(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部電極と、
前記下部電極の上に順次に備えられる光伝導層及び記録媒体と、
前記光伝導層に導電性を与える導電層転換手段と、
前記記録媒体にデータの書込み動作を実行する、あるいは前記記録媒体に書き込まれたデータの読出し動作を実行するためのデータ書込み／読出し手段と、
前記データ書込みまたは読出しの動作におけるデータの消失を防止するためのデータ消失防止手段と、
前記下部電極、前記データ書込み／読出し手段に連結され、前記データの書込み動作及び読出し動作に必要な電圧を供給する電源と、
を具備することを特徴とする高密度情報記憶装置。
【請求項２】
前記記録媒体は、荷電粒子が吸収されると伝導度が変化する物質層で形成され、かつ非晶質誘電層の基板として構成されることを特徴とする請求項１に記載の高密度情報記憶装置。
【請求項３】
前記データ書込み／読出し手段は、前記記録媒体に荷電粒子を注入することによってデータの書込み動作を実行すると共に、前記記録媒体から放出される荷電粒子を検出することによってデータの読出し動作を実行する荷電粒子放出手段を含んで構成されることを特徴とする請求項１に記載の高密度情報記憶装置。
【請求項４】
前記荷電粒子放出手段と前記記録媒体との間に、前記荷電粒子放出手段または前記記録媒体から放出された荷電粒子のうちの一部のみを前記記録媒体または前記荷電粒子放出手段に到達させるためのゲートが備えられていることを特徴とする請求項３に記載の高密度情報記憶装置。
【請求項５】
前記電源は、
前記下部電極と前記ゲートとの間に所定の電圧を印加するための第１の電源と、
前記ゲートと前記荷電粒子放出手段との間に所定の電圧を印加するための第２の電源と、
を含むことを特徴とする請求項４に記載の高密度情報記憶装置。
【請求項６】
前記荷電粒子放出手段は、
荷電粒子を放出するエミッタと、
前記記録媒体の上に備えられ、前記電源に連結されて前記エミッタの動きを制御するエミッタホルダと、
を含むことを特徴とする請求項３に記載の高密度情報記憶装置。
【請求項７】
前記データ消失防止手段は、前記エミッタから放出された荷電粒子が前記エミッタの略鉛直方向の下方に位置する前記記録媒体の所定領域に到達するように制御する、あるいは前記記録媒体から放出された荷電粒子が前記エミッタに到達するように制御する荷電粒子制御手段で構成されることを特徴とする請求項６に記載の高密度情報記憶装置。
【請求項８】
前記荷電粒子制御手段は、磁石で構成されることを特徴とする請求項７に記載の高密度情報記憶装置。
【請求項９】
前記磁石は、前記エミッタホルダの上方、及び前記下部電極の下方に各々備えられる第１の磁石及び第２の磁石で構成されることを特徴とする請求項８に記載の高密度情報記憶装置。
【請求項１０】
前記第１の磁石及び前記第２の磁石は、一体に形成された永久磁石、または各々相異なる永久磁石で構成されることを特徴とする請求項９に記載の高密度情報記憶装置。
【請求項１１】
前記第１の磁石及び第２の磁石は、１個の電磁石、または相反する磁極が対向して配置された電磁石で構成されることを特徴とする請求項９に記載の高密度情報記憶装置。
【請求項１２】
前記磁石は、少なくとも前記荷電粒子放出手段と前記記録媒体とを囲繞する電磁石で構成されることを特徴とする請求項８に記載の高密度情報記憶装置。
【請求項１３】
前記導電層転換手段は、前記光伝導層に光を照射する光源で構成され、前記荷電粒子放出手段の近傍部に備えられることを特徴とする請求項１に記載の高密度情報記憶装置。
【請求項１４】
前記導電層転換手段は、前記光伝導層に光を照射する光源で構成され、前記エミッタを囲繞するように前記エミッタホルダに備えられることを特徴とする請求項６に記載の高密度情報記憶装置。
【請求項１５】
前記導電層転換手段は、前記光伝導層に光を照射する光源であって、前記エミッタと分離されて前記エミッタホルダに備えられることを特徴とする請求項６に記載の高密度情報記憶装置。
【請求項１６】
前記下部電極の底面に、前記導電層転換手段から光が照射される第２の光伝導層及び第２の記録媒体が順次に備えられ、
前記第２の記録媒体の下方に第２のデータ書込み／読出し手段が備えられ、
前記第２の光伝導層及び前記第２のデータ書込み／読出し手段の間に、他の電源が更に備えられて構成されることを特徴とする請求項１に記載の高密度情報記憶装置。
【請求項１７】
前記第２のデータ書込み／読出し手段は、前記記録媒体に荷電粒子を注入することによってデータの書込み動作を実行すると共に、前記記録媒体から放出される荷電粒子を検出することによってデータの読出し動作を実行する荷電粒子放出手段を含んで構成されることを特徴とする請求項１６に記載の高密度情報記憶装置。
【請求項１８】
前記第２のデータ書込み／読出し手段は、前記第２の記録媒体に荷電粒子を注入することによってデータの書込み動作を実行すると共に、前記第２の記録媒体から放出される荷電粒子を検出することによってデータの読出し動作を実行する第２の荷電粒子放出手段を含んで構成されることを特徴とする請求項１７に記載の高密度情報記憶装置。
【請求項１９】
前記第２の荷電粒子放出手段と前記第２の記録媒体との間に、前記第２の荷電粒子放出手段または前記第２の記録媒体から放出された荷電粒子のうち一部のみを前記第２の記録媒体または前記第２の荷電粒子放出手段に到達させるための第２のゲートが更に備えられていることを特徴とする請求項１８に記載の高密度情報記憶装置。
【請求項２０】
前記他の電源は、
前記第２の光伝導層と前記第２のゲートとの間に所定の電圧を印加するための第３の電源と、
前記第２のゲートと前記第２の荷電粒子放出手段との間に所定の電圧を印加するための第４の電源と、
を含むことを特徴とする請求項１９に記載の高密度情報記憶装置。
【請求項２１】
前記荷電粒子放出手段は、
荷電粒子が放出されるエミッタと、
前記記録媒体の上に備えられ、前記電源に連結されて前記エミッタの動きを制御するエミッタホルダと、
を含むことを特徴とする請求項１８に記載の高密度情報記憶装置。
【請求項２２】
前記第２の荷電粒子放出手段は、
荷電粒子が放出される第２のエミッタと、
前記第２の記録媒体の上に備えられ、前記電源に連結されて前記第２のエミッタの動きを制御し、第２のエミッタホルダと、
を含むことを特徴とする請求項２１に記載の高密度情報記憶装置。
【請求項２３】
前記データ消失防止手段は、前記エミッタから放出された荷電粒子が前記エミッタの略鉛直方向の下方に位置する前記記録媒体の所定領域に到達するように制御する、あるいは前記記録媒体から放出された荷電粒子が前記エミッタに到達するように制御し、前記第２のエミッタから放出された荷電粒子が前記第２のエミッタの略鉛直方向の下方に位置する前記第２の記録媒体の所定領域に到達するように制御する、あるいは前記第２の記録媒体から放出された荷電粒子が前記第２のエミッタに到達するように制御する荷電粒子制御手段で構成されることを特徴とする請求項２２に記載の高密度情報記憶装置。
【請求項２４】
前記荷電粒子制御手段は、磁石で構成されることを特徴とする請求項２３に記載の高密度情報記憶装置。
【請求項２５】
前記磁石は、前記エミッタホルダの上方、及び前記第２のエミッタホルダの下方に各々備えられる第１の磁石及び第２の磁石で構成されることを特徴とする請求項２４に記載の高密度情報記憶装置。
【請求項２６】
前記磁石は、少なくとも前記荷電粒子放出手段、前記第２の荷電粒子放出手段、前記記録媒体及び前記第２の記録媒体を囲繞する電磁石で構成されることを特徴とする請求項２４に記載の高密度情報記憶装置。
【請求項２７】
前記導電層転換手段は、前記光伝導層及び前記第２の光伝導層に各々光を照射する光源であって、前記荷電粒子放出手段の近傍部に備えられる第１の光源と、前記第２の荷電粒子放出手段の近傍部に備えられる第２の光源より構成されることを特徴とする請求項２５または請求項２６に記載の高密度情報記憶装置。
【請求項２８】
前記導電層転換手段は、前記光伝導層及び前記第２の光伝導層に各々光を照射する光源であって、前記エミッタを囲繞するように前記エミッタホルダに備えられる第１の光源と、前記第２のエミッタを囲繞するように前記第２のエミッタホルダに備えられる第２の光源より構成されることを特徴とする請求項２５または請求項２６に記載の高密度情報記憶装置。
【請求項２９】
前記導電層転換手段は、前記光伝導層及び前記第２の光伝導層に各々光を照射する光源であって、前記エミッタと分離されて前記エミッタホルダに備えられる第１の光源と、前記第２のエミッタと分離されて前記第２のエミッタホルダに備えられる第２の光源より構成されることを特徴とする請求項２５または請求項２６に記載の高密度情報記憶装置。
【請求項３０】
前記下部電極は、前記光伝導層と接触する第１の下部電極及び前記第２の光伝導層と接触し、前記第１の下部電極と絶縁された第２の下部電極より構成されることを特徴とする請求項２５または請求項２６に記載の高密度情報記憶装置。
【請求項３１】
前記導電層転換手段は、前記光導電層及び前記第２の光伝導層に光を照射する光源であって、前記第１の下部電極及び前記第２の下部電極の間に備えられ、比較的平坦な形状を有する光源で構成されることを特徴とする請求項３０に記載の高密度情報記憶装置。
【請求項３２】
前記第１の下部電極及び第２の下部電極間に備えられる平板状光源は、前記光伝導層に光を照射する第１平板状光源と前記第２の光伝導層に光を照射する第２平板状光源より構成されることを特徴とする請求項３１に記載の高密度情報記憶装置。
【請求項３３】
前記下部電極は、前記光伝導層と接触した第１の下部電極、及び前記第２の光伝導層と接触し、前記第１の下部電極と絶縁された第２の下部電極より構成され、
前記磁石は、エミッタホルダの上に備えられる第１の磁石と、前記第２のエミッタホルダの下方に備えられる第２の磁石と、前記第１の下部電極及び第２の下部電極間に備えられる第３の磁石より構成されることを特徴とする請求項２４に記載の高密度情報記憶装置。
【請求項３４】
前記導電層転換手段は、前記光伝導層及び前記第２の光伝導層に光を照射するためのものであって、前記荷電粒子放出手段の回りに備えられる第１の光源と、前記第２の荷電粒子放出手段の回りに備えられる第２の光源より構成されることを特徴とする請求項３３に記載の高密度情報記憶装置。
【請求項３５】
前記導電層転換手段は、前記光伝導層と前記第２の光伝導層に光を照射するためのものであって、前記エミッタを囲繞するように前記エミッタホルダに備えられる第１の光源と、前記第２のエミッタを囲繞するように前記第２のエミッタホルダに備えられる第２の光源より構成されることを特徴とする請求項３３に記載の高密度情報記憶装置。
【請求項３６】
前記導電層転換手段は、前記光伝導層及び前記第２の光伝導層に光を照射するためのものであって、前記エミッタと分離されて前記エミッタホルダに備えられる第１の光源と、前記第２のエミッタと分離されて前記第２のエミッタホルダに備えられる第２の光源より構成されることを特徴とする請求項３３に記載の高密度情報記憶装置。
【請求項３７】
前記導電層転換手段は、
前記光伝導層に光を照射するために前記第１の下部電極と前記第３の磁石との間に備えられる第１の光源と、
前記第２の光伝導層に光を照射するために前記第２の下部電極と前記第３の磁石との間に備えられる第２の光源より構成されることを特徴とする請求項３３に記載の高密度情報記憶装置。
【請求項３８】
請求項１に記載の高密度情報記憶装置を用いた情報の書込み方法において、
前記記録媒体と前記データ書込み／読出し手段の荷電粒子放出領域との間隔を調整する第１段階と、
前記記録媒体に荷電粒子を注入して前記記録媒体に所定のデータに対応する導電性領域を形成する第２段階とを含むことを特徴とする情報の書込み方法。
【請求項３９】
前記第２段階で前記荷電粒子放出領域から放出された荷電粒子のうちの一部を吸着することを特徴とする請求項３８に記載の情報の書込み方法。
【請求項４０】
前記荷電粒子放出領域から放出された荷電粒子のうちの吸着されない荷電粒子が全て、前記荷電粒子放出領域の略鉛直方向の下方に位置する前記記録媒体の所定領域に到達するように前記荷電粒子を磁場の雰囲気下で注入することを特徴とする請求項３９に記載の情報の書込み方法。
【請求項４１】
前記磁場は、前記データ書込み／読出し手段の上に備えられる第１の磁石と前記下部電極の下に備えられる第２の磁石とを用いて形成されることを特徴とする請求項４０に記載の情報の書込み方法。
【請求項４２】
前記磁場は、少なくとも前記記録媒体及び前記荷電粒子放出領域を囲繞する電磁石を用いて形成されることを特徴とする請求項４０に記載の情報の書込み方法。
【請求項４３】
前記記録媒体と前記荷電粒子放出領域との間の距離が予め調整された距離から変化した場合に、前記電磁石に流れる電流を制御して前記荷電粒子放出領域から放出された荷電粒子が前記荷電粒子放出領域の略鉛直方向の下方に位置する前記記録媒体の所定領域に到達するように前記磁場の強度を制御することを特徴とする請求項４２に記載の情報の書込み方法。
【請求項４４】
前記第２段階で前記光伝導層に光を照射することを特徴とする請求項４０に記載の情報の書込み方法。
【請求項４５】
下部電極と、前記下部電極の上に順次に備えられる光伝導層及び記録媒体と、前記光伝導層に導電性を付与するための光照射手段と、前記記録媒体の上に備えられる荷電粒子放出手段と、前記記録媒体と前記荷電粒子放出手段との間で荷電粒子の消失を防止するための荷電粒子消失防止手段と、前記下部電極と前記荷電粒子放出手段に所定の電圧を供給する電源を具備する高密度情報記憶装置を用いた情報の読出し方法であって、
前記記録媒体と前記荷電粒子放出手段の荷電粒子放出領域との間隔を制御する第１段階と、
前記記録媒体の上に前記荷電粒子放出領域を移動させると共に前記記録媒体から放出される荷電粒子を検知することによって前記記録媒体に記録されたデータの読出し動作を実行する第２段階と、
を含むことを特徴とする情報の読出し方法。
【請求項４６】
前記記録媒体から放出された荷電粒子のうちの一部が前記荷電粒子放出領域に到達する前に、前記荷電粒子を遮断することを特徴とする請求項４５に記載の情報の読出し方法。
【請求項４７】
前記記録媒体から放出される荷電粒子のうち、遮断されていない荷電粒子が全て前記荷電粒子放出領域に到達するように所定強度の磁場の下で前記記録媒体から前記荷電粒子を放出させることを特徴とする請求項４６に記載の情報の読出し方法。
【請求項４８】
前記磁場は、前記荷電粒子放出手段の上方に備えられる第１の磁石と、前記下部電極の下方に備えられる第２の磁石とを用いて形成されることを特徴とする請求項４７に記載の情報の読出し方法。
【請求項４９】
前記第１の磁石及び第２の磁石は、電磁石で構成されることを特徴とする請求項４８に記載の情報の読出し方法。
【請求項５０】
前記磁場は、少なくとも前記記録媒体及び前記荷電粒子放出領域を囲繞する電磁石を用いて形成されることを特徴とする請求項４７に記載の情報の読出し方法。
【請求項５１】
前記記録媒体と前記荷電粒子放出領域との距離が変化した場合に、前記電磁石に流れる電流を制御して前記変化した距離でも前記記録媒体から放出された荷電粒子が、略鉛直方向の上方に位置する前記荷電粒子放出領域に到達するように前記磁場の強度を制御することを特徴とする請求項４９に記載の情報の読出し方法。
【請求項５２】
前記第２段階で前記記録媒体の荷電粒子が放出される領域に位置する前記光伝導層の所定領域を導電性領域に転換させることを特徴とする請求項４７に記載の情報の読出し方法。
【請求項５３】
前記光伝導層の前記所定領域に光を照射して、前記所定領域を導電領域に転換させることを特徴とする請求項５２に記載の情報の読出し方法。
【請求項５４】
請求項１に記載の高密度情報記憶装置を用いた前記記録媒体に書き込まれた情報の消去方法において、
前記下部電極を接地する第１段階と、
前記光伝導層を導電層に転換させて、前記記録媒体に注入された荷電粒子を、前記下部電極を通して放電することにより前記記録媒体に書き込まれた情報を消去する第２段階と、
を含むことを特徴とする情報の消去方法。
【請求項５５】
前記第２段階は、前記光伝導層の所定領域を選択的に導電層に転換させ、これと接触した前記記録媒体の所定領域に注入された荷電粒子を、前記下部電極を通して放電させることにより前記記録媒体に書き込まれた情報の一部を選択的に消去することを特徴とする請求項５４に記載の情報の消去方法。
【請求項５６】
請求項１に記載の高密度情報記憶装置を用いた前記記録媒体に書き込まれた情報の消去方法において、
前記光伝導層を接地する第１段階と、
前記光伝導層の全領域を導電層に転換して前記記録媒体に注入された全ての荷電粒子を、前記下部電極を通じて放電することにより前記記録媒体に書き込まれた情報を全て消去する第２段階と、
を含むことを特徴とする情報の消去方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報記憶装置と、これを用いた情報の書込み、及び読出し、並びに消去方法に係り、特に、電子放出を用いたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高密度の記録が可能な記録媒体が開発され、このような記録媒体に対して高密度の記録を可能とする装置が開発されている。たとえば、ＣＤ（ｃｏｍｐａｃｔ  ｄｉｓｋ）やＤＶＤ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｖｉｄｅｏ  ｄｉｓｋ）のように、情報を高密度に書き込んで記録することが可能な高密度記録媒体を具備した情報記憶装置は、レーザ光を用いて前記高密度記録媒体に情報を書き込む、あるいはこのように書き込まれた情報を読み出したり、あるいは消去したりするものである。このため、前記高密度記録媒体に情報の書込みを実行するには、前記高密度記録媒体の所望の表面に集束させるレーザ光のスポット面積をより小さく縮小することが可能な短波長のレーザ装置を使用することが望ましいとされる。
【０００３】
しかし現在では、レーザ光の波長を短くする際に、実用的な限界があるため、レーザ装置を用いて情報の書込み、読出しまたは消去の各動作を実行する情報記憶装置の能力は、レーザ装置のレーザ光の発振波長によって制限される。
【０００４】
一方、高密度で情報を書き込むことが可能な高密度記録媒体を具備した情報記憶装置として、情報の書込み、読出しまたは消去を実行する際に、前記レーザ光に代えてプローブ（ｐｒｏｂｅ；探針）を用いた垂直磁気記録装置が開発されている。しかし、この垂直磁気記録装置においては、プローブの大きさによって情報の記憶能力が制限されるという問題点があった。
【０００５】
このような垂直磁気記録装置が有する問題点に鑑みて提示された装置として、スキャニングプローブマイクロスコープ（ｓｃａｎｎｉｎｇ  ｐｒｏｂｅ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ；ＳＰＭ）や、このＳＰＭのカテゴリーに含まれる装置である、チップと試料との間で作用する原子間力を利用した、いわゆるＡＦＭ（ａｔｏｍｉｃ  ｆｏｒｃｅ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）が挙げられる。このＡＦＭにおいては、前記チップを記録媒体に接触させる、あるいは近接させることにより、情報の書込み、読出しまたは消去、すなわち、情報を再生したり消去したりすることにより、高密度で情報を書き込んで記録するものである。しかし、このＡＦＭでは、使用頻度が増加するにつれて前記チップが次第に摩耗して動作時に前記チップの振動の程度が増大するという問題や、情報の記録及び再生速度が比較的遅いという問題がある。
【０００６】
図１は、従来の技術である前記のＳＰＭのプローブ（以下、「ＳＰＭプローブ」という）を用いたディスク装置の構成を模式的に示すブロック図である。図１に示すように、ＳＰＭプローブを用いたディスク装置は、略円形状の基板８ａと、この基板８ａの上に積層された電極層８ｂ、及びこの電極層８ｂの上に積層された強誘電体層８ｃを具備したディスク８と、強誘電体層８ｃに誘電分極を形成して情報を記録し、この誘電分極の極性によって前記ディスク８面の垂直方向で光の波長の１／４長さの区間を往復して情報の読出しを行うマイクロチップ９ａ、及び光を反射させる反射手段を具備するヘッド９と、このヘッド９の垂直方向の往復移動による光路差を認識して前記のようにディスク８に書き込まれた情報を検出する光学系１００とを具備して構成されている。
【０００７】
ここで、ディスク８には、略円形状の基板８ａの上に電極層８ｂ及び誘電分極により情報の書込みが行われる強誘電体層８ｃが順次に積層されている。また、ＳＰＭプローブで構成されるヘッド９には、光を反射させる反射体９ｂ、及びマイクロチップ９ａと反射体９ｂとを支持するアーム９ｃが備えられている。そして、光学系１００には、光源１としてのレーザダイオード、この光源１から放射された光を平行光に変えるコリメーティングレンズ２、このコリメーティングレンズ２によって形成された平行光をそのまま通過させると共に、ディスク８の面で反射された反射光を分離するビームスプリッタ３、前記平行光をディスク８の面のトラックに回折限界まで集束させる対物レンズ５、前記反射光を集束させる集束レンズ６、及びこのように集束された反射光を電気信号に変換する光検出器７が備えられている。
【０００８】
このように構成されるディスク装置の動作原理は、以下の通りである。
電極板に蒸着された強誘電体薄膜の微小部分がマイクロチップ電極で分極されると、その分極された部分は、所定の電圧が印加されたマイクロチップ９ａを移動させて相互間の静電気力の差を把握することにより、未分極の部分または逆分極された部分と相互に区別される。したがって、ディスク８の面の分極量によって一定の電圧が印加されたヘッド９のマイクロチップ９ａに各々異なった静電気力が印加され、この静電気力がマイクロチップ９ａを、λ／４（λ；光の波長）のみ上昇または下降させれば、λ／２の光路差を有する光のみがビームスプリッタ３から分離されて光検出器７に入射された後、光検出器７で検出される。
【０００９】
このように、プローブと試料との間に作用する現象を物理的機構とレーザ等を用いて測定するＳＰＭ技術では、このプローブの端部と試料との距離が極めて近くなっており、しかもこのプローブの端部はシャープであることが必要である。したがって、前記プローブの端部は摩耗し難いように構成されることを必要とする。すなわち、このプローブの端部が摩耗したり振動したりすると、このプローブの端部と試料との距離が変動するため、情報を正確に書き込んだり情報を正確に読み出したりすることが困難になる。更に、記録媒体の平坦度に対する依存性が高くなり、情報の書込み／読出しの動作速度が相対的に遅くなる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記問題点を解決するためになされたものであって、第１の課題は、ＳＰＭプローブの端部のような情報の書込み動作または読出し動作に使用される部材の摩耗や振動の問題を解消すると共に、情報の書込み／読出しの動作速度の低下を防止し、単位領域により多くの情報を記憶させることが可能な情報記憶装置を提供することを目的とする。
また、本発明の第２の課題は、前記情報記憶装置を用いた情報の書込み、及び情報の読出し、並びに情報の消去方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記第１の課題を解決するために、本発明に係る電子放出を用いた高密度情報記憶装置は、下部電極と、前記下部電極の上に順次に備えられる光伝導層及び記録媒体と、前記光伝導層に導電性を与える導電層転換手段と、前記記録媒体にデータの書込み動作を実行する、あるいは前記記録媒体に書き込まれたデータの読出し動作を実行するためのデータ書込み／読出し手段と、前記データ書込みまたは読出しの動作におけるデータの消失を防止するためのデータ消失防止手段と、前記下部電極、前記データ書込み／読出し手段に連結され、前記データの書込み動作及び読出し動作に必要な電圧を供給する電源とを具備して構成される（請求項１）。
【００１２】
本発明は、前記記録媒体を、荷電粒子が吸収されると伝導度が変化する物質層で形成し、かつ非晶質誘電層の基板として構成することができる（請求項２）。
また、前記データ書込み／読出し手段を、前記記録媒体に荷電粒子を注入することによりデータの書込み動作を実行すると共に、前記記録媒体から放出される荷電粒子を検出することによりデータの読出し動作を実行する荷電粒子放出手段を含んで構成することができる（請求項３）。
【００１３】
更に、本発明は、前記荷電粒子放出手段と前記記録媒体との間に、前記荷電粒子放出手段または前記記録媒体から放出された荷電粒子のうちの一部のみを前記記録媒体または前記荷電粒子放出手段に到達させるゲートを備えて構成することができる（請求項４）。
また、前記電源を、前記下部電極と前記ゲートとの間に所定の電圧を印加するための第１の電源と、前記ゲートと前記荷電粒子放出手段との間に所定の電圧を印加するための第２の電源とを含んで構成することができる（請求項５）。
【００１４】
更にまた、本発明は、前記荷電粒子放出手段を、荷電粒子を放出するエミッタと、前記記録媒体の上に前記電源に連結されて配置される前記エミッタの動きを制御するためのエミッタホルダとを含んで構成することができる（請求項６）。
そして、前記データ消失防止手段を、前記エミッタから放出された荷電粒子が前記エミッタの略鉛直方向の下方に位置する前記記録媒体の所定領域に到達するように制御する、あるいは前記記録媒体から放出された荷電粒子が前記エミッタに到達するように制御する荷電粒子制御手段で構成される（請求項７）。
【００１５】
また、本発明は、前記荷電粒子制御手段を磁石で構成することができる（請求項８）。
前記磁石を、前記エミッタホルダの上方、及び前記下部電極の下方に各々備えられる第１の磁石及び第２の磁石で構成することができる（請求項９）。
更に、前記第１の磁石及び前記第２の磁石を、一体に形成された永久磁石、または各々相異なる永久磁石で構成することができる（請求項１０）。
【００１６】
そして、本発明は、  前記第１の磁石及び第２の磁石は、１個の電磁石、または相反する磁極が対向して配置された電磁石で構成することができる（請求項１１）。
また、前記磁石を、少なくとも前記荷電粒子放出手段と前記記録媒体とを囲繞するような電磁石で構成することができる（請求項１２）。
更に、前記導電層転換手段を、前記光伝導層に光を照射する光源で構成され、前記荷電粒子放出手段の近傍部に備えることができる（請求項１３）。
【００１７】
また、本発明は、前記導電層転換手段を、前記光伝導層に光を照射する光源で構成され、前記エミッタを囲繞するように前記エミッタホルダに備えることができる（請求項１４）。
そして、前記導電層転換手段を、前記光伝導層に光を照射する光源で構成し、前記エミッタと分離させて前記エミッタホルダに備えることができる（請求項１５）。
【００１８】
また、本発明は、前記下部電極の底面に、前記導電層転換手段から光を照射させる第２の光伝導層及び第２の記録媒体を順次に備え、前記第２の記録媒体の下方に第２のデータ書込み／読出し手段を備え、前記第２の光伝導層及び前記第２のデータ書込み／読出し手段の間に、他の電源を更に備えて構成することができる（請求項１６）。
【００１９】
また、本発明は、前記第２のデータ書込み／読出し手段を、前記記録媒体に荷電粒子を注入することによりデータの書込み動作を実行すると共に、前記記録媒体から放出される荷電粒子を検出することによりデータの読出し動作を実行する荷電粒子放出手段を含んで構成することができる（請求項１７）。
【００２０】
また、本発明は、前記第２のデータ書込み／読出し手段を、前記第２の記録媒体に荷電粒子を注入することによりデータの書込み動作を実行すると共に、前記第２の記録媒体から放出される荷電粒子を検出することによりデータの読出し動作を実行する第２の荷電粒子放出手段を含んで構成することができる（請求項１８）。
【００２１】
また、本発明は、前記第２の荷電粒子放出手段と前記第２の記録媒体との間に、前記第２の荷電粒子放出手段または前記第２の記録媒体から放出された荷電粒子のうち一部のみを前記第２の記録媒体または前記第２の荷電粒子放出手段に到達させるための第２のゲートを更に備えて構成することができる（請求項１９）。
【００２２】
また、本発明は、前記他の電源を、前記第２の光伝導層と前記第２のゲートとの間に所定の電圧を印加するための第３の電源と、前記第２のゲートと前記第２の荷電粒子放出手段との間に所定の電圧を印加するための第４の電源とを含んで構成することができる（請求項２０）。
【００２３】
更に、本発明は、前記荷電粒子放出手段を、荷電粒子が放出されるエミッタと、前記記録媒体の上で前記電源に連結されて前記エミッタの動きを制御するエミッタホルダとを含んで構成することができる（請求項２１）。
また、前記第２の荷電粒子放出手段を、荷電粒子が放出される第２のエミッタと、前記第２の記録媒体の上で前記電源に連結されて前記第２のエミッタの動きを制御し、第２のエミッタホルダとを含んで構成することができる（請求項２２）。
【００２４】
更にまた、本発明は、前記データ消失防止手段を、前記エミッタから放出された荷電粒子が前記エミッタの略鉛直方向の下方に位置する前記記録媒体の所定領域に到達するように制御する、あるいは前記記録媒体から放出された荷電粒子が前記エミッタに到達するように制御し、前記第２のエミッタから放出された荷電粒子が前記第２のエミッタの略鉛直方向の下方に位置する前記第２の記録媒体の所定領域に到達するように制御する、あるいは前記第２の記録媒体から放出された荷電粒子が前記第２のエミッタに到達するように制御する荷電粒子制御手段で構成することができる（請求項２３）。
【００２５】
また、本発明は、前記荷電粒子制御手段を、磁石で構成することができる（請求項２４）。
また、前記磁石を、前記エミッタホルダの上方、及び前記第２のエミッタホルダの下方に各々備えられる第１の磁石及び第２の磁石で構成することができる（請求項２５）。
更に、前記磁石を、少なくとも前記荷電粒子放出手段、前記第２の荷電粒子放出手段、前記記録媒体及び前記第２の記録媒体を囲繞する電磁石で構成することができる（請求項２６）。
【００２６】
そして、本発明は、前記導電層転換手段を、前記光伝導層及び前記第２の光伝導層に各々光を照射する光源であって、前記荷電粒子放出手段の近傍部に備えられる第１の光源と、前記第２の荷電粒子放出手段の近傍部に備えられる第２の光源より構成することができる（請求項２７）。
また、前記導電層転換手段を、前記光伝導層及び前記第２の光伝導層に各々光を照射する光源であって、前記エミッタを囲繞するように前記エミッタホルダに備えられる第１の光源と、前記第２のエミッタを囲繞するように前記第２のエミッタホルダに備えられる第２の光源より構成することができる（請求項２８）。
【００２７】
更にまた、本発明は、前記導電層転換手段を、前記光伝導層及び前記第２の光伝導層に各々光を照射する光源であって、前記エミッタと分離されて前記エミッタホルダに備えられる第１の光源と、前記第２のエミッタと分離されて前記第２のエミッタホルダに備えられる第２の光源より構成することができる（請求項２９）。
また、前記下部電極を、前記光伝導層と接触する第１の下部電極及び前記第２の光伝導層と接触し、前記第１の下部電極と絶縁された第２の下部電極より構成することができる（請求項３０）。
【００２８】
また、本発明は、前記導電層転換手段を、前記光導電層及び前記第２の光伝導層に光を照射する光源であって、前記第１の下部電極及び前記第２の下部電極の間に備えられる比較的平坦な形状を有する光源で構成することができる（請求項３１）。
また、前記第１の下部電極及び第２の下部電極間に備えられる比較的平坦な形状を有する光源を、前記光伝導層に光を照射する第１平板状光源と前記第２の光伝導層に光を照射する第２平板状光源より構成することができる（請求項３２）。
【００２９】
更にまた、本発明は、前記下部電極を、前記光伝導層と接触した第１の下部電極、及び前記第２の光伝導層と接触し、前記第１の下部電極と絶縁された第２の下部電極より構成され、前記磁石を、エミッタホルダの上に備えられる第１の磁石と、前記第２のエミッタホルダの下方に備えられる第２の磁石と、前記第１の下部電極及び第２の下部電極間に備えられる第３の磁石より構成することができる（請求項３３）。
【００３０】
そして、本発明は、前記導電層転換手段を、前記光伝導層及び前記第２の光伝導層に光を照射するためのものとして、前記荷電粒子放出手段を囲繞するように備えられる第１の光源と、前記第２の荷電粒子放出手段を囲繞するように備えられる第２の光源で構成することができる（請求項３４）。
【００３１】
また、本発明は、前記導電層転換手段を、前記光伝導層と前記第２の光伝導層に光を照射するためのものとして、前記エミッタを囲繞するように前記エミッタホルダに備えられる第１の光源と、前記第２のエミッタを囲繞するように前記第２のエミッタホルダに備えられる第２の光源より構成することができる（請求項３５）。
【００３２】
また、本発明は、前記導電層転換手段を、前記光伝導層及び前記第２の光伝導層に光を照射するためのものとして、前記エミッタと分離されて前記エミッタホルダに備えられる第１の光源と、前記第２のエミッタと分離されて前記第２のエミッタホルダに備えられる第２の光源より構成することができる（請求項３６）。
【００３３】
また、本発明は、前記導電層転換手段を、前記光伝導層に光を照射するために前記第１の下部電極と前記第３の磁石との間に備えられる第１の光源と、前記第２の光伝導層に光を照射するために前記第２の下部電極と前記第３の磁石との間に備えられる第２の光源より構成することができる（請求項３７）。
【００３４】
また、前記第２の課題を解決するために、本発明に係る情報の書込み方法は、下部電極と、前記下部電極の上に順次に備えられる光伝導層及び記録媒体と、前記光伝導層に導電性を付与するための光照射手段と、前記記録媒体の上に備えられる荷電粒子放出手段と、前記荷電粒子放出手段を用いて前記記録媒体に荷電粒子を注入する過程で前記荷電粒子の消失を防止するための荷電粒子消失防止手段と、前記下部電極及び前記荷電粒子放出手段に所定の電圧を供給する電源とを具備する高密度情報記憶装置を用いた情報の書込み方法であって、前記記録媒体と前記荷電粒子放出手段の荷電粒子放出領域との間隔を調整する第１段階と、前記記録媒体に荷電粒子を注入して前記記録媒体に所定のデータに対応する導電性領域を形成する第２段階とを含んで構成される（請求項３８）。
【００３５】
また、本発明は、前記第２段階で前記荷電粒子放出領域から放出された荷電粒子のうちの一部を吸着するように構成することができる（請求項３９）。
また、本発明は、前記荷電粒子放出領域から放出された荷電粒子のうちの吸着されない荷電粒子が全て、前記荷電粒子放出領域の略鉛直方向の下方に位置する前記記録媒体の所定領域に到達するように前記荷電粒子を磁場の雰囲気下で注入するように構成することができる（請求項４０）。
【００３６】
更に、本発明は、前記磁場が、前記荷電粒子放出手段の上に備えられる第１の磁石と前記下部電極の下に備えられる第２の磁石とを用いて形成されるように構成することができる（請求項４１）。
更にまた、本発明は、前記磁場が、少なくとも前記記録媒体及び前記荷電粒子放出領域を囲繞する電磁石を用いて形成されるように構成することができる、（請求項４２）。
【００３７】
そして、本発明は、前記記録媒体と前記荷電粒子放出領域との間の距離が予め調整された距離から変化した場合に、前記電磁石に流れる電流を制御して前記荷電粒子放出領域から放出された荷電粒子が前記荷電粒子放出領域の略鉛直方向の下方に位置する前記記録媒体の所定領域に到達するように前記磁場の強度を制御することができる（請求項４３）。
そしてまた、本発明は、前記第２段階で前記光伝導層に光を照射するように構成することができる（請求項４４）。
【００３８】
また、前記第２の課題を解決するために、本発明に係る情報の読出し方法は、下部電極と、前記下部電極の上に順次に備えられる光伝導層及び記録媒体と、前記光伝導層に導電性を付与するための光照射手段と、前記記録媒体の上に備えられる荷電粒子放出手段と、前記記録媒体と前記荷電粒子放出手段との間で荷電粒子の消失を防止するための荷電粒子消失防止手段と、前記下部電極と前記荷電粒子放出手段に所定の電圧を供給する電源を具備する高密度情報記憶装置を用いた情報読出し方法であって、前記記録媒体と前記荷電粒子放出手段の荷電粒子放出領域との間隔を制御する第１段階と、前記記録媒体の上に前記荷電粒子放出領域を移動させると共に前記記録媒体から放出される荷電粒子を検知することによって前記記録媒体に記録されたデータの読出し動作を実行する第２段階とを含んで構成される（請求項４５）。
【００３９】
また、本発明は、前記記録媒体から放出された荷電粒子のうちの一部が前記荷電粒子放出領域に到達する前に、前記荷電粒子を遮断するように構成することができる（請求項４６）。
また、本発明は、前記記録媒体から放出される荷電粒子のうち、遮断されていない荷電粒子が全て前記荷電粒子放出領域に到達するように所定強度の磁場の下で前記記録媒体から前記荷電粒子を放出させることができる（請求項４７）。
【００４０】
更に、本発明は、前記磁場が、前記荷電粒子放出手段の上方に備えられる第１の磁石と、前記下部電極の下方に備えられる第２の磁石とを用いて形成されるように構成することができる（請求項４８）。
また、本発明は、前記第１の磁石及び第２の磁石が、電磁石で構成されるように構成することができる（請求項４９）。
【００４１】
更にまた、本発明は、前記磁場が、少なくとも前記記録媒体及び前記荷電粒子放出領域を囲繞する電磁石を用いて形成されるように構成することができる（請求項５０）。
また、本発明は、前記記録媒体と前記荷電粒子放出領域との距離が変化した場合に、前記電磁石に流れる電流を制御して前記変化した距離でも前記記録媒体から放出された荷電粒子が、略鉛直方向の上方に位置する前記荷電粒子放出領域に到達するように前記磁場の強度を制御することができる（請求項５１）。
【００４２】
そして、本発明は、前記第２段階で前記記録媒体の荷電粒子が放出される領域に位置する前記光伝導層の所定領域を導電性領域に転換させるように構成することができる（請求項５２）。
また、本発明は、前記光伝導層の前記所定領域に光を照射して、前記所定領域を導電領域に転換させるように構成することができる（請求項５３）。
【００４３】
また、前記第２の課題を解決するために、本発明に係る情報の消去方法は、下部電極と、前記下部電極の上に順次に備えられる光伝導層及び記録媒体と、前記光伝導層に導電性を付与するための光照射手段と、前記記録媒体の上に備えられる荷電粒子放出手段と、前記記録媒体と前記荷電粒子放出手段との間で荷電粒子の消失を防止するための荷電粒子消失防止手段と、前記下部電極及び前記荷電粒子放出手段に所定の電圧を供給する電源を具備する高密度情報記憶装置を用いた前記記録媒体に書き込まれた情報の消去方法であって、前記下部電極を接地する第１段階と、前記光伝導層を導電層に転換させて、前記記録媒体に注入された荷電粒子を、前記下部電極を通して放電することにより前記記録媒体に書き込まれた情報を消去する第２段階とを含んで構成される（請求項５４）。
【００４４】
また、本発明は、前記第２段階を、前記光伝導層の所定領域を選択的に導電層に転換させ、これと接触した前記記録媒体の所定領域に注入された荷電粒子を、前記下部電極を通して放電させることにより前記記録媒体に書き込まれた情報の一部を選択的に消去するように構成することができる（請求項５５）。
【００４５】
そして、本発明は、下部電極と、前記下部電極の上に順次に備えられる光伝導層及び記録媒体と、前記光伝導層に導電性を付与するための光照射手段と、前記記録媒体の上に備えられる荷電粒子放出手段と、前記記録媒体と前記荷電粒子放出手段との間で荷電粒子の消失を防止するための荷電粒子消失防止手段と、前記下部電極及び前記荷電粒子放出手段に所定の電圧を供給する電源を具備する高密度情報記憶装置を用いた前記記録媒体に書き込まれた情報の消去方法であって、前記光伝導層を接地する第１段階と、前記光伝導層の全領域を導電層に転換して前記記録媒体に注入された全ての荷電粒子を、前記下部電極を通じて放電することにより前記記録媒体に書き込まれた情報を全て消去する第２段階とを含んで構成することができる（請求項５６）。
【００４６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施形態の電子放出を用いた高密度情報記憶装置とこれを用いた情報の書込み及び読出し並びに消去方法について、図面に基づき詳細に説明する。以下の図で示される層や領域の厚さは、本発明を明確に説明するために誇張して示されている。まず、図２を参照しながら本発明に係る第１の実施形態の高密度情報記憶装置について説明する。
【００４７】
＜第１の実施形態＞
図２に示される部材番号４０は、情報記録用記録媒体である。記録媒体４０は下部電極４２の上に備えられている。下部電極４２と記録媒体４０との間に、光が照射されたか否かによって伝導性が決定される物質層（以下、「光伝導層」という。）４４が備えられている。つまり、光伝導層４４は、光の照射時は導電性を、光が照射されないときは絶縁性を示す物質層である。光伝導層４４の上面は記録媒体４０の下面と接触しており、光伝導層４４の下面は電極４２の上面と接触している。
【００４８】
光伝導層４４は、光の照射によって電気伝導性が変化する物質層であって、たとえば誘電層または絶縁層であり、光が照射された部分は導電性領域となる。装置の小型化及び軽量化を考慮すれば光伝導層４４はなるべく薄い方が望ましいが、薄過ぎると、光に過度に敏感になって光伝導層４４を使用した意図が褪色される恐れがある。このため、光伝導層４４の膜厚は、前記の全ての点を考慮して決定されることが望ましい。
【００４９】
記録媒体４０は、それ自体は誘電体（絶縁体）層のような不導体で構成される。しかし、この記録媒体４０に荷電粒子が注入される場合に、記録媒体４０の前記荷電粒子が注入された部分は導電性を有する。前記荷電粒子は電荷を含む複数の粒子で構成することが可能であるが、書き込まれる情報の密度と情報の書込みの容易性を考慮すると、前記荷電粒子は電子で構成されることが望ましい。
【００５０】
記録媒体４０で部材符号Ａは荷電粒子が注入された領域、すなわち記録媒体４０内の導電性領域を示す。記録媒体４０内の導電性領域Ａは記憶された情報によって記録媒体４０の全領域に亙って均一な広さを有し、記録媒体４０の各領域別に異なる広さを有する事もできる。
【００５１】
たとえば、導電性領域Ａをデータ「１」が、荷電粒子が注入されていない導電性領域Ａの間をデータ「０」が記録されたとすれば、記録媒体４０に記録された情報の構成が「１０１０１０１０…」のように「１」及び「０」が規則的に反復されたものであれば、図９のように記録媒体４０’で導電性領域Ａ及び絶縁性領域Ａ１の分布は均一となる。しかし、記録媒体４０に記録された情報の構成が「１００１１１０…」のように「１」及び「０」がランダムに反復されたものであれば、図１０に示すように記録媒体４０”で導電性領域Ａ’及び絶縁性領域Ａ１’の大きさが異なり、分布も不均一になる。
【００５２】
再び図２を参照すると、記録媒体４０から上方に所定間隔離隔して荷電粒子放出手段４６が備えられている。荷電粒子放出手段４６は荷電粒子を放出するエミッタ４６ａとこれを支持すると共に記録媒体４０の上でエミッタ４６ａの前後左右及び上下の移動を制御するエミッタホルダ４６ｂより構成されている。エミッタ４６ａは荷電粒子が直接放出されるプローブの端部領域４７が記録媒体４０に向かうようにエミッタホルダ４６ｂに装着されている。このような荷電粒子発生手段４６は、発生する荷電粒子により、その形が図面に示されるものと異なる場合がある。荷電粒子の放出に必要な電圧は、低ければ低いほどよいので、エミッタ４６ａは荷電粒子、たとえば電子の仕事関数（ｗｏｒｋ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ）が低い物質で構成されるのが望ましい。
【００５３】
また、荷電粒子放出手段４６と記録媒体４０との間には、ゲート４６ｃが備えられている。ゲート４６ｃは、エミッタ４６ｂのプローブの端部領域４７を囲繞するように備えられている。ゲート４６ｃと下部電極４２との間に第１の電源５０が印加され、荷電粒子放出手段４６とゲート４６ｃとの間に第２の電源５０ａからの電圧が印加されている。第２の電源５０ａは、荷電粒子放出手段４６から荷電粒子を放出させるためのものであり、第２の電源５０ａの電圧値は、少なくともエミッタ４６ａを構成する物質内の電子が有する仕事関数よりも大きなエネルギーを前記電子に付与できる程度であることが望ましい。
【００５４】
第２の電源５０ａによって、エミッタ４６ａから荷電粒子、たとえば電子が放出される。このように放出された荷電粒子のうち、エミッタ４６ａのプローブの端部領域４７から遠く離れるものはプローブの端部領域４７を囲繞しているゲート４６ｃに吸着されて遮断される。このようにしてエミッタ４６ａから放出された荷電粒子のうちプローブの端部領域４７の略鉛直方向の下方に放出されたものと、エミッタ４６ａから遠く離れていないもののみが記録媒体４０に向かう。
【００５５】
ゲート４６ｃは、エミッタ４６ａのプローブの端部領域４７を囲繞しており、ゲート４６ｃと下部電極４２との間に第１の電源５０からの電圧が印加されているため、プローブの端部領域４７とその略鉛直方向の下方に位置する記録媒体４０の導電性領域Ａとの間に平行した電場が形成される。このことにより、エミッタ４６ａのプローブの端部領域４７から略鉛直方向の下方に放出された荷電粒子は直ちに記録媒体４０の導電性領域Ａに向かう。
【００５６】
エミッタ４６ａから放出される荷電粒子Ｐの中にはエミッタ４６ａのプローブの端部領域４７の略鉛直方向の下方に放出されるものとしてはＰ１以外に略鉛直方向の下方から若干離れた荷電粒子Ｐ２も含まれている。荷電粒子の利用効率を高めるために、後者の荷電粒子もエミッタ４６ａのプローブの端部領域４７の略鉛直方向の下方に位置する記録媒体４０の所定領域に到達させることが望ましい。このための手段の１つとして、下部電極４２及び荷電粒子放出手段４６を中心に第１の磁石５２及び第２の磁石５２ａが備えられている。
【００５７】
すなわち、荷電粒子放出手段４６の上に第１の磁石５２が備えられており、下部電極４２下に第２の磁石５２ａが備えられている。第１の磁石５２及び第２の磁石５２ａは、荷電粒子放出手段４６と下部電極４２との間に荷電粒子放出手段４６（下部電極４２）から下部電極４２（荷電粒子放出手段４６）に向かう均一な磁場を存在させるものならば、いかなる磁石でもよい。
【００５８】
しかし、後述するように第１の磁石５２及び第２の磁石５２ａは、永久磁石で構成するよりも電磁石で構成する方が望ましい。具体的に、第１の磁石５２及び第２の磁石５２ａが下部電極４２及び荷電粒子放出手段４６を囲繞するように備えられる単一永久磁石または２つに分離された永久磁石で構成される場合、荷電粒子放出手段４６とエミッタ４６ａのプローブの端部領域４７との間での磁場の強度は一定の値に固定される。
【００５９】
具体的には、エミッタ４６ａの略鉛直方向の略鉛直方向の下方に放出されていない荷電粒子Ｐ２は、円内に示すように記録媒体４０に平行な成分υ‖及び垂直成分υ⊥のベクトル和である任意の速度ｖで前記永久磁石による一定の強度の磁場領域に入射される。磁場に入射された荷電粒子ｐ２は磁場に垂直な成分、すなわち記録媒体４０に平行な成分の速度を有しているために、荷電粒子ｐ２は次の下記式（１）による力を受け、入射点を出発点とする円運動をする。このときの半径ｒは下記式（２）によって決定される。
【００６０】
【数１】
0004102096.tif 000002
【００６１】
前記式（１）中、Ｆ及びＢはベクトル量であって、各々荷電粒子が受ける力と磁場とを示し、ｑが荷電粒子の電荷量であれば、υ‖は記録媒体４０に平行で、磁場に垂直な成分の速度を表す。
【数２】
0004102096.tif 000003
【００６２】
前記式（２）中、ｍは荷電粒子の質量を表す。
前記式（２）で、荷電粒子の質量ｍ及び電荷量ｑは一定した量なので、磁場内で荷電粒子の半径ｒは結局磁場Ｂ及び磁場Ｂへの入射時の荷電粒子速度ｖの記録媒体４０に平行した成分υ‖によって決定される。この成分υ‖及び磁場Ｂの強度が一定であれば、荷電粒子は磁場Ｂ内で前述したように入射点を出発点とする前記式（２）で決定される半径ｒを有する円運動を行う。
【００６３】
前記磁場Ｂ内で運動をする荷電粒子の角速度ωと振動数ｆとの関係は下記式（３）で表される。下記式（３）に示すように、周期Ｔは振動数ｆに反比例（Ｔ＝１／ｆ）するので、両者の間には下記式（４）に示すような関係が成立する。
【００６４】
【数３】
0004102096.tif 000004
【００６５】
【数４】
0004102096.tif 000005
【００６６】
下部電極４２とエミッタ４６ａは電源５０が連結されているので、両者間に電位差が形成され、放出された荷電粒子のうち放出された地点から略鉛直方向の下方または略鉛直方向の上方に向けて放出されない荷電粒子は、前述のように記録媒体４０の表面に平行した成分の速度υ‖と垂直な成分の速度υ⊥を有することとなる。この中で平行した成分の速度υ‖と前記磁場Ｂは前記荷電粒子に前記式（４）で表される周期Ｔによって前記式（２）で表される半径ｒを有する円運動を誘起する。そして前記垂直な成分の速度υ⊥は磁場Ｂと平行するために前記荷電粒子に円運動を誘発せず、単に記録媒体４０に垂直方向への直線運動のみを誘起する。
【００６７】
このようにして、前記放出された荷電粒子は前記式（２）で決定される半径ｒで前記式（４）で決定される周期Ｔを有する円運動を行うと共に、エミッタ４６ａのプローブの端部領域４７（記録媒体４０の情報が記録された領域）から記録媒体４０（プローブの端部領域４７）に向かって進行する図１１に示すような螺旋運動を行うようになる。
なお、図１１に示す部材符号Ｓ0は荷電粒子の放出点であり、エミッタ４６ａのプローブの端部領域４７または記録媒体４０の情報が記録された領域を表す。
【００６８】
そして、Ｆ1、Ｆ2及びＦ3は各々、前記荷電粒子の放出点Ｓ0から放出された荷電粒子が第１の周期１Ｔ、第２の周期２Ｔ、第３の周期３Ｔに通過する第１〜第３の地点を象徴的に示す。前記荷電粒子は記録媒体４０に垂直な成分の速度υ⊥を有するために、第１の地点Ｆ1、第２の地点Ｆ2及び第３の地点Ｆ3は同一の軸線Ｌ上にあるが、軸線Ｌ上における位置は相異なる。軸線Ｌに沿って荷電粒子が移動する速度、すなわち記録媒体４０に垂直な方向に荷電粒子が移動する速度は荷電粒子の記録媒体４０の表面に垂直な成分の速度υ⊥であるので、第１の地点Ｆ1及び第２の地点Ｆ2間の距離Ｓ’、または第２の地点Ｆ2及び第３の地点Ｆ3間の距離Ｓ”は次の式（５）を用いて算出することができる。
【００６９】
【数５】
0004102096.tif 000006
【００７０】
前記式（５）中、Ｓは荷電粒子が所定の時間ｔ中に移動した距離を示し、Ｅはプローブの端部領域４７と記録媒体４０の導電性領域Ａとの間に存在する電場を各々示す。
【００７１】
したがって、荷電粒子の放出点Ｓ0から第１の地点Ｆ１までの距離Ｓ、または隣接した地点間の距離Ｓ’またはＳ”は、前記式（５）において時間ｔに第１の周期１Ｔを代入することにより求められ、荷電粒子の放出点Ｓ0から第２の地点Ｆ2までの距離Ｓ＋Ｓ’、または荷電粒子の放出点Ｓ0から第３の地点Ｆ2までの距離Ｓ＋Ｓ’＋Ｓ”は、時間ｔに第２の周期２Ｔまたは第３の周期３Ｔを各々代入することによって求められる。このとき、前記第１の周期１Ｔは、前記式（４）で表されるので、荷電粒子の出発点Ｓ0と第１の地点Ｆ1との間の距離Ｓまたは隣接した地点間の距離Ｓ’またはＳ”は次の式（６）で表される。
【００７２】
【数６】
0004102096.tif 000007
【００７３】
第１の磁石５２及び第２の磁石５２ａによる磁場Ｂ及びプローブの端部領域４７と記録媒体４０の導電性領域Ａ間の電場Ｅにより、前記放出された荷電粒子のうち、ゲート４６ｃに吸着されて遮断されず、かつプローブの端部領域４７の略鉛直方向の下方にも放出されていない荷電粒子は、螺旋運動を行いながら記録媒体４０の導電性領域Ａに到達することとなる。第１の磁石５２及び第２の磁石５２ａが永久磁石である場合、その磁場Ｂの強度は一定の値となる。
【００７４】
したがって、前記放出された荷電粒子の利用効率を高めるためには、エミッタ４６ａとエミッタ４６ａの略鉛直方向の下方に位置する記録媒体４０の所定領域間の距離Ｄは、少なくとも前記式（６）で示される距離、またはそのｎ倍（ｎ＝１、２、３、…）となることが必要である。つまり、エミッタ４６ａとその略鉛直方向の下方に位置する記録媒体４０との距離Ｄは、エミッタ４６ａチップ４７から放出された荷電粒子Ｐ２が第１の周期１Ｔ中に移動した距離（第１の距離）であることが望ましい。
【００７５】
一方、第１の磁石５２及び第２の磁石５２ａが単一体の電磁石、または２つの分離された電磁石で構成される場合、第１の磁石５２及び第２の磁石５２ａに流れる電流を制御することにより荷電粒子放出手段４６と下部電極４２との間の磁場Ｂの強度を適宜調節することができる。したがって、第１の磁石５２及び第２の磁石５２ａが電磁石で構成される場合には、エミッタ４６ａとエミッタ４６ａの略鉛直方向の下方に位置する記録媒体４０の所定領域間の距離Ｄが変化しても磁場Ｂの強度を適宜調節することによって、エミッタ４６ａから放出された荷電粒子をエミッタ４６ａの略鉛直方向の下方に位置する記録媒体４０の所定領域に注入させて情報を書き込むことができる。また、情報の再生は、記録媒体４０で情報が書き込まれた領域から放出される荷電粒子を、この領域の略鉛直方向の上方に位置するエミッタ４６ａ、望ましくはそのプローブの端部領域４７に到達させることによって実行される。
【００７６】
一方、前述したように記録媒体４０と下部電極４２との間に備えられる光伝導層４４は記録媒体４０への荷電粒子の注入時に不導体であってもよい。つまり、光伝導層４４が導電性を有するようにしたり、不導体のまま放置したりしてもよい。しかし、記録媒体４０に注入された荷電粒子をエミッタ４６ａに放出させようとする場合には、前記荷電粒子が注入された記録媒体４０の導電性領域Ａに電圧を印加することが必要となる。したがって、少なくとも記録媒体４０の導電性領域Ａの略鉛直方向の下方に位置する光伝導層４４の所定領域Ｃは、導電性領域に転換させることが必要となる。
【００７７】
また、記録媒体４０に記録された情報、すなわち注入された荷電粒子を消去しようとする場合には下部電極４２を接地させた状態で光伝導層４４を通じて記録媒体４０に注入された荷電粒子を除去することが望ましい。したがって、この場合、光伝導層４４の全体を導電性領域に転換させることが必要となる。ここで、光伝導層４４を導電層領域に転換させるためには、導電層転換手段が別途必要である。このため、光伝導層４４の一部または全領域を導電性領域に転換させるために、光伝導層４４の一部領域に選択的にまたは全領域に光を照射することができる光照射手段５４が備えられている。光照射手段５４は記録媒体４０を通じて光伝導層４４に光を照射するが、斜入射可能に記録媒体４０上側の荷電粒子放出手段４６の回りに備えられている。光伝導層４４の所定領域に選択的に光を照射するために、光照射手段５４の駆動は荷電粒子放出手段４６の駆動と連係させることが望ましく、エミッタ４６ａの駆動と連動させることが更に望ましい。
【００７８】
光照射手段（図示せず）は、エミッタ４６ａを囲繞するようにエミッタホルダ４６ｂに備えられても、エミッタ４６ａとは別にエミッタホルダ４６ａに備えられてもいずれでもよい。また、この光照射手段は、下部電極４２と光伝導層４４との間に導電性を有し、かつ比較的平坦な形状として構成されてもよい。また、光伝導層４４はスイッチング機能を有する複数の半導体素子が形成された基板で有り得る。このときは光照射手段が不要なので、装置が更に小型化される。
【００７９】
＜第２の実施形態＞
前記第１の実施形態の情報記憶装置を構成する部材と同一の部材については第１の実施形態で使用した部材番号をそのまま使用し、その説明を省略する。
図３に示すように、本発明に係る第２の実施形態の情報記憶装置は、記録媒体４０の上に光照射手段（図２の５４）を具備する代わりに、下部電極４２の底面に光照射手段９８を具備する。光照射手段９８は、下部電極４２を通じて光伝導層４４の全領域または適宜選択された所定の領域に光を照射するように備えられることが望ましい。したがって、光照射手段９８は下部電極４２の底面の全面と接触するように備えられる、比較的平坦な形状を有する光源で構成されることが望ましい。この際、下部電極４２は投光性電極であることが更に望ましい。
【００８０】
＜第３の実施形態＞
前記第１の実施形態の情報記憶装置を構成する部材と同一の部材については第１の実施形態で使用した部材番号をそのまま使用し、その説明を省略する。図４に示すように、第３の実施形態の情報記憶装置は上下に備えられる２重の記録媒体を具備することを特徴とする。
【００８１】
具体的に、絶縁膜１０２を中心に、絶縁膜１０２の上に下部電極４２、光伝導層４４及び記録媒体４０が順次に形成されており、絶縁膜１０２の底面に第２の下部電極１０４、第２の光伝導層１０６及び第２の記録媒体１０８が順次に備えられている。第２の下部電極１０４、第２の光伝導層１０６及び第２の記録媒体１０８は各々下部電極４２、光伝導層４４及び記録媒体４０と同一であることが望ましい。また、第２の記録媒体１０８の下には第２の荷電粒子放出手段１１２が備えられている。
【００８２】
第２の荷電粒子放出手段１１２は第２の下部電極１０４及び第２の荷電粒子放出手段１１２に荷電粒子放出のための所定の電圧を印加する第３及び第４の電源１１０、１１０ａを通じて第２の下部電極１０４と連結している。便宜上、第３及び第４の電源１１０、１１０ａは１つの電源として示した。第３及び第４の電源１１０、１１０ａは図２の第１の電源５０及び第２の電源５０ａの配列と同様の役割を果たす。すなわち、第３の電源１１０は第１の電源５０に対応し、第４の電源１１０ａは第２の荷電粒子放出手段１１２に含まれたゲート（図示せず）とエミッタホルダ（図示せず）との間に連結した電源であって、第２の電源５０ａに対応する。第２の荷電粒子放出手段１１２は記録媒体４０の上に備えられる荷電粒子放出手段４６と構成や同様の役割を有することが望ましい。
【００８３】
したがって、第２の荷電粒子放出手段１１２は、プローブの端部領域が第２の記録媒体１０８に向かって備えられる第２のエミッタと、第２のエミッタホルダとから構成され（図示せず）、第２のエミッタ及び第２のエミッタホルダは各々、荷電粒子放出手段４６のエミッタ（図２の４６ａ）及びエミッタホルダ（図２の４６ｂ）と同一であることが望ましい。しかし、第２の荷電粒子放出手段１１２は荷電粒子放出手段４６と異なり、このとき第２のエミッタ及び第２のエミッタホルダは各々、エミッタ４６ａ及びエミッタホルダ４６ｂとは異なる。また、第２の荷電粒子放出手段１１２と第２の記録媒体１０８との間に図２のゲート４６ｃのような役割を果たす第２ゲート（図示せず）が備えられている。このような事実は、後述する他の実施形態でも共通にすることができるので、以下ではその記載を省略する。
【００８４】
また、第２の記録媒体１０８の下には、第２の光照射手段１１４が備えられている。第２の光照射手段１１４は第２の荷電粒子放出手段１１２の動きと連動させて第２の記録媒体１０８にデータを書き込むとき、第２の記録媒体１０８に記録されたデータを読出すとき、または第２の記録媒体１０８に記録されたデータを消去するとき、すなわち第２の記録媒体１０８に注入された荷電粒子を放電するとき、第２の光伝導層１０６で適宜選択された所定の領域または全領域を導電層に転換させるための光を照射する。このような第２の光照射手段１１４は記録媒体４０の上に同一の目的で備えられる光照射手段５４と同一であることが望ましい。
【００８５】
しかし、下部電極４２と荷電粒子放出手段４６との間に印加される電圧及び第２の下部電極１０４と第２の荷電粒子放出手段１１２との間に印加される電圧により、光伝導層４２及び第２の光伝導層１０６を導電層に転換させるのに必要な光量や光度は変化するので、光照射手段５４及び第２の光照射手段１１４は各々可変であることが必要である。すなわち、第２の光照射手段１１４は光照射手段５４と異なる光量を放出したり、異なる光度を有する光を照射したりする光源で構成することができる。
【００８６】
第１の磁石５２に対応する第２の磁石５２ａは第２の荷電粒子放出手段１１２下に備えられている。第１の磁石５２及び第２の磁石５２ａは記録媒体４０または第２の記録媒体１０８にデータを書き込んで記録したり、あるいは記録されたデータを読み出したりする過程で荷電粒子が消失されることを防止してデータの損失を防止するデータ消失防止手段であって、各々が荷電粒子放出手段４６及び第２の荷電粒子放出手段１１２と一体化されたことが望ましい。
【００８７】
一方、第１の磁石５２及び第２の磁石５２ａは、荷電粒子放出手段４６及び第２の荷電粒子放出手段１１２が各々記録媒体４０及び第２の記録媒体１０８のいずれの領域の上に位置しても、放出された荷電粒子が放出された部分の略鉛直方向の下方、または略鉛直方向の上方の位置に到達するように記録媒体４０及び第２の記録媒体１０８の全面と対応して備えられることが望ましい。
【００８８】
＜第４の実施形態＞
本発明に係る前記第１〜第３の実施形態の情報記憶装置を構成する部材と同一の部材については第１〜第３の実施形態で使用した部材番号をそのまま使用して重複する説明を省略する。図５を参照すると、第４の実施形態の情報記憶装置も第３の実施形態のそれと同様なので上下二重に記録媒体及び下部電極を具備するが、下部電極４２及び第２の下部電極１０４間に光照射手段１１５を具備し、記録媒体４０の上と第２の記録媒体１０８下に別の光照射手段を具備していない。
【００８９】
光照射手段１１５は、下部電極４２及び第２の下部電極１０４を通じて各々光伝導層４４及び第２の光伝導層１０６に光を照射することによって、光伝導層４４及び第２の光伝導層１０６で適宜選択された所定の領域または全領域を導電層に転換させる光源である。このような光照射手段１１５は、比較的平坦な形状を有する光源で構成されることが望ましい。
【００９０】
＜第５の実施形態＞
前記第４の実施形態の情報記憶装置を構成する部材と同一の部材については第４の実施形態で使用した部材番号をそのまま使用し、その説明を省略する。
図６に示すように、下部電極４２と第２の下部電極１０４との間に第３及び第４の光照射手段１１５ａ、１１５ｂが備えられている。第３の光照射手段１１５ａは記録媒体４０に書き込まれたデータを読み出したり、記録媒体４０にデータを書き込んだりする過程で下部電極４２を通じて光伝導層４４に光を照射するための光源であって、比較的平坦な形状を有する光源であることが望ましい。
【００９１】
第４の光照射手段１１５ｂは、第３の光照射手段１１５ａと同様の目的であるが、第２の下部電極１０４を通じて第２の光伝導層１０６に光を照射するための光源であって、比較的平坦な形状を有する光源で構成されることが望ましい。この際、第３及び第４の光照射手段１１５ａ、１１５ｂは同一の光源であることが望ましいが、第３の実施形態の情報記憶装置を説明する過程で言及したような理由で相異なる光源で有り得る。
【００９２】
＜第６の実施形態＞
この第６の実施形態に含まれる部材が前記第１〜第３の実施形態の情報記憶装置に含まれる部材と同一である場合には、前記の実施形態と同一の部材番号を使用してその説明を省略する。本発明に係る第６の実施形態の情報記憶装置は、上下二重に記録媒体と下部電極とを具備すると共に、データ消失防止手段として第１の磁石、第２の磁石及び第３の磁石を具備することを特徴とする。
【００９３】
具体的には、図７に示すように、荷電粒子放出手段４６の上に第１の磁石５２が備えられており、第２の荷電粒子放出手段１１２下に第２の磁石５２ａが備えられている。これと共に、下部電極４２及び第２の下部電極１０４間に第３の磁石１１６が備えられている。第３の磁石１１６としては永久磁石もできるが、記録媒体とデータ書込／読出し手段の荷電粒子放出手段との距離変化に速かに対応するために電磁石であることが望ましい。
【００９４】
第１の磁石５２、第２の磁石５２ａ及び第３の磁石１１６を永久磁石と電磁石とで組み合わせて構成することも全く不可能なわけではない。たとえば、第３の磁石１１６は平板状永久磁石で構成し、第１の磁石５２及び第２の磁石５２ａは、電磁石で構成することができるが、利用の便宜性と前記距離の変化に対する対応した迅速性及び便宜性等を考慮すると、全て電磁石で構成することが望ましい。
【００９５】
第１の磁石５２及び第２の磁石５２ａは各々、前記第３の実施形態の情報記憶装置で説明したように、荷電粒子放出手段４６及び第２の荷電粒子放出手段１１２と一体化するように備えられるのが望ましいが、第３の磁石１１６と対応するように記録媒体４０及び第２の記録媒体１０８の全面に対応して備えるように構成することもできる。この場合には、第１の磁石５２、第２の磁石５２ａ及び第３の磁石１１６の対向面の極性は互に反対の極性となるように構成されることが望ましい。
【００９６】
記録媒体４０の上に第１の光照射手段５４が備えられており、第２の記録媒体の下に第２の光照射手段が備えられている。第１の磁石５２及び第２の磁石５２ａが各々記録媒体４０及び第２の記録媒体１０８の全領域に対応するように構成されている場合に、第１の光照射手段５４及び第２の光照射手段１１４は、各々記録媒体４０と第１の磁石５２との間、及び第２の記録媒体１０８と第２の磁石５２ａとの間で荷電粒子放出手段４６及び第２の荷電粒子放出手段１１２と連動して動作するように構成されることが望ましい。
【００９７】
＜第７の実施形態＞
本発明に係る前記第５の実施形態及び第６の実施形態の情報記憶装置を構成する部材と同一の部材については、第５及び第６の実施形態で使用した部材番号をそのまま使用し、その説明を省略する。本発明に係る第７の実施形態の情報記憶装置は上下二重に構成された下部電極間に二重の光照射手段及び第３の磁石が備えられることを特徴とする。
【００９８】
具体的には、図８から明らかなように、下部電極４２と第３の磁石１１６との間に第３の光照射手段１１５ａが備えられており、第２の下部電極１０４と第３の磁石１１６との間に第４の光照射手段１１５ｂが備えられている。記録媒体４０の上と第２の記録媒体１０８下には別の光照射手段が備えられていない。
【００９９】
次に、前記情報記憶装置を用いた情報の書込み、読出し及び消去の方法について説明する。これと関連した図面において、便宜上、第１の磁石５２及び第２の磁石５２ａは省略し、磁場Ｂは大きな矢印で表す。
【０１００】
＜書込み動作＞
図１２を参照すると、まず荷電粒子放出手段４６から放出された荷電粒子Ｐを前記条件に合わせて注入させるために、荷電粒子放出手段４６と記録媒体４０との間隔Ｓを調整したり（第１の磁石５２及び第２の磁石５２ａが永久磁石で構成される場合）、あるいは第１の磁石５２及び第２の磁石５２ａに印加される電流を適宜に調節したりして、荷電粒子放出手段４６と記録媒体４０との間に形成される磁場Ｂの強度を制御する。以後、荷電粒子放出手段４６とゲート４６ｃとの間に所定の電圧を印加してエミッタ４６ａから荷電粒子Ｐを放出させる。
【０１０１】
このとき、光伝導層４４の一部及び全領域のいずれを導電性領域に転換させるかの判断は、必要に応じて適宜選択される。すなわち、光照射手段５４を用いて荷電粒子Ｐが注入される記録媒体４０の所定領域に光を照射するか否かは、必要に応じて判断される。また、放出された荷電粒子Ｐは前記磁場Ｂ及び電場Ｅの影響下にある。したがって、エミッタ４６ａのプローブの端部領域４７の略鉛直方向の下方に放出された荷電粒子Ｐと、放出されていない荷電粒子Ｐのうち、ゲート４６ｃに吸着されていない荷電粒子Ｐが全てエミッタ４６ａの略鉛直方向の下方に位置する記録媒体４０の所定領域に注入される。このようにしてエミッタ４６ａの略鉛直方向の下方に位置する記録媒体４０の所定領域が導電性領域Ａに転換される。
【０１０２】
記録媒体４０に形成される導電性領域Ａは、記録しようとするデータの形態に対応させることができる。たとえば、導電性領域Ａはデータ「１」に対応し、荷電粒子Ｐが注入されない領域はデータ「０」に対応するが、このとき、荷電粒子Ｐを注入する前記過程はデータ「１」を書き込む過程となる。反対の場合、すなわち荷電粒子Ｐを注入する前記過程はデータ「０」を書き込む過程となる。
【０１０３】
前記の方法によりエミッタ４６ａを記録媒体４０の上に移動させると共に、荷電粒子Ｐを記録媒体４０に注入して所望の形の情報の書込み（記録）連続して実行する。
記録媒体４０に情報を書き込む際の荷電粒子注入量は、情報を読み出す過程でエミッタ４６ａを使用して荷電粒子の放出事実を認知できる程度であればよいので、その所要時間はレーザ等を用いて物質の相変化を誘発させる従来の記録過程に比べて極めて短くなる。下記読出し動作の過程は、書込み動作とは反対の過程で構成されるため、読出し動作に要する時間も従来に比べて顕著に短縮される。また、電子のみならず大部分の荷電粒子は大きさが極めて小さいため、記録媒体４０に形成される導電性領域Ａの面積は極めて狭い。したがって、記録媒体４０のサイズは従来のものと略同一に構成され、しかもより多くの情報を書き込んで記録することができる。
【０１０４】
＜読出し動作＞
記録媒体の導電性領域から注入された荷電粒子を放出させ、放出された荷電粒子を検出する過程を通じて前記記録媒体に記録された情報を読出す。
図１３を参照すると、下部電極４２と荷電粒子放出手段４６との間に記録媒体４０の導電性領域Ａに注入された荷電粒子を略鉛直方向の上方に向けて放出させるための第５の電源５０ｃから電圧が印加されている。この際、荷電粒子放出手段４６と下部電極４２との間に第５の電源５０ｃからの電圧を印加する方向は、前記書込み動作の過程とは反対とする。しかし、記録媒体４０から放出される荷電粒子がエミッタ４６ａに到達することが必要なので、第５の電源５０ｃの電圧値は、前記読出し動作の過程で印加される電圧と同一にすることが望ましい。
【０１０５】
記録媒体４０と前記書込み動作の過程で記録媒体４０に注入された荷電粒子間の結合力により、記録媒体４０から荷電粒子を放出させるのに必要な電圧が前記書込み動作の過程でエミッタ４６ａから荷電粒子を放出させるのに必要な電圧より大きいか、小さいが、このときは電圧変動によって電場の強度が変化するので、記録媒体４０から放出される荷電粒子に作用する電場の影響も変化する。
【０１０６】
前記式（６）から、磁場Ｂが一定しても電場Ｅが変われば、荷電粒子の放出点Ｓ0（図１１参照）と第１の地点Ｆ1との距離Ｓが変化するということがわかるが、これは１回転周期の間に荷電粒子が進行する距離が変化するということを意味する。すなわち、記録媒体４０とエミッタ４６ａとの電位差が変化する場合、記録媒体４０から放出される荷電粒子の１次到達地点はエミッタ４６ａのプローブの端部領域４７でなく、プローブの端部領域４７の前または後となって荷電粒子の利用効率は急激に低下する。
【０１０７】
これにより、情報を読み出すことが困難となる、あるいは読み出された情報が不明確になる。したがって、前述したように前記の読出し動作の過程で記録媒体４０とエミッタ４６ａの印加電圧が書込み動作の過程の印加電圧と異なる場合に、磁場Ｂを調節して記録媒体４０から放出される荷電粒子の１次（または２次、３次）到達地点がエミッタ４６ａのプローブの端部領域４７となるようにすることが望ましい。このような場合までを考慮すれば、第１の磁石５２及び第２の磁石５２ａとして永久磁石を使用するよりもむしろ電磁石を使用する方が望ましい。
【０１０８】
引き続き、下部電極４２と荷電粒子放出手段４６との間に前記所定の電圧を印加すると共に記録媒体４０の所定領域の上にエミッタ４６ａを移動させる。以後、光照射手段５４を用いてエミッタ４６ａの略鉛直方向の下方に対応する記録媒体４０の所定領域、たとえば導電性領域Ａと接触した光伝導層４４の所定領域Ｃに光５６を照射する。前記光照射は読出し動作の過程が完了するときまで続ける。
【０１０９】
このようにして光伝導層４４の所定領域Ｃは導電性を有することとなるので、下部電極４２に印加された電圧は、光伝導層４４の所定領域Ｃを通じてこれに接触した記録媒体４０の導電性領域Ａに印加される。この結果、記録媒体４０とエミッタ４６ａとの間に所定の電位差が形成されると共に記録媒体４０の導電性領域Ａから荷電粒子Ｐ´が放出される。荷電粒子Ｐ´は書込み動作の過程で記録媒体４０に注入された荷電粒子Ｐと同一の形態で構成されることが望ましい。
【０１１０】
書込み動作の過程と同様に、記録媒体４０から放出された荷電粒子Ｐ´は記録媒体４０とエミッタ４６ａとの電位差による電場と記録媒体４０から放出された荷電粒子Ｐ´がエミッタ４６ａに到達するように磁場Ｂの影響下にある。したがって、記録媒体４０の導電性領域Ａから放出された荷電粒子Ｐ´は記録媒体４０の上にいずれの方向に放出されてもエミッタ４６ａに到達するので、荷電粒子Ｐ´の利用効率が高まる。
【０１１１】
このように、記録媒体４０の導電性領域Ａから荷電粒子が放出され、放出された荷電粒子Ｐ´がエミッタ４６ａプローブの端部領域４７に到達すれば、記録媒体４０の導電性領域Ａに書き込まれた情報が読み出されたものと見なす。
【０１１２】
また、記録媒体４０から情報を読出す過程でゲート４６ｃには、別途設けられた電源からは電圧が印加されないようになっているが、これはゲート４６ｃ自体が、エミッタ４６ａの略鉛直方向の下方に位置する記録媒体４０の一領域から略鉛直方向の上方に放出されない荷電粒子がエミッタ４６ａのプローブの端部領域４７に入射するのを遮断する役割を果たすためである。
【０１１３】
一方、磁場Ｂの方向は、放出された荷電粒子の回転方向にのみ影響を与えるようにするために、磁場Ｂの強度が一定であるならば前記読出し動作の過程の磁場方向は、前記書込み動作の過程の磁場Ｂ方向と反対とすることができる。このように構成しても、記録媒体４０から放出された荷電粒子Ｐ´が集中する部分は、エミッタ４６ａのプローブの端部領域４７であって変わらない。
【０１１４】
以後、エミッタ４６ａを移動させると共に、記録媒体４０の他の領域に記録された情報を、前記過程を通じて読み出す。
＜消去の動作＞
記録媒体４０から荷電粒子を除去する過程である。すなわち、記録媒体４０を情報の記録前のブランク状態にする過程である。
図１４に示すように、まず下部電極４２を接地する。記録媒体４０の全体を同時に消去しようとすれば、点線で表したように光伝導層４４を接地してもよい。しかし、記録媒体４０の所定領域のみを消去しようとする場合には下部電極４２を接地することが望ましい。下部電極４２を接地した後、光照射手段５４（図２参照）を用いて記録媒体４０の消去しようとする領域と接触した光伝導層４４の所定領域に光５６を照射する。この際、前記光照射は、光照射手段５４が備えられる位置を考慮して実行することが望ましい。
【０１１５】
たとえば、光照射手段５４が記録媒体４０の上の一側に備えられる場合、光伝導層４４の全面を照射するように構成するより、光伝導層４４の一領域から順次に照射することが望ましい。このとき、光の照射方法としては、記録媒体４０が非回転型で構成される場合、光照射手段５４を横方向または縦方向に振りながら照射するスキャニングによる照射方法や、記録媒体４０が回転型で構成される場合に、光照射手段５４は一定の方向に移動させ、記録媒体４０は回転させて行う回転による照射方法等を採用することができる。
【０１１６】
消去動作の過程は、エミッタ４６ａを記録媒体４０の外に除去した状態で実行することが望ましく、この場合には、光照射手段５４を記録媒体４０の上に移動させて記録媒体４０の全面を同時に照射する照射方法も可能である。
【０１１７】
一方、光照射手段５４がエミッタ４６ａと結合された状態で、またはエミッタ４６ａと分離された状態でエミッタホルダ４６ｂに備えられる場合には、エミッタホルダ４６ｂを記録媒体４０の上に移動させると共に、光を照射して光伝導層４４を、導電性を有する物質層に転換させることもできる。
【０１１８】
前述した光照射により光伝導層４４は導電性を有する物質層に転換されるため、記録媒体４０に注入された荷電粒子は光伝導層４４及び下部電極４２を通じて全て放電され、その結果、記録媒体４０に書き込まれた情報が全て消去される。このようにして記録媒体４０は荷電粒子が注入される前の状態となる。
【０１１９】
このようにして光伝導層４４は、記録媒体４０と下部電極４２との間に備えられるスイッチング層であり、記録媒体４０の導電性領域Ａと接触した光伝導層４４の所定領域Ｃはスイッチング素子のような役割を果たす。したがって、光伝導層４４を、導電性を有する物質層に転換しなければ、記録媒体４０に記録された情報は、損失することなくそのまま保持される。したがって、自然放電が起こらず、記録媒体４０が損傷されなければ、記録媒体４０に記録された情報は、別途リフレッシュ過程を実行することなく、永久に記憶させることが可能である。
【０１２０】
このような情報の書込、及び情報の読出し、並びに情報の消去方法、更に情報の保持に関する説明は、前記第２〜第６の実施形態の高密度情報記憶装置にもそのまま適用することができる。
【０１２１】
【発明の効果】
以上説明した通りに構成される本発明によれば、以下の効果を奏する。すなわち、本発明に係る高密度情報記憶装置によれば、記録媒体から充分に離隔した位置で前記記録媒体に電子ビームを照射して実行される情報の書込みまたは読出しの動作、あるいは情報の消去の動作を、単に光照射のみで実行される。このため、本発明では、従来の情報記憶装置のように、情報の書込み、読出し及び消去の動作ために使用されていたプローブのような部材が使用されない。
【０１２２】
したがって、本発明にあっては、従来の情報記憶装置のように、プローブの端部における損傷の問題を解消すると共に情報の書込み、読出し及び消去の動作といった情報処理の速度が格段に向上される。更に、本発明は、前記情報の処理を行う際に、電子のような荷電粒子を用いるため、レーザ光やプローブを使用する従来の情報記憶装置と比べて同一の記録媒体に対する情報記憶の密度を格段に高めることができる。
【０１２３】
以上、各種の具体的事項に基づいて本発明を説明したが、これらの事項は本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の望ましい実施の形態として解釈されるべきである。たとえば、本発明の属する技術分野の当業者であれば、前記の本発明に係る技術的思想に基づいて、本発明をＣＤやＤＶＤ等の既存の記録媒体に適用することが可能である。また、下部電極４２の底面部に第２の光伝導層及び第２の記録媒体が更に備えられる複数の記録媒体と、各記録媒体に荷電粒子発生手段が更に備えられて構成された高密度情報記憶装置を具現することができる。このように、本発明は、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形を施して実施することが可能であるため、本発明の技術範囲は、特許請求の範囲によってのみ決定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の技術によるＳＰＭ探針を用いたディスク装置の概略的なブロック図である。
【図２】本発明に係る第１の実施形態の電子放出を用いた高密度情報記憶装置の構成を示す断面図である。
【図３】本発明に係る第２の実施形態の電子放出を用いた高密度情報記憶装置の概略的な断面図であって、荷電粒子放出手段を除いた残りの部分についての断面図である。
【図４】本発明に係る第３の実施形態の電子放出を用いた高密度情報記憶装置の概略的な断面図であって、荷電粒子放出手段を除いた残りの部分についての断面図である。
【図５】本発明に係る第４の実施形態の電子放出を用いた高密度情報記憶装置の概略的な断面図であって、荷電粒子放出手段を除いた残りの部分についての断面図である。
【図６】本発明に係る第５の実施形態の電子放出を用いた高密度情報記憶装置の概略的な断面図であって、荷電粒子放出手段を除いた残りの部分についての断面図である。
【図７】本発明に係る第６の実施形態の電子放出を用いた高密度情報記憶装置の概略的な断面図であって、荷電粒子放出手段を除いた残りの部分についての断面図である。
【図８】本発明に係る第７の実施形態の電子放出を用いた高密度情報記憶装置の概略的な断面図であって、荷電粒子放出手段を除いた残りの部分についての断面図である。
【図９】図２に示す高密度情報記憶装置の記録媒体が有する導電性領域及び絶縁性領域の分布の他の例を示す断面図である。
【図１０】図２に示す高密度情報記憶装置の記録媒体が有する導電性領域及び絶縁性領域分布の他の例を示す断面図である。
【図１１】図２に示す高密度情報記憶装置で情報の書込み／読出しの過程で放出される荷電粒子の螺旋軌跡を示す図面である。
【図１２】図２に示す高密度情報記憶装置を用いた情報の書込み動作の方法を説明するための断面図である。
【図１３】図２に示す高密度情報記憶装置を用いた情報の読出し方法を説明するための断面図である。
【図１４】図２に示す高密度情報記憶装置を用いた情報の消去方法を説明するための断面図である。
【符号の説明】
４０    録媒体
４２    下部電極
４４    光伝導層
４６    荷電粒子放出手段
４６ａ  エミッタ
４６ｂ  エミッタホルダ
４６ｃ  ゲート
４７    プローブの端部領域
５０    第１の電源
５０ａ  第２の電源
５２    第１の磁石
５２ａ  第２の磁石
【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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