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JP3954457B2 - 誘電体記録媒体及び誘電体記録再生装置 - Google Patents

誘電体記録媒体及び誘電体記録再生装置 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘電体、特に強誘電体の微小領域に高密度で情報を記録し再生する誘電体記録媒体及び誘電体記録再生装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より情報の高密度記録再生に係わる技術として、光記録、磁気記録、熱記録、強誘電体記録等が提案されている。
【０００３】
光記録はレーザを光源とした光ピックアップを用い、ディスク表面のピット(凹凸)や相変化媒体の結晶相を形成してデータを記録し、アモルファス相の反射率の違い、或いは光磁気効果を利用してデータの再生を行う。しかしながらピックアップは比較的慣性が大きく高速読み出しに不適であることや、レンズなどの集光光学系を用いた場合の記録ピットの大きさは光の回折限界で規定され、５０Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ２が限界とされる。
【０００４】
また、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｃ Ｄｒｉｖｅ）に代表される磁気記録の長手記録では熱揺らぎにより１００Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ２が限界とされ、また、近年、ＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）によるＭＲヘッドが実用化されており、更に垂直磁気記録を用いることで光ディスク以上の記録密度が期待されているが、磁気記録情報の熱揺らぎや、符号反転部分でのブロッホ壁の存在、更にこれらを考慮したパターンドメディアを用いても記録密度は１Ｔｂｉｔ／ｉｎｃｈ２が限界とされている。
【０００５】
また、熱記録として記録媒体にポリマーを用い、プローブ先端にマイクロヒータを形成したもの、或いは電子放出源を用い、記録媒体に相変化材料を用いたもの、更には近接場光を用い、記録媒体に相変化材料を用いたものなどがある。しかしながらこれらの方法は、熱伝導が介在するために記録密度は５００Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ２〜１Ｔｂｉｔ／ｉｎｃｈ２が限界とされている。
【０００６】
更に、また、誘電体材料をナノスケールで分析するＳＮＤＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ：走査型非線形誘電率顕微鏡）を利用した記録再生の技術について、本願発明者等によって提案されているところである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記ＳＮＤＭを利用した誘電体記録再生に関しては、未だトラッキング制御やアドレスサーチ制御等について具体的な方法が示されるに至っていない。
【０００８】
従って本発明は、例えばトラッキング制御やアドレスサーチ制御を可能ならしめるように制御情報等の情報を高いＳ／Ｎ比（Signal to Noise Ratio）で記録再生可能である誘電体記録媒体と、その誘電体記録媒体に対して記録再生を行うＳＮＤＭの技術を適用した誘電体記録再生装置とを提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の誘電体記録媒体は上記課題を解決するために、誘電体材料を記録媒体とする誘電体記録媒体であって、基板と、前記基板上に設けられた電極と、前記電極上に設けられた誘電体材料とからなり、前記誘電体材料は記録面の全面に亘って、分極ドメインが一方向に揃って形成されている。
【００１０】
本発明の誘電体記録媒体によれば、誘電体材料の記録面は初期状態として分極が一方向に揃って構成される。データに対応する分極方向が初期の分極方向と同一である場合(例えばデータ「１」)は、そのデータを再度記録する必要はなく、反対方向のときだけ(例えばデータ「０」)記録動作を行えばよい。また、反対方向のデータ以外の領域は全て初期状態の分極方向であるため、再生信号のＳ／Ｎは向上する。よって、当該誘電体記録媒体上に、例えばトラッキング制御用やアドレスサーチ制御用の制御情報等の情報を、比較的高いＳ／Ｎ比で記録再生可能である。このため、超高密度記録においてもトラッキング制御やアドレスサーチ制御等の制御を比較的高精度で行うことも可能となる。
【００１１】
本発明の誘電体記録媒体の一態様では、当該誘電体記録媒体はディスク状である。
【００１２】
この態様によれば、初期状態において、記録面の全面が一方向に分極したディスク状の誘電体記録媒体である。よって、制御情報等の情報をディスク状の誘電体記録媒体上に、比較的高いＳ／Ｎ比で記録再生可能となる。
【００１３】
本発明の誘電体記録媒体の他の態様では、前記誘電体記録媒体の誘電体材料は、夫々所定幅を有する内周エリア及び外周エリアと、その間のデータを記録するデータエリアとに分割され、且つ前記内周エリア及び前記外周エリアは、前記データエリアの分極方向とは逆の方向に分極されている。
【００１４】
この態様によれば、ディスク状の誘電体記録媒体は内周エリアとデータエリアと外周エリアとに分割され、内周エリアと外周エリアは、その間のデータエリアとは分極方向が反対方向に初期設定されている。従って内周及び外周の検出が容易となる。また、その内周エリアと外周エリアには、記録するデータに係わる情報、例えばタイトル名、記録トラックアドレス、記録時間等を記録することも可能である。
【００１５】
本発明の誘電体記録媒体の他の態様では、前記誘電体材料は、平行電界印加手段により、当該誘電体材料の抗電界以上の電界が印加されて形成される。
【００１６】
この態様によれば、誘電体材料の抗電界以上の平行電界を印加する装置により記録面全面を一方向の分極状態にする。また、内周エリアと外周エリアを備えるディスク形態では、夫々の領域に合致した形状の電極により平行電界を印加する。例えば全面を一方向の分極状態にした後、データエリアを残して逆方向の電界を印加することで内周エリアと外周エリアをデータエリアとは逆方向の分極領域にすることができる。
【００１７】
本発明の誘電体記録媒体の他の態様では、データを記録するトラックが直線状に設けられている。
【００１８】
この態様によれば、例えば矩形状、テープ状の誘電体記録媒体であって、予め直線状のトラックが設けられている。記録時にはこのトラックに書き込みが行われる。よって、制御情報等の情報を、矩形状、テープ状等の誘電体記録媒体上に、比較的高いＳ／Ｎ比で記録再生可能となる。
【００１９】
本発明の誘電体記録媒体の他の態様では、データを記録するトラックが同心円状に設けられている。
【００２０】
この態様によれば、ディスク状の誘電体記録媒体であって、スパイラル状を含めた同心円状のトラックが予め設けられている。記録時にはこのトラックに書き込みが行われる。よって、制御情報等の情報をディスク状の誘電体記録媒体上に、比較的高いＳ／Ｎ比で記録再生可能となる。
【００２１】
本発明の誘電体記録媒体の他の態様では、前記トラック間に所定幅のスペースが設けられている。
【００２２】
この態様によれば、所定のトラッキング制御方法に対するトラッキングエラー信号を、比較的高いＳ／Ｎ比で得ることが可能となる。
【００２３】
本発明の誘電体記録媒体の他の態様では、前記誘電体記録媒体は両面に記録媒体となる誘電体材料が設けられている。
【００２４】
この態様によれば、両面に記録層が設けられているので、当該誘電体記録媒体更に大容量の記録媒体となる。また、両方の記録面を一方向に分極するが、その分極方向は異なっても良い。内周エリアと外周エリアを設ける形態としても良い。
【００２５】
本発明の誘電体記録媒体の他の態様では、前記誘電体材料は強誘電体材料である。
【００２６】
この態様によれば、強誘電体材料を媒体材料として用いる。
【００２７】
本発明の誘電体記録媒体の他の態様では、前記強誘電体材料はＬｉＴａＯ３である。
【００２８】
この態様によれば、誘電率が低いために探針での電界印加でも分極反転が容易であるＬｉＴａＯ３を媒体材料として用い、分極の＋面と−面が１８０度のドメインの関係であるＬｉＴａＯ３のＺ面に対して記録を行うように、所定の方法により誘電体記録媒体としての形態に容易に構成できる。
【００２９】
本発明の誘電体記録媒体の他の態様では、前記トラックの所定部位に、当該誘電体記録媒体を記録再生する際の制御を行うための制御情報を記録する制御情報エリアが設けられている。
【００３０】
この態様によれば、トラックの制御情報エリアに記録されている制御情報に基づき、例えばトラッキング制御やアドレスサーチ制御などの、記録再生の制御が可能となる。
【００３１】
本発明の誘電体記録媒体の他の態様では、前記制御情報はトラッキングに関する情報である。
【００３２】
この態様によれば、トラックに対する記録再生ヘッドのトラッキング制御はこの情報に基づいて実行可能となる。
【００３３】
本発明の誘電体記録媒体の他の態様では、前記制御情報はトラックアドレスに関する情報である。
【００３４】
この態様によれば、トラックに対する記録再生ヘッドのアドレス制御はこの情報に基づいて実行可能となる。
【００３５】
本発明の誘電体記録媒体の他の態様では、前記制御情報は当該誘電体記録媒体と記録再生ヘッドとの相対的移動速度に関する情報である。
【００３６】
この態様によれば、トラックに対する記録再生ヘッドの相対的移動速度の制御はこの情報に基づいて実行可能となる。
【００３７】
本発明の誘電体記録再生装置は上記課題を解決するために、上述した本発明の誘電体記録媒体における制御情報を記録する制御情報エリアが設けられた態様に対して、情報を記録し再生する誘電体記録再生装置であって、前記記録トラックにデータを記録し、再生する記録再生ヘッドと、前記記録再生ヘッドの出力信号から前記制御情報エリアに記録されている制御に関する情報を検出する制御情報検出手段と、前記制御情報検出手段の検出結果に基づき、記録再生の制御を行う制御手段とを備える。
【００３８】
本発明の誘電体記録再生装置によれば、記録再生ヘッドによりトラックにデータを記録し、或いは記録されているデータを再生する。再生された信号から制御情報が検出され、その制御情報に基づいて記録再生の制御がなされる。よって、例えば比較的高いＳ／Ｎ比で記録再生可能な制御情報に基づいて、トラッキング制御やアドレスサーチ制御等の各種制御を比較的高精度で実行可能となる。
【００３９】
本発明の誘電体記録再生装置の一態様では、前記制御情報検出手段により検出される制御情報はトラックアドレス情報であり、且つ、前記制御手段はアドレスサーチ制御手段であって、当該トラックアドレス情報に基づき、前記記録再生ヘッドのアドレスサーチ制御が行われる。
【００４０】
この態様によれば、再生されたトラックアドレス情報に基づいて記録再生ヘッドを移動させ、指示されたトラックへの移動制御が行われる。
【００４１】
本発明の誘電体記録再生装置の他の態様では、前記制御情報検出手段により検出される制御情報は、当該誘電体記録媒体と前記記録再生ヘッドとの相対的移動速度に関する情報であり、且つ、前記制御手段は相対的移動速度制御手段であって、当該相対的移動速度情報に基づき、前記記録再生ヘッドと前記誘電体記録媒体との相対移動速度制御が行われる。
【００４２】
この態様によれば、再生された記録再生ヘッドと誘電体記録媒体とに係わる相対的移動速度の情報に基づいて、記録再生ヘッド、或いは誘電体記録媒体を移動させ、相対的速度が所定の速度となるように制御される。
【００４３】
本発明の誘電体記録再生装置の他の態様では、前記記録再生ヘッドから出力される振幅像レベルの再生信号に基づきトラッキング制御を行う。
【００４４】
この態様によれば、誘電体の分極状態に対応した位相像と振幅像のうち、比較的緩やかに変化する振幅像の信号をトラッキング制御に用いる。
【００４５】
本発明の誘電体記録再生装置の他の態様では、前記トラッキング制御は、ウォブリングにより行われる。
【００４６】
この態様によれば、制御情報としてトラッキングの制御に関する情報が記録されていなくても、記録再生ヘッドを記録トラックに対して直角方向に揺動する揺動方向と、揺動による再生信号の増減とからトラッキングの制御が行われる。
【００４７】
本発明の誘電体記録再生装置の他の態様では、前記記録再生ヘッドから出力される再生信号のトラッキングピット信号に含まれる記録ピットの位相に基づきトラッキング制御を行う。ここでいうピットとは凸凹形状の穴ではなく、電気的に＋または−に分極した記録マークのことである。以下、ピットについての意味はこれと同様なものである。
【００４８】
この態様によれば、制御情報として記録トラックにトラッキング制御のためのトラッキングピットを備える誘電体記録媒体に対し、トラッキングピットの再生信号に含まれる隣接したトラックのピット信号の位相に基づいてトラッキング制御を行う。現にトレース中のトラックの両隣のトラックに記録されているピットは、位相関係において所定の角度(例えば１８０°)だけずれて記録されているとする。この場合、記録再生ヘッドがずれた方向のトラックのピット信号がトラッキングピットの再生信号に含まれてくるために、トラッキングピット信号に含まれるピット信号の位相を調べることで、記録再生ヘッドのずれの方向が判別できる。
【００４９】
本発明の誘電体記録再生装置の他の態様では、当該記録再生ヘッドは、走査型非線形誘電体測定法に基づき、前記誘電体材料に情報を記録し、再生するヘッドである。
【００５０】
この態様によれば、特に再生にはＳＮＤＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ：走査型非線形誘電率顕微鏡）の技術を適用する。ＳＮＤＭ再生技術に関しては本願発明者の長康雄により、応用物理第６７巻、第３号、ｐ３２７（１９９８）に詳しく紹介されている。或いは本願出願人らにより出願された特許願２００１−２７４３４６号、特許願２００１−２７４３４７号等にも、詳述されている。即ち、誘電体上を探針が走査し、誘電体の分極状態を検出するものであって、その分極方向に対応した容量が検出され、記録されたデータに対応する。また、探針から誘電体、或いは誘電体に形成した下部電極から探針に電界を印加し分極を所定の方向とすることでデータの記録が行われる。尚、探針は記録用、再生用の単独の用途に限らず、記録再生用として共用可能である。
【００５１】
尚、電界を印加する電極の形状として、針状のものや、カンチレバー状等のものが具体的な構造として知られる。これらの形状を有する電極を総称して本願では適宜「探針」と記す。
【００５２】
本発明の誘電体記録再生装置の他の態様では、前記記録再生ヘッドは、複数の記録トラックの夫々に対応した複数の記録再生電極を備える。
【００５３】
この態様によれば、同時に複数の記録トラックに対して記録再生動作を行うことができるので、記録再生速度が向上する。
【００５４】
本発明のこのような作用、及び他の利得は次に説明する実施の形態から明らかにされる。
【００５５】
【発明の実施の形態】
（誘電体記録媒体の実施形態）
本発明に係わる誘電体記録媒体の実施形態について説明する。図１（ａ）に示すように誘電体記録媒体１はディスク形態の誘電体記録媒体であって、センターホール４と、センターホール４と同心円状に内側から内周エリア１０１、記録エリア１０２、外周エリア１０３を備えている。センターホール４はスピンドルモータに装着する場合等に用いられる。
【００５６】
内周エリア１０１、記録エリア１０２、外周エリア１０３は一様な誘電体材料で形成されていて、その分極方向は記録エリア１０２が上方向、即ち＋面であるとすると内周エリア１０１及び外周エリア１０３は下方向、即ち−面であるとする。これらの方向は逆であっても良い。
【００５７】
記録エリア１０２はデータを記録する領域であって、トラックやトラック間のスペースを有し、また、トラックやスペースには記録再生にかかわる制御情報を記録するエリアが設けられている。また、内周エリア１０１及び外周エリア１０３は誘電体記録媒体１の内周位置及び外周位置を認識するために用いられると共に、記録するデータに関する情報、例えばタイトルやそのアドレス、記録時間、記録容量等を記録する領域としても使用可能である。
【００５８】
また、図１（ｂ）に示すように誘電体記録媒体１は、基板１５の上に電極１６が、また、電極１６の上に誘電体材料１７が積層されて形成されている。内周エリア１０１、記録エリア１０２、外周エリア１０３は夫々、矢印で示す方向に分極されている。
【００５９】
基板１５は例えばＳｉであり、その強固さと化学的安定性、加工性等において好適な材料である。電極１６は記録再生ヘッドの探針との間で電界を発生させるためのもので、誘電体材料１７に誘電体材料１７の抗電界以上の電界を印加することで分極方向を決定する。データに対応して分極方向を定めることで記録が行われる。尚、探針とは記録再生ヘッドに設けられた、誘電体材料１７に電界を印加する電極であって、例えば針状のものやカンチレバー状等のものが具体的な形状として知られる。
【００６０】
誘電体材料１７は、例えば強誘電体であるＬｉＴａＯ３を用い、分極の＋面と−面が１８０度のドメインの関係であるＬｉＴａＯ３のＺ面に対して記録が行われる。他の誘電体材料を用いても良いことは当然である。
【００６１】
また、本発明の誘電体記録媒体として、記録エリア１０２だけを有するものであってもよい。また、一方、誘電体記録媒体１の記録エリア１０２を複数の同心円状の領域に分割し、夫々の領域間に内周エリア１０１と外周エリア１０３と同一の分極方向を有する分離帯を設けても良い。
【００６２】
尚、本発明に係わる誘電体記録媒体は上述したディスク形態に限らず、例えば直線状のトラックを備える矩形状にして、誘電体材料を一方向の分極状態に初期化したり、矩形状の周辺に所定幅で記録エリアとは逆方向の分極領域を設けてもよい。また、記録エリアを複数の領域に分割し、夫々の領域間を記録エリアとは逆方向の分極領域を設けて分離するようにしても良い。このような誘電体記録媒体は複数の探針による記録再生に用いて好適であり、誘電体記録媒体と探針は相対的な直線移動によって記録再生が行われる。
【００６３】
次に図２を参照し、上述した誘電体記録媒体１の記録エリア１０２に設けられるトラックの例について説明する。トラック５とスペース６とが交互に同心円状に、或いはスパイラル状に設けられていて、夫々のトラックには制御情報エリア７とデータエリア８とを備える。また、スペース６にも制御情報エリア７を設けても良い。トラック５とスペース６は初期状態では、例えば分極方向が上方向である＋面とし、記録情報に対しては、例えばデータ「１」に対して＋方向の分極を、またデータ「０」に対して−方向の分極を対応させる。従ってデータ「０」に対しては抗電界以上の−方向の電界を印加してデータ「０」を記録し、一方、データ「１」に対してはそのままとしてデータ「１」の記録とする。データ「１」とデータ「０」に対する分極方向は逆であってもよいことは当然である。
【００６４】
制御情報エリア７にはトラッキングの情報、トラックアクセスの情報、探針と誘電体記録媒体１との相対的な移動速度に関する情報等が記録される。また、同一周回上に複数個の制御情報エリア７を設けてもよい。
【００６５】
次に、上述した誘電体記録媒体１の記録再生の原理について図３を参照して説明する。誘電体記録媒体２０は基板１５の上に電極１６が、また電極１６の上に誘電体材料１７が設けられていて、誘電体材料１７は分極Ｐの方向によって記録データと対応付けられる。誘電体材料１７として例えば強誘電体であるＬｉＴａＯ３を用い、分極の＋面と−面が１８０度のドメインの関係であるＬｉＴａＯ３のＺ面に対して記録が行われるように設けられる。
【００６６】
探針１１と電極１６の間に誘電体材料１７の抗電界以上の電界が印加され、印加電界の方向に対応した方向を有して誘電体材料１７は分極する。その分極方向がデータに対応する。リターン電極１２は、記録された情報を再生するために探針１１から誘電体材料１７に印加した高周波電界が戻る電極であって、探針１１を取り巻くように設けられている。尚、リターン電極１２は探針１１からの電界が抵抗なく戻る形状、配置であれば何れの形態でも良い。
【００６７】
図４は誘電体の分極方向（同図（ａ））と位相像（同図（ｂ））と振幅像（同図（ｃ））について示す図である。ここで位相像とはＳＮＤＭによる再生信号の内、位相情報の信号成分である。これは記録情報に対応する分極方向の＋と−に対応する。また、振幅像とはＳＮＤＭによる再生信号の内、位相成分に加えて強度成分をも含む信号であり、後者の方が再生信号の生データに近いものである。位相像は分極の＋と−に対応した信号となるために非常に急峻であって、特に分極の＋面と−面が１８０度のドメインの関係にある場合は著しい。一方、振幅像は比較的緩やかである。これは、信号再生は点ではなく探針周辺の有限領域で行われるとともに、再生信号の極性は分極方向に対応したものとなるためである。例えば、探針が隣接する＋と−の分極領域の界面を通過しながら再生したときには、双方の極性領域からの振幅信号成分の和を再生するために、信号強度は＋から−に連続的に変化する。トラッキングの制御にはこの振幅像の信号を利用する。
【００６８】
図５は記録再生ヘッドのトラッキング状態による位相像と振幅像を示す図であって、トラック５を挟んでスペース６が両側に設けられている。スペース６は＋方向に分極されていて、トラック５にはデータに対応して＋方向に分極されたピット９と−方向に分極されたピット９とが存在している。ここで＋、−、−、＋とデータが並んでいる部位の位相像と振幅像について、探針１１のＯＮトラック状態（探針がトラックから外れる或いはずれることなく、トラックを追従している状態をいう。以下同様）をパラメータとして示す。同図において探針１１のＯＮトラック状態は上から１００%、７５%、５０%、２５%、０%の場合である。また、実線が位相像であり、破線が振幅像である。
【００６９】
１００%ＯＮトラック状態では＋ピットと−ピットは上下均等に出力される。この出力で探針１１は丁度トラック５上にあると判断される。探針１１がＯＦＦトラック（探針がトラックから外れている或いはずれている状態をいう。以下同様）になるにしたがってスペース６の＋分極領域の影響が増加し、出力のレベル差が小さくなり、全体のレベルも上昇する。この状態からトラッキングがずれていることを検出し、探針１１がトラック５上をトレースするようにトラッキングサーボを行う。
【００７０】
ここで、探針１１のずれる方向が上下何れの方向であっても、その出力は図５に示すものと同様になり、探針１１が何れの方向にずれたかを、このままでは判別することができない。その解決のために、例えば光ディスクでも常用されているウォブリングの技術を適用することができる。即ち探針１１を、トラック５上でディスク半径方向に僅かに振動させ、その時の振動方向と出力とから探針１１のずれている方向を判別し、トラッキングサーボを行うことが可能となる。
【００７１】
図６は誘電体記録媒体１の記録トラック５とピット９との関係の例について示す図であって、同図（ａ）はピットサイズＤとピット間隔Ｌが同じで、トラックピッチＰがピットサイズＤより大きい場合であり、同図（ｂ）はピットサイズＤとピット間隔ＬとトラックピッチＰが同じ場合であり、同図（ｃ）はピットサイズＤとピット間隔Ｌが同じで、トラックピッチＰがピットサイズＤよりも小さい場合である。ＳＮＤＭ方式では記録マークの再生分解能が極めて高いために隣接する異種符号の記録ピット界面以外のクロストークは殆どないので、図５（ｃ）に示すように、オーバーラップして記録しても、高品位で再生することが可能であり、記録密度が向上する。
【００７２】
次に上述した誘電体記録媒体１に記録し再生するヘッドの構成について図７及び図８を参照して説明する。
【００７３】
まず、図７に示すようにヘッド４１は５つの探針１１がその先端部に一列に設けられている。それらの間隔は例えば５μｍであり、夫々の探針１１はトラック５の夫々対応する。即ち、複数の探針１１の列はトラック５に対して角度θ１を有して配置される。トラックピッチを例えば３０ｎｍとすれば、θ１＝ｓｉｎ−１〔３０／（５×１０３）〕より、θ１＝０．３４°となる。探針の数は上記の数に限ることはない。
【００７４】
また、図８に示すようにヘッド４２は縦３個、横３個の合計９個の探針１１を備える。探針Ａ１〜Ａ３、探針Ｂ１〜Ｂ３、探針Ｃ１〜Ｃ３を夫々記録エリア１０２のＡゾーン、Ｂゾーン、Ｃゾーンに対応させ、トラック５に対して角度θ２を有して配置される。トラックピッチを例えば３０ｎｍとし、探針の間隔を５０μｍとすれば、θ２＝ｓｉｎ−１〔３０／（５０×１０３）〕より、θ２＝０．０３４°となる。探針の数は上記の数に限ることはなく、ｎ×ｍの構成が可能である。因みに各ゾーンには略１７００本のトラックを備えることになる。
【００７５】
上述した複数の探針を備えるヘッドを用いることで、転送レートの高い記録再生が可能となる。
【００７６】
図９は図８に示すヘッド４２が適用されるトラック５の構成を示す図であって、５０μｍ幅で複数のゾーンを備える。夫々のゾーンにはトラック５が３０ｎｍ間隔で設けられていて略１７００本を備える。ヘッド４２を用いることで各ゾーンの夫々１本のトラックが同時に記録再生を行うことが可能であり、記録再生速度が向上する。図９はトラッキング信号ゾーンを備えた例であって、トラック５の所定位置にトラッキングの制御のためのトラッキング用ピット９ａが設けられている。尚、トラッキング信号ゾーンのピット構成はこれに限ることはなく、また、他の制御信号を含めた種々の形態が考えられる。
【００７７】
図１０は図９に示すトラッキング信号ゾーンのフォーマットの一例について示す図であって、同図（ａ）はトラッキング信号ゾーンのピット配置を示し、また、同図（ｂ）は信号波形を示す図である。
【００７８】
図１０（ａ）に示すように、トラック５２のトラッキング用ピット９ａは例えば−方向に分極され、その前後に＋方向に分極されたピット９を設ける。また、トラック５２を挟むトラック５１とトラック５３の、トラック５２のトラッキング用ピット９ａに対応するピット９は夫々、＋方向に分極されたピット９と−方向に分極されピット９とが互い違いになるように配置する。夫々のトラック５について同様の配置を有するものとする。
【００７９】
図１０（ｂ）の（Ａ）はトラック５１の信号パターンであり、（Ｂ）はトラック５２の信号パターンであり、（Ｃ）はトラック５３の信号パターンである。これらのパターンはトラックを探針１１が１００％のＯＮトラック時に再生される信号となる。次に、探針１１がトラック５１とトラック５２の中間をトレースしたときの信号は（Ｄ）に示され、また、探針１１がトラック５２とトラック５３の中間をトレースしたときの信号は（Ｅ）に示される。即ち、探針１１がどちらのトラックに寄ってトレースしているかは、再生される信号に含まれる隣接したトラックからの信号成分の位相によって知ることが可能となる。この方法によって検出されたトラッキングエラーと、図５を参照して説明したトラッキングエラー量に基づいて探針１１のトラッキング制御が可能となる。
【００８０】
(誘電体記録再生装置の実施形態)
本発明に係わる誘電体記録再生装置の実施形態について、図１１及び図１２を参照して説明する。ここで図１１は誘電体記録媒体を用いた誘電体記録再生装置を示す図であり、図１２はその記録再生信号処理に係わるブロック構成を示す図である。尚、本実施形態は本発明に係わるディスク状の誘電体記録媒体を用いる装置であるが、矩形状の誘電体記録媒体であって、直線状に記録トラックを備える誘電体記録媒体の装置も、探針と誘電体記録媒体とが直線的に相対的移動をする機構を用いることで構成することが可能となるものである。
【００８１】
図１１に示すように誘電体記録再生装置１０は、記録再生ヘッド２と、誘電体記録媒体２０を回転させるモータ２６と、記録再生ヘッド２に対するトラッキング機構１４と、記録再生ヘッド２のディスク半径方向の位置を制御するスライダ２７と、これら機構を駆動し、制御する回路部２８を備えて構成される。
【００８２】
記録再生ヘッド２は、その先端部が誘電体記録媒体２０の誘電体材料に対向して電界を印加する探針１１と、探針１１から印加された電界が戻るリターン電極１２と、探針１１とリターン電極１２の間に設けられるインダクタＬと、インダクタＬと探針１１の直下の誘電体材料に形成される、記録情報に対応して分極した部位の容量（例えば図３に示す容量Ｃｓ）とで決まる共振周波数で発振する発振器１３とで構成され、これら構成要素は共通した基材１８に一体として形成される。
【００８３】
探針１１は、導電性の部材、或いは絶縁性部材に導電性膜を被覆したものであり、誘電体材料に対向する先端部は所定の半径を有する球状である。この半径は誘電体材料に記録データに対応して形成される分極の半径を決める大きな要素であり、記録密度を決定するので、１０ｎｍオーダーの極めて小さいものである。この探針１１に電圧を印加して誘電体材料に所定方向に分極した領域を形成してデータを記録し、一方、分極に対応した容量に基づいて記録されているデータをピックアップする。
【００８４】
リターン電極１２は、探針１１から誘電体材料に印加した電界が戻る電極であって、探針１１を取り巻くように設けられている。尚、リターン電極１２は図示するようなリング形状に限ることはなく、探針１１からの電界が抵抗なく戻る形状、配置であれば何れの形態でも良い。
【００８５】
インダクタＬは、探針１１とリターン電極１２との間に設けられていて、例えばマイクロストリップラインで形成される。インダクタＬと容量Ｃｓとで共振回路が構成される。この共振周波数ｆ＝１／２π√ＬＣｓは例えば１ＧHz程度になるようにインダクタＬのインダクタンスが決定される。ここで、発振周波数ｆに対して影響を与えるのは容量Ｃｓの他にいわゆる浮遊容量Ｃ０が影響を与えることは言うまでもない。ただし、本発明においては記録再生ヘッドとしての構成を浮遊容量をも考慮してコンパクトに配置する構成としているために、ＳＮＤＭによる信号再生時にはＣ０は事実上定数と見なすことができる。信号再生においてｆを変化させるのはＣｓの容量変化ΔＣｓであるため、ここでは簡略的に共振周波数をＣｓとＬの関数として表現したが、実際にはＣｓはＣ０を含んでおり、ここでのＣｓはＣｓ＋Ｃ０の意味合いを有するものである。
【００８６】
発振器１３は、インダクタＬと容量Ｃｓとで決定される周波数で発振する発振器である。その発振周波数は容量Ｃｓの変化に対応して変化するものであり、従って記録されているデータに対応した分極領域によって決定される容量Ｃｓの変化に対応してＦＭ変調が行われる。このＦＭ変調を復調することで記録されているデータを読み取ることができる。
【００８７】
基材１８は、探針１１とリターン電極１２とインダクタＬと発振器１８を一体として構成し保持する。基材１８を導電体で形成したケース状とし電磁波遮蔽の効果をもたらすようにしても良い。
【００８８】
尚、探針１１が一本の場合、誘電体記録媒体側から記録データやそれに重畳する交流信号が印加され、探針１１は接地される形態と、誘電体記録媒体側が接地され、探針１１に記録データやそれに重畳する交流信号が印加される形態をとることができる。
【００８９】
探針１１は誘電体材料１７に接触、若しくは微小の空間を有して対向していて、探針１１の先端部の半径に対応して誘電体材料１７には分極領域が構成される。この探針１１に電圧が印加された場合、電界は誘電体材料１７を経てリターン電極１２に戻る。このとき探針１１の先端部の誘電体材料１７に分極Ｐに対応した容量ＣｓがインダクタンスＬとの共振回路に加わることで、発振周波数が容量Ｃｓに依存することになり、この容量Ｃｓに基づいてＦＭ変調された発振信号を復調することで図３に示す検出電圧が出力され、記録されているデータが再生される。一方、データを記録する場合は、データに対応した電圧を電極１１に印加することで誘電体材料１７の分極方向を決定することで行われる。ここでの電圧は誘電体材料の抗電界以上の電界を生じる電圧であることはいうまでもない。
【００９０】
尚、探針１１を複数本としても良い。複数の探針を用いる場合、夫々の探針に対して記録データや、再生時の同期検波用の交流信号を印加する必要があり、この信号が発振器１３に漏れ込むことを防止するために、発振器１３と交流信号発生源との間にローカットフィルタを挿入する必要がある。
【００９１】
モータ２６は、ディスク状の誘電体記録媒体２０を回転させ、探針１１との間に相対的な移動を生じさせる。回転数検出のため回転数に対応した周波数を発生する手段を備える。また、誘電体記録媒体２０の記録トラックが直線状の場合は、その誘電体記録媒体をＸ−Ｙ方向に移動可能なステージに積載する。
【００９２】
トラッキング機構１４は、探針１１が誘電体記録媒体２０の記録トラックをトレースする機構である。探針１１で再生された信号から検出されたトラッキングエラー信号に基づき、探針１１の位置を制御する。誘電体記録媒体２０に対するトラッキングとして図５及び図１０を参照して説明した方法等が用いられる。
【００９３】
スライダ２７は、記録再生ヘッド２のディスク半径方向の位置を制御する。トラックアドレスのサーチ、或いはトラッキングエラー信号の直流成分に対応して記録再生ヘッド２を移動させる。
【００９４】
回路部２８は、信号の入出力回路、記録再生信号の処理、誘電体記録再生装置１０の機構の制御及び駆動、ＣＰＵ等からなるシステム制御回路、電源回路等を備える。
【００９５】
記録再生の信号処理は図１２に示すように、記録再生時の入力信号を切り替えるスイッチ３０により記録時には記録信号入力部３１と交流信号発生装置３２が接続され、誘電体記録媒体２０の電極１６に供給される。一方、再生時には交流信号発生装置３２だけが接続される。
【００９６】
記録時には記録信号入力部３１からの記録信号が交流信号発生装置３２の交流信号に重畳されて電極１６に供給され、探針１１と電極１６の間の電界によって誘電体材料１７の探針１１直下の領域の分極が決定され、その分極方向が固定されて記録データとなる。このとき発振器１３はインダクタＬと容量Ｃｓで決定される共振周波数で発振し、容量Ｃｓによってその周波数が変調される。このFM変調波はＦＭ復調器３３で復調され検波器３４に入力される。また、検波器３４には交流信号発生装置３２からの交流信号が入力され、その信号を基準としてＦＭ復調器３３で復調された信号の同期検波が行われ、記録されたデータが再生される。即ち、記録しながら記録状態を監視することが可能である。
【００９７】
再生時には記録信号入力部３１はスイッチ３０により切り離され、交流信号のみが電極１６に供給さる。既にデータに対応して分極されている領域の容量ＣｓとインダクタＬとで形成される共振周波数で発振器１３は発振する。従って発振信号は容量ＣｓによりＦＭ変調がなされ、この信号がＦＭ復調器３３で復調され検波器３４に入力される。また、検波器３４には交流信号発生装置３２からの交流信号が入力され、その信号を基準としてＦＭ復調器３３で復調された信号の同期検波が行われ、記録されたデータが再生される。
【００９８】
上述した記録及び再生時においてはＦＭ復調器３３で復調された信号から、装置を制御するためのトラッキングエラー信号やトラックアドレスが検出される。トラッキングエラー信号の検出はトラッキングエラー検出部３５で行われる。例えば図５及び図１０を参照して説明した方法等に対応して検出処理が行われ、検出したトラッキングエラー信号がトラッキング機構１４やスライダ２７に入力されて制御がなされる。また、トラックアドレスはトラックアドレス検出部３６で検出され、そのトラックアドレスを参照しながらスライダ２７を制御して、目的のトラックに記録再生ヘッド２を移動させる。
【００９９】
尚、記録信号及び交流信号は探針１１側から入力することも可能であるが、発振器１３に対する信号の漏れ込みを防ぐために、フィルタを設ける必要がある。このときは電極１６が接地される。また、探針１１が複数本であることきはこの形態をとる必要がある。
【０１００】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或い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誘電体記録媒体及び誘電体記録再生装置もまた本発明の技術思想に含まれるものである。
【０１０１】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、誘電体記録媒体の記録面を、一方向に分極して初期化するので、Ｓ／Ｎ比の良い記録再生が行われる。
【０１０２】
また、誘電体記録媒体の所定のトラック部位にトラッキングやトラックサーチ等の制御情報を記録するエリアを設けたため、このエリアに記録されている情報に基づいてトラッキングやトラックサーチを行うことが可能となる。また、各トラック上に記録媒体と記録再生ヘッドの相対的な移動速度を検出するための情報を記録するので、この情報を再生することで相対的な移動速度を制御することが可能となる。
【０１０３】
また、強誘電体ドメインに対して高い分解能を有するＳＮＤＭ技術を用いて記録再生装置を構成することで、設定されたトラックに高密度で情報を記録し、再生することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる誘電体記録媒体の例を示す図であって、同図（ａ）はその平面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）に於けるＡ−Ａ断面図である。
【図２】本発明に係わる誘電体記録媒体のトラックの構成例について示す図である。
【図３】誘電体に対する情報の記録再生について説明するための図である。
【図４】誘電体の分極方向（同図（ａ））と位相像（同図（ｂ））と振幅像（同図（ｃ））について示す図である。
【図５】本発明に係わる誘電体記録媒体の記録再生ヘッドのトラッキング状態による位相像と振幅像を示す図である。
【図６】本発明に係わる誘電体記録媒体の記録トラックとピットの関係の例について示す図である。
【図７】本発明に係わる誘電体記録媒体の記録再生に用いられるヘッドの第一の例である。
【図８】本発明に係わる誘電体記録媒体の記録再生に用いられるヘッドの第二の例である。
【図９】本発明に係わる誘電体記録媒体のトラッキング信号ゾーンの記録フォーマットについて示す図である。
【図１０】トラッキング信号のフォーマットの一例について示す図であって、同図（ａ）はトラッキング信号ゾーンのピット配置を示し、同図（ｂ）は信号波形を示す図である。
【図１１】本発明に係わる誘電体記録媒体を用いた誘電体記録再生装置の実施形態例を示す図である。
【図１２】本発明に係わる誘電体記録再生装置の記録再生信号処理に係わるブロック構成を示す図である。
【符号の説明】
１・・・誘電体記録媒体
２・・・記録再生ヘッド
１０１・・・内周エリア
１０２・・・記録エリア
１０３・・・外周エリア
４・・・センターホール
５・・・トラック
６・・・スペース
７・・・制御情報エリア
８・・・データエリア
９・・・ピット
９ａ・・・トラッキング用ピット
１０・・・記録再生装置
１１・・・探針
１２・・・リターン電極
１３・・・発振器
１４・・・トラッキング機構
１５・・・基板
１６・・・電極
１７・・・誘電体材料
１８・・・基材
２０・・・誘電体記録媒体
２６・・・モータ
２７・・・スライダ
２８・・・回路部
３０・・・スイッチ
３１・・・記録信号入力部
３２・・・交流信号発生装置
３３・・・ＦＭ復調器
３４・・・検波器
３５・・・トラッキングエラー検出部
３６・・・トラックアドレス検出部
４１、４２・・・ヘッド

Claims (21)

  1. 誘電体材料を記録媒体とする誘電体記録媒体であって、
    基板と、
    前記基板上に設けられた電極と、
    前記電極上に設けられた誘電体材料とからなり、
    前記誘電体記録媒体の誘電体材料は、夫々所定幅を有する内周エリア及び外周エリアと、その間のデータを記録するデータエリアとに分割され、
    前記誘電体材料は前記データエリアの記録面の全面に亘って、分極ドメインが一方向に揃って形成されており、且つ前記内周エリア及び前記外周エリアの少なくとも一方は、前記データエリアの分極方向とは逆の方向に分極されていること
    を特徴とする誘電体記録媒体。
  2. 誘電体材料を記録媒体とする誘電体記録媒体であって、
    基板と、
    前記基板上に設けられた電極と、
    前記電極上に設けられた誘電体材料とからなり、
    前記誘電体材料は記録面の全面に亘って、分極ドメインが一方向に揃って形成されており、
    前記データを記録するトラックが形成されており、
    前記トラックの所定部位に、トラッキングに関する情報であるトラッキングピットが記録されており、
    前記トラッキングピットは一方向及び他方向の何れか一方に分極され、該トラッキングピットの前後に前記トラッキングピットの分極の方向とは逆方向に分極されたピットを設け、前記トラッキングピットが形成されるトラックを挟む２つのトラックの夫々の、前記トラッキングピットに対応するピットは夫々、一方向に分極されたピットと他方向に分極されたピットとが互い違いになるように配置されること
    を特徴とする誘電体記録媒体。
  3. 当該誘電体記録媒体はディスク状であること
    を特徴とする請求項１又は２に記載の誘電体記録媒体。
  4. 前記誘電体材料は、平行電界印加手段により、当該誘電体材料の抗電界以上の電界が印加されて形成されること
    を特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の誘電体記録媒体。
  5. データを記録するトラックが直線状に設けられていること
    を特徴とする請求項１又は２に記載の誘電体記録媒体。
  6. データを記録するトラックが同心円状に設けられていること
    を特徴とする請求項３に記載の誘電体記録媒体。
  7. 前記トラック間に所定幅のスペースが設けられていること
    を特徴とする請求項５又は６に記載の誘電体記録媒体。
  8. 前記誘電体記録媒体は両面に記録媒体となる誘電体材料が設けられていること
    を特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の誘電体記録媒体。
  9. 前記誘電体材料は強誘電体材料であること
    を特徴とする請求項８に記載の誘電体記録媒体。
  10. 前記強誘電体材料はＬｉＴａＯ３であること
    を特徴とする請求項９に記載の誘電体記録媒体。
  11. 前記トラックの所定部位に、当該誘電体記録媒体を記録再生する際の制御を行うための制御情報を記録する制御情報エリアが設けられていること
    を特徴とする請求項５から１０のいずれか一項に記載の誘電体記録媒体。
  12. 前記制御情報はトラックアドレスに関する情報であること
    を特徴とする請求項１１に記載の誘電体記録媒体。
  13. 前記制御情報は当該誘電体記録媒体と記録再生ヘッドとの相対的移動速度に関する情報であること
    を特徴とする請求項１１に記載の誘電体記録媒体。
  14. 請求項２及び１１から１３のいずれか一項に記載の誘電体記録媒体に情報を記録し再生する誘電体記録再生装置であって、
    前記トラックにデータを記録し、再生する記録再生ヘッドと、
    前記記録再生ヘッドの出力信号から前記制御情報エリアに記録されている前記制御情報を検出する制御情報検出手段と、
    前記制御情報検出手段の検出結果に基づき、記録再生の制御を行う制御手段と
    を備えることを特徴とする誘電体記録再生装置。
  15. 前記制御情報検出手段により検出される制御情報はトラックアドレス情報であり、且つ、前記制御手段はアドレスサーチ制御手段であって、当該トラックアドレス情報に基づき、前記記録再生ヘッドのアドレスサーチ制御が行われること
    を特徴とする請求項１４に記載の誘電体記録再生装置。
  16. 前記制御情報検出手段により検出される制御情報は、当該誘電体記録媒体と前記記録再生ヘッドとの相対的移動速度に関する情報であり、且つ、前記制御手段は相対的移動速度制御手段であって、当該相対的移動速度情報に基づき、前記記録再生ヘッドと前記誘電体記録媒体との相対移動速度制御が行われること
    を特徴とする請求項１４に記載の誘電体記録再生装置。
  17. 前記記録再生ヘッドから出力される再生信号の振幅像レベルに基づきトラッキング制御を行うこと
    を特徴とする請求項１４に記載の誘電体記録再生装置。
  18. 前記トラッキング制御は、ウォブリングにより行われること
    を特徴とする請求項１７に記載の誘電体記録再生装置。
  19. 前記記録再生ヘッドから出力される再生信号のトラッキングピット信号に含まれる記録ピットの位相に基づきトラッキング制御を行うこと
    を特徴とする請求項１４に記載の誘電体記録再生装置。
  20. 当該記録再生ヘッドは、走査型非線形誘電率顕微鏡法に基づき、前記誘電体材料に情報を記録し、再生するヘッドであること
    を特徴とする請求項１４から１９のいずれか一項に記載の誘電体記録再生装置。
  21. 前記記録再生ヘッドは、複数の記録トラックの夫々に対応した複数の記録再生電極を備えること
    を特徴とする請求項２０に記載の誘電体記録再生装置。
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