情報記録方法、情報記録装置および記録媒体
【課題】構成が簡単で多値記録が可能な情報記録方法、情報記録装置および記録媒体を提供する。
【解決手段】層状分子結晶からなる記録媒体に多値情報を記録する情報記録装置において、記録媒体を載置するステージと、載置される記録媒体に対向して配置される熱プローブと、熱プローブを加熱する加熱機構と、記録媒体と熱プローブの相対位置を移動させる移動手段と、熱プローブの撓み量を検出する検出機構と、加熱機構により熱プローブを加熱しながら押圧し、熱プローブが陥入する層の数を制御することで深さを制御した細孔を記録層に形成し、検出機構によって検出された熱プローブの撓み量の階段状変化の出現回数をカウントすることにより、多値情報の記録を行う。
【解決手段】層状分子結晶からなる記録媒体に多値情報を記録する情報記録装置において、記録媒体を載置するステージと、載置される記録媒体に対向して配置される熱プローブと、熱プローブを加熱する加熱機構と、記録媒体と熱プローブの相対位置を移動させる移動手段と、熱プローブの撓み量を検出する検出機構と、加熱機構により熱プローブを加熱しながら押圧し、熱プローブが陥入する層の数を制御することで深さを制御した細孔を記録層に形成し、検出機構によって検出された熱プローブの撓み量の階段状変化の出現回数をカウントすることにより、多値情報の記録を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は多値記録が可能な情報記録方法、情報記録装置および記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報容量の増大に伴い、記録媒体上への単位体積当たりの記録情報量の増大が図られている。その中で、記録媒体へ情報を記録する装置として走査型プローブ顕微鏡（以下「ＳＰＭ」という）装置を用いる方法が提案されている。
【０００３】
例えば特許文献１では、加熱可能なプローブを用いて記録媒体表層を局所的に熱融解させ、深さ一定の穴をあけて記録ビットを作製する装置が提案されている。
【０００４】
また、特許文献２では、記録媒体表面に機械強度の異なる多層の記録層を用いることで多値記録を可能とする情報処理装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−３１５４３４号公報
【特許文献２】特開平８−１９４９７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に開示されている装置では、記録ビットの有無のみで情報を記録するため、記録密度を高くすることは出来ない。
【０００７】
また、特許文献２に開示されている装置では、多値記録を行うために機械的強度の異なる多層の記録層を記録媒体表面に作製する必要があり、構造が複雑となる。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、高密度で多値記録が可能であり、かつ構造が簡単な情報記録方法、情報記録装置および記録媒体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明は、層状分子結晶からなる記録媒体に多値情報を記録する情報記録方法において、前記記録媒体の面内の任意の点を熱プローブにより加熱および押圧し、前記熱プローブの陥入する記録層の数を制御することにより、深さの異なる細孔を前記記録媒体に形成し、多値の情報を記録することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、層状分子結晶からなる記録媒体に多値情報を記録する情報記録装置において、前記記録媒体を載置するステージと、載置される記録媒体に対向して配置される熱プローブと、前記熱プローブを加熱する加熱機構と、前記記録媒体と前記熱プローブの相対位置を移動させる移動手段と、前記熱プローブの撓み量を検出する検出機構と、前記加熱機構により前記熱プローブを加熱しながら、前記検出機構によって前記熱プローブの撓み量を検出し、検出された前記熱プローブの撓み量の階段状変化の出現回数をカウントすることにより、多値情報の記録を行う制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の記録媒体は、層状分子結晶からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
上記本発明によれば、高密度で多値記録が可能であり、かつ構造が簡単な情報記録方法、情報記録装置および記録媒体を提供することできる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の情報記録方法の記録原理を示す図である。
【図２】本発明の情報記録装置の構成を示す図である。
【図３】パラフィン上での投入電力に対する熱プローブの撓み量の変化を示す図である。
【図４】パラフィン上に形成された記録ビットを示す図である。
【図５】図４の記録ビット３０３の書き込み深さを測定した結果である。
【図６】図４の記録ビット３０４の書き込み深さを測定した結果である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に本発明の実施形態について具体的に説明する。本発明の要旨を越えない限り、以下に示す形態に限定されるものではない。
【００１５】
図１は本発明の情報記録方法の記録原理を示した図である。
【００１６】
以下に本発明の原理について説明する。
【００１７】
熱プローブを記録媒体である層状分子結晶（記録層）に接触させた後、熱プローブを加熱する。この際、熱プローブは層状分子結晶に対して所定の接触圧を保つように配置される。次に、熱プローブへの投入熱量を時間とともに増やしていくと、熱プローブの撓み量は緩やかな第一の曲線１０１で大きくなる。撓み量が大きくなるのは熱プローブおよび層状分子結晶の熱膨張による。投入熱量が大きくなると層状分子結晶の熱プローブと接する第一層目が融解温度に達する。この時、第一層目の層内の熱伝達速度に対し、第一層と第二層間の熱伝導速度が遅いために第二層目は融解温度に達していない。したがって、第一層目が融解し熱プローブは層状分子結晶に陥入するが第二層目で止まることになる。その結果、投入熱量−撓み量曲線に層状分子結晶の層間距離に対応する階段状変化１０２が生じる。さらに投入熱量を増やすと第二の曲線１０３のように撓み量は再び緩やかに増加する。このように熱プローブへの投入熱量を増加していくと層状分子結晶は一層毎に軟化をし、熱プローブは層状分子結晶内へ陥入していく。この原理を用いて、多値情報に応じて熱プローブの投入熱量を制御することにより、熱プローブが陥入する総数を制御できる。結果、多値情報を熱プローブが陥入する深さの変化として記録することができる。
【００１８】
図２は本発明の情報記録装置の概略構成図を示す。
【００１９】
熱プローブ２０１は、記録媒体２０３に対向するように、プローブホルダ２０２に固定し用いる。熱プローブ２０１としては、Ｕ字型カンチレバーに通電し抵抗加熱する熱プローブ、金属ワイヤをＶ字型に曲げて通電加熱する熱プローブ、レーザーなどにより間接的に加熱する熱プローブなどを用いることができる。
【００２０】
記録媒体２０３はステージ２０４に載置する。記録媒体２０３は基板上に記録層を有する構造とする。記録層は有機物の層状分子結晶からなるものとする。記録層の材料としては、パラフィン、螺旋形ポリアセチレン、ポリカプロラクトン等が挙げられる。基板は記録層を構成する材料とは異なる材料からできており、融点が記録層よりも高い材料からなるものとする。
【００２１】
熱プローブ２０１と記録媒体２０３とは、記録媒体２０３の面内方向において、移動手段２０５を用いて相対的に移動される。この図では移動手段は記録媒体２０３の位置を変える構成となっているが、移動手段を熱プローブ２０１と一体化することで記録媒体２０３は固定し、熱プローブ２０１の位置を変える構成としてもよい。熱プローブ２０１と記録媒体２０３を接触させるときは、制御装置２０７を用いて移動手段２０５を制御して熱プローブ２０１と記録媒体２０３の接触圧（押圧）を一定に保つことが望ましい。
【００２２】
熱プローブ２０１の加熱は加熱機構２０８を用いて行う。加熱機構２０８は制御装置２０７と接続されており、制御装置２０７からの信号に従い投入熱量を制御する。投入熱量に対する熱プローブ２０１の撓み量変位は検出機構２０６を用いて検出し、制御装置２０７に送られる。
【００２３】
制御装置２０７は、加熱機構２０８の投入熱量に対する熱プローブ２０１の撓み量の変化曲線において、層間距離に対応する階段状変化１０２の出現回数をカウントし、カウント値が記録すべき多値情報に応じた所定の回数になった時点で加熱機構２０８からの熱の投入を停止する。
【００２４】
以上の構成とすることで、深さを制御した細孔を記録層に形成することにより多値情報を記録することができる。
【実施例１】
【００２５】
記録媒体２０３は、ガラス基板にパラフィンをのせ、ホットプレートで１００℃まで加熱してパラフィンを融解させた後、室温まで徐冷することで作製した。記録層が層状構造を持つことはＳＰＭで確認した。また、ＳＰＭの形状像から１層分の高さが約２．５ｎｍであることを確認した。
【００２６】
情報記録装置を構成するＳＰＭ装置にはエスアイアイ・ナノテクノロジー社製のＳ−ｉｍａｇｅを用いた。熱プローブ２０１はアナシス・インスツルメンツ社製のＥＸＰ−ＡＮ２−３００を用いた。
【００２７】
熱プローブ２０１が記録媒体２０３に接触したときの熱プローブ２０１の押しつけ圧が一定値になるように制御装置２０７（エスアイアイ・ナノテクノロジー社製、ＮａｎｏＮａｖｉ ＩＩ）でコントロールして熱プローブ２０１を記録媒体２０３の表面の任意の点に接触させた。
【００２８】
次に、熱プローブ２０１を加熱し記録媒体２０３上へ情報記録を行った。熱プローブ２０１の加熱は加熱装置２０８（アナシス・インスツルメンツ社製、ｎａｎｏ−ＴＡ２）を用い、熱プローブ２０１への直接通電方式にて行った。
【００２９】
図３は、情報記録時の熱プローブ２０１への投入電力に対する熱プローブ２０１の撓み量の変化を記録した図で、第一の記録点で行った情報記録の制御曲線３０１と第二の記録点で行った情報記録の制御曲線３０２とを記してある。横軸が投入電力となっているが、熱プローブ２０１は直接通電方式で加熱しているので、投入熱量に相当する。第一の記録点では階段状変化１０２が２回現れた時点で加熱装置２０８からの加熱を停止し、第二の記録点では階段状変化１０２が４回現れた時点で加熱装置２０８からの加熱を停止した。
【００３０】
記録ビットの確認はＳＰＭ装置を用いて形状観察により行った。図４は第一の記録点で形成された記録ビット３０３および第二の記録点で形成された記録ビット３０４のＳＰＭの形状像である。図４の形状像から記録ビット３０３での記録深さを測定したラインプロファイル３０５を図５に、記録ビット３０４での記録深さを測定したプロファイル３０６を図６に示す。ラインプロファイル３０５より記録ビット３０３での書き込み深さは約５．２ｎｍ、ラインプロファイル３０５より記録ビット３０３での書き込み深さは約１０．５ｎｍであった。記録ビット３０３の書き込み深さ約５．２ｎｍは記録層であるパラフィンの２層分の高さに相当し、記録ビット３０３の書き込み深さ約１０．５ｎｍは記録層であるパラフィンの４層分の高さに相当する。
【００３１】
以上実施例により、陥入する層の数を制御することにより深さを制御した細孔を記録層に形成することができた。
【符号の説明】
【００３２】
１０１ 第一の曲線
１０２ 階段状変化
１０３ 第二の曲線
【技術分野】
【０００１】
本発明は多値記録が可能な情報記録方法、情報記録装置および記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報容量の増大に伴い、記録媒体上への単位体積当たりの記録情報量の増大が図られている。その中で、記録媒体へ情報を記録する装置として走査型プローブ顕微鏡（以下「ＳＰＭ」という）装置を用いる方法が提案されている。
【０００３】
例えば特許文献１では、加熱可能なプローブを用いて記録媒体表層を局所的に熱融解させ、深さ一定の穴をあけて記録ビットを作製する装置が提案されている。
【０００４】
また、特許文献２では、記録媒体表面に機械強度の異なる多層の記録層を用いることで多値記録を可能とする情報処理装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−３１５４３４号公報
【特許文献２】特開平８−１９４９７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に開示されている装置では、記録ビットの有無のみで情報を記録するため、記録密度を高くすることは出来ない。
【０００７】
また、特許文献２に開示されている装置では、多値記録を行うために機械的強度の異なる多層の記録層を記録媒体表面に作製する必要があり、構造が複雑となる。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、高密度で多値記録が可能であり、かつ構造が簡単な情報記録方法、情報記録装置および記録媒体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明は、層状分子結晶からなる記録媒体に多値情報を記録する情報記録方法において、前記記録媒体の面内の任意の点を熱プローブにより加熱および押圧し、前記熱プローブの陥入する記録層の数を制御することにより、深さの異なる細孔を前記記録媒体に形成し、多値の情報を記録することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、層状分子結晶からなる記録媒体に多値情報を記録する情報記録装置において、前記記録媒体を載置するステージと、載置される記録媒体に対向して配置される熱プローブと、前記熱プローブを加熱する加熱機構と、前記記録媒体と前記熱プローブの相対位置を移動させる移動手段と、前記熱プローブの撓み量を検出する検出機構と、前記加熱機構により前記熱プローブを加熱しながら、前記検出機構によって前記熱プローブの撓み量を検出し、検出された前記熱プローブの撓み量の階段状変化の出現回数をカウントすることにより、多値情報の記録を行う制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の記録媒体は、層状分子結晶からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
上記本発明によれば、高密度で多値記録が可能であり、かつ構造が簡単な情報記録方法、情報記録装置および記録媒体を提供することできる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の情報記録方法の記録原理を示す図である。
【図２】本発明の情報記録装置の構成を示す図である。
【図３】パラフィン上での投入電力に対する熱プローブの撓み量の変化を示す図である。
【図４】パラフィン上に形成された記録ビットを示す図である。
【図５】図４の記録ビット３０３の書き込み深さを測定した結果である。
【図６】図４の記録ビット３０４の書き込み深さを測定した結果である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に本発明の実施形態について具体的に説明する。本発明の要旨を越えない限り、以下に示す形態に限定されるものではない。
【００１５】
図１は本発明の情報記録方法の記録原理を示した図である。
【００１６】
以下に本発明の原理について説明する。
【００１７】
熱プローブを記録媒体である層状分子結晶（記録層）に接触させた後、熱プローブを加熱する。この際、熱プローブは層状分子結晶に対して所定の接触圧を保つように配置される。次に、熱プローブへの投入熱量を時間とともに増やしていくと、熱プローブの撓み量は緩やかな第一の曲線１０１で大きくなる。撓み量が大きくなるのは熱プローブおよび層状分子結晶の熱膨張による。投入熱量が大きくなると層状分子結晶の熱プローブと接する第一層目が融解温度に達する。この時、第一層目の層内の熱伝達速度に対し、第一層と第二層間の熱伝導速度が遅いために第二層目は融解温度に達していない。したがって、第一層目が融解し熱プローブは層状分子結晶に陥入するが第二層目で止まることになる。その結果、投入熱量−撓み量曲線に層状分子結晶の層間距離に対応する階段状変化１０２が生じる。さらに投入熱量を増やすと第二の曲線１０３のように撓み量は再び緩やかに増加する。このように熱プローブへの投入熱量を増加していくと層状分子結晶は一層毎に軟化をし、熱プローブは層状分子結晶内へ陥入していく。この原理を用いて、多値情報に応じて熱プローブの投入熱量を制御することにより、熱プローブが陥入する総数を制御できる。結果、多値情報を熱プローブが陥入する深さの変化として記録することができる。
【００１８】
図２は本発明の情報記録装置の概略構成図を示す。
【００１９】
熱プローブ２０１は、記録媒体２０３に対向するように、プローブホルダ２０２に固定し用いる。熱プローブ２０１としては、Ｕ字型カンチレバーに通電し抵抗加熱する熱プローブ、金属ワイヤをＶ字型に曲げて通電加熱する熱プローブ、レーザーなどにより間接的に加熱する熱プローブなどを用いることができる。
【００２０】
記録媒体２０３はステージ２０４に載置する。記録媒体２０３は基板上に記録層を有する構造とする。記録層は有機物の層状分子結晶からなるものとする。記録層の材料としては、パラフィン、螺旋形ポリアセチレン、ポリカプロラクトン等が挙げられる。基板は記録層を構成する材料とは異なる材料からできており、融点が記録層よりも高い材料からなるものとする。
【００２１】
熱プローブ２０１と記録媒体２０３とは、記録媒体２０３の面内方向において、移動手段２０５を用いて相対的に移動される。この図では移動手段は記録媒体２０３の位置を変える構成となっているが、移動手段を熱プローブ２０１と一体化することで記録媒体２０３は固定し、熱プローブ２０１の位置を変える構成としてもよい。熱プローブ２０１と記録媒体２０３を接触させるときは、制御装置２０７を用いて移動手段２０５を制御して熱プローブ２０１と記録媒体２０３の接触圧（押圧）を一定に保つことが望ましい。
【００２２】
熱プローブ２０１の加熱は加熱機構２０８を用いて行う。加熱機構２０８は制御装置２０７と接続されており、制御装置２０７からの信号に従い投入熱量を制御する。投入熱量に対する熱プローブ２０１の撓み量変位は検出機構２０６を用いて検出し、制御装置２０７に送られる。
【００２３】
制御装置２０７は、加熱機構２０８の投入熱量に対する熱プローブ２０１の撓み量の変化曲線において、層間距離に対応する階段状変化１０２の出現回数をカウントし、カウント値が記録すべき多値情報に応じた所定の回数になった時点で加熱機構２０８からの熱の投入を停止する。
【００２４】
以上の構成とすることで、深さを制御した細孔を記録層に形成することにより多値情報を記録することができる。
【実施例１】
【００２５】
記録媒体２０３は、ガラス基板にパラフィンをのせ、ホットプレートで１００℃まで加熱してパラフィンを融解させた後、室温まで徐冷することで作製した。記録層が層状構造を持つことはＳＰＭで確認した。また、ＳＰＭの形状像から１層分の高さが約２．５ｎｍであることを確認した。
【００２６】
情報記録装置を構成するＳＰＭ装置にはエスアイアイ・ナノテクノロジー社製のＳ−ｉｍａｇｅを用いた。熱プローブ２０１はアナシス・インスツルメンツ社製のＥＸＰ−ＡＮ２−３００を用いた。
【００２７】
熱プローブ２０１が記録媒体２０３に接触したときの熱プローブ２０１の押しつけ圧が一定値になるように制御装置２０７（エスアイアイ・ナノテクノロジー社製、ＮａｎｏＮａｖｉ ＩＩ）でコントロールして熱プローブ２０１を記録媒体２０３の表面の任意の点に接触させた。
【００２８】
次に、熱プローブ２０１を加熱し記録媒体２０３上へ情報記録を行った。熱プローブ２０１の加熱は加熱装置２０８（アナシス・インスツルメンツ社製、ｎａｎｏ−ＴＡ２）を用い、熱プローブ２０１への直接通電方式にて行った。
【００２９】
図３は、情報記録時の熱プローブ２０１への投入電力に対する熱プローブ２０１の撓み量の変化を記録した図で、第一の記録点で行った情報記録の制御曲線３０１と第二の記録点で行った情報記録の制御曲線３０２とを記してある。横軸が投入電力となっているが、熱プローブ２０１は直接通電方式で加熱しているので、投入熱量に相当する。第一の記録点では階段状変化１０２が２回現れた時点で加熱装置２０８からの加熱を停止し、第二の記録点では階段状変化１０２が４回現れた時点で加熱装置２０８からの加熱を停止した。
【００３０】
記録ビットの確認はＳＰＭ装置を用いて形状観察により行った。図４は第一の記録点で形成された記録ビット３０３および第二の記録点で形成された記録ビット３０４のＳＰＭの形状像である。図４の形状像から記録ビット３０３での記録深さを測定したラインプロファイル３０５を図５に、記録ビット３０４での記録深さを測定したプロファイル３０６を図６に示す。ラインプロファイル３０５より記録ビット３０３での書き込み深さは約５．２ｎｍ、ラインプロファイル３０５より記録ビット３０３での書き込み深さは約１０．５ｎｍであった。記録ビット３０３の書き込み深さ約５．２ｎｍは記録層であるパラフィンの２層分の高さに相当し、記録ビット３０３の書き込み深さ約１０．５ｎｍは記録層であるパラフィンの４層分の高さに相当する。
【００３１】
以上実施例により、陥入する層の数を制御することにより深さを制御した細孔を記録層に形成することができた。
【符号の説明】
【００３２】
１０１ 第一の曲線
１０２ 階段状変化
１０３ 第二の曲線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
層状分子結晶からなる記録媒体に多値情報を記録する情報記録方法において、前記記録媒体の面内の任意の点を熱プローブにより加熱および押圧し、前記熱プローブの陥入する記録層の数を制御することにより、深さの異なる細孔を前記記録媒体に形成し、多値の情報を記録することを特徴とする情報記録方法。
【請求項２】
層状分子結晶からなる記録媒体に多値情報を記録する情報記録装置において、前記記録媒体を載置するステージと、載置される記録媒体に対向して配置される熱プローブと、前記熱プローブを加熱する加熱機構と、前記記録媒体と前記熱プローブの相対位置を移動させる移動手段と、前記熱プローブの撓み量を検出する検出機構と、前記加熱機構により前記熱プローブを加熱しながら、前記検出機構によって前記熱プローブの撓み量を検出し、検出された前記熱プローブの撓み量の階段状変化の出現回数をカウントすることにより、多値情報の記録を行う制御手段と、を備えることを特徴とする情報記録装置。
【請求項３】
多値情報記録用の記録媒体において、記録層が層状分子結晶からなることを特徴とする記録媒体。
【請求項１】
層状分子結晶からなる記録媒体に多値情報を記録する情報記録方法において、前記記録媒体の面内の任意の点を熱プローブにより加熱および押圧し、前記熱プローブの陥入する記録層の数を制御することにより、深さの異なる細孔を前記記録媒体に形成し、多値の情報を記録することを特徴とする情報記録方法。
【請求項２】
層状分子結晶からなる記録媒体に多値情報を記録する情報記録装置において、前記記録媒体を載置するステージと、載置される記録媒体に対向して配置される熱プローブと、前記熱プローブを加熱する加熱機構と、前記記録媒体と前記熱プローブの相対位置を移動させる移動手段と、前記熱プローブの撓み量を検出する検出機構と、前記加熱機構により前記熱プローブを加熱しながら、前記検出機構によって前記熱プローブの撓み量を検出し、検出された前記熱プローブの撓み量の階段状変化の出現回数をカウントすることにより、多値情報の記録を行う制御手段と、を備えることを特徴とする情報記録装置。
【請求項３】
多値情報記録用の記録媒体において、記録層が層状分子結晶からなることを特徴とする記録媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−４５４７９（Ｐ２０１３−４５４７９Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８２５４５（Ｐ２０１１−１８２５４５）
【出願日】平成２３年８月２４日（２０１１．８．２４）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２４日（２０１１．８．２４）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
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