ値で連動するので、制御電圧とバイアス電圧とによる電位差に影響を及ぼすことがなく、トラッキング動作に関する制御性の向上とその制御電圧の低電圧化を図ることができる。
【０２４２】
請求項１０記載の発明によれば、プローブと記録媒体との間に働くシアフォースにより記録媒体に対する情報の再生を行う情報再生装置において、記録媒体上のデータ列が並ぶトラック方向と直交するトラッキング方向にプローブを挟むように設けられた一対の電極にプローブ先端をトラッキング方向に変位させるための制御電圧を印加する制御電圧印加手段と、プローブに制御電圧とは独立したバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加手段とを備えるので、バイアス電圧は制御電圧とは独立した電圧であり、かつ、これらの電圧の基準電圧を共通にとれるので、制御電圧の安定性を向上させ、回路構成も単純化させることができる。
【０２４３】
請求項１１記載の発明によれば、プローブと記録媒体との間に働くシアフォースにより記録媒体に対する情報の再生を行う情報再生装置において、バイアス電圧の電圧値を、このバイアス電圧を印加しない場合にプローブが所望の力を受けるために必要な制御電圧の電圧値の１／４より大きな値となるように適正に設定したので、静電引力の直線性を向上させ得る上に、トラッキングのための制御電圧を低電圧化させることができ、この制御電圧を出力する回路の負担を低減させることができる。
【０２４４】
請求項１２記載の発明によれば、プローブと記録媒体との間に働くシアフォースにより記録媒体に対する情報の再生を行う情報再生装置において、プローブを記録媒体に接近させる時のみプローブに対して接近用電圧を印加することによりアプローチ動作の高速化を図ることができ、このために特別なパターンを用いる必要がなく、かつ、信号処理時間が長くなることもなく、この際、電極に対しては制御電圧とバイアス電圧と接近用電圧とが重畳して印加されるが、接近用電圧の増減に対して電極に対する印加電圧が同じ値で連動するので、制御電圧とバイアス電圧とによる電位差に影響を及ぼすことがなく、トラッキング動作に関する制御性の向上とその制御電圧の低電圧化を図ることができる。
【０２４５】
請求項１３記載の発明によれば、プローブから記録媒体に与えるエネルギーにより記録媒体に対する情報の記録又は再生を行う情報記録再生装置において、特別なパターンを記録媒体に作製したり、信号処理時間が長くなるなどの不具合を伴うことなく、トラッキングの制御性の向上と制御電圧の低電圧化と、プローブ先端と記録媒体との間の衝突の回避と、動作速度の高速化とを同時に実現することができる。
【０２４６】
請求項１４記載の発明によれば、プローブと記録媒体との間での一方から他方への作用により記録媒体に対する情報の記録又は再生を行う記録再生装置において、特別なパターンを記録媒体に作製したり、信号処理時間が長くなるなどの不具合を伴うことなく、トラッキングの制御性の向上と制御電圧の低電圧化と、プローブ先端と記録媒体との間の衝突の回避と、動作速度の高速化とを同時に実現することができる。
【０２４７】
請求項１５記載の発明によれば、プローブと記録媒体との間に流れるトンネル電流により記録媒体に対する情報の記録又は再生を行う記録再生装置において、特別なパターンを記録媒体に作製したり、信号処理時間が長くなるなどの不具合を伴うことなく、トラッキングの制御性の向上と制御電圧の低電圧化と、プローブ先端と記録媒体との間の衝突の回避と、動作速度の高速化とを同時に実現することができる。
【０２４８】
請求項１６記載の発明によれば、プローブと記録媒体との間に働くシアフォースにより記録媒体に対する情報の再生を行う情報再生装置において、特別なパターンを記録媒体に作製したり、信号処理時間が長くなるなどの不具合を伴うことなく、トラッキングの制御性の向上と制御電圧の低電圧化と、プローブ先端と記録媒体との間の衝突の回避と、動作速度の高速化とを同時に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一，二の実施の形態のプローブ付近を半径方向に断面し拡大して示す断面構造図である。
【図２】本発明の第三の実施の形態による情報記録再生装置の構成をブロック的に示す構成図である。
【図３】プローブ付近を半径方向に断面し拡大して示す断面構造図である。
【図４】本発明の第四，五の実施の形態のプローブ付近を半径方向に断面し拡大して示す断面構造図である。
【図５】記録媒体を含めてそのプローブ付近を半径方向に断面し拡大して示す断面構造図である。
【図６】本発明の第六の実施の形態による情報記録再生装置の構成をブロック的に示す構成図である。
【図７】そのプローブ付近を半径方向に断面し拡大して示す断面構造図である。
【図８】本発明の第七の実施の形態のプローブ付近を半径方向に断面し拡大して示す断面構造図である。
【図９】記録媒体を含めてそのプローブ付近を半径方向に断面し拡大して示す断面構造図である。
【図１０】本発明の第八の実施の形態による情報記録再生装置の構成をブロック的に示す構成図である。
【図１１】そのプローブ付近を半径方向に断面し拡大して示す断面構造図である。
【図１２】本発明の第九の実施の形態のプローブ付近を半径方向に断面し拡大して示す断面構造図である。
【図１３】本発明の第十の実施の形態のプローブ付近を半径方向に断面し拡大して示す断面構造図である。
【図１４】本発明の第十一の実施の形態のプローブ付近を半径方向に断面し拡大して示す断面構造図である。
【図１５】本発明の第十二の実施の形態のプローブ付近を半径方向に断面し拡大して示す断面構造図である。
【図１６】本発明の第十三の実施の形態のプローブ付近を半径方向に断面し拡大して示す断面構造図である。
【図１７】本発明の第十四の実施の形態のプローブ付近を半径方向に断面し拡大して示す断面構造図である。
【図１８】第１の従来例によるプローブ付近の構成を示す側面図である。
【図１９】そのパターン走査に伴う空間周波数Ｋと光量変化の基本波成分Ｉとの関係を示す特性図である。
【図２０】第２の従来例による情報記録再生装置の構成を示す概略側面図である。
【図２１】そのマークピット走査の様子を示す模式的斜視図である。
【図２２】プローブ付近を半径方向に断面し拡大して示す断面構造図である。
【図２３】第３の従来例による情報記録再生装置の構成をブロック的に示す構成図である。
【符号の説明】
１１ プローブ
１５ 記録媒体
２２，２３ 電極
３４ 記録媒体
３６ プローブ
６１ バイアス電圧印加手段
６２，６３ 制御電圧印加手段
７１ａ，７１ｂ 重畳電圧印加手段
７２ 接近用電圧印加手段
８１ プローブ
８２ 記録媒体
９１ プローブ
９２ 記録媒体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an information recording / reproducing apparatus and an information reproducing apparatus to which a probe microscope is applied.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, there is an information recording / reproducing apparatus or an information reproducing apparatus that uses a probe microscope to increase the density. In this case, if there is a manufacturing error or a change with time in the shape of the optical probe, the interval between the optical probe and the recording medium cannot be kept constant, and it becomes difficult to obtain a predetermined recording density. Therefore, a high-density information recording / reproducing apparatus capable of maintaining a predetermined recording density even when there is a cause of changing the resolution of the optical probe, such as variations in the shape of the optical probe or changes with time, is disclosed in, for example, No. 172172 has been proposed (first conventional example).
[0003]
According to the first conventional example, as shown in FIG. 18, periodic patterns 2 and 3 having different periods Λ 1 and Λ 2 are provided on the recording medium 1, and these periodic patterns 2 and 3 are detected by the optical probe 4. The obtained signals are frequency-analyzed and compared to detect the interval H between the optical probe 4 and the recording medium 1. 5 is a semiconductor laser, and 6 is a lens. The optical probe 4 is formed by a protrusion 7b portion at the tip of an optical fiber 7 having a core 7a, and is covered with a metal film 8. Reference numeral 9 denotes a photodetector.
[0004]
According to such a configuration, the magnitude of the fundamental wave component I of the light amount change when the optical probe 4 scans the periodic patterns 2 and 3 is as follows when the interval H between the recording medium 1 and the optical probe 4 is small. In FIG. 19, H is indicated by small, and when the interval H is large, H is indicated by large in FIG. That is, if the distance H is large, the component of the high spatial frequency K becomes small. Therefore, by scanning these periodic patterns 2 and 3 and taking the difference between the basic components of the light quantity change, the optical probe 4 and the periodic patterns 2 and 2 are obtained. 3 (thus recording medium 1) can be measured.
[0005]
Here, the spatial frequencies K1, K2 of the periodic patterns 2, 3 are
K1 = 2π / Λ1, K2 = 2π / Λ2
It is requested from.
[0006]
There is also a proposed example of an information recording / reproducing apparatus using an optical fiber emitting light from the tip as a probe (second conventional example). The second conventional example will be described with reference to FIGS. First, an optical fiber that emits light from the tip is used as a probe 11 and placed on a slider 12 as shown in FIG. The slider 12 may be a flying slider that does not come into contact with the recording medium 15 including the substrate 13 and the recording layer, the protective layer 14 or the like, or may be a contact slider that comes into contact. Here, it is fixed to the same substrate as a spindle motor for rotating the recording medium 15 via a suspension 16, an arm 17, and an arm motor (not shown). However, the slider 12 can be moved in the tracking direction of the recording medium 15 by an arm motor. While the recording medium 15 is rotated by the action of these sliders 12, the distance between the recording medium 15 and the tip of the probe 11 is stably maintained at several tens of nm.
[0007]
As shown in FIG. 21, mark pits 18 are arranged in the circumferential direction (track direction) on the surface of the recording medium 15 or in the vicinity of the surface, and information is written therein. Since the recording medium 15 rotates, correct information cannot be written or read unless the probe 11 is tracked so that the tip of the probe 11 comes to the center line of the mark pit 18.
[0008]
FIG. 22 is a cross-sectional structure diagram showing the vicinity of the probe 11 shown in FIG. The probe 11 of the optical fiber structure having the core 19a and the clad 19b is fixed to the slider 12 through the common electrode 20 portion on the upper end base side, and the tip 11a side facing the recording medium 15 is free. It is a so-called cantilever structure. The tip 11a is sharpened and sharpened by etching or the like. A light shielding metal film 21 is entirely covered around the probe 11 so that light is emitted only from a small opening at the tip 11a. This aperture has an aperture diameter equal to or smaller than the wavelength of light propagating in the optical fiber, and so-called near-field light (also referred to as “evanescent light”) is emitted from this aperture. Further, in this proposed example, a probe having a cantilever structure may be used. Therefore, the probe is not limited to a probe that emits near-field light. . Information is written to or read from the recording medium 15 by this light. The light shielding metal film 21 covered with the probe 11 is grounded.
[0009]
A pair of electrodes 22 and 23 are provided in the radial direction (tracking direction) of the recording medium 15 when the slider 12 is used so as to sandwich the probe 11. These electrodes 22 and 23 are fixed in the slider 12. Separate voltages V are provided between the electrodes 22 and 23 and the common electrode 20 (light shielding metal film 21) of the probe 11.₁, V₂Apply. As a result, electrostatic attraction acts between the electrode 24 or 25 and the probe 11, the probe 11 becomes a cantilever, and the tip 11 a swings in the radial direction of the recording medium 15. Thereby, the movement (actuation) of the tip 11a of the probe 11 necessary for tracking is performed.
[0010]
In FIG. 22, when the tip 11a of the probe 11 is moved in the direction (1), the voltage V is applied only to the electrode 22.₁And the voltage V is applied to the electrode 23.₂Is not applied. Further, when the tip 11a of the probe 11 is moved in the direction (2), the reverse is true, and the voltage V is applied only to the electrode 23.₂Is applied to the electrode 22 and the voltage V₁Is not applied. Electrostatic attractive force F in the direction of (1) at this time₁Is the electrostatic attraction force F in the direction of equation (1), (2)₂Is expressed by equation (2).
[0011]
[Expression 1]

[0012]
In these formulas, C₁, C₂Is the capacitance between the probe 11 and the electrodes 22 and 23, S₁, S₂Is the capacitance C₁, C₂Equivalent area of d₁, D₂Is the respective distance between the probe 11 and the electrodes 22, 23, ε_aRepresents the dielectric constant of air. Capacitance C₁, C₂Is
C₁ = Ε_a・ S₁/ D₁    ………… (3)
C₂ = Ε_a・ S₂/ D₂    ………… (4)
Assumed that
[0013]
Thus, the electrostatic attractive force is proportional to the square of the voltage and inversely proportional to the square of the distance.
[0014]
As a method of applying a voltage for moving the tip 11a of the probe 11, in addition to a method of applying a voltage only to an electrode in a direction desired to be moved as described above, a bias voltage Vb and a control voltage ΔV are applied to both electrodes 22 and 23. There is a method in which and are applied simultaneously. That is,
V₁ = V_b+ ΔV (5)
V₂ = V_b-ΔV (6)
Voltage V as shown by₁, V₂And the tip 11a of the probe 11 is moved by changing the control voltage ΔV.
[0015]
Accordingly, the force F acting on the probe 11 is expressed by the equation (7).
[0016]
[Expression 2]

[0017]
However,
S₁ = S₂           ……… (8)
d₁ ≒ d₂ = D ……… (9)
Assumed.
[0018]
In this way, the electrostatic attractive force is proportional to the control voltage ΔV, so that it is easy to control.
[0019]
As a third conventional example, there is a proposed example as shown in FIG. First, the laser light source 31 oscillates continuously (CW), and the light is condensed on the end face of the optical fiber 33 by the coupling lens 32 and enters the core. The light exists as near-field light in the very vicinity (several tens of nm) of the tip of the optical fiber 33 whose tip is sharpened. Further, in this proposed example, a probe having a cantilever structure may be used. Therefore, the probe is not limited to a probe that emits near-field light. . Therefore, the light existing near the tip of the optical fiber is not limited to the near-field light, but may be propagating light emitted from the tip of the internal focusing probe, or light in which both propagating light and near-field light are mixed. But you can. The recording medium 34 is rotated by a spindle motor 35. Information is recorded on the surface of the recording medium 34 by a region (mark) having contrast of transmittance. When the tip of the optical fiber 33 functioning as the probe 36 is brought close to a distance of several tens of nanometers or less from the surface of the recording medium 34, the near-field light that has exuded from the tip of the probe 36 propagates to the recording medium 34, and the previous mark Transmitted light having a power corresponding to the transmittance of is emitted to the side of the recording medium 34 opposite to the probe 36. This light enters a photomultiplier (PMT) 38 through a coupling lens 37. The PMT 38 converts incident light into an electrical signal. The signal is amplified by a preamplifier 39, converted to digital information by a binarization circuit 40, input to a computer 41, and information on the recording medium 34 is read. . Since the recording medium 34 is in relative motion with the probe 36, information recorded in marks arranged in the circumferential direction (track direction) is stored in the computer 41 in time series.
[0020]
If the recording medium 34 is writable, data can be written in the same manner. A necessary write pulse is given to the LD driver 42 by the computer 41, which drives the laser light source 31 to write information on the surface of the recording medium 34.
[0021]
At this time, the distance between the surface of the recording medium 34 and the tip of the probe 36 must be several tens of nm. Since the actual recording medium 34 has irregularities and the recording medium 34 usually moves up and down due to rotation, it is necessary to perform control so that this interval is constant. For this control, shear force or electrostatic attraction based on atomic force is used on the surface of the recording medium 34 and the tip of the probe 36.
[0022]
Here, the probe 36 is bonded to one cantilever of the crystal unit 43. The crystal resonator 43 is connected to the laminated piezoelectric element 45 through an L-shaped holder 44. The laminated piezoelectric element 45 is connected on the sliding resistant pad 46. The sliding pad 46 is in contact with the surface of the recording medium 34. When the recording medium 34 rotates, the anti-sliding pad 46 slides on the recording medium 34, and relative movement occurs between the recording medium 34 and the probe 36. Since the laminated piezoelectric element 45 expands and contracts in the Z direction when a voltage is applied, the distance between the probe 36 and the surface of the recording medium 34 can be changed.
[0023]
The quartz vibrator 43 is vibrated by the piezoelectric element 47 at the resonance frequency. When the surface of the recording medium 34 approaches the tip of the probe 36, shear force or electrostatic attraction based on atomic force acts between the surface of the recording medium 34 and the tip of the probe 36. This force acts as a spring between the surface of the recording medium 34 and the tip of the probe 36, and the resonance frequency of the entire vibration system changes. However, since the vibration frequency of the piezoelectric element 47 remains the same as before, the entire vibration system deviates from the resonance state, thereby reducing the vibration amplitude. The voltage generated in the crystal unit 43 is amplified by the differential amplifier 48 and input to the lock-in amplifier 49. The lock-in amplifier 49 amplifies and converts the amplitude of the crystal resonator into a DC voltage in synchronization with the vibration frequency. The output of the lock-in amplifier 49 is taken into the computer 41 via the A / D converter 51. The computer 41 calculates a numerical value for controlling the distance between the probe 36 and the surface of the recording medium 34 from the difference from the reference value corresponding to the desired distance between the probe 36 and the surface of the recording medium 34, and outputs it. To do. The output value is converted into an analog voltage by the D / A converter 52, amplified by the power amplifier 53, and input to the laminated piezoelectric element 45. Thereby, the distance between the probe 36 and the surface of the recording medium 34 is controlled by the computer 41.
[0024]
Here, the entire object including the anti-sliding pad 46 is called a slider 54. The slider 54 is fixed to a substrate to which the spindle motor 35 is fixed via a suspension, an arm, and an arm motor (not shown) (see the configuration shown in FIG. 20). However, the slider 54 can be moved in the tracking direction by an arm motor. The suspension can be moved up and down in the Z direction. However, the slider 54 is pressed against the surface of the recording medium 34 with an appropriate force by the suspension, and the sliding-resistant pad 46 is in contact with the surface of the recording medium 34.
[0025]
When the information recording / reproducing apparatus as described above is in a standby state, the probe 36 is separated from the recording medium 34 so that the probe 36 and the recording medium 34 do not come into contact with each other. Therefore, it is necessary to bring the probe 36 close to the surface of the recording medium 34 before starting the writing or reading operation as described above.
[0026]
At this time, as described above, if the distance between the probe 36 and the surface of the recording medium 34 is to be known only by shear force, the probe 36 approaches the surface of the recording medium 34 until the distance between the two approaches several tens of nm. I can't know. As a result, collision is likely to occur. Therefore, in the proposal according to the third conventional example, this is solved by generating a potential difference between the probe 36 and the surface of the recording medium 34.
[0027]
As a premise thereof, the probe 36 needs to be conductive up to its tip, and the recording medium 34 must also be conductive. In the probe 36 using the optical fiber 33 used for near-field light measurement, since light emission from the clad becomes noise, in order to prevent this, a metal coating is applied on the clad. The condition is satisfied. In addition, since the magneto-optical material, the phase change material, etc. are conductors or semiconductors and the specific resistance is low, the recording medium 34 also satisfies the latter condition in many cases.
[0028]
Under such a premise, a switch 55 that can be switched by the computer 41 is provided. First, the power source 56 having the voltage Va is connected to the metal light shielding film of the probe 36 by the switch 55. Since the metal film can be attached to the entire optical fiber 33, the voltage V is applied to the tip of the probe 36 by connecting the power source 56 to the base of the optical fiber 33 (probe 36)._aCan be applied. The recording medium 34 is connected to a reference potential (ground) via the spindle motor 35 axis.
[0029]
In this way, the voltage V is applied between the metal film at the tip of the optical fiber 33 (probe 36) and the surface of the recording medium 34._aIs applied. Therefore, electrostatic attraction works between them. The electrostatic attraction is the voltage V_a, And is inversely proportional to the square of the distance d between the probe 36 and the surface of the recording medium 34. On the other hand, the atomic force, that is, the shear force, decreases with an exponential function of the distance d between the probe 36 and the surface of the recording medium 34. Accordingly, since the electrostatic attraction is much more slowly attenuated with respect to the distance d than the shear force, even if the distance d between the probe 36 and the surface of the recording medium 34 is large, the proximity of the two is reduced. Can be understood as This distance d is the voltage V_aHowever, if the voltage is several tens of volts, a decrease in the amplitude of the crystal unit 43 can be detected even if the distance between the probe 36 and the surface of the recording medium 34 is about several tens of μm. The degree of distance between the probe 36 and the surface of the recording medium 34 that determines the approach between the two depends on the voltage V_aCan be adjusted. If you want to capture the approach of both from a distance, the voltage V_aShould be increased.
[0030]
During standby, the slider 54 is in contact with the recording medium 34. At this time, the spindle motor 35 is rotating or stopped, but it is preferable that the spindle motor 35 is stopped in consideration of the risk of contact between the probe 36 and the surface of the recording medium 34.
[0031]
Before writing / reading, the voltage V between the probe 36 and the recording medium 34_aWith the piezoelectric element 47 applied, the crystal resonator 43 and the probe 36 are vibrated at the resonance frequency, and the vibration amplitude of the probe 36 is constantly monitored from the output of the crystal resonator 43, and a fast ramp rate voltage is laminated. The probe 36 is brought close to the surface of the recording medium 34 at a high speed by being applied to the piezoelectric element 45. When the amplitude decreases, the voltage of the laminated piezoelectric element 45 is held to stop the probe 36 and the surface of the recording medium 34 from approaching each other. Further, the potential difference between the probe 36 and the recording medium 34 is eliminated, and a slow ramp rate voltage is applied to the laminated piezoelectric element 45 so that the tip of the probe 36 and the recording medium 34 are moved by a slow moving actuator (such as a piezoelectric element). Both are brought close to each other so that the distance between the surfaces becomes a desired distance, and then writing / reading is started.
[0032]
As an example, at the time of standby, the tip of the probe 36 and the surface of the anti-sliding pad 46 (the pad is in contact with the surface of the recording medium 34, so that the height is the same as the surface of the recording medium 34) are about 0.5 μm. The slider 54 is prepared in advance. For example, the voltage Va is set to about 2 V, and the vibration amplitude of the probe 36 is constantly monitored from the output of the crystal oscillator 43, and a fast ramp rate voltage is applied to the laminated piezoelectric element 45 to record with the probe 36 at a high speed. The surface of the medium 34 is brought closer.
[0033]
When the distance between the probe 36 and the surface of the recording medium 34 is about 200 nm, the vibration amplitude of the crystal unit 43 decreases due to the electrostatic attractive force between the probe 36 and the surface of the recording medium 34. The computer 41 catches this and holds the voltage of the laminated piezoelectric element 45 to stop approaching the probe 36 and the surface of the recording medium 34. If the approach between the probe 36 and the surface of the recording medium 34 is detected from about 200 nm and stopped, the probe 36 and the surface of the recording medium 34 do not collide due to overrun from detection to stop. Thus, the first approach can be performed at a relatively fast rate (about 0.1 μm / s).
[0034]
Further, the switch 55 is switched to the ground side this time. Thereby, there is no potential difference between the probe 36 and the surface of the recording medium 34, and electrostatic attraction does not work on both. Thereafter, a slow voltage of the ramp rate is applied to the laminated piezoelectric element 45 so that the tip of the probe 36 and the surface of the recording medium 34 are brought closer to each other at a slow speed (about 10 nm / s). When the probe 36 and the surface of the recording medium 34 come close to about several tens of nanometers, the vibration amplitude of the crystal unit 43 decreases due to the shear force between the probe 36 and the surface of the recording medium 34. When both approach to a desired distance, the computer 41 catches this and stops the displacement of the laminated piezoelectric element 45. At this time, since the speed of the approach is slower than the previous stage, the overrun is reduced. Therefore, even if the distance between the probe 36 and the surface of the recording medium 34 at the time of stop becomes small, they do not collide. After this, writing / reading is started.
[0035]
As described above, when the distance between the probe 36 and the surface of the recording medium 34 is large, the distance between the probe 36 and the surface of the recording medium 34 is large by using electrostatic attraction while bringing the two close together at a high speed. The collision can be prevented by capturing the approach between the two. The above sequence can be performed by gradually reducing the potential difference between the probe 36 and the surface of the recording medium 34 and the approach speed. In the final approach, voltage application between the two is eliminated, the distance between the probe 36 and the surface of the recording medium 34 is detected by shear force, and the approach ends.
[0036]
In the case of detecting the distance between the probe 36 having only the shear force and the surface of the recording medium 34, since the approach of both cannot be detected without approaching several tens of nanometers, the approach is several tens of nanometers / s from the beginning of the approach. It took a very long time to start writing / reading operations. However, since the approach speed corresponding to the distance between the probe 36 and the surface of the recording medium 34 can be selected by the method according to the third conventional example, the time until the start of writing / reading can be shortened.
[0037]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of the second conventional example, the voltage V applied to the electrodes 22 and 23.₁, V₂Is a control voltage ΔV and a bias voltage V for moving the probe 11 in the tracking direction as shown in equations (5) and (6)._bIt is the voltage which superimposed. In this case, the control voltage ΔV or the bias voltage V_bBecomes floating, which causes difficulties in circuit configuration such as potential stabilization.
[0038]
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, a first object of the present invention is to provide an information recording / reproducing apparatus and an information reproducing apparatus that can improve the stability of a control voltage for tracking a probe and can simplify the circuit configuration.
[0039]
Further, according to the second conventional example, as a method of applying a voltage to the electrodes 22 and 23, a method of applying a voltage only to the electrode 22 or 23 in a direction in which the probe 11 is desired to move, Bias voltage V_bAnd the control voltage ΔV are applied in a superimposed manner, and the latter can be said to have better controllability. However, what is required as a device is not only controllability, but it is desired that the device can be driven at as low a voltage as possible. In particular, with respect to a control voltage that requires high-frequency response, a low voltage makes it easier to realize a high-speed circuit.
[0040]
Therefore, the present invention provides an information recording / reproducing apparatus and information reproducing apparatus that can specify not only controllability but also a condition that can reliably lower the control voltage, and can reduce the burden on the circuit (cost, power consumption, size). The second purpose is to provide it.
[0041]
Further, in the case of the third conventional example, the direct current voltage Va is applied to the probe 36 in order to achieve a quick approach to the recording medium 34. In the second conventional example, a bias voltage V between the electrode 22 or 23 for tracking the probe 11 and the probe 11 is used._bIs applied. This is because the control voltage ΔV is lowered or the probe 11 moves linearly with respect to the voltage. Therefore, in order to achieve a quick approach as in the third conventional example, the DC voltage V is applied to the probe 36._aIf applied, it deviates from an appropriate bias condition.
[0042]
Further, in the first conventional example, in order to measure the distance between the tip of the probe 4 and the surface of the recording medium 1, it is necessary to provide the patterns 2 and 3 having different spatial frequencies on the recording medium 1, resulting in a low recording density. . In addition, it is necessary to frequency-analyze the obtained signal. These processes take time, and the distance cannot be controlled with sufficient speed.
[0043]
Therefore, the present invention simultaneously achieves the improvement of controllability and the reduction of the control voltage according to the second object, the collision between the probe tip and the recording medium, and the increase in the operation speed of the approach. Furthermore, it is a third object to provide an information recording / reproducing apparatus and an information reproducing apparatus that do not require a special wavelength, a pattern provided on a recording medium, or time-consuming signal processing.
[0044]
Furthermore, the present invention improves the controllability of tracking, lowers the control voltage, and reduces the probe tip without producing a special pattern on a recording medium or causing a problem such as a long signal processing time. It is a fourth object of the present invention to provide an information recording / reproducing apparatus and an information reproducing apparatus capable of simultaneously avoiding a collision with a recording medium and increasing an operation speed.
[0045]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided an information recording / reproducing apparatus for recording or reproducing information with respect to the recording medium by energy applied from the probe to the recording medium, in a tracking direction orthogonal to a track direction in which data strings on the recording medium are arranged. A pair of electrodes provided so as to sandwich the probe, control voltage applying means for applying a control voltage for displacing the probe tip in the tracking direction to these electrodes, and the control voltage independent of the probe Bias voltage applying means for applying the applied bias voltage.
[0046]
Therefore, the bias voltage is independent of the control voltage, and the reference voltage of these voltages can be taken in common, so that the stability of the control voltage is increased and the circuit configuration can be simplified.
[0047]
According to a second aspect of the present invention, there is provided an information recording / reproducing apparatus for recording or reproducing information with respect to the recording medium by energy applied to the recording medium from a probe in a tracking direction orthogonal to a track direction in which data strings on the recording medium are arranged. A pair of electrodes provided to sandwich the probe, a control voltage for displacing the probe tip in the tracking direction between the electrode and the probe, and a bias voltage independent of the control voltage; Voltage application means for applying the bias voltage, and the voltage value of the bias voltage is ¼ of the voltage value of the control voltage necessary for the probe to receive a desired force when the bias voltage is not applied. It is set to a larger value.
[0048]
Therefore, by appropriately setting the voltage value of the bias voltage, it is possible to improve the linearity of the electrostatic attraction and to lower the control voltage for tracking, and to output this control voltage Can be reduced.
[0049]
According to a third aspect of the present invention, there is provided an information recording / reproducing apparatus for recording or reproducing information with respect to the recording medium by energy applied from the probe to the recording medium, in a tracking direction orthogonal to a track direction in which data strings on the recording medium are arranged. A pair of electrodes provided so as to sandwich the probe; a control voltage for displacing the probe tip in the tracking direction; a bias voltage independent of the control voltage; Superimposing voltage applying means for superimposing and applying an approaching voltage for approaching the recording medium, and approaching voltage applying means for applying the approaching voltage to the probe only when the probe is brought close to the recording medium And comprising.
[0050]
Therefore, the approach operation can be speeded up by applying the approaching voltage to the probe only when the probe is brought close to the recording medium. For this reason, it is not necessary to use a special pattern, and signal processing is performed. In this case, the control voltage, the bias voltage, and the approach voltage are superimposed and applied to the electrode, but the applied voltage to the electrode is the same value for the increase and decrease of the approach voltage. Therefore, the controllability related to the tracking operation can be improved and the control voltage can be lowered without affecting the potential difference between the control voltage and the bias voltage.
[0051]
According to a fourth aspect of the present invention, in an information recording / reproducing apparatus for recording or reproducing information to or from the recording medium by an action from one to the other between the probe and the recording medium, the data strings on the recording medium are arranged. A pair of electrodes provided so as to sandwich the probe in a tracking direction orthogonal to the track direction, control voltage applying means for applying a control voltage for displacing the probe tip in the tracking direction to these electrodes, Bias voltage applying means for applying a bias voltage independent of the control voltage to the probe. Here, “an action from one to the other between the probe and the recording medium” means an action from the probe to the recording medium or an action from the recording medium to the probe.
[0052]
Therefore, the bias voltage is independent of the control voltage, and the reference voltage of these voltages can be taken in common, so that the stability of the control voltage is increased and the circuit configuration can be simplified.
[0053]
According to a fifth aspect of the present invention, in an information recording / reproducing apparatus for recording or reproducing information to or from the recording medium by an action from one to the other between the probe and the recording medium, data strings on the recording medium are arranged. A pair of electrodes provided so as to sandwich the probe in a tracking direction orthogonal to the track direction, a control voltage for displacing the probe tip in the tracking direction between these electrodes and the probe, and this control Voltage application means for applying a bias voltage and a bias voltage independent of each other, and the voltage value of the bias voltage is a control necessary for the probe to receive a desired force when the bias voltage is not applied. It is set to a value larger than 1/4 of the voltage value of the voltage. Here, “an action from one to the other between the probe and the recording medium” means an action from the probe to the recording medium or an action from the recording medium to the probe.
[0054]
Therefore, by appropriately setting the voltage value of the bias voltage, it is possible to improve the linearity of the electrostatic attraction and to lower the control voltage for tracking, and to output this control voltage Can be reduced.
[0055]
According to a sixth aspect of the present invention, in an information recording / reproducing apparatus for recording or reproducing information to or from the recording medium by an action from one to the other between the probe and the recording medium, data strings on the recording medium are arranged. A pair of electrodes provided so as to sandwich the probe in a tracking direction orthogonal to the track direction, a control voltage for displacing the probe tip in the tracking direction on these electrodes, and the control voltage are independent of each other Superimposing voltage applying means for superimposing and applying a bias voltage and an approaching voltage for causing the probe to approach the recording medium; and the approaching voltage is applied to the probe only when the probe is brought close to the recording medium. And an approaching voltage applying means for applying. Here, “an action from one to the other between the probe and the recording medium” means an action from the probe to the recording medium or an action from the recording medium to the probe.
[0056]
Therefore, the approach operation can be speeded up by applying the approaching voltage to the probe only when the probe is brought close to the recording medium. For this reason, it is not necessary to use a special pattern, and signal processing is performed. In this case, the control voltage, the bias voltage, and the approach voltage are superimposed and applied to the electrode, but the applied voltage to the electrode is the same value for the increase and decrease of the approach voltage. Therefore, the controllability related to the tracking operation can be improved and the control voltage can be lowered without affecting the potential difference between the control voltage and the bias voltage.
[0057]
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an information recording / reproducing apparatus for recording or reproducing information with respect to the recording medium by a tunnel current flowing between the probe and the recording medium, and orthogonal to a track direction in which data strings on the recording medium are arranged. A pair of electrodes provided so as to sandwich the probe in the tracking direction, a control voltage applying means for applying a control voltage for displacing the probe tip in the tracking direction to these electrodes, and the control to the probe Bias voltage applying means for applying a bias voltage independent of the voltage.
[0058]
Therefore, the bias voltage is independent of the control voltage, and the reference voltage of these voltages can be taken in common, so that the stability of the control voltage is increased and the circuit configuration can be simplified.
[0059]
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided an information recording / reproducing apparatus for recording or reproducing information with respect to the recording medium by a tunnel current flowing between the probe and the recording medium, and orthogonal to a track direction in which data strings on the recording medium are arranged. And a control voltage for displacing the probe tip in the tracking direction between these electrodes and the probe, and the control voltage are independent of each other. Voltage application means for applying the bias voltage in a superimposed manner, and the voltage value of the bias voltage is a voltage value of a control voltage necessary for the probe to receive a desired force when the bias voltage is not applied. Is set to a value larger than ¼.
[0060]
Therefore, by appropriately setting the voltage value of the bias voltage, it is possible to improve the linearity of the electrostatic attraction and to lower the control voltage for tracking, and to output this control voltage Can be reduced.
[0061]
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided an information recording / reproducing apparatus for recording or reproducing information with respect to the recording medium by a tunnel current flowing between the probe and the recording medium, orthogonal to a track direction in which data strings on the recording medium are arranged. A pair of electrodes provided so as to sandwich the probe in the tracking direction, a control voltage for displacing the probe tip in the tracking direction to these electrodes, and a bias voltage independent of the control voltage, Superimposing voltage applying means for applying the approaching voltage for approaching the probe to the recording medium, and for approaching to apply the approaching voltage to the probe only when the probe is approached to the recording medium Voltage applying means.
[0062]
Therefore, the approach operation can be speeded up by applying the approaching voltage to the probe only when the probe is brought close to the recording medium. For this reason, it is not necessary to use a special pattern, and signal processing is performed. In this case, the control voltage, the bias voltage, and the approach voltage are superimposed and applied to the electrode, but the applied voltage to the electrode is the same value for the increase and decrease of the approach voltage. Therefore, the controllability related to the tracking operation can be improved and the control voltage can be lowered without affecting the potential difference between the control voltage and the bias voltage.
[0063]
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided an information reproducing apparatus for reproducing information with respect to the recording medium by a shear force acting between the probe and the recording medium, and a tracking direction orthogonal to a track direction in which data strings are arranged on the recording medium. A pair of electrodes provided so as to sandwich the probe, control voltage applying means for applying a control voltage for displacing the probe tip in the tracking direction to these electrodes, and the control voltage for the probe Bias voltage applying means for applying an independent bias voltage.
[0064]
Therefore, the bias voltage is independent of the control voltage, and the reference voltage of these voltages can be taken in common, so that the stability of the control voltage is increased and the circuit configuration can be simplified.
[0065]
According to an eleventh aspect of the present invention, in an information reproducing apparatus for reproducing information with respect to the recording medium by a shear force acting between the probe and the recording medium, a tracking direction orthogonal to a track direction in which data strings on the recording medium are arranged A pair of electrodes provided so as to sandwich the probe, a control voltage for displacing the probe tip in the tracking direction between the electrode and the probe, and a bias voltage independent of the control voltage And a voltage application means for applying the bias voltage, wherein the voltage value of the bias voltage is 1 / of the voltage value of the control voltage necessary for the probe to receive a desired force when the bias voltage is not applied. A value larger than 4 is set.
[0066]
Therefore, by appropriately setting the voltage value of the bias voltage, it is possible to improve the linearity of the electrostatic attraction and to lower the control voltage for tracking, and to output this control voltage Can be reduced.
[0067]
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided an information reproducing apparatus for reproducing information with respect to the recording medium by a shear force acting between the probe and the recording medium, and a tracking direction orthogonal to a track direction in which data strings on the recording medium are arranged. A pair of electrodes provided so as to sandwich the probe, a control voltage for displacing the probe tip in the tracking direction, a bias voltage independent of the control voltage, and the probe Superimposing voltage applying means for superimposing and applying an approaching voltage for approaching the recording medium, and approaching voltage applying means for applying the approaching voltage to the probe only when the probe is brought close to the recording medium And comprising.
[0068]
Therefore, the approach operation can be speeded up by applying the approaching voltage to the probe only when the probe is brought close to the recording medium. For this reason, it is not necessary to use a special pattern, and signal processing is performed. In this case, the control voltage, the bias voltage, and the approach voltage are superimposed and applied to the electrode, but the applied voltage to the electrode is the same value for the increase and decrease of the approach voltage. Therefore, the controllability related to the tracking operation can be improved and the control voltage can be lowered without affecting the potential difference between the control voltage and the bias voltage.
[0069]
According to a thirteenth aspect of the present invention, in an information recording / reproducing apparatus for recording or reproducing information on the recording medium by energy applied from the probe to the recording medium, the information is recorded in a tracking direction orthogonal to the track direction in which the data strings on the recording medium are arranged. When making the probe approach the recording medium with a pair of electrodes provided so as to sandwich the probe, the approach voltage is applied to the probe, and the ground voltage or the approach voltage is applied to the electrode. After the approach voltage application means and the probe are brought close to the recording medium, a control voltage for causing the potential difference between the probe and the electrode to displace the probe tip in the tracking direction, and the control voltage A voltage applying means after approach for applying a voltage so that a bias voltage independent of the voltage is superimposed; Obtain.
[0070]
Therefore, it is possible to improve the tracking controllability, lower the control voltage, and reduce the gap between the probe tip and the recording medium without producing a special pattern on the recording medium or increasing the signal processing time. It is possible to simultaneously achieve the avoidance of the collision and the increase of the operation speed.
[0071]
According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided a recording / reproducing apparatus for recording or reproducing information with respect to the recording medium by an action from one to the other between the probe and the recording medium. A pair of electrodes provided so as to sandwich the probe in a tracking direction orthogonal to the direction, and when the probe approaches the recording medium, the approach voltage is applied to the probe and a ground voltage or After the approaching voltage applying means for applying the approaching voltage and the probe approaching the recording medium, a potential difference between the probe and the electrode causes the probe tip to displace in the tracking direction. After-applied voltage application means for applying a voltage so that a control voltage and a bias voltage independent of the control voltage are superimposed on each other , Comprising a. Here, “an action from one to the other between the probe and the recording medium” means an action from the probe to the recording medium or an action from the recording medium to the probe.
[0072]
Therefore, it is possible to improve the tracking controllability, lower the control voltage, and reduce the gap between the probe tip and the recording medium without producing a special pattern on the recording medium or increasing the signal processing time. It is possible to simultaneously achieve the avoidance of the collision and the increase of the operation speed.
[0073]
According to a fifteenth aspect of the present invention, in a recording / reproducing apparatus for recording or reproducing information with respect to the recording medium by a tunnel current flowing between the probe and the recording medium, the direction orthogonal to the track direction in which the data strings are arranged on the recording medium When approaching the recording medium with a pair of electrodes provided so as to sandwich the probe in the tracking direction, the approach voltage is applied to the probe, and the ground voltage or the approach voltage is applied to the electrode. An approach voltage applying means for applying the probe, and a control voltage for causing a potential difference between the probe and the electrode to displace the probe tip in the tracking direction after the probe is brought close to the recording medium; A post-approaching voltage applying means for applying a voltage so that a bias voltage independent of the control voltage is superimposed; Provided.
[0074]
Therefore, it is possible to improve the tracking controllability, lower the control voltage, and reduce the gap between the probe tip and the recording medium without producing a special pattern on the recording medium or increasing the signal processing time. It is possible to simultaneously achieve the avoidance of the collision and the increase of the operation speed.
[0075]
According to a sixteenth aspect of the present invention, in an information reproducing apparatus for reproducing information with respect to the recording medium by a shear force acting between the probe and the recording medium, a tracking direction orthogonal to a track direction in which data strings on the recording medium are arranged When the probe is brought close to the recording medium, the approach voltage is applied to the probe, and the ground voltage or the approach voltage is applied to the electrode. And a control voltage for displacing the probe tip in the tracking direction by a potential difference between the probe and the electrode after the probe is brought close to the recording medium. And a post-approaching voltage applying unit that applies a voltage so that a bias voltage independent of the voltage is superimposed.
[0076]
Therefore, it is possible to improve the tracking controllability, lower the control voltage, and reduce the gap between the probe tip and the recording medium without producing a special pattern on the recording medium or increasing the signal processing time. It is possible to simultaneously achieve the avoidance of the collision and the increase of the operation speed.
[0077]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment basically conforms to the information recording / reproducing apparatus shown in FIGS. 20 to 22, and the same parts are denoted by the same reference numerals.
[0078]
The probe 11 of the optical fiber structure having the core 19a and the clad 19b is fixed to the slider 12 through the common electrode 20 portion on the upper end base side, and the tip 11a side facing the recording medium 15 is free. It is a so-called cantilever structure. The tip 11a is thin and sharpened by etching or the like. A light shielding metal film 21 is entirely covered around the probe 11 so that light is emitted only from a small opening at the tip 11a. This opening has an opening diameter equal to or smaller than the wavelength of light propagating in the optical fiber, and so-called near-field light is emitted from this opening. However, even in the case of a probe other than a probe that emits such near-field light, it can be applied to a probe having a similar structure. For example, an internal focusing probe having an aperture diameter larger than the wavelength used may be used. Information is written to or read from the recording medium 15 by this light. A power supply 61 as a bias voltage applying means for applying a bias voltage Vb is connected between the light shielding metal film 21 covered with the probe 11 and the ground. This bias voltage V_bMay be positive or negative.
[0079]
A pair of electrodes 22 and 23 are provided in the radial direction (tracking direction) of the recording medium 15 when the slider 12 is used so as to sandwich the probe 11. These electrodes 22 and 23 are fixed in the slider 12. Separate voltages V are provided between the electrodes 22 and 23 and the common electrode 20 (light shielding metal film 21) of the probe 11.₁, V₂Apply. This voltage V₁, V₂To generate a voltage V between the electrodes 22 and 23 and ground._1e, V_2ePower sources 62 and 63 are connected as control voltage application means. Therefore, the voltage V₁, V₂Is the bias voltage V by the power supply 61_bAnd voltage V by power supply 62, 63_1e, V_2eThese power supplies 61, 62, 63 act as voltage application means. Here, the reference voltages of these power supplies 61, 62, and 63 are common to ground.
[0080]
As a result, an electrostatic attractive force acts between the electrode 22 or 23 and the probe 11, and the probe 11 becomes a cantilever and its tip 11 a swings in the radial direction of the recording medium 15. Thereby, the tip 11a of the probe 11 necessary for tracking is moved.
[0081]
In FIG. 1, electrostatic attraction F in the direction of (1)₁Is the electrostatic attractive force F in the direction of (10), (2)₂Is expressed by equation (11).
[0082]
[Equation 3]

[0083]
In these formulas, C₁, C₂Is the capacitance between the probe 11 and the electrodes 22 and 23, S₁, S₂Is the capacitance C₁, C₂Equivalent area of d₁, D₂Is the respective distance between the probe 11 and the electrodes 22, 23, ε_aRepresents the dielectric constant of air. Capacitance C₁, C₂Is
C₁ = Ε_a・ S₁/ D₁    ………… (12)
C₂ = Ε_a・ S₂/ D₂    ………… (13)
(That is, the same assumptions as in equations (3) and (4)).
[0084]
Thus, the electrostatic attractive force is proportional to the square of the voltage and inversely proportional to the square of the distance.
[0085]
Here, the voltage V by the power source 62, 63_1e, V_2eIs a voltage as shown in (14) and (15),
V_1e= -ΔV (14)
V_2e= + ΔV ……… (15)
The tip 11a of the probe 11 is moved by changing these voltages ΔV. In this case, the potential difference V between the electrode 22 and the probe 11.₁, The potential difference V between the electrode 23 and the probe 11₂Is
V₁ = V_b+ ΔV (16)
V₂ = V_b-ΔV (17)
It will be shown in.
[0086]
Accordingly, the force F acting on the probe 11 is expressed by the equation (18).
[0087]
[Expression 4]

[0088]
However,
S₁ = S₂           ……… (19)
d₁ ≒ d₂ = D ……… (20)
Assumed.
[0089]
In this way, the electrostatic attractive force is proportional to the control voltage ΔV, so that it is easy to control.
[0090]
Here, according to the present embodiment, the bias voltage V_bIs the voltage V for the control voltage ΔV_1e, V_2eAnd these reference voltages are common to ground (GND), so that the stability of the potential is increased as compared with the case of the second conventional example described above, and the circuit The configuration is also simplified.
[0091]
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Since the configuration has been described in the first embodiment, the description thereof is omitted.
[0092]
First, when moving the probe 11 in the direction of (1), the voltage V_1eOnly the voltage V_2eIs not applied. When the probe 11 is moved in the direction (2), the reverse is true. Electrostatic attractive force F in the direction (1) at this time₁Is the electrostatic attraction force F in the equation (21), direction (2)₂Is expressed by equation (22).
[0093]
[Equation 5]

[0094]
In these formulas, C₁, C₂Is the capacitance between the probe 11 and the electrodes 22 and 23, S₁, S₂Is the capacitance C₁, C₂Equivalent area of d₁, D₂Is the respective distance between the probe 11 and the electrodes 22, 23, ε_aRepresents the dielectric constant of air. Capacitance C₁, C₂Is
C₁ = Ε_a・ S₁/ D₁    ………… (23)
C₂ = Ε_a・ S₂/ D₂    ………… (24)
(That is, the same assumptions as in equations (3) and (4)).
[0095]
Thus, the electrostatic attractive force is proportional to the square of the voltage and inversely proportional to the square of the distance.
[0096]
Here, considering the case of moving in the direction of (1), the voltage V_2eIs not applied. D₁= D₂= D, S₁= S₂= Rewrite as S. In order to control the probe 11, the dynamically changing voltage is V_aThen,
V_1e= V_a
Thus, since the force F acting on the probe 11 is only the equation (21), it is expressed by the equation (25).
[0097]
[Formula 6]

[0098]
Next, as shown in FIG. 1, a bias voltage V between the electrodes 22 and 23 and the probe 11 is obtained._bAnd a control voltage V for controlling the probe 11 applied to each of the electrodes 22 and 23._1e, V_2eConsider the case where the voltages are different in polarity but have the same absolute value. That is, V_1e= -V_a, V_2e= + V_aThen, electrostatic attraction force F in the direction (1)₁Is the equation (26), and the electrostatic attractive force F in the (2) direction₂Is expressed by equation (27).
[0099]
[Expression 7]

[0100]
The force W acting on the probe 11 by combining both electrostatic attraction forces is expressed by equation (28).
[0101]
[Equation 8]

[0102]
Here, the condition for satisfying W> F is expressed by equation (29).
[0103]
[Equation 9]

[0104]
Therefore, the bias voltage V_bIs the control voltage V_aAgainst
V_b> V_a/ 4 ……… (30)
If you satisfy
[0105]
That is, the control voltage V for controlling the position of the probe 11_aBias voltage V of 1/4 or more of_bIs applied to this bias voltage V_bControl voltage V without applying_aThan the force in the case of performing control to move the probe 11 by dynamically changing only the bias voltage V_bControl voltage V_aThe force in the case of performing control for moving the probe 11 by dynamically changing is increased. In other words, if the condition of the equation (30) is satisfied, the same force can be obtained and the lower control voltage V_aWill be enough. This control voltage V_aSince the probe 11 must fluctuate at high speed in order to perform tracking of the probe 11, the load on the drive circuit can be reduced by reducing this voltage value. Also, bias voltage V_bIs simply a DC voltage, and it is much easier to construct a high voltage circuit than when the control voltage Va is set to a high voltage.
[0106]
As described above, according to the present embodiment, the bias voltage V V is satisfied so as to satisfy the condition of the expression (30)._bSince this voltage value is set, this bias voltage V_bAs an effect of applying voltage, not only the linearity of the electrostatic attractive force with respect to the voltage is improved, but also the effect of reducing the load on the drive circuit is obtained. As a result, the control voltage V that fluctuates dynamically in order to track the probe 11._aCan be reduced, the control voltage V_aCan reduce the burden (cost, power consumption, size) of the circuit that outputs.
[0107]
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment is basically the same as the information recording / reproducing apparatus shown in FIGS. 23 and 1, and the same parts are denoted by the same reference numerals.
[0108]
First, the laser light source 31 oscillates continuously, and the light is condensed on the end face of the optical fiber 33 by the coupling lens 32 and enters the core. The light exists as near-field light in the very vicinity (several tens of nm) of the tip of the optical fiber 33 whose tip is sharpened. The recording medium 34 is rotated by a spindle motor 35. Information is recorded on the surface of the recording medium 34 by a region (mark) having contrast of transmittance. When the tip of the optical fiber 33 functioning as the probe 36 is brought close to a distance of several tens of nanometers or less from the surface of the recording medium 34, the near-field light that has exuded from the tip of the probe 36 propagates to the recording medium 34, and the previous mark Transmitted light having a power corresponding to the transmittance of is emitted to the side of the recording medium 34 opposite to the probe 36. This light enters a photomultiplier (PMT) 38 through a coupling lens 37. The PMT 38 converts incident light into an electrical signal. The signal is amplified by a preamplifier 39, converted to digital information by a binarization circuit 40, input to a computer 41, and information on the recording medium 34 is read. . Since the recording medium 34 is in relative motion with the probe 36, information recorded in marks arranged in the circumferential direction (track direction) is stored in the computer 41 in time series.
[0109]
If the recording medium 34 is writable, data can be written in the same manner. A necessary write pulse is given to the LD driver 42 by the computer 41, which drives the laser light source 31 to write information on the surface of the recording medium 34.
[0110]
At this time, the distance between the surface of the recording medium 34 and the tip of the probe 36 must be several tens of nm. Since the actual recording medium 34 has irregularities and the recording medium 34 usually moves up and down due to rotation, it is necessary to perform control so that this interval is constant. For this control, also in the present embodiment, shear force or electrostatic attraction based on atomic force is used on the surface of the recording medium 34 and the tip of the probe 36.
[0111]
Here, the probe 36 is bonded to one cantilever of the crystal unit 43. The crystal resonator 43 is connected to the laminated piezoelectric element 45 through an L-shaped holder 44. The laminated piezoelectric element 45 is connected on the sliding resistant pad 46. The sliding pad 46 is in contact with the surface of the recording medium 34. When the recording medium 34 rotates, the anti-sliding pad 46 slides on the recording medium 34, and relative movement occurs between the recording medium 34 and the probe 36. Since the laminated piezoelectric element 45 expands and contracts in the Z direction when a voltage is applied, the distance between the probe 36 and the surface of the recording medium 34 can be changed.
[0112]
The quartz vibrator 43 is vibrated by the piezoelectric element 47 at the resonance frequency. When the surface of the recording medium 34 approaches the tip of the probe 36, shear force or electrostatic attraction based on atomic force acts between the surface of the recording medium 34 and the tip of the probe 36. This force acts as a spring between the surface of the recording medium 34 and the tip of the probe 36, and the resonance frequency of the entire vibration system changes. However, since the vibration frequency of the piezoelectric element 47 remains the same as before, the entire vibration system deviates from the resonance state, thereby reducing the vibration amplitude. The voltage generated in the crystal unit 43 is amplified by the differential amplifier 48 and input to the lock-in amplifier 49. The lock-in amplifier 49 amplifies and converts the amplitude of the crystal resonator into a DC voltage in synchronization with the vibration frequency. The output of the lock-in amplifier 49 is taken into the computer 41 via the A / D converter 51. The computer 41 calculates a numerical value for controlling the distance between the probe 36 and the surface of the recording medium 34 from the difference from the reference value corresponding to the desired distance between the probe 36 and the surface of the recording medium 34, and outputs it. To do. The output value is converted into an analog voltage by the D / A converter 52, amplified by the power amplifier 53, and input to the laminated piezoelectric element 45. Thereby, the distance between the probe 36 and the surface of the recording medium 34 is controlled by the computer 41.
[0113]
Here, the entire object including the anti-sliding pad 46 is called a slider 54. The slider 54 is fixed to a substrate to which the spindle motor 35 is fixed via a suspension, an arm, and an arm motor (not shown) (see the configuration shown in FIG. 20). However, the slider 54 can be moved in the tracking direction by an arm motor. The suspension can be moved up and down in the Z direction. However, the slider 54 is pressed against the surface of the recording medium 34 with an appropriate force by the suspension, and the sliding-resistant pad 46 is in contact with the surface of the recording medium 34.
[0114]
On the other hand, in order to track the tip of the probe 36 to the mark row (track) of the recording medium 34, a tracking actuator is required. For this tracking, as described in the first or second embodiment, electrostatic attraction is used. Therefore, the configuration in the vicinity of the probe 36 is the same as the configuration of the probe 11 shown in FIG. That is, a pair of electrodes 22, 23 are provided so as to sandwich the probe 36 in the tracking direction, and a voltage applied to these electrodes 22, 23 and a force acting between the probe 36 and the electrode 22 or 23 is applied to the probe 36. Tracking is performed by bending the tip 36a.
[0115]
FIG. 3 is a cross-sectional structure diagram illustrating the electrodes 22 and 23 and their surroundings in a tracking direction in an enlarged manner. These electrodes 22 and 23 are connected to the output sides of three-input summing amplifiers 71a and 71b, each acting as a superimposed voltage applying means. An approaching voltage V for selectively applying to the probe 36 on the input side of the summing amplifier 71a._apOr ground voltage and bias voltage V_bAnd control voltage -V_aAre connected to the power supply 72, 73, 74, and the input voltage of the adding amplifier 71b is connected to the approach voltage V._apOr ground voltage and bias voltage V_bAnd control voltage + V_aAre connected to power sources 72, 73, 75. Therefore, the voltage V applied to one electrode 22_1eIs the approach voltage V applied to the probe 36._apOr ground voltage and bias voltage V_bAnd control voltage -V_aIs a superimposed voltage. Voltage V applied to the other electrode 23_2eIs the approach voltage V applied to the probe 36._apOr ground voltage and bias voltage V_bAnd control voltage + V_aIs a superimposed voltage. The tracking of the probe 36 is the control voltage + V_a, -V_aBy changing. Control voltage + V_a, -V_aAs described in the first and second embodiments, the bias voltage Vb that is independent of the control voltage is applied in a superimposed manner as described in the first and second embodiments._a, -V_aThis is to improve the linearity of the electrostatic attractive force with respect to and to lower the voltage. The probe 36 has an approach voltage V_apAlternatively, a ground voltage is applied. Which voltage is applied will be described later.
[0116]
When the information recording / reproducing apparatus as described above is in a standby state, the probe 36 is separated from the recording medium 34 so that the probe 36 and the recording medium 34 do not come into contact with each other. Therefore, it is necessary to bring the probe 36 close to the surface of the recording medium 34 before starting the writing or reading operation as described above.
[0117]
At this time, as described above, if the distance between the probe 36 and the surface of the recording medium 34 is to be known only by shear force, the probe 36 approaches the surface of the recording medium 34 until the distance between the two approaches several tens of nm. I can't know. As a result, collision is likely to occur. Therefore, in the present embodiment, as in the case of the proposal in the third conventional example, this is solved by generating a potential difference between the probe 36 and the surface of the recording medium 34.
[0118]
As a premise thereof, the probe 36 needs to be conductive up to its tip, and the recording medium 34 must also be conductive. In the probe 36 using the optical fiber 33 used for the near-field light measurement, light emission from the clad 19b becomes noise. To prevent this, a metal coat is applied as a light-shielding metal film 21 on the clad 19b. Therefore, the former condition is generally satisfied. In addition, since the magneto-optical material, the phase change material, etc. are conductors or semiconductors and the specific resistance is low, the recording medium 34 also satisfies the latter condition in many cases.
[0119]
Under such a premise, a switch 76 that can be switched by the computer 41 is provided so that the power source 72 side and the ground side can be switched. The power supply 72 constitutes an approach voltage applying means. First, the approach voltage V is switched by the switch 76._apThe power source 72 is connected to the light shielding metal film 21 (common electrode 20) of the probe 36. Since the light shielding metal film 21 can be attached to the entire optical fiber 33, the power supply 72 is connected to the base of the optical fiber 33 (probe 36), so that the approach voltage V is applied to the tip of the probe 36._apCan be applied. The recording medium 34 is connected to a reference potential (ground) via the spindle motor 35 axis.
[0120]
In this way, the approach voltage V between the light shielding metal film 21 at the tip of the optical fiber 33 (probe 36) and the surface of the recording medium 34 is obtained._apIs applied. Therefore, electrostatic attraction works between them. At this time, unless the distance d between the probe 36 and the surface of the recording medium 34 is 20 nm or less, the atomic force, that is, the shear force does not work sufficiently. However, the electrostatic attraction is the approach voltage V_ap, And is inversely proportional to the square of the distance d between the probe 36 and the surface of the recording medium 34, and therefore works from a position far away from the shear force. Accordingly, since the electrostatic attraction is much more slowly attenuated with respect to the distance d than the shear force, even if the distance d between the probe 36 and the surface of the recording medium 34 is large, the proximity of the two is reduced. Can be understood as This distance d is the approach voltage V_apHowever, if the voltage is several tens of volts, a decrease in the amplitude of the crystal unit 43 can be detected even if the distance between the probe 36 and the surface of the recording medium 34 is about several tens of μm. The distance between the probe 36 and the surface of the recording medium 34 and the approach between them are determined by the approach voltage V._apCan be adjusted. If you want to capture the approach of both from a distance, the approach voltage V_apShould be increased.
[0121]
In this case, according to the present embodiment, the voltage V applied to the electrodes 22 and 23 is_1e, V_2eIs the approach voltage V for the probe 36_apTherefore, the potential difference between the probe 36 and the electrodes 22 and 23 is an approach voltage V for the probe 36._apIt is irrelevant to the increase or decrease. Accordingly, the potential difference between the probe 36 and the electrodes 22 and 23 is the bias voltage V._bAnd control voltage -V_a, + V_aTherefore, the approach voltage V is applied to the tracking operation of the probe 36._apHas no effect.
[0122]
During standby, the slider 54 is in contact with the recording medium 34. At this time, the spindle motor 35 is rotating or stopped, but it is preferable that the spindle motor 35 is stopped in consideration of the risk of contact between the probe 36 and the surface of the recording medium 34.
[0123]
Before writing / reading, the approach voltage V between the probe 36 and the recording medium 34_apWith the piezoelectric element 47 applied, the crystal resonator 43 and the probe 36 are vibrated at the resonance frequency, and the vibration amplitude of the probe 36 is constantly monitored from the output of the crystal resonator 43, and a fast ramp rate voltage is laminated. The probe 36 is brought close to the surface of the recording medium 34 at a high speed by being applied to the piezoelectric element 45. When the amplitude decreases, the voltage of the laminated piezoelectric element 45 is held to stop the probe 36 and the surface of the recording medium 34 from approaching each other. Further, the potential difference between the probe 36 and the recording medium 34 is eliminated, and a slow ramp rate voltage is applied to the laminated piezoelectric element 45 so that the tip of the probe 36 and the recording medium 34 are moved by a slow moving actuator (such as a piezoelectric element). Both are brought close to each other so that the distance between the surfaces becomes a desired distance, and then writing / reading is started.
[0124]
As an example, during standby, the slider 54 is prepared in advance so that the tip of the probe 36 and the surface of the sliding pad 46 are about 0.5 μm. For example, the approach voltage V_apThe probe 36 and the surface of the recording medium 34 are brought close to each other at a high speed by applying a fast ramp rate voltage to the laminated piezoelectric element 45 while constantly monitoring the vibration amplitude of the probe 36 from the output of the crystal oscillator 43. Let
[0125]
When the distance between the probe 36 and the surface of the recording medium 34 is about 200 nm, the vibration amplitude of the crystal unit 43 decreases due to the electrostatic attractive force between the probe 36 and the surface of the recording medium 34. The computer 41 catches this and holds the voltage of the laminated piezoelectric element 45 to stop approaching the probe 36 and the surface of the recording medium 34. If the approach between the probe 36 and the surface of the recording medium 34 is detected from about 200 nm and stopped, the probe 36 and the surface of the recording medium 34 do not collide due to overrun from detection to stop. Thus, the first approach can be performed at a relatively fast rate (about 0.1 μm / s).
[0126]
Further, the switch 76 is switched to the ground side this time. Thereby, there is no potential difference between the probe 36 and the surface of the recording medium 34, and electrostatic attraction does not work on both. Thereafter, a slow voltage of the ramp rate is applied to the laminated piezoelectric element 45 so that the tip of the probe 36 and the surface of the recording medium 34 are brought closer to each other at a slow speed (about 10 nm / s). When the probe 36 and the surface of the recording medium 34 come close to about several tens of nanometers, the vibration amplitude of the crystal unit 43 decreases due to the shear force between the probe 36 and the surface of the recording medium 34. When both approach to a desired distance, the computer 41 catches this and stops the displacement of the laminated piezoelectric element 45. At this time, since the speed of the approach is slower than the previous stage, the overrun is reduced. Therefore, even if the distance between the probe 36 and the surface of the recording medium 34 at the time of stop becomes small, they do not collide. After this, writing / reading is started.
[0127]
As described above, when the distance between the probe 36 and the surface of the recording medium 34 is large, the distance between the probe 36 and the surface of the recording medium 34 is large by using electrostatic attraction while bringing the two close together at a high speed. The collision can be prevented by capturing the approach between the two. The above sequence can be performed by gradually reducing the potential difference between the probe 36 and the surface of the recording medium 34 and the approach speed. In the final approach, voltage application between the two is eliminated, the distance between the probe 36 and the surface of the recording medium 34 is detected by shear force, and the approach ends.
[0128]
In the case of detecting the distance between the probe 36 having only the shear force and the surface of the recording medium 34, since the approach of both cannot be detected without approaching several tens of nanometers, the approach is several tens of nanometers / s from the beginning of the approach. It took a very long time to start writing / reading operations. However, according to the present embodiment, as in the case of the third conventional example, an approach speed corresponding to the distance between the probe 36 and the surface of the recording medium 34 can be selected. Can be shortened.
[0129]
Specifically, as the laminated piezoelectric element 45, in order to obtain a displacement of about 500 μm at several tens of volts, a laminated piezoelectric element having a thickness of about 2 mm and about 20 to 30 layers is used. Although a type in which the thickness of the laminated piezoelectric element increases when a voltage is applied, the voltage is applied in order to increase the distance between the probe 36 and the surface of the recording medium 34 during standby or when the power is turned off. Then, it is preferable to use a type whose thickness decreases.
[0130]
In the present embodiment, the potential difference between the probe 36 and the surface of the recording medium 34 is eliminated in the last approach, but the present invention is not limited to this. For example, in the last approach, the approach voltage V in the previous approach stage_apLower the voltage value further than the approach voltage V_apThe approach may be terminated by applying an electrostatic attractive force while applying. And the approach voltage V_apCan be applied to the recording medium 34 while the electrostatic attraction is detected and the distance between the probe 36 and the surface of the recording medium 34 is kept constant. Further, in the last approach, the same operation can be performed without lowering the voltage further than the voltage in the previous approach.
[0131]
Thus, according to the present embodiment, the approach voltage V applied to the probe 36 in order to realize a quick approach._apIs the bias voltage V_bAnd control voltage -V_a, + V_aTherefore, the tracking control voltage can be lowered and the linearity with respect to the tracking control voltage can be improved. Therefore, it is possible to achieve both a quick approach, a low tracking control voltage, and an improved linearity with respect to the tracking control voltage. Further, in order to realize a quick approach, it is not necessary to use a special pattern as in the first conventional example, and the signal processing time does not become long.
[0132]
In the first to third embodiments, a disk-shaped disk in which data strings are arranged circumferentially is assumed as the recording media 15 and 34. However, the present invention is not limited to this, and the data strings are arranged in a straight line. It may be a recording medium on a card.
[0133]
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment is basically the same as the information recording / reproducing apparatus of the first embodiment described above, but a conductive probe 81 is used instead of the optical fiber structure probe 11. ing.
[0134]
A conductive probe 81 having a very sharp tip 81a, for example, a radius of curvature of 100 nm or less, is fixed to the slider 12 via the common electrode 20 at the upper end, and is attached to the recording medium 82. A so-called cantilever structure in which the opposite end 81a side is free is formed. The tip 81a is thin and sharpened by etching or electropolishing. When a predetermined bias voltage Vb is applied between the probe 81 and the recording medium 82 and the distance between the tip 81a of the probe 81 and the surface of the recording medium 82 becomes 10 nm or less, a tunnel current flows between them.
[0135]
As the recording medium 82, for example, a configuration in which the recording layer 83 is formed of a material having low resistance and a conductive thin film or a conductive layer 84 formed of a substrate is provided on the base thereof. FIG. 5 shows a configuration example of the recording medium 82. An example of the recording layer 83 is a phase change material. For example, a GeTeSb thin film or an AgInSbTe thin film can be considered. When these films are formed by sputtering or the like, the films are in an amorphous phase. A tunnel current is passed through this film by the method described above. Then, Joule heat is generated where current flows, and the portion is polycrystallized. In this way, a polycrystalline phase mark can be written in the amorphous phase field. Information can be written depending on the presence or absence of this mark. The specific resistance when these films are in a polycrystalline phase is different from that in an amorphous phase. Therefore, even if the distance between the tip 81a of the probe 81 and the surface of the recording layer 83 is constant, the resistance value is different. Therefore, the tunnel current when the tip 81a of the probe 81 is on the polycrystalline layer is more amorphous. Be bigger than that of the layer. This current value is the bias voltage V_bAnd an ammeter 85 provided between the conductive probe 81 and the conductive probe 81. Thereby, the written mark can be read. Note that the current for reading should be smaller than the current for writing.
[0136]
As another method, the recording layer 83 formed by sputtering is polycrystallized once by another method, and an amorphous phase mark is written and read in the polycrystalline field by the same method as described above. It can also be. Further, the material of the recording layer 83 may be an organic molecule having a quinone ring and a hydroquinone ring at both ends (described in 1994, presentation at the 55th Applied Physics World Academic Conference 20p-Q-9).
[0137]
A power supply 61 as a bias voltage applying means for applying a bias voltage Vb is connected between the probe 81 and the conductive layer 84 of the recording medium 82 and the ground. This bias voltage Vb may be positive or negative.
[0138]
In addition, a pair of electrodes 22 and 23 are provided so as to sandwich the probe 81 in the radial direction (tracking direction) of the recording medium 82 when the slider 12 is used. These electrodes 22 and 23 are fixed in the slider 12. Separate voltages V are provided between the electrodes 22 and 23 and the common electrode 20 of the probe 81 (the conductive probe 81 itself).₁, V₂Apply. This voltage V₁, V₂To generate a voltage V between the electrodes 22 and 23 and ground._1e, V_2ePower sources 62 and 63 are connected as control voltage application means. Therefore, the voltage V₁, V₂Is the bias voltage Vb from the power source 61 and the voltage V from the power sources 62 and 63._1e, V_2eThese power supplies act as voltage applying means. Here, the reference voltages of these power supplies 61, 62, and 63 are common to ground.
[0139]
As a result, an electrostatic attractive force acts between the electrode 22 or 23 and the conductive probe 81, and the conductive probe 81 becomes a cantilever and its tip 81 a swings in the radial direction of the recording medium 82. Thereby, the tip 81a of the probe 81 necessary for tracking is moved.
[0140]
In FIG. 4, electrostatic attraction F in the direction of (1)₁Is the electrostatic attraction force F in the direction of (2) described above.₂Is expressed by the above-described equation (11). From this, it can be seen that the electrostatic attractive force is proportional to the square of the voltage and inversely proportional to the square of the distance. Here, the voltage V by the power source 62, 63_1e, V_2eIs a voltage as expressed by the above-described equations (14) and (15), and the tip 81a of the conductive probe 81 is moved by varying these voltages ΔV. In this case, the potential difference V between each electrode 22, 23 and the conductive probe 81.₁, V₂Is expressed by the equations (16) and (17) described above. Therefore, the force F acting on the conductive probe 81 is expressed by the above-described equation (18). In this way, the electrostatic attractive force is proportional to the control voltage ΔV, so that it is easy to control.
[0141]
Here, according to the present embodiment, the bias voltage V_bIs the voltage V for the control voltage ΔV_1e, V_2eAnd these reference voltages are common to ground (GND), so that the stability of the potential is increased as compared with the case of the second conventional example described above, and the circuit The configuration is also simplified.
[0142]
The bias voltage Vb has both the role of making the electrostatic attractive force proportional to the control voltage ΔV and facilitating the control, and for allowing a tunnel current to flow between the recording medium 82 and the conductive probe 81. It is necessary to determine the voltage or the shape / dimension of the probe 81 so that both roles are compatible.
[0143]
A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Since the configuration has been described in the fourth embodiment, a description thereof will be omitted.
[0144]
First, when moving the conductive probe 81 in the direction of (1), the voltage V_1eOnly the voltage V_2eIs not applied. When the conductive probe 81 is moved in the direction (2), the reverse is true. Electrostatic attractive force F in the direction (1) at this time₁Is the electrostatic attraction force F in the direction (2) described above.₂Is expressed by the equation (22) described above. From this, it can be seen that the electrostatic attractive force is proportional to the square of the voltage and inversely proportional to the square of the distance.
[0145]
Here, considering the case of moving in the direction of (1), the voltage V_2eIs not applied. D₁= D₂= D, S1 = S₂= Rewrite as S. In order to control the probe 81, the dynamically changing voltage is V_aThen,
V_1e= V_a
Since the force F acting on the conductive probe 81 is only the above-described equation (21), it is expressed by the above-described equation (25).
[0146]
Next, as shown in FIG. 4, a bias voltage V between the electrodes 22 and 23 and the probe 81 is used._bAnd a control voltage V for controlling the probe 81 applied to each of the electrodes 22 and 23._1e, V_2eLet us consider a case in which the polarities are different and the absolute values are the same. That is, V_1e= -Va, V_2e= + Va, electrostatic attractive force F in the direction (1)₁Is the electrostatic attraction force F in the direction (2) described above.₂Is expressed by the aforementioned equation (27). The force W acting on the conductive probe 81 by combining both electrostatic attractive forces is expressed by the above-described equation (28).
[0147]
Therefore, the bias voltage V_bIs the control voltage V_a(30) described above with respect to
V_b> V_a/ 4 …… (30)
If you satisfy
[0148]
That is, the control voltage V for controlling the position of the conductive probe 81._aBias voltage V of 1/4 or more of_bIs applied to this bias voltage V_bControl voltage V without applying_aThan the force in the case of performing control for moving the conductive probe 81 by dynamically changing only the bias voltage V_bControl voltage V_aThe force in the case of performing control for moving the conductive probe 81 by dynamically changing the angle is increased. In other words, if the condition of the above equation (30) is satisfied, the same force can be obtained, and the lower control voltage V_aWill be enough. This control voltage V_aSince the probe 81 must fluctuate at a high speed in order to track the probe 81, the load on the driving circuit can be reduced by reducing this voltage value. Also, bias voltage V_bIs simply a DC voltage, so constructing a high-voltage circuit is the control voltage V_aThis is much simpler than when using a high voltage.
[0149]
Thus, according to the present embodiment, the bias voltage V so as to satisfy the condition of the above-described equation (30)._bSince this voltage value is set, this bias voltage V_bAs an effect of applying voltage, not only the linearity of the electrostatic attractive force with respect to the voltage is improved, but also the effect of reducing the load on the drive circuit is obtained. As a result, the control voltage V that fluctuates dynamically in order to track the conductive probe 81._aCan be reduced, the control voltage V_aCan reduce the burden (cost, power consumption, size) of the circuit that outputs.
[0150]
A sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The present embodiment is basically the same as the case of the information recording / reproducing apparatus shown in FIGS. 4, 5 and 23 described above, and the same parts are denoted by the same reference numerals.
[0151]
The probe 81, which is conductive and has a very sharp tip 81a as described in the fourth embodiment described above, has an approach voltage V by the power source 88 via an ammeter 86 and a switch 87._apAlternatively, a pulse voltage or a ground potential from the pulse voltage source 89 is applied. The recording medium 82 is rotated by the spindle motor 35. Information is recorded on the surface of the recording medium 82 by a region (mark) having a contrast of specific resistance. When the tip 81a of the conductive probe 81 is brought close to a distance of 10 nm or less from the surface of the recording medium 82, a tunnel current flows from the tip 81a of the probe 81 to the recording medium 82. This corresponds to the specific resistance of the mark. The measured tunnel current value is detected by the ammeter 86. This output is converted into digital information by the binarization circuit 90 and input to the computer 41, and the information on the recording medium 82 is read. Since the recording medium 82 moves relative to the conductive probe 81, information recorded in marks arranged in the circumferential direction (track direction) is stored in the computer 41 in time series.
[0152]
If the recording medium 82 is writable, that is, if the specific resistance of the recording layer 83 changes depending on the tunnel current value as described in the above embodiment, data can be written in the same manner. it can. A necessary write pulse signal is supplied from the computer 41 to the pulse voltage source 89, which drives the pulse voltage source 89 to cause a tunnel current to flow from the tip of the conductive probe 81 to the surface of the recording medium 82. Information is written by changing the specific resistance of the recording layer 83 of the recording medium 82.
[0153]
At this time, the distance between the surface of the recording medium 82 and the tip of the conductive probe 81 must be 10 nm or less. Since the actual recording medium 82 has irregularities, and the recording medium 82 usually moves up and down due to rotation, it is necessary to perform control so that this interval is constant. For this control, also in the present embodiment, shear force or electrostatic attraction based on atomic force is used on the surface of the recording medium 82 and the tip 81a of the conductive probe 81.
[0154]
Here, the conductive probe 81 is bonded to one cantilever of the crystal unit 43. The crystal resonator 43 is connected to the laminated piezoelectric element 45 through an L-shaped holder 44. The laminated piezoelectric element 45 is connected on the sliding resistant pad 46. The sliding resistant pad 46 is in contact with the surface of the recording medium 82. When the recording medium 82 rotates, the sliding-resistant pad 46 slides on the recording medium 82, and a relative movement occurs between the recording medium 82 and the probe 81. Since the laminated piezoelectric element 45 expands and contracts in the Z direction when a voltage is applied, the distance between the probe 81 and the surface of the recording medium 82 can be changed.
[0155]
The quartz vibrator 43 is vibrated by the piezoelectric element 47 at the resonance frequency. When the surface of the recording medium 82 approaches the tip 81 a of the probe 81, shear force or electrostatic attraction based on atomic force acts between the surface of the recording medium 82 and the tip 81 a of the probe 81. This force acts as a spring between the surface of the recording medium 82 and the tip 81a of the probe 81, and the resonance frequency of the entire vibration system changes. However, since the vibration frequency of the piezoelectric element 47 remains the same as before, the entire vibration system deviates from the resonance state, thereby reducing the vibration amplitude. The voltage generated in the crystal unit 43 is amplified by the differential amplifier 48 and input to the lock-in amplifier 49. The lock-in amplifier 49 amplifies and converts the amplitude of the crystal unit 43 into a DC voltage in synchronization with the vibration frequency. The output of the lock-in amplifier 49 is taken into the computer 41 via the A / D converter 51. The computer 41 calculates a numerical value for controlling the distance between the probe 81 and the surface of the recording medium 82 from the difference between the conductive probe 81 and the surface of the recording medium 82 from the reference value corresponding to the desired distance. Calculate and output. The output value is converted into an analog voltage by the D / A converter 52, amplified by the power amplifier 53, and input to the laminated piezoelectric element 45. Thereby, the distance between the probe 81 and the surface of the recording medium 82 is controlled by the computer 41.
[0156]
Here, the entire object including the anti-sliding pad 46 is called a slider 54. The slider 54 is fixed to a substrate to which the spindle motor 35 is fixed via a suspension, an arm, and an arm motor (not shown) (see the configuration shown in FIG. 20). However, the slider 54 can be moved in the tracking direction by an arm motor. The suspension can be moved up and down in the Z direction. However, the slider 54 is pressed against the surface of the recording medium 82 by an appropriate force by the suspension, and the anti-sliding pad 46 is in contact with the surface of the recording medium 82.
[0157]
On the other hand, in order to track the tip 81a of the conductive probe 81 to the mark row (track) of the recording medium 82, a tracking actuator is required. For this tracking, as described in the fourth or fifth embodiment, electrostatic attraction is used. Therefore, the configuration in the vicinity of the probe 81 is the same as that of the conductive probe 81 shown in FIG. In other words, a pair of electrodes 22 and 23 are provided so as to sandwich the conductive probe 81 in the tracking direction, and a voltage is applied to these electrodes 22 and 23 to act between the probe 81 and the electrodes 22 and 23. Tracking is performed by bending the tip 81 a of the conductive probe 81.
[0158]
FIG. 7 is a cross-sectional structure diagram showing the vicinity of the electrodes 22 and 23 in the tracking direction and enlarged. These electrodes 22 and 23 are connected to the output sides of three-input summing amplifiers 71a and 71b, each acting as a superimposed voltage applying means. On the input side of one summing amplifier 71a, an approach voltage V for selectively applying to the probe 81._apOr ground voltage and bias voltage V_bAnd control voltage -V_aAre connected to the power supply 72, 73 and 74, and the input voltage of the other addition amplifier 71b is connected to the approach voltage V._apOr ground voltage and bias voltage V_bAnd control voltage + V_aAre connected to power sources 72, 73, 75. Therefore, the voltage V applied to one electrode 22_1eIs the approach voltage V applied to the conductive probe 81._apOr ground voltage and bias voltage V_bAnd control voltage -V_aIs a superimposed voltage. Voltage V applied to the other electrode 23_2eIs the approaching voltage V applied to the probe 81_apOr ground voltage and bias voltage V_bAnd control voltage + V_aIs a superimposed voltage. The tracking of the conductive probe 81 is controlled by the control voltage + V._a, -V_aBy changing. Control voltage + V_a, -V_aBias voltage V made independent of_bIs applied by superimposing the control voltage + V as described in the first and second embodiments._a, -V_aThis is to improve the linearity of the electrostatic attractive force with respect to and to lower the voltage. The conductive probe 81 has an approach voltage V_apAlternatively, a ground voltage is applied. Which voltage is applied will be described later.
[0159]
When the information recording / reproducing apparatus as described above is in a standby state, the probe 81 is separated from the recording medium 82 so that the conductive probe 81 and the recording medium 82 do not come into contact with each other. Therefore, before starting the writing or reading operation as described above, it is necessary to bring the conductive probe 81 close to the surface of the recording medium 82.
[0160]
At this time, as described above, if the distance between the conductive probe 81 and the surface of the recording medium 82 is to be known only by shear force, the probe to the surface of the recording medium 82 is continued until the distance between the two approaches tens of nanometers. Cannot know 81's approach. As a result, collision is likely to occur. Therefore, in the present embodiment, as in the case of the proposal according to the third conventional example, this is solved by generating a potential difference between the conductive probe 81 and the surface of the recording medium 82.
[0161]
The premise is that the probe 81 is conductive up to the tip 81a, and the recording medium 82 is also required to be conductive. Of course, the former condition is satisfied. Further, since the recording medium 82 is also a magneto-optical material, a phase change material or the like, which is a conductor or semiconductor and has a low specific resistance, the latter condition is often satisfied.
[0162]
Under such a premise, a switch 87 that can be controlled by the computer 41 is provided, and the approach voltage V_apThe power source 88 side, the ground side, and the pulse voltage source 89 side can be switched freely. This approach voltage V_apThe power supply 88 constitutes an approach voltage applying means. First, the approach voltage V is set by the switch 87._apThe power supply 88 is connected to the conductive probe 81. By connecting a power supply 88 to the base of the probe 81, an approach voltage V is applied to the tip 81a of the probe 81._apCan be applied. The conductive layer 84 of the recording medium 82 is connected to a reference potential (ground) via the spindle motor 35 shaft.
[0163]
In this way, the approaching voltage V between the surface of the conductive probe 81 and the recording medium 82 is V._apIs applied. Therefore, electrostatic attraction works between them. At this time, if the distance d between the probe 81 and the surface of the recording medium 82 is not less than 20 nm, the atomic force, that is, the shear force does not work sufficiently. However, the electrostatic attraction is the approach voltage V_apSince it is proportional to the square of the distance d and inversely proportional to the square of the distance d between the conductive probe 81 and the surface of the recording medium 82, it works from a position far away from the shear force. Accordingly, since the electrostatic attraction is much more slowly attenuated with respect to the distance d than that of the shear force, even if the distance d between the conductive probe 81 and the surface of the recording medium 82 is large, the proximity of the both is controlled by the crystal resonator. It can be understood as a decrease in the amplitude of 43. This distance d is the approach voltage V_apHowever, if the voltage is several tens of volts, a decrease in the amplitude of the crystal unit 43 can be detected even if the distance between the conductive probe 81 and the surface of the recording medium 82 is about several tens of μm. The distance between the probe 81 and the surface of the recording medium 82 and the approach between them are determined by the approach voltage V_apCan be adjusted. If you want to capture the approach of both from a distance, the approach voltage V_apShould be increased.
[0164]
In this case, according to the present embodiment, the voltage V applied to the electrodes 22 and 23 is_1e, V_2eIs a voltage V for approaching the conductive probe 81_apTherefore, the potential difference between the probe 81 and the electrodes 22 and 23 is the approach voltage V to the probe 81._apIt is irrelevant to the increase or decrease. Therefore, the potential difference between the probe 81 and the electrodes 22 and 23 is the bias voltage V._bAnd control voltage -V_a, + V_aTherefore, the tracking voltage of the conductive probe 81 is determined by the approach voltage V._apHas no effect.
[0165]
During standby, the slider 54 is in contact with the recording medium 82. At this time, the spindle motor 35 is rotating or stopped, but it is preferable that the spindle motor 35 is stopped in consideration of the risk of contact between the conductive probe 81 and the surface of the recording medium 82.
[0166]
Before writing / reading, the voltage V between the conductive probe 81 and the recording medium 82_apWith the piezoelectric element 47 applied, the crystal element 43 and the conductive probe 81 are vibrated at the resonance frequency, and the vibration amplitude of the probe 81 is constantly monitored from the output of the crystal oscillator 43, and the ramp rate is fast. A voltage is applied to the laminated piezoelectric element 45 to bring the probe 81 close to the surface of the recording medium 82 at a high speed. When the amplitude decreases, the voltage of the laminated piezoelectric element 45 is held to stop the probe 81 and the surface of the recording medium 82 from approaching each other. Further, the potential difference between the probe 81 and the recording medium 82 is eliminated, and a slow voltage of the ramp rate is applied to the laminated piezoelectric element 45 so that the tip 81a of the probe 81 and the recording medium are moved by a slow moving actuator (piezoelectric element or the like). Both are brought close to each other so that the distance between the surface 82 and the surface becomes a desired distance, and then writing / reading is started.
[0167]
As an example, during standby, the slider 54 is prepared in advance so that the tip 81a of the conductive probe 81 and the surface of the sliding pad 46 are about 0.5 μm. For example, the approach voltage V_apThe probe 81 and the surface of the recording medium 82 are brought close to each other at a high speed by applying a rapid voltage of the ramp rate to the laminated piezoelectric element 45 while constantly monitoring the vibration amplitude of the probe 81 from the output of the crystal oscillator 43. Let
[0168]
When the distance between the probe 81 and the surface of the recording medium 82 is about 200 nm, the vibration amplitude of the crystal unit 43 decreases due to the electrostatic attractive force between the conductive probe 81 and the surface of the recording medium 82. The computer 41 captures this and holds the voltage of the laminated piezoelectric element 45 to stop the probe 81 and the surface of the recording medium 82 from approaching each other. If the approach between the probe 81 and the surface of the recording medium 82 is detected and stopped from about 200 nm, the probe 81 and the surface of the recording medium 82 will not collide due to an overrun from the detection to the stop. Thus, the first approach can be performed at a relatively fast rate (about 0.1 μm / s).
[0169]
Further, the switch 87 is switched to the ground side this time. Thereby, there is no potential difference between the conductive probe 81 and the surface of the recording medium 82, and electrostatic attraction does not work on both. Thereafter, a slow voltage of the ramp rate is applied to the laminated piezoelectric element 45, and the tip 81a of the probe 81 and the surface of the recording medium 82 are brought closer to each other at a slow speed (about 10 nm / s).
[0170]
When the probe 81 and the surface of the recording medium 82 are brought close to about several tens of nanometers, the vibration amplitude of the crystal unit 43 is reduced by the shear force between the probe 81 and the surface of the recording medium 82. When both approach to a desired distance, the computer 41 catches this and stops the displacement of the laminated piezoelectric element 45. At this time, since the speed of the approach is slower than the previous stage, the overrun is reduced. Therefore, even if the distance between the probe 81 and the surface of the recording medium 82 at the time of stopping becomes small, the two do not collide. After this, writing / reading is started. When writing, the conductive probe 81 and the pulse voltage source 89 are connected by the switch 87 so that a tunnel current based on the pulse voltage flows from the conductive probe 81 to the recording layer 83 of the recording medium 82. As a result, a change in specific resistance occurs in the portion where the current flows. For example, when the recording layer 83 is a phase change material, a polycrystalline phase mark can be written in the amorphous phase field, or an amorphous phase mark can be written in the polycrystalline field. When reading the mark, voltage V for approach by power supply 8_apApply. However, this voltage value is different from the voltage value at the time of approach, and it is necessary to obtain a tunnel current value suitable for reading to obtain a voltage value. That is, it is necessary to set the voltage value so that the phase state of the recording mark does not change due to the reading tunnel current. Generally, the value is smaller than the voltage at the time of approach.
[0171]
As described above, when the distance between the conductive probe 81 and the surface of the recording medium 82 is large, the distance between the probe 81 and the surface of the recording medium 82 is obtained by using electrostatic attraction while bringing the two close together at a high speed. The collision can be prevented by catching the approach of both from the stage where is large. The above sequence can be performed by gradually reducing the potential difference between the probe 81 and the surface of the recording medium 82 and the approach speed. In the last approach, the voltage application between the two is eliminated, the distance between the probe 81 and the surface of the recording medium 82 is detected by shear force, and the approach ends.
[0172]
In the case of detecting the distance between the conductive probe 81 having only shear force and the surface of the recording medium 82, the approach of both cannot be detected unless approaching several tens of nanometers. It was necessary to approach at a very slow speed of s, and it took a very long time to start the writing / reading operation. However, according to the present embodiment, as in the case of the third conventional example, the approach speed corresponding to the distance between the conductive probe 81 and the surface of the recording medium 82 can be selected. Time to start reading can be shortened.
[0173]
Specifically, as the laminated piezoelectric element 45, in order to obtain a displacement of about 500 μm at several tens of volts, a laminated piezoelectric element having a thickness of about 2 mm and about 20 to 30 layers is used. Although a type in which the thickness of the laminated piezoelectric element increases when a voltage is applied, the voltage is applied in order to increase the distance between the probe 81 and the surface of the recording medium 82 during standby or when the power is turned off. Then, it is preferable to use a type whose thickness decreases.
[0174]
In the present embodiment, the potential difference between the conductive probe 81 and the surface of the recording medium 82 is eliminated in the last approach, but the present invention is not limited to this. For example, in the last approach, the approach voltage V in the previous approach stage_apLower the voltage value further than the approach voltage V_apThe approach may be terminated by applying an electrostatic attractive force while applying. Then, the approach voltage Vap is applied, and the recording medium 82 can be written and read while the distance between the conductive probe 81 and the surface of the recording medium 82 is kept constant while detecting the electrostatic attractive force. Further, in the last approach, the same operation can be performed without lowering the voltage further than the voltage in the previous approach.
[0175]
Thus, according to the present embodiment, the approach voltage V applied to the conductive probe 81 in order to realize a quick approach._apIs the bias voltage V_bAnd control voltage -V_a, + V_aTherefore, the tracking control voltage can be lowered and the linearity with respect to the tracking control voltage can be improved. Therefore, it is possible to achieve both a quick approach, a low tracking control voltage, and an improved linearity with respect to the tracking control voltage. Further, in order to realize a quick approach, it is not necessary to use a special pattern as in the first conventional example, and the signal processing time does not become long.
[0176]
In the fourth to sixth embodiments, a disk-shaped disk in which data strings are arranged circumferentially is assumed as a recording medium. However, the present invention is not limited to this, and the data string is arranged on a card arranged in a straight line. It may be a recording medium.
[0177]
A seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The present embodiment is basically the same as the information recording / reproducing apparatus of the fourth embodiment described above, but is applied to a reproduction-only information reproducing apparatus. Use to show.
[0178]
A conductive probe 91 having a very sharp tip 91a, for example, a radius of curvature of 100 nm or less, is fixed to the slider 12 via the common electrode 20 at the upper end, and the tip facing the recording medium 92 The so-called cantilever structure is free on the 91a side. The tip 91a is thin and sharpened by etching or electropolishing. The probe 91 need not be entirely composed of a conductive material. For example, a non-conductive sharpened needle may be coated with a conductive substance by sputtering or the like. As in the probe 11 of the first embodiment (FIG. 1) described above, the tip 91a may also be exposed with a nonconductive material at a part of the tip.
[0179]
An operation of reading information on the recording medium 92 with the configuration of the present embodiment will be described with reference to FIG. The probe 91 is connected to a crystal resonator (not shown), and the crystal resonator is connected to a piezoelectric element (not shown). The entire slider 12 is connected to a probe-recording medium control piezoelectric element (hereinafter referred to as a distance control piezoelectric element) 93, whereby the probe 91 can move up and down with respect to the recording medium 92. The recording medium 92 includes a substrate 94 and a recording layer 95, and pits (dents) 96 corresponding to recorded information are formed on the recording layer 95. This may be a protrusion. The recording layer 95 is preferably a conductive material or a semiconductive material so that electric charges are not charged.
[0180]
The quartz vibrator is vibrated at its resonance frequency by a piezoelectric element. When the surface of the recording medium 92 approaches the tip 91 a of the probe 91, a shear force based on atomic force acts between the surface of the recording medium 92 and the tip 91 a of the probe 91. This force acts as a spring between the surface of the recording medium 92 and the tip 91a of the probe 91, and the resonance frequency of the entire vibration system changes. However, since the frequency that is vibrated by the piezoelectric element remains the same as before, the entire vibration system is out of the resonance state, thereby reducing the amplitude of vibration. The voltage generated in the crystal resonator is amplified by a differential amplifier (not shown) and input to a lock-in amplifier (not shown). The lock-in amplifier amplifies and converts the amplitude of the crystal resonator into a DC voltage in synchronization with the vibration frequency. The output of the lock-in amplifier is taken into a computer (not shown) via an A / D converter (not shown). The computer calculates and outputs a numerical value for controlling the distance between the probe and the surface of the recording medium from the difference between the probe and the surface of the recording medium from the reference value corresponding to the desired distance. The output value is converted into an analog voltage by a D / A converter (not shown), amplified by a power amplifier (not shown), and input to the laminated piezoelectric element. Thereby, the distance between the probe 91 and the surface of the recording medium 92 is controlled to be constant by the computer. When the tip 91a of the probe 91 and the recording medium 92 move (scan) relatively, the recording pit 96 comes below the tip 91a of the probe 91 in time series. At the recording pit 96, the distance between the tip 91a of the probe 91 and the surface of the recording medium 92 becomes large, and the computer controls the distance controlling piezoelectric element 93 via the power amplifier 97 in order to keep the distance constant. The information on the irregularities on the surface of the recording medium 92 can be obtained from a signal for the computer to control the piezoelectric element 93 for distance control. That is, the recorded information can be known.
[0181]
In addition, information on the recording medium can be read by another method. That is, so-called feedback control as shown in FIG. 9 is not performed. Then, when scanning is performed, the distance between the tip 91a of the probe 91 and the recording medium 92 increases when the recording pit 96 comes under the tip 91a of the probe 91, and decreases at other points. To be. As a result, when the recording pit 96 comes under the tip 91a of the probe 91, the amplitude of the crystal resonator (and hence the probe 91) increases and decreases at other points. Information on the surface roughness of the recording medium 92 can be obtained from the output of the lock-in amplifier that amplifies the amplitude. That is, the recorded information can be known. This pit can be produced by a stamper used for producing a CD-ROM.
[0182]
Also in FIG. 9, each voltage V_b, V_1e, V_2eThe connection relationship is the same as in the case of the fourth embodiment. Accordingly, with such a configuration, the electrostatic attractive force for performing the tracking operation is proportional to the control voltage ΔV, as in the fourth embodiment, so that control is facilitated. Furthermore, the bias voltage V_bIs the voltage V for the control voltage ΔV_1e, V_2eAnd these reference voltages are common to ground (GND), so that the stability of the potential is increased as compared with the case of the second conventional example described above, and the circuit The configuration is also simplified.
[0183]
Also in this embodiment, as in the case of the fifth embodiment described above, the bias voltage V V is satisfied so as to satisfy the condition of the above-described equation (30)._bAnd control voltage V_aIt is desirable to set a relationship with That is, the control voltage V for controlling the position of the probe 91._aBias voltage V of 1/4 or more of_bIs applied to this bias voltage V_bControl voltage V without applying_aThe control voltage V is applied after applying the bias voltage Vb, rather than the force in the case of performing control for moving the probe 91 by dynamically changing only the probe 91._aThe force in the case of performing control for moving the probe 91 by dynamically changing is increased. In other words, if the condition of the above equation (30) is satisfied, the same force can be obtained, and the lower control voltage V_aWill be enough. This control voltage V_aSince the probe 91 must fluctuate at high speed in order to perform tracking of the probe 91, the load on the driving circuit can be reduced by reducing this voltage value. Also, bias voltage V_bIs simply a DC voltage, so constructing a high-voltage circuit is the control voltage V_aThis is much simpler than when using a high voltage. Thus, the bias voltage V so as to satisfy the condition of the above-described equation (30)._bBy setting the voltage value of the bias voltage V_bAs an effect of applying voltage, not only the linearity of the electrostatic attractive force with respect to the voltage is improved, but also the effect of reducing the load on the drive circuit is obtained. As a result, the control voltage V that fluctuates dynamically in order to track the probe 91._aCan be reduced, the control voltage V_aCan reduce the burden (cost, power consumption, size) of the circuit that outputs.
[0184]
The eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The present embodiment is basically the same as the case of the information recording / reproducing apparatus shown in FIGS. 6 and 7 described above, and the same parts are denoted by the same reference numerals.
[0185]
The probe 81 having the conductivity 81 and the tip 81a processed very sharply is connected to the approach voltage V via the switch 87._apThe power supply 88 or the ground potential is applied. The recording medium 82 is rotated by the spindle motor 35. On the recording medium 82, pits (dents) corresponding to the recorded information are formed. This may be a protrusion. When the tip 81a of the conductive probe 81 is brought close to a distance of several tens of nanometers or less from the surface of the recording medium 82, the vibration amplitude of the crystal unit 43 (and hence the probe 81) is reduced by the action of the shear force described above. . The laminated piezoelectric element 45 is controlled so as to make this vibration amplitude constant. This control signal or the output of the lock-in amplifier 49 that amplifies the vibration amplitude of the crystal unit 43 changes depending on the presence or absence of a pit directly below the probe 81. This output is converted into digital information by a binarization circuit, and input to the computer 41, where information on the recording medium 82 is read. Since the recording medium 82 moves relative to the conductive probe 81, information recorded in marks arranged in the circumferential direction (track direction) is stored in the computer 41 in time series.
[0186]
At this time, the distance between the surface of the recording medium 82 and the tip 81a of the conductive probe 81 must be 10 nm or less. Since the actual recording medium 82 has irregularities, and the recording medium 82 usually moves up and down due to rotation, it is necessary to perform control so that this interval is constant. For this control, also in the present embodiment, shear force or electrostatic attraction based on atomic force is used on the surface of the recording medium 82 and the tip 81a of the probe 81.
[0187]
Here, the conductive probe 81 is bonded to one cantilever of the crystal unit 43. The crystal resonator 43 is connected to the laminated piezoelectric element 45 through an L-shaped holder 44. The laminated piezoelectric element 45 is connected on the sliding resistant pad 46. The sliding resistant pad 46 is in contact with the surface of the recording medium 82. When the recording medium 82 rotates, the sliding-resistant pad 46 slides on the recording medium 82, and a relative movement occurs between the recording medium 82 and the probe 81. Since the laminated piezoelectric element 45 expands and contracts in the Z direction when a voltage is applied, the distance between the probe 81 and the surface of the recording medium 82 can be changed.
[0188]
The quartz vibrator 43 is vibrated by the piezoelectric element 47 at the resonance frequency. When the surface of the recording medium 82 approaches the tip 81 a of the conductive probe 81, shear force or electrostatic attraction based on atomic force acts between the surface of the recording medium 82 and the tip 81 a of the conductive probe 81. This force acts as a spring between the surface of the recording medium 82 and the tip 81a of the probe 81, and the resonance frequency of the entire vibration system changes. However, since the vibration frequency of the piezoelectric element 47 remains the same as before, the entire vibration system deviates from the resonance state, thereby reducing the vibration amplitude. The voltage generated in the crystal unit 43 is amplified by the differential amplifier and input to the lock-in amplifier 49. The lock-in amplifier 49 amplifies and converts the amplitude of the crystal unit 43 into a DC voltage in synchronization with the vibration frequency. The output of the lock-in amplifier 49 is taken into the computer 41 via the A / D converter 51. The computer 41 calculates a numerical value for controlling the distance between the probe 81 and the surface of the recording medium 82 from the difference from the reference value corresponding to the desired distance between the probe 81 and the surface of the recording medium 82, and outputs it. To do. The output value is converted into an analog voltage by the D / A converter 52, amplified by the power amplifier 53, and input to the laminated piezoelectric element 45. Thereby, the distance between the probe 81 and the surface of the recording medium 82 is controlled by the computer 41.
[0189]
Here, the entire object including the anti-sliding pad 46 is called a slider 54. The slider 54 is fixed to a substrate to which the spindle motor 35 is fixed via a suspension, an arm, and an arm motor (not shown) (see the configuration shown in FIG. 20). However, the slider 54 can be moved in the tracking direction by an arm motor. The suspension can be moved up and down in the Z direction. However, the slider 54 is pressed against the surface of the recording medium with an appropriate force by the suspension, and the sliding pad 46 is in contact with the surface of the recording medium 82.
[0190]
On the other hand, in order to track the tip 81a of the conductive probe 81 to the mark row (track) of the recording medium 82, a tracking actuator is required. For this tracking, as described in the seventh embodiment, electrostatic attraction is used. Accordingly, the configuration in the vicinity of the probe 81 is the same as that of the conductive probe shown in FIG. That is, a pair of electrodes 22 and 23 are provided so as to sandwich the conductive probe in the tracking direction, and the probe 81 is applied with a force acting between the probe 81 and the electrodes 22 and 23 by applying a voltage to these electrodes 22 and 23. The tip 81a is bent to perform tracking.
[0191]
FIG. 11 is a cross-sectional structure diagram showing the electrodes 22 and 23 and their surroundings in an enlarged manner in the tracking direction. These electrodes 22 and 23 are connected to the output sides of three-input summing amplifiers 71a and 71b, each acting as a superimposed voltage applying means. On the input side of one summing amplifier 71a, an approach voltage V for selectively applying to the probe 81._apOr ground voltage and bias voltage V_bAnd control voltage -V_aAre connected to the power supply 72, 73 and 74, and the input voltage of the other addition amplifier 71b is connected to the approach voltage V._apOr ground voltage and bias voltage V_bAnd control voltage + V_aAre connected to power sources 72, 73, 75. Therefore, the voltage V applied to one electrode 22_1eIs the approach voltage V applied to the conductive probe 81._apOr ground voltage and bias voltage V_bAnd control voltage -V_aIs a superimposed voltage. Voltage V applied to the other electrode_2eIs the approaching voltage V applied to the probe 81_apOr ground voltage and bias voltage V_bAnd control voltage + V_aIs a superimposed voltage. The tracking of the conductive probe 81 is controlled by the control voltage + V._a, -V_aBy changing. Control voltage + V_a, -V_aBias voltage V made independent of_bIs applied by superimposing the control voltage + V as described in the first and second embodiments._a, -V_aThis is to improve the linearity of the electrostatic attractive force with respect to and to lower the voltage. The conductive probe 81 has an approach voltage V_apAlternatively, a ground voltage is applied. Which voltage is applied will be described later.
[0192]
When the information recording / reproducing apparatus as described above is in a standby state, the probe 81 is separated from the recording medium 82 so that the conductive probe 81 and the recording medium 82 do not come into contact with each other. Therefore, it is necessary to bring the probe 81 close to the surface of the recording medium 82 before starting the writing or reading operation as described above.
[0193]
At this time, as described above, if the distance between the probe 81 and the surface of the recording medium 82 is to be known only by the shear force, the probe 81 approaches the surface of the recording medium 82 until the distance between the two approaches several tens of nm. I can't know. As a result, collision is likely to occur. Therefore, in the present embodiment, as in the case of the proposal according to the third conventional example, this is solved by generating a potential difference between the conductive probe 81 and the surface of the recording medium 82.
[0194]
As a premise thereof, the conductive probe 81 is required to be conductive up to the tip 81a, and the recording medium 82 is also required to be conductive. Of course, the former condition is satisfied. Further, since the recording medium 82 is also a magneto-optical material, a phase change material or the like, which is a conductor or semiconductor and has a low specific resistance, the latter condition is often satisfied.
[0195]
Under such a premise, a switch 87 that can be controlled by the computer 41 is provided, and the approach voltage V_apThe power source 88 side and the ground side can be switched freely. This approach voltage V_apThe power supply 88 constitutes an approach voltage applying means. First, the approach voltage V is set by the switch 87._apThe power supply 88 is connected to the conductive probe 81. An approach voltage V at the base of the probe 81_apBy connecting the power source 88, the approaching voltage V is applied to the tip 81a of the conductive probe 81._apCan be applied. The conductive layer 84 of the recording medium 82 is connected to a reference potential (ground) via the spindle motor 35 shaft.
[0196]
In this way, the approaching voltage V between the surface of the conductive probe 81 and the recording medium 82 is V._apIs applied. Therefore, electrostatic attraction works between them. At this time, if the distance d between the probe 81 and the surface of the recording medium 82 is not less than 20 nm, the atomic force, that is, the shear force does not work sufficiently. However, the electrostatic attraction is the approach voltage V_ap, And is inversely proportional to the square of the distance d between the probe 81 and the surface of the recording medium 82, and thus works from a position far away from the shear force. Accordingly, since the electrostatic attraction is much more attenuated with respect to the distance d than the shear force, even if the distance d between the surface of the probe 81 and the recording medium 82 is large, the amplitude of the quartz crystal oscillator 43 is reduced due to the proximity of both. Can be understood as This distance d is the approach voltage V_apHowever, when the distance is several tens of volts, the decrease in the amplitude of the crystal unit 43 can be detected even if the distance between the probe 81 and the surface of the recording medium 82 is about several tens of micrometers. The distance between the probe 81 and the surface of the recording medium 82 and the approach between them is determined by the approach voltage V_apCan be adjusted. If you want to capture the approach of both from a distance, the approach voltage V_apShould be increased.
[0197]
In this case, according to the present embodiment, the voltage V applied to the electrodes 22 and 23 is_1e, V_2eIs a voltage V for approaching the conductive probe 81_apTherefore, the potential difference between the probe 81 and the electrodes 22 and 23 is the approach voltage V to the probe 81._apIt is irrelevant to the increase or decrease. Therefore, the potential difference between the probe 81 and the electrodes 22 and 23 is the bias voltage V._bAnd control voltage -V_a, + V_aTherefore, the approaching voltage V is applied to the tracking operation of the probe 81._apHas no effect.
[0198]
During standby, the slider 54 is in contact with the recording medium 82. At this time, the spindle motor 35 is rotating or stopped, but it is preferable that the spindle motor 35 is stopped in consideration of the risk of contact between the probe 81 and the surface of the recording medium 82.
[0199]
Before writing / reading, the voltage V between the conductive probe 81 and the recording medium 82_apWith the piezoelectric element 47 applied, the crystal resonator 43 and the probe 81 are vibrated at the resonance frequency, and the vibration amplitude of the probe 81 is constantly monitored from the output of the crystal resonator 43, and a fast ramp rate voltage is laminated. Applied to the piezoelectric element 45, the probe 81 is brought close to the surface of the recording medium 82 at a high speed. When the amplitude decreases, the voltage of the laminated piezoelectric element 45 is held to stop the probe 81 and the surface of the recording medium 82 from approaching each other. Further, the potential difference between the conductive probe 81 and the recording medium 82 is eliminated, and a slow ramp rate voltage is applied to the laminated piezoelectric element 45 so that the tip of the probe 81 is moved by a slow moving actuator (such as a piezoelectric element). Both are brought close to each other so that the distance between 81a and the surface of the recording medium 82 becomes a desired distance, and thereafter writing / reading is started.
[0200]
As an example, during standby, the slider 54 is prepared in advance so that the tip 81a of the probe 81 and the surface of the sliding pad 46 are about 0.5 μm. For example, the approach voltage V_apIs set to about 2 V, and the vibration amplitude of the probe 81 is constantly monitored from the output of the crystal oscillator 43, and a rapid voltage of the ramp rate is applied to the laminated piezoelectric element 45 to quickly connect the conductive probe 81 and the recording medium 82 to each other. Approach the surface.
[0201]
When the distance between the probe 81 and the surface of the recording medium 82 is about 200 nm, the vibration amplitude of the crystal unit 43 decreases due to the electrostatic attractive force between the probe 81 and the surface of the recording medium 82. The computer 41 captures this and holds the voltage of the laminated piezoelectric element 45 to stop the probe 81 and the surface of the recording medium 82 from approaching each other. If the approach between the probe 81 and the surface of the recording medium 82 is detected and stopped from about 200 nm, the probe 81 and the surface of the recording medium 82 will not collide due to an overrun from the detection to the stop. Thus, the first approach can be performed at a relatively fast rate (about 0.1 μm / s).
[0202]
Further, the switch 87 is switched to the ground side this time. Thereby, there is no potential difference between the conductive probe 81 and the surface of the recording medium 82, and electrostatic attraction does not work on both. Thereafter, a slow voltage of the ramp rate is applied to the laminated piezoelectric element 45, and the tip 81a of the probe 81 and the surface of the recording medium 82 are brought closer to each other at a slow speed (about 10 nm / s).
[0203]
When the probe 81 and the surface of the recording medium 82 are brought close to about several tens of nanometers, the vibration amplitude of the crystal unit 43 is reduced by the shear force between the probe 81 and the surface of the recording medium 82. When both approach to a desired distance, the computer 41 catches this and stops the displacement of the laminated piezoelectric element 45. At this time, since the speed of the approach is slower than the previous stage, the overrun is reduced. Therefore, even if the distance between the probe 81 and the surface of the recording medium 82 at the time of stopping becomes small, the two do not collide. After this, reading is started.
[0204]
As described above, when the distance between the probe 81 and the surface of the recording medium 82 is large, the distance between the probe 81 and the surface of the recording medium 82 is large by using electrostatic attraction while making the both approach at a high speed. The collision can be prevented by capturing the approach between the two. The above sequence can be performed by gradually reducing the potential difference between the probe 81 and the surface of the recording medium 82 and the approach speed. In the last approach, the voltage application between the two is eliminated, the distance between the probe 81 and the surface of the recording medium 82 is detected by shear force, and the approach ends.
[0205]
In the case of detecting the distance between the probe 81 having only the shear force and the surface of the recording medium 82, the approach of both cannot be detected without approaching several tens of nm. It was necessary to approach at a very slow speed, and it took a very long time to start the write / read operation. However, according to the present embodiment, an approach speed corresponding to the distance between the probe 81 and the surface of the recording medium 82 can be selected as in the case of the third conventional example. Can be shortened.
[0206]
Specifically, as the laminated piezoelectric element 45, in order to obtain a displacement of about 500 μm at several tens of volts, a laminated piezoelectric element having a thickness of about 2 mm and about 20 to 30 layers is used. Although a type in which the thickness of the laminated piezoelectric element 45 increases when a voltage is applied may be used, the voltage may be increased in order to increase the distance between the probe 81 and the surface of the recording medium 82 during standby or when the power is off. It is preferable to use a type whose thickness decreases when applied.
[0207]
In the present embodiment, the potential difference between the conductive probe 81 and the surface of the recording medium 82 is eliminated in the last approach, but the present invention is not limited to this. For example, in the last approach, the approach voltage V in the previous approach stage_apLower the voltage value further than the approach voltage V_apThe approach may be terminated by applying an electrostatic attractive force while applying. And the approach voltage V_apAnd reading the recording medium 82 while keeping the distance between the probe 81 and the surface of the recording medium 82 constant while detecting the electrostatic attractive force. Further, in the last approach, the same operation can be performed without lowering the voltage further than the voltage in the previous approach.
[0208]
Thus, according to the present embodiment, the approach voltage V applied to the conductive probe 81 in order to realize a quick approach._apIs the bias voltage V_bAnd control voltage -V_a, + V_aTherefore, the tracking control voltage can be lowered and the linearity with respect to the tracking control voltage can be improved. Therefore, it is possible to achieve both a quick approach, a low tracking control voltage, and an improved linearity with respect to the tracking control voltage. Further, in order to realize a quick approach, it is not necessary to use a special pattern as in the first conventional example, and the signal processing time does not become long.
[0209]
In the seventh and eighth embodiments, a disk-shaped disk in which data strings are arranged circumferentially is assumed as the recording medium 82. However, the present invention is not limited to this. It may be a recording medium.
[0210]
A ninth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment is structurally equivalent to the information recording / reproducing apparatus described in the first embodiment, and the same parts are denoted by the same reference numerals.
[0211]
In the present embodiment, a bias voltage V is applied between the common electrode 20 (light shielding metal film 21) of the probe 11 and the ground._bPower supply 61 and approach voltage V_apThe power source 72 is connected to a switch 100 that can be switched by a computer. On the other hand, with respect to the pair of electrodes 22 and 23, a control voltage −V is provided between the electrode 22 and the ground._aThe power source 74 and ground are selectively connected by a switch 101 switchable by a computer, and a control voltage + V is connected between the electrode 23 and ground._aThe power source 75 and the ground are selectively connected by a switch 102 that can be switched by a computer. Here, these switches 100, 101, 102 can be switched between when the probe 11 is approached to the recording medium 34 and after the probe 11 is approached, and these power supplies 61, 72, 74, 75 and switches 100, 101, 75 are switched. 102 constitutes an approach voltage applying means and an approaching voltage applying means.
[0212]
In such a configuration, when the probe 11 is approached to the recording medium 34, the approach voltage V is applied to the probe 11 by switching the switch 100._apAnd a ground voltage is applied to the electrodes 22 and 23 by switching the switches 101 and 102. After the approach is completed, the bias voltage V is applied to the probe 11 by switching the switch 100._bThe tracking control voltage ± V is applied to the electrodes 22 and 23 by switching the switches 101 and 102._aApply.
[0213]
In this way, at the time of approach, the approach voltage V suitable for detecting the approach of both from a distance by the electrostatic attraction between the tip 11a of the probe 11 and the recording medium 34._apCan be set. Also, bias voltage V_bIs the tracking control voltage ± V_aIt is possible to set so that the dynamic range (voltage value width that must be dynamically changed) required for the above is reduced. These voltages V_ap, V_bCan be set independently, so that each optimum value can be selected.
[0214]
A tenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is basically the same as the information recording / reproducing apparatus described in the ninth embodiment, and the same parts are denoted by the same reference numerals. In the present embodiment, the power source 72 and the non-power source side terminals of the switches 101 and 102 are connected. That is, the power source 72 can be connected to the electrodes 22 and 23.
[0215]
In such a configuration, when the probe 11 is approached to the recording medium 34, the approach voltage V is applied to the probe 11 by switching the switch 100._apIs applied to the electrodes 22 and 23 by switching the switches 101 and 1021._apApply. After the approach is completed, the bias voltage V is applied to the probe 11 by switching the switch 100._bThe tracking control voltage ± V is applied to the electrodes 22 and 23 by switching the switches 101 and 102._aApply.
[0216]
In this way, at the time of approach, the approaching voltage V suitable for detecting the approach of both from the distance by the electrostatic attraction between the tip 11a of the probe 11 and the recording medium 34._apCan be set. Also, bias voltage V_bIs the tracking control voltage ± V_aIt is possible to set so that the dynamic range (voltage value width that must be dynamically changed) required for the above is reduced. These voltages V_ap, V_bCan be set independently, so that each optimum value can be selected. In the example shown in FIG. 12, the approach voltage V between the probe 11 and the electrodes 22 and 23 at the time of approach._apThere is a potential difference. Therefore, the probe 11 may approach one of the electrodes 22 or 23 due to an external impact or the like during the approach, and the probe 11 may be drawn into the electrode 22 or 23 due to electrostatic attraction due to this potential difference. According to the present embodiment, there is no potential difference between the probe 11 and the electrodes 22 and 23 at the time of approach, so this is not the case.
[0217]
The eleventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment is structurally equivalent to the information recording / reproducing apparatus described in the first embodiment, and the same parts are denoted by the same reference numerals.
[0218]
In the present embodiment, the approach voltage V is between the common electrode 20 (light shielding metal film 21) of the probe 11 and the ground._apThe power source 72 and the ground are selectively connected by a switch 103 that can be switched by a computer. On the other hand, regarding the pair of electrodes 22 and 23, the control voltage −V is applied between the electrode 22 and the ground._aPower supply 74 and bias voltage V_bA superposed voltage by the two-input addition amplifier 104 and the ground voltage are connected to each other by a switch 105 switchable by a computer, and a control voltage + V is connected between the electrode 23 and the ground._aPower supply 75 and bias voltage V_bThe superposed voltage by the two-input addition amplifier 106 and the ground voltage are connected to the power source 61 by a switch 107 that can be switched by a computer. Here, these switches 103, 105 and 107 are switched between when the probe 11 is brought close to the recording medium 34 and after the probe 11 is brought close to the recording medium 34. These power sources 61, 72, 74 and 75 and the switches 103, 105, 107 107 and the two-input addition amplifiers 104 and 106 constitute an approach voltage applying means and an approaching voltage applying means.
[0219]
In such a configuration, when the probe 11 is approached to the recording medium 34, the approach voltage V is applied to the probe 11 by switching the switch 103._apAnd a ground voltage is applied to the electrodes 22 and 23 by switching the switches 105 and 107. After the approach is completed, the ground voltage is applied to the probe 11 by switching the switch 103, and the tracking control voltage ± V is applied to the electrodes 22 and 23 by switching the switches 105 and 107._aAnd bias voltage V_bA voltage in which is superimposed is applied.
[0220]
In this way, at the time of approach, the approach voltage V suitable for detecting the approach of both from a distance by the electrostatic attractive force between the tip 11a of the probe 11 and the recording medium 34._apCan be set. Also, bias voltage V_bIs the tracking control voltage ± V_aIt is possible to set so that the dynamic range (voltage value width that must be dynamically changed) required for the above is reduced. These voltages V_ap, V_bCan be set independently, so that each optimum value can be selected.
[0221]
A twelfth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is basically the same as the information recording / reproducing apparatus described in the eleventh embodiment, and the same parts are denoted by the same reference numerals. In the present embodiment, the power source 72 and the non-power source side terminals of the switches 105 and 107 are connected. That is, the power source 72 can be connected to the electrodes 22 and 23.
[0222]
In such a configuration, when the probe 11 is approached to the recording medium 34, the approach voltage V is applied to the probe 11 by switching the switch 103._apIs applied to the electrodes 22 and 23 by switching the switches 105 and 107._apApply. After the approach is completed, the ground voltage is applied to the probe 11 by switching the switch 103, and the tracking control voltage ± V is applied to the electrodes 22 and 23 by switching the switches 105 and 107._aAnd bias voltage V_bA voltage in which is superimposed is applied.
[0223]
In this way, at the time of approach, the approach voltage V suitable for detecting the approach of both from a distance by the electrostatic attractive force between the tip 11a of the probe 11 and the recording medium 34._apCan be set. Also, bias voltage V_bIs the tracking control voltage ± V_aIt is possible to set so that the dynamic range (voltage value width that must be dynamically changed) required for the above is reduced. These voltages V_ap, V_bCan be set independently, so that each optimum value can be selected. In the example shown in FIG. 14, the approach voltage V between the probe 11 and the electrodes 22 and 23 at the time of approach._apThere is a potential difference in minutes. Therefore, the probe 11 may approach one of the electrodes 22 or 23 due to an external impact or the like during the approach, and the probe 11 may be drawn into the electrode 22 or 23 due to electrostatic attraction due to this potential difference. According to the present embodiment, there is no potential difference between the probe 11 and the electrodes 22 and 23 at the time of approach, so this is not the case.
[0224]
A thirteenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is structurally equivalent to the information recording / reproducing apparatus described in the fourth embodiment, and the same parts are denoted by the same reference numerals. That is, this is an example applied to the case where a conductive probe 81 not using an optical fiber is used as a probe.
[0225]
In the present embodiment, the bias voltage V is connected between the common electrode 20 of the conductive probe 81 and the ground via the ammeter 85._bPower supply 61 and approach voltage V_apThe power supply 72 is connected to a switch 110 that can be switched by a computer. On the other hand, with respect to the pair of electrodes 22 and 23, as in the case described with reference to FIG._aThe power source 74 and ground are selectively connected by a switch 101 switchable by a computer, and a control voltage + V is connected between the electrode 23 and ground._aThe power source 75 and the ground are selectively connected by a switch 102 that can be switched by a computer. Here, these switches 110, 101, 102 are switched between when the probe 11 is brought close to the recording medium 34 and after the probe 11 is made to approach, and these power supplies 61, 72, 74, 75 and switches 100, 101, 102 constitutes an approach voltage applying means and an approaching voltage applying means.
[0226]
That is, as shown in FIG. 12, except that an ammeter 85 for measuring a tunnel current flowing from the probe 81 to the recording medium 82 is provided between the probe 81 and the power source 61 or 72 for applying a voltage to the probe 81. This is the same as the case, and the voltage application method to the probe 81 and the electrodes 22 and 23 and the effect thereof are not particularly described, but are the same.
[0227]
Further, with the exception of the probe 81 and the ammeter 85 used, the voltage application method to the probe 81 and the electrodes 22 and 23 can be the same as that shown in FIGS. The voltage application method and the effect thereof are not particularly described but are the same.
[0228]
A fourteenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is structurally equivalent to the information reproducing apparatus described in the seventh embodiment, and the same parts as those shown in FIGS. 8 and 9 are denoted by the same reference numerals. In other words, this is an example of application when a conductive probe 91 that does not use an optical fiber is used as a probe, and a crystal resonator (not shown) for detecting the force is connected to the probe 91. Although not particularly essential, a distance control piezoelectric element 93 for making the distance between the tip 91a of the probe 91 and the surface of the recording medium constant from the obtained shear force signal and a power amplifier 97 for driving the piezoelectric element 93 are provided. Yes. The power amplifier 97 is controlled by a control signal from a computer based on a shear force signal. This control signal may be a signal from a feedback control circuit constituted by an analog circuit.
[0229]
The method of applying a voltage to the probe 91 and the electrodes 22 and 23 and the effect thereof are the same as those described with reference to FIGS.
[0230]
Further, the voltage application method to the probe 91 and the electrodes 22 and 23 is shown in FIGS. 13 to 15 while leaving the probe 91, the crystal resonator, the distance controlling piezoelectric element 93, the power amplifier 97 and the control signal as they are. A configuration similar to that shown can be employed. The voltage application method and the effect thereof are not particularly described but are the same.
[0231]
In each of the above-described embodiments, the phase change material or the organic material in which the phase change is caused by heat generated by light, current, or the like, and the reflectance or resistance value is changed is described as the recording material. For example, a material that can form protrusions or depressions on the surface of the recording layer by light, current, or the like may be used. Alternatively, it may be such that the unevenness originally on the surface of the recording layer disappears by writing.
[0232]
Alternatively, this method is also applicable to a method of writing information on a recording medium by adsorbing atoms and molecules to the tip of the probe and transporting them to a desired recording medium-like place, and then placing the atoms and molecules on the surface of the recording medium. The invention can be applied.
[0233]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, in the information recording / reproducing apparatus for recording or reproducing information on the recording medium by the energy applied from the probe to the recording medium, the information is recorded in the tracking direction orthogonal to the track direction in which the data strings on the recording medium are arranged. Control voltage applying means for applying a control voltage for displacing the probe tip in the tracking direction to a pair of electrodes provided so as to sandwich the probe, and bias voltage applying means for applying a bias voltage independent of the control voltage to the probe Since the bias voltage is a voltage independent of the control voltage, and the reference voltage of these voltages can be taken in common, the stability of the control voltage can be improved and the circuit configuration can be simplified. .
[0234]
According to the second aspect of the present invention, in the information recording / reproducing apparatus for recording or reproducing information on the recording medium by the energy given from the probe to the recording medium, the voltage value of the bias voltage is set when the bias voltage is not applied. Is appropriately set to be a value larger than ¼ of the voltage value of the control voltage necessary for receiving the desired force, so that the linearity of the electrostatic attractive force can be improved and the control for tracking is performed. The voltage can be lowered, and the burden on the circuit that outputs the control voltage can be reduced.
[0235]
According to the third aspect of the present invention, in the information recording / reproducing apparatus for recording or reproducing information with respect to the recording medium by the energy applied from the probe to the recording medium, the voltage for approaching the probe is used only when the probe is brought close to the recording medium. Can be applied to increase the speed of the approach operation. Therefore, it is not necessary to use a special pattern and the signal processing time is not increased. The bias voltage and the approach voltage are applied in a superimposed manner, but the applied voltage to the electrode is linked with the same value for the increase and decrease of the approach voltage, which affects the potential difference between the control voltage and the bias voltage. Therefore, the controllability related to the tracking operation can be improved and the control voltage can be lowered.
[0236]
According to the fourth aspect of the present invention, in the information recording / reproducing apparatus for recording or reproducing information on the recording medium by the action from one to the other between the probe and the recording medium, the data strings on the recording medium are arranged. A control voltage applying means for applying a control voltage for displacing the probe tip in the tracking direction to a pair of electrodes provided so as to sandwich the probe in a tracking direction orthogonal to the track direction, and a bias independent of the control voltage on the probe Bias voltage applying means for applying a voltage, the bias voltage is independent of the control voltage, and the reference voltage of these voltages can be taken in common, so that the stability of the control voltage is improved, and the circuit The configuration can also be simplified.
[0237]
According to the fifth aspect of the present invention, in the information recording / reproducing apparatus that records or reproduces the information on the recording medium by the action from one to the other between the probe and the recording medium, the voltage value of the bias voltage is set to this value. Since the probe voltage is appropriately set to be larger than ¼ of the voltage value of the control voltage necessary for the probe to receive a desired force when no bias voltage is applied, the linearity of electrostatic attraction can be improved. In addition, the control voltage for tracking can be lowered, and the burden on the circuit that outputs this control voltage can be reduced.
[0238]
According to the sixth aspect of the present invention, in an information recording / reproducing apparatus for recording or reproducing information with respect to a recording medium by an action from one to the other between the probe and the recording medium, the probe is brought close to the recording medium. Only by applying the approach voltage to the probe, the speed of the approach operation can be increased. For this reason, it is not necessary to use a special pattern and the signal processing time is not increased. The control voltage, bias voltage, and approach voltage are applied to the electrodes in a superimposed manner, but the control voltage and bias voltage are applied because the applied voltage to the electrodes is linked to the increase and decrease of the approach voltage with the same value. The controllability related to the tracking operation can be improved and the control voltage can be lowered.
[0239]
According to the seventh aspect of the present invention, in an information recording / reproducing apparatus for recording or reproducing information to / from a recording medium by a tunnel current flowing between the probe and the recording medium, the information is orthogonal to the track direction in which data strings on the recording medium are arranged. A control voltage applying means for applying a control voltage for displacing the probe tip in the tracking direction to a pair of electrodes provided so as to sandwich the probe in the tracking direction, and a bias voltage independent of the control voltage is applied to the probe Since the bias voltage application means is provided, the bias voltage is independent of the control voltage, and the reference voltage of these voltages can be taken in common, improving the stability of the control voltage and simplifying the circuit configuration Can be made.
[0240]
According to the eighth aspect of the present invention, in the information recording / reproducing apparatus for recording or reproducing information with respect to the recording medium by the tunnel current flowing between the probe and the recording medium, the bias voltage is applied to the bias voltage value. If not, the probe is properly set to be larger than ¼ of the voltage value of the control voltage necessary for receiving the desired force, so that the linearity of electrostatic attraction can be improved and tracking Therefore, it is possible to reduce the control voltage for reducing the load on the circuit that outputs the control voltage.
[0241]
According to the ninth aspect of the present invention, in an information recording / reproducing apparatus for recording or reproducing information on a recording medium by a tunnel current flowing between the probe and the recording medium, the probe is only applied to the probe when the probe is brought close to the recording medium. By applying the approaching voltage, the speed of the approach operation can be increased. For this reason, it is not necessary to use a special pattern and the signal processing time is not increased. In this case, the control voltage, bias voltage, and approach voltage are applied in a superimposed manner, but the applied voltage to the electrode is linked with the same value for the increase and decrease of the approach voltage. It is possible to improve the controllability related to the tracking operation and lower the control voltage without influencing.
[0242]
According to the tenth aspect of the present invention, in an information reproducing apparatus for reproducing information with respect to a recording medium by a shear force acting between the probe and the recording medium, a tracking direction orthogonal to a track direction in which data strings on the recording medium are arranged A control voltage applying means for applying a control voltage for displacing the probe tip in the tracking direction to a pair of electrodes provided so as to sandwich the probe, and a bias voltage application for applying a bias voltage independent of the control voltage to the probe Since the bias voltage is a voltage independent of the control voltage and the reference voltage of these voltages can be taken in common, the stability of the control voltage can be improved and the circuit configuration can be simplified. it can.
[0243]
According to the eleventh aspect of the present invention, in the information reproducing apparatus for reproducing information with respect to the recording medium by the shear force acting between the probe and the recording medium, the voltage value of the bias voltage is set when the bias voltage is not applied. Since the probe is properly set to have a value larger than ¼ of the voltage value of the control voltage necessary for receiving a desired force, the linearity of electrostatic attraction can be improved and tracking The control voltage can be lowered, and the burden on the circuit that outputs the control voltage can be reduced.
[0244]
According to the twelfth aspect of the present invention, in an information reproducing apparatus for reproducing information with respect to a recording medium by a shear force acting between the probe and the recording medium, the information reproducing apparatus is used for approaching the probe only when the probe is brought close to the recording medium. By applying a voltage, the speed of the approach operation can be increased. For this reason, it is not necessary to use a special pattern, and the signal processing time is not prolonged. The voltage, bias voltage, and approach voltage are applied in a superimposed manner, but the applied voltage to the electrode is linked with the same value for the increase and decrease of the approach voltage, so the potential difference between the control voltage and the bias voltage is affected. Therefore, the controllability related to the tracking operation can be improved and the control voltage can be lowered.
[0245]
According to the thirteenth aspect of the present invention, in the information recording / reproducing apparatus that records or reproduces information on the recording medium by the energy applied from the probe to the recording medium, a special pattern is produced on the recording medium, or the signal processing time is long. It is possible to simultaneously improve tracking controllability, lower the control voltage, avoid collision between the probe tip and the recording medium, and increase the operation speed without causing problems such as it can.
[0246]
According to the invention described in claim 14, in the recording / reproducing apparatus for recording or reproducing information on the recording medium by the action from one to the other between the probe and the recording medium, a special pattern is produced on the recording medium. In addition, the tracking control is improved, the control voltage is lowered, the collision between the probe tip and the recording medium is avoided, and the operation speed is increased Can be realized at the same time.
[0247]
According to the fifteenth aspect of the present invention, in a recording / reproducing apparatus that records or reproduces information on a recording medium by a tunnel current flowing between the probe and the recording medium, a special pattern is produced on the recording medium, or signal processing is performed. Improves tracking controllability, lowers the control voltage, avoids collision between the probe tip and the recording medium, and increases the operating speed at the same time without causing problems such as longer time. can do.
[0248]
According to the sixteenth aspect of the present invention, in the information reproducing apparatus for reproducing information with respect to the recording medium by the shear force acting between the probe and the recording medium, a special pattern is produced on the recording medium, and the signal processing time is reduced. Improving tracking controllability, lowering the control voltage, avoiding collisions between the probe tip and the recording medium, and speeding up the operation simultaneously without causing problems such as lengthening Can do.
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a cross-sectional structure diagram showing a vicinity of a probe according to first and second embodiments of the present invention in a radial direction and enlarged.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an information recording / reproducing apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional structure diagram showing the vicinity of a probe in a radial direction and enlarged.
FIG. 4 is a cross-sectional structure diagram showing the vicinity of the probe of the fourth and fifth embodiments of the present invention in a radial direction and enlarged.
FIG. 5 is a cross-sectional structure diagram showing the vicinity of the probe including a recording medium in a radial direction and enlarged.
FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of an information recording / reproducing apparatus according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional structure diagram showing the vicinity of the probe in a radial direction and enlarged.
FIG. 8 is a cross-sectional structure diagram showing a vicinity of a probe according to a seventh embodiment of the present invention in a radial direction and enlarged.
FIG. 9 is a cross-sectional structure diagram showing the vicinity of the probe including a recording medium in a radial direction and enlarged.
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of an information recording / reproducing apparatus according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a cross-sectional structure diagram showing the vicinity of the probe in a radial direction and enlarged.
FIG. 12 is a cross-sectional structure diagram showing a vicinity of a probe according to a ninth embodiment of the present invention in a radial direction and enlarged.
FIG. 13 is a cross-sectional structure diagram showing a vicinity of a probe according to a tenth embodiment of the present invention in a radial direction and enlarged.
FIG. 14 is a cross-sectional structure diagram showing the vicinity of the probe according to the eleventh embodiment of the present invention in a radial direction and enlarged.
FIG. 15 is a cross-sectional structure diagram showing a vicinity of a probe according to a twelfth embodiment of the present invention in a radial direction and enlarged.
FIG. 16 is a cross-sectional structure view showing a vicinity of a probe according to a thirteenth embodiment of the present invention in a radial direction and enlarged.
FIG. 17 is a cross-sectional structure diagram showing a vicinity of a probe according to a fourteenth embodiment of the present invention in a radial direction and enlarged.
FIG. 18 is a side view showing a configuration in the vicinity of a probe according to a first conventional example.
FIG. 19 is a characteristic diagram showing the relationship between the spatial frequency K accompanying the pattern scanning and the fundamental wave component I of the light amount change.
FIG. 20 is a schematic side view showing a configuration of an information recording / reproducing apparatus according to a second conventional example.
FIG. 21 is a schematic perspective view showing a state of the mark pit scanning.
FIG. 22 is a cross-sectional structure diagram showing the vicinity of a probe in a radial direction and enlarged.
FIG. 23 is a block diagram showing the configuration of an information recording / reproducing apparatus according to a third conventional example.
[Explanation of symbols]
11 Probe
15 Recording media
22, 23 electrodes
34 Recording media
36 probes
61 Bias voltage application means
62, 63 Control voltage applying means
71a, 71b superimposed voltage applying means
72 Approaching voltage application means
81 probe
82 recording media
91 Probe
92 Recording media

Claims (16)

In an information recording / reproducing apparatus for recording or reproducing information on the recording medium by energy applied from the probe to the recording medium,
A pair of electrodes provided so as to sandwich the probe in a tracking direction orthogonal to the track direction in which the data strings on the recording medium are arranged;
Control voltage applying means for applying a control voltage for displacing the probe tip in the tracking direction to these electrodes;
Bias voltage applying means for applying a bias voltage independent of the control voltage to the probe;
An information recording / reproducing apparatus comprising: In an information recording / reproducing apparatus for recording or reproducing information on the recording medium by energy applied from the probe to the recording medium,
A pair of electrodes provided so as to sandwich the probe in a tracking direction orthogonal to the track direction in which the data strings on the recording medium are arranged;
Between these electrodes and the probe, a voltage application means for superimposing and applying a control voltage for displacing the probe tip in the tracking direction and a bias voltage independent of the control voltage,
The voltage value of the bias voltage is set to a value larger than ¼ of the voltage value of the control voltage necessary for the probe to receive a desired force when the bias voltage is not applied.
An information recording / reproducing apparatus. In an information recording / reproducing apparatus for recording or reproducing information on the recording medium by energy applied from the probe to the recording medium,
A pair of electrodes provided so as to sandwich the probe in a tracking direction orthogonal to the track direction in which the data strings on the recording medium are arranged;
A control voltage for displacing the probe tip in the tracking direction, a bias voltage independent of the control voltage, and an approach voltage for causing the probe to approach the recording medium are superimposed on these electrodes. Superimposed voltage applying means for applying
An approach voltage applying means for applying the approach voltage to the probe only when the probe is brought close to the recording medium;
An information recording / reproducing apparatus comprising: In an information recording / reproducing apparatus for recording or reproducing information on the recording medium by an action from one to the other between the probe and the recording medium,
A pair of electrodes provided so as to sandwich the probe in a tracking direction orthogonal to the track direction in which the data strings on the recording medium are arranged;
Control voltage applying means for applying a control voltage for displacing the probe tip in the tracking direction to these electrodes;
Bias voltage applying means for applying a bias voltage independent of the control voltage to the probe;
An information recording / reproducing apparatus comprising: In an information recording / reproducing apparatus for recording or reproducing information on the recording medium by an action from one to the other between the probe and the recording medium,
A pair of electrodes provided so as to sandwich the probe in a tracking direction orthogonal to the track direction in which the data strings on the recording medium are arranged;
Between these electrodes and the probe, a voltage application means for superimposing and applying a control voltage for displacing the probe tip in the tracking direction and a bias voltage independent of the control voltage,
The voltage value of the bias voltage is set to a value larger than ¼ of the voltage value of the control voltage necessary for the probe to receive a desired force when the bias voltage is not applied.
An information recording / reproducing apparatus. In an information recording / reproducing apparatus for recording or reproducing information on the recording medium by an action from one to the other between the probe and the recording medium,
A pair of electrodes provided so as to sandwich the probe in a tracking direction orthogonal to the track direction in which the data strings on the recording medium are arranged;
A control voltage for displacing the probe tip in the tracking direction, a bias voltage independent of the control voltage, and an approach voltage for causing the probe to approach the recording medium are superimposed on these electrodes. Superimposed voltage applying means for applying
An approach voltage applying means for applying the approach voltage to the probe only when the probe is brought close to the recording medium;
An information recording / reproducing apparatus comprising: In an information recording / reproducing apparatus for recording or reproducing information with respect to the recording medium by a tunnel current flowing between the probe and the recording medium,
A pair of electrodes provided so as to sandwich the probe in a tracking direction orthogonal to the track direction in which the data strings on the recording medium are arranged;
Control voltage applying means for applying a control voltage for displacing the probe tip in the tracking direction to these electrodes;
Bias voltage applying means for applying a bias voltage independent of the control voltage to the probe;
An information recording / reproducing apparatus comprising: In an information recording / reproducing apparatus for recording or reproducing information with respect to the recording medium by a tunnel current flowing between the probe and the recording medium,
A pair of electrodes provided so as to sandwich the probe in a tracking direction orthogonal to the track direction in which the data strings on the recording medium are arranged;
Between these electrodes and the probe, a voltage application means for superimposing and applying a control voltage for displacing the probe tip in the tracking direction and a bias voltage independent of the control voltage,
The voltage value of the bias voltage is set to a value larger than ¼ of the voltage value of the control voltage necessary for the probe to receive a desired force when the bias voltage is not applied.
An information recording / reproducing apparatus. In an information recording / reproducing apparatus for recording or reproducing information with respect to the recording medium by a tunnel current flowing between the probe and the recording medium,
A pair of electrodes provided so as to sandwich the probe in a tracking direction orthogonal to the track direction in which the data strings on the recording medium are arranged;
A control voltage for displacing the probe tip in the tracking direction, a bias voltage independent of the control voltage, and an approach voltage for causing the probe to approach the recording medium are superimposed on these electrodes. Superimposed voltage applying means for applying
An approach voltage applying means for applying the approach voltage to the probe only when the probe is brought close to the recording medium;
An information recording / reproducing apparatus comprising: In an information reproducing apparatus for reproducing information with respect to the recording medium by shear force acting between the probe and the recording medium,
A pair of electrodes provided so as to sandwich the probe in a tracking direction orthogonal to the track direction in which the data strings on the recording medium are arranged;
Control voltage applying means for applying a control voltage for displacing the probe tip in the tracking direction to these electrodes;
Bias voltage applying means for applying a bias voltage independent of the control voltage to the probe;
An information reproducing apparatus comprising: In an information reproducing apparatus for reproducing information with respect to the recording medium by shear force acting between the probe and the recording medium,
A pair of electrodes provided so as to sandwich the probe in a tracking direction orthogonal to the track direction in which the data strings on the recording medium are arranged;
Between these electrodes and the probe, a voltage application means for superimposing and applying a control voltage for displacing the probe tip in the tracking direction and a bias voltage independent of the control voltage,
The voltage value of the bias voltage is set to a value larger than ¼ of the voltage value of the control voltage necessary for the probe to receive a desired force when the bias voltage is not applied.
An information reproducing apparatus characterized by that. In an information reproducing apparatus for reproducing information with respect to the recording medium by shear force acting between the probe and the recording medium,
A pair of electrodes provided so as to sandwich the probe in a tracking direction orthogonal to the track direction in which the data strings on the recording medium are arranged;
A control voltage for displacing the probe tip in the tracking direction, a bias voltage independent of the control voltage, and an approach voltage for causing the probe to approach the recording medium are superimposed on these electrodes. Superimposed voltage applying means for applying
An approach voltage applying means for applying the approach voltage to the probe only when the probe is brought close to the recording medium;
An information reproducing apparatus comprising: In an information recording / reproducing apparatus for recording or reproducing information on the recording medium by energy applied from the probe to the recording medium,
A pair of electrodes provided so as to sandwich the probe in a tracking direction orthogonal to the track direction in which the data strings on the recording medium are arranged;
When approaching the probe to the recording medium, an approach voltage applying means for applying the approach voltage to the probe and applying a ground voltage or the approach voltage to the electrode;
After the probe is brought close to the recording medium, a control voltage for causing a potential difference between the probe and the electrode to displace the probe tip in the tracking direction, and a bias voltage independent of the control voltage, A voltage applying means after approach for applying a voltage so that the voltage is superimposed,
An information recording / reproducing apparatus comprising: In an information recording / reproducing apparatus for recording or reproducing information on the recording medium by an action from one to the other between the probe and the recording medium,
A pair of electrodes provided so as to sandwich the probe in a tracking direction orthogonal to the track direction in which the data strings on the recording medium are arranged;
When approaching the probe to the recording medium, an approach voltage applying means for applying the approach voltage to the probe and applying a ground voltage or the approach voltage to the electrode;
After the probe is brought close to the recording medium, a control voltage for causing a potential difference between the probe and the electrode to displace the probe tip in the tracking direction, and a bias voltage independent of the control voltage, A voltage applying means after approach for applying a voltage so that the voltage is superimposed,
An information recording / reproducing apparatus comprising: In an information recording / reproducing apparatus for recording or reproducing information with respect to the recording medium by a tunnel current flowing between the probe and the recording medium,
A pair of electrodes provided so as to sandwich the probe in a tracking direction orthogonal to the track direction in which the data strings on the recording medium are arranged;
When approaching the probe to the recording medium, an approach voltage applying means for applying the approach voltage to the probe and applying a ground voltage or the approach voltage to the electrode;
After the probe is brought close to the recording medium, a control voltage for causing a potential difference between the probe and the electrode to displace the probe tip in the tracking direction, and a bias voltage independent of the control voltage, A voltage applying means after approach for applying a voltage so that the voltage is superimposed,
An information recording / reproducing apparatus comprising: In an information reproducing apparatus for reproducing information with respect to the recording medium by shear force acting between the probe and the recording medium,
A pair of electrodes provided so as to sandwich the probe in a tracking direction orthogonal to the track direction in which the data strings on the recording medium are arranged;
When approaching the probe to the recording medium, an approach voltage applying means for applying the approach voltage to the probe and applying a ground voltage or the approach voltage to the electrode;
After the probe is brought close to the recording medium, a control voltage for causing a potential difference between the probe and the electrode to displace the probe tip in the tracking direction, and a bias voltage independent of the control voltage, A voltage applying means after approach for applying a voltage so that the voltage is superimposed,
An information reproducing apparatus comprising:

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