(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録面を有する平板状の記録媒体と、
前記記録媒体に対し情報の記録または読み取りを行うプローブアレイと、
前記記録面に対し平行な第１方向に前記記録媒体を移動させる第１アクチュエータと、
前記記録面に対し平行でありかつ前記第１方向と交わる第２方向に前記記録媒体を移動させる第２アクチュエータとを備え、
前記プローブアレイは、プローブ支持部と、ｍ×ｎ（ｍおよびｎはそれぞれ２以上の整数）個のプローブとを備え、
前記プローブは、前記プローブ支持部上において、前記第１方向に沿って等間隔にｍ個配列され、かつ前記第２方向に沿って等間隔にｎ個配列され、
前記第１方向に互いに隣接するプローブの先端の間隔は、前記第２方向に互いに隣接するプローブの先端の間隔よりも短く、
前記第１アクチュエータの機械的最低共振周波数は前記第２アクチュエータの機械的最低共振周波数よりも高い
ことを特徴とする情報記憶装置。
【請求項２】
記録面を有する平板状の記録媒体と、
前記記録媒体に対し情報の記録または読み取りを行うプローブアレイと、
前記記録面に対し平行な第１方向に前記記録媒体を移動させる第１アクチュエータと、
前記記録面に対し平行でありかつ前記第１方向と交わる第２方向に前記記録媒体を移動させる第２アクチュエータとを備え、
前記第１アクチュエータの機械的最低共振周波数は前記第２アクチュエータの機械的最低共振周波数よりも高いことを特徴とする情報記憶装置。
【請求項３】
前記記録媒体に対し情報の記録または読み取りを行うとき、前記第１アクチュエータはその機械的最低共振周波数とほぼ等しい周波数で前記記録媒体を往復動させることを特徴とする請求項２に記載の情報記憶装置。
【請求項４】
前記記録媒体に対し情報の記録または読み取りを行うとき、前記第１アクチュエータはその機械的最低共振周波数を超えない周波数で前記記録媒体を往復動させることを特徴とする請求項２に記載の情報記憶装置。
【請求項５】
前記第１アクチュエータは、前記記録媒体を前記第１方向に移動可能な状態でハウジングに接続する第１ばね構造体を備え、
前記第２アクチュエータは、前記記録媒体を前記第２方向に移動可能な状態で前記ハウジングに接続する第２ばね構造体を備え、
前記第１ばね構造体のばね定数は、前記第２ばね構造体のばね定数よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の情報記憶装置。
【請求項６】
前記第１アクチュエータは、前記記録媒体を前記第１方向に移動可能な状態でハウジングに接続する第１ばね構造体を備え、
前記第２アクチュエータは、前記記録媒体を前記第２方向に移動可能な状態で前記ハウジングに接続する第２ばね構造体を備え、
前記第１ばね構造体のばね定数は、前記第２ばね構造体のばね定数よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の情報記憶装置。
【請求項７】
記録面を有する平板状の記録媒体と、
前記記録媒体に対し情報の記録または読み取りを行うプローブアレイと、
前記記録面に対し平行な第１方向に前記プローブアレイを移動させる第１アクチュエータと、
前記記録面に対し平行でありかつ前記第１方向と交わる第２方向に前記プローブアレイを移動させる第２アクチュエータとを備え、
前記プローブアレイは、プローブ支持部と、ｍ×ｎ（ｍおよびｎはそれぞれ２以上の整数）個のプローブとを備え、
前記プローブは、前記プローブ支持部上において、前記第１方向に沿って等間隔にｍ個配列され、かつ前記第２方向に沿って等間隔にｎ個配列され、
前記第１方向に互いに隣接するプローブの先端の間隔は、前記第２方向に互いに隣接するプローブの先端の間隔よりも短く、
前記第１アクチュエータの機械的最低共振周波数は前記第２アクチュエータの機械的最低共振周波数よりも高い
ことを特徴とする情報記憶装置。
【請求項８】
記録面を有する平板状の記録媒体と、
前記記録媒体に対し情報の記録または読み取りを行うプローブアレイと、
前記記録面に対し平行な第１方向に前記プローブアレイを移動させる第１アクチュエータと、
前記記録面に対し平行でありかつ前記第１方向と交わる第２方向に前記プローブアレイを移動させる第２アクチュエータとを備え、
前記第１アクチュエータの機械的最低共振周波数は前記第２アクチュエータの機械的最低共振周波数よりも高いことを特徴とする情報記憶装置。
【請求項９】
前記記録媒体に対し情報の記録または読み取りを行うとき、前記第１アクチュエータはその機械的最低共振周波数とほぼ等しい周波数で前記プローブアレイを往復動させることを特徴とする請求項８に記載の情報記憶装置。
【請求項１０】
前記記録媒体に対し情報の記録または読み取りを行うとき、前記第１アクチュエータはその機械的最低共振周波数を超えない周波数で前記プローブアレイを往復動させることを特徴とする請求項８に記載の情報記憶装置。
【請求項１１】
前記第１アクチュエータは、前記プローブアレイを前記第１方向に移動可能な状態でハウジングに接続する第１ばね構造体を備え、
前記第２アクチュエータは、前記プローブアレイを前記第２方向に移動可能な状態で前記ハウジングに接続する第２ばね構造体を備え、
前記第１ばね構造体のばね定数は、前記第２ばね構造体のばね定数よりも大きいことを特徴とする請求項７に記載の情報記憶装置。
【請求項１２】
前記第１アクチュエータは、前記プローブアレイを前記第１方向に移動可能な状態でハウジングに接続する第１ばね構造体を備え、
前記第２アクチュエータは、前記プローブアレイを前記第２方向に移動可能な状態で前記ハウジングに接続する第２ばね構造体を備え、
前記第１ばね構造体のばね定数は、前記第２ばね構造体のばね定数よりも大きいことを特徴とする請求項８に記載の情報記憶装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば走査型プローブメモリー装置など、プローブを用いて記録媒体に対し情報の記録または読み取りを行う情報記憶装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
小型で情報を高密度に記録することができる情報記憶装置として、走査型プローブメモリー装置がある。【０００３】
走査型プローブメモリー装置の信号記録再生原理としては、トンネル効果を用いたもの、原子間力を用いたもの、磁気力を用いたもの、静電力を用いたもの、非線形誘電率を用いたもの、および記録媒体の熱変形を用いたものなど、様々な種類がある。【０００４】
走査型プローブメモリー装置は、通常、数十ナノメートルないし数マイクロメートル程度の先端径を有するプローブと、表面に記録面が形成された平板状の記録媒体とを備えている。走査型プローブメモリー装置は、プローブの先端を記録媒体の記録面に接近または接触させることにより、記録媒体に対し情報の記録または読み取りを行う。【０００５】
また、走査型プローブメモリー装置は、プローブまたは記録媒体を記録面に対し平行な方向に移動させ、プローブと記録媒体との間の位置を変更する。これにより、プローブにより記録媒体の記録面を走査することが可能となり、多量の情報を記録面に高密度に配列することが可能となり、あるいは記録面に配列された多量の情報を連続的にまたはランダムに読み取ることが可能になる。このようなプローブまたは記録媒体の移動には、例えばＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術を用いた電磁駆動式または静電駆動式のアクチュエータが用いられる。【０００６】
また、走査型プローブメモリー装置の多くは、マルチプローブ方式を採用している。すなわち、走査型プローブメモリー装置の多くは、数十個あるいは数百個、さらには数千個以上のプローブを例えばマトリクス状に配置した２次元プローブアレイを備えている。このようなプローブアレイを用いることにより、多量の情報を記録媒体に迅速に記録することが可能となり、あるいは多量の情報を記録媒体から迅速に読み取ることが可能となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、走査型プローブメモリー装置における２次元プローブアレイは、一般に、行方向の配列と列方向の配列とが等しいマトリックス状に配置されている。【０００８】
すなわち、一般的な２次元プローブアレイは、ｋ×ｋ（ｋは２以上の整数）個のプローブを有している。これらのプローブは、プローブ支持基板の平面上において、行方向に等間隔にｋ個配列され、かつ列方向にも等間隔にｋ個配列されている。そして、行方向において互いに隣接するプローブの先端の間隔と、列方向において互いに隣接するプローブの先端の間隔とは互いに等しい。【０００９】
つまり、各プローブの先端を通過するように行方向および列方向にそれぞれ線を引くと、多数の正方形が配列された格子（grid）が描かれる。【００１０】
ここで、本発明の課題を説明するために、一般的な走査型プローブメモリー装置の一例を想定する。以下、この走査型プローブメモリー装置の一例を「プローブメモリー装置の一般モデル」という。【００１１】
プローブメモリー装置の一般モデルは、２次元プローブアレイ、記録媒体、記録媒体を行方向に移動させるための第１アクチュエータおよび記録媒体を列方向に移動させるための第２アクチュエータを備えている。【００１２】
２次元プローブアレイは、プローブを取り付けるためのプローブ支持基板を有している。このプローブ支持基板の平面上には、16×16個のプローブが行方向に等間隔に16個配列され、かつ列方向にも等間隔に16個配列されている。そして、行方向において互いに隣接するプローブの先端の間隔と、列方向において互いに隣接するプローブの先端の間隔とは相互に等しく、これらはいずれも300μmである。【００１３】
記録媒体の記録面上には記録領域が形成されており、情報は記録領域内に記録される。そして、記録領域の外形は、例えば各辺の長さが4.8mmの正方形であり、この記録領域は、１辺の長さが300μmの正方形の記録単位領域に分割されている。そして、２次元プローブアレイの各プローブには１個の記録単位領域が割り当てられる。【００１４】
情報を記録媒体に連続的に記録するとき、まず、第１アクチュエータが記録媒体を左から右へ行方向に300μm移動させる。続いて、第２アクチュエータが記録媒体を上から下に列方向に１μm移動させる。続いて、第１アクチュエータが記録媒体を右から左に行方向に300μm移動させる。続いて、第２アクチュエータが記録媒体を上から下に列方向に１μm移動させる。記録媒体が行方向に移動しているときに、各プローブにより情報を記録媒体に記録する。プローブメモリー装置の一般モデルは、このような動作を150回繰り返す。【００１５】
これにより、記録媒体の各記録単位領域内においては、行方向に伸びる長さ300μmの線分上に情報が配列され、このような情報の配列が列方向に300個形成される。【００１６】
このようなプローブメモリー装置の一般モデルにおいて、記録媒体は、情報の連続記録時に、300μmの距離を行方向に１５０回往復動する。この往復動は連続的であり、かつ定常的である。一方、同じ情報の連続記録時において、記録媒体は上から下へ列方向に1μmごとに移動する。この移動は間欠的である。【００１７】
さて、プローブメモリー装置における情報の記録は、高速であることが望ましい。上述したプローブメモリー装置の一般モデルにおいて情報記録の高速化を図るためには、記録媒体の移動を高速にすることが望ましい。【００１８】
記録媒体の移動を高速にするための１つの方法として、アクチュエータの最低共振周波数を高く設定することが考えられる。【００１９】
しかし、アクチュエータの最低共振周波数の設定の仕方によっては、エネルギー損失が増加し、消費電力が大きくなってしまう。【００２０】
特に、記録媒体の行方向における移動は、連続的な往復動である。このため、記録媒体を行方向に移動させるための第１アクチュエータにおけるエネルギー損失の増加が著しくなり、消費電力が大幅に増加してしまう。【００２１】
記録媒体の移動を高速にするためのもう１つの方法として、互いに隣接するプローブの間隔を接近させて、記録媒体の移動距離を短くすることが考えられる。例えば、上述したプローブメモリー装置の一般モデルの２次元プローブアレイにおいて、行方向に互いに隣接するプローブの先端の間隔と、列方向に互いに隣接するプローブの先端の間隔とをいずれも60μmにする。そして、記録媒体における記録単位領域の各辺の長さを60μmにする。これにより、記録媒体の移動距離が60μmになる。【００２２】
しかし、プローブメモリー装置の記憶容量を維持した状態で、このような設計変更を行うとすれば、プローブの個数を大幅に増やす必要がある。プローブの個数が大幅に増えると、プローブ支持基板上にプローブを取り付けるためのスペースを確保することが困難になる。【００２３】
例えば、ノイズの低減を図るためにプローブの初段増幅器をプローブときわめて近い場所に配置する必要がある。このためには、プローブの初段増幅器はプローブアレイのプローブ支持基板上にプローブと共に配置することが望ましい。プローブの個数が大幅に増えると、プローブ支持基板上にプローブを取り付けるためのスペースを確保することができなくなる。【００２４】
他方、上述したように、プローブメモリー装置の一般モデルにおいて、記録媒体は、情報の連続記録時に、比較的長い距離を行方向に連続的にかつ定常的に往復動する一方、列方向には比較的短い距離ごとに間欠的に移動する。【００２５】
つまり、記録媒体の行方向における移動の性質と、記録媒体の列方向における移動の性質とは互いに相違する。【００２６】
とすれば、情報の記録または読み取りの高速化および消費電力の低減を図るためには、記録媒体の行方向における移動の性質と記録媒体の列方向における移動の性質との相違に応じて、記録媒体を行方向に移動させるための第１アクチュエータの機械的性質と、記録媒体を列方向に移動させるための第２アクチュエータの機械的性質とを異ならせることが望ましい。【００２７】
本発明は上記に例示したような問題点に鑑みなされたものであり、本発明の第１の課題は、情報の記録または読み取りの高速化を図ることができ、かつ消費電力を小さくすることができる情報記憶装置を提供することにある。【００２８】
本発明の第２の課題は、情報の連続的記録または連続的読み取りを行うための記録媒体またはプローブアレイの往復動の高速化を図ることができ、かつ、情報の連続的記録または連続的読み取りを行うために記録媒体またはプローブアレイを往復動させるためのアクチュエータにおける消費電力を小さくすることができる情報記憶装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
上記課題を解決するために本発明の第１情報記憶装置は、記録面を有する平板状の記録媒体と、前記記録媒体に対し情報の記録または読み取りを行うプローブアレイと、前記記録面に対し平行な第１方向に前記記録媒体を移動させる第１アクチュエータと、前記記録面に対し平行でありかつ前記第１方向と交わる第２方向に前記記録媒体を移動させる第２アクチュエータとを備え、前記プローブアレイは、プローブ支持部と、ｍ×ｎ（ｍおよびｎはそれぞれ２以上の整数）個のプローブとを備え、前記プローブは、前記プローブ支持部上において前記第１方向に沿って等間隔にｍ個配列され、かつ前記第２方向に沿って等間隔にｎ個配列され、前記第１方向に互いに隣接するプローブの先端の間隔は、前記第２方向に互いに隣接するプローブの先端の間隔よりも短い。【００３０】
上記課題を解決するために本発明の第２情報記憶装置は、記録面を有する平板状の記録媒体と、前記記録媒体に対し情報の記録または読み取りを行うプローブアレイと、前記記録面に対し平行な第１方向に前記記録媒体を移動させる第１アクチュエータと、前記記録面に対し平行でありかつ前記第１方向と交わる第２方向に前記記録媒体を移動させる第２アクチュエータとを備え、前記第１アクチュエータの機械的最低共振周波数は前記第２アクチュエータの機械的最低共振周波数よりも高い。【００３１】
上記課題を解決するために本発明の第３情報記憶装置は、記録面を有する平板状の記録媒体と、前記記録媒体に対し情報の記録または読み取りを行うプローブアレイと、前記記録面に対し平行な第１方向に前記プローブアレイを移動させる第１アクチュエータと、前記記録面に対し平行でありかつ前記第１方向と交わる第２方向に前記プローブアレイを移動させる第２アクチュエータとを備え、前記プローブアレイは、プローブ支持部と、ｍ×ｎ（ｍおよびｎはそれぞれ２以上の整数）個のプローブとを備え、前記プローブは、前記プローブ支持部上において前記第１方向に沿って等間隔にｍ個配列され、かつ前記第２方向に沿って等間隔にｎ個配列され、前記第１方向に互いに隣接するプローブの先端の間隔は、前記第２方向に互いに隣接するプローブの先端の間隔よりも短い。【００３２】
上記課題を解決するために本発明の第４情報記憶装置は、記録面を有する平板状の記録媒体と、前記記録媒体に対し情報の記録または読み取りを行うプローブアレイと、前記記録面に対し平行な第１方向に前記プローブアレイを移動させる第１アクチュエータと、前記記録面に対し平行でありかつ前記第１方向と交わる第２方向に前記プローブアレイを移動させる第２アクチュエータとを備え、前記第１アクチュエータの機械的最低共振周波数は前記第２アクチュエータの機械的最低共振周波数よりも高い。【００３３】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされよう。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の情報記憶装置の実施形態である走査型プローブメモリー装置を示す平面図である。
【図２】図１中の走査型プローブメモリー装置を矢示Ａ−Ａ方向から見た断面図である。
【図３】図１中の走査型プローブメモリー装置のプローブの先端の配置を示す説明図である。
【図４】アクチュエータの駆動部の具体的な構成を示す平面図である。
【図５】アクチュエータの駆動部の他の構成を示す平面図である。
【図６】図１中の走査型プローブメモリー装置のアクチュエータの特性を示すグラフである。
【図７】図１中の走査型プローブメモリー装置の情報記録動作を示す説明図である。
【図８】本発明の情報記憶装置の他の実施形態である走査型プローブメモリー装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１、５０  プローブメモリー装置
１３  記録媒体
１５  プローブアレイ
１６  プローブ支持基板
１７  プローブ
２１、２４  アクチュエータ
２２、２５、５１  ばね構造体
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明を実施するための最良の形態について実施形態毎に順に図面に基づいて説明する。【００３７】
図１は、本発明の情報記憶装置の実施形態である走査型プローブメモリー装置を示している。図２は、図１中のプローブメモリー装置を矢示Ａ−Ａ方向から見た断面を示している。【００３８】
図１中の走査型プローブメモリー装置１は、その外形の長さおよび幅（図１中の左右方向および上下方向の長さ）がそれぞれ例えば数ミリメートルないし数センチメートルであり、厚さ（図２中の上下方向の長さ）が例えば数ミリメートルである小型の装置である。【００３９】
プローブメモリー装置１は、プローブ１７を用いて記録媒体１３の記録面１３Ｄ上に情報を高密度に記録することができ、小型であるにもかかわらず、膨大な記憶容量を有する。例えば、その記憶容量は、数十ギガバイトないし数百ギガバイトであり、さらにはテラバイトを超えることも可能である。【００４０】
プローブメモリー装置１は、強誘電体の自発分極を利用して情報を記録する。すなわち、強誘電体材料から形成された記録層１３Ｃを有する記録媒体１３の記録面１３Ｄにプローブ１７の先端を接近あるいは接触させ、プローブ１７を介して強誘電体の抗電界を超える電圧を印加する。これにより、強誘電体の分極方向を変化させ、情報を記録する。また、記録媒体１３に記録された情報の読み取りは、ＳＮＤＭ（Scanning Nonlinear Dielectric Microscopy）方式により行う。【００４１】
また、プローブメモリー装置１は、電磁駆動式のアクチュエータ２１、２４を備えており、アクチュエータ２１、２４の駆動により、記録媒体１３を記録面１３Ｄに対し平行な方向に移動させることができる。一方、プローブ１７は、ハウジング１２に固定されている。これにより、プローブ１７と記録媒体１３との相対位置を変更することができ、プローブ１７により記録面１３Ｄを走査することができる。【００４２】
また、プローブメモリー装置１は、80×16（＝1280）個のプローブ１７を配置した２次元プローブアレイ１５を備えている。これにより、多量の情報を記録面１３Ｄに迅速に記録することができ、あるいは多量の情報を記録面１３Ｄから迅速に読み取ることができる。【００４３】
図２に示すように、プローブメモリー装置１は、その下部に配置された平板状のハウジング１１と、上部に配置されたカップ状のハウジング１２とを有している。ハウジング１１とハウジング１２との間には空間が形成されている。【００４４】
ハウジング１１とハウジング１２との間に形成された空間内には、記録媒体１３が設けられている。記録媒体１３の下面とハウジング１１の上面との間には空隙が形成されている。また、記録媒体１３の上面とハウジング１２の下面との間にも空隙が形成されている。さらに、記録媒体１３の各側面は、これに対向するハウジング１２の各内側面から離れている。【００４５】
記録媒体１３は、図１に示すように、８つのばね構造体２２、２５によりハウジング１２に接続されている。【００４６】
記録媒体１３は、図２に示すように、基板１３Ａ、電極１３Ｂおよび記録層１３Ｃを備えている。記録層１３Ｃの上面が記録面１３Ｄである。基板１３Ａは平板状であり、例えばSiO2から形成されている。電極１３Ｂは例えば銅から形成されている。記録層１３Ｃは例えばLiTaO3またはLiNbO3などの強誘電体材料から形成されている。記録層１３Ｃおよび電極１３Ｂはいずれも1μm以下の薄膜であることが望ましい。基板１３Ａはその各側面にアクチュエータ２１、２４の一部を取り付けることや、記録媒体１３の強度確保を考慮し、例えばおよそ500μmないし1mm程度の厚さを有する。【００４７】
記録媒体１３の記録面１３Ｄには記録領域が形成されており、情報はこの記録領域に記録される。記録領域の外形は例えば各辺が4.8mmの正方形である。さらに、この記録領域は、1280個の記録単位領域に仮想的に分割されている。各記録単位領域の外形は長方形であり、例えばＸ方向に伸びる各短辺の長さが60μmであり、Ｙ方向に伸びる各長辺の長さが300μmである。記録媒体１３の各記録単位領域には１個のプローブ１７が割り当てられている。【００４８】
さらに、ハウジング１１とハウジング１２との間に形成された空間内には、２次元プローブアレイ１５が設けられている。プローブアレイ１５は、記録媒体１３の上方に配置され、記録面１３Ｄに対し情報の記録または読み取りを行う。【００４９】
プローブアレイ１５は、プローブ支持基板１６および80×16（＝1280）個のプローブ１７を備えている。各プローブ１７の先端径は例えばおよそ50nmである。【００５０】
プローブ１７は、プローブ支持基板１６の平面上において、Ｘ方向に沿って等間隔に80個配列され、かつＹ方向に沿って等間隔に16個配列されている。Ｘ方向は記録面１３Ｄに対し平行な方向であり、Ｙ方向は記録面１３Ｄに対し平行でありかつＸ方向とほぼ直角に交わる方向である。【００５１】
また、図３に示すように、Ｘ方向に互いに隣接するプローブ１７の先端の間隔Ｄ１は、Ｙ方向に互いに隣接するプローブの先端の間隔Ｄ２よりも短い。例えば、間隔Ｄ１は60μmであり、間隔Ｄ２は300μmである。【００５２】
各プローブ１７の先端を通過するようにＸ方向およびＹ方向にそれぞれ線を引くと、図３に示すように、多数の長方形が配列された格子１９が描かれる。つまり、各プローブ１７の先端は、多数の長方形が配列された格子１９を描くように配列されている。【００５３】
なお、図１に示す格子１９は模式的であり、これはプローブ１７の先端の配置を正確に示していない。また、図２中のプローブ１７も模式的であり、図２はプローブ１７の個数を正確に示していない。【００５４】
さらに、ハウジング１１とハウジング１２との間に形成された空間内には、２個の第１アクチュエータ２１および２個の第２アクチュエータ２４が設けられている。【００５５】
第１アクチュエータ２１は、記録媒体１３をＸ方向に移動させる。図１に示すように、１つの第１アクチュエータ２１は、記録媒体１３の左側に位置し、記録媒体１３とハウジング１２との間に配置されている。もう１つの第１アクチュエータ２１は、記録媒体１３の右側に位置し、記録媒体１３とハウジング１２との間に配置されている。【００５６】
各第１アクチュエータ２１は、２個のばね構造体２２および駆動部２３を備えている。【００５７】
各ばね構造体２２は、記録媒体１３をＸ方向に移動可能な状態でハウジング１２に接続している。各ばね構造体２２の一端は記録媒体１３の基板１３Ａの側面に接続され、各ばね構造体２２の他端はハウジング１２の内側面に接続されている。各ばね構造体２２は、例えばシリコン材料を所定の形状に加工することにより形成されている。各ばね構造体２２は、少なくともＸ方向においては所定のばね定数で変形するように形成されている。【００５８】
駆動部２３は、例えば、図４に示すような電磁駆動方式の駆動機構を備えている。すなわち、記録媒体１３の基板１３Ａの側面にはコイル配線３１が埋め込まれ、ハウジング１２の内側面には永久磁石３２が埋め込まれている。駆動部２３は、コイル配線３１に電流を流すことにより発生する磁力を利用し、記録媒体１３を各ばね構造体２２に抗してＸ方向に移動させる。【００５９】
なお、第１アクチュエータ２１の駆動部として、電磁駆動方式の駆動機構ではなく、静電駆動方式の駆動機構を用いてもよい。この場合には、例えば図５に示す駆動部４０のように、記録媒体１３の基板１３Ａの側面に櫛歯電極４１を形成し、ハウジング１２の内側面に櫛歯電極４２を形成し、櫛歯電極４１と櫛歯電極４２とを空隙を介して噛み合うように配置する。駆動部４０は、櫛歯電極４１と櫛歯電極４２との間に電界を形成し、これにより生じる静電力により、記録媒体１３を各ばね構造体２２に抗してＸ方向に移動させる。また、第１アクチュエータ２１の駆動部として、例えば圧電材料などを用いた圧電駆動式の駆動機構を採用してもよい。【００６０】
第２アクチュエータ２４は、記録媒体１３をＹ方向に移動させる。図１に示すように、１つの第１アクチュエータ２４は、記録媒体１３の上側に位置し、記録媒体１３とハウジング１２との間に配置されている。もう１つの第２アクチュエータ２４は、記録媒体１３の下側に位置し、記録媒体１３とハウジング１２との間に配置されている。【００６１】
各第２アクチュエータ２４は、２個のばね構造体２５および駆動部２６を備えている。【００６２】
各ばね構造体２５は、記録媒体１３をＹ方向に移動可能な状態でハウジング１２に接続している。各ばね構造体２５の一端は記録媒体１３の基板１３Ａの側面に接続され、各ばね構造体２５の他端はハウジング１２の内側面に接続されている。各ばね構造体２５は、例えばシリコン材料を所定の形状に加工することにより形成されている。各ばね構造体２５は、少なくともＹ方向においては所定のばね定数で変形するように形成されている。【００６３】
駆動部２６は、駆動部２３とほぼ同様の構成を有しており、例えば、図４に示すような電磁駆動方式の駆動機構を備えている。なお、第２アクチュエータ２４の駆動部として、電磁駆動方式の駆動機構ではなく、図５に示すような静電駆動方式の駆動機構または圧電駆動方式の駆動機構を用いてもよい。【００６４】
図６は、各第１アクチュエータ２１および各第２アクチュエータ２４のそれぞれの周波数−利得特性を示している。図６中のグラフの横軸は周波数を示し、縦軸は利得を示している。また、図６中の特性線Ｌ１が各第１アクチュエータ２１の特性を示しており、特性線Ｌ２が各第２アクチュエータ２４の特性を示している。【００６５】
図６に示すように、第１アクチュエータ２１の機械的な最低共振周波数（機械的な一次共振周波数）はおよそ1kHzである。第１アクチュエータ２１の利得は、この最低共振周波数のところで最大値Ａ１となる。第１アクチュエータ２１の最低共振周波数は、主として、各ばね構造体２２のＸ方向におけるばね定数を適切に設定することにより、決定することができる。【００６６】
一方、第２アクチュエータ２４の機械的最低共振周波数はおよそ50Hzである。第１アクチュエータ２４の利得は、この最低共振周波数のところで最大値Ａ２となる。第２アクチュエータ２４の最低共振周波数は、主として、各ばね構造体２５のＹ方向におけるばね定数を適切に設定することにより、決定することができる。【００６７】
図６に示すように、第１アクチュエータ２１の機械的最低共振周波数は第２アクチュエータ２４の機械的最低共振周波数よりも高い。また、第１アクチュエータ２１のばね構造体２２のＸ方向におけるばね定数は、第２アクチュエータ２４のばね構造体２５のＹ方向におけるばね定数よりも大きい。つまり、大まかに見ると、ばね構造体２２のほうがばね構造体２５よりも硬い。【００６８】
図７は、プローブメモリー装置１の情報記録動作を示している。【００６９】
図７に示すように、情報を記録媒体１３の記録面１３Ｄに連続的に記録するとき、プローブメモリー装置１は、各プローブ１７の先端を、例えば当該プローブ１７に割り当てられた記録単位領域８１内の位置Ｐ１上方に配置する。続いて、プローブメモリー装置１は、各プローブ１７の先端を記録面１３Ｄに接近または接触させる。続いて、プローブメモリー装置１は、各第１アクチュエータ２１および各第２アクチュエータ２４を駆動する。【００７０】
まず、各第１アクチュエータ２１の駆動により、記録媒体１３は左から右へＸ方向におよそ60μm移動する。続いて、各第２アクチュエータ２４の駆動により、記録媒体１３は上から下にＹ方向に1μm移動する。続いて、各第１アクチュエータ２１の駆動により、記録媒体１３は右から左へＸ方向におよそ60μm移動する。続いて、各第２アクチュエータ２４の駆動により、記録媒体１３は上から下にＹ方向に1μm移動する。記録媒体１３がＸ方向に移動しているときに、プローブメモリー装置１は、強誘電体の抗電界を超える電圧を各プローブ１７に印加し、これにより情報を記録層１３Ｃに記録する。プローブメモリー装置１はこのような動作を例えば150回繰り返す。【００７１】
図７中の二点鎖線Ｔは、このような記録媒体１３の移動により作り出されるプローブ１７の先端の軌跡を示している。なお、二点鎖線Ｔは模式的であり、二点鎖線Ｔにおいて左右方向に伸びる直線部分の上下方向の間隔は正確ではない。実際はこれよりも細かい間隔となる。【００７２】
このようなプローブメモリー装置１の情報記録動作により、各記録単位領域８１内においては、Ｘ方向に伸びる長さおよそ60μmの線分上に情報が配列され、このような情報の配列がＹ方向に300個形成される。【００７３】
プローブメモリー装置１の情報記録動作において、各第１アクチュエータ２１は、その機械的最低共振周波数とほぼ等しい周波数で記録媒体１３をＸ方向に振動させる。これにより、記録媒体１３は、およそ60μmの距離をＸ方向に往復動する。【００７４】
各第１アクチュエータ２１の最低共振周波数またはばね構造体２２のばね定数を決めるときには、記録媒体１３のＸ方向における移動量（ストローク）が60μmであることを考慮する。望ましくは、記録媒体１３のＸ方向における移動量（ストローク）が60μmとなるように、各第１アクチュエータ２１の最低共振周波数またはばね構造体２２のばね定数を決める。【００７５】
一方、プローブメモリー装置１の情報記録動作において、各第２アクチュエータ２４は、その機械的最低共振周波数よりも高い周波数で記録媒体１３をＹ方向に移動させる。例えば、各第２アクチュエータ２４は、第２アクチュエータ２４の一次共振周波数から二次共振周波数（例えば10kHz）までの範囲内の周波数で記録媒体１３をＹ方向に移動させる。【００７６】
以上説明したとおり、プローブメモリー装置１のプローブ１７は、プローブ支持基板１６上において、Ｘ方向に沿って等間隔に80個配列され、かつＹ方向に沿って等間隔に16個配列されている。そして、Ｘ方向に互いに隣接するプローブ１７の先端の間隔は、Ｙ方向に互いに隣接するプローブ１７の先端の間隔よりも短い。つまり、各プローブ１７の先端を通過するようにＸ方向およびＹ方向にそれぞれ線を引くと、図３に示すように、多数の長方形が配列された格子１９が描かれる。【００７７】
Ｘ方向において互いに隣接するプローブ１７の先端の間隔を短くすることにより、Ｘ方向における記録媒体１３の移動距離を短くすることができる。これにより、Ｘ方向における記録媒体１３の移動速度を高速にすることが容易になる。したがって、情報の連続的記録または連続的読み取りを行うための記録媒体１３の往復動を高速にすることが容易になる。【００７８】
さらに、プローブメモリー装置１では、第１アクチュエータ２１の最低共振周波数を高く設定し、この最低共振周波数とほぼ等しい周波数で記録媒体１３をＸ方向に往復動させる。これにより、Ｘ方向における記録媒体１３の往復動を高速化することができ、かつこの往復動を行うのに費やす第１アクチュエータ２１のエネルギーをほぼ最小限に抑えることができる。つまり、第１アクチュエータ２１の消費電力を小さくすることができる。【００７９】
したがって、プローブメモリー装置１によれば、情報の記録または読み取りの高速化を図りつつ、消費電力を小さくすることができる。【００８０】
また、プローブメモリー装置１において、第１アクチュエータ２１の最低共振周波数は第２アクチュエータ２４の最低共振周波数よりも高い。これにより、記録媒体１３のＸ方向における移動の性質と記録媒体１３のＹ方向における移動の性質との相違に応じて、第１アクチュエータ２１の機械的性質と、第２アクチュエータ２４の機械的性質とを異ならせることができ、記録媒体１３のＸ方向およびＹ方向における移動性能を高めることができる。よって、情報の記録または読み取りの高速化および高精度化並びに消費電力の低減を図ることができる。【００８１】
すなわち、情報の連続的記録または情報の連続的読み取りを行うとき、記録媒体１３はＸ方向に往復動する。この記録媒体１３の往復動は、連続的であり、かつ定常的である。また、この往復動は一定の比較的短い距離（例えば60μm）の間で行われる。【００８２】
プローブメモリー装置１では、第１アクチュエータ２１の最低共振周波数を比較的高く設定し、この最低共振周波数とほぼ等しい周波数で記録媒体１３を往復動させることにより、記録媒体１３を高速に往復動させることができ、しかも、この往復動に費やす電力をほぼ最小限にすることができる。【００８３】
一方、連続情報記録または連続情報読み取りを行うためのトラックシフトを行うとき、記録媒体１３はＹ方向にきわめて短い距離（例えば1μm）移動する。また、トラッキングサーボ制御を行うときには、記録媒体１３はＹ方向にさらにきわめて短い距離（例えば数十nm）移動する。また、トラックジャンプを行うときには、記録媒体１３はＹ方向に長い距離（例えば200μm）移動することがある。このように、記録媒体１３のＹ方向における移動距離は長短様々である。また、トラックシフト、トラッキングサーボ制御およびトラックジャンプのいずれの場合も、記録媒体１３の移動は間欠的または一時的である。また、トラックシフト、トラッキングサーボ制御およびトラックジャンプのいずれの場合も、記録媒体１３の移動後の位置決めを高精度に行う必要がある。【００８４】
プローブメモリー装置１では、第２アクチュエータ２４の最低共振周波数を比較的低く設定し、この最低共振周波数よりも高い周波数で記録媒体１３をＹ方向に移動させる。これにより、トラックシフト、トラッキングサーボ制御およびトラックジャンプにおける記録媒体１３の長短様々な移動を高精度に行うことができる。【００８５】
また、プローブメモリー装置１において、第１アクチュエータ２１はばね構造体２２を備えている。そして、第２アクチュエータ２４はばね構造体２５を備えている。そして、ばね構造体２２のばね定数は、ばね構造体２５のばね定数よりも大きい。【００８６】
これにより、第１アクチュエータ２１の最低共振周波数を第２アクチュエータ２４の最低共振周波数よりも高く設定することができる。したがって、記録媒体１３のＸ方向における移動の性質と記録媒体１３のＹ方向における移動の性質との相違に応じて、第１アクチュエータ２１の機械的性質と、第２アクチュエータ２４の機械的性質とを異ならせることができ、記録媒体１３のＸ方向およびＹ方向における移動性能を高めることができる。よって、情報の記録または読み取りの高速化および高精度化並びに消費電力の低減を図ることができる。【００８７】
なお、プローブメモリー装置１は、第１アクチュエータ２１の最低共振周波数とほぼ等しい周波数で記録媒体１３を往復動させる。しかし、本発明はこれに限られない。第１アクチュエータ２１の最低共振周波数よりも低い周波数で記録媒体１３を往復動させてもよい。これにより、記録媒体１３のＸ方向における移動の制御性（制御の自由度または精度）を良くすることができる。【００８８】
すなわち、第１アクチュエータ２１の最低共振周波数とほぼ等しい周波数で記録媒体１３を往復動させる場合には、記録媒体１３の振動は共振状態である。一方、第１アクチュエータ２１の最低共振周波数よりも低い周波数で記録媒体１３を往復動させる場合には、記録媒体１３の振動は共振状態ではない。記録媒体１３のＸ方向における移動の制御性は、記録媒体１３の振動が共振状態の場合よりも共振状態でない場合のほうが良い。したがって、第１アクチュエータ２１の最低共振周波数よりも低い周波数で記録媒体１３を往復動させることにより、記録媒体１３のＸ方向における移動の制御性を良くすることができる。【００８９】
また、図６中の特性線Ｌ１が示すように、第１アクチュエータ２１の最低共振周波数よりも低い周波数で記録媒体１３を往復動させる場合と、第１アクチュエータ２１の最低共振周波数よりも高い周波数で記録媒体１３を往復動させる場合とを比較すると、前者のほうが後者よりも消費電力が小さい。したがって、第１アクチュエータ２１の最低共振周波数よりも低い周波数で記録媒体１３を往復動させることにより、記録媒体１３のＸ方向における移動の制御性を良くすることができると共に、消費電力を小さくすることができる。【００９０】
また、図３に示すように、プローブメモリー装置１では、各プローブ１７の先端位置を結ぶことにより、多数の長方形が配列された格子１９を描くことができる。しかし、各プローブ１７の先端の配置はこれに限られない。記録面１３Ｄに対し平行な平面内においてＸ方向とＹ方向とが0度よりも大きく90度よりも小さい角度で交わる場合には、各プローブ１７の先端によって描かれる格子を構成する図形は長方形ではなく、縦方向（Ｙ方向）に細長い平行四辺形となる。本発明はこれでもよい。【００９１】
また、図３に示すように、プローブメモリー装置１では、Ｘ方向において互いに隣接するプローブ１７の先端の間隔と、Ｙ方向において互いに隣接するプローブ１７の先端の間隔との比が１：５である。しかしこの比はこれに限られない。１：２でもよいし、１：４でもよいし、１：８でもよいし、１：１６でもよい。【００９２】
また、プローブメモリー装置１は、記録媒体１３を記録面１３Ｄに対し平行な方向に移動させることにより、プローブ１７による記録面１３Ｄの走査を実現している。しかし、本発明はこれに限られない。図８に示すプローブメモリー装置５０のように、プローブアレイ１５を記録面１３Ｄに対し平行な方向に移動させることにより、プローブ１７による記録面１３Ｄの走査を実現してもよい。【００９３】
この場合には、記録媒体１３をハウジング１１に固定し、プローブアレイ１５をばね構造体５１などにより、記録面１３Ｄに対し平行な方向に移動可能な状態でハウジング１２に接続する。そして、プローブアレイ１５をＸ方向に移動させる第１アクチュエータと、プローブアレイ１５をＹ方向に移動させる第２アクチュエータとを設ける。第１アクチュエータおよび第２アクチュエータの機械的最低共振周波数およびばね定数は、図１中のプローブメモリー装置１の第１アクチュエータ２１および第２アクチュエータ２４の機械的最低共振周波数およびばね定数とほぼ同じでよい。【００９４】
プローブメモリー装置５０において、情報を記録媒体１３に連続的に記録するとき、プローブアレイ１５は、第１アクチュエータの駆動によりＸ方向に一定の距離（例えば60μm）間を高速に往復動する。また、プローブアレイ１５は、トラックシフト、トラッキングサーボ制御またはトラックジャンプなどの動作に応じ、第２アクチュエータの駆動により、Ｙ方向に長短様々な距離を高精度に移動する。【００９５】
また、プローブメモリー装置１は、強誘電体材料から形成された記録層１３Ｃに電圧を印加することにより情報を記録する方式を採用している。しかし、本発明はこれに限られない。本発明は、トンネル効果を用いた記録方式、原子間力を用いた記録方式、磁気力を用いた記録方式、静電力を用いた記録方式、または記録媒体の熱変形を用いた記録方式などを採用した走査型プローブメモリー装置にも適用することができる。【００９６】
また、本発明は、請求の範囲および明細書全体から読み取るこのできる発明の要旨または思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う情報記憶装置もまた本発明の技術思想に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明に係るプローブを用いた情報記憶装置は、例えば走査型プローブメモリー装置など、プローブを用いて記録媒体に対し情報の記録または読み取りを行う情報記憶装置に利用可能である。
【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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