JPH05128599A

JPH05128599A - 記録及び／又は再生装置

Info

Publication number: JPH05128599A
Application number: JP27328891A
Authority: JP
Inventors: Katsunori Hatanaka; 勝則畑中; Kunihiro Sakai; 邦裕酒井; Takahiro Oguchi; 高弘小口; Akihiko Yamano; 明彦山野; Shunichi Shito; 俊一紫藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-09-24
Filing date: 1991-09-24
Publication date: 1993-05-25
Anticipated expiration: 2014-08-03
Also published as: JP2930454B2

Abstract

(57)【要約】【目的】大容量の情報の高速での記録・再生を小型か
つノイズに強い構成で実現する。【構成】記録媒体層２に近接して対向するプローブ電
極P(j,k)には静電容量CS(j,k) と、スイッチSA(j,k) 、
SB(j,k) が接続され、スイッチSA(j,k) はトランジスタ
Trの入力と、バイアスVbb に接続するスイッチSR(j) に
結線され、スイッチSB(j,k) はスイッチSr、Sw、Sdを介
して読出し、書き込み、消去に必要な電位Vr、Vw、Vdの
何れかに接続される。読出しスイッチSB(j,k) を一定時
間だけ閉じて静電容量CS(j,k) に充電し、スイイチSA
(j,k) を閉じてトランジスタTrでトンネル電流による電
荷の減少を検出して行い、書き込み消去は静電容量CS
(j,k) に充電した電荷をプローブ電極P(j,k)に印加して
行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プローブ電極、例えば
複数個のプローブ電極と記録媒体との物理的相互作用に
より情報の書込み又は読み出しを行い、例えば走査型ト
ンネル顕微鏡の原理を応用した小型高密度で大容量の記
録及び／又は再生装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、導体の表面原子の電子構造を直接
観察できる走査型トンネル顕微鏡（以下、ＳＴＭと云
う）が開発され［G.Binnig et al.Phys.Rev.Lett,49,57
(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。

【０００３】このＳＴＭは金属の探針つまりプローブ電
極と導電性物質間に電圧を加えて、１ｎｍ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る。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、実空間の全電子雲に関する種々の情報をも読取るこ
とができ、このときの面内方向の分解能は０．１ｎｍ程
度である。

【０００４】従って、ＳＴＭの原理を応用すれば充分に
原子オーダのサブ・ナノメートルでの高密度記録再生を
行うことが可能である。例えば、特開昭６１−８０５３
６号公報に開示されている記録再生装置では、電子ビー
ム等によって媒体表面に吸着した原子粒子を取り除いて
書き込みを行い、ＳＴＭによりこのデータを再生してい
る。

【０００５】記録層として電圧電流のスイッチング特性
に対してメモリ効果を持つ材料、例えばπ電子系有機化
合物やカルコゲン化合物類の薄膜層を用いて、記録・再
生をＳＴＭで行う方法が特開昭６３−１６１５５２号公
報、特開昭６３−１６１５５３号公報に提案されてい
る。この方法によれば、記録のビットサイズを１０ｎｍ
とすれば、１０¹²ビット／ｃｍ² もの大容量記録再生が
可能である。

【０００６】更に、小型化を目的とし複数のプローブ電
極を半導体基板上に形成しそれと対向する記録媒体を変
位させ記録する装置が特開昭６２−２８１１３８号公
報、特開平１−１９６７５１号公報に提案されている。
例えば、１ｃｍ² 角のシリコンチップ上に２５００本の
プローブ電極を５０・５０のマトリック配置したマルチ
プローブヘッドと上述したメモリ効果を持つ材料を組合
わせることにより、１プローブ当たり４００Ｍビット、
総記録容量１Ｔビットのデジタルデータの記録再生が行
える。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際に
マルチプローブ電極を有するマルチプローブヘッドと、
メモリ効果を有する記録媒体とを組合わせて、記録再生
を行うためには次のような問題点がある。

【０００８】(1) マルチプローブヘッドは各プローブ電
極間の相対距離、及びプローブ電極と記録媒体との距離
を精度良く制御する必要から、その発熱量を極力抑える
必要がある。従って、マルチプローブヘッド上に形成す
る読出し・書込み回路は発熱の少ない回路構成である必
要がある。従来から用いられている低入力バイアス電流
で高速動作の前置増幅器を用いた電流検出型の読出し回
路は、熱的な問題からモノリシックにプローブ電極と同
一基板上に形成することができない。

【０００９】そのため、これらの回路はマルチプローブ
ヘッドとは別個に設ける必要があり、マルチプローブヘ
ッドが小さく構成できても外部構成の検出部が大型とな
り、ＳＴＭの特徴を生かした小型・大容量の記録再生装
置ができない。

【００１０】(2) 記録媒体上に情報を書込む場合は、プ
ローブ電極に所定の書込み電圧値、或いは表面変調に必
要なエネルギ量を制御して与えなければならない。即
ち、複数のプローブ電極を単純にマトリックス配置し、
それぞれのプローブ電極をスイッチ素子により選択し、
定電圧駆動するような書込み制御をした場合に、プロー
ブ電極と記録媒体との距離が僅かに変化すると記録媒体
への注入電流は大きく変化する。これが書込み再現性を
著しく悪化させ、安定な書込みができない。

【００１１】(3) 更に、読出し動作及び書込み動作を常
に安定に行うためには、プローブ電極と記録媒体層との
間隔を常に適正値に制御することも必要である。これに
関しては、個々のプローブの電極を制御して調整する場
合と、マルチプローブヘッドと記録媒体との平行平面性
を制御する場合とがあるが、何れの場合も、書込み消去
動作の前後において適正なプローブ電極・媒体間距離を
維持する必要がある。この制御がマルチプローブヘッド
の各プローブ電極について並列に行われて始めて、マル
チプローブの高速読出し・書込み動作が生かされる。し
かしながら、上述の制御を実現できる手段は提案されて
いない。

【００１２】本発明の目的は、上述の問題点を解決し、
小型・大容量でかつ高速の記録及び／又は再生装置を提
供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの第１発明に係る記録及び／又は再生装置は、記録媒
体に対向して設けた変換器を有し、前記変換器をプロー
ブ電極と、該プローブ電極に接続した静電容量と、該静
電容量又は前記プローブ電極に接続したスイッチ素子に
より構成したことを特徴とするものである。

【００１４】上記目的を達成するための第２発明に係る
記録及び／又は再生装置は、記録媒体と、該記録媒体に
対向して設けた変換器とを有し、前記変換器のアレイ状
に配置した複数のプローブ電極の個々の動作状態を指定
する論理テーブルを有することを特徴とするものであ
る。

【００１５】

【作用】上述の構成を有する記録再生装置は、プローブ
電極に接続した静電容量にスイッチ素子を介して電圧を
印加し、電圧変化から読出しを行う微小なトンネル電流
の変化を検出する。書込み時には、プローブ電極に接続
された静電容量とスイッチ素子を介して記録媒体に書込
み電圧又は消去電圧を転送する。これらの読み出し、書
込み、及び消去動作は各ブローブ電極に対応した制御テ
ーブルを介して行う。

【００１６】

【実施例】本発明を図１〜図９に図示の実施例に基づい
て詳細に説明する。図１は記録再生装置の変換器である
マルチプローブヘッドの第１の実施例の回路構成図であ
り、図２はそのｊ行、ｋ列のプローブ近傍の等価回路図
を示し、記録媒体の基板１の表面に記録層２が形成さ
れ、対向しているプローブ電極P(j,k)は電荷蓄積のため
の静電容量CS(j,k) 、及び静電容量CS(j,k) の電荷を信
号読出線３(j) の容量CR(j) に転送するアナグロスイッ
チSA(j,k) が接続されている。SR(j) は信号読出線３
(j) の容量CR(j) を電位Vbb にリセットするスイッチで
あり、容量CR(j) の電位を電圧出力として読出すための
電界効果トランジスタTrが設けられ、負荷抵抗RLに情報
を伝えている。スイッチSB(j,k) は静電容量CS(j,k) を
充電するアナログスイッチであり、電圧供給線４(j) 及
びスイッチSr、Sw、Sdを経て、それぞれ読出しバイアス
Vr、書込みバイアスVw、消去バイアスVdの電位に静電容
量CS(j,k) を接続している。なお、(j,k) は（ｊ＝１、
２・・・，ｎ，Ｋ＝１、２、・・・，ｍ）、(j) は（ｊ
＝１、２・・・，ｎ）のマトリックス記号を表す。

【００１７】本実施例のデータの読出しは、静電容量CS
(j,k) に蓄えられた電荷がプローブ電極P(j,k)を経て記
録媒体２に流れ込んだことによる静電容量CS(j,k) の電
位変化を読出すことにより行う。

【００１８】以下に、図３に示すタイミングチャート図
を用いて、この動作の手順を説明する。先ず、スイッチ
Srをオン状態とし、電圧供給線４(j)にバイアス電源Vr
を接続する。このとき、アナログスイッチSB(j,k) をオ
ン状態とし、静電容量CS(j,k) を電位Vrに充電し、再び
アナログスイッチSB(j,k) をオフ状態にする。このと
き、プローブ電極P(j,k)はデータを読出すべき記録媒体
層２上の所定位置におく。電容量CS(j,k) の電荷はプロ
ーブ電極P(j,k)を経て記録媒体層２へ流れ込みこのとき
に流れ込む電流の大きさは、記録媒体層２の記録状態で
決まる。

【００１９】一定時間経過後にスイッチSR(j) をオンに
して、信号読出線３(j) を電位Vbbにリセットし、スイ
ッチSR(j) をオフにすると共に、アナログスイッチSA
(j,k)をオンにして、静電容量CS(j,k) の電荷を信号読
出線３(j) の容量CR(j) に転送する。このときの容量CR
(j) の電位をトランジスタTrで読出す。

【００２０】以下の動作をそれぞれのプローブ電極P(j,
k)について順次繰り返し行うことにより、記録媒体層２
における凹凸変調或いは電子状態の変化に起因したトン
ネル電流の変化を静電容量CS(j,k) の電位変化として読
出すことができる。なお、リセット電位Vbb は電界効果
トランジスタTrを能動状態におくためのバイアス電圧で
ある。

【００２１】次に書込み動作を説明する。スイッチSwを
オン状態とし、電圧供給線４(j) にバイアス電源の電位
Vwを接続する。プローブ電極P(j,k)を記録媒体層２上の
所定の書込み位置におき、アナログスイッチSB(j,k) を
オンにして、静電容量CS(j,k) を電位Vwに充電した後に
再びSB(j,k) をオフ状態とする。

【００２２】記録媒体層２が或る閾値電圧を越える電圧
で変調されるようなπ電子系化合物の場合には、その閾
値を越える電圧を電位Vwにとり、また金属薄膜の表面の
部分的な溶融、蒸発を用いる媒体の場合には、そのビッ
ト形成に必要なエネルギＥにより次式で与えられる電位
Vwを用いる。 Vw≧｛２Ｅ／CS(j,k)}^1/2

【００２３】この電圧電位Vwにより記録媒体層２に書込
みビットが形成され、書込みと同時に静電容量CS(j,k)
の電荷は放電される。

【００２４】消去動作を行う場合は、先に説明した書込
み動作と同様に行うが、電圧供給線４(j) に接続するバ
イアス電源を電位Vwに代えて電位Vdとし、記録ビットの
消去に必要な電圧を静電容量CS(j,k) に充電する。

【００２５】本発明による読出し動作では、静電容量の
電荷の放出又は充電による電圧の変化を用いてトンネル
電流を検出しているので、低電流かつ高インピーダンス
の回路でありながら熱雑音の影響を受け難く、Ｓ／Ｎ比
が高くビット間のばらつきが小さい信号読出しが行え
る。また、書込み・消去動作においては、記録媒体の書
込み又は消去に必要な注入電荷量及びエネルギ量を静電
容量CS(j,k) の値と充電電圧で規定することができるの
で、プローブと記録層間のトンネルギャップが変化した
場合でも異常電流が流れることなく安定に、再現性良く
書込み・消去を行える。

【００２６】複数のプローブ電極P(j,k)は、図１に示す
ようにＸシフトレジスタとＹシフトレジスタによりｍ・
ｎのマトリックス状に結線配置されている。Ｘシフトレ
ジスタの各出力線C(k)は各プローブ電極P(j,k)に設けら
れた信号転送用アナログスイッチSA(j,k) 及びSB(j,k-
1) のゲート電極に接続されている。また、Ｙシフトレ
ジスタの出力線Q(j)は対応する行の電圧供給線４(j) に
接続されたアナログスイッチSX(j) と同様に、信号読出
線３(j) に接続されたアナログスイッチST(j) のそれぞ
れのゲート電極と、１つ手前の行に対応する信号読出線
３(j-1) に接続されたリセット用アナログスイッチSR(j
-1) のゲート電極とに接続されている。

【００２７】Ｘシフトレジスタの１つの出力C(k)が選択
され、対応する列の信号転送用アナログスイッチSA(j,
k) がオンとなり、静電容量CS(j,k) の電荷が各行の信
号読出線３P(j)に転送される。また、この列選択時に１
つ手前の列の充電用アナログスイッチSB(j,k-1) もオン
状態となり、各行の電圧供給線４(j) から静電容量CS
(j,k-1) が充電される。

【００２８】各行の信号読出線３(j) から容量CR(j) に
転送された信号電荷は、Ｙシフトレジスタで駆動される
アナログスイッチST(j) によりマルチプレックスされた
後に信号線５に出力され、トランジスタTrでインピーダ
ンス変換を行った後にVoutから出力される。このとき、
アナログスイッチST(j) をオンにすると同時に、１つ前
の行の信号読出線３(j-1) のリセット用アナログスイッ
チSR(j-1) をオン状態とし、信号読出線３(j-1) の容量
CR(j-1) を電位Vbb にリセットする。即ち、各静電容量
CR(j) の電位を読出すと、次のクロックタイミングでVb
b でリセットし、次回の信号転送サイクルに備える。

【００２９】以上の動作をＸシフトレジスタによる列選
択を順次に進めるごとに繰り返すことにより、マトリッ
クス状に配置された全てのプローブ電極P(j、k)から信号
を読出し、時系列に出力することができる。更に、読取
りバイアス電位Vrに代え、書込み電位Vw又は消去電位Vd
を加えることにより、読出しと同じタイミングで書込み
又は消去を行うことができる。

【００３０】図４はマルチプローブヘッドの第２の実施
例の回路構成図を示す。図５は図４のプローブアレイ部
のｊ行、ｋ列のプローブにおける等価回路図を示す。図
６はその動作を説明するタイミングチャート図を示す。

【００３１】図５において、TP(j,k) 、Tn(j、 k)はそれ
ぞれｐチャンネルとｎチャンネルのＭＯＳ型トランジス
タであり、組合わせてＣＭＯＳ型の増幅器を構成してい
る。SA(j,k) はＣＭＯＳ型増幅器の出力を、信号読出線
３(j) に転送するアナログスイッチである。そして、RL
は信号読出線３(j) に接続された負荷抵抗である。

【００３２】本実施例のデータの読出しは、静電容量CS
(j,k) に蓄えられた電荷がプローブ電極P(j,k)を経て記
録媒体層２に流れ込んだことによる静電容量CS(j,k) の
電位変化をＣＭＯＳ型増幅器によりインピーダンス変換
して読出すことにより行う。

【００３３】以下、図６のタイミングチャート図を用い
てこの動作の手順を説明する。先ず、スイッチSrをオン
状態とし電圧供給線４(j) にバイアス電源Vrを接続す
る。このとき、アナログスイッチSB(j,k) をオン状態と
して、静電容量CS(j,k) を電位Vrに充電した後に再びSB
(j,k) をオフ状態にする。このときのプローブ電極P(j,
k)は、データを読出すべき記録媒体の所定位置におく。

【００３４】静電容量CS(j,k) の電荷はプローブ電極P
(j,k)を経て記録媒体層２へ流れ込むが、この流れ込む
電流の大きさは記録媒体層２の記録状態で決まる。トラ
ンジスタTP(j,k) 、Tn(j,k)及び静電容量CS(j,k) で構
成される検出回路は増幅器の負帰還に容量を用いた所謂
積分回路を構成している。この回路により、静電容量CS
(j,k) から放電した電荷量は電圧値に変換され、このと
きの出力インピーダンスはＣＭＯＳ型トランジスタによ
り充分低い値となる。一定時間後に、アナログスイッチ
SA(j,k) をオンとし、ＣＭＯＳ型増幅器の出力を信号読
出線３(j) に転送し、このときの電位をVoutより読出
す。

【００３５】以上の動作をそれぞれのプローブ電極P(j,
k)について順次繰り返し行うことにより、記録媒体層２
における凹凸変調或いは電子状態の変化に起因したトン
ネル電流の変化を静電容量CS(j,k) の電位変化として読
出すことができる。

【００３６】消去動作においては、スイッチSdをオン状
態とし、電圧供給線４(j) にバイアス電源電位Vdを接続
する。プローブ電極P(j,k)を記録媒体上の所定の書込み
位置におき、アナログスイッチSB(j,k) をオンにし、静
電容量CS(j,k) を電位Vdに充電し、再びスイッチSB(j,
k) をオフ状態とする。

【００３７】書込み動作は、上述した消去動作と同様で
あるが、電圧供給線４(j) に接続するバイアス電源を電
位Vdに代えて電位Vwとし、記録ビットの書込みに必要な
電圧を静電容量CS(j,k) に充電する。

【００３８】読出し動作は、静電容量の電荷の放電又は
充電による電圧の変化を用いてトンネル電流を検出して
いるので、低電流かつ高インピーダンスの回路でありな
がら、熱雑音の影響を受け難く、Ｓ／Ｎ比が高くビット
間のばらつきの小さい信号読出しが行える。更に、ＣＭ
ＯＳ型増幅器により出力インピーダンスを低く設定して
いるので、プローブ電極数が多くなっても信号転送に要
する時間を短くすることができ、高速でＳ／Ｎ比の高い
読出しが可能となる。また、個々のプローブ出力がヘッ
ド上の各プローブ電極の近傍で増幅されるので、マトリ
ックス配線によるプローブ電極間のクロストークの影響
を殆ど無くすことができる。

【００３９】複数のプローブ電極の配置は図４に示すよ
うに、ＸシフトレジスタとＹシフトレジスタによりｍ・
ｎのマトリックス状に配置する。Ｘシフトレジスタの各
出力線C(k)は各プローブ電極に設けられた信号転送用ア
ナログスイッチSA(j,k) 及びSB(j,k-1) のゲート電極に
接続されている。また、Ｙシフトレジスタの出力線Q(j)
は対応する行の電圧供給線に接続されたアナログスイッ
チSX(j) と同様に信号読出線に接続されたアナログスイ
ッチST(j) のそれぞれのゲート電極に接続されている。

【００４０】Ｘシフトレジスタの１つの出力C(k)が選択
され、対応する列の信号転送用アナログスイッチSA(j,
k) がオンとなり、静電容量CS(j,k) の電荷が各行の信
号読出線３に転送される。また、この列選択時に１つ手
前の列の充電用アナログスイッチSB(j,k-1) もオン状態
となり、各行の電圧供給線４(j) から静電容量CS(j,k-
1) が充電される。

【００４１】各行の信号読出線３からの信号出力はＹシ
フトレジスタで駆動されるアナログスイッチST(j) によ
りマルチプレックスされ、信号線５を経てVoutから出力
する。

【００４２】以上の動作をＸシフトレジスタによる列選
択を順次に進めるごとに繰り返すことにより、マトリッ
クス状に配置された全てのプローブ電極P(j,k)から読出
した信号を時系列に出力することができる。更に、読取
りバイアスVrに代え、書込み又は消去電圧を加えること
により、読出しと同じタイミングで書込み又は消去を行
うことができる。

【００４３】図７は上述の回路構成から成るマルチプロ
ーブヘッド１０を同一基板上に構成した実施例の斜視図
を示している。この実施例では、基板１としてシリコン
基板を用い、Ｘシフトレジスタ１１、Ｙシフトレジスタ
１２、静電容量、スイッチ素子、増幅器等を含んだ回路
部１３、プローブ電極１４、カンチレバー１５、マトリ
ックス配線１６等により構成されており、これらの回路
はシリコンＩＣ製造プロセスにより形成されている。ま
た、マルチプローブヘッド１０上には信号線を接続する
ためのボンディングパッド１７が設けられ、このボンデ
ィングパッド１７はヘッド１０の１つの辺又は対向する
２つの辺に配置されている。これにより、ボンディング
パッド１７と平行する方向に記録媒体を移動し記録再生
を行うことができる。

【００４４】更に、これらの回路は主としてＣＭＯＳ型
回路を中心とした低消費電力の素子を用いているので、
回路電流による発熱も殆ど無く、プローブ電極の位置制
御に悪影響を及ぼすことはない。

【００４５】図７の実施例はシリコン基板を用いて駆動
素子を一体に形成しているが、本発明はシリコン基板に
限定されることはなく、サファイア基板上にシリコン薄
膜をエピタキシャル成長させたウエハを用いてもよい
し、更には石英基板上に成長したポリシリコン薄膜、固
相エピタキシャル膜等の全ゆる形態の半導体層及び基板
を用いることができる。

【００４６】図８は記録再生装置の構成図を示し、構造
体２１の上部には走査回路２２により駆動されるアクチ
ュエータ２３を介してマルチプローブヘッド１０が取り
付けられ、これに対向して記録媒体の基板１がアクチュ
エータ２４を介して構造体２１の下部に取り付けられて
いる。マルチプローブヘッド１０はプローブヘッド制御
回路２５に接続され、この制御回路２５の出力はプロー
ブ・媒体間距離制御回路２６を介してカンチレバー駆動
回路２７及び傾き補正回路２８に並列に出力されてい
る。カンチレバー駆動回路２７の出力はマルチプローブ
ヘッド１０に接続され、傾き補正回路２８の出力はアク
チュエータ２４に接続されている。また、プローブヘッ
ド制御回路２５はデータの入出力を行う符号器２９ａ、
復号器２９ｂと接続されている。

【００４７】ここで書込みデータは符号器２９ａにより
符号化され、プローブヘッド制御回路２５に転送し、マ
ルチプローブヘッド１０を駆動し記録媒体層２に書込
む。データ読出しを行う場合には、図示しないプロセッ
サにより読出すべきアドレスを発生し、プローブヘッド
制御回路２５を駆動する、プローブヘッド制御回路２５
はこのアドレスに従ってマルチプローブヘッド１０から
各プローブの信号を読出し、復号器２９ｂに転送する。
復号器２９ｂはこの信号からエラー検出又はエラー訂正
を行いデータを出力する。

【００４８】プローブヘッド制御回路２５により各プロ
ーブ電極に流れるトンネル電流の情報を直接読出し、プ
ローブ・媒体間距離制御回路２６により基準位置からの
ずれを検出し、個々のプローブ電極１４のＺ方向制御は
カンチレバー駆動回路２７により制御し、マルチプロー
ブヘッド１０の姿勢を正す必要のある場合は傾き制御回
路２５により行う。

【００４９】図９は図８の書込み・読出し制御回路２５
の詳細なブロック構成図を示し、各プローブ電極１４を
アクセスするタイミングは走査クロックCLを基準にして
行う。この走査クロックCLをマルチプローブヘッド１０
のクロック信号CLK_Y とし、更にＹアドレスカウンタ３
１に入力する。このＹアドレスカウンタ３１はマルチプ
ローブヘッド１０のＹシフトレジスタ１２の段数と同一
のカウント数を持っている。Ｙアドレスカウンタ３１の
キャリー出力はマルチプローブヘッド１０のクロック信
号CLK_X とし、更にＸアドレスカウンタ３２に入力す
る。このＸアドレスカウンタ３２はマルチプローブヘッ
ド１０のＸシフトレジスタ１１の段数と同一のカウント
数を持っている。これらＸアドレスカウンタ３２、Ｙア
ドレスカウンタ３１のカウント出力をプローブアドレス
Adr とする。

【００５０】マルチプローブヘッド１０からの読出し出
力Voutはコンパレータ３３に入力する。コンパレータ３
３は基準電圧Vrefを基準として出力を二値化する。この
二値化出力はプローブアドレスAdr により指定されるプ
ローブ制御テーブル３４〜３６の記録ユニットに書込ま
れる。

【００５１】プローブ制御テーブル３４〜３６はマルチ
プローブヘッド１０のプローブ数と同数の記録ユニット
で構成された一時保存メモリを１ページとし、１〜数ペ
ージを持っている。各記録ユニットはマルチプローブヘ
ッド１０から読出した記録データ論理値の他に、読出
し、オン書込み、オフ書込み又は消去の各動作を支持す
る駆動状態値などの少なくとも６値の論理値を記録す
る。

【００５２】マルチプローブヘッド１０のアクセスに際
しては、このプローブ制御テーブル３４〜３６の各ユニ
ットの駆動状態値に従って、対応するプローブ電極１４
を制御するように、Φｒ、Φｄ、Φｗ信号を生成する。

【００５３】マルチプローブヘッド１０からデータの読
出しを行う場合は、先ずプローブ電極１４を記録媒体の
所定の位置に走査する、次に、図示しないホスト制御Ｃ
ＰＵによりデータバス、及びアドレスバスABを介してプ
ローブ制御テーブル３４〜３６のデータを読出すべきプ
ローブ電極１４のアドレスに対応する記録ユニットに読
出し動作の駆動状態値を登録する。マルチプローブヘッ
ド１０の一連の読出し動作が終了した後に、先に指定し
たプローブアドレスAdrの記録ユニットの読出しデータ
論理値を読出し、符号器２９ａによりエラー検出又はエ
ラー訂正を行い、読出し動作が完了する。

【００５４】また、書込みを行う場合は入力データを符
号器２９ａにより符号化した後に、プローブ制御テーブ
ル３４〜３６に符号語の論理値を駆動状態値として各記
録ユニットに登録する。この登録された論理データを基
に順次に書込み信号をマルチプローブヘッド１０に転送
する。

【００５５】ここで、１つの記録ユニットはページごと
のアクセスサイクルに対し、連続して書込み又は消去動
作を登録しない。即ち、１個のプローブ電極１４は連続
して書込み動作を許可せず、必ず読出し動作を行いなが
ら書込み消去が行われる。これはプローブ電極１４と記
録媒体との間隔の制御を読出し時の信号振幅により制御
するために必要である。

【００５６】更に、１ページ中の全ての記録ユニットに
書込み又は消去登録を行わない。即ち、マルチプローブ
ヘッド１０のマトリックス配置された全てのプローブ電
極１４が同時に書込み動作を行うことはない。これはマ
ルチプローブヘッド１０が常に記録媒体に平行保持する
ように傾き制御するために必要である。

【００５７】これらのプローブ電極１４のＺ方向の制御
及びプローブヘッド１０の傾き制御は、Vout信号より生
成されるトンネル電流相当信号Jtと、Φr 、Φd 、Φw
の各信号より生成される信号の属性と、及びプローブア
ドレスとで構成されるプローブＺ制御信号線AZを用いて
プローブ・媒体間距離制御回路２６により行う。即ち、
プローブ・媒体間距離制御回路２６はプローブ制御テー
ブル３４〜３６を参照し、読出し動作状態にあるプロー
ブ電極１４の出力信号Voutを基に、カンチレバー駆動回
路２７及び傾き補正回路２８を駆動する。

【００５８】なお、本実施例で用いているカンチレバー
１５はプローブ電極１４の他に、図示しない静電アクチ
ュエータ或いは圧電アクチュエータを有し、個々にプロ
ーブ電極・記録媒体間の距離制御が行えるようになって
いる。また、これらのアクチュエータはカンチレバー駆
動回路２７から送られた信号に応じてマルチプローブヘ
ッド１０に設けられた図示しない回路により駆動され
る。

【００５９】上述のプローブ制御テーブル３４〜３６に
基づいた書込み・読出し制御方法を用いることにより、
読出し状態におくプローブ電極１４の配置を自在に、か
つ全てのプローブ電極１４が一様な書込み・読出し比率
になるように制御することができる。この制御により、
書込み・消去のデータによらずに、安定かつ高速にプロ
ーブ電極１４のＺ方向制御を行うことができる。

【００６０】上述の実施例においては、書込み、再生、
０情報の記録する消去の何れかの機能のみの装置として
もよい。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る記録再
生装置は静電容量を介して電圧を記録媒体に印加するた
め、微小電流でもノイズの影響を受け難く、その小型・
大容量の特性を生かし、高速で安定な記録再生を行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例のマルチプローブヘッドの回路構
成図である。

【図２】第１の実施例のプローブアレイ部のｊ行、ｋ列
のプローブ周辺の等価回路図である。

【図３】図２の動作を説明するタイミングチャート図で
ある。

【図４】第２の実施例のマルチプローブヘッドの回路構
成図である。

【図５】第２の実施例のプローブアレイ部のｊ行、ｋ列
のプローブ周辺の等価回路図である。

【図６】図５の動作を説明するタイミングチャート図で
ある。

【図７】シリコン基板上に一体構成されたマルチプロー
ブヘッドの斜視図である。

【図８】記録再生装置のブロック回路構成図である。

【図９】プローブヘッド制御回路のブロック回路構成図
である。

【符号の説明】

１基板２記録層３信号読出線４電圧供給線５信号線６バイアス線１０マルチプローブヘッド１１Ｘシフトレジスタ１２Ｙシフトレジスタ１４プローブ電極１５カンチレバー１６マトリックス配線２５プローブヘッド制御回路３４〜３６プローブ制御テーブル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山野明彦東京都大田区下丸子三丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者紫藤俊一東京都大田区下丸子三丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】記録媒体に対向して設けた変換器を有
し、前記変換器をプローブ電極と、該プローブ電極に接
続した静電容量と、該静電容量又は前記プローブ電極に
接続したスイッチ素子により構成したことを特徴とする
記録及び又は再生装置。
【請求項２】前記静電容量に電圧増幅手段を接続した
請求項１に記載の記録及び／又は再生装置。
【請求項３】前記スイッチ素子を介して信号を時系列
に入力又は出力する転送手段を有する請求項１に記載の
記録及び／又は再生装置。
【請求項４】前記プローブ電極、前記静電容量、前記
スイッチ素子、前記転送手段、前記電圧増幅手段、前記
転送手段は同一の基板状に形成した請求項２の記録及び
／又は再生装置。
【請求項５】前記プローブ電極は複数個とし、アレイ
状に配列した請求項１〜４の何れか１つの請求項に記載
の記録及び／又は再生装置。
【請求項６】記録媒体と、該記録媒体に対向して設け
た変換器とを有し、前記変換器のアレイ状に配置した複
数のプローブ電極の個々の動作状態を指定する論理テー
ブルを有することを特徴とする記録及び／又は再生装
置。