(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極層と、
前記電極層の上に磁性層及び耐摩耗性薄膜が順次積層された記録媒体と、
前記記録媒体と接触した状態で、電荷を注入して情報を記録するとともに、前記記録媒体に注入された電荷を感知して情報を再生する導電性探針を備えたヘッドと、
を含んで構成されることを特徴とする電荷を用いた情報記憶装置。
【請求項２】
前記電荷は、前記電極層と導電性探針との間の電位差により記録媒体に注入されることを特徴とする請求項１に記載の電荷を用いた情報記憶装置。
【請求項３】
前記電荷は、前記磁性層と電極層との界面に注入されることを特徴とする請求項２に記載の電荷を用いた情報記憶装置。
【請求項４】
前記電荷は、前記磁性層と耐摩耗性薄膜との界面に注入されることを特徴とする請求項２に記載の電荷を用いた情報記憶装置。
【請求項５】
前記電荷は、前記耐摩耗性薄膜の内部または表面に注入されることを特徴とする請求項２に記載の電荷を用いた情報記憶装置。
【請求項６】
前記耐摩耗性薄膜は、ダイヤモンドライクカーボン（ダイヤモンド状炭素）で構成されることを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の電荷を用いた情報記憶装置。
【請求項７】
前記耐摩耗性薄膜は、クロム酸化物で構成されることを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の電荷を用いた情報記憶装置。
【請求項８】
前記導電性探針は、直径が５０ｎｍ以下のチップを有して構成されることを特徴とする請求項６に記載の電荷を用いた情報記憶装置。
【請求項９】
前記導電性探針は、直径が５０ｎｍ以下のチップを有して構成されることを特徴とする請求項７に記載の電荷を用いた情報記憶装置。
【請求項１０】
前記導電性探針は、円錐形、ピラミッド形、円筒形の中から選択されたいずれか１種の形状で構成されることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の電荷を用いた情報記憶装置。
【請求項１１】
前記記録媒体は、回転型記録媒体で構成されることを特徴とする請求項１に記載の電荷を用いた情報記憶装置。
【請求項１２】
前記記録媒体は、Ｘ軸またはＹ軸で駆動されるステージ型記録媒体で構成されることを特徴とする請求項１に記載の電荷を用いた情報記憶装置。
【請求項１３】
電極層と、
前記電極層の上に積層された金属層及び前記金属層の表面に積層された耐摩耗性薄膜を備えた記録媒体と、
前記記録媒体と接触した状態で、電荷を注入して情報を記録し、前記記録媒体に注入された電荷に応じた位相変化により情報を再生する導電性探針を備えたヘッドと、
を含んで構成されることを特徴とする電荷を用いた情報記憶装置。
【請求項１４】
前記電荷は、前記電極層と導電性探針との間の電位差により注入されることを特徴とする請求項１３に記載の電荷を用いた情報記憶装置。
【請求項１５】
前記電荷は、前記金属層と電極層との界面に注入されることを特徴とする請求項１４に記載の電荷を用いた情報記憶装置。
【請求項１６】
前記電荷は、前記金属層と耐摩耗性薄膜との界面に注入されることを特徴とする請求項１４に記載の電荷を用いた情報記憶装置。
【請求項１７】
前記電荷は、前記耐摩耗性薄膜の内部または表面に注入されることを特徴とする請求項１４に記載の電荷を用いた情報記憶装置。
【請求項１８】
前記耐摩耗性薄膜は、ダイヤモンドライクカーボン（ダイヤモンド状炭素）で構成されることを特徴とする請求項１５から請求項１７のいずれか１項に記載の電荷を用いた情報記憶装置。
【請求項１９】
前記耐摩耗性薄膜は、クロム酸化物で構成されることを特徴とする請求項１５から請求項１７のいずれか１項に記載の電荷を用いた情報記憶装置。
【請求項２０】
前記導電性探針は、直径が５０ｎｍ以下のチップを有して構成されることを特徴とする請求項１８に記載の電荷を用いた情報記憶装置。
【請求項２１】
前記導電性探針は、直径が５０ｎｍ以下のチップを有して構成されることを特徴とする請求項１９に記載の電荷を用いた情報記憶装置。
【請求項２２】
前記導電性探針は、円錐形、ピラミッド形、円筒形の中から選択された１種の形状を有することを特徴とする請求項２０または請求項２１に記載の電荷を用いた情報記憶装置。
【請求項２３】
前記記録媒体は、回転型記録媒体で構成されることを特徴とする請求項１３に記載の電荷を用いた情報記憶装置。
【請求項２４】
前記記録媒体は、Ｘ軸またはＹ軸で駆動されるステージ型記録媒体で構成されることを特徴とする請求項１３に記載の電荷を用いた情報記憶装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録媒体を含む情報記憶装置に係り、より詳しくは、湿式の塗布法や乾式の蒸着法等により形成された耐摩耗性薄膜を有する磁気媒体を記録媒体とする情報記憶装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の記録媒体を備えた情報記憶装置の１つに、誘電分極の極性の方位により「０」または「１」の値を当てはめて情報を記録し、このように記録された情報を導電性探針で感知して情報を再生するように構成された誘電体を用いた記録媒体を備える情報記憶装置がある。
【０００３】
図１は前記従来の誘電体を用いた記録媒体を備える情報記憶装置の１例を模式的に示す図であり、図２は図１の記録媒体８の構成を模式的に示す図である。図２に示すように、図１の記録媒体８は、円形状の基板８ａの上に、電極層８ｂと、誘電分極により情報が記録される強誘電体層８ｃとが順次積層されて構成されている。
【０００４】
図１に示す情報記憶装置は、図２に示すような記録媒体８の強誘電体層８ｃに誘電分極を形成して情報を記録し、この記録媒体８の面と直交する方向で光の波長の１／４程度の距離を往復しながら前記のように記録された情報を読み取るマイクロチップ９ａと、前記誘電分極の極性に応じて光を反射させる反射手段９ｂを備えるヘッド９と、このヘッド９と直交する方向に往復運動して光路差を感知し、前記のように記録された情報を検出する光学系１００とを備えている。
【０００５】
また、図３はヘッド９の構成を模式的に示す断面図である。図３に示すように、ヘッド９は、強誘電体層８ｃに、直接、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り情報を読み取るマイクロチップ９ａと、光を反射させる反射体９ｂと、これらマイクロチップ９ａ及び反射体９ｂを支持するアーム９ｃとを備えている。
【０００６】
そして、図１の光学系１００は、レーザダイオードを含む光源１と、この光源１から照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と、光源１から照射された平行光についてはそのまま通過させ、記録媒体８の面から反射された反射光についてはその光の経路を変えることにより光検出器７に進行させるビームスプリッタ３と、平行光を記録媒体８のトラックに集束させる対物レンズ４と、前記反射光を集束させる集束レンズ６と、このように集束された前記反射光を電気信号に変える光検出器７とを備えている。
【０００７】
一方、従来の他の１例の誘電体を用いた記録媒体８（図１、図２）を備える情報記憶装置として、マイクロチップ９ａ（図３）により誘電体層８ｃを局所的に分極させて情報を記憶させ、その後、所定電圧が印加されたマイクロチップ９ａを記録媒体８の上で移動させることにより、前記のように分極された部分と、分極されない部分または逆に分極された部分との間の静電力の差を感知し、このように感知された静電力の差に応じて、マイクロチップ９ａをλ／４（λ：光の波長）程度の距離を上昇または下降させながら、λ／２程度の光路差を有する光のみをビームスプリッタ１３で分離して、光検出器７に入射させた後、光検出器７で検出されるようにして情報を再生するものがある。
【０００８】
また、従来のその他の１例の誘電体を用いた記録媒体８（図１、図２）の情報記憶装置として、誘電体の分極の方位により情報が記憶される原理を用いたものがある。この情報記憶装置では、記録媒体に記録された情報の感知は、マイクロチップ９ａ（図３）と誘電体層８ｃ（図２）とが非接触の状態で、誘電体の分極の方位を感知することにより行われる。したがって、この情報記憶装置では、このような情報の感知の感度、及び分解能が低下し易い。また、前記誘電体層の分極は、経時により保持力の損失（ｒｅｔｅｎｓｉｏｎ  ｌｏｓｓ）が生じ易く、その結果として、情報を長期間安定に記憶する能力が低下し易いという問題があった。
【０００９】
さらに、従来の磁気媒体を用いた情報記憶装置として、記録媒体の磁化方向を変えることによって情報を記憶する装置がある。この情報記憶装置は、コイルが巻かれた磁気材料から構成されるヘッドが磁気記録媒体の表面をスキャン（走査）して、読取りヘッドで磁気−抵抗効果による抵抗の変化を検出して情報を再生させるものである。以下に、従来の磁気記録媒体を用いた情報記憶装置として、一般的なハードディスクドライブを例にとって説明する。
【００１０】
図４は、従来の一般的なハードディスクドライブの構成を模式的に示す図である。図４に示すように、従来のハードディスクドライブは、情報を記録するディスク１３と、ディスク１３を回転させるスピンドルモータ（ｓｐｉｎｄｌｅ  ｍｏｔｏｒ）１５と、ディスク１３に情報を記録するとともに、このようにディスク１３に記録された情報を再生する磁気ヘッド２５を有するアクチュエータ２３と、このアクチュエータ２３を駆動するボイスコイルモータ２１と、プリント回路基板（ＰＣＢ）から電気信号をアクチュエータに伝送するフレキシブルプリント回路１１と、フレキシブルプリント回路（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ＰｒｉｎｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）１１を支持するブラケット（図示省略）とを含んで構成されている。
【００１１】
また、ディスク１３は、金属で形成された円板に、磁性物質が、例えば湿式の塗布法や乾式の蒸着法等により薄膜状に形成されて、記録媒体を構成している。そして、このディスク１３は、電源を切ると、スピンドルモータ１５に締め付けられているディスク１３の内部領域にレーザによる微細加工で形成され、磁気ヘッド２５を安定に載置するパーキングゾーン（Ｐａｒｋｉｎｇ  ｚｏｎｅ）（図示省略）と、このパーキングゾーンの外部に、磁気信号が記録されるデータゾーンとを有する。さらに、このデータゾーンには、記録される情報の位置を知らせるサーボ信号が、ディスク１３の円形状に沿って配置された数万の数のトラックに予め記録されている。
【００１２】
さらに、アクチュエータ２３は、このアクチュエータ２３を駆動するボイスコイルモータ２１を有するファンテール部１９と、アクチュエータ２３の回転中心として動作するピボットベアリング１７と、ディスク１３に情報を記録する書込みヘッドとディスク１３に記録された情報を再生する読取りヘッドとを有する磁気ヘッド２５とを含んで構成されている。
【００１３】
このような従来のハードディスクドライブにおける情報の記録は、ディスク１３が回転しているときに、プリント回路基板（ｐｒｉｎｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔｂｏａｒｄ；ＰＣＢ）から印加された電気信号に応じてアクチュエータ２３が回転しながら書込みヘッドが動作し、磁場を用いて所望のトラックを磁化させることにより行われる。このように記録された情報は、前記したように再びアクチュエータ２３を回転させて、読取りヘッドでディスク１３の磁場の方向を感知して情報を再生する。
【００１４】
従来のハードディスクドライブにおいては、ディスク１３の回転時に発生する浮上力により、その動作中、ディスク１３と磁気ヘッド２５とが非接触状態に保持される。このような従来のハードディスクドライブでは、ディスク１３から磁気ヘッド２５までの高さが高ければ高い程、磁場領域は拡大されるが、それに伴って記録される情報量が減少するため、磁気ヘッド２５の高さを適度に低くして、情報の集積が図られてきた。
【００１５】
しかし、ディスク１３と磁気ヘッド２５との間隔が縮小されるに伴って、ディスク１３と磁気ヘッド２５とが接触する確率が次第に高まってくる。そして、もし、ディスク１３が磁気ヘッド２５と接触すれば、ディスク１３の高速回転と、その比較的高い表面硬度により、ディスク１３または磁気ヘッド２５が物理的損傷を受け、場合によっては前記ディスク１３に記憶された情報が損なわれるという問題があった。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
前記問題点に鑑み本発明の目的は、既存の磁気記録媒体に改良や変更を加えることなく、既存の磁気記録媒体をそのままの状態で用いても、感度及び分解能が高く、しかも電荷を蓄積する性能に優れた情報記憶装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明に係る電荷を用いた情報記憶装置は、電極層と、前記電極層の上に積層された磁性層及び前記磁性層の表面に積層された耐摩耗性薄膜を備えた記録媒体と、前記記録媒体と接触した状態で、電荷を注入して情報を記録するとともに、前記記録媒体に注入された電荷に応じて生じる位相変化を感知して情報を再生する導電性探針を備えたヘッドとを含んで構成される（請求項１）。
【００１８】
また、本発明は、前記情報記憶装置で、電極層と導電性探針との間の電位差により前記電荷を注入することができる（請求項２）。
【００１９】
さらに、本発明は、前記情報記憶装置で、電荷を、前記磁性層と前記電極層との界面に注入する態様（請求項３）、あるいは、前記磁性層と耐摩耗性薄膜との界面に注入する態様（請求項４）、もしくは、前記耐摩耗性薄膜の内部または表面に注入する態様（請求項５）のいずれかの態様とすることができる。
【００２０】
そして、本発明は、前記耐摩耗性薄膜を、ダイヤモンドライクカーボン（ダイヤモンド状炭素）で構成することが望ましい（請求項６）。
【００２１】
また、本発明は、前記耐摩耗性薄膜をクロム酸化物で構成してもよい（請求項７）。
【００２２】
さらに、前記導電性探針は、直径が５０ｎｍ以下のチップを有して構成されることが望ましい（請求項８、請求項９）。
【００２３】
そして、前記導電性探針は、円錐形、ピラミッド形、円筒形の中から選択されたいずれか１種の形状を有することが望ましい（請求項１０）。
【００２４】
また、本発明は、前記情報記憶装置の記録媒体を、回転型記録媒体で構成するができ（請求項１１）、あるいは、Ｘ軸またはＹ軸で駆動されるステージ型記録媒体で構成することができる（請求項１２）。
【００２５】
このように構成された本発明に係る電荷を用いた情報記憶装置では、前記導電性探針のヘッドにより記録媒体に所定の極性を有する電荷を注入して情報を記録する。そして、この情報の再生を行う際には、前記導電性探針と電極層との間に交流電圧を印加し、導電性探針を耐摩耗性薄膜に接触させるが、このとき導電性探針は静電力により交流電圧のような周波数で機械的に振動する。この機械的振動の位相は、前記電荷の極性の方位により変化するので、このように変化した位相と印加した交流電圧の位相とを比較して、前記両者が同位相である場合または１８０度の位相差がある場合に各々「０」または「１」の情報を当てはめることにより前記のように記録された情報の再生を行うことができる。その結果、本発明では情報の記録及び情報の再生を確実に行うことができて信頼性が高められるとともに、前記電荷の極性の方位を正または負に容易に形成できるので動作速度が向上される。さらに、前記電荷を注入する部分を適宜設定することにより所望に応じてコストと性能との調和を図ることができる。そして、前記耐摩耗性薄膜の硬度と比抵抗を所望に応じて適宜高めることができるので、安定性、信頼性及び耐久性とコストとの調和を図ることができる。
【００２６】
前記目的を達成するために、本発明に係る磁気記録媒体の情報記憶装置は、電極層と、前記電極層の上に積層された金属層及び前記金属層の表面に積層された耐摩耗性薄膜を備えた記録媒体と、前記記録媒体と接触した状態で電荷を注入して情報を記録し、このようにして記録媒体に注入された電荷に応じた位相変化により情報を再生する導電性探針を備えたヘッドとを含んで構成することができる（請求項１３）。
【００２７】
また、本発明は、前記情報記憶装置で、前記電極層と前記導電性探針との間の電位差により電荷を注入することができる（請求項１４）。
【００２８】
また、本発明は、前記情報記憶装置で、電荷を、金属層と電極層との界面に注入する態様（請求項１５）、あるいは、金属層と前記耐摩耗性薄膜との界面に注入する態様（請求項１６）、もしくは、耐摩耗性薄膜の内部または表面に注入する態様（請求項１７）のいずれかの態様とすることができる。
【００２９】
さらに、本発明は、前記情報記憶装置で、耐摩耗性薄膜がダイヤモンドライクカーボン（ダイヤモンド状炭素）で構成されることが望ましい（請求項１８）。
【００３０】
そして、本発明は、前記情報記憶装置で、前記耐摩耗性薄膜がクロム酸化物で構成されてもよい（請求項１９）。
【００３１】
また、本発明は、前記情報記憶装置で、導電性探針が、直径５０ｎｍ以下のチップを有して構成されることが望ましい（請求項２０、請求項２１）。
【００３２】
さらに、本発明は、前記情報記憶装置で、導電性探針が、円錐形、ピラミッド形、円筒形の中から選択されたいずれか１種の形状を有することが望ましい（請求項２２）。
【００３３】
また、本発明は、前記情報記憶装置の記録媒体を、回転型記録媒体で構成する（請求項２３）、あるいは、Ｘ軸またはＹ軸で駆動されるステージ型記録媒体で構成することができる（請求項２４）。
【００３４】
このように構成された本発明に係る電荷を用いた情報記憶装置は、前記電極層の上に前記磁性層に代えて金属層を設けたことにより、前記した効果を適切に保持したままコストの低減を図ることができる。
【００３５】
そして、以上のように構成された本発明に係る電荷を用いた情報記憶装置は、前記記録媒体と導電性探針とが直接接触して情報の記録及び情報の再生を行うため、感度と分解能に優れたものとなる。また、電荷を記録媒体の内部に注入して情報を記録するので、この情報を長期間にわたって安定に保持することができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る電荷を用いた情報記憶装置の実施の形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。これらの図面で、同一の作用効果を発揮する構成要素は、たとえ他の図面では見かけ上、異なって見えるものであっても同一の参照番号が付されており、特に、これらの図面に示す構成要素の寸法や形状等は実際のものと必ずしも同一ではなく、本発明の作用効果を明確に説明するために、図面によって適宜誇張して示されている。
【００３７】
図５（Ａ）、（Ｂ）は、本発明に係る第１の実施形態として、回転型記録媒体を備える情報記憶装置の構成を模式的に示す図であって、図５（Ａ）はこの回転型記録媒体の情報記憶装置の構造を模式的に示す断面図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のＡ部分を拡大して示す部分拡大図である。
【００３８】
図５（Ａ）に示すように、本発明に係る第１の実施形態の情報記憶装置は、記録媒体に回転運動を作用させるスピンドルモータ１５と、このスピンドルモータ１５により回転運動が生起される記録媒体５０と、この記録媒体５０と接触して情報を記録するとともに再生を行う導電性探針５１と、この導電性探針５１を支持するカンチレバー２６とを備えて構成されている。
なお、この実施形態は、記録媒体５０が、ピボットベアリング１７を介してスピンドルモータ１５により回転可能に構成された回転型記録媒体について例示したものである。
【００３９】
つぎに、図５（Ａ）の要部を詳細に示す図５（Ｂ）を参照すると、本発明に係る情報記憶装置の第１の実施形態では、記録媒体５０が、電極層５７と、この電極層５７の上に順次積層された磁性層５５及び耐摩耗性薄膜５３とを含み、導電性探針５１が、図示しない駆動装置で駆動されるカンチレバー２６によりスピンドルモータ１５で回転している記録媒体５０の耐摩耗性薄膜５３に接触するようになっている。
【００４０】
なお、本発明は、前記磁性層５５の材質について特に限定するものではなく、本発明の効果を奏する限りにおいて、当該分野で用いられている従来公知の各種の磁性材料の中から必要に応じて適宜選択することができる。また、本発明では、前記磁性層５５に代えて金属層を用いてもよい。このように本発明に金属層を適用すれば、コストと性能を所望に応じて調和させることが可能になる。また、本発明は、この金属層の材質について特に限定するものではなく、本発明の効果を奏する限りにおいて、当該分野で用いられている従来公知の各種の金属材料の中から必要に応じて適宜選択することができる。そして、本発明は、これら磁性層５５や金属層の形成方法について特に限定するものではなく、当該分野で従来公知の形成方法である、湿式の塗布法や乾式の蒸着法等を適宜用いることができる。
【００４１】
また、本発明は、記録媒体５０を、回転型記録媒体、またはＸ軸またはＹ軸方向に駆動するステージ型記録媒体として構成することができる。このように、本発明は、従来公知の駆動装置を用いて記録媒体を動作させることができるので、本発明に係る電荷を用いた情報記憶装置を比較的容易に具現することができる。
【００４２】
そして、この第１の実施形態の情報記憶装置で情報を記録する場合には、導電性探針５１を耐摩耗性薄膜５３に接触させて、この耐摩耗性薄膜５３から電源５９より供給される電荷を注入するが、このとき、導電性探針５１及び電極層５７に印加される電圧の極性を交互に変化させることにより、情報を「０」または「１」に当てはめて適宜記録することができる。このため、電源５９は、導電性探針５１及び電極層５７に、交流電圧及び直流電圧を印加するように構成される。
【００４３】
本発明でこのように行われる情報の記録は、耐摩耗性薄膜の特性に依存する。そこで、この耐摩耗性薄膜には主に、ダイヤモンドライクカーボン（以下、「ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ；ダイヤモンド状炭素）」という）が用いられる。
【００４４】
このＤＬＣは、例えばグラファイトカーボン（黒鉛）を原料として、イオン蒸着法によって形成される炭素薄膜で具現することができ、このように形成される炭素薄膜はダイヤモンドと類似した性質を有するものである。このＤＬＣは非晶質構造を有し、結晶構造を有するダイヤモンドとは構造的に異なっているが、ダイヤモンドと類似した特性を備えている。すなわち、ＤＬＣは、硬度が３０００ＨＶ〜５０００ＨＶ程度であり、比抵抗が１０６Ωｃｍ〜１０１４Ωｃｍ程度であって、いずれもダイヤモンドに匹敵する特性となっている。
【００４５】
このように、ＤＬＣは、極めて高い硬度、さらには、極めて滑らかな表面（摩擦係数：０．１程度）といった特性を備え、しかも、ダイヤモンドに匹敵する顕著に優れた耐摩耗性を有する。そこで、本発明では、この顕著に優れた耐摩耗性の点から、前記耐摩耗性薄膜としてＤＬＣを用いることが望ましい。
なお、本発明では、この耐摩耗性薄膜として、経済性や生産性等の要求に応じて、このＤＬＣに代えてクロム酸化物を用いることも可能である。
【００４６】
そして、記録媒体５０（図５（Ａ）、（Ｂ）参照）に、電源５９より供給される電荷を導電性探針５１により注入すると、このように注入された電荷は、耐摩耗性薄膜５３の内部、または耐摩耗性薄膜５３と磁性層５５との界面、あるいは磁性層５５と電極層５７との界面に蓄積される。
【００４７】
ここで、特に、記録媒体５０の側面で抵抗として作用する第２抵抗層（図示省略）を形成すれば、この第２抵抗層によって図示しないゲート電極とフォーカス電極とのリーク（漏洩）電流を最小化することが可能になる。
【００４８】
また、本発明に係る第１の実施形態の情報記憶装置で情報を再生する際の原理は、以下の通りである。導電性探針５１と電極層５７との間に交流電圧を印加して導電性探針５１を耐摩耗性薄膜５３に接触させると、導電性探針５１が静電力により交流電圧のような周波数で振動する。このような導電性探針５１の機械的振動の位相は、注入された電荷の状態に応じて位相が変化する。本発明では、このように注入された電荷により誘起される静電力の原理を用いて情報を再生することを基本としている。
【００４９】
すなわち、本発明では、記録媒体５０の耐摩耗性薄膜５３より電荷を注入した際、正の電荷を注入した場合と、負の電荷を注入した場合とでは、耐摩耗性薄膜５３に接触した導電性探針５１で生じる機械的振動の位相が異なるので、この導電性探針５１で生じた機械的振動の位相と、印加した交流電圧の位相との位相差とを感知し、導電性探針５１の機械的振動の位相と、印加した交流電圧の位相とを比較して、例えば、前記両者が同位相である場合に「０」を当てはめ、また、前記両者に１８０度の位相差がある場合に「１」の情報を当てはめて情報を再生することができる。
【００５０】
導電性探針５１は、記録媒体に電荷を注入するために、導電性金属で形成され、さらに、耐摩耗性を向上させるために、湿式の塗布法や乾式の蒸着法等によりダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）をその表面に形成して構成することができる。また、本発明では、より高密度な記録を具現するために、導電性探針５１は直径が５０ｎｍ以下のチップを有することが望ましく、さらに、前記記録媒体に記録された情報を再生する際の信頼性をより高めるために、導電性探針５１は、円錐形、ピラミッド形、円筒形の中から選択されたいずれか１種の形状で形成されることが望ましい。
【００５１】
図６はＸ軸またはＹ軸方向に駆動するステージ型記録媒体の情報記憶装置として構成された本発明に係る一実施形態の情報記憶装置を模式的に示す図である。図６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、Ｘ軸またはＹ軸方向に駆動するステージ型記録媒体４０と、これに接触して情報を記録し、且つ、この情報を再生する導電性探針５１及び導電性探針５１を支持するカンチレバー２６とを備えている。
【００５２】
なお、このように構成される本発明に係る第２の実施形態の電荷を用いた情報記憶装置における情報の記録方法及びこの情報の再生方法は、前記した本発明に係る第１の実施形態の電荷を用いた情報記憶装置での情報の記録方法及びこの情報の再生方法と基本的に同一である。
【００５３】
図７（Ａ）から図７（Ｄ）は、本発明の技術的思想に基づき、実際に耐摩耗性薄膜が積層されたハードディスクを用いて、このハードディスクの表面に正電荷または負電荷を帯電させて、情報を記録し、且つ、この情報を再生することが可能なことを実証した写真である。
【００５４】
すなわち、図７（Ａ）及び図７（Ｃ）は、導電性探針と記録媒体とが接触した状態で発生する原子間力を原子間力顕微鏡で測定し、正電荷または負電荷を帯電させた部分の微細な表面形状（Ｓｕｒｆａｃｅ  ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ：表面トポグラフィー）を観察した写真である。また、図７（Ｂ）及び図７（Ｄ）は、導電性探針５１を記録媒体５０の表面の上に走査させると同時に高周波（１７ｋＨｚ）の交流電場を印加した際に発生する静電力の変化を導電性探針５１で感知することにより測定した、前記ハードディスクの表面に帯電した電荷の分布状態を示す写真である。
【００５５】
そして、図７（Ａ）は正電荷を帯電させた後のハードディスクの表面形状（トポグラフィー）を示す図であり、図７（Ｂ）は正電荷を帯電させた後のハードディスクの電荷分布を示す図である。図７（Ｂ）の中央付近には、１辺が１０μｍ程度の正方形状の黒い部分が示されており、この黒い部分は正電荷が帯電した部分を示している。
【００５６】
本発明は、図７（Ａ）に示すような正電荷を帯電させたときの記録媒体の表面形状や、図７（Ｂ）に示すような正電荷が帯電したときの電荷の分布により、情報を記録することができる。すなわち、図７（Ａ）、（Ｂ）は、本発明で正電荷をハードディスクの表面の微細部分に帯電させて、前記したようにその表面形状の変化や電荷の分布の変化を測定することにより、ハードディスクに大きな変形を生じさせることなく電荷の分布のみを検出して、情報を記録し、且つ、この情報を再生することができることを明示している。
【００５７】
一方、図７（Ｃ）は負電荷を帯電させた後のハードディスクの表面形状を示す図であり、図７（Ｄ）は負電荷を帯電させた後のハードディスクの電荷の分布を示す図である。図７（Ｄ）の中央付近には、１辺が１０μｍ程度の正方形状の白い部分が示されており、この白い部分は負電荷が帯電した部分を示している。
【００５８】
本発明は、図７（Ｃ）に示すような負電荷を帯電させたときの記録媒体の表面形状や、図７（Ｄ）に示すような負電荷が帯電したときの電荷の分布により、情報を記録することができる。すなわち、図７（Ｃ）、（Ｄ）は、本発明で負電荷をハードディスクの表面の微細部分に帯電させて、前記したように、その表面形状の変化や電荷の分布の変化を測定することにより、ハードディスクに大きな変形を生じさせることなく電荷の分布のみを検出して、情報を記録し、且つ、この情報を再生することができることを明示している。
【００５９】
これらの実験結果から、本発明は、湿式の塗布法や乾式の蒸着法等により耐摩耗性薄膜が形成されたハードディスクの表面に、導電性探針で電荷を注入することができ、このようにして正電荷または負電荷を注入することによって、情報を「０」または「１」に当てはめて記録することができる。そして、本発明は、このように記録された情報を導電性探針で感知する、すなわち、前記正電荷または負電荷の注入によりそれぞれ変化した導電性探針の機械的振動の位相と、このときに印加した交流電圧の位相とを比較して、これらの位相差を感知することにより「０」または「１」の情報を読み取ることができ、その結果、情報を再生することが可能となる。
【００６０】
本発明は、このようにして、導電性探針を用いて、耐摩耗性材料が薄膜状に塗布法や蒸着法等によって形成された磁気記録媒体に電荷を注入することで情報を記録し、さらに、このように記録された情報を、前記したような静電力の原理を用いて再生することにより、情報の高密度な記憶を具現することができる。その結果、本発明は、情報記憶能に優れた記録媒体を提供するとともに、静電力の原理により情報を再生するためより高速で情報を再生することが可能である。そして、本発明は、前記導電性探針と記録媒体とが接触した状態で情報を記録し、且つ、この情報を再生するので、感度及び分解能の向上を図ることができる。
【００６１】
なお、前記したような本発明に係る実施形態では、本発明に含まれる構成について具体的に説明したが、これらの記載は本発明に係る望ましい実施形態を例示するために本発明の範囲を限定したものと解釈されなければならない。例えば、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者であれば本発明の技術的思想に基づいて、前記磁性層を異なる材質のもので形成する、あるいは前記耐摩耗性薄膜をダイヤモンドライクカーボンと類似した性質を有する各種の異なる物質に代えることが可能である。したがって、本発明の技術範囲は前記のように説明された実施形態のみに限定されるものではなく、本明細書の特許請求の範囲に記載された事項により決定されなければならない。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したとお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、本発明に係る電荷を用いた情報記憶装置は、従来の磁気記録媒体をそのまま用いて、この磁気記録媒体の上に耐摩耗性薄膜を形成し、この耐摩耗性薄膜に電荷を蓄積することによって情報を記録するとともに、静電力を使用して情報を再生するので、集積度が一層高められ、且つ、安定動作が可能な情報記憶装置が具現される。
【００６３】
その結果、本発明によれば、より高速で、情報を記録するとともにこの情報を再生することができ、しかも、先端部がより微細な導電性探針と記録媒体とを接触させて情報の記録と情報の再生を行うので、この情報記憶装置の感度及び分解能をより一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の誘電体を用いた情報記憶装置を模式的に示す図である。
【図２】従来の誘電体を用いた情報記憶装置の記録媒体を模式的に示す断面図である。
【図３】従来の誘電体を用いた情報記憶装置のヘッドを模式的に示す断面図である。
【図４】従来の磁気記録媒体を用いた情報記憶装置を模式的に示す図である。
【図５】本発明に係る実施形態の情報記憶装置を模式的に示す断面図であって、図５（Ａ）は回転型記録媒体の情報記憶装置であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のＡ部分を拡大した部分拡大図である。
【図６】本発明に係る第２の実施形態であるステージ型記録媒体の情報記憶装置を模式的に示す図である。
【図７】図７（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明に係る実施形態で正電荷と負電荷とが同一の部位に蓄積された後の記録媒体の表面状態を示し、（Ａ）及び（Ｃ）は正電荷または負電荷を帯電させた部分の微細な表面形状を示す観察写真であり、（Ｂ）及び（Ｄ）は、表面に帯電した電荷の分布状態を示す写真である。
【符号の説明】
１  ：光源
２  ：コリメーティングレンズ
３  ：ビームスプリッタ
４  ：対物レンズ
６  ：集束レンズ
７  ：光検出器
８  ：記録媒体
８ａ：基板
８ｂ：電極層
８ｃ：強誘電体層
９  ：ヘッド
９ａ：マイクロチップ
９ｂ：反射手段
９ｃ：アーム
１１  ：フレキシブルプリント回路１１
１３  ：ディスク
１５  ：スピンドルモータ
１７  ：ピボットベアリング
１９  ：ファンテール部
２１  ：ボイスコイルモータ
２３  ：アクチュエータ
２５  ：磁気ヘッド
２６  ：カンチレバー
５０  ：記録媒体
５１  ：導電性探針
５３  ：耐摩耗性薄膜
５５  ：磁性層
５７  ：電極層
５９  ：電源
１００  ：光学系
【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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