JPH04129044A - 情報読取り及び／又は入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は情報読取り及び／又は入力装置、特に試料面に
対向して配置したプローブを走査させながらこの試料面
に対して情報読取り及び／又は入力を行なう装置に関す
る。

〔従来技術〕

近年、メモリ材料の用途は、コンピュータおよびその関
連機器、ビデオディスク、ディジタルオーディオディス
ク等のエレクトロニクス産業の中核をなすものであり、
その材料開発も極めて活発に進んでいる。メモリ材料に
要求される性能は用途により異なるが、−殻内には、 ■高密度で記録容量が大きい、 ■記録再生の応答速度が速い、 ■消費電力が少ない、 ■生産性が高（、価格が安い、 等が挙げられる。

従来までは磁性体や半導体を素材とした半導体メモリや
磁気メモリが主であったが、近年レーザー技術の進展に
ともない、有機色素、フォトポリマーなどの有機薄膜を
用いた光メモリによる安価で高密度な記録媒体が登場し
てきた。

一方、最近、導体の表面原子の電子構造を直接観察でき
る一走査型トンネル顕微鏡（以後、ＳＴＭと略す）が開
発され、［Ｇ、Ｂｉｎｎｉｎｇ　ｅｔ　ａ！、、　Ｈｅ
ｌｖｅｔｉｃａＰｈｙｓｉｃａ　　Ａｃｔａ、５５，７
２６　（１９８２）］単結晶、非晶質を問わず実空間像
の高い分解能の測定ができるようになり、しかも媒体に
電流による損傷を与えずに低電力で観測できる利点をも
有し、さらに大気中でも動作し、種々の材料に対して用
いることができるため広範囲な応用が期待されている。

ＳＴＭは金属の探針と導電性物質の間に電圧を加えてｌ
ｎｍ程度の距離まで近づけるとトンネル電流が流れるこ
とを利用している。この電流は両者の距離変化に非常に
敏感であり、トンネル電流を一定に保つように探針を走
査することにより実空間の表面構造を描くことができる
と同時に表面原子の全電子雲に関する種々の情報をも読
み取ることができる。ＳＴＭを用いた解析は導電性試料
に限られるが、導電性材料の表面に非常に薄く形成され
た単分子膜の構造解析にも応用され始めており、個々の
有機分子の状態の違いを利用した高密度記録の再生技術
としての応用も考えられる。

このＳＴＭの原理を用いて、記録媒体上に電子状態の変
化を起こして、ｎｍオーダーで記録再生する方法がいく
つか提案されている（特開昭６３−１６１５５２号公報
、特開昭６３−１６１５５３号公報）。

〔発明の目的〕

この様なＳＴＭの原理を用いた記録再生において、その
記録あるいは再生の具体的方法としては、記録媒体に対
向して配置したプローブを、記録媒体に対し、相対的に
往復動走査させながらこのプローブを用いて記録再生動
作を行なう事が考えられる。

本発明の目的は、上述の如き、プローブを相対的往復動
させながらこのプローブで情報読取り及び／又は入力を
行なう装置において、より正確な情報読取り及び／又は
入力を行なう事が可能な装置を提供する事にある。

〔目的を達成する為の手段及び作用〕

上述の目的を達成するために、本発明は試料面に対向し
て配置したプローブを該試料面に対して相対的に折り返
し走査させながら該試料面からの情報読取り及び／また
は該試料面への情報入力を行なう装置において、前記プ
ローブを前記試料面に対して相対的に連続して折り返し
走査させる駆動手段と、前記プローブによる前記試料面
の折り返し走査経路に角部が生じないように前記駆動手
段を制御する制御手段とを設けた。この様にする事によ
り、プローブの相対的往復動の折り返し時に、プローブ
に急激な方向変化による微小振動を発生しにくくするこ
とができる。従って、この微小振動による読取り又は入
力時のプローブのブレを防止し、より正確な情報読取り
及び／又は入力が可能となる。

〔実施例〕

第１図（Ａ）は本発明の第１実施例に係る記録再生装置
を示すブロック構成図である。第１図（Ａ）中、ｌは記
録装置１０１．基板電極１０３、基板１０４より成る記
録媒体、１０２はプローブ電極、１０５は媒体１００と
プローブ電極１０２間のトンネル電流を検出かつ増巾す
るプローブ電流増巾器で、１０６はトンネル電流が一定
になるように圧電素子を用いた微動機構１０７を制御す
るサーボ回路である。ｌＯ８は記録あるいは消去時には
プローブ電極１０２と電極と電極１０３の間に記録／消
去用のパルス電圧を、又再生時には情報再生用一定電圧
を印加するための電源である。

パルス電圧を印加するときプローブ電流が急激に変化す
るためサーボ回路１０６は、その間出力電圧が一定にな
るように、ＨＯＬＤ回路をＯＮにするように制御してい
る。

１０９はＸＹ力方向プローブ電極１０２を移動させる様
に微動機構１０７を制御するためのＸＹ方向走査駆動回
路である。１１０は粗動機構、１１１は粗動機構１１０
を制御する粗動駆動回路で、１１０と１１１は、あらか
じめ１０−”　Ａ程度のプローブ電流が得られる様にプ
ローブ電極１０２と記録媒体１との距離を粗動制御する
ものである。これらの各機器は、すべてマイクロコンピ
ュータ１１２により中央制御されている。また１１３は
再生情報表示等を行なう表示機器を表わしている。１１
４はＸＹステージである。

以下、実施例を図面に従って説明する。

電極１０２として白金型のプローブ電極を用いる。

このプローブ電極１０２はサーボ回路１０６により記録
層１０１の表面との距離（Ｚ）を制御すべく、電流を一
定に保つように圧電素子により、その距離（Ｚ）を微動
制御されている。更に微動機構１０７は距離Ｚを一定に
保ったまま、面内（ｘ、ｙ）方向にも微動制御できるよ
うに設計されている。また、記録媒体は高精度のＸＹス
テージ１１４の上に置かれ、任意の位置に移動させるこ
とができる。

次に、Ａｕで形成した電極１０３の上に形成されたスク
アリリュウムービス−６−オクチルアズレン（以下５Ｏ
ＡＺと略す）のＬＢ膜（８層）を用いた記録・再生・消
去についてその詳細を記す。

５ＯＡ２８層を累積した記録層１０１をもつ記録媒体１
をＸＹステージ１１４の上に置き、まず目視によりプロ
ーブ電極１０２の位置を決め、しっかりと固定する。Ａ
ｕ電極（アース側）１０３とプローブ電極１０２の間に
電圧を印加し、電流をモニターしながらプローブ電極１
０２と記録層１０１表面との距離（Ｚ）を調整する。

次に、再生時にはプローブ電極１０２とＡｕ電極１０３
との間に電気メモリー効果を生じる闇値電圧を越えてい
ない電圧である読取り用電圧を印加して後述する様にプ
ローブ電極１０２を往復動させ、この時のサーボ回路１
０６の制御電圧をマイクロコンピュータ１１２に送る事
により情報再生を行なう。記録時にはこの往復動中にオ
ン状態を生じる閾値電圧を越えるパルス電圧を印加する
。消去時には逆にオフ状態を生じる閾値電圧を越えるパ
ルス電圧を印加する。

第１図（Ｂ）は同装置の微動機構１０７の詳細を示す下
面図である。図中１０７Ｆは装置本体に固定されたフレ
ーム１０７Ｂはプローブ電極１０２を支持する支持体、
１０７ＸＳ１０７Ｙは支持体１０７Ｂをフレーム１０７
Ｆに対してそれぞれｘＳＹ方向に駆動する為の圧電素子
である。圧電素子１０７Ｘ、１０７ＹはそれぞれＸＹ走
査駆動回路からの指令信号としての走査電圧の電圧値に
比例した量だけ変位する。即ち、プローブ電極１０２は
圧電素子１０７ＸＳ１０７Ｙそれぞ−れに与え−られた
走査電圧の変化量に比例した量だけ駆動されて、記録、
再生等の時の往復動走査を行なう。尚、本図ではＺ方向
微動用圧電素子は省略されている。

第１図（Ｃ）にＸＹ方向走査駆動回路１０９の詳細を示
すブロック図を示す。

ｌはプローブ走査のタイミングを制御する走査制御ロジ
ック回路部、２はＸ方向の走査を制御するカウンタ、３
はＹ方向の走査を制御するカウンタ、４はＸカウンタ２
のカウント出力をＸ走査電圧データに変換するためのＸ
走査ＲＯＭ、５はＹカウンタ３のカウント出力をＹ走査
電圧データに変換するためのＹ走査ＲＯＭである。６．
７はＸ走査ＲＯＭおよびＹ走査ＲＯＭの走査電圧データ
をアナログ電圧に変換するためのＤ／Ａ変換器である。

８．９はＤ／Ａ変換器の離散的な変換出力からグリッジ
を取り除き滑らかなアナログ信号にする為のホルダ、１
０．１１はそれぞれ駆動する圧電素子１０７Ｘ、　１０
７Ｙに必要な走査電圧ＶｘＳＶｙを供給するためのドラ
イバーである。１２はＣＬＫ信号を分周する１　／　ｍ
デバイダである。

第２図に第１図（Ｃ）によるｘＹ方向走査駆動回路１０
９における走査電圧Ｖｘ、Ｖｙ　（それぞれ圧電素子１
０７Ｘ、１０７Ｙに送信される）のタイミングチャート
を示す。走査電圧発生のタイミングは走査制御ロジック
部１より生成されるクロック信号ＣＬＫにより行なわれ
る。

ＸカウンタはＣＬＫに従いカウントアツプ動作を行ない
ｎクロックカウント後リセットされ、再び０よりカウン
トアツプする。このときＸ走査ＲＯＭにはａ、ｂ区間と
ｃＳｄ区間では滑らかな反転波形のデータを、ｂ、ｃ区
間とｄ、ｅ区間では直線的に変化するデータをあらかじ
め書き込んでおく。尚、反転波形と直線波形との接合点
ａ、　ｂ、　ｃ、　ｄでは屈曲点（角）が発生しない（
即ち波形の微分値が連続的に変化する）ようにａ、ｂお
よびｃ、ｄ区間の波形関数を設定しておく。

上記データを書き込んだＸ走査ＲＯＭを用いることによ
り第２図のＶｘに示した電圧波形がＤ／Ａ変換器６より
出力される。

Ｙカウンタはクロック信号ＣＬＫを１　／　ｍに分周し
たクロック信号によりカウントアツプする。ただし、ｍ
　＜　ｎとする。

Ｙ走査ＲＯＭにはｆ、　ｇ区間とり、　　ｉ区間では滑
らかな反転波形のデータを、ｇ、　　ｈ区間とｉ、ｆ区
間では直線的に変化するデータをあらかじめ書き込んで
おく。これによりＤ／Ａ変換器７の出力は第２図のｖｙ
に示す電圧波形となる。

ホルダ８．９はＤ／Ａ変換器の出力に生じるグリッジを
消去し、離散的な出力電圧を滑らかな連続信号に波形整
形するために用いている。ただし、クロック周波数はＸ
Ｙ走査周波数に比べ十分に高いため通常用いられている
一次のローパスフィルタでも十分である。

第３図にこのＸＹ方向走査駆動回路１０９による、記録
再生装置の記録層１０１上でのプローブ電極走査例を示
す。１０１ａは記録ビット、１０１ｂはプローブ電極１
０２の走査軌跡である。

この様に走査の折返し点でプローブの軌跡は滑らかに反
転する。即ち、プローブの往復動の軌跡中に角部が生じ
ない様にしているので、走査軌跡中で速度が急変する部
所がなく、従ってこの様な速度急変部所で発生しがちな
微小振動の発生を防止する。従って往路、復路共に歪、
経路ずれのない直線走査が可能になり、より正確な記録
再生ができる。更に往復走査の往路、復路両方を利用し
た記録再生も可能となる。又電圧素子が高剛性、大慣性
質量のものを駆動する形態でも、角のない微分値の連続
した波形での電圧反転により駆動がスムーズに行なわれ
るので、アクチュエータの駆動電力を低減可能である。

従ってより小型のアクチュエータの使用が可能となる。

更に、ピエゾ型アクチュエータを用いた場合でも、駆動
の屈曲点で生ずる大きな逆起電力がないためドライバー
の寿命が延び、信頼性が向上する。

本実施例では、往復走査の往路、復路の両方で記録（又
は再生、消去）を行なう様にしている。この為走査中の
プローブの動作を有効に利用でき、記録、再生のスピー
ドアップにつながる。

第４図に本発明の第２実施例に係る記録再生装置のＸＹ
方向走査駆動回路のブロック図を示す。他の部材は第１
実施例と同様なので説明を省略する。又以降の実施例で
は前述の実施例と同様の部材は同じ符番を冠する。１′
　はプローブ走査のタイミングを１ｌｌＪＩｊする走査
制御ロジック回路部、２′　はＸ方向の走査を制御する
カウンタ、３′　はＹ方向の走査を制御するカウンタ、
４′　はＸカウンタ２′　のカウント出力をＸ走査電圧
データに変換するためのＸ走査ＲＯＭ、５’　はＹカウ
ンタ３′　のカウント出力をＹ走査電圧データに変換す
るためのＹ走査ＲＯＭである。

第５図に第４図による走査回路における走査電圧Ｖｘ、
Ｖｙのタイミングチャートを示す。走査電圧発生のタイ
ミングは走査制御ロジック部１′　より生成されるクロ
ック信号ＣＬＫ、およびＹカウンタ３の動作をイネーブ
ルにする信号ＹＥＮＢにより行なわれる。

ＸカウンタはＣＬＫに従いカウントアツプ動作を行ない
ｎクロックカウント後リセットされ、再びＯよりカウン
トアツプする。このときＸ走査ＲＯＭにはａＳｂ区間と
ＣＳｄ区間では滑らかな反転波形のデータを、ｂ、ｃ区
間とｄ、ｅ区間では直線的に変化するデータをあらかじ
め書き込んでおく。尚、反転波形と直線波形との接合点
ａＳｂＳｃ、ｄでは屈曲点（角）が発生しない（即ち波
形の微分値が連続的に変化する）ようにａ、ｂおよびｃ
、ｄ区間の波形関数を設定してお（。

上記データを書き込んだＸ走査ＲＯＭを用いることによ
り第５図のＶｘに示した電圧波形がＤ／Ａ変換器６より
出力される。

ＹカウンタはＸカウンタと同様にクロック信号ＣＬＫに
よりカウントアツプする。このとき、走査制御ロジック
部１′　はＸカウンタ２′　の出力をモニターし、Ｘカ
ウンタのカウント値が区間ａ、ｂまたは区間ｃ、ｄにあ
るときＹＥＮＢ信号をイネーブルにする。この制御によ
りＹカウンター３′　は第５図に示すＹＥＮＢ信号がＨ
レベルの期間のみカウント動作を行なう。

Ｙ走査ＲＯＭ５’　には区間ａＳｂに相当するカウント
入力に対して滑らかなステップアップ電圧を発生する波
形データを書き込んでおく。これによりＤ／Ａ変換器７
の出力は第５図のｖｙに示す電圧波形となる。

ホルダ８．９はＤ／Ａ変換器の圧力に生じるシリコンを
消去し、離散的な出力電圧を滑らかな蒲続信号に波形整
形するために用いている。ただしクロック周波数はＸＹ
走査周波数に比べ十分に高むため通常用いられている一
次のローパスフィルタでも十分である。

第６図にこのＸＹ方向走査駆動回路による記録再生装置
の記録装置１０１上でのプローブ電極走査伊を示す。ｌ
０ＩＴは記録領域の位置検出に用いるトラッキングパタ
ーンである。又、１０１ｂ’　　はプローブ電極の走査
軌跡である。

本実施例では、Ｙ方向の駆動はＸ方向走査が払り返す区
間でのみ行なわれる。従って、各Ｘ方β走査のプローブ
軌跡は等間隔かつ平行となる。この為本実施例では第１
実施例の効果に加え、更に化Ｘ方向データ列を平行に並
べる事ができる為、より高い記録密度を達成する事が可
能になるという架梁を有する。

第７図は本発明の第３実施例に係る記録再生装置を示す
ブロック構成図である。

４０１は記録媒体、４０２は記録媒体１に対向して設け
られたプローブ電極、４０３はプローブ電極２が取り付
けられている片持ち梁、この片持ち粱４０３によりプロ
ーブ電極４０２は２方向に変位できるようになっている
。片持ち梁４０３のプローブ電極４０２に対する裏側に
は、トンネル電流検知電極４０４があり、この電極４０
４はＺ軸駆動装置４０５に支持されている。また、媒体
４０１はｘｙｚｙ動装置４０６によってプローブ電極４
０２に対してｘｙ及び２方向に微小量動かすことができ
、更にｘｙｚｙ動装置４０７によって動かすことができ
る。片持ち粱４０３．２軸駆動装置４０５、ｘｙｚｙ動
装置４０７はベース４０８に固定されている。ｘｙｚｙ
動機構４０６のｘｙ方方向動動部しては、アクチュエー
タとして各方向毎に設けられた圧電素子を有する公知の
微動ステージを用いる（ｅｘ、特開平２−５２２８６号
公報）。

ベース４０８は不図示の除振台に乗せである。

記録媒体４０１は、下記のごとく作成した。

光学研磨したガラス基板（基板５０３）を中性洗剤およ
びトリクレンを用いて洗浄した後、下引き層としてＣｒ
を真空蒸着法により厚さ５０人体積させ、更にＡｕを同
法により４００人蒸着した下地電極（Ａｕ電極５０２）
を形成した。

次にスクアリリュウムービス−６−オクチルアズレン（
以下５ＱＡＺと略す）を濃度０．２ｍｇ／ｍｌで溶かし
たクロロホルム溶液を２０℃の水相上に展開し、水面上
に単分子膜を形成した。溶媒の蒸発を待ち係る単分子膜
の表面圧を２０ｍＮ／ｍまで高め、更にこれを一定に保
ちながら前記電極基板を水面を横切るように速度５　ｍ
　ｍ　／分で静かに浸漬し、さらに引上げ２層のＹ形単
分子膜の累積を行った。この操作を４回繰り返すことで
ＳＱＡＺｇ層を累積した記録層５０１をもつ記録媒体４
０１が作成される。

片持ち梁４０３は、シリコンのエツチング技術を適用し
て作成した。シリコンの結晶の性質を高度に利用した異
方性エツチングの手法で長さ１００μｍ、幅２０μｍ１
厚さ１４ｍの５ｉ０２の片持ち梁を形成した。この手法
は公知である。［Ｋ、Ｅ、Ｐｅｔｅｒｓｅｎ。

Ｐｒｏｃ、ＩＥＥＥ７０，４２（）　（１９８２）］プ
ローブ電極４０２は、前記異方性エツチングで作成した
５ｉｎ２の片持ち梁６０１の一端にＳｉイオンをフォー
カスト・イオン・ビーム装置で打ち込み、このＳｉ上に
選択的にＳｉを結晶成長させ、Ａｕを真空蒸着法により
厚さ３００人蒸着して作成した。

また、片持ち梁６０１のプローブ電極２に対する裏側に
も、Ａｕを真空蒸着法により２００人蒸着し、電極６０
２を形成している。

トンネル電流検知電極４０４は、直径１　ｍ　ｍのタン
グステン棒をＫＯＨ溶液中で電解研磨することで作成し
た。先端曲率０．１μｍＲ以下である。

Ｚ軸駆動装置４０５は、圧電素子を使用した一軸の変位
を行うもので前記トンネル電流検知電極４０４を支持し
、Ｚ軸方向へ駆動が行える。

ｘｙｚｙ動、装置４０６は、円筒形圧電素子を使用して
おり、任意の電圧を印加することでｘ、ｙ及び２方向に
記録媒体４０１を微動できる。微動制御可能範囲は、Ｘ
　Ｓ７　Ｎ　Ｚについてすべて０．１層ｍ〜Ｉ　μｍで
あり、機械的分解能は０．０１層ｍである。

ｘｙｚ粗動装置４０７は、ｘｙｚステージを使用してい
る。

４０９は、片持ち粱４０３及びｘｙｚ微動装置４０６を
駆動するための制御回路であり、Ｘ％Ｙ方向操作制御部
として第１（又は第２）実施例に示した構成のｘｙ方向
走査駆動回路を内蔵している。記録再生消去回路４１１
は媒体４０１の下地電極５０２とプローブ電極４０２と
接続されており、両電極間に記録／再生／消去用の電圧
を印加するための回路、及び電流電圧変換を行う回路か
らなる。これらの機器、回路はマイクロ・コンピュータ
４１２と接続され制御される。

次に記録／再生／消去の実験について述べる。

トンネル電流検知電極４０４と電極６０２の間にバイア
ス電圧＋１００ｍＶ（電極６０２バイアス）を印加し、
２軸駆動装置４０５を動かし、両電極間に流れるトンネ
ル電流が１ｎＡになる位置で止める。ここでｘｙｚ粗動
装置４０７、そしてｘｙｚ微動装置４０６の２軸を駆動
し媒体４０１をプローブ電極４０３に対して近づける。

ｘｙの位置については記録層５０１が存在すればどこで
も良い。媒体４０１がプローブ電極４０２に向かい、プ
ローブ電極４０２の頂点原子の電子雲が記録層５０１の
表面上の原子の電子雲と重なる距離まで接近すると、原
子間力が生じる。この力はプローブ電極４０２を支持し
ている片持ち粱４０３をたわませる。片持ち梁４０３が
たわむことで電極６０２とトンネル電流検知電極４０４
との距離が変化し、これにより１ｎＡに設定してあった
トンネル電流が変化する。このトンネル電流の変化を制
御回路４０９で、元の１ｎＡに戻すようにｘｙｚ微動装
置４０６のＺ軸駆動部へフィードバックを行う。この状
態を維持すれば、プローブ電極４０２は記録層５０１に
対して常に一定の距離にあることになる。

ここでｘｙｚ微動装置４０６のｘ、ｙ走査を行えば、プ
ローブ電極４０２と記録層５０１は一定の距離を保った
状態で記録層５０１の表面を移動可能である。

プローブ電極４０２とＡｕ電極５０２との間に電気メモ
リ効果を生じる闇値電圧を越えていない電圧である１、
５Ｖの読み取り用電圧を印加して電流値を測定したとこ
ろ、μＡ以下でＯＦＦ状態を示した。

次にＯＮ状態を生じる閾値電圧Ｖ　ｔｈ、ＯＮ以上の電
圧である±８ｖの三角波パルス電圧をプローブ電極４０
２とＡｕ電極５０２との間に印加したのち、再び！、５
Ｖの読取り用電圧を印加して電流値を測定したところ０
．７ｍＡ程度のＯＮ状態を示した。また次、にＯＮ状態
からＯＦＦ状態へ変化する閾値電圧Ｖ　ｔｈ、ＯＦＦ以
上の電圧である±５ｖの三角波パルス電圧を印加したの
ち、再び１．５Ｖを印加して電流値を測定したところμ
Ａ以下でＯＦＦ状態に戻ることが確認された。

次に前記と同様にプローブ電極４０２と記録層５０１と
の距離を一定に保ちながら、Ｘ７Ｚ微動装置４０６をＸ
方向へ１１００ｎの等間隔で移動させながら、±８ｖの
三角波パルス電圧をプローブ電極４０２とＡｕ電極５０
２の間に印加し、ＯＮ状態を書き込んだ。その後両電極
間に読取り用電圧１．５ｖを印加し、同様にＸ方向へ移
動させながらＯＮ状態領域とＯＦＦ状態領域に流れる電
流値を読み取ることができた。本例では、ＯＮ状態領域
を流れるプローブ電流が記録前又はＯＦＦ状態領域と比
較して３桁以上変化していたことを確認した。更に両電
極間に閾値電圧Ｖ　ｔｈ、ｏＦＦ以上のＩＯＶを印加し
ながら再び記録位置を移動させた結果、全ての記録状態
が消去されＯＦＦ状態になったことも確認した。また、
０．００１μｍから０．１μｍの間で種々のピッチで記
録／再生／消去を行い分解能を測定したところ０．０１
μｍ以下であることがわかった。実験後、プローブ電極
４０２をＳＥＭにより観察を行った結果、媒体とプロー
ブの接触による損傷は見られながった。

本実施例も第１（又は第２）実施例で示した様な走査電
圧により第３図（又は第６図）に示した様な走査軌跡で
記録又は再生、消去を行う。

本実施例の様にプローブ電極と記録層との間の原子間力
を一定にする様に制御する機構を設けてもよい。又本実
施例の様にｘｙ方向走査の為に記録媒体側を駆動する形
態でも前述した様な効果が期待できる。

第８図に本発明の第４実施例に係る記録再生装置の構成
を示す。２０１はドライバー１０Ｓ１１がない事を除い
て第４図で示したものと同様のｘｙ方向走査駆動回路で
ある。２０２は特開平２−５２２８６号公報に見られる
様なＸＹステージ、２０３は記録媒体、２０３ａは記録
媒体上のトラッキングパターン（口上の溝もしくは表面
電子状態の異なるパターン）、２０４はプローブ電極を
有するバイモルフ型のカンチレバー、２０５はプローブ
電極に流れるトンネル電流を検出する電流アンプ、２０
６はトンネル電流とプローブ媒体間距離を制御する基準
電圧ＶＲとの誤差を検出する誤差増幅器、２０７は情報
ビットの検出信号の周波数の領域をカットするローパス
フィルタ、２１８はサンプルホールドアンプ、２０８は
バイモルフカンチレバーをＺ方向に駆動するためのドラ
イバーである。

２０９はプローブ電極に書込みパルスを印加するための
パルス発生器である。２１０はトンネル電流からデータ
信号を分離出力するためのバイパスフィルタである。

２１１はトンネル電流とトラッキングエツジ検出レベル
ＶＥＧとを比較するコンパレータ、２１２はコンパレー
タの出力であるトラッキングエツジ信号Ｅｘの立ち上が
りに同期したパルスＴｘを生成するエツジ検出器、２１
３はエツジ検出器２１２のパルスタイミングＴｘにより
Ｘ走査電圧Ｖｘをサンプリングするサンプルホールド回
路、２１４は媒体上のトラッキングパターンとプローブ
Ｘ走査との相対位置関係を決める基準電圧ＶＴに基づき
サンプルホールド２１３の出力電圧を積分する誤差検出
器、２１５はＶｘと積分器２１４の出力をだし合わせる
加算器である。

２１６はＸＹステージのＸ方向アクチュエータを駆動す
るドライバー、２１７はＸＹステージのＹ方向アクチュ
エータを駆動するドライバである。上述した構成から図
の様にデータ入出力及びＺ軸制御を行う制御回路３１０
が形成される。

第９図に第８図の記録再生装置におけるタイミングチャ
ートを示す。

プローブ電極のＺ位置制御はトンネル電流ＪＴを用いて
、２０６．２０７．２１８、および２０８によるフィー
ドバック回路によりＪＴの平均値が一定となるように制
御する。ただし、トラッキングエツジ信号Ｅｘにより、
プローブがトラッキングパターン上を走査するときはサ
ンプルホールド２１８をホールド状態とする。

媒体表面のプローブ走査はＸＹステージにより行う。走
査駆動回路２０１より、屈曲点（角）のない即ち微分値
が連続的に変化する走査信号Ｖｘ、Ｖｙを出力する。ｖ
ｙ倍信号ドライバ２１７を経由してそのままＹ方向のア
クチュエータを駆動する。

Ｖｘはトラッキングのための追跡信号△Ｘと加算され、
ドライバ１６を経由してＸ方向のアクチュエータを駆動
する。

追跡信号△Ｘはプローブが媒体上のトラッキングパター
ンエツジを通過するタイミングを表わす信号Ｔｘから生
成する。すなわち、ＴｘとＶｘとの位相関係のずれを検
出する。Ｖｘの電圧をサンプルホールド２１３で、Ｔｘ
のタイミングでサンプリングすることによりこの位相情
報を電圧に変換することができ、更にこの信号を基準電
圧７丁と比較積分することにより△Ｘを得る。

このようにＸ方向駆動電圧ＦＶＸはトラッキング追跡電
圧が重畳され、媒体上のトラッキングパターンを追跡し
つつＸ捜査を行う。

この様に本実施例において、屈曲点（角）のないＸＹ走
査軌跡を用いて記録再生装置のトラッキング制御を行な
うことにより、 （１）トラッキングエツジ検出からＸ走査方向の反転ま
での走査が滑らかに行なえるので、カンチレバーおよび
ＸＹステージの相対微小振動が極力押えられる。それゆ
えエツジ検出時におけるトンネル電流のばらつき、ジッ
タ等が低減され、安定したトラッキングが行なえる。

（２）Ｘ方向走査の反転動作においてはプローブ、媒体
間の相対移動速度が減速されながら行なわれるため媒体
基板の凹凸などに起因する雑音成分に対し、その雑音周
波数を低減して検出する。このため、プローブ走査反転
時に、周波数が高く読み出しデータに近い帯域の雑音の
発生を押えることができる。

第１θ図に本発明の第５実施例に係るカンチレバーとプ
ローブを複数個配置した記録再生装置を示す。

２０１は第８図と同様のｘＹ方向走査駆動回路、３０２
は記録媒体、３０３はステージと媒体の基台、３０４は
マルチプローブヘッド、３０５はカンチレバー、３０６
はプローブ電極、３０７はステージをＸ方向に駆動する
ピエゾアクチュエータ、３０８はステージをＹ方向に駆
動するピエゾアクチュエータである。

３０９はマルチプローブヘッドをＸ方向に駆動するピエ
ゾアクチュエータ、３１０Ａは角プローブ毎のデータ人
８力とＺ軸方向の駆動制御をパラレルに行なう様に各プ
ローブ毎に設けられている第８図で示した制御回路３１
０が複数内蔵されている制御回路部である。

３１１は３１０からのトンネル電流信号からトラッキン
グパターンの位置信号を検出してトラッキングずれを測
定し、それを補正すべ（アクチュエータ３０９を駆動す
るトラッキング制御回路部である。

本実施例における各カンチレバーの制御は第４実施例と
同じように行なう。トラッキングパターンの追跡はマル
チプローブヘッドに取り付けられたアクチュエータ３０
９により行なう。

ｘＹ方向走査駆動回路２０１は第４実施例同様屈曲点（
角）のない反転走査を行なう。

この様に複数のプローブを設けた場合も本発明は良好に
適用可能である。

以上の各実施例は記録再生装置であったが、記録のみ又
は再生のみの装置であっても良い事はいうまでもない。

又往復動しながら試料表面をプローブで走査し、試料表
面の観察を行なう、往復動スキャン型のＳＴＭ装置ある
いはＡＦＭ装置、ＭＦＭ装置等に本発明を適用しても良
い。この場合折り返し部での微小振動による観察像の歪
の発生を防止できるという効果を有するものである。

〔効　果〕

以上述べた様に、本発明によれば往復動走査を行ないな
がら、情報読取り及び／又は入力を行なう装置において
、折り返し部における微小振動を防止してより正確な情
報読取り及び／又は入力を実際できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、本発明の第１実施例に係
る記録再生装置のそれぞれ全体構成、微動機構、Ｘｖ方
向走査駆動回路のブロック図、第２図は同装置における
各信号のタイミングチャート、 第３図は同装置におけるプローブ電極の走査例を示す模
式図、 第４図は本発明の第２実施例に係る記録再生装置のｘＹ
方向走査駆動回路のブロック図、第５図は同装置におけ
る各信号のタイミングチャート、 第６図は同装置におけるプローブ電極の走査例を示す模
式図、 第７図は本発明の第３実施例に係る記録再生装置の構成
を示すブロック図、 第８図は本発明の第４実施例に係る記録再生装置の構成
を示すブロック図、 第９図は同装置における各信号のタイミングチャート、 第１０図は本発明の第５実施例に係る記録再生装置の構
成を示すブロック図である。 図中、 １、０２．３０６・・・プローブ電極 １００．２０３．４０１・・・記録媒体１０７・・・微
動機構 ４０６・・・ｘｙｚ微動機構 １０９．２０１・・・ＸＹ方向走査駆動回路４０９・・
・制御回路 である。 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）試料面に対向して配置したプローブを該試料面に
   対して相対的に折り返し走査させながら該試料面からの
   情報読み取り及び／または該試料面への情報入力を行な
   う装置において、前記プローブを前記試料面に対して相
   対的に連続して折り返し走査させる駆動手段と、前記プ
   ローブによる前記試料面の折り返し走査経路に角部が生
   じないように前記駆動手段を制御する制御手段とを設け
   たことを特徴とする情報読取り及び／又は入力装置。