JPH0765417A - プローブを用いた記録再生方法および装置 - Google Patents
プローブを用いた記録再生方法および装置Info
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- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
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- G11B19/02—Control of operating function, e.g. switching from recording to reproducing
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- Y10S977/947—Information storage or retrieval using nanostructure with scanning probe instrument
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ノイズ成分に対しても十分なＳ／Ｎ比での記
録再生が可能なプローブを用いた記録再生方法を提供す
る。 【構成】 記録の際、記録媒体にはデータ入力信号に対
応した信号であるデータビット２０１とともに、記録再
生時に必要となるクロックビット２００を記録する。す
なわち情報“０”に対応したビットはクロックビット２
００の配列と同じ位置に記録する。一方情報“１”に対
応したビットはクロックビット２００があるべき位置か
ら主走査（Ｘ）方向にずらして記録を行う。
録再生が可能なプローブを用いた記録再生方法を提供す
る。 【構成】 記録の際、記録媒体にはデータ入力信号に対
応した信号であるデータビット２０１とともに、記録再
生時に必要となるクロックビット２００を記録する。す
なわち情報“０”に対応したビットはクロックビット２
００の配列と同じ位置に記録する。一方情報“１”に対
応したビットはクロックビット２００があるべき位置か
ら主走査（Ｘ）方向にずらして記録を行う。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は先端にティップを有する
プローブとこれに対向する記録媒体との物理的相互作用
により情報の書込みまたは、読み出しを行うプローブを
用いた記録再生方法および記録再生装置に関する。
プローブとこれに対向する記録媒体との物理的相互作用
により情報の書込みまたは、読み出しを行うプローブを
用いた記録再生方法および記録再生装置に関する。
【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（以後、ＳＴＭと略
す）が開発され［Ｇ．Ｂｉｎｎｉｇ ｅｔ ａｌ．Ｐｈ
ｙｓ．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
できるようになった。
観察できる走査型トンネル顕微鏡（以後、ＳＴＭと略
す）が開発され［Ｇ．Ｂｉｎｎｉｇ ｅｔ ａｌ．Ｐｈ
ｙｓ．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
できるようになった。
【０００３】ＳＴＭは金属の探針（ティップ）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み取ることができる。こ
のとき面内方向の分解能は０．１ｎｍ程度である。
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み取ることができる。こ
のとき面内方向の分解能は０．１ｎｍ程度である。
【０００４】したがって、ＳＴＭの原理を応用すれば十
分に原子オーダー（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−
８０５３６号公報に開示されている記録再生装置では、
電子ビーム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によりデータを再生し
ている。
分に原子オーダー（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−
８０５３６号公報に開示されている記録再生装置では、
電子ビーム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によりデータを再生し
ている。
【０００５】また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で行う方法が提案されている（特開昭６
３−１６１５５２号公報、特開昭６３−１６１５５３号
公報）。この方法によれば、記録のビットサイズを１０
ｎｍとして、１０１２ｂｉｔ／ｃｍ2 もの大容量記録再
生が可能である。さらに、小型化を目的とし、探針の付
いたプローブを複数本、半導体基板上に形成しこれと対
向する記録媒体を変位させ記録する装置が提案されてい
る（特開昭６２−２８１１３８号公報、特開平１−１９
６７５１号公報）。例えば、１ｃｍ2 角のシリコンチッ
プ上に２５００本のプローブを５０×５０のマトリック
ス配置したマルチプローブヘッドと上述したメモリ効果
を持つ材料を組み合わせることにより、探針１本当たり
４００Ｍｂｉｔ、総記録容量１Ｔｂｉｔのディジタルデ
ータの記録再生が行える。
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で行う方法が提案されている（特開昭６
３−１６１５５２号公報、特開昭６３−１６１５５３号
公報）。この方法によれば、記録のビットサイズを１０
ｎｍとして、１０１２ｂｉｔ／ｃｍ2 もの大容量記録再
生が可能である。さらに、小型化を目的とし、探針の付
いたプローブを複数本、半導体基板上に形成しこれと対
向する記録媒体を変位させ記録する装置が提案されてい
る（特開昭６２−２８１１３８号公報、特開平１−１９
６７５１号公報）。例えば、１ｃｍ2 角のシリコンチッ
プ上に２５００本のプローブを５０×５０のマトリック
ス配置したマルチプローブヘッドと上述したメモリ効果
を持つ材料を組み合わせることにより、探針１本当たり
４００Ｍｂｉｔ、総記録容量１Ｔｂｉｔのディジタルデ
ータの記録再生が行える。
【０００６】このような記録再生装置では、信号は記録
媒体の表面に一般的にビットとして記録され、再生時に
はこれをトンネル電流（ＳＴＭの場合）のレベル変化と
して検出することが行われている。例えばバイナリ信号
を記録する場合、記録媒体上にビットを配列し、ビット
の有無で記録を行う一方、プローブ先端のティップと記
録媒体間のトンネル電流変化で情報を読み出しを行って
いた（特開昭６３−９６７５６号公報）。また記録媒体
として記録データに応じて分子サイズの電荷、磁気ドメ
インを選択する媒体を用いて、情報書き込みの大きさに
応じたトンネル電流のアナログ信号記録を行うことが提
案されていた（特開平２−２１０６３３号公報）。
媒体の表面に一般的にビットとして記録され、再生時に
はこれをトンネル電流（ＳＴＭの場合）のレベル変化と
して検出することが行われている。例えばバイナリ信号
を記録する場合、記録媒体上にビットを配列し、ビット
の有無で記録を行う一方、プローブ先端のティップと記
録媒体間のトンネル電流変化で情報を読み出しを行って
いた（特開昭６３−９６７５６号公報）。また記録媒体
として記録データに応じて分子サイズの電荷、磁気ドメ
インを選択する媒体を用いて、情報書き込みの大きさに
応じたトンネル電流のアナログ信号記録を行うことが提
案されていた（特開平２−２１０６３３号公報）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにビットの有無や信号レベル差でデータの記録を行
い、ビットからの信号の有無ないしは信号強度差を検出
してデータの再生を行う場合、以下のような問題があっ
た。
うにビットの有無や信号レベル差でデータの記録を行
い、ビットからの信号の有無ないしは信号強度差を検出
してデータの再生を行う場合、以下のような問題があっ
た。
【０００８】（１）前述のようにＳＴＭもしくはＡＦＭ
（原子間力顕微鏡）は高さ方向にオングストローム程度
の高い分解能を有している。従ってこれを用いてｎｍオ
ーダーでの記録再生装置を構成する場合、高さ方向の高
い分解能は、記録媒体上の小さな欠陥等や微小な高さ方
向のうねりといったいわばノイズ成分に対しても検出信
号の大きな変化を引き起こした。このため記録再生に用
いられる記録媒体には原子レベルの平坦性と均一性が要
求されていたが、広い面積にわたりこの要求を満たす記
録媒体の作成は難しかった。そこで多少の記録媒体の平
担性荒れに対しても十分なＳ／Ｎ比で記録再生を行える
記録再生方法が要求されていたが、このような提案はほ
とんど無かった。
（原子間力顕微鏡）は高さ方向にオングストローム程度
の高い分解能を有している。従ってこれを用いてｎｍオ
ーダーでの記録再生装置を構成する場合、高さ方向の高
い分解能は、記録媒体上の小さな欠陥等や微小な高さ方
向のうねりといったいわばノイズ成分に対しても検出信
号の大きな変化を引き起こした。このため記録再生に用
いられる記録媒体には原子レベルの平坦性と均一性が要
求されていたが、広い面積にわたりこの要求を満たす記
録媒体の作成は難しかった。そこで多少の記録媒体の平
担性荒れに対しても十分なＳ／Ｎ比で記録再生を行える
記録再生方法が要求されていたが、このような提案はほ
とんど無かった。
【０００９】（２）また書き込み情報の大きさに応じて
記録情報ビットの変調量を変え、アナログ信号記録を行
おうとする場合、記録情報による記録ビット形状をオン
グストローム程度の精度で再現よく形成する必要があっ
た。しかし実際に記録ビット形状をオングストロームオ
ーダーで精度よくアナログ的に変化させてアナログ記録
を行うことはかなり難しかった。
記録情報ビットの変調量を変え、アナログ信号記録を行
おうとする場合、記録情報による記録ビット形状をオン
グストローム程度の精度で再現よく形成する必要があっ
た。しかし実際に記録ビット形状をオングストロームオ
ーダーで精度よくアナログ的に変化させてアナログ記録
を行うことはかなり難しかった。
【００１０】（３）通常ＳＴＭの原理を用いた記録再生
方式ではティップと媒体間のトンネル電流信号を一定に
するようにサーボをかけている。このため例えば、バイ
ナリ記録を行う場合、元信号をそのまま記録するのでは
なく、記録信号が直流信号成分を持たないように変調を
行う必要があった。このため、複雑な構成の変調回路と
これを再生する復調回路が必要であった。
方式ではティップと媒体間のトンネル電流信号を一定に
するようにサーボをかけている。このため例えば、バイ
ナリ記録を行う場合、元信号をそのまま記録するのでは
なく、記録信号が直流信号成分を持たないように変調を
行う必要があった。このため、複雑な構成の変調回路と
これを再生する復調回路が必要であった。
【００１１】本発明の目的は、ノイズ成分に対しても十
分なＳ／Ｎ比での記録再生が可能で、複雑な構成の変調
回路、復調回路を構成せずに、プローブと記録媒体間の
水平、垂直位置制御信号を容易に取り出すことができる
プローブを用いた記録再生方法および装置を提供するこ
とにある。
分なＳ／Ｎ比での記録再生が可能で、複雑な構成の変調
回路、復調回路を構成せずに、プローブと記録媒体間の
水平、垂直位置制御信号を容易に取り出すことができる
プローブを用いた記録再生方法および装置を提供するこ
とにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明のプローブを用い
た記録再生方法は、先端にティップを有するプローブと
これに対向する記録媒体との物理的相互作用により情報
をビットとして書込み、読み出しを行うプローブを用い
た記録再生方法において、記録時に、記録媒体の水平方
向の基準位置に対する位置情報としてビットの記録を行
い再生時に記録したビットの位置ずれ量を検出してデー
タ再生を行うことを特徴とする。
た記録再生方法は、先端にティップを有するプローブと
これに対向する記録媒体との物理的相互作用により情報
をビットとして書込み、読み出しを行うプローブを用い
た記録再生方法において、記録時に、記録媒体の水平方
向の基準位置に対する位置情報としてビットの記録を行
い再生時に記録したビットの位置ずれ量を検出してデー
タ再生を行うことを特徴とする。
【００１３】前記水平方向の基準位置に対する位置情報
として、プローブの主走査方向の位置ずれ情報を記録再
生することができる。
として、プローブの主走査方向の位置ずれ情報を記録再
生することができる。
【００１４】前記水平方向の基準位置に対する位置情報
として、プローブの主走査方向と直交した方向の位置ず
れ情報を記録再生することを特徴とする。
として、プローブの主走査方向と直交した方向の位置ず
れ情報を記録再生することを特徴とする。
【００１５】また、前記記録再生の情報として、バイナ
リデータを記録再生し、バイナリデータの値に応じて記
録するビット記録位置を２値的にずらして記録再生する
ことができる。
リデータを記録再生し、バイナリデータの値に応じて記
録するビット記録位置を２値的にずらして記録再生する
ことができる。
【００１６】あるいは、前記記録再生の情報として、ア
ナログデータを記録再生し、アナログデータの値に応じ
て記録するビット記録位置をアナログ的にずらして記録
再生することもできる。
ナログデータを記録再生し、アナログデータの値に応じ
て記録するビット記録位置をアナログ的にずらして記録
再生することもできる。
【００１７】また、本発明のプローブを用いた記録再生
方法は、先端にティップを有するプローブとこれに対向
する記録媒体との物理的相互作用により情報をビットと
して書込み、読み出しを行うプローブを用いた記録再生
方法において、記録時に、再生時に基準となる基準ビッ
トと記録データに対応するデータビットを同時に記録
し、かつデータビットを記録データに応じて基準ビット
に対する記録媒体水平方向の位置ずれ量として記録媒体
上に記録を行い、再生時にデータビットの基準データビ
ットに対する水平方向の位置ずれ量を検出してデータ再
生を行うことを特徴とする。
方法は、先端にティップを有するプローブとこれに対向
する記録媒体との物理的相互作用により情報をビットと
して書込み、読み出しを行うプローブを用いた記録再生
方法において、記録時に、再生時に基準となる基準ビッ
トと記録データに対応するデータビットを同時に記録
し、かつデータビットを記録データに応じて基準ビット
に対する記録媒体水平方向の位置ずれ量として記録媒体
上に記録を行い、再生時にデータビットの基準データビ
ットに対する水平方向の位置ずれ量を検出してデータ再
生を行うことを特徴とする。
【００１８】本発明のプローブを用いた記録再生装置
は、先端にティップを有するプローブとこれに対向する
記録媒体との物理的相互作用により情報をビットとして
書込み、読み出しを行うプローブを用いた記録再生装置
において、ビット記録を行うための変調信号発生器、お
よび記録データに応じてビットの記録位置を記録媒体の
水平面方向にずらすための位置制御信号発生器、再生時
に記録したビットの水平方向の位置ずれ量を検出してデ
ータの再生を行うための位相比較器を少なくとも有する
ことを特徴とする。
は、先端にティップを有するプローブとこれに対向する
記録媒体との物理的相互作用により情報をビットとして
書込み、読み出しを行うプローブを用いた記録再生装置
において、ビット記録を行うための変調信号発生器、お
よび記録データに応じてビットの記録位置を記録媒体の
水平面方向にずらすための位置制御信号発生器、再生時
に記録したビットの水平方向の位置ずれ量を検出してデ
ータの再生を行うための位相比較器を少なくとも有する
ことを特徴とする。
【００１９】また、本発明のプローブを用いた記録再生
装置は、先端にティップを有するプローブとこれに対向
する記録媒体との物理的相互作用により情報をビットと
して書込み、読み出しを行うプローブを用いた記録再生
装置において、ビット記録を行うための変調信号発生
器、および記録データに応じてビットの記録位置を記録
媒体の水平面方向にずらして記録するためのタイミング
発生を行うための位相変調器、再生時にデータビットの
基準データビットからの水平方向の位置ずれ量を検出し
て再生を行うための位相比較器を少なくとも有すること
を特徴とする。
装置は、先端にティップを有するプローブとこれに対向
する記録媒体との物理的相互作用により情報をビットと
して書込み、読み出しを行うプローブを用いた記録再生
装置において、ビット記録を行うための変調信号発生
器、および記録データに応じてビットの記録位置を記録
媒体の水平面方向にずらして記録するためのタイミング
発生を行うための位相変調器、再生時にデータビットの
基準データビットからの水平方向の位置ずれ量を検出し
て再生を行うための位相比較器を少なくとも有すること
を特徴とする。
【００２０】
【作用】すなわち本発明は、先端にティップを有するプ
ローブとこれと対向した記録媒体を用いて記録媒体上に
連続したビットを形成する記録再生方式において、ビッ
トを記録情報に応じて基準位置に対する記録媒体の水平
（ＸＹ）面内方向の位置情報として記録し、再生時には
ビットの基準位置からの位置ずれ量を検出して情報を再
生するものである。
ローブとこれと対向した記録媒体を用いて記録媒体上に
連続したビットを形成する記録再生方式において、ビッ
トを記録情報に応じて基準位置に対する記録媒体の水平
（ＸＹ）面内方向の位置情報として記録し、再生時には
ビットの基準位置からの位置ずれ量を検出して情報を再
生するものである。
【００２１】本発明は、プローブとこれに対向する記録
媒体との物理的相互作用により情報の書込み／読み出し
を行う際の記録再生において、情報の記録をビットの有
無ないしは、ビットの大きさ／高さの差により記録再生
するのでなく、連続するビットの水平方向の位置ずれの
有無ないしは「ずれ量」として記録し、再生時はこれを
検出する。一般にＳＴＭ等は面内方向にサブｎｍ程度の
分解能を有しているので、ビットサイズが１０ｎｍ程度
の微小ビットを並ベた記録再生方式において、本発明の
ようにビットの位置ずれを記録して再生する方式は高い
Ｓ／Ｎ比の信号検出が可能で、記録媒体の凹凸等の影響
を受けにくい。また記録するデータの内容によらず、ビ
ットがほぼ連続的に記録されているため、再生の際のプ
ローブの高さ／水平方向の制御が行いやすい等の利点を
有し、ＳＴＭやＡＦＭの原理を用いた記録再生装置に好
都合な記録再生フォーマットである。
媒体との物理的相互作用により情報の書込み／読み出し
を行う際の記録再生において、情報の記録をビットの有
無ないしは、ビットの大きさ／高さの差により記録再生
するのでなく、連続するビットの水平方向の位置ずれの
有無ないしは「ずれ量」として記録し、再生時はこれを
検出する。一般にＳＴＭ等は面内方向にサブｎｍ程度の
分解能を有しているので、ビットサイズが１０ｎｍ程度
の微小ビットを並ベた記録再生方式において、本発明の
ようにビットの位置ずれを記録して再生する方式は高い
Ｓ／Ｎ比の信号検出が可能で、記録媒体の凹凸等の影響
を受けにくい。また記録するデータの内容によらず、ビ
ットがほぼ連続的に記録されているため、再生の際のプ
ローブの高さ／水平方向の制御が行いやすい等の利点を
有し、ＳＴＭやＡＦＭの原理を用いた記録再生装置に好
都合な記録再生フォーマットである。
【００２２】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【００２３】［実施例１］図１は本発明の実施例１の導
電性プローブおよび記録再生フォーマットを有する記録
再生装置の構成を示す図である。
電性プローブおよび記録再生フォーマットを有する記録
再生装置の構成を示す図である。
【００２４】図１において、１は導電性のプローブ、２
はプローブ１を駆動する微動駆動機構である円筒型圧電
素子、３は記録媒体である。円筒型圧電素子２は、図示
せぬリニアモーターなどの粗動駆動機構により記録媒体
３上をアクセスする。１０はＸＹ駆動信号１５を出力す
るＸＹ微動駆動回路である。
はプローブ１を駆動する微動駆動機構である円筒型圧電
素子、３は記録媒体である。円筒型圧電素子２は、図示
せぬリニアモーターなどの粗動駆動機構により記録媒体
３上をアクセスする。１０はＸＹ駆動信号１５を出力す
るＸＹ微動駆動回路である。
【００２５】通常、プローブ１と記録媒体３の間には、
バイアス回路４によりバイアス電圧１６が印加され、ト
ンネル電流または電界放射電流が流れる程度まで近づい
ている。このトンネル電流または電界放射電流は、電流
電圧変換回路５によって電圧変換された後、Ｚサーボ回
路６に入る。Ｚサーボ回路６はトンネル電流または電界
放射電流が一定になるように距離制御信号７を出力し、
距離制御信号７は円筒型圧電素子２をＺ方向に駆動する
電極１９に印加される。プローブ１には、白金を機械的
に切断し、尖鋭化したものを用いた。
バイアス回路４によりバイアス電圧１６が印加され、ト
ンネル電流または電界放射電流が流れる程度まで近づい
ている。このトンネル電流または電界放射電流は、電流
電圧変換回路５によって電圧変換された後、Ｚサーボ回
路６に入る。Ｚサーボ回路６はトンネル電流または電界
放射電流が一定になるように距離制御信号７を出力し、
距離制御信号７は円筒型圧電素子２をＺ方向に駆動する
電極１９に印加される。プローブ１には、白金を機械的
に切断し、尖鋭化したものを用いた。
【００２６】記録媒体３としては、電圧電流のスイッチ
ング特性に対し、メモリ効果をもつ材料を用いた。例え
ば、基板電極としてガラスや雲母などの平坦な基板上の
金のエピタキシャル成長面を用いる。そして記録媒体３
としてスクアリウム−ビス−６−オクチルアズレン（以
下ＳＯＡＺと略す）を用い、ラングミュア・ブロジェッ
ト法により、単分子膜２層の累積膜をこの基板電極上に
形成し記録媒体３とした。
ング特性に対し、メモリ効果をもつ材料を用いた。例え
ば、基板電極としてガラスや雲母などの平坦な基板上の
金のエピタキシャル成長面を用いる。そして記録媒体３
としてスクアリウム−ビス−６−オクチルアズレン（以
下ＳＯＡＺと略す）を用い、ラングミュア・ブロジェッ
ト法により、単分子膜２層の累積膜をこの基板電極上に
形成し記録媒体３とした。
【００２７】ビットの記録は次のように行う。通常プロ
ーブ１と記録媒体３の間には、バイアス回路４によりバ
イアス電圧１６が印加され、トンネル電流が流れる程度
まで近づいている。この状態で記録媒体３の所望の位置
までプローブ１を移動し、バイアス回路４からのバイア
ス電圧を変調し、電気メモリ効果を生じるしきい値電圧
をこえる電圧をプローブ１と記録媒体３の間に印加し記
録を行う。実際には、プローブ１と記録媒体３の間にバ
イアス回路４によりバイアス電圧０．１Ｖ程度印加し、
一定のトンネル電流（１ｐＡ）が流れる程度まで近づけ
ておく。この状態で記録媒体３の所望の位置までプロー
ブ１を移動後、制御回路８はバイアス変調信号１１によ
ってバイアス回路４を変調し、６Ｖのパルス電圧をプロ
ーブ１と記録媒体３の間に印加した。すると１０〜１０
０ｐＡの電流が流れる大きさ１０ｎｍφのビットが形成
され、パルス電圧の印加後は、その状態を保持した。そ
こでこの低抵抗状態にあるビットを“１”もしくは
“０”に対応させ、高抵抗状態の記録領域と区別してビ
ット記録を行った。記録の際、制御回路８は走査信号９
を発生しＸＹ微動駆動回路１０を介して円筒型圧電素子
２を駆動する。これによりプローブ１は記録媒体３上を
２次元的にＸＹラスタ走査しながら、主走査（Ｘ）方向
に沿って“０”，“１”に対応したビット記録を行っ
た。その後、プローブ１を記録媒体３上で走査し、各ビ
ットの基準ビット位置からのずれ量を検出して“０”な
いし“１”の情報として再生した。
ーブ１と記録媒体３の間には、バイアス回路４によりバ
イアス電圧１６が印加され、トンネル電流が流れる程度
まで近づいている。この状態で記録媒体３の所望の位置
までプローブ１を移動し、バイアス回路４からのバイア
ス電圧を変調し、電気メモリ効果を生じるしきい値電圧
をこえる電圧をプローブ１と記録媒体３の間に印加し記
録を行う。実際には、プローブ１と記録媒体３の間にバ
イアス回路４によりバイアス電圧０．１Ｖ程度印加し、
一定のトンネル電流（１ｐＡ）が流れる程度まで近づけ
ておく。この状態で記録媒体３の所望の位置までプロー
ブ１を移動後、制御回路８はバイアス変調信号１１によ
ってバイアス回路４を変調し、６Ｖのパルス電圧をプロ
ーブ１と記録媒体３の間に印加した。すると１０〜１０
０ｐＡの電流が流れる大きさ１０ｎｍφのビットが形成
され、パルス電圧の印加後は、その状態を保持した。そ
こでこの低抵抗状態にあるビットを“１”もしくは
“０”に対応させ、高抵抗状態の記録領域と区別してビ
ット記録を行った。記録の際、制御回路８は走査信号９
を発生しＸＹ微動駆動回路１０を介して円筒型圧電素子
２を駆動する。これによりプローブ１は記録媒体３上を
２次元的にＸＹラスタ走査しながら、主走査（Ｘ）方向
に沿って“０”，“１”に対応したビット記録を行っ
た。その後、プローブ１を記録媒体３上で走査し、各ビ
ットの基準ビット位置からのずれ量を検出して“０”な
いし“１”の情報として再生した。
【００２８】具体的な記録再生法および記録再生のフォ
ーマットに関して図１、図２を用いて説明する。図２は
実施例１の記録再生方法を説明するためのタイミングチ
ャートである。記録の際、記録媒体３にはデータ入力１
７に対応した信号であるデータビット２０１とともに、
記録再生時に必要となるクロックビット２００を記録す
る。記録媒体３の記録領域をクロック信号が記録された
前置領域と記録データが書かれたデータ領域に分ける。
前置領域には記録データを再生する際のクロックビット
２００が記録され、再生の際、クロック信号を取り出
す。データ領域には記録データがバイナリデータとして
記録されるが、このときの“０”，“１”の情報に対応
したビットを図２のように配列する。すなわち情報
“０”に対応したビットはクロックビット２００の配列
と同じ位置に記録する。一方情報“１”に対応したビッ
トはクロックビット２００があるべき位置から主走査
（Ｘ）方向にずらして記録を行う（図２参照）。
ーマットに関して図１、図２を用いて説明する。図２は
実施例１の記録再生方法を説明するためのタイミングチ
ャートである。記録の際、記録媒体３にはデータ入力１
７に対応した信号であるデータビット２０１とともに、
記録再生時に必要となるクロックビット２００を記録す
る。記録媒体３の記録領域をクロック信号が記録された
前置領域と記録データが書かれたデータ領域に分ける。
前置領域には記録データを再生する際のクロックビット
２００が記録され、再生の際、クロック信号を取り出
す。データ領域には記録データがバイナリデータとして
記録されるが、このときの“０”，“１”の情報に対応
したビットを図２のように配列する。すなわち情報
“０”に対応したビットはクロックビット２００の配列
と同じ位置に記録する。一方情報“１”に対応したビッ
トはクロックビット２００があるべき位置から主走査
（Ｘ）方向にずらして記録を行う（図２参照）。
【００２９】記録時のビット位置ずらし記録について説
明する。クロックビット２００および情報“０”ビット
は、制御回路８からのタイミングに従って、ビット記録
位置にプローブがさしかかるとバイアス変調信号を発生
し、電圧を記録媒体に印加して行った。ビット径が約１
０ｎｍだったので、約２０ｎｍの等間隔でクロックビッ
トおよび情報“０”ビットを形成した。一方、記録信号
“１”を記録する場合、制御回路８はバイアス変調信号
１１と同時に円筒型圧電素子２をＸ方向に変調するＸ変
調信号１２を発生する。これにより、プローブ先端位置
は主走査（Ｘ）方向にずらされる。この状態でバイアス
回路４が記録電圧を発生するとビットはクロックビット
２００が有るべき位置から主走査方向に、ずらされて記
録される。円筒型圧電素子２として本実施例で用いたの
は外径φ７ｍｍ、内径φ５ｍｍ、高さ１５ｍｍのＰＺＴ
製円筒型圧電素子である。この圧電素子は駆動電極が分
割され、３次元方向に駆動できる。このＰＺＴ製円筒型
圧電素子の変位特性を静電容量型変位計で測定したとこ
ろ、ＸＹ方向の変位感度が１０ｎｍ／Ｖであった。この
とき制御回路８はＸＹ変調信号１２として１Ｖの変調信
号を発生し、記録信号“１”を記録する際にはプローブ
位置を主走査方向に１０ｎｍだけ位置をずらしてビット
を形成した。
明する。クロックビット２００および情報“０”ビット
は、制御回路８からのタイミングに従って、ビット記録
位置にプローブがさしかかるとバイアス変調信号を発生
し、電圧を記録媒体に印加して行った。ビット径が約１
０ｎｍだったので、約２０ｎｍの等間隔でクロックビッ
トおよび情報“０”ビットを形成した。一方、記録信号
“１”を記録する場合、制御回路８はバイアス変調信号
１１と同時に円筒型圧電素子２をＸ方向に変調するＸ変
調信号１２を発生する。これにより、プローブ先端位置
は主走査（Ｘ）方向にずらされる。この状態でバイアス
回路４が記録電圧を発生するとビットはクロックビット
２００が有るべき位置から主走査方向に、ずらされて記
録される。円筒型圧電素子２として本実施例で用いたの
は外径φ７ｍｍ、内径φ５ｍｍ、高さ１５ｍｍのＰＺＴ
製円筒型圧電素子である。この圧電素子は駆動電極が分
割され、３次元方向に駆動できる。このＰＺＴ製円筒型
圧電素子の変位特性を静電容量型変位計で測定したとこ
ろ、ＸＹ方向の変位感度が１０ｎｍ／Ｖであった。この
とき制御回路８はＸＹ変調信号１２として１Ｖの変調信
号を発生し、記録信号“１”を記録する際にはプローブ
位置を主走査方向に１０ｎｍだけ位置をずらしてビット
を形成した。
【００３０】なお、ビットの位置ずらし量は、以下のよ
うにして決定した。記録媒体３上にチェックビットとし
て等間隔にビットを並べて記録する。ビットは、プロー
ブ先端の形によって多少、位置がずれて記録される。記
録後このビット列上を走査し、ビット記録位置の水平方
向のバラツキをチェックし、この記録時のビット位置バ
ラツキ量よりも多い量だけずらすようにした。本実施例
では、記録ビットの位置ばらつきが１ｎｍ程度以下だっ
たので、記録信号“１”を記録する際にはプローブ位置
を主走査方向に１０ｎｍだけ位置をずらすようにした。
うにして決定した。記録媒体３上にチェックビットとし
て等間隔にビットを並べて記録する。ビットは、プロー
ブ先端の形によって多少、位置がずれて記録される。記
録後このビット列上を走査し、ビット記録位置の水平方
向のバラツキをチェックし、この記録時のビット位置バ
ラツキ量よりも多い量だけずらすようにした。本実施例
では、記録ビットの位置ばらつきが１ｎｍ程度以下だっ
たので、記録信号“１”を記録する際にはプローブ位置
を主走査方向に１０ｎｍだけ位置をずらすようにした。
【００３１】このようにして記録したビットを再生する
際は、前置記録領域のクロックビット出力を元に安定化
した再生用基準クロック２０２を基準を用いて電流信号
１３と位相比較を行った。すなわちクロック出力と電流
信号の位相が同相（位相差が‘０’）のとき、記録信号
は“０”である。一方クロック出力と信号の位相がずれ
ている場合、記録した信号は“１”である。このように
してクロック出力と電流信号の位相比較により再生を行
い、データ出力１８を得た。
際は、前置記録領域のクロックビット出力を元に安定化
した再生用基準クロック２０２を基準を用いて電流信号
１３と位相比較を行った。すなわちクロック出力と電流
信号の位相が同相（位相差が‘０’）のとき、記録信号
は“０”である。一方クロック出力と信号の位相がずれ
ている場合、記録した信号は“１”である。このように
してクロック出力と電流信号の位相比較により再生を行
い、データ出力１８を得た。
【００３２】図３は図１で用いた信号の再生回路を示す
図である。この再生回路は制御回路８の中の一部であ
る。図３中で電流信号１３を位相同期ループ（ＰＬＬ３
０６）に入れ、信号の再生を行った。すなわち位相比較
器３０２、ループフィルタ３０３、増幅器３０４、ＶＣ
Ｏ（電圧制御発振器）３０５でＰＬＬ３０６を形成す
る。再生の際、電流信号はその位相情報が重要となる。
このため電流信号出力１３は増幅器３００で増幅された
後、リミッタ３０１で振幅制限し、一定振幅の信号とし
た。このリミッタ３０１の出力をＰＬＬ３０６に入れ
る。ＰＬＬ３０６はリミッタ３０１の出力とＶＣＯ３０
５の出力との位相比較を行う。ＰＬＬ３０６は２入力の
周波数が一致した状態で両者の位相差が最小となるよう
にＶＣＯ３０５からの制御電圧を変化させる。このと
き、追従のためのＶＣＯ制御電圧３０７が再生信号とな
る。すなわち追従のための制御電圧は、ビットが“０”
と“１”の違いにより、位相ずれ９０゜を生じる電圧量
変化として検出される。そこで、これを２値化して再生
データ１８（図２参照）とした。
図である。この再生回路は制御回路８の中の一部であ
る。図３中で電流信号１３を位相同期ループ（ＰＬＬ３
０６）に入れ、信号の再生を行った。すなわち位相比較
器３０２、ループフィルタ３０３、増幅器３０４、ＶＣ
Ｏ（電圧制御発振器）３０５でＰＬＬ３０６を形成す
る。再生の際、電流信号はその位相情報が重要となる。
このため電流信号出力１３は増幅器３００で増幅された
後、リミッタ３０１で振幅制限し、一定振幅の信号とし
た。このリミッタ３０１の出力をＰＬＬ３０６に入れ
る。ＰＬＬ３０６はリミッタ３０１の出力とＶＣＯ３０
５の出力との位相比較を行う。ＰＬＬ３０６は２入力の
周波数が一致した状態で両者の位相差が最小となるよう
にＶＣＯ３０５からの制御電圧を変化させる。このと
き、追従のためのＶＣＯ制御電圧３０７が再生信号とな
る。すなわち追従のための制御電圧は、ビットが“０”
と“１”の違いにより、位相ずれ９０゜を生じる電圧量
変化として検出される。そこで、これを２値化して再生
データ１８（図２参照）とした。
【００３３】また制御回路８は再生の際、プローブを副
走査方向（Ｙ方向）にゆっくりと変調しながら、このと
き記録ビットから検出される電流を同期検波することに
よりＹ方向の位置制御を行っている。この位置制御信号
がトラッキング信号１４である。本実施例において記録
ビットは主走査方向にのみ位置変調されて記録され、ビ
ットがほぼ連続的に出現する。このため記録データの内
容によらず、トラッキング信号１４が連続的に取り出
せ、容易にプローブ１の位置制御ができた。
走査方向（Ｙ方向）にゆっくりと変調しながら、このと
き記録ビットから検出される電流を同期検波することに
よりＹ方向の位置制御を行っている。この位置制御信号
がトラッキング信号１４である。本実施例において記録
ビットは主走査方向にのみ位置変調されて記録され、ビ
ットがほぼ連続的に出現する。このため記録データの内
容によらず、トラッキング信号１４が連続的に取り出
せ、容易にプローブ１の位置制御ができた。
【００３４】なお前置記録領域のクロックビット出力が
安定して得られない場合は、例えば、プローブ先端が変
形し、ビット記録位置のバラツキが増してクロックビッ
トがうねって記録されたためと考えられる。この場合
は、記録再生時のＳ／Ｎが低下してしまうためプローブ
の先端をクリーニングし、ビット記録位置再現性が得ら
れるようにしてから記録再生を行う。
安定して得られない場合は、例えば、プローブ先端が変
形し、ビット記録位置のバラツキが増してクロックビッ
トがうねって記録されたためと考えられる。この場合
は、記録再生時のＳ／Ｎが低下してしまうためプローブ
の先端をクリーニングし、ビット記録位置再現性が得ら
れるようにしてから記録再生を行う。
【００３５】なお、本発明に従った記録法としては、本
実施例に示したようにプローブ１が記録媒体３上を２次
元的にＸＹラスタ走査するものに限定されることなく、
例えば円周状にまたスパイラル状にプローブを動かし、
円周のトラック方向にビット位置をずらしながら記録、
再生を行ってもよい。
実施例に示したようにプローブ１が記録媒体３上を２次
元的にＸＹラスタ走査するものに限定されることなく、
例えば円周状にまたスパイラル状にプローブを動かし、
円周のトラック方向にビット位置をずらしながら記録、
再生を行ってもよい。
【００３６】また本実施例ではＳＴＭを応用した記録再
生装置を挙げたが、本発明の概念はこれに限定されるこ
となく、他にＡＦＭなど記録媒体表面上にプローブを用
いて凹凸または電子状態の変化をｎｍのオーダーで記録
する記録再生装置にも応用することが可能である。
生装置を挙げたが、本発明の概念はこれに限定されるこ
となく、他にＡＦＭなど記録媒体表面上にプローブを用
いて凹凸または電子状態の変化をｎｍのオーダーで記録
する記録再生装置にも応用することが可能である。
【００３７】［実施例２］図４は本発明の実施例２の導
電性プローブおよび記録再生フォーマットを有する記録
再生装置の構成を示す図である。全体の構成は図１の実
施例１とよく似ている。図４において、４０１は導電性
のプローブ、４０２はプローブ４０１を駆動する微動駆
動機構である円筒型圧電素子、４０３は記録媒体であ
る。円筒型圧電素子４０２は、図示せぬリニアモーター
などの粗動駆動機構により記録媒体４０３上をアクセス
する。４０８は走査信号４０９、トラッキング信号４１
４を出力する制御回路、４２１はＸＹ駆動信号４１５を
出力するＸＹ微動駆動回路である。
電性プローブおよび記録再生フォーマットを有する記録
再生装置の構成を示す図である。全体の構成は図１の実
施例１とよく似ている。図４において、４０１は導電性
のプローブ、４０２はプローブ４０１を駆動する微動駆
動機構である円筒型圧電素子、４０３は記録媒体であ
る。円筒型圧電素子４０２は、図示せぬリニアモーター
などの粗動駆動機構により記録媒体４０３上をアクセス
する。４０８は走査信号４０９、トラッキング信号４１
４を出力する制御回路、４２１はＸＹ駆動信号４１５を
出力するＸＹ微動駆動回路である。
【００３８】通常、プローブ４０１と記録媒体４０３の
間には、バイアス回路４０４によりバイアス電圧４１６
が印加され、トンネル電流または電界放射電流が流れる
程度まで近づいている。このトンネル電流または電界放
射電流は、電流電圧変換回路４０５によって電圧変換さ
れた後、Ｚサーボ回路４０６に入る。Ｚサーボ回路４０
６はトンネル電流または電界放射電流が一定になるよう
に距離制御信号４０７を出力し、距離制御信号４０７は
円筒型圧電素子４０２をＺ方向に駆動する電極４１９に
印加される。プローブ４０１には、白金を機械的に切断
し、尖鋭化したものを用いた。
間には、バイアス回路４０４によりバイアス電圧４１６
が印加され、トンネル電流または電界放射電流が流れる
程度まで近づいている。このトンネル電流または電界放
射電流は、電流電圧変換回路４０５によって電圧変換さ
れた後、Ｚサーボ回路４０６に入る。Ｚサーボ回路４０
６はトンネル電流または電界放射電流が一定になるよう
に距離制御信号４０７を出力し、距離制御信号４０７は
円筒型圧電素子４０２をＺ方向に駆動する電極４１９に
印加される。プローブ４０１には、白金を機械的に切断
し、尖鋭化したものを用いた。
【００３９】記録媒体４０３として実施例１と同様に電
圧電流のスイッチング特性に対し、メモリ効果をもつ材
料を用いた。
圧電流のスイッチング特性に対し、メモリ効果をもつ材
料を用いた。
【００４０】実施例１ではバイナリビット記録を行う
際、ＸＹ微動駆動回路１０のＸＹ駆動信号でプローブ位
置を主走査（Ｘ）方向にずらしながら、記録を行った
が、本実施例では、バイアス回路４０４からの記録電圧
印加タイミング制御を行って、ビット並びを主走査方向
にずらしながら記録を実現した。このときの具体的な記
録方法について図５（Ａ），（Ｂ）により説明する。図
５（Ａ）は図４の制御回路４０８中にあって、バイナリ
情報で位相変調を行う位相変調回路５０３を示す図、図
５（Ｂ）は実施例２の記録再生方法を説明するためのタ
イミングチャートである。２つの位相のずれた搬送波
（図４における搬送波４２０）を用意し、バイナリデー
タの“０”と“１”をそれぞれの搬送波の位相情報に変
換する。図５（Ａ），（Ｂ）で２つの搬送波５０１，５
０２として、 ｙ＝Ａ・ｓｉｎωｔ ・・・・搬送波５０１ ｙ＝Ａ・ｓｉｎ（ωｔ−π／２） ・・・・搬送波５０２ と９０゜位相のずれた搬送波５０１，５０２を用意し
た。搬送波５０１，５０２の周波数は記録媒体上にビッ
ト記録可能な最大空間周波数とプローブ先端の走査速度
で決まる。例えばビットの大きさが１０ｎｍでピッチ２
０ｎｍで記録を行い、プローブ速度２００μｍ／ｓｅｃ
で走査を行うとき、搬送波５０１，５０２の周波数は１
０ｋＨｚとする。そしてバイナリ記録データであるデー
タ入力４１７の“０”，“１”で搬送波５０１，５０２
をそれぞれ選択するように選択回路５０３で切り替え
た。この選択回路５０３の出力である位相変調信号５０
４を元にバイアス回路４０４のタイミング制御を行う。
すなわち位相変調信号５０４を例えば２値化回路５０５
に入れ、記録電圧を発生するタイミング信号であるバイ
アス変調信号４１１を作る。そしてバイアス変調信号４
１１によりバイアス電圧４１６を変調して記録を行っ
た。
際、ＸＹ微動駆動回路１０のＸＹ駆動信号でプローブ位
置を主走査（Ｘ）方向にずらしながら、記録を行った
が、本実施例では、バイアス回路４０４からの記録電圧
印加タイミング制御を行って、ビット並びを主走査方向
にずらしながら記録を実現した。このときの具体的な記
録方法について図５（Ａ），（Ｂ）により説明する。図
５（Ａ）は図４の制御回路４０８中にあって、バイナリ
情報で位相変調を行う位相変調回路５０３を示す図、図
５（Ｂ）は実施例２の記録再生方法を説明するためのタ
イミングチャートである。２つの位相のずれた搬送波
（図４における搬送波４２０）を用意し、バイナリデー
タの“０”と“１”をそれぞれの搬送波の位相情報に変
換する。図５（Ａ），（Ｂ）で２つの搬送波５０１，５
０２として、 ｙ＝Ａ・ｓｉｎωｔ ・・・・搬送波５０１ ｙ＝Ａ・ｓｉｎ（ωｔ−π／２） ・・・・搬送波５０２ と９０゜位相のずれた搬送波５０１，５０２を用意し
た。搬送波５０１，５０２の周波数は記録媒体上にビッ
ト記録可能な最大空間周波数とプローブ先端の走査速度
で決まる。例えばビットの大きさが１０ｎｍでピッチ２
０ｎｍで記録を行い、プローブ速度２００μｍ／ｓｅｃ
で走査を行うとき、搬送波５０１，５０２の周波数は１
０ｋＨｚとする。そしてバイナリ記録データであるデー
タ入力４１７の“０”，“１”で搬送波５０１，５０２
をそれぞれ選択するように選択回路５０３で切り替え
た。この選択回路５０３の出力である位相変調信号５０
４を元にバイアス回路４０４のタイミング制御を行う。
すなわち位相変調信号５０４を例えば２値化回路５０５
に入れ、記録電圧を発生するタイミング信号であるバイ
アス変調信号４１１を作る。そしてバイアス変調信号４
１１によりバイアス電圧４１６を変調して記録を行っ
た。
【００４１】再生回路は図３のものと同様の構成であ
る。すなわち位相比較器、ループフィルタ、増幅器、Ｖ
ＣＯ（電圧制御発振器）でＰＬＬを形成する。再生信号
はその位相情報が重要となる。このため電流信号４１３
出力は増幅された後、リミッタで振幅制限し、一定振幅
とした。このリミッタ出力をＰＬＬに入れる。ＰＬＬは
出力との位相比較を行い、両者の周波数が一致した状態
で両者の位相差が最小となるようにＶＣＯの出力を変化
させる。このとき、位相追従のための制御電圧が復調信
号となる。すなわち追従のためのＶＣＯ制御電圧はビッ
トが“０”と“１”の違いにより、位相ずれ９０゜を生
じさせる電圧量変化として現れる。そこで、この制御電
圧信号を２値化することでバイナリデータの再生を行
い、データ出力４１８を得た。
る。すなわち位相比較器、ループフィルタ、増幅器、Ｖ
ＣＯ（電圧制御発振器）でＰＬＬを形成する。再生信号
はその位相情報が重要となる。このため電流信号４１３
出力は増幅された後、リミッタで振幅制限し、一定振幅
とした。このリミッタ出力をＰＬＬに入れる。ＰＬＬは
出力との位相比較を行い、両者の周波数が一致した状態
で両者の位相差が最小となるようにＶＣＯの出力を変化
させる。このとき、位相追従のための制御電圧が復調信
号となる。すなわち追従のためのＶＣＯ制御電圧はビッ
トが“０”と“１”の違いにより、位相ずれ９０゜を生
じさせる電圧量変化として現れる。そこで、この制御電
圧信号を２値化することでバイナリデータの再生を行
い、データ出力４１８を得た。
【００４２】なお本実施例ではバイナリデータを２つの
位相の異なった搬送波で変調してこれをビット記録した
が、２つの異なった周波数でバイナリデータを変調しビ
ット記録するようにしてもよい。
位相の異なった搬送波で変調してこれをビット記録した
が、２つの異なった周波数でバイナリデータを変調しビ
ット記録するようにしてもよい。
【００４３】［実施例３］図６は本発明の実施例３の導
電性プローブおよび記録再生フォーマットを有する記録
再生装置の構成を示す図である。全体の構成は図１の実
施例１とよく似ている。図６において、６０１は導電性
のプローブ、６０２はプローブ６０１を駆動する微動駆
動機構である円筒型圧電素子、６０３は記録媒体であ
る。円筒型圧電素子６０２は、図示せぬリニアモーター
などの粗動駆動機構により記録媒体６０３上をアクセス
する。６２１はＸＹ駆動信号６１５を出力するＸＹ微動
駆動回路である。
電性プローブおよび記録再生フォーマットを有する記録
再生装置の構成を示す図である。全体の構成は図１の実
施例１とよく似ている。図６において、６０１は導電性
のプローブ、６０２はプローブ６０１を駆動する微動駆
動機構である円筒型圧電素子、６０３は記録媒体であ
る。円筒型圧電素子６０２は、図示せぬリニアモーター
などの粗動駆動機構により記録媒体６０３上をアクセス
する。６２１はＸＹ駆動信号６１５を出力するＸＹ微動
駆動回路である。
【００４４】通常、プローブ６０１と記録媒体６０３の
間には、バイアス回路６０４によりバイアス電圧６１６
が印加され、トンネル電流または電界放射電流が流れる
程度まで近づいている。このトンネル電流または電界放
射電流は、電流電圧変換回路６０５によって電圧変換さ
れた後、Ｚサーボ回路６０６に入る。Ｚサーボ回路６０
６はトンネル電流または電界放射電流が一定になるよう
に距離制御信号６０７を出力し、距離制御信号６０７は
円筒型圧電素子６０２をＺ方向に駆動する電極６１９に
印加される。プローブ６０１には、白金を機械的に切断
し、尖鋭化したものを用いた。なお、バイアス電圧６１
６はバイアス変調信号６１１により変調される。
間には、バイアス回路６０４によりバイアス電圧６１６
が印加され、トンネル電流または電界放射電流が流れる
程度まで近づいている。このトンネル電流または電界放
射電流は、電流電圧変換回路６０５によって電圧変換さ
れた後、Ｚサーボ回路６０６に入る。Ｚサーボ回路６０
６はトンネル電流または電界放射電流が一定になるよう
に距離制御信号６０７を出力し、距離制御信号６０７は
円筒型圧電素子６０２をＺ方向に駆動する電極６１９に
印加される。プローブ６０１には、白金を機械的に切断
し、尖鋭化したものを用いた。なお、バイアス電圧６１
６はバイアス変調信号６１１により変調される。
【００４５】記録媒体６０３として実施例１と同様に電
圧電流のスイッチング特性に対し、メモリ効果をもつ材
料を用いた。
圧電流のスイッチング特性に対し、メモリ効果をもつ材
料を用いた。
【００４６】実施例１では記録を行う際、ＸＹ微動駆動
回路１０のＸＹ駆動信号でプローブ位置を主走査（Ｘ）
方向にずらしながら、記録を行ったが、本実施例では主
走査と直行する方向（Ｙ方向）にプローブ位置をずらし
てデータ入力６１７のアナログ記録を行い、このずれ量
をアナログ量として検出してデータ出力６１８としてア
ナログ再生する。
回路１０のＸＹ駆動信号でプローブ位置を主走査（Ｘ）
方向にずらしながら、記録を行ったが、本実施例では主
走査と直行する方向（Ｙ方向）にプローブ位置をずらし
てデータ入力６１７のアナログ記録を行い、このずれ量
をアナログ量として検出してデータ出力６１８としてア
ナログ再生する。
【００４７】記録時のビット位置ずらし記録について説
明する。図７は実施例３のビットのレイアウトを示すタ
イミングチャートである。ビットは連続的に並んだクロ
ックビット７０１とクロックビット７０２からの副走査
（Ｙ）方向の位置ずれ量がアナログ記録情報である情報
ビットから成り立つ。
明する。図７は実施例３のビットのレイアウトを示すタ
イミングチャートである。ビットは連続的に並んだクロ
ックビット７０１とクロックビット７０２からの副走査
（Ｙ）方向の位置ずれ量がアナログ記録情報である情報
ビットから成り立つ。
【００４８】制御回路６０８は主走査（Ｘ）方向にプロ
ーブを動かしながら等間隔にクロックビット７０１を記
録すべくバイアス回路６０４を変調する。さらにクロッ
クビットの記録後、記録すべきアナログ信号量に従いＹ
方向プローブ位置をずらしてビット記録を行う。
ーブを動かしながら等間隔にクロックビット７０１を記
録すべくバイアス回路６０４を変調する。さらにクロッ
クビットの記録後、記録すべきアナログ信号量に従いＹ
方向プローブ位置をずらしてビット記録を行う。
【００４９】実際にはビット径が約１０ｎｍだったの
で、約２０ｎｍの等間隔でクロックビット７０１を形成
した。一方、情報ビットを記録する場合、制御回路はＸ
Ｙ微動駆動装置を変調するＹ変調信号６１２を発生し、
プローブ先端位置は副走査（Ｙ方向）にずらされてビッ
ト記録が行われた。
で、約２０ｎｍの等間隔でクロックビット７０１を形成
した。一方、情報ビットを記録する場合、制御回路はＸ
Ｙ微動駆動装置を変調するＹ変調信号６１２を発生し、
プローブ先端位置は副走査（Ｙ方向）にずらされてビッ
ト記録が行われた。
【００５０】本実施例で用いたのも実施例１と同様のＰ
ＺＴ製円筒型圧電素子である。この圧電素子はＸＹ方向
の変位感度が１０ｎｍ／Ｖであったので、変調回路は記
録信号のアナログ振幅量により最大２Ｖの電圧を発生
し、副走査（Ｙ）方向に最大２０ｎｍの位置ずれを発生
させた。このようにしてクロックビット位置から副走査
方向に位置をずらしたビットを形成しながら主走査を行
い記録を行った。
ＺＴ製円筒型圧電素子である。この圧電素子はＸＹ方向
の変位感度が１０ｎｍ／Ｖであったので、変調回路は記
録信号のアナログ振幅量により最大２Ｖの電圧を発生
し、副走査（Ｙ）方向に最大２０ｎｍの位置ずれを発生
させた。このようにしてクロックビット位置から副走査
方向に位置をずらしたビットを形成しながら主走査を行
い記録を行った。
【００５１】次に記録したビットの再生について説明す
る。制御回路は再生の際、プローブを副走査（Ｙ）方向
に約３０ｎｍ幅で振動（ウオブリング）させながら主走
査（Ｘ）を行うように走査信号６０９を生成し、情報の
再生を行った。
る。制御回路は再生の際、プローブを副走査（Ｙ）方向
に約３０ｎｍ幅で振動（ウオブリング）させながら主走
査（Ｘ）を行うように走査信号６０９を生成し、情報の
再生を行った。
【００５２】このときクロックビットからの信号を元に
再生用クロックを生成する。再生クロックとウオブリン
グ信号の位相比較を行うことによりＹ方向の位置制御
（トラッキング）信号６１４を発生し水平位置制御を行
った。トラッキングがかかった状態では、プローブ６０
１はクロックビット列に沿って主走査（Ｘ方向）を行
う。この状態で再生クロック信号で電流信号６１３の位
相検波を行うと、検波器から記録ビットのクロックビッ
トからの位置ずれ量に応じた信号が位相差信号として得
られる。これをアナログのデータ出力６１８として再生
を行った。
再生用クロックを生成する。再生クロックとウオブリン
グ信号の位相比較を行うことによりＹ方向の位置制御
（トラッキング）信号６１４を発生し水平位置制御を行
った。トラッキングがかかった状態では、プローブ６０
１はクロックビット列に沿って主走査（Ｘ方向）を行
う。この状態で再生クロック信号で電流信号６１３の位
相検波を行うと、検波器から記録ビットのクロックビッ
トからの位置ずれ量に応じた信号が位相差信号として得
られる。これをアナログのデータ出力６１８として再生
を行った。
【００５３】なおビット位置ずらし記録のビットレイア
ウトは図７のような形態に限るわけでなく、図８に示す
ように主走査（Ｘ）方向にプローブを走査しながら、副
走査（Ｙ）方向に２つのビットを対にして記録してもよ
い。このときビット対のビット間隔をアナログ的に変化
させながら記録を行う。例えばビット径が１０ｎｍのと
き、主走査方向に２０ｎｍピッチでビット記録を行う。
このときアナログデータの値によりビット間隔を最大２
０ｎｍずらしながら記録を行った。再生時、副走査方向
に４０ｎｍの幅でウオブリングしながら主走査を行いビ
ットからの信号を検出した。主走査方向に２０ｎｍピッ
チでビットが形成されているので、ピッチとプローブの
走査スピードから決まるクロックを用いて、検出信号を
復調しデータの再生を行った。
ウトは図７のような形態に限るわけでなく、図８に示す
ように主走査（Ｘ）方向にプローブを走査しながら、副
走査（Ｙ）方向に２つのビットを対にして記録してもよ
い。このときビット対のビット間隔をアナログ的に変化
させながら記録を行う。例えばビット径が１０ｎｍのと
き、主走査方向に２０ｎｍピッチでビット記録を行う。
このときアナログデータの値によりビット間隔を最大２
０ｎｍずらしながら記録を行った。再生時、副走査方向
に４０ｎｍの幅でウオブリングしながら主走査を行いビ
ットからの信号を検出した。主走査方向に２０ｎｍピッ
チでビットが形成されているので、ピッチとプローブの
走査スピードから決まるクロックを用いて、検出信号を
復調しデータの再生を行った。
【００５４】
【発明の効果】本発明によると、先端にティップを有す
るプローブとこれに対向する記録媒体との物理的相互作
用により情報をビットとして書込みまたは、読み出しを
行う記録再生方法およびこれを用いた記録再生装置にお
いて、記録したビットの位置ずれ量を検出してデータ再
生を行うことにより、以下に記載するような効果を奏す
る。 （１）記録媒体上の小さな欠陥等や微小な高さ方向のう
ねりといったいわばノイズ成分に対しても十分なＳ／Ｎ
比での記録再生が可能となる。 （２）複雑な構成の変調回路、復調回路を構成せずに、
プローブと記録媒体間の水平、垂直位置制御信号を容易
に取り出すことができ、安定した記録信号の再生が可能
となる。
るプローブとこれに対向する記録媒体との物理的相互作
用により情報をビットとして書込みまたは、読み出しを
行う記録再生方法およびこれを用いた記録再生装置にお
いて、記録したビットの位置ずれ量を検出してデータ再
生を行うことにより、以下に記載するような効果を奏す
る。 （１）記録媒体上の小さな欠陥等や微小な高さ方向のう
ねりといったいわばノイズ成分に対しても十分なＳ／Ｎ
比での記録再生が可能となる。 （２）複雑な構成の変調回路、復調回路を構成せずに、
プローブと記録媒体間の水平、垂直位置制御信号を容易
に取り出すことができ、安定した記録信号の再生が可能
となる。
【図１】本発明の実施例１の導電性プローブおよび記録
再生フォーマットを有する記録再生装置の構成を示す
図。
再生フォーマットを有する記録再生装置の構成を示す
図。
【図２】実施例１の記録再生方法を説明するためのタイ
ミングチャート。
ミングチャート。
【図３】図１で用いた信号の再生回路を示す図。
【図４】本発明の実施例２の導電性プローブおよび記録
再生フォーマットを有する記録再生装置の構成を示す
図。
再生フォーマットを有する記録再生装置の構成を示す
図。
【図５】（Ａ）は図４の制御回路４０８中にあって、バ
イナリ情報で位相変調を行う位相変調回路５０３を示す
図、（Ｂ）は実施例２の記録再生方法を説明するための
タイミングチャート。
イナリ情報で位相変調を行う位相変調回路５０３を示す
図、（Ｂ）は実施例２の記録再生方法を説明するための
タイミングチャート。
【図６】本発明の実施例３の導電性プローブおよび記録
再生フォーマットを有する記録再生装置の構成を示す
図。
再生フォーマットを有する記録再生装置の構成を示す
図。
【図７】実施例３のビットのレイアウトを示すタイミン
グチャート。
グチャート。
【図８】実施例３のビットのレイアウトの他の例を示す
タイミングチャート。
タイミングチャート。
１ プローブ ２ 円筒型圧電素子 ３ 記録媒体 ６ Ｚサーボ回路 １１ バイアス変調信号 １２ Ｘ変調信号 １３ 電流信号 １４ トラッキング信号 １７ データ入力 １８ データ出力 ３００ 増幅器 ３０１ リミッタ ３０５ ＶＣＯ ３０６ ＰＬＬ ４０１ プローブ ４０２ 円筒型圧電素子 ４０３ 記録媒体 ４０６ Ｚサーボ回路 ４０９ 走査信号 ４１１ バイアス変調信号 ４１３ 電流信号 ４１４ トラッキング信号 ４１７ データ入力 ４１８ データ出力 ４２０ 搬送波 ５０１，５０２ 搬送波 ５０３ 選択回路 ５０４ 位相変調信号 ５０５ ２値化回路 ６０１ プローブ ６０２ 円筒型圧電素子 ６０３ 記録媒体 ６０６ Ｚサーボ回路 ６０９ 走査信号 ６１１ バイアス変調信号 ６１２ Ｙ変調信号 ６１３ 電流信号 ６１４ トラッキング信号 ６１７ データ入力 ６１８ データ出力
Claims (8)
- 【請求項１】 先端にティップを有するプローブとこれ
に対向する記録媒体との物理的相互作用により情報をビ
ットとして書込み、読み出しを行うプローブを用いた記
録再生方法において、 記録時に、記録媒体の水平方向の基準位置に対する位置
情報としてビットの記録を行い再生時に記録したビット
の位置ずれ量を検出してデータ再生を行うことを特徴と
するプローブを用いた記録再生方法。 - 【請求項２】 前記水平方向の基準位置に対する位置情
報として、プローブの主走査方向の位置ずれ情報を記録
再生することを特徴とする請求項１記載のプローブを用
いた記録再生方法。 - 【請求項３】 前記水平方向の基準位置に対する位置情
報として、プローブの主走査方向と直交した方向の位置
ずれ情報を記録再生することを特徴とする請求項１記載
のプローブを用いた記録再生方法。 - 【請求項４】 前記記録再生の情報として、バイナリデ
ータを記録再生し、バイナリデータの値に応じて記録す
るビット記録位置を２値的にずらして記録再生すること
を特徴とする請求項１記載のプローブを用いた記録再生
方法。 - 【請求項５】 前記記録再生の情報として、アナログデ
ータを記録再生し、アナログデータの値に応じて記録す
るビット記録位置をアナログ的にずらして記録再生する
ことを特徴とする請求項１記載のプローブを用いた記録
再生方法。 - 【請求項６】 先端にティップを有するプローブとこれ
に対向する記録媒体との物理的相互作用により情報をビ
ットとして書込み、読み出しを行うプローブを用いた記
録再生方法において、 記録時に、再生時に基準となる基準ビットと記録データ
に対応するデータビットを同時に記録し、かつデータビ
ットを記録データに応じて基準ビットに対する記録媒体
水平方向の位置ずれ量として記録媒体上に記録を行い、 再生時にデータビットの基準データビットに対する水平
方向の位置ずれ量を検出してデータ再生を行うことを特
徴とするプローブを用いた記録再生方法。 - 【請求項７】 先端にティップを有するプローブとこれ
に対向する記録媒体との物理的相互作用により情報をビ
ットとして書込み、読み出しを行うプローブを用いた記
録再生装置において、 ビット記録を行うための変調信号発生器、および記録デ
ータに応じてビットの記録位置を記録媒体の水平面方向
にずらすための位置制御信号発生器、再生時に記録した
ビットの水平方向の位置ずれ量を検出してデータの再生
を行うための位相比較器を少なくとも有することを特徴
とするプローブを用いた記録再生装置。 - 【請求項８】 先端にティップを有するプローブとこれ
に対向する記録媒体との物理的相互作用により情報をビ
ットとして書込み、読み出しを行うプローブを用いた記
録再生装置において、 ビット記録を行うための変調信号発生器、および記録デ
ータに応じてビットの記録位置を記録媒体の水平面方向
にずらして記録するためのタイミング発生を行うための
位相変調器、再生時にデータビットの基準データビット
からの水平方向の位置ずれ量を検出して再生を行うため
の位相比較器を少なくとも有することを特徴とするプロ
ーブを用いた記録再生装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05211779A JP3135753B2 (ja) | 1993-08-26 | 1993-08-26 | プローブを用いた記録再生方法および装置 |
| US08/291,676 US5481522A (en) | 1993-08-26 | 1994-08-16 | Recording/reproducing method and apparatus using probe |
| EP94113412A EP0640963B1 (en) | 1993-08-26 | 1994-08-26 | Recording and reproducing method and apparatus using a scanning probe |
| AT94113412T ATE190425T1 (de) | 1993-08-26 | 1994-08-26 | Aufzeichnungs und wiedergabeverfahren und gerät mit einer rastersonde |
| DE69423278T DE69423278T2 (de) | 1993-08-26 | 1994-08-26 | Aufzeichnungs und Wiedergabeverfahren und Gerät mit einer Rastersonde |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05211779A JP3135753B2 (ja) | 1993-08-26 | 1993-08-26 | プローブを用いた記録再生方法および装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0765417A true JPH0765417A (ja) | 1995-03-10 |
| JP3135753B2 JP3135753B2 (ja) | 2001-02-19 |
Family
ID=16611464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05211779A Expired - Fee Related JP3135753B2 (ja) | 1993-08-26 | 1993-08-26 | プローブを用いた記録再生方法および装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5481522A (ja) |
| EP (1) | EP0640963B1 (ja) |
| JP (1) | JP3135753B2 (ja) |
| AT (1) | ATE190425T1 (ja) |
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| JPH08287531A (ja) * | 1995-04-11 | 1996-11-01 | Hitachi Ltd | 高密度情報記録装置 |
| EP1365395B1 (en) * | 2002-05-23 | 2012-09-05 | International Business Machines Corporation | Storage device and method for operating a storage device |
| JP3966514B2 (ja) * | 2002-05-23 | 2007-08-29 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション | 記憶装置、および記憶装置を操作する方法 |
| US7155964B2 (en) * | 2002-07-02 | 2007-01-02 | Veeco Instruments Inc. | Method and apparatus for measuring electrical properties in torsional resonance mode |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPS6180536A (ja) * | 1984-09-14 | 1986-04-24 | ゼロツクス コーポレーシヨン | 原子規模密度情報記緑および読出し装置並びに方法 |
| EP0247219B1 (en) * | 1986-05-27 | 1991-05-15 | International Business Machines Corporation | Direct access storage unit |
| JPS6396756A (ja) * | 1986-10-13 | 1988-04-27 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 記憶装置 |
| DE3789373T2 (de) * | 1986-12-24 | 1994-06-23 | Canon Kk | Aufnahmegerät und Wiedergabegerät. |
| JPS63161522A (ja) * | 1986-12-24 | 1988-07-05 | Hitachi Maxell Ltd | 磁性粉末およびそれを用いた磁気記録媒体 |
| JP2556492B2 (ja) * | 1986-12-24 | 1996-11-20 | キヤノン株式会社 | 再生装置及び再生法 |
| JPH01118274A (ja) * | 1987-10-30 | 1989-05-10 | Canon Inc | デジタルデータの記録方式 |
| JP2557964B2 (ja) * | 1988-01-22 | 1996-11-27 | インターナシヨナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレイーシヨン | データ記憶装置 |
| JP2737017B2 (ja) * | 1989-01-20 | 1998-04-08 | キヤノン株式会社 | 光検知装置及び光検知方法 |
| JPH02210633A (ja) * | 1989-02-09 | 1990-08-22 | Olympus Optical Co Ltd | 走査型トンネル電流演算処理装置 |
| EP0475365B1 (en) * | 1990-09-14 | 1997-04-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Tracking method for memory apparatus |
| JP2925771B2 (ja) * | 1991-03-08 | 1999-07-28 | キヤノン株式会社 | 情報記録担体及びこれを使用する情報処理装置 |
| JP2744359B2 (ja) * | 1991-04-24 | 1998-04-28 | キヤノン株式会社 | 情報再生及び／又は情報記録装置 |
| JP2930447B2 (ja) * | 1991-05-15 | 1999-08-03 | キヤノン株式会社 | 情報処理装置 |
| JP3327933B2 (ja) * | 1991-08-29 | 2002-09-24 | 株式会社リコー | 情報記録再生方法及びその装置 |
| DE69227680T2 (de) * | 1992-02-14 | 1999-05-06 | Sony Corp | Datenaufzeichnungsmedium, datenaufzeichnungsgerät, datenwiedergabegerät und datenaufzeichnungs/wiedergabegerät |
-
1993
- 1993-08-26 JP JP05211779A patent/JP3135753B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-08-16 US US08/291,676 patent/US5481522A/en not_active Expired - Fee Related
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- 1994-08-26 AT AT94113412T patent/ATE190425T1/de not_active IP Right Cessation
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| JP3135753B2 (ja) | 2001-02-19 |
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