(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長さが２００μｍ以下のカンチレバーの先端に設けられた針により記録を行う情報記録装置において、記録媒体との接触によって針に付着した異物を溶剤によって溶かして除去する機構を設けたことを特徴とする情報記録装置。
【請求項２】
上記異物を溶剤によって溶かして除去する機構が、上記針を溶剤槽に浸漬する機構であることを特徴とする請求項１記載の情報記録装置。
【請求項３】
上記針を溶剤槽に浸漬する機構が、所定時間毎に前記針を溶剤槽に浸漬する機構を備えていることを特徴とする請求項２記載の情報記録装置。
【請求項４】
上記溶剤槽に超音波洗浄器が取り付けられていることを特徴とする請求項２または３に記載の情報記録装置。
【請求項５】
上記異物を溶剤によって溶かして除去する機構が、前記溶剤中で前記針を上下に振動させる機構を備えていることを特徴とする請求項１記載の情報記録装置。
【請求項６】
上記異物を溶剤によって溶かして除去する機構が、上記針から得られた情報に基づいて、誤り頻度情報を得、前記誤り頻度情報が予め定めた所定値より大きい場合に、異物を除去する機構を備えたことを特徴とする請求項１記載の情報記録装置。
【請求項７】
長さが２００μｍ以下のカンチレバーの先端に設けられた針により記録を行う情報記録装置において、記録媒体との接触によって針に付着した異物を誘導して除去する誘導機構を、前記針を支えるカンチレバーに設けたことを特徴とする情報記録装置。
【請求項８】
長さが２００μｍ以下のカンチレバーの先端に設けられた針により記録を行う情報記録装置において、記録媒体との接触によって針に付着した異物を誘導して除去する誘導機構を、前記針を支えるカンチレバーとは別に設けた誘導集積用カンチレバーによって構成することを特徴とする情報記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は情報記録装置に関するものであり、特に、記録媒体上における最小記録単位の占める領域の大きさが１μｍ2 以下である、所謂スタイラスメモリに用いる針に付着する異物を除去するための手段に特徴のある情報記録装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コンピュータの大容量外部記憶装置としてハードディスクドライブ装置（ＨＤＤ）が使用されており、ハードディスクドライブ装置の単位面積当りの記憶密度（面密度）は、猛烈な勢いで伸びて来ているが、４０Ｇビット／平方インチ（≒６Ｇビット／ｃｍ2 ）が限界と考えられている。
【０００３】
そこで、この様なハードディスクドライブ装置に代わるものとして、原子間力顕微鏡のプローブと同程度の大きさの針を用いた容量記録（例えば、米国特許第４，５７５，８２２号明細書参照）、抵抗記録、或いは、凹凸記録が提案されており、これらは、スタイラスメモリとして総称されているが、この様なスタイラスメモリによってテラビット／平方インチの大容量を実現することができると期待されている。
【０００４】
ここで、図９を参照して、スタイラスメモリの一例として、記録媒体を回転させるタイプのスタイラスメモリの概略的構成を説明する。
図９（ａ）参照
先端に針を備えたカンチレバー（片持ち梁バネ）１３を指示するアーム１２が直動すると共にトラッキングを行う直動ステージ１１に取り付けられており、円盤状の記録媒体、即ち、記録媒体ディスク１５をスピンドルモータ（図示せず）で回転させながら、針によって記録媒体ディスク１５に記録された情報を読み取るものである。
なお、アーム１２は圧電アクチュエータの動作によって直動ステージ１１を図に示す矢印方向に移動して、記録媒体ディスク１５の全面を探査することになる。
【０００５】
図９（ｂ）参照
図９（ｂ）は図９（ａ）における円内の拡大図であり、カンチレバー１３の先端には、例えば、一辺が４〜５μｍ程度の正四角錐状の針１６が設けられており、例えば、これらのカンチレバー１３及び針１６はＳｉ3 Ｎ4 膜によって一体に形成されている。
【０００６】
この様な、スタイラスメモリ装置の記録再生方式としては、電荷量蓄積記録方式、抵抗記録方式、或いは、凹凸記録方式等の多様な方式が提案されているが、凹凸記録方式の場合には、再生専用方式となる。
【０００７】
この様な超高密度記録を実現するためには、直径５０〜１００ｎｍ程度の領域を情報を記録再生する必要があるため、記録ヘッドと記録媒体は接触したり、或いは、殆ど接触状態、即ち、数ｎｍ以下の間隔にする必要があり、このため、記録ヘッド及び記録媒体の損傷・摩耗対策が必要となる。
【０００８】
上述のスタイラスメモリにおける損傷・摩耗対策としては、記録媒体−針間のギャップを厳密に制御して数ｎｍ以下の間隔で非接触するか、或いは、記録媒体に比べ十分硬い材料によって針を構成することが提案されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、記録媒体−針間のギャップを制御する間隔制御方法は、装置の構成が複雑になりコストの面で不利であるため、針と記録媒体が常時接触する方式が望ましくなる。
【００１０】
また、針を記録媒体に比べて硬い材料で構成する場合、媒体材料の選択範囲が狭まり記録方式にとっての制約となり、さらに、記録媒体に柔らかい材料を使用しても摩耗を十分に抑えることができない可能性もある。
【００１１】
そこで、ハードディスクドライブ装置で行われている記録媒体の表面に潤滑膜を付ける方法は、摩耗を十分に抑えることのできる可能性はあるので、スタイラスメモリ装置に応用することを検討しているが、針に潤滑剤が異物として付着成長し、付着した潤滑剤が針と記録媒体の接触を阻害してギャップを増大させたり、大きく付着成長した潤滑剤が針から脱落して記録媒体表面に付着することによって記録媒体の表面が汚染される等の問題があるので、ここで、図１０を参照して、この事情を説明する。
【００１２】
図１０参照
図１０は、２００時間、記録読出・記録書込を行った後のカンチレバー１３の先端の針１６の近傍の電子顕微鏡写真を模写したものであり、図から明らかなように、一辺が４〜５μｍの正四角錐状の針１６の先端部に付着異物２３が媒体移動方向に沿って成長しているのが理解され、この付着異物２３は、記録読出・書込時間とともに増大し、大きくなると針１６から脱落して記録媒体ディスク１５の表面を汚染することになる。
【００１３】
したがって、本発明は、針の先端に付着した潤滑剤を除去或いは回収することによって、針を清浄に保つとともに、記録媒体の汚染を防止することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
ここで、図１を参照して本発明における課題を解決するための手段を説明するが、図１（ｂ）はカンチレバー先端の拡大図である。
図１（ａ）及び（ｂ）参照
（１）本発明は、長さが２００μｍ以下のカンチレバー３の先端に設けられた針４により記録を行う情報記録装置において、記録媒体５との接触によって針４に付着した異物を溶剤によって溶かして除去する機構を設けたことを特徴とする。
【００１５】
この様に、針４に付着した異物を溶剤によって溶かして除去する機構、例えば、溶剤槽６と、針４の移動手段、例えば、カンチレバー３を支えるアーム２が取り付けられた直動ステージ１を設けることによって、付着した異物を定期的除去することができ、それによって、正常な書込・読出動作を行うことができるとともに、記録媒体５の汚染を防止することができる。
なお、カンチレバー３の長さは、高記録密度化に対応するためには共振振動数を高くする必要があり、そのためには、２００μｍ以下、特に、１０〜２００μｍ、好適には５０〜１００μｍにする必要がある。
また、溶剤槽６に超音波洗浄器を組み込むことが望ましく、溶剤を振動させることによって効果的に異物除去を行うことができる。
さらに、異物を溶剤によって溶かして除去する機構が、溶剤中で針４を上下に振動させる機構を備えるように構成しても良いし、或いは、針４から得られた情報に基づいて、誤り頻度情報を得、誤り頻度情報が予め定めた所定値より大きい場合に、異物を除去する機構を備えるように構成しても良い。
【００１６】
（２）また、本発明は、長さが２００μｍ以下のカンチレバー３の先端に設けられた針４により記録を行う情報記録装置において、記録媒体５との接触によって針４に付着した異物を誘導して除去する誘導機構を、針４を支えるカンチレバー３に設けたことを特徴とする。
【００１７】
この様に、針４に付着した異物を誘導して除去する誘導機構、例えば、上面誘導穴を針４を支えるカンチレバー３に設けることによって、針４を常に清浄な状態に保つことができる。
なお、上面誘導穴と一体に上面誘導路を設けることによって、より効果的に付着異物をカンチレバー３上に誘導して排除することができる。
【００１８】
（３）また、本発明は、長さが２００μｍ以下のカンチレバー３の先端に設けられた針４により記録を行う情報記録装置において、記録媒体５との接触によって針４に付着した異物を誘導して除去する誘導機構を、針４を支えるカンチレバー３とは別に設けた誘導集積用カンチレバー３によって構成することを特徴とする。
【００１９】
この様に、針４に付着した異物を誘導して除去する誘導集積用カンチレバー３を、針４を支えるカンチレバー３とは別に設けることによって、針４を支えるカンチレバー３の動作特性に影響を与えることなく、異物を誘導して排除することができる。
なお、この誘導集積用カンチレバー３に上下動を行うためのアクチュエータを設けることによって、集積した異物を切断して排除することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
ここで、図２を参照して本発明の第１の実施の形態を説明する。
図２参照
図２は、本発明の第１の実施の形態の異物除去方法の説明図であり、図９に示した記録媒体ディスク１５を回転させるタイプのスタイラスメモリ装置に針１６の先端に付着した付着異物を除去するための溶剤を収容した溶剤槽１４を設けたものである。
【００２１】
例えば、１００時間動作させる毎に、直動ステージ１１を矢印で示す左側の方向に移動させてカンチレバー１３の先端の針が溶剤槽１４に浸漬するように構成するものであり、誤作動が生じない前に針を清浄にすることができる。
【００２２】
なお、この場合の時間管理は、装置使用時間を自動的に累積積算して、積算時間が予め設定した時間を越えたときに自動的に異物除去動作を行うように構成しても良いものである。
【００２３】
また、この場合の溶剤は使用する潤滑膜の材質に応じて適宜選択するものであり、溶剤槽１４にそのまま収容しても良いし、或いは、溶剤をスポンジやガーゼ等に染み込ませても良いものである。
また、溶剤槽１４に超音波洗浄器を組み込むことによって、溶剤を振動させ、それによって、効果的に異物除去を行うことができる。
【００２４】
この様に、本発明の第１の実施の形態においては、化学的手段によって針に付着する異物を定期的に除去しているので、精度良く情報の書込・読出を行うことができる。
【００２５】
次に、図３を参照して、本発明の第２の実施の形態を説明する。
図３参照
図３は、本発明の第２の実施の形態の異物除去方法の説明図であり、カンチレバー１３の先端部を図示したものである。
図に示すように、図２に示したスタイラスメモリ装置のカンチレバー１３にアクチュエータ１７を設けたものである。
【００２６】
この場合のアクチュエータ１７としては、例えば、バイモルフ型のピエゾ素子を用いるものであり、このアクチュエータ１７を動作させることによってカンチレバー１３に撓み振動を与え、それによって、針１６に付着した異物を除去するものである。
【００２７】
この様に、本発明の第２の実施の形態においては、溶剤中で針１６を上下に振動させることによって異物を除去しているので、針１６の先端に付着した異物の除去効率を高めることができる。
【００２８】
次に、図４を参照して、本発明の第３の実施の形態を説明する。
図４参照
図４は、本発明の第３の実施の形態の異物除去動作の起動方法の説明図であり、スタイラスメモリ装置の基本的装置構成としては図２に示したスタイラスメモリ装置と全く同様であるが、この場合には、異物の付着状況をチェックしながら異物除去動作を行うものである。
【００２９】
図に示すように、針１６から得られる信号を信号再生部１９で再生信号として再生し、この再生信号の内、冗長部として設けたチェック部の再生信号データを誤り訂正部２０において元のデータと比較することによって誤り頻度情報を得、この誤り頻度情報に基づいて誤りがあらかじめ設定した頻度より大きくなった場合には、コントローラ２１によってスピンドルモータ１８の停止命令を発するとともに、異物除去を行うための直動ステージ１１の移動命令を発し、この移動命令にしたがって異物除去動作を自動的に行うものである。
【００３０】
この様に、本発明の第３の実施の形態においては、異物の付着状況に応じて自動的に異物除去動作を作動させることができ、それによって、常に正常な書込・読出動作を行うことができる。
【００３１】
次に、図５を参照して、本発明の第４の実施の形態を説明する。
図５（ａ）参照
図５（ａ）は、本発明の第４の実施の形態の異物誘導機構の説明図であり、カンチレバー１３の先端に設けた針１６のアーム１２寄りの近傍に上面誘導穴２２を設けたものである。
【００３２】
この場合のカンチレバー１３、針１６、及び、上面誘導穴２２は、例えば、｛１００｝面を主面とする単結晶シリコン基板に、ＫＯＨ或いはＥＰＷを用いて異方性エッチングを施すことによって、一辺が４〜５μｍからなり、且つ、側面が｛１１１｝面からなる正四角錐状の溝を形成したのち、全面にＳｉ3 Ｎ4 膜を堆積させ、次いで、Ｓｉ3 Ｎ4 膜をカンチレバー１３の形状にパターニングするともに、正四角錐状の溝の近傍に、例えば、長さが１０μｍ程度の上面誘導穴２２を開口させたのち、シリコン基板を除去して形成する。
なお、正四角錐状の溝内に堆積したＳｉ3 Ｎ4 膜が針１６を構成することになる。
【００３３】
図５（ｂ）参照
図５（ｂ）は、本発明の第４の実施の形態における異物誘導状態の説明図であり、媒体移動方向に沿って成長する付着異物２３は、所定の厚さに達したときに上面誘導穴２２に入り込み、カンチレバー１３の上面に誘導することによって、針１６の先端に付着した付着異物２３が書込・読出動作に影響を与えないようにしたものである。
【００３４】
この様に、本発明の第４の実施の形態においては、付着異物２３が途切れにくく流れるように移動する性質を利用して、カンチレバー１３上に誘導する上面誘導穴２２を設けているので、溶剤等の化学的手段を使用することなく、付着異物２３を記録媒体面から上方へ誘導することができる。
【００３５】
次に、図６を参照して、本発明の第５の実施の形態を説明する。
図６参照
図６は、本発明の第５の実施の形態の異物誘導機構の説明図であり、上記の第４の実施の形態における上面誘導穴２２を上面誘導穴２４と上面誘導路２５とによって構成したものである。
【００３６】
この場合のカンチレバー１３、針１６、上面誘導穴２４、及び、上面誘導路２５の形成方法は、上記の第４の実施の形態と基本的に同様であり、例えば、｛１００｝面を主面とする単結晶シリコン基板に、ＫＯＨ或いはＥＰＷを用いて異方性エッチングを施すことによって、一辺が４〜５μｍからなり、且つ、側面が｛１１１｝面からなる正四角錐状の溝を形成するとともに、この正四角錐状の溝の近傍に一辺が５μｍ以上で、且つ、側面が｛１１１｝面からなる正四角錐台状の溝を形成する。
この場合、正四角錐台状の溝は、正四角錐状の溝と別のエッチング工程で形成すれば良く、エッチング時間を制御することによって正四角錐台状に形成することができる。
【００３７】
次いで、全面にＳｉ3 Ｎ4 膜を堆積させ、次いで、Ｓｉ3 Ｎ4 膜をカンチレバー１３の形状にパターニングするともに、正四角錐台状の溝の正四角錐状の溝寄りの部分を除去したのち、シリコン基板を除去する。
この場合、正四角錐状の溝内に堆積したＳｉ3 Ｎ4 膜が針１６を構成し、正四角錐台状の溝内に堆積したＳｉ3 Ｎ4 膜が上面誘導路２５を構成し、正四角錐台状の溝に堆積したＳｉ3 Ｎ4 膜の除去部が上面誘導穴２４を構成することになる。
【００３８】
本発明の第５の実施の形態における異物誘導動作も、上記の第４の実施の形態とほぼ同様であるが、上面誘導穴２４及び上面誘導路２５がカンチレバー１３の平面より下方に位置しているので、付着異物の誘導がより確実に行われることになる。
【００３９】
この様に、本発明の第５の実施の形態においても、付着異物が途切れにくく流れるように移動する性質を利用して、カンチレバー１３上に誘導する上面誘導穴２４及び上面誘導路２５を設けているので、溶剤等の化学的手段を使用することなく、付着異物を記録媒体面から上方へ誘導することができる。
【００４０】
次に、図７を参照して、本発明の第６の実施の形態を説明する。
図７（ａ）参照
図７（ａ）は、本発明の第６の実施の形態の異物集積機構の説明図であり、先端に針１６を設けたカンチレバー１３の内側に異物集積用カンチレバー２７を設けたものであり、カンチレバー１３と異物集積用カンチレバー２７との間の開口部を上面誘導穴２６としたものである。
【００４１】
この場合のカンチレバー１３、針１６、異物集積用カンチレバー２７、及び、上面誘導穴２６の形成方法も、上記の第４の実施の形態と基本的に同様であり、例えば、｛１００｝面を主面とする単結晶シリコン基板に、ＫＯＨ或いはＥＰＷを用いて異方性エッチングを施すことによって、一辺が４〜５μｍからなり、且つ、側面が｛１１１｝面からなる正四角錐状の溝を形成したのち、全面にＳｉ3 Ｎ4 膜を堆積させ、次いで、Ｓｉ3 Ｎ4 膜をカンチレバー１３の形状にパターニングするともに、その内部を異物集積用カンチレバー２７の形状にパターニングしてものであり、カンチレバー１３と異物集積用カンチレバー２７との間の開口部が上面誘導穴２６となる。
【００４２】
図７（ｂ）参照
図７（ｂ）は、本発明の第６の実施の形態における異物堆積状態の説明図であり、媒体移動方向に沿って成長する付着異物２３は、所定の厚さに達したときに上面誘導穴２６に入り込み、異物集積用カンチレバー２７の上面に誘導することによって、針１６の先端に付着した異物が書込・読出動作に影響を与えないようにしたものである。
【００４３】
この様に、本発明の第６の実施の形態においては、カンチレバー１３の内部に異物集積用カンチレバー２７を設けているので、集積した付着異物２３がカンチレバー１３の共振振動数に影響を与えることがなく、より精度の高い書込・読出動作が可能になる。
【００４４】
次に、図８を参照して、本発明の第７の実施の形態を説明する。
図８（ａ）参照
図８（ａ）は、本発明の第７の実施の形態の異物切断機構の説明図であり、上記の第６の実施の形態の異物集積用カンチレバー２７上に、上記の第２の実施の形態と同様にアクチュエータ２８を外付け的に設けたものであり、基本的製造工程は上記の第６の実施の形態と全く同様である。
【００４５】
図８（ｂ）参照
図８（ｂ）は、本発明の第７の実施の形態における異物切断状態の説明図であり、媒体移動方向に沿って成長する付着異物２３は、所定の厚さに達したときに上面誘導穴２６に入り込み、異物集積用カンチレバー２７の上面に誘導されて堆積することになるが、定期的にアクチュエータ２８を動作させて異物集積用カンチレバー２７を上下に振動させることによって、付着異物２３を切断するものである。
【００４６】
この様に、本発明の第７の実施の形態においては、異物集積用カンチレバー２７にアクチュエータ２８を設けており、それによって、針１６と異物集積用カンチレバー２７上に堆積した付着異物２３の繋がりがなくなるので、より精度良く書込・読出動作を行うことができる。
【００４７】
以上、本発明の各実施の形態を説明してきたが、本発明は各実施の形態に記載した構成及び条件に限られるものではなく、各種の変更が可能である。
例えば、本発明の各実施の形態においては、カンチレバー等をＳｉ3 Ｎ4 膜によって一体に形成しているが、必ずしも、Ｓｉ3 Ｎ4 膜である必要はなく、例えば、Ｓｉ3 Ｎ4 膜と同様に硬度の大きなＡｌ2 Ｏ3 膜等を用いても良いものであり、或いは、シリコン自体で構成しても良いものである。
【００４８】
また、上記の各実施の形態においては、針として、正四角錐状の針を用いているが、必ずしも、正四角錐状の針である必要はなく、例えば、基板として、｛１１１｝Ｂ面を主面とするＧａＡｓ基板を用いた場合に、｛１１１｝Ａ面からなる側面を有する正三角錐状の溝を異方性エッチングによって形成することができるので、この様な正三角錐状の針を用いても良いものであり、特定の形状に限定されるものではない。
【００４９】
また、上記の各実施の形態においては、カンチレバーの長手方向の長さについては特に言及していないものの、超高密度記録化に対応するためには、カンチレバーの共振振動数をより高くする必要があり、そのためには、長手方向の長さは２００μｍ以下、特に、１０〜２００μｍにする必要があり、より好適には、５０〜１００μｍにすることが望ましい。
【００５０】
また、上記の第６及び第７の実施の形態においては、異物集積用カンチレバー２７の先端部も平坦であるが、上記の第５の実施の形態と同様に、正四角錐台状の溝を利用して先端部に下に向かう折れ曲部を設けても良く、それによって、異物の誘導・集積がより確実に行われることになる。
【００５１】
また、上記の各実施の形態においては、記録再生方式については、特に言及していないが、特定の記録再生方式に限定されるものではなく、電荷蓄積記録方式、抵抗記録方式、或いは、凹凸記録方式の各種の記録方式に適用されるものであり、凹凸記録方式に適用した場合には、読出専用になる。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、スタイラスメモリ装置に異物除去機構、異物誘導機構、異物集積機構、或いは、異物切断機構を設けているので、カンチレバーの先端に設けた針に付着する付着異物の除去等が容易になり、それによって、書込動作或いは読出動作が付着異物によって受ける影響を低減することができるので、潤滑膜を有する記録媒体の使用が可能になり、スタイラスメモリ装置の耐久性が向上するので、スタイラスメモリ装置の実用化に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の異物除去方法の説明図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態の異物除去方法の説明図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態の異物除去動作の起動方法の説明図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態の異物誘導方法の説明図である。
【図６】本発明の第５の実施の形態の異物誘導構造の説明図である。
【図７】本発明の第６の実施の形態の異物集積方法の説明図である。
【図８】本発明の第７の実施の形態の異物切断方法の説明図である。
【図９】スタイラスメモリ装置の概略的構成図である。
【図１０】異物付着状況の説明図である。
【符号の説明】
１  直動ステージ
２  アーム
３  カンチレバー
４  針
５  記録媒体
６  溶剤槽
１１  直動ステージ
１２  アーム
１３  カンチレバー
１４  溶剤槽
１５  記録媒体ディスク
１６  針
１７  アクチュエータ
１８  スピンドルモータ
１９  信号再生部
２０  誤り訂正部
２１  コントローラ
２２  上面誘導穴
２３  付着異物
２４  上面誘導穴
２５  上面誘導路
２６  上面誘導穴
２７  異物集積用カンチレバー
２８  アクチュエータ
【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】
0004092609.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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