(57)【要約】【課題】高密度な記録・再生媒体、並びに、その記録・再生媒体への信号記録を行う信号記録装置および信号記録方法を提供する。【解決手段】空間的に一列に、所定の幅を有し、かつ、所定の長さを有して配列された複数の突起（例えばカーボンナノチューブ）を２以上の数の列（トラック０〜１０，ｎ−１〜ｎ＋８）について有し、複数の突起は、信号を記録するための信号記録領域と、信号記録領域の特定の位置を表すためのアドレス領域とを構成する。アドレス領域においては、突起がアドレス信号に応じた間隔で列方向に配置され、信号記録領域においては、突起が密接して列方向に配置されている。信号記録領域の突起に電流を流して、各突起の一部または全部を消失させることにより、信号記録が行われる。【選択図】        図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間的に一列に、所定の幅を有し、かつ、所定の長さを有して配列された複数の突起を有し、
前記複数の突起は、信号を記録するための信号記録領域と、前記信号記録領域の特定の位置を表すためのアドレス領域とを構成し、
前記アドレス領域においては、前記突起がアドレス信号に応じた間隔で列方向に配置され、
前記信号記録領域においては、前記突起が密接して列方向に配置されている
ことを特徴とする記録・再生媒体。
【請求項２】
空間的に一列に、所定の幅を有し、かつ、所定の長さを有して配列された複数の突起を二以上の数の列について有し、
前記複数の突起は、信号を記録するための信号記録領域と、前記信号記録領域の特定の位置を表すためのアドレス領域とを構成し、
前記アドレス領域においては、前記突起がアドレス信号に応じた間隔で列方向に配置され、
前記信号記録領域においては、前記突起が密接して列方向に配置されている
ことを特徴とする記録・再生媒体。
【請求項３】
前記突起は、筒状炭素分子である
ことを特徴とする請求項１に記載の記録・再生媒体。
【請求項４】
前記突起は、壁状炭素分子である
ことを特徴とする請求項１に記載の記録・再生媒体。
【請求項５】
前記信号記録領域のみからなる列と、前記信号記録領域を含まず前記アドレス領域を含む列が所定の割合で配置されている
ことを特徴とする請求項２に記載の記録・再生媒体。
【請求項６】
前記複数の突起は、前記信号記録領域および前記アドレス領域に加え、サーボ領域を構成している
ことを特徴とする請求項２に記載の記録・再生媒体。
【請求項７】
前記アドレス領域を含む列に複数の突起からなるサーボ領域が含まれている
ことを特徴とする請求項２に記載の記録・再生媒体。
【請求項８】
前記信号記録領域、前記アドレス領域および前記サーボ領域が同じ列に含まれている
ことを特徴とする請求項２に記載の記録・再生媒体。
【請求項９】
前記複数の突起は、保持基板と電極膜とからなる複合基板の前記電極膜に接して形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の記録・再生媒体。
【請求項１０】
前記複数の突起は、保持基板と電極膜とからなる複合基板の前記電極膜に転写された触媒金属を用いて成長したものである
ことを特徴とする請求項９に記載の記録・再生媒体。
【請求項１１】
前記触媒金属は、Ｔａ（タンタル），Ｗ（タングステン），Ｐｔ（白金），Ｖ（バナジウム），Ｍｎ（マンガン），Ｆｅ（鉄），Ｃｏ（コバルト），Ｎｉ（ニッケル）およびＭｏ（モリブデン）からなる遷移金属の群のうちの少なくとも１種、またはその合金である
ことを特徴とする請求項１０に記載の記録・再生媒体。
【請求項１２】
前記突起からなる複数の列の間の距離（トラックピッチ）が原子１個の直径以上であり、かつ２５０ｎｍ以下である
ことを特徴とする請求項２に記載の記録・再生媒体。
【請求項１３】
前記複数の突起は、絶縁材料からなるコーティング層により埋め込まれている
ことを特徴とする請求項９に記載の記録・再生媒体。
【請求項１４】
前記複数の突起の先端と前記コーティング層の表面が同一面となるよう平坦化されており、その平坦化面の上に誘電体膜を備えた
ことを特徴とする請求項１３に記載の記録・再生媒体。
【請求項１５】
前記信号記録領域の突起は、電流を流すことにより発熱して少なくとも一部が蒸発消失する
ことを特徴とする請求項１３に記載の記録・再生媒体。
【請求項１６】
空間的に一列に、所定の幅を有し、かつ、記録信号に応じて所定の長さを有して配列された複数の突起を有し、
前記複数の突起は、信号を記録するための信号記録領域と、前記信号記録領域の特定の位置を表すためのアドレス領域とを構成し、
前記アドレス領域においては、前記突起がアドレス信号に応じた間隔で列方向に配置され、
前記信号記録領域においては、前記突起が列方向に密接して配置されると共に、各突起の一部または全部が記録信号に応じて消失している
ことを特徴とする記録・再生媒体。
【請求項１７】
空間的に一列に、所定の幅を有し、かつ、記録信号に応じて所定の長さを有して配列された複数の突起を二以上の数の列について有し、
前記複数の突起は、信号を記録するための信号記録領域と、前記信号記録領域の特定の位置を表すためのアドレス領域とを構成し、
前記アドレス領域においては、前記突起がアドレス信号に応じた間隔で列方向に配置され、
前記信号記録領域においては、前記突起が列方向に密接して配置されると共に、各突起の一部または全部が記録信号に応じて消失している
ことを特徴とする記録・再生媒体。
【請求項１８】
前記突起は、筒状炭素分子である
ことを特徴とする請求項１６に記載の記録・再生媒体。
【請求項１９】
前記突起は、壁状炭素分子である
ことを特徴とする請求項１６に記載の記録・再生媒体。
【請求項２０】
前記信号記録領域のみからなる列と、前記信号記録領域を含まず前記アドレス領域を含む列が所定の割合で配置されている
ことを特徴とする請求項１７に記載の記録・再生媒体。
【請求項２１】
前記複数の突起は、前記信号記録領域および前記アドレス領域に加え、サーボ領域を構成している
ことを特徴とする請求項１７に記載の記録・再生媒体。
【請求項２２】
前記アドレス領域を含む列に複数の突起からなるサーボ領域が含まれている
ことを特徴とする請求項１７に記載の記録・再生媒体。
【請求項２３】
前記信号記録領域、前記アドレス領域および前記サーボ領域が同じ列に含まれている
ことを特徴とする請求項２１に記載の記録・再生媒体。
【請求項２４】
前記複数の突起は、保持基板と電極膜とからなる複合基板の前記電極膜に接して形成されている
ことを特徴とする請求項１６に記載の記録・再生媒体。
【請求項２５】
前記複数の突起は、保持基板と電極膜とからなる複合基板の前記電極膜に転写された触媒金属を用いて成長したものである
ことを特徴とする請求項２４に記載の記録・再生媒体。
【請求項２６】
前記触媒金属は、Ｔａ（タンタル），Ｗ（タングステン），Ｐｔ（白金），Ｖ（バナジウム），Ｍｎ（マンガン），Ｆｅ（鉄），Ｃｏ（コバルト），Ｎｉ（ニッケル）およびＭｏ（モリブデン）からなる遷移金属の群のうちの少なくとも１種、またはその合金である
ことを特徴とする請求項２５に記載の記録・再生媒体。
【請求項２７】
前記突起からなる複数の列の間の距離（トラックピッチ）が原子１個の直径以上であり、かつ２５０ｎｍ以下である
ことを特徴とする請求項１６に記載の記録・再生媒体。
【請求項２８】
前記複数の突起は、絶縁材料からなるコーティング層により埋め込まれている
ことを特徴とする請求項２４に記載の記録・再生媒体。
【請求項２９】
前記複数の突起の先端と前記コーティング層の表面が同一面となるよう平坦化されており、その平坦化面の上に誘電体膜を備えた
ことを特徴とする請求項２８に記載の記録・再生媒体。
【請求項３０】
少なくとも信号記録領域およびアドレス領域を有する記録・再生媒体の、前記信号記録領域に信号を記録するための信号記録装置であって、
前記記録・再生媒体のアドレス領域から信号を再生するための再生針および前記記録・再生媒体の信号記録領域に信号を記録するための記録針を含む複数の記録・再生針と、
前記再生針からの再生信号に基づき前記記録・再生媒体のアドレスを検出するアドレス検出手段と、
前記検出されたアドレスに基づき前記記録・再生針を前記記録・再生媒体の所定の位置に配置する記録・再生針配置手段と、
前記記録・再生針と前記記録・再生媒体の表面との間の距離を所定の距離に維持する距離維持手段と、
データ信号に応じて前記記録・再生針から前記記録・再生媒体の信号記録領域に電気特性の変化を生じる大きさの電流を流す電流印加手段と
を備えたことを特徴とする信号記録装置。
【請求項３１】
前記距離維持手段は、前記記録・再生針がばね力を有するものであり、前記記録・再生媒体に所定の圧力で押し付けるものである
ことを特徴とする請求項３０記載の信号記録装置。
【請求項３２】
前記記録・再生針を複数個有すると共に、前記複数の記録・再生針を所定の傾き角度に維持する傾き角度制御手段を備え、前記複数の記録・再生針を用いて同時に前記信号記録領域への記録を行う
ことを特徴とする請求項３１記載の信号記録装置。
【請求項３３】
少なくとも信号記録領域およびアドレス領域を有する記録・再生媒体の、前記信号記録領域に信号を記録するための信号記録方法であって、
前記記録・再生媒体のアドレスを検出するアドレス検出ステップと、
前記検出されたアドレスに基づき記録・再生針を前記記録・再生媒体の所定の位置に配置する記録・再生針配置ステップと、
前記記録・再生針と前記記録・再生媒体の表面との間の距離を所定の距離に維持する距離維持ステップと、
データ信号に応じて前記記録・再生媒体の信号記録領域に前記記録・再生針から電流を流して信号記録を行う信号記録ステップと
を含むことを特徴とする信号記録方法。
【請求項３４】
前記複数の記録・再生針を所定の傾き角度に維持する傾き角度制御ステップを更に備える
ことを特徴とする請求項３３記載の信号記録方法。
【請求項３５】
前記信号記録ステップにおいては、複数の記録・再生針によって複数のトラックの前記信号記録領域への記録を同時に行う
ことを特徴とする請求項３３記載の信号記録方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の突起列からなるアドレス領域および信号記録領域を有する記録・再生媒体、並びにこのような記録・再生媒体の信号記録領域への書き込みを行うための信号記録装置および信号記録方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータの利用形態が、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）を用いて大容量の映像や音声信号処理を頻繁に行うようになってきている。これに伴い、小型の高密度の不揮発性（電源を切っても記録情報が消失しない性質をいう。）のデータストレイジの記録密度の向上に対する要望が更に強くなってきている。従来のこの分野におけるデータストレイジとしては、ハードディスクが中心的な存在である。ハードディスクの現状と将来については、非特許文献１に段落番号０００３に示すように以下のように記載されている。
【０００３】
現在市販されているハードディスクは、横方向の磁化を利用した面内磁気記録方式であるが、将来、記録密度を向上させ得るとしても、熱エネルギーにより媒体に記録された磁化情報が徐々に消失する熱揺らぎ効果により、１平方インチ当たり１５０ギガビットの面記録密度が限界とされている。これを解決すべく、磁化が媒体の面内にある、面内磁化（ハードディスクならディスク面内、磁気テープならテープ面内）ではなく、磁化される方向が媒体の面の厚さ方向、つまり媒体面に垂直な、垂直磁化の方式の開発が進められている。しかしながら、現在、垂直磁化材料として研究されているものは、実用化へ最も近いと見られているＣｏ  Ｃｒ（コバルトクロム）合金を始めとした、限られた物質のみであり、磁気性能や安定性、コスト等、実用化へ向けての多様な要求には応えきれていない。
【０００４】
一方、ハードディスクのようなメカニカルな構成を用いない記録媒体として、ＭＲＡＭ  （Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ  ）  が最近注目を集めている。ＭＲＡＭでは：磁気コアの替わりにわずか数原子分という極めて薄い絶縁物の層を磁性体ではさんだＴＭＲ（Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ  Ｍａｇｎｅｔｏ  Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）  素子を使用する。ＴＭＲ素子は、トンネル効果によって磁性体の層の磁化方向に依存する薄い絶縁物の層における電気抵抗の変化を利用するものである。ＭＲＡＭも現在は、特許文献３等に記載されているようにその実用化が検討されている。
【０００５】
ハードディスク、ＭＲＡＭ，ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ：この用語の本来の意味は、記憶場所や順序に関係なく同一時間でデータにアクセスできる記憶装置であるが、別の意味として書き込み可能メモリの意味にも伝統的に用いられている。以下においては、書き込み可能メモリの意味でＲＡＭの用語を用いる。）媒体として、ＰＣの内部で使用する場合には機能的な問題はそれほどない。しかし、データの長期保存を行う、いわゆるアーカイブ・メディア（保存専用の媒体）として多量のデータを保存するには不適当である。その理由としては、一度書き込んだら、データの消失が許されないというアーカイブ・メディアに要求される特質に対しては、ハードディスクやＭＲＡＭの有する機能の一つである容易に書き込み消去できることは、却って負の要因となるからである。
【０００６】
アーカイブ・メディアの分野では、情報を記録媒体の物理構造の変化として記録する光ディスクが適しており、大容量のＲＡＭまたはＷＯＲＭ（Ｗｒｉｔｅ  Ｏｎｃｅ  Ｒｅａｄ  Ｍａｎｙ  Ｍｅｄｉａ  ：一度書き込み可能媒体）  が好適である。
【０００７】
ＷＯＲＭは、媒体にユーザが信号を記録する前の未記録媒体においては、再生しても何らの意味ある情報が得られず、媒体は信号を記録する機能のみを有する記録媒体であり、記録後の記録済み媒体においては、既に信号が記録された領域においては、更に異なる信号の上書きをすることができず、その記録された信号を再生する機能のみを有する再生媒体であり、このＷＯＲＭは、書き換えができない点において、証拠物件としての立証能力が高いこともアーカイブ・メディアに用いる場合の優位性がある。ＲＡＭ光ディスクとしては、ＤＶＤ−ＲＡＭ（再書き込み可能のデジタル・バーサタイル・ディスク）  が現在多用されている。また、ＷＯＲＭ光ディスクとしては、ＣＤ−Ｒ（  一度書き込み可能のコンパクト・ディスク），ＤＶＤ−Ｒ（一度書き込み可能のデジタル・バーサタイル・ディスク）  が現在広く使われている。ＣＤ−Ｒでは、最短ピット長（３Ｔ長）が８３３ｎｍで、トラックピッチは１．６μｍであり、その容量は６４０ＭＢ（Ｍｅｇａ  Ｂｙｔｅ：１０の６  乗バイト）である。記録密度は１平方インチ当たり０．５ギガビットである。ＤＶＤ−ＲＡＭ，ＤＶＤ−Ｒでは、最短ピット長（３Ｔ長）が４００ｎｍで、トラックピッチは０．７４μｍであり、容量４．７ＧＢ（Ｇｉｇａ  Ｂｙｔｅ：１０の９乗バイト）である。記録密度は１平方インチ当たり３．８ギガビットである。非特許文献２に光ディスクにおける主要な技術が網羅されており、本出願に記載の発明に関連するサーボ方式、信号変調方式について体系的に記載がなされている。
【０００８】
これらのＲＡＭ光ディスク，ＷＯＲＭ光ディスクの製造においては、原盤（スタンパ盤）を製造し、この原盤を用いてポリカーボネイトを射出成型して、アドレス領域をプリピットで設け、記録領域の光磁気膜あるいは層変化膜に信号を書き込む技術が一般的である。基板の製造においては、記録すべきアドレスや、記録時に案内溝となるグルーブを形成できるように変調を施したレーザビームを０．９以上のＮＡ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ）のレンズで収束して、ガラス基板上のフォトレジスト膜に照射してピットを露光して形成し、このピットを電鋳により金属表面に転写して製造するのが、一般的であり特許文献１に従来の技術の一例が開示されている。
【０００９】
フォトレジストにレーザ光を照射するに際して、ＡＯＤ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄｅｆｌｅｃｔｏｒ）を用いて案内溝を蛇行させる方法が特許文献６に記載されている。また、このようにして形成されるウォブルピットからトラックに追従するために必要とされるトラッキングエラーを検出する技術であるトラック・ウォブリング法が、非特許文献２に開示されている。
【００１０】
従来の光ディスクのマスタリング技術でどの定度の微細加工ができるかについては、電子ビームを用いる方法が非特許文献４  に記載されており、トラックピッチ（信号が記録されたトラックとトラック間の距離）を０．２９μｍとすることができた旨が開示されている。
【００１１】
更に、これらの記録再生原理とは異なる記録再生原理に基づく高密度データ記録再生方式が従来、種々開示されており、特許文献２には、突起を記録マークとして、この突起に流れるトンネル電流を検出することにより針状構造の有無を記録情報として利用する記録・再生方式と突起の作成をトンネル電流の作用により行うことが記載されている。特許文献４には、原子オーダの凹凸によって信号を記録する円盤状のディスク基板を回転させ、ディスク基板との距離をサーボ機構の作用により所定の距離に保ち、原子オーダーの凹凸の形状をトンネル電流により検出する再生装置が記載されている。
【００１２】
一方、ナノ材料の分野では、１９９１年の非特許文献６に記載のカーボンナノチューブの発見以来、電子産業においてカーボンナノチューブの応用をしようとする学会、産業界の研究が活発となり、非特許文献３および非特許文献５にカーボンナノチューブの電子産業への応用例がまとめて紹介されている。特許文献５にはカーボンナノチューブの先端から電界放射を生じさせ、ＳＰＭ（走査型プローブ顕微鏡）の探針として用いる技術が開示されている。
【００１３】
特に、ナノチューブを規則正しく配向する技術としては、特許文献７乃至特許文献１６に種々の技術が開示されており、規則正しく配向されるナノチューブの応用例として、ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅ  ）、例えば、画像表示装置に用いる例が開示されている。また、非特許文献７には、炭素構造体を二次元の壁状に形成するカーボンナノウォールが開示されている。
【００１４】
【特許文献１】
特開２００２−２５１７９５
【特許文献２】
特開平９−２８２７２４
【特許文献３】
特開２００２−３１４１６４
【特許文献４】
特開平５−２７４７２５
【特許文献５】
特開２００２−１２２５２９
【特許文献６】
特開２００２−１９５１０６
【特許文献７】
特開２００１−１６２６００
【特許文献８】
特開２００２−２９３５２３
【特許文献９】
特開２００３−１２３１２
【特許文献１０】
特開２００２−２２０３００
【特許文献１１】
特開２００１−１９５９７２
【特許文献１２】
特開平１１−１３９８１５
【特許文献１３】
特開２００２−１００２８０
【特許文献１４】
特開２００１−２３５０６
【特許文献１５】
米国特許６３３９２８１
【特許文献１６】
米国特許６４４０７６１
【非特許文献１】
日経エレクトロニクス  平成１４年９月２３日号  ＰＰ６７〜７２
【非特許文献２】
光ディスク技術  ラジオ技術社  平成元年２月１０日発行  ＩＳＢＮ４−８４４３−０１９８−５
【非特許文献３】
別冊日経サイエンス  「ここまで来たナノテク」  発行日２００２年１０月９日  発行  日経サイエンス社  発売  日本経済新聞社
【非特許文献４】
Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｊｏｕｒｎａｌ  Ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ／１９９８年４  月／Ｖｏｌ．３７  Ｎｏ．４Ｂ／Ｐ．  ２１３７−２１４３「Ｈｉｇｈ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｍａｓｔｅｒｉｎｇ  Ｕｓｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂｅａｍ」  Ｙｏｓｈｉａｋｉ  Ｋｏｊｉｍａ  ｅｔ  ａｌ
【非特許文献５】
カーボンナノチューブ  株式会社情報機構  ２００２年４月２６日  発行  ＩＳＢＮ４−９０１６７７−０１−２
【非特許文献６】
Ｓ．Ｉｉｊｉｍａ    Ｎａｔｕｒｅ  ３５４，５６（１９９１）
【非特許文献７】
Ｙｉｈｏｎｇ  Ｗｕ  ＮＡＮＯ  ＬＥＴＴＥＲＳ  ２００２  Ｖｏｌ．２．Ｎｏ．４  ３５５−３５９
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
将来、画像処理がＰＣにおいて、現在よりもさらに頻繁に行われるのは必至である。例えば、急速に普及するブロードバンド・インターネット時代においては、ネットワークの中に巨大な記録容量を有するデータストレイジが要求される。ここにおいて、このデータストレイジの容量は一台でその機能を果そうとすれば、巨大な記録容量を要求することとなり現実的ではない。そこで、記録データを長期に保存できる小型の記録媒体に一旦記録しておき、必要に応じて使用をすることが望ましい。この点、例えば、１枚当たり１ＴＢ（Ｔｅｒａ  Ｂｙｔｅ  １０の１２乗バイト）程度の記録容量を有する媒体に必要なデータを順次記録して、保存しておき、必要に応じて取り出し、再生専用の装置で必要なデータを読み出す使用方法が現実的なものとなる。
【００１６】
より具体的には、小型の高速なデータストレイジを複数台用いてこれらの１ＴＢ程度に区切られた情報を編集して、ネットワークにアップロードする方式が非常に有効なものとなる。ここにおいて、１ＴＢ程度の容量の媒体が適しているのは、映像データとしてこれぐらいの単位で処理すれば、超高細精度の非圧縮の映像を数時間分記録するのに十分な容量だからである。しかしながら、従来の技術で１ＴＢ程度の記録容量を確保しようとするとＤＶＤと同じ記録フォーマットを採用する場合においては、記録面の面積が２００倍以上必要となる。そのため、記録媒体自体が大型化して、その取り扱いが困難となり、同時に、その媒体に対して記録・再生を行う装置も巨大化して現実的ではない。しかしながら、ＤＶＤ程度のサイズで１ＴＢの記録容量を確保する媒体は、未だ社会に提供されておらず、その出現が待ち望まれているものである。
【００１７】
光ディスクの分野において、そのような媒体が存在しない理由は、記録密度はレーザ波長λとレンズのＮＡとにより原理的に定まるので、現在の４００ｎｍ付近であるレーザの波長が１／１０以下とならない限りそのような高密度を記録する記録方法自体が存在しないこと、また、電子ビームを使用してもトラックピッチが０．２９μｍ程度しか実現できないことが挙げられる。更に、ＲＡＭ光ディスクで採用されるスタンパーの凹凸に応じてポリカーボネイト等の樹脂を流し込み、樹脂を硬化させることにより複製基板を製作する大量生産の方法を用いる手法は、樹脂を流しこむ空間のサイズを従来よりも一桁以上微細な寸法にした場合においては、樹脂がうまく流れず、適用が困難となるからである。
【００１８】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、従来にない、高密度な記録・再生媒体、並びに、そのような記録・再生媒体への信号記録を行う信号記録装置および信号記録方法を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の記録・再生媒体は、空間的に一列に、所定の幅を有し、かつ、複数の突起を一または二以上の数の列について有し、複数の突起は、信号を記録するための信号記録領域と、信号記録領域の特定の位置を表すためのアドレス領域とを構成し、アドレス領域においては、突起がアドレス信号に応じた間隔で列方向に配置され、信号記録領域においては、突起が密接して列方向に配置された構成を有するものであり、信号記録領域へは信号が未記録の状態であり、記録媒体として機能する。ここで、突起には、針状や壁状のものが含まれる。
【００２０】
本発明の第２の記録・再生媒体は、空間的に一列に、所定の幅を有し、かつ、記録信号に応じて所定の長さを有して配列された複数の突起を一または二以上の数の列について有し、複数の突起は、信号を記録するための信号記録領域と、信号記録領域の特定の位置を表すためのアドレス領域とを構成し、アドレス領域においては、前記突起がアドレス信号に応じた間隔で列方向に配置され、信号記録領域においては、前記突起が列方向に密接して配置されると共に、各突起の一部または全部が記録信号に応じて消失している構成を有している。第２の記録・再生媒体は、信号記録領域に対して信号が記録の状態であり、再生媒体として機能する。
【００２１】
また、本発明の信号記録装置は、本発明の第１の記録・再生媒体（記録媒体）の信号記録領域に信号を記録するためのものであって、記録・再生媒体のアドレス領域から信号を再生するための再生針および記録・再生媒体の信号記録領域に信号を記録するための記録針を含む複数の記録・再生針と、再生針からの再生信号に基づき記録・再生媒体のアドレスを検出するアドレス検出手段と、検出されたアドレスに基づき記録・再生針を記録・再生媒体の所定の位置に配置する記録・再生針配置手段と、記録・再生針と前記記録・再生媒体の表面との間の距離を所定の距離に維持する距離維持手段と、データ信号に応じて記録・再生針から記録・再生媒体の信号記録領域に電気特性の変化を生じる大きさの電流を流す電流印加手段とを備えた構成を有するものである。
【００２２】
更に、本発明の信号記録方法は、本発明の第１の記録・再生媒体（記録媒体）の信号記録領域に信号を記録するための方法であって、記録・再生媒体のアドレスを検出するアドレス検出ステップと、検出されたアドレスに基づき記録・再生針を前記記録・再生媒体の所定の位置に配置する記録・再生針配置ステップと、記録・再生針と前記記録・再生媒体の表面との間の距離を所定の距離に維持する距離維持ステップと、データ信号に応じて記録・再生媒体の信号記録領域に前記記録・再生針から電流を流して信号記録を行う信号記録ステップとを含むものである。
【００２３】
本発明の第１の記録・再生媒体では、複数の突起をカーボンナノチューブ等の筒状分子により構成することによって、従来にない高密度のデータ記録が可能になる。本発明の第２の記録・再生媒体は、第１の記録・再生媒体の信号記録領域にデータが高密度に記録されたものであり、高密度データの再生が可能となる。
【００２４】
本発明の信号記録装置または信号記録方法では、再生針からの再生信号に基づき記録・再生媒体のアドレスが検出され、その検出されたアドレスに基づき記録・再生針が記録・再生媒体の所定の位置に配置されると共に、記録・再生針と記録・再生媒体の表面との間の距離が所定の距離に維持される。この状態で、データ信号に応じて、記録・再生針から記録・再生媒体の信号記録領域に電流が流される。従って、記録・再生媒体として本発明の第１の記録・再生媒体を適用することにより、信号記録領域を構成する突起等の一部または全部が消失され、これにより記録が行われて本発明の第２の記録・再生媒体を得ることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、具体的な実施の形態の説明に先立ち、本発明の概要を説明する。先ず、記録・再生媒体およびその製造方法について説明し、続いて、この記録・再生媒体に信号を記録するための信号記録装置および信号記録方法について説明する。
【００２６】
〔記録・再生媒体〕
本発明に係る媒体の特徴は、ユーザが信号を記録する前の未記録媒体においては、再生しても何らの意味ある情報が得られず、信号を記録する機能のみを有する記録媒体であり、記録後の記録済み媒体においては、既に信号が記録された領域においては、更に異なる信号の上書きをすることができず、その記録された信号を再生する機能のみを有する再生媒体（すなわちＷＯＲＭ）である。なお、本明細書において、「記録・再生媒体」とは、記録機能および再生機能を有する媒体（記録媒体）と、再生機能のみを有する媒体（再生媒体）のいずれをも含むものである。
【００２７】
（記録媒体）
本発明の記録・再生媒体は、少なくともアドレス領域と信号記録領域とを有するものであり、これら領域にさらにサーボ領域を付加することもできる。媒体の形状は、方形、円盤状を代表例とするが、その他の如何なる形状であってもよい。アドレス領域，信号記録領域およびサーボ領域は、針状の突起または壁状の突起（以下，両者を含めて突起と総称をする。）により形成されている。
【００２８】
アドレス領域は、媒体上の位置を特定するための領域であり、予め定める所定のフォーマットで記録される。ここで、フォーマットとは、所定の変調方式、および所定のアドレスの指示方式により特定される信号記録の形式をいう。
【００２９】
信号記録領域には、信号を記録する前の未記録媒体においては、その全面に渡って微細な突起が一様の構造で形成されている。突起は導体特性または半導体特性を有し、導電性特性を有する基板に形成される。基板は、突起と一体の部材として単一の材料で構成されるもののみならず、導体または半導体特性を有する突起の部材とは異なる材料であってもよく、突起が形成される導体または半導体の膜を保持するに十分な剛性を有する導体、半導体または絶縁体に積層する構造であってもよい。突起は、例えば、筒状炭素分子や壁状炭素分子により構成することができる。筒状炭素分子は、例えば、カーボンナノチューブであり、壁状炭素分子は、例えば、カーボンナノウォールである。
【００３０】
サーボ領域は、上述のアドレス領域および信号記録領域を、後述する記録・再生針（記録および／または再生に用いる針を表す。以下，同じ。）で精確にトレースするという機能を発揮できるようにするための領域である。後述するウォブリング法、複数の再生針を用いる方法等を採用する場合においては、このサーボ領域は、信号の記録・再生において必須の領域ではないが、サーボ領域を設けることにより、記録・再生針を簡易な構造とすることができ、あるいは、サーボ系の構成を容易にすることができる。
【００３１】
このような各領域を備えた記録媒体において、突起はトラックを形成する。ここで、トラックとは、突起が空間的に列状に配置された構造を言い、基板の表面に略垂直に形成される。隣接するトラックとの間隔をトラックピッチと定義する。突起で形成されるトラックとトラックの間には、空間が形成されるか、または、トラックを構成する材料とは電気的特性が異なる材料が配置される。トラックピッチが微小であればあるほど記録媒体に記録できる信号の記録容量は増加する。
【００３２】
トラックの一形態は、アドレス領域、信号記録領域およびサーボ領域の各領域が一のトラック中に混在するものである。
【００３３】
このトラックの別の形態としては、複数のトラックが組となって機能し、その中の一のトラック中に、アドレス領域およびサーボ領域が混在し、信号記録領域は、アドレス領域およびサーボ領域が設けられるトラックとは異なるトラックに設けられるものであってもよい。また、一のトラック中に、サーボ領域が設けられ、サーボ領域が設けられるトラックとは異なるトラックにアドレス領域と信号記録領域とが混在するものであってもよい。
【００３４】
（再生媒体）
上述の記録媒体において、信号の記録は、記録する信号に応じて突起の一部の構造を変化させることにより行われる。記録方法については後述するが、記録済み媒体は、未記録の記録媒体とはその構造が異なるために、例えば、信号記録領域の構造の変化を電気信号として検出することにより、再生媒体として機能するようになる。構造変化は、例えば、信号記録領域の突起を信号に応じて、すべて蒸発消失させるものであっても良く、突起の一部を切断するものであってもよい。このような媒体は再び信号を記録する前の状態に戻すことができないために、再生専用の媒体となる。
【００３５】
〔記録・再生媒体の製造方法〕
上述の微細な突起を有する記録媒体は次のようにして製造される。記録媒体を多量に生産するためには、一枚の記録媒体製造用原盤からの転写により、同一の構造を有する記録媒体を製造することが望ましい。従って、上記記録媒体の製造方法は、少なくとも先端に触媒を有する複数の突起を配置することにより、記録媒体製造用原盤を製造する記録媒体製造用原盤製造工程と、記録媒体製造用原盤を導体または半導体の特性を示す記録媒体原盤に密接または圧接させることにより、前記突起から触媒を前記記録媒体原盤に転写する触媒転写工程と、記録媒体原盤における触媒の転写面より複数の針状または壁状の構造体を成長させる構造体成長工程と、針状または壁状の構造体を後処理して媒体に信号を記録するのに好適な機能を生じさせるための後処理工程とを含むものである。
【００３６】
〔信号記録装置および記録方法〕
【００３７】
（信号記録装置）
本発明の信号記録装置では、記録媒体に信号を記録する際に、記録・再生針配置手段を用いて、記録・再生針を記録媒体の所定の位置に配置し、電流印加手段により記録・再生針と媒体の電極膜との間に突起を経由して電流を流し、そのジュ―ル熱により突起を焼き切ることにより行う。この場合において、突起の全部を蒸発消失させてもよいし、突起の一部を切断してもよい。突起の切断部がどのように配置されるかは、突起の切断が生じる位置を信号に対応させる方式（ポジション方式記録）であっても、切断のない突起の連続する長さを信号に対応させる方式（マーク長方式記録）のいずれであってもよい。よって、本発明の信号記録装置は、電流を所定の突起に流すための記録針を有する。
【００３８】
信号記録においては、媒体のどの領域に信号を記録するかを定めないと、記録信号を正しく再生することができない。よって、記録・再生媒体では、信号を記録する場所を特定するためにアドレス領域が設けられており、本発明の信号記録装置では、このアドレス領域の信号を検出するために、再生針を含むアドレス検出手段を有している。
【００３９】
記録・再生針配置手段は、複数の座標軸についての複数の位置制御手段から成る。トラックに沿って信号を所定の位置に記録するためには、トラックの上に正しく、記録・再生針を位置させることができなければならず、針配置手段、より具体的には、記録・再生針をトラックに沿って配置するためのトラッキング手段を有する。
【００４０】
更に、記録・再生針と突起との間の距離が一定でないと、媒体の場所、時間に応じて、記録時においては記録条件が異なり、再生時においては再生信号の大きさが異なるという不具合がある。よって、記録媒体と記録・再生針との距離を所定の距離に維持する距離維持手段を有する。距離維持手段は、所定の圧力で記録・再生針を媒体に押し付ける押し付け手段であっても、または、記録・再生針と媒体表面との距離を所定の距離に維持するためのサーボ手段であってもよい。
【００４１】
本発明の信号記録装置では、更に、記録・再生針の傾き角度制御手段を備えることができ、この傾き角度制御手段により、複数の記録・再生針を用いて複数のトラックへ同時に記録する場合において記録に用いられる針の相互の位置を適性なものとすることができる。
【００４２】
（信号記録方法）
本発明の信号記録方法は、記録・再生媒体の所定の位置に記録・再生針を配置する記録・再生針の記録・再生針配置ステップと、記録・再生針から検出されるアドレス信号を読み取って所定のアドレスを特定するアドレス検出ステップと、読み取ったアドレスに対応する信号記録領域に対して記録するデータに応じた電流を流す信号記録ステップとを備えている。ここにおいて、記録・再生針配置ステップは、記録・再生針と記録・再生媒体との距離を所定の距離に維持する距離維持ステップと、記録・再生針を記録・再生媒体の所定の位置に配置する記録・再生針移動ステップとを備えるものである。更に、記録・再生針を所定の傾き角度に維持するための傾き角度制御ステップを備えることにより、複数の記録・再生針により複数のトラックに同時に信号を記録することができる。
【００４３】
以下、具体的な実施の形態について説明する。
【００４４】
〔第１の実施の形態〕（記録媒体）
以下、第１の実施の形態として、図１（Ａ），（Ｂ）および図２を参照して本発明の記録・再生媒体の信号未記録状態における記録媒体について説明する。
【００４５】
図１（Ａ）はこの記録媒体１０の構成を表すものである。記録媒体１０は、石英基板１１上にアルミニウム（Ａｌ）膜１２を形成してなる複合基板の上にトラック０，１，２，…ｎ，ｎ＋１，…（以下，総称してトラックＴという）を有するものである。図１（Ｂ）はこのトラックＴの断面構成を拡大したものであり、アルミニウム膜１２に針状の多数の突起１３が形成されている。突起１３は、例えば円筒炭素分子の１種であるカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）により構成されている。突起１３と突起１３との間の空間には絶縁材料である酸化珪素（ＳｉＯ２  ）膜１４が充填されている。突起１３および酸化珪素膜１４のアルミニウム膜１２に接しない側の表面１５は略平坦な面である。ここで、アルミニウム膜１２を用いるのは導電性を有しながら、かつ、突起１３としてのＣＮＴを後述するＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：化学的気相成長  ）法により形成するに際して、触媒として作用することがないからである。
【００４６】
図２は、多数の突起１３がどのように配置されてトラックＴを形成するのかを示したものである。この図は記録媒体１０の表面１５側から見た透視図であり、丸印はＣＮＴ（突起１３）が配置された箇所を表している。複数のトラックＴは、所定の距離（トラックピッチＴｐ）だけ離間して互いに並行に設けられている。ここでは、サーボ領域ＳＶ、アドレス領域ＡＤＲおよび信号記録領域ＤＡＴＡの各領域が、一のトラックＴ中に所定の間隔で繰り返し形成されている。
【００４７】
サーボ領域ＳＶには、トラックＴの中心を通過するトラックＴ中心線に対して、内週側および外周側にずれたウォブル状のピットが形成されている。なお、ここでは、ピットとは、ＣＮＴの１個で形成される針状突起の断面により形成される領域のことをいう。カーボンナノウォールの場合には連続するために物理的ピットは存在しないが、１ピット単位の長さは観念できるために、所定の１単位の長さをピットと称する。
【００４８】
ウォブルピットのトラック中心からのずれ量は、ＣＮＴの直径またはトラックＴに垂直方向への長さをＤｃとすると、例えばＤｃ／２ずれている。このずれ量は、後述する記録・再生針の先端の形状に依存して定められる量である。記録密度向上およびＣＮＴを基板上の所定の位置に成型する成形特性の面では、Ｄｃの値は、０．４ｎｍ乃至１００ｎｍ程度の範囲に選択することが望ましい。サーボ領域ＳＶにおけるウォブルピット列ＳＬのトラックＴ方向への長さは、長いほどトラックＴからの離間に応じた電気信号（トラッキング誤差信号）のＳ／Ｎ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ  ）は良好となり、アドレス領域ＡＤＲについてもトラックＴ方向に長いほど信号読み取り時における読取誤り確率が低くなるが、データ領域ＤＡＴＡの領域が減少することにより、記録密度が低減する。従って、設計事項としては、これらの領域を妥当な長さに配分する必要がある。
【００４９】
なお、このようなウォブルピットを用いてトラッキングサーボを行う手法は、光ディスクの領域では従来から用いられている。本実施の形態においても、原理的に同様な手法で媒体に対するトラッキングサーボを行うことができる。この点についての詳細な説明は省略するが、一の再生針でトラックセンター（トラックＴの中心）から左側にずれたウォブルピットからの信号とトラックセンターから右側にずれたウォブルピットからの信号とを各々検出し、両方の信号の大きさが等しくなる場合、すなわち、トラッキング誤差信号が零となる場合に再生針がトラックセンターを通過していると判断をし、両方の信号の差に応じて再生針が移動するようアクチュエータを駆動することによって、常に再生針がトラックセンターを通過するようにすることができる。
【００５０】
アドレス領域ＡＤＲは、トラック番号Ｔｎ  ，  セクタ番号Ｓｎ  により構成される。トラック番号Ｔｎ  はトラックを特定するために順次トラックに付する番号を言い、セクタ番号Ｓｎ  は、トラック中におけるデータの区切り（セクタ）に順次付される番号をいう。アドレスは、これらトラック番号Ｔｎおよびセクタ番号Ｓｎを総称したものである。このアドレスは、所定の変調を施し所定のビット数のディジタル情報にした後にＣＮＴの有り無しとして記録されている。アドレスの変調方式は、マーク長変調方式としては、例えば、ＥＦＭ（Ｅｉｇｈｔ  ｔｏ  Ｆｏｕｒｔｅｅｎ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）  方式、ピットポジション方式としては、例えば、２−７方式が用いられる。図２は、マーク長方式の例を表したものである。マーク長（連続するピットの長さをいう。）の最短長は、ＣＮＴの直径に選ぶことができるが、例えば、ＥＦＭ方式を用いる場合には、最小のマーク長は３ピットの長さ、すなわち、ＣＮＴの直径の３倍の長さとなり、最長のマーク長は１１ピットの長さ、すなわち、ＣＮＴの直径の１１倍の長さとなる。なお、複数のＣＮＴの集合としてピットを定義することも、カーボンナノウォールの所定の長さを１ピットと定義することもできる。
【００５１】
信号記録領域ＤＡＴＡには、信号記録前においては、ＣＮＴが列状に密集して配置されている。上述したサーボ領域ＳＶ、アドレス領域ＡＤＲおよび信号記録領域ＤＡＴＡのいずれについても、図２に示したようにＣＮＴが１本ずつ並んでいることが必ずしも要求されず、複数本の束として、トラックに直交する方向にも複数本形成されていてもよい。しかしながら、記録容量を向上させる点からは、トラックピッチ（Ｔｐ）方向への記録密度を最も向上させることができるので、ＣＮＴを正しく一列に整列させることが望ましい。ここで、隣接するＣＮＴとＣＮＴとはファンデルワールス力によって、密着することなく最小の間隔であっても略０．３５ｎｍ離間して配置される。そのため、電流はＣＮＴの長手方向には流れるが、他のＣＮＴを横断する方向、すなわち、ＣＮＴの長手方向と直交する方向へは流れない。このことは、後述するＣＮＴを電流の熱で消失させる場合に、ＣＮＴを単位として消失が行われることを意味するものである。
【００５２】
〔第２の実施の形態〕（他の記録媒体）
図３は、本発明の第２の実施の形態を表すものである。なお、以下の実施の形態においては、先に述べた実施の形態と同一構成部分については同一符号を付してその説明は省略する。
【００５３】
本実施の形態に係る記録媒体２０Ａは、信号記録前の記録媒体の他の例であり、複数の信号領域のみのトラックに対して１個のアドレス領域が構成されている。図４はこの記録媒体２０Ａの一部分を拡大したトラック構成図であり、ここでは、例えば８個の信号領域トラック（トラック１〜８，ｎ〜ｎ＋７，・・・）に対して１個のアドレス領域トラック（トラック０，９，ｎ−１，ｎ＋８，・・・）が付加されている。信号領域トラックでは、多数のＣＮＴが密接して連続的に形成されている。
【００５４】
図４はアドレス領域トラックのフォーマットをも表している。本実施の形態では、アドレス領域トラックはセクタマークＳＭとアドレス領域ＡＤＲとからなる。セクタマークＳＭはセクタの先頭を示すマークでありセクタ毎に設けられる。セクタマークＳＭは検出が容易となるように、アドレス領域ＡＤＲの記録信号には存在しないアウトオブルール（Ｏｕｔ  ｏｆ  Ｒｕｌｅ）の信号が記録されており、セクタの先頭を容易に検出することが可能である。アドレス領域ＡＤＲには所定のトラック番号および当該トラック中におけるセクタ番号が記録されている。なお、ピットは、図５に示したように、複数本のＣＮＴから成る群として形成してもよい。
【００５５】
本実施の形態では、アドレス領域トラックにサーボ領域ＳＶは設けられていないが、第１の実施の形態と同様にサーボ領域ＳＶを設けることも可能である。しかし、本実施の形態ではウォブルピットを形成していないので、記録媒体の製造が、第１の実施の形態に比較してより容易となる。本実施の形態において、ウォブルピットを設けることなくどのようにサーボを行うかは後述する。セクタマークＳＭは、トラックに直交する線上に所定の間隔毎に配置されるが、各トラックにおけるセクタマークＳＭの先頭位置は、このトラックに直交する線上に一致して、その始点および終点のいずれか一方、または、両方が配置される。
【００５６】
記録媒体の形状は方形のみではなく、図６に示したように円盤状であってもよい。この場合において、トラックの形状は、同心円状（Ｃｏｎｃｅｎｔｒｉｃ）であっても、螺旋状（Ｓｐｉｒａｌ）であってもよい。記録媒体が円盤状である場合には、複数（Ｍ）本の信号記録領域トラックに対して１本のアドレス領域トラックが付加された状態で、１組の（Ｍ＋１）本のトラックとして媒体の最内周より最外周または最外周より最内周へとトラックが形成される。
【００５７】
〔第３の実施の形態〕（再生媒体）
次に、図７および図８を参照して本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第２の実施の形態に示した未記録状態の記録媒体２０Ａに信号を記録した後の再生媒体２０Ｂに係るものである。信号記録領域ＤＡＴＡにおけるＣＮＴ（突起１３）は記録信号に応じてその一部が切断部１６において切断されている。図８において、白抜きの丸で示した部分が信号の記録が行われた領域、すなわち、ＣＮＴに切断箇所を有する領域である。
【００５８】
〔第４の実施の形態〕（記録媒体の製造方法）
次に、第４の実施の形態として、前述の記録・再生媒体の製造方法について説明する。この方法は、記録媒体製造用原盤製造工程（図９乃至図１３）、触媒転写工程（図１４および図１５）、構造体成長工程（図２３（Ａ），図２３（Ｂ））、後処理工程（図２３（Ｃ）乃至図２４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ））を順に経て実現されるものである。
【００５９】
（記録媒体製造用原盤製造工程−１）
本工程は、未記録原盤の表面に対して、記録する信号に応じて時系列でエネルギー強度が変化するエネルギービームを相対的に移動させながら照射する照射工程と、記録材料の表面を溶融して固体から液体に変化させる溶融工程と、溶融工程において溶融した部分から放熱をさせることにより突起を形成する突起形成工程とを有するものである。
【００６０】
（照射工程）
まず、図９に沿って、照射工程に用いられる照射装置１００について説明する。
【００６１】
この照射装置１００は、Ｙ軸移動台１０１およびＸ軸移動台１０４を備えており、Ｙ軸移動台１０１の上に方形形状の基板１０２が配置される。この基板１０２は、０．６ｍｍの厚さの石英板の上に触媒金属，例えばＦｅ膜が１μｍの厚さに配置されたものである。触媒金属としては、その他、Ｔａ（タンタル），Ｗ（タングステン），Ｐｔ（白金），Ｖ（バナジウム），Ｍｎ（マンガン），Ｃｏ（コバルト），Ｎｉ（ニッケル）およびＭｏ（モリブデン）からなる遷移金属の群のうちの１種や、さらにはその合金を用いることができる。
【００６２】
Ｘ軸移動台１０４は転がり軸１０４ａ，１０４ｂを有し、略水平面である基準面Ｓの上をＸ軸方向に移動可能となっている。Ｘ軸移動力発生装置１０７は、移動台１０４をＸ軸方向に移動可能な力を発生させるものである。Ｘ軸移動力発生装置１０７は、Ｘ軸移動量検出・駆動部１０６が発生するＸ軸移動装置駆動信号１０６ａにより駆動されるようになっている。Ｘ軸移動量検出・駆動部１０６はバスライン１０８に接続されている。Ｘ軸方向の移動量は、Ｘ軸移動台１０４に固着されたＸ軸位置検出装置１０５により検出され、そのＸ軸移動量信号１０５ａがＸ軸移動量検出・駆動部１０６に入力されるようになっている。
【００６３】
Ｙ軸移動台１０１は転がり軸１０１ａ，１０１ｂを有し、Ｙ軸移動台１０１に固着されたＹ軸移動力発生装置１０３によってＹ軸方向に移動可能となっている。Ｙ軸移動力発生装置１０３はＹ軸移動量検出・駆動部１１６が発生するＹ軸移動装置駆動信号１１６ａにより駆動されるようになっている。Ｙ軸移動量検出・駆動部１１６はバスライン１０８に接続されている。Ｙ軸移動台１０１のＹ軸方向の移動量は、Ｙ軸移動台１０１に固着されたＹ軸位置検出機構（図示せず）により検出され、そのＹ軸移動量１１６ａがＹ軸移動量検出・駆動部１１６に入力されるようになっている。
【００６４】
バスライン１０８には制御部１１０が接続されており、この制御部１１０により装置全体を制御するようになっている。制御部１１０からはデータ信号１１０ａが出力され、このデータ信号１１０ａは変調部１１１によって変調がなされ記録信号１１１ａとなる。変調方式は、例えばＥＦＭ（Ｅｉｇｈｔ  ｔｏ  Ｆｏｕｒｔｅｅｎ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）である。レーザ光発生部１１２は記録信号１１１ａに応じて発光するレーザを備えており、このレーザは、波長と位相の揃った平行ビーム（以下，レーザビーム，エネルギービームともいう）１１２ａを発生する。平行ビーム１１２ａはＡＯＤ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄｅｆｌｅｃｔｏｒ）１１５を通過してレンズ（集光レンズ）１１３により集光され、そのビームスポットＢＳが基板１０２上に形成される。レーザ光発生部１１２は、基準面Ｓに対して固着されており平行ビーム１１２ａと基準面Ｓとの位置関係は一定に保たれる。
【００６５】
ＡＯＤ変調器１１４は、制御部１１０から出力されるデータ信号１１０ａを受けてＡＯＤ変調信号１１４ａを発生する。ＡＯＤ変調信号１１４ａは、ＡＯＤ１１５に入力され、レーザ光発生部１１２から出力された平行ビーム１１２ａのレンズに対する入射角を変更する。すなわち、データ信号１１０ａがウォブルピットを示す場合には、平行ビーム１１２ａは、図１０（Ａ）または図１０（Ｂ）に示したように、レンズ１１３に対して垂直に入射せず、斜め方向から入射するようにされるので、ビームスポットＢＳはレンズ１１３の中心を通過する線１１３ａの直下に集光することとはならず、ずれたものとなる。ビームスポットＢＳを、図１０（Ａ）に示したように図面の面内で左方向へずらすか、図１０（Ｂ）に示したように図面の面内で右方向へずらすかは、ＡＯＤ変調器１１４に与えるＡＯＤ変調信号１１４ａの極性による。これによりサーボ領域ＳＶにおいて、トラック中心よりずらしたウォブルピットを形成することができる。ウォブルピットを形成しない場合には、ＡＯＤ変調器１１４においてＡＯＤ変調信号１１４ａを零として変調をしなければ、ビームスポットＢＳは変位されることがなく、トラック中心を通過する。
【００６６】
レンズ１１３は図示しないフォーカス・アクチュエータによりＺ軸方向に移動可能となっている。平行ビーム１１２ａの基板１０２からの反射光の一部は、レーザ光発生部１１２に設けられたフォーカスエラー検出機構（図示せず）によりフォーカスエラー信号となり、Ｚ軸方向のレンズ１１３と基板１０２との間の距離を検出する。フォーカスエラー信号をフォーカス・アクチュエータにフィードバックすることにより、ビームスポットＢＳは絞られる。フォーカスサーボは、アスティグマ法などの光ディスク製造における慣用技術により行われる。レーザ光を完全にオフとするとフォーカスサーボに影響を及ぼすような変調方式を採用する場合には、変調信号がオフを示すときにも完全にオフとはせずに、媒体の表面の温度上昇により表面の溶融が生じない程度の微量のレーザ光を発光させてフォーカスサーボを行うことが望ましい。
【００６７】
次に、この照射装置１００を用いたエネルギービームの照射工程について説明する。この照射装置１００では、制御部１１０が装置全体を制御する。
【００６８】
まず、Ｘ軸移動量検出装置１０５が、基板１０２におけるビームスポットＢＳのＸ方向の位置を検出しＸ軸移動信号１０５ａを出力すると、このＸ軸移動信号１０５ａはＸ軸移動量検出・駆動部１０６において電気信号に変換されたのち、バスライン１０８を通じて制御部１１０に送られる。Ｘ軸移動信号１０５ａを受けた制御部１１０は、Ｘ軸移動量検出・駆動部１０６を介して、Ｘ軸移動装置駆動信号１０６ａをＸ軸移動力発生装置１０７に対して出力する。Ｘ軸移動力発生装置１０７では、このＸ軸移動装置駆動信号１０６ａを受けてＸ軸移動信号１０５ａの値が所定の等速度運動を示すようにＸ軸移動台１０４をＸ軸方向に移動させる。
【００６９】
このＸ軸方向へ移動するＸ軸移動台１０４上の基板１０２に対して、制御部１１０の制御によりレーザ光発生部１１２から記録信号１１１ａに応じたビームスポットＢＳが照射される。そして、制御部１１０は、ビームスポットＢＳがＸ軸方向に所定の位置（記録領域の終点）まで移動すると、レーザ光の光量を弱くして、Ｘ軸移動力発生装置１０７を駆動させることにより、ビームスポットＢＳをＸ軸方向の記録始点まで再び移動させる。その後、Ｙ軸移動力発生装置１０３によって、ビームスポットＢＳを、Ｙ軸方向にトラックピッチに対応する所定の距離だけ移動して停止させる。このときのＹ軸方向の移動距離は、Ｙ軸移動力発生装置１０３から出力されるＹ軸移動量信号１０３ａにより検知される。上述の工程を繰り返すことにより、基板１０２上の所定の位置に、データ信号１１０ａに応じて変調されたビームスポットＢＳを照射することができる。
【００７０】
（溶融工程）
次に、上述のように照射されるレーザビームの作用（溶融工程）について説明する。均一な分布で位相と波長が揃った平行光であるレーザビーム１１２ａを円状のレンズ１１３で集光すると、基板１０２の表面におけるビームスポットＢＳは、図１１（Ａ）に示したように円形となる。ここで、Ｄ１  はスポット直径である。ビームスポットＢＳ内のエネルギー強度は、同図に示したように中心部ほど大きく、周辺部ほど小さくなり、裾野は大きく広がっている。
【００７１】
一般的に、スポット径を表わす場合には、全ビームエネルギーの略８４％が含まれる半径（Ａｉｒｙ）ディスク半径を用いる。Ａｉｒｙディスク半径は０．６１×λ（レーザ波長）÷ＮＡ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ）で表される。例えば、Ｋｒレーザ（λ＝３５１ｎｍ）とＮＡ＝０．９のレンズを用いれば、Ａｉｒｙディスク半径は略２４０ｎｍである。なお、従来の基板製造方法においては、フォトリソグラフィを用いており、略Ａｉｒｙディスク半径の内側では感光反応が生じ、Ａｉｒｙディスク半径Ｄ０  は２倍（略４８０ｎｍ）以下にはトラックピッチを狭めることは困難であった。
【００７２】
しかしながら、本実施の形態においては、上述のような溶融工程を有しているので、事情が異なり、更にトラックピッチを小さくすることができる。以下、この点につき説明する。
【００７３】
図１１（Ｂ）に示したＤ１  は、短パルスのレーザ発光を行ったときの、Ａｉｒｙディスク半径の２倍の値であるＡｉｒｙディスク直径を示す。ここで、レーザ光が照射された部分では温度上昇が生じるが、Ａｉｒｙディスク半径内のすべての領域でＦｅの溶融が生じということではない。Ｆｅの溶融が起こる領域は直径Ｄ２  となる領域である。Ｄ２  の大きさは、記録材料ごとにレーザの出力を制御することにより決定される。ここで、レーザがオン状態を維持すれば、基板１０２とビームスポットＢＳが相対的に移動し、略Ｄ２  の幅を有しながら線状に溶融が進行する。
【００７４】
（突起形成工程）
上述のように基板１０２上でＦｅが溶融し、その後、冷却過程を経て突起が形成される。図１１および図１２は基板１０２に突起が形成された後の斜断面構造を表すものである。以下にこのような構造が形成される過程を説明する。
【００７５】
基板１０２とビームスポットＢＳが相対的に移動する場合、基板１０２の表面であってビームスポットＢＳの中心付近のＦｅはレーザのエネルギーにより溶融する。Ｆｅが溶融するとその体積は増加する。ビームスポットＢＳは基板１０２に対して移動するので、既照射部（ビームスポットが通過して現在は照射を受けていない部分、あるいは、照射のエネルギーの裾がかかっている部分をいう。）についての熱の移動を考えると、現在照射されている部分から拡散により熱の供給を受けるものの、既照射部からの拡散により放熱する熱の量が多くなる。そうすると、表面温度は下がり再び固体状態に戻る。このとき、周囲の体積が増加する部分に押され最後に固まる部分、すなわち、既照射部であってビームスポットの中心付近が通過した部分に突起が形成される。
【００７６】
ここに、突起が形成される部分、すなわち、突起部とは、その先端（最も高さが高い部分を先端と定義する。）の高さＨの１／１０の高さの部分を含む領域をいうものとする。突起部の形状は、レーザ光がパルスである場合あるいは媒体とレーザとの相対運動が生じていないときは略円錐の形状となり、その先端ほど先細りとなる。図１１（Ｂ）に示したＤ３  は、この突起部の断面の直径を表すものである。レーザ光が連続光である場合であって、基板１０２とレーザとの相対運動が生じている場合には、略Ｄ３  の幅を有する連続する突起部となる。突起部の先端の高さＨの９／１０の高さとなる部分の領域を先端部と定義すると、図１１（Ｂ）に示したＤ４  は、このときの直径（レーザ光がパルスである場合）または幅（レーザ光が連続光である場合）を表すものである。本実施の形態では、Ｄ１  は４８０ｎｍ，Ｄ２  は１００ｎｍ，Ｄ３  は２０ｎｍ，Ｄ４  は３ｎｍとなるように選択した。これらの値は、レーザビーム強度、媒体の各部の厚み等の構造、材料の種類に応じて任意に選択可能な量である。
【００７７】
媒体が方形状である場合にはトラックの始点から終点まで、媒体が円盤状である場合には一回転するまで、照射を行うことによって、突起部を一列に形成することができる。二以上の列は、ビームスポットＢＳを既に形成された突起部の横を再び通過させることによって形成することができ、何列であっても１列に並ぶ複数の列を形成することができる。このとき、突起部が形成されている位置と現在溶融が生じている位置とが接するまでビームスポットＢＳが寄っても、このビームスポットＢＳが既に形成された突起部を破壊することはない。よって、形成可能な最小のトラックピッチの値は、図１１（Ｂ）に示したように、Ｄ４  とＤ３  の和の半分の値となる。この値は、従来、光ディスクが達成している２９０μｍより小さいものである。この方法によれば、トラックピッチは、従来の２９０μｍより狭い２５０μｍも可能であるのみならず、例えば、Ｄ２  を１００ｎｍ、Ｄ３  を２０ｎｍとすると、トラックピッチは、６０ｎｍまで狭めることが可能となる。この６０ｎｍという値は、現在の最新の半導体のシリコンプロセスが６５ｎｍであることに照らせば驚異的な値である。
【００７８】
Ｄ１  は、レーザ波長λとＮＡにより定めることができ、Ｄ２  ，Ｄ３  ，Ｄ４  は、パルス発光においてはレーザの照射時間とレーザのビーム強度、連続発光においてはレーザのビーム強度により、記録材料の特性を加味して定めうるものであり、例えば、Ｄ２  を１３ｎｍ〜１６μｍの範囲、Ｄ３  を２ｎｍ〜３μｍの範囲、Ｄ４  を０．４ｎｍ〜５００ｎｍの範囲に選ぶこともできる。この場合には、トラックピッチは、最小８ｎｍまで微細化することができる。
【００７９】
突起部の幅は、レーザビームの強度を弱くすれば、それに応じて小さくできるので、原理的な微細化の限界は原子１個の寸法であり、トラックピッチも原子１個の寸法まで微細化することが可能である。最微細化技術である電子線ビームを用いても、トラックピッチとしては従来は２９０ｎｍが限界であったが、本実施の形態では、２９０ｎｍ以下も実現できる。後述する記録・再生針の製造の容易さの観点からは、トラックピッチは１５０ｎｍ程度が望ましいが、記録密度向上の面からは、１００ｎｍ以下とすることが望ましく、より好適には６０ｎｍ以下、最適には、２０ｎｍ以下とすることが望ましい。
【００８０】
上述のように、ビームスポットＢＳと基板１０２とを相対的に移動させながら、記録信号１１１ａに応じてレーザ光発生部１１２におけるレーザ光のオン（照射）とオフ（停止）を行いつつ、基板１０２にビームスポットＢＳを照射する照射工程、基板１０２の表面（Ｆｅ膜）を溶融させる溶融工程、および冷却により突起部を生じさせる突起形成工程を繰り返すことにより、図１２に示した記録媒体製造用原盤２００Ａを製造することができる。
【００８１】
この記録媒体製造用原盤２００Ａの突起部２０３は、マーク長記録方式を用いた場合の構造であり、ｄ１  ，ｄ２  ，ｄ３  …が記録情報に対応している。これに対して図１３は、ポジション記録方式を用いた場合の突起部２０４の構造を示しており、同じくｄ１  ，ｄ２  ，ｄ３  …が記録情報に対応している。マーク長記録方式あるいはポジション記録方式のいずれの記録方式とするかは変調部１１１において選択することができる。
【００８２】
本実施の形態では、突起部２０３の具体的な値は、例えば、高さＨが略５０ｎｍで、突起部の遷移金属と接する根元部の幅Ｗｗは略２０ｎｍ（高さＨが５ｎｍ以上の領域の幅）であり、先端部の幅Ｗｎは略３ｎｍ（高さＨが４５ｎｍ以上の領域の幅）である。突起部の長さＬは、ＥＦＭ変調の場合、１Ｔの長さ（１チャンネルビットの長さ）を３ｎｍに選択すると、最短の長さは９ｎｍ、最長の長さは３３ｎｍであり、突起部の長さは９ｎｍから３３ｎｍの範囲で変化する。
【００８３】
３ｎｍ長程度の１Ｔの突起部を精密に形成する場合には、連続発光ではなくパルス発光を用いることが望ましい。記録媒体上のビームスポットＢＳの移動速度によって定まる照射領域の移動時間が、レーザのパルス発光時間に比べて長ければ長いほど理想的なパルス発光に近似する。理想的なパルス発光に近づけることにより、３ｎｍの直径の円状の突起部を形成できる。１Ｔ以上の長さの突起を形成する場合においては、レーザパルスを複数回に分けてオンするパルス発光を用いても、形成する突起部の長さに応じて連続してレーザをオンする連続発光を用いてもよい。
【００８４】
１Ｔの長さをどの程度とするかは、記録信号１１１ａの転送レート（時間当たりの記録信号の送出量）と記録媒体上のビームスポットＢＳの移動速度とにより定め得る値である。レーザの発光時間を短くすれば１Ｔの長さは、原理的には原子１個の寸法まで小さくすることができる。
【００８５】
この突起部の先端が情報を媒介すれば、ＥＦＭの場合で、トラック方向の密度は従来のＣＤ−ＲＯＭと比較すると、トラック方向への記録密度は８３３ｎｍ（３チャンネルビット）÷９ｎｍ（３チャンネルビット）≒９２（倍）、トラックピッチは１．６μｍ÷６０ｎｍ≒２７（倍）であるので、記録密度は２４６８倍となる。容量は１平方インチ当たり９８０Ｇビットとなり、ＣＤ−ＲＯＭと同サイズの媒体を用いる場合の容量は１．５７Ｔバイトとなる。
【００８６】
ところで、上述の記録媒体製造用原盤２００Ａにおいては、突起部の先端の形状にばらつきが生じる場合もあり、先端の形状にばらつきがあると、均一な特性の媒体を製造することができない。次に、これを改善するために、先端の形状のばらつきを軽減する方法について説明する。
【００８７】
この方法は、上述の照射工程、溶融工程および突起形成工程に加えて、更にコーティング工程と研磨工程とを有するものである。まず、コーティング工程は、突起部の間を触媒としての機能を有さない材料で埋めつくすものである。図１４，図１５を参照してコーティング工程を説明する。すなわち、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）法で、例えばＳｉＯ２  を原料とするコーティング材料を記録・再生媒体の表面に塗布してコーティング層２０５を形成する。このとき突起部２０３の先端は、コーティング層２０５より露出していても（図１４）、コーティング層２０５に埋没していてもよい（図１５）。このような工程を経ることにより記録媒体製造用原盤２００Ｂ，２００Ｃを得ることができる。
【００８８】
研磨工程は、図１４に示した記録媒体製造用原盤２００Ｂの表面を研磨して、図１６に示したような記録媒体製造用原盤２００Ｄを得るものである。これにより、突起部２０３の先端およびコーティング層２０５の表面を平坦化することができる。この結果、突起部２０３の先端部の突起毎に生じる露出面の断面積の微妙なばらつきが除かれ、均一な先端寸法Ｗｎを有する突起部２０３を備えた記録媒体製造用原盤２００Ｄを得ることができる。なお、研磨工程としてはＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法を用いることができる。
【００８９】
（記録媒体製造用原盤製造工程−２）
図９乃至図１３に示した上述の照射工程においては、レーザビーム１１２ａをレンズ１１３によって収束させ、基板１０２の表面に単一のビームスポットＢＳを照射するものである。このため、溶融工程、突起形成工程を経て突起が形成された後に、横を通過するビームスポットＢＳにより突起部が破壊されないように、隣接するトラックを所定の距離だけ離間して形成する必要があり、そのためトラックピッチに制限が加わっている。このようなトラックピッチの制限を取り除く他の照射工程、溶融工程および突起形成工程の例を図１７，図１８を参照して説明する。
【００９０】
本実施の形態においては、基板１０２上に複数のビームスポットＢＳを同時に集光し、複数の突起を同時に形成するものである。このために隣を通過する単一のビームスポットＢＳにより既に形成された突起が破壊されるようなことはなく、トラックピッチを更に小さくできる。
【００９１】
図１７はそのための記録媒体製造用原盤製造装置の要部構成を表すものである。なお、図９に示したものと同じ構成および作用を奏する部分については同一の符号を付してその説明を省略する。レーザビーム１１２ａは透過型の回折格子４００を透過してレンズ４０１に至る。回折格子４００とレンズ４０１との間に図９に示したＡＯＤ１１５を介してもよい。回折格子４００により、０次光、＋−ｍ次光が発生する（ｍは整数）。発生するｍ次光の振幅Ｉｍは、次式１で表される。ここで、Ｄはデューティ（ｄｕｔｙ）比（＝Ｗ２／（Ｗ１＋Ｗ２）、φは位相深さ（＝２  π＊（ｎ−１）  ＊ｄ／λ）、λはレーザ光の波長、ｎは回折格子材質の屈折率をそれぞれ示す。
【００９２】
【数１】
Ｉｍ＝Ｓｉｎｃ（π・ｍ）＋Ｄ（ｅｘｐ（ｉ  φ）−１  ）・Ｓｉｎｃ（Ｄ・ｍ・π）
【００９３】
ｍ個のビームスポットＢＳの強度を等しくすることは、式１により、Ｄとφが満たす条件を求めることにより可能である。
【００９４】
例えば、０  次、＋−１  次光の振幅を等しくし、他の次数の光強度を零とする場合には、Ｄ＝０．５，φ＝２／３πに選べば、集光面における３つのビームスポットＢＳの強度を等しくすることができる。一方、集光面におけるビームスポットＢＳ間の距離Ｌは、次式２で求められる。ここで、θは回折光のレンズ４０１に対する入射角度、ＮＡは開口数、ＤＬはレンズ４０１の直径である。
【００９５】
【数２】
Ｌ＝ＤＬ・（ｔａｎ  θ）／ＮＡ
【００９６】
このように本実施の形態では、複数のビームスポットＢＳで一度に隣り合うトラックの突起を形成することができ、既に形成された突起の横を光スポットが通過することがないので、トラックピッチを１０ｎｍにすることも可能である。
【００９７】
ビームスポットＢＳの集光面の移動方向と回折格子４００の溝の方向とに角度φを設けることにより、図１８に示したように、ＴｎとＴｎ−１  またはＴｎとＴｎ＋１  の距離であるトラックピッチＴｐをビームスポットＢＳ間の距離Ｌより更に小さくすることができる。例えば、図１８に示す角度φが３０度である場合にあっては、トラックピッチＴｐはＬの長さの半分となるので、Ｌが１０ｎｍであれば、Ｔｐは５ｎｍとすることが可能となる。
【００９８】
図１９は、このようにして形成される突起部の形状を表すものである。突起部の形状がトラック毎にトラック方向にずれているのは、ビームスポットＢＳの集光面の移動方向と回折格子４００の溝の方向とに角度を設けたためである。９個のビームスポットＢＳで突起部を形成する場合においては、アドレス領域において９個のトラックに同一のアドレスが記録され、トラックピッチＴｐ  は各トラック間で同一となる。一方、他の９個のトラックとの間の距離は、Ｄｔ  ＞Ｔｐ  となる距離に設定され、Ｄｔ  は隣接するトラックを通過するビームスポットＢＳが他の９個の突起部を破壊しない距離に設定される。
【００９９】
（触媒転写工程−１）
続いて、図２０および図２１を参照して、上述のようにして得られた記録媒体製造用原盤を用いた触媒転写工程について説明する。以下では、記録媒体製造用原盤の例として、記録媒体製造用原盤２００Ｄ（図１６）により説明する。
【０１００】
図２０において、上述の記録媒体製造用原盤２００Ｄには突起部２０３が設けられており、突起部２０３のコーティング層２０５と同一平面形成部分はＦｅの露出面である。完成された記録・再生媒体となる前の基板を「記録媒体原盤」と定義すると、記録媒体原盤３００は、導電性を有する導電体または半導体の電極膜３０２と、これを保持する保持基板３０１とからなる複合基板である。電極膜３０２の選択においては、突起が成長するための触媒とならない材料である必要がある。ここで、記録媒体原盤３００は、複合材料に限らず、全体が均一な導電性材料であって自ら形状を保てるようなものであってもよい。本実施の形態では、電極膜３０２として２０μｍの厚みのＡｌ（アルミニウム）膜を用いるが、その他、例えばＳｉ（シリコン）膜を用いることもできる。保持基板３０１としては例えば０．６ｍｍの厚みの石英基板を用いることができる。なお、記録媒体製造用原盤としては、コーティング層２０５が塗布・形成される前の突起部２０３を有する記録媒体製造用原盤２００Ａ（図１１）を用いてもよい。
【０１０１】
図２０に示したように、記録媒体製造用原盤２００Ａ、または、記録媒体製造用原盤２００Ｄ（以下、記録媒体製造用原盤２００で代表する。）と、記録媒体原盤３００とを所定の位置となるように対向させる。所定の位置とは、記録媒体製造用原盤２００および記録媒体原盤３００が方形状である場合には、記録媒体製造用原盤２００および記録媒体原盤３００の各々に設けられた２以上の基準点が一致するように対向する位置であり、また、記録媒体製造用原盤２００および記録媒体原盤３００が円形状である場合においては、両者の中心の位置が合うように対向する位置である。
【０１０２】
その位置関係を保ちつつ、図に破線で示したように記録媒体製造用原盤２００と記録媒体原盤３００とを密着あるいは圧着させる。そうすると、記録媒体製造用原盤２００に設けられた突起部２０３の先端を構成する触媒となるＦｅは記録媒体原盤３００側に移動する。この工程を雰囲気温度１００℃乃至６００℃の範囲で行うと、触媒はより容易に記録媒体原盤３００側に移動する。突起部２０３は記録媒体製造用原盤２００の全面に均一に配置されているのではなく記録信号に応じて選択的に配置されているので、記録媒体原盤３００においても触媒は選択的に配置される。
【０１０３】
図２１に沿って記録媒体原盤３００が方形状である場合の触媒の配置について説明する。記録媒体製造用原盤２００と記録媒体原盤３００との密着あるいは圧着により、基板３０１の表面の電極膜３０２の上には、触媒３０３が転写されて配置されるものとなる。触媒３０３は突起部２０３の先端部と略同じ形状、すなわち略同じ幅、略同じ長さを有して、電極膜３０２の上に配置される。
【０１０４】
（触媒転写工程−２）
次に、図２２を参照して触媒転写工程の他の実施の形態について説明する。本実施の形態では、記録媒体製造用原盤２００の突起部２０３から記録媒体原盤３００に対して、スパッタリングにより触媒（Ｆｅ）を転写し、配置するものである。すなわち、密閉容器４１０を導出口４１０ａを介して真空ポンプ（図示せず）により真空にした後、導入口４１０ａから真空中に不活性ガス（主にＡｒガス）を導入しながら記録媒体原盤３００と記録媒体製造用原盤２００との間に直流電源４１１により直流高電圧を印加し、イオン化したＡｒを記録媒体製造用原盤２００に衝突させて、はじき飛ばされたターゲット物質（Ｆｅ）を記録媒体原盤３００に成膜させるものである。このときＦｅは記録媒体製造用原盤２００の突起部２０３のみから放射され、かつ最短の距離で記録媒体原盤３００に到達するので、記録媒体製造用原盤２００の突起部２０３の形状がそのまま記録媒体原盤３００上にＦｅの配置として転写されることとなる。
【０１０５】
（突起成長工程）
続いて、図２３および図２４に沿って突起成長工程について説明する。突起成長工程は、触媒３０３の配置された位置より突起を成長させるものである。本実施の形態では、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を突起として用いる。触媒３０３の上にカーボンナノチューブを成長させるためには、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ    Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等の従来知られている方法を用いることができるが、本実施の形態では、ＣＨ４  （メタン）を原料ガスとするＣＶＤ法を用いる。触媒３０３の領域の大きさ、すなわち、突起部２０３の先端の断面積の大きさにより、触媒３０３の表面に形成されるカーボンナノチューブの本数が定まる。触媒３０３の幅方向の長さ（トラックと垂直方向の長さ）を大きくすれば、複数本のカーボンナノチューブがトラックと垂直方向に並ぶので、ピットの幅を広くすることができる。触媒３０３の長手方向の長さ（トラック方向の長さ）を大きくすれば、複数本のカーボンナノチューブがトラック方向に並ぶので、ピットの長さを長くすることができる。
【０１０６】
本実施の形態では、記録密度を上げる目的で、触媒の幅は例えば３ｎｍとする。この寸法であれば、直径が略３ｎｍのカーボンナノチューブを一列に形成することが可能となり、トラック方向の記録密度を最大にすることができるからである。また、触媒３０３の長手方向の長さ（トラック方向の長さ）も突起部２０３の長さを選択することにより任意に定め得るものであるが、カーボンナノチューブの直径である３ｎｍを１Ｔ（チャンネルピット）に選択すれば、トラック方向の記録密度を最も高いものとすることができる。カーボンナノチューブの直径は略０．４ｎｍから略３００ｎｍの範囲で区々であるので、触媒の幅と原料ガスを選択することにより、他の寸法のカーボンナノチューブを成長させる選択も可能である。
【０１０７】
このような条件の下、ＣＶＤ法を用いれば、図２３（Ａ）に示した状態から図２３（Ｂ）に示したように、電極膜３０２から離れる方向にカーボンナノチューブ３０４が成長する。電極膜３０２と対向する図示しない電極との間に電圧を印加しながらこの工程を行うことにより、カーボンナノチューブ３０４の電極膜３０２に対する垂直度が向上することが知られている。ここで、通常、カーボンナノチューブ３０４の成長の長さは、図２３（Ｂ）に示したように区々であるので、この長さを揃えるために以下の後処理（コーティング工程，平坦化工程）を施すことが望ましい。
【０１０８】
（後処理工程―コーティング工程）
本工程では、図２３（Ｃ）に示したようにＳＯＧ（Ｓｐｉｎ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ  ）法を用いて、ＳｉＯ２  等のコーティング材料でカーボンナノチューブ３０４を覆いコーティング層３０５を形成する。なお、ここではコーティング層３０５はカーボンナノチューブ３０４の全体を覆っているが、カーボンナノチューブ３０４の一部を覆うものであってもよい。
【０１０９】
（後処理工程―平坦化工程１）
ＣＭＰ法により、コーティング層３０５およびカーボンナノチューブ３０４の表面を研磨すれば、図２４（Ａ）に示したように、表面が平坦で、カーボンナノチューブ３０４の長さが揃った記録・再生媒体６００Ａを得ることができる。このような再生媒体６００Ａではカーボンナノチューブ３０４の先端が露出している。このときのカーボンナノチューブ３０４の成長方向の長さは、設計的事項であり、突起成長工程の時間的長さ、平坦化工程１を行う時間的長さを管理するなどして、ある程度は任意に定め得るものである。なお、その長さは、記録部であることが明確に再生装置で認識されるためには、２０ｎｍ以上であることが望ましく、成長したカーボンナノチューブ３０４の整列特性面よりは、２００ｎｍ以下であることが望ましい。この記録・再生媒体６００Ａでは、カーボンナノチューブ３０４の表面が露出しているので、変位電流を検出する方式、トンネル電流を検出する方式のみならず、接触電流を検出する方式でも信号を再生することができる。
【０１１０】
（後処理工程―表面塗布工程）
更に、図２４（Ｂ）に示したように、上述の再生媒体６００Ａの表面に例えばＳｉＯ２  からなる表面塗布膜（誘電体膜）３０６を塗布形成して記録・再生媒体６００Ｂを得ることができる。このような記録・再生媒体６００Ｂでは、変位電流検出方式あるいはトンネル電流検出方式により信号を好適に再生することができる。
【０１１１】
（後処理工程―平坦化工程２）
トンネル電流検出方式においては、表面塗布剤３０６の厚さを０．５ｎｍ〜１ｎｍの範囲とする必要があるので、表面の凹凸は極力なくさなければならない。ＣＭＰ法で再び研磨すると、図２４（Ｃ）に示したように表面が平坦な記録・再生媒体６００Ｃを得ることができる。このような記録・再生媒体６００Ｃでは、変位電流検出方式あるいはトンネル電流検出方式により信号を好適に再生することができる。
【０１１２】
〔第５の実施の形態〕（信号記録装置）
（信号記録装置の構成）
図２５は信号記録装置７００全体の構成を表す概念図である。ここでは、見易いように一部の要素については拡大して示している。この信号記録装置７００は、記録媒体のＸ軸方向への粗い移動を行うために用いるＸ軸粗移動手段と、Ｙ軸方向への粗い移動を行うために用いるＹ軸粗移動手段とを備えると共に、記録・再生針７１５を備えた記録・再生針駆動部７０１、記録・再生針制御部７０２、装着確認装置７０３を主要な要素として構成されている。
【０１１３】
Ｘ軸粗移動手段は、Ｘ軸案内軸７０４、Ｘ軸移動軸７０５、Ｘ軸回転装置７０６、Ｘ軸回転軸支持板７０７およびＸ軸結合部７０８により構成されている。一方、Ｙ軸粗移動手段は、Ｘ軸移動板７０９、Ｙ軸案内軸７１０、Ｙ軸移動軸７１１、Ｙ軸回転装置７１２、Ｙ軸回転軸支持板７１３およびＹ軸結合部７１４により構成されている。図中に示したＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のうちＸ軸が媒体のトラッキング方向である。
【０１１４】
Ｙ軸案内軸７１０は丸棒または角棒である。記録・再生針駆動部７０１には図２５には図示しないが嵌合孔が設けられている。Ｙ軸案内軸７１０はこの嵌合孔に対してＹ軸方向に滑動可能となるように嵌め合わされている。Ｙ軸移動軸７１１はＹ軸結合部７１４を介してＹ軸回転装置７１２の回転軸に結合されている。Ｙ軸回転装置７１２は回転軸を中心に正負の両方向に回転可能である。Ｙ軸移動軸７１１は、表面に螺旋状のねじが形成された丸棒である。記録・再生針駆動部７０１は、Ｙ軸案内軸７１０およびＹ軸移動軸７１１により保持されている。Ｙ軸回転軸支持板７１３にはＹ軸案内軸７１０が固着されている。Ｙ軸案内軸７１０の長手方向はＹ軸方向に伸びるようになっている。Ｙ軸移動軸７１１は、Ｙ軸回転軸支持板７１３に設けられた保持器（図示せず）により回転可能に保持されており、その長手方向（Ｙ軸方向）に伸びるようになっている。このＹ軸移動軸７１１の回転に伴い、記録・再生針駆動部７０１がＹ軸方向に移動する。Ｙ軸回転軸支持板７１３およびＹ軸回転装置７１２は、Ｘ軸移動板７０９の上に固着されており、Ｘ軸移動板７０９の移動に伴い移動する。
【０１１５】
Ｘ軸案内軸７０４は丸棒または角棒である。記録・再生針駆動部７０１には図示しないが上述する嵌合孔とは別の嵌合孔が設けられている。Ｘ軸案内軸７０４はＸ軸方向に滑動可能となるようにこの嵌合孔に嵌め合わされている。Ｘ軸移動軸７０５はＸ軸結合部７１４を介してＸ軸回転装置７０６の回転軸に結合されている。Ｘ軸回転装置７０６は回転軸を中心に正負の両方向に回転可能となっている。Ｘ軸移動軸７０５は、表面に螺旋状のねじが形成された丸棒である。Ｘ軸移動板７０９は、Ｘ軸案内軸７０４およびＸ軸移動軸７０５により保持されている。Ｘ軸案内軸７０４はＸ軸回転軸支持板７０７に固着されており、Ｘ軸案内軸７０４はその長手方向（Ｘ軸方向）に伸びるようになっている。Ｘ軸移動軸７０５は、Ｘ軸回転軸支持板７０７に設けられた保持器（図示せず）により回転可能に保持されており、Ｘ軸移動軸７０５の長手方向はＸ軸方向に伸びるようになっている。Ｘ軸移動軸７０５の回転に伴ない、Ｘ軸移動板７０９はＸ軸方向に移動する。Ｘ軸回転軸支持板７０７およびＸ軸回転装置７０６は、基準面となる装置筐体７１６に固着されている。
【０１１６】
装着確認装置７０３は、上述の図２４（Ａ）に示した記録・再生媒体６００Ａまたは図２４（Ｃ）に示した記録・再生媒体６００Ｃ（以下、記録・再生媒体６００Ａを代表例として説明する。）の装着状態を確認するためのものである。この装着確認装置７０３は、例えば光を記録・再生媒体６００Ａに照射して、その光の反射により記録・再生媒体６００Ａが、装置筐体７１６の上の所定の位置に装着されていることを検出する。
【０１１７】
記録・再生針制御部７０２は、各要素と以下の信号または電力のやり取りを行う。図２５では、矢印の向く方向に信号または電力が伝達されることを示す。Ｙ軸回転装置７１２は、例えば、Ｙ軸移動軸７１１の回転角度を積算することにより、記録・再生針駆動部７０１すなわち記録・再生針７１５のＹ軸方向への粗い移動量を検出して、Ｙ軸粗移動量検出信号７１２ａを記録・再生針制御部７０２へ出力する。記録・再生針制御部７０２は、このＹ軸粗移動量検出信号７１２ａを基にＹ軸移動制御信号７０２ａを出力することにより、記録・再生針７１５をＹ軸方向へ粗く移動制御する。
【０１１８】
Ｘ軸回転装置７０６は、例えば、Ｘ軸移動軸７０５の回転角度を積算することにより、記録・再生針駆動部７０１すなわち記録・再生針７１５のＸ軸方向への粗い移動量を検出して、Ｘ軸粗移動量検出信号７０６ａを記録・再生針制御部７０２へ出力する。記録・再生針制御部７０２は、このＸ軸粗移動量検出信号７０６ａを基にＸ軸移動制御信号７０２ｆを出力することにより、記録・再生針７１５をＸ軸方向へ粗く移動制御する。
【０１１９】
記録・再生針制御部７０２から記録・再生針駆動部７０１へ出力されるＹ軸微量制御信号７０２ｃは、記録・再生針７１５のＹ軸方向への位置を微量制御するための信号、Ｚ軸制御信号７０２ｄは、記録・再生針７１５のＺ軸方向への位置を制御するための信号、Ｘ軸傾き制御信号７０２ｅは、Ｘ軸と記録・再生針７１５との傾き角を制御するための信号である。これらの信号を用いてどのように制御を行うかについては後述する。
【０１２０】
本実施の形態では、Ｘ軸方向への微量移動手段はＹ軸とは異なり設けられていない。装置の構成を工夫することにより省略が可能であるだからである。すなわち、Ｘ軸方向の記録・再生針駆動部７０１の移動は記録・再生信号の時間変化として現われるので、記録・再生針制御部７０２において、アドレス領域での再生信号からクロックを再生して、再生時においては、そのクロックに基づき記録・再生媒体６００Ａからの再生を行い、その結果をバッファメモリに一旦蓄え、その後、バッファメモリから基準となるクロックで読み出し、記録時においては、記録すべき信号を一旦バッファメモリに蓄え、アドレス領域からの再生信号からのクロックによりバッファメモリからの信号を記録・再生媒体６００Ａに記録するＴＢＣ（Ｔｉｍｅ  Ｂａｓｅ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）動作を行うことにより、Ｘ軸方向への微量移動の動作は省くことができる。ここにおいて再生信号からクロックを検出するための周知慣用の手段としてはＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋｅｄ  ｌｏｏｐ）方式が用いられる。
【０１２１】
記録・再生針駆動部７０１から出力される再生信号７０１ａは、記録・再生媒体６００Ａに予め記録されたサーボ領域またはアドレス領域における構造的な変化を電気信号に変換した後の信号である。記録・再生針７１５が複数の針の集合からなる場合には複数の再生信号が並列的に出力される。装着検出信号７０３ａは装着確認装置７０３により出力され、記録・再生媒体６００Ａが正しく装着されたことを示す。記録データ信号７０２ｂは、記録・再生媒体６００Ａに記録すべき信号であり、記録・再生針制御部７０２から記録・再生針駆動部７０１に設けられた後述の記録・再生回路７２０（図２７）に送られ、記録のための電流を発生する。複数の記録・再生針で同時に書き込む場合には、複数の記録データ信号７０２ｂが並列に複数本の信号線で記録・再生針制御部７０２から記録・再生回路７２０に伝送される。
【０１２２】
次に、図２６（Ａ）乃至図２６（Ｃ）に沿って記録・再生針７１５の具体的な構造について説明する。なお、図中の記録・再生針７１５は、再生針７１５ａ、再生針７１５ｊおよび記録・再生針７１５ｂ乃至７１５ｉ  の総称である。ここでの記録・再生は、記録および再生の両方を行うこと、または記録若しくは再生のいずれかを行うことを意味する。記録・再生針７１５における針の配置は記録・再生媒体の構造に応じて設けられるものであるが、以下の説明においては、記録・再生針７１５の構造は、図３および図４に示したような記録フォーマットを有する記録・再生媒体２０に対応するものとして説明する。
【０１２３】
記録・再生針７１５には、複数の針７１５ａ乃至７１５ｊが所定の距離だけトラックと垂直の方向に離間して設けられている。すなわち、記録・再生針７１５ｂ乃至７１５ｉ  については、トラックピッチ（Ｔｐ）の距離だけ離間されて設けられており、アドレス領域再生専用の再生針７１５ａは、隣接する針７１５ｂより（Ｔｐ＋Δ）の距離だけ離間されて配置されており、同様にアドレス領域再生専用の再生針７１５ｊ  は、隣接する７１５ｉ  より（Ｔｐ＋Δ）の距離だけ離間されて配置されている。すべての針７１５ａ乃至７１５ｊは再生針保持板７１６に配置されており、複数の針７１５ａ乃至７１５ｊの各々からは電気的に結合される引き出し線１７１５ａ乃至１７１５ｊ  が設けられている。
【０１２４】
ここで、Δは突起の幅、および再生針の断面積により定められる値である。針７１５ｂ乃至７１５ｉが、各々該当するトラックの中心を通過する場合において、針７１５ａおよび針７１５ｊ  は、Δの量だけ各々該当するトラックの中心より離間して通過することとなる。Δの量は正であっても負であってもよい。記録・再生針７１５を構成する材料は、突起よりも融点温度が高い材料、例えば突起をカーボンナノチューブで構成する場合にあっては、カーボンナノチューブの融点温度の６００℃に対して融点温度が例えば２６２２℃と高いモリブデン（Ｍｏ）が用いられる。
【０１２５】
引き出し線１７１５ａ乃至１７１５ｊ  もＭｏにより形成することができる。記録・再生針７１５ａ乃至７１５ｊを形成するに際しては、上述した記録媒体製造用原盤製造工程における、照射工程、溶融工程および突起形成工程を経て、微細な針を製造することができる。すなわち、Ｍｏで形成される引き出し線１７１５ａ乃至１７１５ｊの所定の位置にレーザ光を照射し、溶融して突起を形成することにより、この突起を記録・再生針とすることができる。また、この突起を例えばＳｉＯ２  からなる絶縁層７１６ａで覆ったのち、ＣＭＰ法で表面を研磨すれば、図２６（Ｂ）に示したように針７１５ａ乃至７１５ｊの高さを均一なものとできる。
【０１２６】
更に、図２６（Ｃ）に示したように、更に同じくＳｉＯ２  等の絶縁層７１６ｂで覆ったのちに表面をＣＭＰ法で研磨すれば、この絶縁層７１６ｂを介して媒体表面と記録・再生針７１５とが接するために、両者を安定して所定の間隔に保つことができる記録・再生針とすることもできる。
【０１２７】
次に、図２７（Ａ），図２７（Ｂ）および図２８を参照して、記録・再生針駆動部７０１の構成、並びに記録・再生針７１５が記録・再生針駆動部７０１にどのように設けられるかを説明する。
【０１２８】
図２７（Ａ）はＺ軸とＸ軸を含む平面（以下，ＺＸ面という。）における断面図であり、図２７（Ｂ）はＺ軸とＹ軸を含む平面（以下，ＺＹ面という。）における断面図であり、図２８はＸ軸とＹ軸を含む平面（以下，ＸＹ面という。）における、記録・再生針駆動部７０１を上面から見た図である。
【０１２９】
記録・再生針駆動部７０１において、Ｙ軸案内ブロック７１７は剛性が高く熱膨脹率が小さい材料、例えば、アルミニウム（Ａｌ）のブロックである。Ｙ軸案内ブロック７１７には２つの貫通する嵌合孔（Ｙ軸案内軸孔７１８およびＹ軸移動軸孔７１９）が設けられている。Ｙ軸案内軸孔７１８の内面は滑動可能となるように、例えば、無限習動ボールベアリングが設けられており、このＹ軸案内軸孔７１８にはＹ軸案内軸７１０が貫いて嵌着されている。Ｙ軸移動軸孔７１９の内面には螺旋状の溝が設けられており、Ｙ軸移動軸７１１が螺着されている。
【０１３０】
記録・再生回路７２０は、微小な信号を増幅するための増幅回路や、記録時に突起に電流を流すための回路等により構成されている。Ｚ軸アクチュエータ７２１は記録・再生針７１５をＺ軸方向に移動させるものであり、例えば、印加する電圧に応じて素子の厚みが変化する特性を有する圧電素子が用いられる。記録・再生回路７２０およびＺ軸アクチュエータ７２１はＹ軸案内ブロック７１７に固着されている。
【０１３１】
Ｚ軸アクチュエータ７２１には、Ｙ軸微動アクチュエータ７２２が固着されている。Ｙ軸微動アクチュエータ７２２は、Ｙ軸方向に微小量、例えば、１μｍ程度の範囲で記録・再生針７１５をＹ軸方向に移動させるためのものであり、例えば、圧電素子が用いられる。Ｙ軸微動アクチュエータ７２２には、Ｘ軸傾き制御第１アクチュエータ７２３およびＸ軸傾き制御第２アクチュエータ７２４が設けられている。Ｘ軸傾き制御第１アクチュエータ７２３およびＸ軸傾き制御第２アクチュエータ７２４はＹ軸方向に伸び縮みするものであり、Ｘ軸傾き制御第１アクチュエータ７２３とＸ軸傾き制御第２アクチュエータ７２４の伸び縮みの量を独立に制御してＸ軸に対する記録・再生針７１５の傾き角度を図２８に破線で示したように変化させることができる。
【０１３２】
（記録装置の作用）
次に、上記構成の信号記録装置７００の作用について説明をする。
【０１３３】
記録対象となる媒体は、前述のように、図２４（Ａ）に示した媒体６００Ａまたは図２４（Ｃ）に示した記録・再生媒体６００Ｃのいずれでもよいが、ここでは、記録・再生媒体６００Ａを代表例として説明する。まず、この記録・再生媒体６００Ａが装置筺体７１６の所定の位置に装着されると、装着確認装置７０３が装着検出信号７０３ａを記録・再生針制御部７０２に送出する。記録・再生針制御部７０２は、その信号が所定の範囲にある場合には、記録・再生媒体６００Ａが正しく装着されていると判断する。
【０１３４】
記録動作は、記録・再生針７１５と記録・再生媒体６００ＡとのＺ軸方向の距離を所定距離に維持する距離維持ステップ、再生専用針７１５ａおよび再生専用針７１５ｊをアドレストラックに配置するようにし、かつ記録・再生針７１５ｂ乃至７１５ｉ  が記録トラックを正しくトレースするように維持するトラックキングステップ、記録・再生針７１５のトラックに対する傾き角度を適正に保つ傾き角度制御ステップ、アドレス領域からアドレス信号を検出するアドレス検出ステップ、および、所定のアドレス信号を得た後に記録領域に信号を書き込む信号書き込みステップからなっている。以下、これらの各ステップにおける動作を説明する。
【０１３５】
（アドレス検出ステップ）
アドレス信号の検出方法について以下に説明する。このアドレス信号の検出法は、記録領域に信号を記録した後において、アドレス信号のみならず、記録された信号を再生する場合にも用いることができるので、信号再生方法として各種の方法を説明する。
【０１３６】
記録・再生媒体６００Ａにおいては、以下に述べる変位電流検出法、パラメータ変化電流検出法、トンネル電流検出法および接触電流検出法のいずれの信号再生方法も採用することができる。一方、記録・再生媒体６００Ｃにおいては、変位電流検出法、パラメータ変化電流検出法およびトンネル電流検出法を用いるのに好適であるが、接触電流検出法は採用することができない。
【０１３７】
〔変位電流検出法〕
図２７（Ａ）に示したように、記録・再生針７１５と対向する面の表面に誘電体膜（表面塗布膜）３０６を備えた記録・再生媒体６００Ｃの場合、アドレス領域はカーボンナノチューブの有り無しとして予め記録される。誘電体膜３０６の厚さが、略１ｎｍ以上である場合には、後述するトンネル電流検出法を有効に用いることができる。しかし、誘電体膜３０６の厚さが、略１ｎｍ以上である場合、または、カーボンナノチューブ３０４の表面における電界強度が小さい場合には、後述するトンネル効果は生じないのでトンネル電流検出法は使用することができないが、パラメータ変化電流検出法を使用することはできるので有効な検出方法である。この場合においては、再生専用針７１５ａおよび再生専用針７１５ｊの各々とカーボンナノチューブ３０４と誘電体膜３０６とはコンデンサとして作用する。また、カーボンナノチューブ３０４は導電体あるいは半導体として導電性を有する電極として働くものである。
【０１３８】
記録・再生媒体６００Ｃの電極膜３０２と引出線１７１５ａ、または、電極膜３０２と引出線１７１５ｊの間の静電容量を検出すれば、カーボンナノチューブ３０４の存在部分の近くに再生専用針７１５ａまたは再生専用針７１５ｊがある場合と、コーティング層３０５の存在部分の近くに再生専用針７１５ａまたは再生専用針７１５ｊがある場合とでは、その静電容量が大きく異なることとなる。従って、この静電容量の変化を検出することによりアドレスの再生信号を検出することが可能となる。静電容量の変化を検出する方法の一つとして、電極膜３０２と引出線１７１５ａまたは引出線１７１５ｊとの間に高周波の電力を印加して変位電流を検出する方法を用いることができる。この場合には、記録・再生回路７２０に高周波の電力を発生し、変位電流を検出する回路を設けることができる。ここで、高周波の電力の周波数は、記録信号の最短ピットに対応する周波数の数十倍となるように選択することが望ましい。その理由は、平均的に高周波信号の周期の１／２の時間のジッター（時間揺らぎ）として、記録信号検出誤差を生じ、解像度の低下をもたらすからである。
【０１３９】
変位電流の大きさは、次式３で表される。ここで、Ｉ  ｄ：変位電流、Ｖ：再生針保持板７１６と引出線１７１５ａまたは引出線１７１５ｊとの間の電圧、Ｒｎ：再生専用針の抵抗、Ｒｒ：電流が流れるカーボンナノチューブの抵抗、Ｒｃ：接触抵抗、Ｃ：再生専用針７１５ａまたは再生専用針７１５ｊとカーボンナノチューブ３０４と誘電体膜３０６とで形成される静電容量の大きさ、Ｊ：虚数単位、Ω：角周波数とする。
【０１４０】
【数３】
Ｉｄ∝Ｖ／｛（Ｒｎ＋Ｒｒ＋Ｒｃ）＋１／ｊΩＣ｝
【０１４１】
１／ΩＣ＞Ｒｎ＋Ｒｒ＋Ｒｃである場合には、変位電流Ｉｄは、略静電容量の大きさに比例することとなる。
【０１４２】
ここで、ｄ：再生針と媒体との間の距離、ε：誘電体の誘電率、Ｓ：再生針と媒体との対向面積とすると、Ｃの大きさは次式４で表される。
【０１４３】
【数４】
Ｃ∝εＳ／ｄ
【０１４４】
突起が存在する部分での上述の対向面積Ｓの値は、突起が存在しない部分での対向面積Ｓの値に比べて大きく、その結果、静電容量Ｃは大きくなる。従って、突起が存在する部分の変位電流は、突起が存在しない部分のそれに比べて大きなものとなるので、変位電流の変化により突起の有無を検出することができる。図２９（Ａ）に示した色々な再生針の位置に対応して、図２９（Ｂ）に再生針７１５ａの位置と、変位電流の関係および再生針７１５ｊの位置と変位電流の関係とを示す。
【０１４５】
（パラメータ変化電流検出法）
変位電流検出法は、高周波の電源を必要とするので、ノイズを回路系に対して与えるという好ましくない点がある。直流電源を用いて静電容量の変化を検出できればこの問題は解決する。次に、直流電源を用いて静電容量の変化を検出できる別の方法を説明する。Ｑ：静電容量に保存される電荷、Ｖ：静電容量を構成する電極間の電圧（再生専用針７１５ａ  または再生専用針７１５ｊと電極膜３０２との間の電圧である。）、Ｃ：静電容量とすると、次式５が成立する。
【０１４６】
【数５】
Ｑ＝Ｃ・Ｖ
【０１４７】
式５より静電容量Ｃに所定の電荷Ｑを保存し、静電容量Ｃの値が変化すると、次式６が成立する。
【０１４８】
【数６】
ｄＶ∝Ｑ／ｄＣ
【０１４９】
ここで、Ｃはカーボンナノチューブ領域に再生針が突入する場合には時間とともに増加し、長いカーボンナノチューブの領域を通過中は略一定の値を取り、カーボンナノチューブ領域から抜け出す場合には時間とともに減少する時間関数である（以下，Ｃ（ｔ）と記す。）。
【０１５０】
従って、カーボンナノチューブ領域に再生針が突入する場合には、静電容量に蓄えられる電荷は次式７で表される。
【０１５１】
【数７】
Ｑ＝∫Ｉｐ  ｄｔ
【０１５２】
ここで、絶縁領域からカーボンナノチューブ領域に突入する場合には、初期の静電容量Ｃ（ｔ）および初期の電荷Ｑも零と考えてよいので、式７に式５を代入すると次式８を得る。
【０１５３】
【数８】
Ｃ（ｔ）・Ｖ（ｔ）＝∫Ｉｐ  ｄｔ
【０１５４】
ここで、Ｖ（ｔ）は最大Ｖまで増加する。また、１／｛（Ｒｎ＋Ｒｃ）・Ｃ｝で表される時定数がＣ（ｔ）の増加の割合に比べて十分小さいと考えられる範囲では、ほとんどＶ（ｔ）＝Ｖと考えてもよい。そうすると、式８は次式９で近似できる。
【０１５５】
【数９】
ｄＣ（ｔ）／ｄｔ・Ｖ＝Ｉｐ
【０１５６】
式９は、静電容量Ｃ（ｔ）の時間変化に電流Ｉｐが比例することを示している。従って、再生針がカーボンナノチューブ領域に突入する場合には、突起が存在する部分の上述の対向面積Ｓの値は段々大きくなり、Ｃ（ｔ）の値も増加するので、式９に示すところにより電流Ｉｐは正方向へ流れることになる。やがて、再生針がカーボンナノチューブ領域の真上にくると、突起の長さが再生針の断面積との比較で十分長い場合にはＣ（ｔ）の値は一定に保たれ、式９に示すところにより電流Ｉｐは流れなくなる。一方、再生針がカーボンナノチューブ領域から離れるにしたがってＣ（ｔ）の値は減少するので、式９に示すところにより電流Ｉｐは負の方向へ流れるようになる。従って、電流Ｉｐを検出することにより突起の端を検出することができる。このような検出方法は、突起の端に情報を有するＥＦＭのようなマーク長変調方式に好適である。
【０１５７】
ここで、電流Ｉｐから突起の端を検出するための具体的な方法としては、電流Ｉｐの値が所定の正のスライスレベルを横切るとき、および、電流Ｉｐの値が所定の負のスライスレベルを横切るときを突起の端とする方法を用いることができる。突起の端を検出するための別の方法として、電流Ｉｐの値が所定の正のスライスレベル以上、若しくは電流Ｉｐの値が所定の負のスライスレベル以下であって、かつ、電流Ｉｐを微分した信号が零をクロスする点を検出する方法を用いてもよい。
【０１５８】
〔トンネル電流検出法〕
別の信号再生方法として、記録・再生媒体と記録・再生針７１５との間隔が略１ｎｍ以下である場合には、トンネル効果を生じさせることができる。１ｎｍ以下の距離を維持するにはＺ軸方向の距離をサーボにより行うことができるが、もっとも簡単には、記録・再生媒体と対向する面の表面に誘電体膜を備えることにより実現できる。記録・再生媒体６００Ｃは誘電体膜３０６を備えているので、その誘電体膜の厚さを略１ｎｍ以下とすることにより、トンネル効果を生じさせることができる。
【０１５９】
従って、記録・再生針７１５とカーボンナノチューブ３０４との間に直流電圧を印加して１０の７乗ボルト／ｍ程度の電界を生じさせれば、記録・再生針７１５がカーボンナノチューブ３０４の存在部分の近くにある場合には、トンネル電流が流れ、記録・再生針７１５が誘電体膜３０６の存在部分の近くにある場合にはトンネル電流は流れない。このようなトンネル電流を検出する方法は、高周波の電力が不要であるという利点がある。また、再生信号もエンベロープ検波ではなく、直接に得ることができる。
【０１６０】
トンネル電流の大きさは、Ｉｔ：トンネル電流、Ｖ：引出線１７１５ａまたは引出線１７１５ｊと電極膜３０２との間の電圧、φ：トンネル障壁、ｄ：再生針と媒体との間の距離とすると、次式１０で表される。
【０１６１】
【数１０】
Ｉｔ∝Ｖｅｘｐ（−  φ１／２  ｄ）
【０１６２】
なお、距離（ｄ）  が変化すると、トンネル電流Ｉｔは指数関数的に大きく変わるので、安定に信号を再生するためには、Ｚ軸方向のサーボが効果的である。突起が再生針の近くにある場合には、距離（ｄ）は小さいためトンネル電流Ｉｔは大きく、突起が再生針の近くに存在しない場合には、距離（ｄ）は大きいためトンネル電流Ｉｔは小さくなり、トンネル電流Ｉｔの大小に基づき突起の有無を検出することができることとなる。
【０１６３】
〔接触電流検出法〕
記録・再生媒体６００Ａのようにカーボンナノチューブの表面を露出させると、記録・再生針７１５とカーボンナノチューブ３０４の先端とが接触するので、接触により流れる電流を検出することができる。この接触電流を検出する方式においては、高電界を発生させる電源や、高周波を発生させる電源が不要であるという利点がある。再生信号もエンベロープ検波ではなく、直接に得ることができる。ここで、接触電流の大きさは、カーボンナノチューブ３０４と記録・再生針７１５の先端との接触面積に比例する。
【０１６４】
接触電流の大きさＩｃは、Ｖ：再生針保持板７１６と電極膜３０２との間の電圧、Ｒｎ：再生針の抵抗、Ｒｎ：電流が流れる突起の抵抗、Ｒｃ：接触抵抗とすると、次式１１で表される。
【０１６５】
【数１１】
Ｉｃ＝Ｖ／（Ｒｎ＋Ｒｒ＋Ｒｃ）
【０１６６】
Ｒｃ＞Ｒｎ＋Ｒｒである場合には、接触電流Ｉｃは略接触抵抗に反比例することとなる。従って、突起と再生針が接触している部分では接触電流Ｉｃは大きくなり、突起がない部分では接触電流Ｉｃは小さくなるので、突起の有無を検出できることとなる。
【０１６７】
〔距離維持ステップ〕
上述の信号検出方式、すなわち、変位電流を検出する方式、トンネル電流を検出する方式、接触電流を検出する方式のいずれの方式においても、記録・再生針７１５と誘電体膜３０６あるいはカーボンナノチューブ３０４との距離を所定の値に維持しないと良質のアドレス信号を得ることができないので、装置としての性能向上が図れない。この目的のために、Ｚ軸方向のサーボを用いることが望ましく、以下、距離維持ステップ、すなわち、Ｚ軸サーボについて説明する。
【０１６８】
図３０に沿って、記録・再生針７１５のＺ軸方向への制御について説明する。記録・再生針７１５とカーボンナノチューブ３０４とは誘電体膜３０６を介してその両方の先端が対峙しており、カーボンナノチューブ３０４は導電性を有するので、記録・再生針７１５とカーボンナノチューブ３０４と誘電体膜３０６とは、静電容量を形成する。再生針保持板７１６と電極膜３０２との間に高周波電力を印加すると、上述のように変位電流が流れる。
【０１６９】
ここで、ここで、記録・再生針７１５の先端と記録・再生媒体との位置関係をＺ軸アクチュエータ７２１の制御により、図３０（Ａ）乃至図３０（Ｃ）に示したように変化させると、変位電流の大きさは図３１（Ａ）乃至図３１（Ｃ）に示したように変化する。すなわち、図３０（Ａ）に示したように、記録・再生針７１５が誘電体膜３０６から離れている場合には、信号は図３１（Ａ）で示したように小さく、図３０（Ｂ）に示したように記録・再生針７１５が誘電体膜３０６に接すると、信号は図３１（Ｂ）で示したように大きくなる。また、図３０（Ｃ）に示したように記録・再生針７１５が誘電体膜３０６に押し付けられると図３１（Ｂ）で示したように更に大きくなるが、記録・再生針７１５の先端部が変形して却って再生信号の品質は劣化する。品質劣化の原因は、静電容量として関与する記録・再生針７１５とカーボンナノチューブ３０４との射影面積が記録・再生針７１５の先端部の変形により増加し、トンネル電流が記録・再生針７１５の先端部以外から流れ出すことによる。このような信号劣化は、接触電流検出方式、トンネル電流検出方式およびパラメータ変化電流検出法においても同様に発生する。この品質劣化の性質は、解像度の低下を生じさせるものであり、符号間干渉を発生させるものである。よって、図３０（Ｂ）に示した位置関係で常に再生するのが望ましい。
【０１７０】
予め定めた所定の変位電流が流れるようにＺ軸アクチュエータ７２１を制御して、記録・再生針７１５と誘電体膜３０６との位置関係を常に一定にすることができる。ここで、図３０（Ａ）乃至図３０（Ｃ）に示したようにカーボンナノチューブ３０４が形成されている領域と、コーティング層３０５の領域とでは、変位電流の大きさが異なる。すなわち、カーボンナノチューブ３０４が形成されている領域では、大きな変位電流が流れ、コーティング層３０５の領域では変位電流はほとんど流れない。
【０１７１】
従って、Ｚ軸アクチュエータ７２１を安定して動作させるためには、変調信号がＤＣフリーである場合においては、変位電流のエンベロープの大きさの平均値を検出し、変調信号がＤＣフリーでない場合においては、変位電流のピーク、すなわち、カーボンナノチューブ３０４が形成されている領域における変位電流をピークホールドして、そのピークホールド値を検出し、これらの値と予め定めるＺ軸基準値との差を誤差信号としてＺ軸アクチュエータ７２１にフィードバックすればよい。これによりピークホールド値が所定の基準値に一致するように制御することができる。
【０１７２】
このフィードバック制御の演算は、記録・再生針制御部７０２において行う。必要であれば、所定のゲインを掛けたＺ軸制御信号７０２ｄをＺ軸アクチュエータ７２１に印加することにより位相補償も行うことができる。ここで、予める定めるＺ軸基準値は、図３０（Ｂ）の位置における変位電流のエンベロープの大きさの平均値若しくは変位電流のピーク値である。他の電流検出方式、例えば、トンネル電流または接触電流を検出する方式においては、図３１（Ｅ）に示したようにエンベロープ検波をせずに直接に電流の大きさを求めて、同様な発明の趣旨に基づき制御が可能である。パラメータ変化電流検出法においては、図３１（Ｆ）に示した電流が流れるので同様に制御が可能である。
【０１７３】
また、図３０（Ｂ）の状態を維持する他の簡易な方法としては、記録・再生針７１５のばね力を用いることもできる。記録・再生針７１５の先端を誘電体膜３０６に僅かに押し付けた状態で再生すれば、記録・再生媒体６００Ａの表面があまり変形を受けない場合には、記録・再生針７１５のばね力により、サーボを不要として、カーボンナノチューブ３０４の有するばね力により再生信号の振幅の変化を許容される範囲に留めながら再生信号を読み取ることもできる。この場合においては、図３０（Ｃ）のような状態、すなわち、記録・再生針７１５が大きな変形を受けるに至ることがないようにすることが重要となる。
【０１７４】
（相対移動ステップ）
上述した距離維持ステップにより記録・再生針７１５と記録・再生媒体６００Ａとの距離がＺ軸方向に関して所定の値に維持されたとしても、記録・再生針７１５と媒体との相対的位置関係の変化がなければ、アドレス領域の信号を読み出したり、信号記録領域に信号を記録することができない。以下、媒体をＹ軸方向（トラック方向）に移動変化するトラッキングステップについて説明する。
【０１７５】
記録・再生媒体６００Ａと記録・再生針７１５との相対位置関係を制御することにより、図３２（Ａ）または図３２（Ｂ）のように走査して信号をトラック方向に順次読み取ることができる。以下、このような制御を行う方法について説明する。
【０１７６】
まず、図２５において、記録・再生針制御部７０２は、Ｘ軸移動制御信号７０２ｆをＸ軸回転装置７０６へと送出する。このとき、記録・再生針制御部７０２では、Ｘ軸回転装置７０６からＸ軸回転位置検出信号７０６ａを受け取ると、記録・再生針制御部７０２で発生する基準のクロックとＸ軸回転位置検出信号７０６ａとの位相差に応じた信号をＸ軸移動制御信号７０２ｆとしてＸ軸回転装置７０６に送出し、位相制御が行なわれる。すなわち、基準のクロックとＸ軸回転位置検出信号７０６ａとの位相差が一定に保たれるようにＸ軸回転装置７０６の回転制御が行なわれる。これにより記録・再生針７１５はＸ軸方向に所定の速度で移動することとなる。
【０１７７】
記録・再生針制御部７０２は、基準のクロックとＸ軸回転位置検出信号７０６ａとの位相差を検出するだけではなく、制御系の最適化のための演算、例えば、位相補償をも行うものである。ここで、基準のクロックが時間的に一定の周期波である場合においては、Ｘ軸回転装置７０６と記録・再生媒体６００Ａとは一定の相対速度で移動する。
【０１７８】
（微トラッキングステップ）
更に、記録・再生針が正しくトラック上を通過しなければ、記録信号が所定の位置に書き込まれず、再生時において、信号の読み出しが不能となる。記録・再生媒体のトラックセンターと記録・再生針がずれている場合や、振動等の外乱により記録・再生針または記録・再生媒体との位置関係がずれる場合には、記録・再生針がトラックセンター上に設けられた突起を精確にトレースすることができないので、サーボを用いる必要がある。これを可能とするためには、記録・再生針と突起との離間距離を検出し、この離間距離に応じた信号をアクチュエータにフィードバックして自動的に記録・再生針が突起を追従するサーボ方式を採用すればよい。
【０１７９】
次に、図２９（Ａ），（Ｂ）乃至図３３を参照してＹ軸方向へのサーボ制御の例を説明する。図２９（Ａ）は、再生針７１５ａおよび再生針７１５ｊの記録・再生媒体６００Ａ上における先端の位置を表すものである。記録・再生針７１５において再生針７１５ａおよび再生針７１５ｊはトラックピッチの距離よりも大きな値（Ｔｐ＋Δ）の距離だけ隣接する記録・再生針７１５ｂおよび記録・再生針７１５ｉより各々離間して設けられる。再生針７１５ａの位置をａ−ａ（ａの位置），ｂ−ａ（ｂの位置），ｃ−ａ（ｃの位置）で示し、再生針７１５ｊの位置をａ−ｊ（ａの位置），ｂ−ｊ（ｂの位置），ｃ−ｊ（ｃの位置）で示した。再生針７１５ａの位置と再生針７１５ｊの位置関係は一定に保たれるので、再生針７１５ａがａ−ａの位置にあるときには、再生針７１５ｊの位置はａ−ｊであり、再生針７１５ａがｂ−ａの位置にあるときには、再生針７１５ｊの位置はｂ−ｊであり、再生針７１５ａがｃ−ａの位置にあるときには、再生針７１５ｊの位置はｃ−ｊである。
【０１８０】
図２９（Ｂ）に各位置に再生針７１５ａおよび再生針７１５ｊが位置するときの変位電流の大きさを示した。ここで、各位置ａ，ｂ，ｃにおける変位信号の大きさは、再生針７１５ａまたは再生針７１５ｊと記録・再生媒体６００Ａの突起との重なり面積により異なる。
【０１８１】
図３３はトラックからの離間距離に応じた信号（トラッキング誤差信号８００）を検出するための手段を表すものである。記録・再生針７１５ｂ乃至７１５ｉ  がトラックの真上に来る場合における再生針７１５ａおよび再生針７１５ｊの位置はｂ−ａおよびｂ−ｊである。この位置を検出するためには、再生信号エンベロープ検波器８０１および再生信号エンベロープ検波器８０２並びに低域濾波部８０３および低域濾波部８０４を用いる。再生針７１５ａおよび再生針７１５ｊの検出信号のエンベロープを検波した後、高域成分を除去し、双方の再生針からの信号の差分を減算部８０５で検出することによりトラッキング誤差信号８００を得る。ここにおいて、アドレス部の変調信号がＤＣフリーではない場合には低域濾波部８０３，８０４に代えてピークホールド部を設け、ピークホールド作用により信号のピーク値を保持するのが効果的である。
【０１８２】
図３５に、図３４に示したトラッキング誤差信号８００と再生針７１５ａ  および再生針７１５ｊの位置との関係を示した。この信号は、記録・再生針制御部７０２において位相補償等の演算を施された後にＹ軸微アクチュエータ７２２に入力されるサーボループを構成することにより再生針７１５ａおよび再生針７１５ｊは常にｂの位置を保つことができる。また、記録・再生針７１５ｂ乃至記録・再生針７１５ｉ  からの信号は各々の記録・再生針毎に設けられる再生エンベロープ回路８０２において再生される。記録の場合においては、各々の記録・再生針に対して記録信号に応じた記録電流が記録・再生針７１５ｂ乃至記録・再生針７１５ｉに流される。
【０１８３】
このようにして検出されたトラッキング誤差信号８００に、記録・再生針制御部７０２に設けられる図示しない位相補償部やゲイン設定部において所定の位相補償を施し、かつ所定のゲイン係数を掛け合わせた信号をＹ軸アクチュエータ駆動信号７０２ｃ（図２５）としてＹ軸微動アクチュエータ７２２に印加することによって、記録・再生針７１５でトラック上を正しくトレースすることができる。このようなトラッキングサーボは、他の電流検出方式、例えばトンネル電流を検出する方式または接触電流を検出する方式またはパラメータ変化電流検出法においても同様な制御が可能である。
【０１８４】
（粗トラッキングステップ）
上述の微トラッキングステップのみでは媒体の全面におけるトラッキングを行うことができない。Ｙ軸微動アクチュエータ７２２は狭い範囲しかトラッキングできないからである。そのため、所定の数のトラック数以上をＹ軸微動アクチュエータ７２２のみで追従すると定常偏差が大きくなり、また、可動範囲を逸脱して、トラックのセンターを追従することが不可能となってしまう。このような問題が生じるのを防止するために、本実施の形態では、Ｙ軸方向への大きな変位を生じさせるＹ軸粗移動手段が採用される。
【０１８５】
Ｙ軸粗移動手段は、前述のように、Ｙ軸案内軸７１０、Ｙ軸移動軸７１１、Ｙ軸回転装置７１２、Ｙ軸回転軸支持板７１３およびＹ軸結合部７１４により構成されている。Ｙ軸回転装置７１２はＹ軸移動制御信号７０２ａにより駆動される。Ｙ軸移動制御信号７０２ａは、Ｙ軸制御信号７０２ｃを低域フィルタにより濾波して、低域信号のみを検出し、この低域信号に所定の位相補償を施し、所定のゲイン係数を掛け合わせたものである。低域フィルタの演算、位相補償の演算、ゲイン係数の掛け算は、記録・再生針制御部７０２で行なわれる。Ｙ軸移動制御信号７０２ａによりＹ軸回転装置７１２は回転する。Ｙ軸回転装置７１２の回転は、Ｙ軸結合部７１４を介してＹ軸移動軸７１１に伝わる。これにより記録・再生針駆動部７０１はＹ軸案内軸７１０にガイドされてＹ軸方向に動き、記録・再生針７１５の位置を外周方向あるいは内周方向へと移動させる。この移動機構は、サーボループを構成するので、Ｙ軸移動制御信号７０２ａが零となるように記録・再生針７１５の位置を制御する。
【０１８６】
（トラックジャンプステップ）
上述の微トラッキングステップおよび粗トラッキングステップにより記録・再生針７１５は正しくトラックを再生することができる。しかしながら、方形の記録媒体においては、媒体の記録部の端まで記録・再生針７１５が到達すると、図３２（Ａ）のような記録をされた媒体においては、Ｙ軸方向に９トラック記録・再生針７１５をジャンプさせるとともにＸ方向については、トラックの他の端であるトラック始点まで記録・再生針７１５を移動させなければならない。また、図３２（Ｂ）のような記録をされた媒体においては、Ｙ軸方向に９トラック記録・再生針７１５をジャンプさせなければならない。
【０１８７】
トラックジャンプについては、トラッキング誤差信号８００が一つトラックを横切る毎に零クロス点が２回発生するので、零クロスの回数を計測することにより、正しく所定の距離だけＸ軸方向に記録・再生針７１５をジャンプさせることができる。Ｙ軸方向への移動については、Ｘ軸回転位置検出信号７０６ａからの信号を検出することにより記録・再生針７１５をＹ軸上の所定の位置に移動させることができる。
【０１８８】
（Ｘ軸傾き制御ステップ）
記録・再生針７１５は複数の針７１５ａ  乃至７１５ｊを備えているので、記録・再生針７１５の全体がＸ軸方向に対して傾きが生じることがあり得る。このような場合においては、記録・再生針７１５ａ乃至記録・再生針７１５ｊの記録・再生する位置が空間的に正しい位置とすることはできない。しかし、８本の記録・再生針の位置を空間的に正しく位置させないと、８本の針に１ビットずつ記録を受け持たせ、同時に８ビットの記録・再生を行う動作をさせることが困難となる。そこで、Ｘ軸方向の傾きの制御が必要となる。
【０１８９】
続いて、図３５（Ａ）乃至図３５（Ｃ）を参照してこのＸ軸方向の傾き制御について説明する。Ｘ軸方向の傾き制御にはＸ軸制御領域ＸＳＡを用いる。ＸＳＡ領域は、他の領域から区別できる変調規則から外れた信号である。このような信号としては、例えば、ＥＦＭ変調方式においては、規則からはずれた１４Ｔの信号の繰り返し等が用いられる。図３５（Ａ）乃至図３５（Ｃ）は、再生針７１５ａおよび再生針７１５ｊ  からの信号を表している。図３５（Ａ）は、記録・再生針７１５のＸ軸に対する傾きが予定する適性なものである場合、図３５（Ｂ）は、記録・再生針７１５のＸ軸に対する傾きが適性ではなく、図３５において上側の針７１５ａが時間的にτ１だけ先行している場合の信号をそれぞれ表している。図３５（Ｃ）は、記録・再生針７１５のＸ軸に対する傾きが適性ではなく、図３５において下側の針７１５ｊが時間的にτ２だけ先行している場合の信号を表している。
【０１９０】
τ１に対応する値の電気信号を、Ｘ軸傾き制御第１アクチュエータ７２３およびＸ軸傾き制御第２アクチュエータ７２４に逆極性で与えるフィードバック制御を行えば、Ｘ軸の傾き角が補正され、図３５（Ａ）の状態を維持することができる。τ２に対応する値の電気信号が発生する場合にも、同様に、Ｘ軸の傾き角が補正され、図３５（Ａ）の状態を維持することができる。なお、この場合、τ１とτ２とは極性が異なるので、傾き角度の補正は逆方向に行われる。
【０１９１】
図３６は、このような制御を行う制御系のブロック図を表すものである。なお、図３６は変位電流検出法を用いる場合について示したものであるが、他の信号検出方法においても同様な原理により略同様な構成を採用することができる。また、図３６に示した構成は、図３５に示した媒体の構成例に対応したものであり、再生針、記録針の数やその配置は、媒体の記録構造に応じて適宜代え得るものである。
【０１９２】
再生針７１５ａは、図３５に示したトラックｎ−１の略上をトレースする。再生針７１５ｊはトラックｎ＋８の略上をトレースする。再生針７１５ａと再生針７１５ｊとの間にトラックと直交方向に所定の距離だけ離間して設けられる記録針は、各々トラックｎ乃至トラックｎ＋７の略上に配置される。再生信号エンベロープ検波部８０１Ａは再生針７１５ａからの信号のエンベロープを検出し、再生信号エンベロープ検波部８０１Ｂは、再生針７１５ｊからの信号のエンベロープを検出する。時間差検出回路８０６は、エンベロープ信号に基づき図３５においてτ１、τ２で示す時間差の大きさを検出する。記録・再生針制御部７０２はＸ軸傾き制御第１アクチュエータ７２３およびＸ軸傾き制御第２アクチュエータ７２４を制御するための信号を発生する。具体的には、時間差検出回路８０６からの信号にゲイン係数を掛けたり、位相補償を行ったりする。極性器８０７は正極性で信号を印加するための極性器であり、極性器８０８は負極性で信号を印加するための極性器である。
【０１９３】
次に、この制御系の作用について説明する。ここで、図３６に示した再生針７１５ａと再生針７１５ｊがトラックと直交する線上に予め配置されているとする。再生針と記録針とを備えた記録・再生針のユニットがトラックに対して適切な傾きを有する場合には、図３５（Ａ）に示したようにＸＳＡ領域におけるエンベロープ信号の時間差はない。一方、再生針のユニットがトラックに対して不適切な傾きを有する場合には、τ１あるいはτ２のように時間差が生じる。この時間差に応じた信号をＸ軸傾き制御第１アクチュエータ７２３およびＸ軸傾き制御第２アクチュエータ７２４にフィードバックすることにより、時間差を零とすることができる。ここで、極性器８０７および極性器８０８を用いるのは、図２８に示したようにＸ軸傾き制御第１アクチュエータ７２３およびＸ軸傾き制御第２アクチュエータ７２４を配置した場合には、記録・再生針を回転させる力が発生するからである。もし、再生針７１５ａと再生針７１５ｊとが初期状態においてトラックと直交する線上からずれていたとすると、ずれに応じたオフセット信号を記録・再生針制御部７０２において印加すれば、すべての記録・再生針が正しくトラック上をトレースするようになる。
【０１９４】
（信号書き込みステップ）
次に、信号書き込みステップについて説明をする。信号書き込みステップは、記録・再生針７１５ｂ乃至記録・再生針７１５ｉ  と突起の電気的特性および／または化学的な性質の違いを利用して行う。例えば、記録・再生針７１５ｂ乃至記録・再生針７１５ｉ  を構成するＭｏ（モリブデン）の特性は、融点２６２２℃であり、比抵抗は５．２（μΩ／  ｃｍ）である。一方、突起を構成するカーボンナノチューブの特性は、６００℃付近で炭素が酸素と結合してＣＯ２  またはＣＯとなり蒸発し、比抵抗は５．２（ｍΩ／  ｃｍ）である。
【０１９５】
このように特性が異なる材料に同じ単位面積当たりの電流を流すと、単位体積当たりに発生するジュール熱は、比抵抗の大きさに比例して大きなものとなる。従って、カーボンナノチューブ３０４の部分が、Ｍｏの部分に対して略１０００倍発熱が大きくなる。この結果、カーボンナノチューブ３０４の部分はＭｏ部分に対して非常に高温となる。ー方、融点に関して見れば、Ｍｏの融点は２６２２℃と高く、カーボンナノチューブ３０４が蒸発する温度では、未だ融点に達することはない。従って、Ｍｏとカーボンナノチューブ３０４が直列に接続されている場合においては、カーボンナノチューブ３０４が蒸発して切断され、その段階で電流の経路が断たれもはや電流が流れることがないので、Ｍｏ部の温度上昇はそれ以上生じることがなく、記録・再生針７１５ｂ乃至記録・再生針７１５ｉ  は、損傷を受けることがない。この場合において、カーボンナノチューブ３０４は相互に少なくとも０．３５ｎｍ以上離間しているので、切断部から隣のカーボンナノチューブ３０４に電流がバイパスして流れる事態は生じない。
【０１９６】
カーボンナノチューブ３０４を発熱させて、その電流路の一部または全部を蒸発させるための電流は、変位電流であっても、導電電流であっても、トンネル電流のいずれであってもよい。記録データ信号７０２ｂは、記録・再生回路７２０に送られ、記録信号信号７０２ｂに応じた変位電流または導電電流またはトンネル電流を発生させる。これにより、図７に示したようにカーボンナノチューブ３０４が一部切断され、または全部蒸発することにより、所定の信号が記録される。
【０１９７】
このように本実施の形態の信号記録装置および信号記録方法では、再生針から検出されるアドレス信号を読み取って所定のアドレスを特定すると共に、読み取ったアドレスに対応する信号記録領域に対して記録するデータに応じた電流を流すようにしたので、第１または第２の実施の形態に示した記録媒体に対して信号の記録を容易に行うことができる。また、記録・再生針を所定の傾き角度に維持することができるので、複数の記録・再生針により複数のトラックに同時に信号を記録することが可能になる。
【０１９８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の記録・再生媒体によれば、空間的に一列に、所定の幅を有し、かつ、所定の長さを有して配列された複数の突起を二以上の数の列について有し、複数の突起が、信号を記録するための信号記録領域と、信号記録領域の特定の位置を表すためのアドレス領域とを構成し、アドレス領域においては、突起がアドレス信号に応じた間隔で列方向に配置され、一方、信号記録領域においては、突起が密接して列方向に配置されるようにしたので、従来達成が困難であった大容量の記録媒体の提供が可能となる。
【０１９９】
また、本発明の信号記録装置または信号記録方法によれば、再生針からの再生信号に基づき記録・再生媒体のアドレスを検出し、その検出されたアドレスに基づき記録・再生針を記録・再生媒体の所定の位置に配置すると共に、記録・再生針と記録・再生媒体の表面との間の距離を所定の距離に維持し、この状態で、データ信号に応じて、記録・再生針から記録・再生媒体の信号記録領域に電流を流すようにしたので、本発明の記録・再生媒体に高密度で信号記録を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る信号未記録状態の記録媒体の構成を表す斜視図（Ａ）およびその一部の断面構成を拡大して表す図（Ｂ）である。
【図２】図１の記録媒体における突起のトラック上の配置状態を表す図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る信号未記録状態の記録媒体の構成を表す斜視図である。
【図４】図３の記録媒体におけるトラックの構成図である。
【図５】図３の記録媒体におけるトラックの他の構成図である。
【図６】記録・再生媒体の形状およびトラック構成を説明するための図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係る信号記録後の再生媒体の全体構成を表す斜視図（Ａ）およびその一部の断面構成を拡大して表す図（Ｂ）である。
【図８】図７の再生媒体の信号記録状態を表す図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態に係る記録媒体の製造工程に用いる記録媒体製造用原盤製造装置（照射装置）の構成図である。
【図１０】データ信号がウォブルピットを示す場合のビームスポットＢＳの集光状態を説明するための図である。
【図１１】図９に示した記録・再生媒体製造装置を用いた製造方法を説明するための図であり、（Ａ）は溶融工程、（Ｂ）は突起形成工程を表すものである。
【図１２】記録・再生媒体の一例を表す斜視図である。
【図１３】記録・再生媒体の他の例を表す斜視図である。
【図１４】記録・再生媒体の更に他の例を表す斜視図である。
【図１５】記録・再生媒体の更に他の例を表す斜視図である。
【図１６】記録・再生媒体の更に他の例を表す斜視図である。
【図１７】記録媒体製造用原盤製造装置の他の構成例の要部を表す図である。
【図１８】図１７の製造装置により形成されるトラックの形成状態を説明するための図である。
【図１９】図１７の製造装置により形成される突起の形成状態を説明するための図である。
【図２０】触媒転写工程を説明するための図である。
【図２１】記録媒体原盤が方形状の場合の触媒配置状態を説明するための図である。
【図２２】他の触媒転写工程を説明するための図である。
【図２３】突起成長工程を説明するための図である。
【図２４】突起成長の後のコーティング工程を説明するための図である。
【図２５】第５の実施の形態に係る信号記録装置の構成を表す図である。
【図２６】記録・再生針の構造を表す斜視図である。
【図２７】記録・再生針駆動部の構成および作用を説明するための断面図である。
【図２８】記録・再生針駆動部の構成および作用を説明するための平面図である。
【図２９】記録・再生針の種々の位置と変位電流の関係を説明するための図である。
【図３０】記録・再生針のＺ軸方向の制御を説明するための図である。
【図３１】記録・再生針のＺ軸方向の制御を説明するための図である。
【図３２】記録・再生針によるトラッキングについて説明するための図である。
【図３３】トラッキング誤差信号を検出するための回路構成を表すブロック図である。
【図３４】再生針の位置とトラッキング誤差信号との関係を表す図である。
【図３５】傾き制御を説明するための図である。
【図３６】傾き制御のための回路構成を表すブロック図である。
【符号の説明】
１０…記録媒体、１１…石英基板、１２…アルミニウム（Ａｌ）膜、１３…突起、２０…記録・再生媒体、２０Ａ…記録媒体、２０Ｂ…再生媒体、１００…照射装置、１０１…Ｙ軸移動台、１０１ａ，１０１ｂ…転がり軸、１０２…基板、１０３…Ｙ軸移動力発生装置、１０３ａ…Ｙ軸移動量信号、１０４…Ｘ軸移動台、１０４ａ，１０４ｂ…転がり軸、１０５…Ｘ軸位置検出装置、１０５ａ…Ｘ軸移動量信号、１０６…Ｘ軸移動量検出・駆動部、１０６ａ…Ｘ軸移動装置駆動信号、１０７…Ｘ軸移動力発生装置、１０８…バスライン、１１０…制御部、１１０ａ…データ信号、１１１…変調部、１１１ａ…記録信号、１１２…レーザ光発生部、１１２ａ…平行ビーム、１１３…レンズ、１１４…ＡＯＤ変調器、１１４ａ…ＡＯＤ変調信号、１１５…ＡＯＤ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄｅｆｌｅｃｔｏｒ）、１１６…Ｙ軸移動量検出・駆動部、１１６ａ…Ｙ軸移動装置駆動信号、２００…記録媒体製造用原盤、２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃ，２００Ｄ…記録媒体製造用原盤、２０３…突起部、２０４…突起部、２０５…コーティング層、３００…記録媒体原盤、３０１…保持基板、３０２…レンズ、３０２…回折格子、３０２…電極膜、３０３…触媒、３０４…カーボンナノチューブ、３０５…コーティング層、３０６…表面塗布膜（誘電体膜）、４００…回折格子、４０１…レンズ、４１０…密閉容器、４１０ａ…導出口、４１１…電源、６００Ａ…記録・再生媒体、６００Ｂ…記録・再生媒体、６００Ｃ…記録・再生媒体、７００…信号記録装置、７０１…記録・再生針駆動部、７０１ａ…再生信号、７０２…記録・再生制御部、７０２ａ…Ｙ軸移動制御信号、７０２ｂ…記録データ信号、７０２ｃ…Ｙ軸微量制御信号、７０２ｃ…Ｙ軸制御信号、７０２ｃ…Ｙ軸アクチュエータ駆動信号、７０２ｄ…Ｚ軸制御信号、７０２ｅ…Ｘ軸傾き制御信号、７０２ｆ…Ｘ軸移動制御信号、７０３…装着確認装置、７０３ａ…装着検出信号、７０４…Ｘ軸案内軸、７０５…Ｘ軸移動軸、７０６…Ｘ軸回転装置、７０６ａ…Ｘ軸回転位置検出信号、７０７…Ｘ軸回転軸支持板、７０８…Ｘ軸結合部、７０９…Ｘ軸移動板、７１０…Ｙ軸案内軸、７１１…Ｙ軸移動軸、７１２…Ｙ軸回転装置、７１２ａ…Ｙ軸粗移動量検出信号、７１３…Ｙ軸回転軸支持板、７１４…Ｙ軸結合部、７１５…記録・再生針、７１５ａ，７１５ｊ…再生針、７１５ｂ乃至７１５ｉ  …記録・再生針、７１６…装置筐体、７１６ａ…絶縁層、７１６ｂ…絶縁層、７１７…Ｙ軸案内ブロック、７１８…Ｙ軸案内軸孔、７１９…Ｙ軸移動軸孔、７２０…記録・再生回路、７２１…Ｚ軸アクチュエータ、７２２…Ｙ軸微動アクチュエータ、７２３…Ｘ軸傾き制御第１アクチュエータ、７２４…Ｘ軸傾き制御第２アクチュエータ、８００…トラッキング誤差信号、８０１…再生信号エンベロープ検波器、８０２…再生信号エンベロープ検波器、８０３…低域濾波部、８０４…低域濾波部、８０５…減算部、８０６…時間差検出回路、８０７，８０８…極性器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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