JPH0118505B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は電気的に書き替え可能な記録媒体を用
い、その媒体上を相対的に移動する電極針を介し
て情報信号を媒体に印加して記録したり、また記
録された信号を再生する情報信号の記録再生ヘツ
ドに関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

ビデオ信号、オーデイオ信号等の情報信号を高
密度に、かつ任意に記録し再生する方式として半
導体からなる記録媒体を用い、電気的に信号を記
録し再生する方式が知られている。

すなわち、半導体基板（例えばSi単結晶基板）
の上に電荷蓄積機能を有する絶縁膜（例えば
SiO₂膜上にSi₃N₄膜を形成した二層膜）を形成し
て記録媒体を構成し、この記録媒体にその上を相
対的に移動する導電性記録再生ヘツドを介して記
録媒体の厚み方向に信号電圧を印加することによ
り絶縁体膜に電荷を蓄積する形で信号を記録し、
再生は、蓄積された電荷に対応して半導体基板中
に形成される空乏層の変化による記録媒体の厚み
方向の静電容量を同じく記録再生ヘツドを相対的
に移動させて検出することによつて行うものであ
る。

このような記録再生方式に用いられる記録再生
ヘツドは、静電容量式ビデオデイスクに用いるピ
ツクアツプの再生針と同様に電極支持基体の側面
に電極（以下電極針という）を付着させた構造を
有するものが用いられるが、静電容量式ビデオデ
イスクの再生針とは異なり、記録針としても用い
られ、かつその記録時には信号電圧が印加される
など使われ方が全く異なるため、静電容量式ビデ
オデイスク用再生針にはなかつた次のような特有
な問題があることがわかつた。

(1) 信号記録時、電極針にはかなりのラツシユカ
レント（100アンペア／cm²以上）が流れ、ジユ
ール熱となつて発生する。さらに電極針は高速
回転（1800rpm）する記録媒体（デイスク）上
を摺動するため摩擦熱が発生し、ジユール熱に
付加される。この結果電極針には熱的、機械的
に相当の負荷がかかり電極針と電極支持基体と
の熱膨張率の違い、さらには電極針が受ける機
械的振動、摺動摩擦により電極針が電極支持基
体から剥離する。

(2) 電極針の熱的、機械的負荷を緩和し、電極針
の破壊を防止するためには電極針の膜厚を厚く
することも考えられるが、電極針の膜厚は記録
再生する情報信号の解像度に係わり0.5μｍ以下
であることが要求されるのでその膜厚を厚くす
ることができない。

(3) 電極針は高速回転する記録媒体上を摺動する
ため耐摩耗性の優れたものが要求されるが、一
方半導体記録媒体は静電容量式ビデオデイスク
とちがつて硬いため電極針として記録媒体より
も硬度の高いものを用いると記録媒体を損傷す
る。また従来の静電容量式ビデオデイスク用の
再生針のように電極支持基体にダイヤモンドの
ような硬質のものを用いると支持基体よりも電
極針の方が摩耗が大きくこのため電極針が記録
媒体表面から浮き良好なコンタクトがとれなく
なる。半導体記録媒体では電極針を介して信号
電圧を印加して記録を行うので記録性能の点か
ら電極針と記録媒体との良好なコンタクトが強
く要求され、もしこのコンタクトがうまくとれ
ない場合には画像が記録再生できない事態が生
ずる。

〔発明の目的〕

本発明はこのような点に鑑みてなされたもの
で、電極針に摩耗が生じても半導体記録媒体に高
い精度で接触し信号記録が効果的に行われるとと
もに電極針が電極支持基体から剥離しにくい記録
再生ヘツドを提供することを目的とするものであ
る。

〔発明の概要〕

本発明は電極針として半導体記録媒体面の硬さ
に比べて軟かい導電性物質を用いるとともに電極
支持基体として電極針よりさらに軟かい非導電性
物質を用いて構成した記録再生ヘツドを提供する
ものである。

また本発明は電極針と支持基体との間に両者に
対して付着性の良い中間導電体層を形成した記録
再生ヘツドを提供するものである。

さらにまた本発明は電極針の表面に保護層を形
成した記録再生ヘツドを提供するものである。

〔発明の実施例〕

以下本発明を図面を参照して詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すものである。
図において１は半導体記録媒体であり、裏面に導
電体層２が形成された例えばSi半導体基板３表面
にSiO₂膜４が形成され、さらにその上にSi₃N₄膜
５が形成されている。また６は本発明に係る記録
再生ヘツドであり、ガラスあるいは石英等の非導
電性物質からなる電極支持基体７の一面に、この
支持基体よりも硬く、かつ半導体記録媒体１の表
面の硬さよりもやわらかい導電性物質、例えばタ
ングステンＷやモリブデンMoを用いて電極針８
が形成されている。

このような記録再生針の構成によると電極針８
が半導体記録媒体１の表面の硬度よりも低いため
半導体記録媒体１を損傷せしめることがなく、か
つ電極支持基体７に比べ電極針８の硬度が高いの
で電極針８と支持基体７とが繰り返し使用により
共に摩耗していつたとき第１図中破線で示すよう
に常に支持基体７の方の摩耗が大きく、従つて電
極針８の方が突出する形となり半導体記録媒体１
の表面と良好に接触せしめることができる。この
ため常に記録再生を良好に行うことができる。

従来の静電容量式ビデオデイスクに用いられる
再生針は支持基体としてダイヤモンド、電極針と
して例えばチタン等を用いており硬度の点からは
支持基体が最も高く次に電極針、最後にビデオデ
イスク盤の順になつているのに対し、本発明の記
録再生ヘツドにおいては逆の関係になつている点
で、静電容量式ビデオデイスク用再生針とは大き
く相異しており、かつこのような従来の静電容量
式ビデオデイスク用再生針を半導体記録媒体の記
録再生用ヘツドとして用いた場合には摩耗した場
合支持基体よりも電極針の方がより摩耗するので
記録媒体とコンタクトがとれなくなり記録再生が
良好に行えなくなる。

第２図および第３図はそれぞれ本発明の他の実
施例を示すもので、いずれも電極針８と支持基体
７との間に中間導電層９を蒸着により設けたもの
で、第２図は一層の中間導電層９、第３図は二層
の中間導電層９−１，９−２を設けたものであ
る。この中間導電層９は電極針８と支持基体７と
を強い密着力を有するもので、第２図の場合、中
間導電層９は電極針８と支持基体７の両者に対し
て接着性の良好な金属が用いられ、また第３図の
場合は、第１の中間導電層９−１は支持基体７及
び第２の中間導電層９−２と密着力が強く、また
第２の中間導電層９−２は電極針８との密着力が
強い金属が用いられる。中間導電層が２層でも電
極針との密着力が不十分な場合は上記の関係が成
り立つように更に層の数を多くして目的を達する
ことができる。なおこの中間導電層９は電極針８
の膜厚に比べて極めて薄く実質的に解像度を劣化
させるほど電極針の膜厚を増したことにはならな
い。特に各層の密着力を増すために各層界面が互
いに拡散融合するような温度で中間導電層を形成
したり、あるいは常温で膜を析出させた後、適切
な雰囲気中で熱処理により各界面の拡散融合せし
める方法で中間導電層を形成したりする場合には
その膜厚はほとんど無視される。

このように中間導電層を形成すると電極針と支
持基体との付着力が増すとともに、記録時に大き
な記録電流が流れてもこの中間導電層のおかげで
直接電極針８にかかる負担が小さくなるので、大
きな記録電流に耐え得るようになる。従つて電極
針８が支持基体７から剥離することはなくなる。

次に第２図および第３図の記録再生ヘツドにつ
いての具体的実施例を示す。

実施例 １ 第２図において、ガラスまたは石英の電極支持
基体７上にこの支持基体７および電極針８の両者
に対して接着性の良好な金属（ニクローム、クロ
ム、マンガン、チタン等）９を300Åの厚さに、
次いて電極針として銅あるいはそれらの合金を
1500Åの厚さにそれぞれEB蒸着法により連続的
に蒸着し、所定の形に加工した記録再生ヘツドを
製作し、記録再生を行つたところ電極針と支持基
体との間に剥離が生じなく良好な再生画像を得る
ことができた。

実施例 ２ 第２図において所定の形状に形成した角柱状ガ
ラス電極支持基体７と電極針８との間に、中間導
電層９としてニツケル−クロム（80：20）を200
Å厚に、また電極針８としてモリブデンを2000Å
厚に250〜500℃の温度でEB蒸着法により蒸着し
て記録再生ヘツドを製作した。このヘツドを用い
て記録再生を行つたところ導電性に優れ、剥離が
なく良好な記録再生が行えることがわかつた。

実施例 ３ 第３図において電極支持素子（ガラスフアイバ
ー等）に形成した基体上に第１の中間導電層９−
１としてMnを厚み200Åに蒸着、次いで第２の
中間導電層９−２としてMoを600Åスパツタし
たる後、電極針８として、Ｗを数百℃以上の温度
でスパツターしたものを用いて記録再生ヘツドを
作製し画像信号を記録した結果、良好な再生画像
を得ることが出来た。

実施例 ４ 第３図においてMo、Ｗ金属と熱膨脹係数が近
似する電極支持素子としてのガラスフアイバー基
体上に第１中間導電層９−１としてCr、Mn夫々
100〜200Åの厚みに蒸着またはスパツタし、第２
中間導電層９−２としてMoを600Å以下、更に
電極針８としてＷを3000〜5000Åの厚さでスパツ
タした後、500℃以上の温度で熱処理して記録再
生ヘツドを製作した。これを用いて画像信号を記
録した結果分解能が一段とすぐれた画像を得るこ
とが出来た。

実施例 ５ 電極支持基体として石英または硬質ガラスを用
い中間導電層にNi・Cr（80：20）を200Å、Mnを
200Å、Moを600Å以下、Ｗを3000Åスパツタせ
しめ、更にCVD法によりTiN、またはTiC等の
導電性超硬質合金を500Å析出させた後不活性気
体（Ar、N₂）中で800℃で熱処理して記録再生
ヘツドを製作した。この電極針は支持基体との密
着性、電気的特性が極めて良好で、記録再生電極
として使用可能である。

第４図は本発明の更に他の実施例を示すもので
一例として第２図で示した記録再生ヘツドの電極
針８の表面に保護層１０を形成したものである。
この保護層は金属酸化物（シリカ、アルミナ、酸
化ベリリウム、酸化錫、酸化チタン等）、金属窒
化物（窒化硅素、窒化チタン等）あるいは金属炭
化物（炭化チタン、炭化硅素等）等の電気伝導性
または熱伝導性の比較的良好な部材であり、その
膜厚は電極針８の膜厚の1/5〜1/2に選定されてい
る。また硬度については電極針８〓保護層１０＞
電極支持基体７の関係に選ばれる。このような保
護層１０を設けると電極針８のラツシユカレント
による破壊防止および耐摩耗性を向上させること
ができる。なお第１図および第３図の記録再生ヘ
ツドについても同様に保護膜を形成することは有
効である。

以下その具体的実施例について説明する。

実施例 ６ 実施例１と同様の方法により電極針までを形成
した後、その上に保護層としてシリカあるいはア
ルミナを500Åの厚さにEB蒸着法により蒸着して
記録再生ヘツドを製作し、画像信号を記録再生し
た結果、保護層のない電極針を用いた場合に比べ
て安定な再生画像を得ることができた。

実施例 ７ 実施例２と同様にして電極針を形成した後保護
層として窒化チタンを500Å厚に化学蒸着法によ
り析出せしめた後、熱処理を施して作製した。こ
の記録再生針は導電性、耐摩耗性に優れ記録再生
針として使用可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によると電極針が半
導体記録媒体の表面の硬度よりも低く、かつ電極
支持基体の硬度よりも高いため、半導体記録媒体
を損傷することなく、また電極針および支持基体
が共に摩耗した場合に支持基体の方が摩耗が大き
くなるので電極針が常に突出する形となるので記
録媒体とのコンタクトが良好にとれ記録再生が効
率よく行われる。

また電極針と支持基体との間に中間導電層を設
けているのでラツシユカレントにより電極針の破
壊を防止することができるとともに中間導電層と
して電極針および支持基体両方に密着性の良い部
材を用いることにより電極針と支持基体との剥離
を防止することができる。

さらに電極針表面に保護層を形成しているので
電極針の耐摩耗性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る記録再生ヘツ
ドを示す図、第２図乃至第４図はそれぞれ本発明
の他の実施例を示す図である。 １……半導体記録媒体、２……導電体層、３…
…Si半導体層、４……SiO₂層、５……Si₃N₄層、
６……記録再生ヘツド、７……電極支持基体、８
……電極針、９……中間導電層、１０……保護
層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 所定の形状に成形された電極支持基体の所定
   の面に電極針を形成して成り、情報信号の電気的
   記録再生が可能な記録媒体上を相対的に移動し前
   記電極針を介して情報を記録又は再生する記録再
   生ヘツドにおいて、前記電極針は前記記録媒体表
   面よりも硬度が低く、また前記電極支持基体は前
   記電極針よりも硬度が低い物質を用いてそれぞれ
   構成されていることを特徴とする情報信号の記録
   再生ヘツド。 ２ 電極針はその表面に保護層を有することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の情報信号の
   記録再生ヘツド。 ３ 保護層は金属酸化物、金属窒化物あるいは金
   属炭化物でありその膜厚は電極針の膜厚の1/5乃
   至1/2であることを特徴とする特許請求の範囲第
   ２項記載の情報信号の記録再生ヘツド。 ４ 所定の形状に成形された電極支持基体の所定
   の面に電極針を形成して成り、情報信号の電気的
   記録再生が可能な記録媒体上を相対的に移動し前
   記電極針を介して情報を記録又は再生する記録再
   生ヘツドにおいて、前記電極支持基体は前記電極
   針より硬度が低く、かつこの電極支持基体上に１
   層以上の中間導電層が形成され、この中間導電層
   上に前記電極針が付着され、前記電極針は前記記
   録媒体表面よりも硬度が低く構成されていること
   を特徴とする情報信号の記録再生ヘツド。 ５ 中間導電層は全体として電極針および電極支
   持基体の両方に密着性の良好な物質からなること
   を特徴とする特許請求の範囲第４項記載の情報信
   号の記録再生ヘツド。 ６ 中間導電層の膜厚は200乃至1000Aであるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の情報
   信号の記録再生ヘツド。 ７ 電極針はその表面に保護層を有することを特
   徴とする特許請求の範囲第４項記載の情報信号の
   記録再生ヘツド。 ８ 保護層は金属酸化物、金属窒化物あるいは金
   属炭化物であり、その膜厚は電極針の膜厚の1/5
   乃至1/2であることを特徴とする特許請求の範囲
   第７項記載の情報信号の記録再生ヘツド。