(57)【要約】　　　（修正有）【課題】データが、デバイスの探針によってストレージ表面に形成されるピットの存在および不在によって表される、探針ベース・データ・ストレージ・デバイスでのデータの上書きの方法を提供する。【解決手段】コード化入力データ内の第１の値の連続するビットが、他の値の少なくとも１つのビットによって区切られるように、入力データをコード化する。上書きデータ・ビットｖ０、ｖ１…、が、コード化入力データｂ０、ｂ１…から生成され、ストレージ表面４のデータを上書きするのに使用される。上書きデータ・ビットは、ピットがデータ・ストレージ・デバイス１内で第１の値を表す場合に、ｉ≧１について2004005969.tif 000121であり、ｖ０が第１の値を有するように生成され、ピットがデータ・ストレージ・デバイス１内で他の値のビットを表す場合に、ｉ≧１についてｖｉ＝ｂｉ−１であり、ｖ０が他の値を有するように生成される。【選択図】　図１
2004005969.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
探針ベース・データ・ストレージ・デバイス（１）でデータを上書きする方法であって、データが、前記デバイスの探針によってストレージ表面（４）に形成されるピットの存在および不在によって表され、
コード化入力データの第１の値の連続するビットが、他の値の少なくとも１つのビットによって区切られるように、入力データをコード化するステップと、
ピットが前記データ・ストレージ・デバイス（１）の前記第１の値のビットを表す場合に、ｉ≧１について
【数１】
2004005969.tif 000105
であり、ｖ０が前記第１の値を有し、ピットが前記データ・ストレージ・デバイス（１）の前記他の値のビットを表す場合に、ｉ≧１についてｖｉ＝ｂｉ−１であり、ｖ０が前記他の値を有するように、前記コード化入力データ・ビットｂ０、ｂ１、ｂ２、…、から上書きデータ・ビットｖ０、ｖ１、ｖ２、…、を生成するステップと、
前記上書きデータ・ビットを用いて前記ストレージ表面（４）にデータを上書きするステップと
を含む方法。
【請求項２】
探針ベース・データ・ストレージ・デバイス（１）でデータを上書きする方法であって、データが、前記デバイスの探針によってストレージ表面（４）に形成されるピットの存在および不在によって表され、
コード化入力データの第１の値の連続するビットが、他の値の少なくとも１つのビットによって区切られるように、入力データをコード化するステップと、
ピットが、前記データ・ストレージ・デバイス（１）の前記第１の値のビットを表す場合に、ｉ≧２について
【数２】
2004005969.tif 000106
であり、ｖ０が前記第１の値を有し、
【数３】
2004005969.tif 000107
であり、ビットが、前記データ・ストレージ・デバイス（１）の前記他の値のビットを表す場合に、ｉ≧２について
【数４】
2004005969.tif 000108
であり、ｖ０が前記他の値を有し、ｖ１＝ｂ０になるように、前記コード化入力データ・ビットｂ０、ｂ１、ｂ２、…、から上書きデータ・ビットｖ０、ｖ１、ｖ２、…、を生成するステップと、
前記上書きデータ・ビットを用いて前記ストレージ表面（４）にデータを上書きするステップと
を含む方法。
【請求項３】
ピットが、前記データ・ストレージ・デバイス（１）の前記第１の値のビットを表す、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の値が、「１」である、請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記第１の値の連続するビットが、前記他の値の少なくともｄ個、多くともｋ個のビットによって区切られるように、前記入力データがコード化され、ｄおよびｋが、所定の数であり、ｄ≧１である、請求項１ないし４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記入力データが、ｄ＝１およびｋ＝３の比率１／２コードを使用してコード化される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
ｄ＝２である、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記入力データが、ｄ＝２およびｋ＝１０の比率８／１６コードを使用してコード化される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
探針ベース・データ・ストレージ・デバイス（１）にデータを保管する方法であって、データが、前記デバイスの探針によってストレージ表面（４）に形成されるピットの存在および不在によって表され、
コード化入力データの第１の値の連続するビットが、他の値の少なくとも１つのビットによって区切られるように、入力データをコード化するステップと、
ピットが、前記データ・ストレージ・デバイス（１）の前記第１の値のビットを表す場合に、ｉ≧１について
【数５】
2004005969.tif 000109
であり、ｖ０が前記第１の値を有し、ピットが、前記データ・ストレージ・デバイス（１）の前記他の値のビットを表す場合に、ｉ≧１についてｖｉ＝ｂｉ−１であり、ｖ０が前記他の値を有するように、前記コード化入力データ・ビットｂ０、ｂ１、ｂ２、…、から上書きデータ・ビットｖ０、ｖ１、ｖ２、…、を生成するステップと、
ピットが、前記データ・ストレージ・デバイス（１）の前記第１の値のビットを表す場合に、書込パターンが前記ストレージ表面（４）のクリーンな区域に書き込まれる時に、前記コード化入力データが前記書込パターンとして選択され、前記書込パターンが前記ストレージ表面（４）のデータを上書きする時に、前記上書きデータ・ビットが前記書込パターンとして選択され、ピットが、前記データ・ストレージ・デバイス（１）の前記他の値のビットを表す場合に、前記書込パターンが前記ストレージ表面（４）のクリーンな区域に書き込まれる時に、前記コード化入力データの補数が前記書込パターンとして選択され、前記書込パターンが前記ストレージ表面（４）のデータを上書きする時に、前記上書きデータ・ビットが前記書込パターンとして選択されるように、前記ストレージ表面（４）に書き込まれる前記書込パターンを選択するステップと、
前記書込パターンを前記ストレージ表面（４）に書き込むステップと
を含む方法。
【請求項１０】
探針ベース・データ・ストレージ・デバイス（１）にデータを保管する方法であって、データが、前記デバイスの探針によってストレージ表面（４）に形成されるピットの存在および不在によって表され、
コード化入力データの第１の値の連続するビットが、他の値の少なくとも１つのビットによって区切られるように、入力データをコード化するステップと、
ピットが、前記データ・ストレージ・デバイス（１）の前記第１の値のビットを表す場合に、ｉ≧２について
【数６】
2004005969.tif 000110
であり、ｖ０が前記第１の値を有し、
【数７】
2004005969.tif 000111
であり、ビットが、前記データ・ストレージ・デバイス（１）の前記他の値のビットを表す場合に、ｉ≧２について
【数８】
2004005969.tif 000112
であり、ｖ０が前記他の値を有し、ｖ１＝ｂ０になるように、前記コード化入力データ・ビットｂ０、ｂ１、ｂ２、…、から上書きデータ・ビットｖ０、ｖ１、ｖ２、…、を生成するステップと、
ピットが、前記データ・ストレージ・デバイス（１）の前記第１の値のビットを表す場合に、書込パターンが前記ストレージ表面（４）のクリーンな区域に書き込まれる時に、前記コード化入力データが前記書込パターンとして選択され、前記書込パターンが前記ストレージ表面（４）のデータを上書きする時に、前記上書きデータ・ビットが前記書込パターンとして選択され、ピットが、前記データ・ストレージ・デバイス（１）の前記他の値のビットを表す場合に、前記書込パターンが前記ストレージ表面（４）のクリーンな区域に書き込まれる時に、前記コード化入力データの補数が前記書込パターンとして選択され、前記書込パターンが前記ストレージ表面（４）のデータを上書きする時に、前記上書きデータ・ビットが前記書込パターンとして選択されるように、前記ストレージ表面（４）に書き込まれる前記書込パターンを選択するステップと、
前記書込パターンを前記ストレージ表面（４）に書き込むステップと
を含む方法。
【請求項１１】
探針ベース・データ・ストレージ・デバイス（１）にデータを保管し、回復する方法であって、データが、前記デバイスの探針によってストレージ表面（４）に形成されるピットの存在および不在によって表され、前記方法が、請求項１ないし１０のいずれかに記載の方法によってストレージ表面（４）にデータを保管するステップと、
・ピットが前記データ・ストレージ・デバイス（１）の前記第１の値のビットを表す場合に、前記コード化入力データを生成するために前記入力データに適用された前記コード化の逆を実行することと、
・ピットが前記データ・ストレージ・デバイス（１）の前記他の値のビットを表す場合に、前記コード化入力データを生成するために、前記ストレージ表面から読み取られたデータの補数をとり、その後、前記入力データに適用された前記コード化の逆を実行することと
によって、ストレージ表面（４）から読み取られたデータをデコードするステップと
を含む方法。
【請求項１２】
探針ベース・データ・ストレージ・デバイス（１）に保管するためにデータをコード化するコード化装置であって、データが、前記デバイスの探針によってストレージ表面（４）に形成されるピットの存在および不在によって表され、
コード化入力データの第１の値の連続するビットが、他の値の少なくとも１つのビットによって区切られるように、前記デバイス（１）に保管される入力データをコード化するコーダ（７）と、
前記ストレージ表面（４）のデータを上書きするために、前記コード化入力データ・ビットｂ０、ｂ１、ｂ２、…、から上書きデータ・ビットｖ０、ｖ１、ｖ２、…、を生成する上書きパターン・ジェネレータ（８）であって、前記上書きデータ・ビットが、（ａ）ｉ≧１について
【数９】
2004005969.tif 000113
であり、ｖ０が前記第１の値を有する関係と、（ｂ）ｉ≧１についてｖｉ＝ｂｉ−１であり、ｖ０が前記他の値を有する関係との１つを満足する、上書きパターン・ジェネレータ（８）と
を含む装置。
【請求項１３】
探針ベース・データ・ストレージ・デバイス（１）に保管するためにデータをコード化するコード化装置であって、データが、前記デバイスの探針によってストレージ表面（４）に形成されるピットの存在および不在によって表され、
コード化入力データの第１の値の連続するビットが、他の値の少なくとも１つのビットによって区切られるように、前記デバイス（１）に保管される入力データをコード化するコーダ（７）と、
前記ストレージ表面のデータを上書きするために、前記コード化入力データ・ビットｂ０、ｂ１、ｂ２、…、から上書きデータ・ビットｖ０、ｖ１、ｖ２、…、を生成する上書きパターン・ジェネレータ（８）であって、前記上書きデータ・ビットが、（ａ）ｉ≧２について
【数１０】
2004005969.tif 000114
であり、ｖ０が前記第１の値を有する関係と、（ｂ）
【数１１】
2004005969.tif 000115
であり、ｉ≧２について
【数１２】
2004005969.tif 000116
であり、ｖ０が前記他の値を有し、ｖ１＝ｂ０である関係との１つを満足する、上書きパターン・ジェネレータ（８）と
を含む装置。
【請求項１４】
めいめいが前記コード化入力データおよび前記上書きデータ・ビットを受け取るように接続された入力の対を有する書込パターン・セレクタ（９）を含み、前記セレクタ（９）が、制御信号に応答して、前記ストレージ表面（４）に書き込まれる書込パターンを選択し、前記セレクタが、
前記上書きデータ・ビットが関係（ａ）を満足する場合に、前記セレクタが、前記制御信号に応答して、前記書込パターンとして前記コード化入力データおよび上書きデータ・ビットの１つを選択し、
前記上書きデータ・ビットが関係（ｂ）を満足する場合に、前記セレクタが、前記制御信号に応答して、前記書込パターンとして前記上書きデータ・ビットおよび前記コード化入力データの補数の１つを選択する
ように配置される
請求項１２または１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記上書きデータ・ビットが関係（ａ）を満足する場合に、前記書込パターンが前記ストレージ表面（４）のクリーンな区域に書き込まれる時に、前記コード化入力データが前記書込パターンとして選択され、前記書込パターンが前記ストレージ表面（４）のデータを上書きする時に、前記上書きデータ・ビットが前記書込パターンとして選択され、
前記上書きデータ・ビットが関係（ｂ）を満足する場合に、前記書込パターンが前記ストレージ表面（４）のクリーンな区域に書き込まれる時に、前記コード化入力データの補数が前記書込パターンとして選択され、前記書込パターンが前記ストレージ表面（４）のデータを上書きする時に、前記上書きデータ・ビットが前記書込パターンとして選択されるように前記制御信号を生成するコントローラ（６）を含む、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
探針ベース・データ・ストレージ・デバイス（１）内でデータをコード化し、デコードする装置（５）であって、データが、前記デバイスの探針によってストレージ表面（４）に形成されるピットの存在および不在によって表され、
請求項１２ないし１５のいずれか一項に記載のコーディング装置と、
前記ストレージ表面（４）から読み取られたデータをデコードするデコーダ（１０）であって、デコーダ（１０）が、前記コーダ（７）によって実施される前記コードの逆を実施するように配置される、デコーダ（１０）と
を含む装置。
【請求項１７】
探針ベース・データ・ストレージ装置（１）であって、
ストレージ表面（４）と、
前記表面（４）のビット位置のピットの存在および不在によってデータが表現されるように、その中にピットを形成することによって前記ストレージ表面（４）にデータを保管する探針機構（２）と、
コード化入力データの第１の値の連続するビットが、他の値の少なくとも１つのビットによって区切られるように、前記装置（１）によって保管される入力データをコード化するコーダ（７）と、
ピットが、前記第１の値を表す場合に、ｉ≧１について
【数１３】
2004005969.tif 000117
であり、ｖ０が前記第１の値を有し、ピットが前記他の値のビットを表す場合に、ｉ≧１について、ｖｉ＝ｂｉ−１であり、ｖ０が前記他の値を有するように、前記コード化入力データ・ビットｂ０、ｂ１、ｂ２、…、から上書きデータ・ビットｖ０、ｖ１、ｖ２、…、を生成する上書きパターン・ジェネレータ（８）とを含み、前記上書きデータ・ビットが、ストレージ表面（４）でのデータの上書きに使用される探針機構（２）に供給される
探針ベース・データ・ストレージ装置（１）。
【請求項１８】
探針ベース・データ・ストレージ装置（１）であって、
ストレージ表面（４）と、
前記表面（４）のビット位置のピットの存在および不在によってデータが表現されるように、その中にピットを形成することによって前記ストレージ表面（４）にデータを保管する探針機構（２）と、
コード化入力データの第１の値の連続するビットが、他の値の少なくとも１つのビットによって区切られるように、前記装置（１）によって保管される入力データをコード化するコーダ（７）と、
ピットが、前記第１の値を表す場合に、ｉ≧２について
【数１４】
2004005969.tif 000118
であり、ｖ０が前記第１の値を有し、
【数１５】
2004005969.tif 000119
であり、ピットが前記他の値のビットを表す場合に、ｉ≧２について、
【数１６】
2004005969.tif 000120
であり、ｖ０が前記他の値を有し、ｖ１＝ｂ０であるように、前記コード化入力データ・ビットｂ０、ｂ１、ｂ２、…、から上書きデータ・ビットｖ０、ｖ１、ｖ２、…、を生成する上書きパターン・ジェネレータ（８）と
を含み、前記上書きデータ・ビットが、前記上書きデータ・ビットを用いるストレージ表面（４）でのデータの上書きに使用される探針機構（２）に供給される
探針ベース・データ・ストレージ装置（１）。
【請求項１９】
めいめいが前記コード化入力データおよび前記上書きデータ・ビットを受け取るように接続された入力の対を有する書込パターン・セレクタ（９）であって、前記セレクタ（９）が、制御信号に応答して、前記ストレージ表面（４）に書き込むために、前記探針機構（２）に供給される書込パターンを選択し、前記セレクタが、ピットが前記第１の値のビットを表す場合に、前記制御信号に応答して、前記コード化入力データおよび上書きデータ・ビットの１つが前記書込パターンとして選択され、ピットが前記他の値のビットを表す場合に、前記制御信号に応答して、前記上書きデータ・ビットおよび前記コード化入力データの補数の１つが前記書込パターンとして選択されるように配置される、書込パターン・セレクタ（９）と、
ピットが前記第１の値のビットを表す場合に、書込パターンが前記ストレージ表面（４）のクリーンな区域に書き込まれる時に、前記コード化入力データが前記書込パターンとして選択され、前記書込パターンが前記ストレージ表面（４）のデータを上書きする時に、前記上書きデータ・ビットが前記書込パターンとして選択され、ピットが前記他の値のビットを表す場合に、前記書込パターンが前記ストレージ表面（４）のクリーンな区域に書き込まれる時に、前記コード化入力データの補数が前記書込パターンとして選択され、前記書込パターンが前記ストレージ表面（４）のデータを上書きする時に、前記上書きデータ・ビットが前記書込パターンとして選択されるように、前記制御信号を生成するコントローラ（６）と、
を含む、請求項１７または１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記ストレージ表面から読み取られたデータをデコードするデコーダ（１０）を含み、前記デコーダが、
ピットが前記第１の値のビットを表す場合に、前記コード化入力データを生成するために、前記入力データに適用された前記コード化の逆を実行することと、ピットが前記他の値のビットを表す場合に、前記コード化入力データを生成するために、前記ストレージ表面から読み取られたデータの補数をとり、その後、前記入力データに適用された前記コード化の逆を実行することと
によって前記入力データを回復するように配置される、請求項１７ないし１９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２１】
前記探針機構（２）が、前記ストレージ表面（４）にデータを書き込むための、複数の個別にアドレス可能な探針を含む、請求項１７ないし２０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２２】
ピットが、前記データ・ストレージ装置（１）の前記第１の値のビットを表す、請求項１７ないし２１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２３】
前記第１の値が、「１」である、請求項１２ないし２２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２４】
前記コーダ（７）が、前記第１の値の連続するビットが、前記他の値の少なくともｄ個、多くともｋ個のビットによって区切られるように前記入力データをコード化するように配置され、ｄおよびｋが所定の数であり、ｄ≧１である、請求項１２ないし２３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２５】
前記コーダ（７）が、ｄ＝１およびｋ＝３の比率１／２コードを使用して前記入力データをコード化するように配置される、請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
ｄ＝２である、請求項２４に記載の装置。
【請求項２７】
前記コーダ（７）が、ｄ＝２およびｋ＝１０の比率８／１６コードを使用して前記入力データをコード化するように配置される、請求項２６に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、全般的には探針（プローブ）ベースのデータ・ストレージ・デバイスに関し、具体的には、そのようなデバイスでのデータの上書きに関する。本発明の実施形態は、まず前に書き込まれたデータを削除することなく、そのようなデバイスにデータを保管できるようにする方法および装置を提供する。
【０００２】
【従来の技術】
探針ベース・データ・ストレージは、長年、超高密度データ・ストレージの可能な基礎として認識されてきた。探針ベース・データ・ストレージ・デバイスでは、保管されるデータが、ストレージ表面上で、デバイスの探針によって表面に形成されるくぼみまたは「ピット」の存在および不在によって表される。たとえば、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）ベースのストレージ・デバイスでは、探針が、微細組立された片持ばりの端に取り付けられたナノメートル形状のチップである。このチップを、高分子基板の形のストレージ・メディアの表面上で移動することができる。チップを加熱し、したがって、チップとの接触点で高分子表面を加熱する機構が設けられ、チップが表面を貫通してピットを作成できるようになる。そのようなピットは、通常は、値「１」のビットを表し、値「０」のビットは、ストレージ表面のビット位置でのピットの不在によって表される。読取スキャン・モードでは、熱機械探針機構を使用して、チップがビットくぼみのパターン上を移動する際に片持ばりのたわみを検出することによって、データを読み戻すことができる。ＡＦＭベース・データ・ストレージは、ＩＢＭ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　＆　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ、Ｖｏｌｕｍｅ　４４、Ｎｏ．　３、Ｍａｙ　２０００、ｐｐ３２３−３４０、”Ｔｈｅ’Ｍｉｌｌｉｐｅｄｅ’−　Ｍｏｒｅ　Ｔｈａｎ　Ｏｎｅ　Ｔｈｏｕｓａｎｄ　Ｔｉｐｓ　ｆｏｒ　Ｆｕｔｕｒｅ　ＡＦＭ　Ｄａｔａ　Ｓｔｏｒａｇｅ”、Ｖｅｔｔｉｇｅｒｅｔ　ａｌ．、に詳細に記載されており、この文献が、本明細書に引用される。本明細書で説明する際に、基本的な読取／書込動作を単一の片持ばり探針を使用して実施することができるが、実際には、データ速度を高めるために、個別にアドレス可能な片持ばりの集積されたアレイを使用する。
【０００３】
これらの探針ベース・ストレージ・デバイスでの基本的な書込動作には、したがって、マイクロメカニカル探針機構によってストレージ表面にピットを作成することが含まれる。ピットが作成されるとき、材料が、探針によって追い出され、くぼみの周囲の区域に置かれる。たとえば上で述べたＡＦＭベース・デバイスでは、溶融した高分子が、ピットの周囲に置かれ、「ドーナツ型の壁」または「リング」が作成され、これは、高分子背景より高いトポロジ的プロファイルを有する。ピットが、既存のピットのとなりに形成される場合には、追い出された材料が、既存のピットを部分的に埋め、効果的に「１」を「０」に変更する可能性がある。したがって、データ・ストレージに使用される物理的機構によって、データ書込動作中に作成されるピットの間の最小距離に対する制限が課せられる。しかし、古いデータを新しいデータで上書きすることが企図される時に、その効果はさらに複雑になる。たとえば、０が、あるビット位置の「ピットなし」に対応するので、０の書込は、処置なしに対応し、その結果、あるビット位置の前に書き込まれた「１」の上に０を「書き込む」ことによって、「１」が手付かずで残される。もう１つの例として、所与のビット位置での「１」の書込によって、隣接する、前に書き込まれた「１」が、上で説明した材料の追出しに起因して０に変更される可能性がある。そのような問題のゆえに、探針ベース・データ・ストレージは、これまでに、「クリーン」なストレージ表面すなわち、データが前に書き込まれたことがないか、古いデータが消去された表面でのデータの書込に頼ってきた。たとえば、上で参照したＭｉｌｌｉｐｅｄｅデバイスの場合に、古いデータが、高分子の溶融および「リフロー」を引き起こすためにストレージ表面を加熱することによって消去される。明らかに、これは、電力集中型であると同時に時間集中型であり、古いデータを直接に上書きできるシステムを提供することが、非常に望ましい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の一態様によれば、探針ベース・ストレージ・デバイスでデータを上書きする方法であって、データが、デバイスの探針によってストレージ表面に形成されるピットの存在および不在によって表される方法が提供される。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この方法には、
コード化入力データの第１の値の連続するビットが、他の値の少なくとも１つのビットによって区切られるように、入力データをコード化するステップと、
ピットが前記データ・ストレージ・デバイスの前記第１の値のビットを表す場合に、ｉ≧１について
【数１７】
2004005969.tif 000003
であり、ｖ０が前記第１の値を有し、ピットが前記データ・ストレージ・デバイスの前記他の値のビットを表す場合に、ｉ≧１についてｖｉ＝ｂｉ−１であり、ｖ０が前記他の値を有するように、前記コード化入力データ・ビットｂ０、ｂ１、ｂ２、…、から上書きデータ・ビットｖ０、ｖ１、ｖ２、…、を生成するステップと、
前記上書きデータ・ビットを用いて前記ストレージ表面にデータを上書きするステップと
が含まれる。
【０００６】
したがって、本発明のこの態様の実施形態では、デバイスに保管される入力データが、まず、コード化入力データ・ビットｂ０、ｂ１、ｂ２、…、などを作るようにコード化される。ここで使用されるコード化処理によって、コード化ビット・シーケンス内で、特定の「第１の」値（異なる実施形態で０または１とすることができる）の連続するビットが、少なくとも１ビットの他の値によって区切られる。その後、上書きビット・シーケンスｖ０、ｖ１、ｖ２、…、などが、コード化入力ビット・シーケンスｂ０、ｂ１、ｂ２、…、から生成され、上書きシーケンスが、２つの関係の１つを満足するようにされる。適当な関係は、前述の第１の値のビットが、ストレージ・デバイスでピットまたは「ピットなし」のどちらとして書き込まれるかに依存する。ピットが、第１の値を有するビットを表す場合には、ｉ≧１について
【数１８】
2004005969.tif 000004
であり、ｖ０が、前記第１の値を有する（この記号￣は、これおよび本明細書全体で、ビット反転を表す）。ピットが、他の値のビットを表す場合には、ｉ≧１についてｖｉ＝ｂｉ−１であり、ｖ０は、前記他の値を有する。どちらの場合でも、結果の上書きシーケンスを、ストレージ表面上で既存データの上に書き込むことができる。ピットが前述の第１の値を有するビットを表す場合に、表面に記録される結果のビット・シーケンスが、ｂ０、ｂ１、ｂ２、…、などになることを、下で説明する。ピットが、他の値を有するビットを表す場合には、表面に記録される結果のビットが、ｂ０、ｂ１、ｂ２、…、（すなわち、ビット反転
【数１９】
2004005969.tif 000005
）になる。したがって、動作パラメータに依存して、上書きビット・シーケンスの書込の結果は、上書きされる古いデータのビット値に無関係に、ストレージ表面上でコード化ビット・シーケンスｂ０、ｂ１、ｂ２、…、またはその補数を記録することになる。したがって、古いデータを消去する必要がなくなる。
【０００７】
本発明の第２の態様によれば、探針ベース・データ・ストレージ・デバイスでデータを上書きする方法であって、データが、前記デバイスの探針によってストレージ表面に形成されるピットの存在および不在によって表され、
コード化入力データの第１の値の連続するビットが、他の値の少なくとも１つのビットによって区切られるように、入力データをコード化するステップと、
ピットが、前記データ・ストレージ・デバイスの前記第１の値のビットを表す場合に、ｉ≧２について
【数２０】
2004005969.tif 000006
であり、ｖ０が前記第１の値を有し、
【数２１】
2004005969.tif 000007
であり、ビットが、前記データ・ストレージ・デバイスの前記他の値のビットを表す場合に、ｉ≧２について
【数２２】
2004005969.tif 000008
であり、ｖ０が前記他の値を有し、ｖ１＝ｂ０になるように、前記コード化入力データ・ビットｂ０、ｂ１、ｂ２、…、から上書きデータ・ビットｖ０、ｖ１、ｖ２、…、を生成するステップと、
前記上書きデータ・ビットを用いて前記ストレージ表面にデータを上書きするステップと
を含む方法が提供される。
【０００８】
本発明のこの態様の実施形態では、入力データが、本発明の第１の態様の実施形態のようにコード化されて、コード化ビット・シーケンスｂ０、ｂ１、ｂ２、…、などが作られる。前と同様に、上書きビット・シーケンスｖ０、ｖ１、ｖ２、…、などが、コード化入力ビット・シーケンスｂ０、ｂ１、ｂ２、…、から形成され、上書きシーケンスが、２つの関係の１つを満足する。やはり、適当な関係は、前述の第１の値のビットが、ストレージ・デバイスでピットまたは「ピットなし」のどちらとして書き込まれるかに依存するが、この態様では関係が異なる。ピットが第１の値を有するビットを表す場合には、ｉ≧２について
【数２３】
2004005969.tif 000009
であり、ｖ０は、前記第１の値を有し、
【数２４】
2004005969.tif 000010
である（ここおよび本明細書全体で提示する式は、ブール論理式であり、＋は論理ＯＲを表し、乗算は論理ＡＮＤを表し、記号￣は、前に述べたようにビット反転を表す）。ピットが、他の値のビットを表す場合には、ｉ≧２について
【数２５】
2004005969.tif 000011
であり、ｖ０が前記他の値を有し、ｖ１＝ｂ０である。やはり、上書きビット・シーケンスがストレージ表面に書き込まれる時に、その効果が、ピットが第１の値を有するビットを表す時にコード化ビット・シーケンスｂ０、ｂ１、ｂ２…、を記録することであることを説明する。ピットが、他の値を有するビットを表す時には、その効果は、コード化入力データの補数すなわち
【数２６】
2004005969.tif 000012
などを記録することである。これは、上書きされる古いデータのビット位置に無関係である。したがって、やはり直接上書き機能が提供されるが、本発明のこの態様を実施する方法では、本発明の第１の態様を実施する方法と比較して、上書き動作での電力消費削減を達成することができる。これを、下で説明する。
【０００９】
本発明の第１および第２の両方の態様を実施する方法では、上書きビット・パターンｖ０、ｖ１、ｖ２、…、を生成する処理が、記録されるパターンを書込動作の方向に１ビット位置だけシフトすることと、デバイスのピット／ピットなしビット割振りおよび初期入力データ・コード化処理に依存して必要な場合に、このビット・パターンのビット反転とに基づく。本発明の両方の態様は、初期入力データ・コード化によって課せられる特性を有するビット・パターンに適用される時に、この処理が、上書きされる古いデータと独立な上書き結果の基礎を提供することの現実化に基づく。
【００１０】
初期入力データ・コード化を、上の方法でさまざまなコードを使用して実施できるが、好ましい実施形態では、ＲＬＬ（Ｒｕｎ−Ｌｅｎｇｔｈ　Ｌｉｍｉｔｅｄ）（ｄ、ｋ）制約コードの原理に基づくコードを使用する。そのようなコードでは、（ｄ、ｋ）制約が、コード化ビット・シーケンス内の連続する１が、少なくとも「ｄ」個、多くとも「ｋ」個の０によって区切られることを意味する。これらのコードは、ディジタルに保管される情報がピットおよびランドに関して表される光学記録システムで、コード化されないデータと比較してピット・サイズを増やし、したがって、信頼性を犠牲にせずに記憶密度を高めるのに使用されてきた。同様に、これらのコードは、効果的に、「ｄ」個の無転移がその間で許容される磁気転移の間の距離を維持し、これによって線密度を高めるために、磁気記録で使用される。（ｄ、ｋ）シーケンスは、磁気記録または光学記録では直接に適用されるのではなく、前のコード化ステップによってＲＬＬシーケンスに変換され、その後、バイポーラ記号＋１および−１にマップされ、これによって、（ｄ、ｋ）シーケンス内の論理１が、＋１から−１へまたは−１から＋１への転移の位置を示す。対照的に、本発明を実施する方法では、前例が不要であり、（ｄ、ｋ）エンコードされたデータ（ｄ≧１）をシーケンスｂ０、ｂ１、ｂ２、…、として直接に使用することができ、このシーケンスから、上書きシーケンスｖ０、ｖ１、ｖ２、…、が生成される（もちろん、初期入力データ・コード化で、本発明の異なる実施形態でのコード化入力データ内の２つの連続する「１」（前述の第１の値＝１）または２つの連続する「０」（前述の第１の値＝０）を禁止することができる。したがって、「ｄ」および「ｋ」は、普通は０の数を表すが、本発明のいくつかの実施形態では、これらの制約を、０の間で許容される「１」の数に適用することができる）。好ましい実施形態での初期入力データ・コード化に対する（ｄ、ｋ）コードの使用によって、データ・ストレージ密度を高めることができ、ｄ制約によって、ビット・シーケンスを書き込んだ後のストレージ表面に残される連続するピットが、少なくとも１つの「ピットなし」によって必ず区切られることが保証される。一例として、ｄ＝１およびｋ≧６制約によって、比率Ｒ＝２／３のコードの存在が保証される。したがって、（１、ｋ≧６）コードを使用することによって、ピットの間の距離を同一に保ちながら、有効なピッチ（すなわち、ビット位置間の距離）を半分に減らすことができ、これによって、４／３の比率で線密度が高まる。ｄ＝２およびｋ＞６制約によって、比率Ｒ＝１／２のコードの存在が保証される。したがって、（２、ｋ＞６）コードを使用することによって、ピットの間の距離を同一に保ちながら、有効ピッチを１／３に減らすことができ、これによって、線密度が３／２の比率で高まる。線密度の改善を示すコードの詳細な例を、下で示す。
【００１１】
本発明の第３の態様では、探針ベース・データ・ストレージ・デバイスにデータを保管する方法であって、データが、前記デバイスの探針によってストレージ表面に形成されるピットの存在および不在によって表され、
コード化入力データの第１の値の連続するビットが、他の値の少なくとも１つのビットによって区切られるように、入力データをコード化するステップと、
ピットが、前記データ・ストレージ・デバイスの前記第１の値のビットを表す場合に、ｉ≧１について
【数２７】
2004005969.tif 000013
であり、ｖ０が前記第１の値を有し、ピットが、前記データ・ストレージ・デバイスの前記他の値のビットを表す場合に、ｉ≧１についてｖｉ＝ｂｉ−１であり、ｖ０が前記他の値を有するように、前記コード化入力データ・ビットｂ０、ｂ１、ｂ２、…、から上書きデータ・ビットｖ０、ｖ１、ｖ２、…、を生成するステップと、
ピットが、前記データ・ストレージ・デバイスの前記第１の値のビットを表す場合に、書込パターンが前記ストレージ表面のクリーンな区域に書き込まれる時に、前記コード化入力データが前記書込パターンとして選択され、前記書込パターンが前記ストレージ表面のデータを上書きする時に、前記上書きデータ・ビットが前記書込パターンとして選択され、ピットが、前記データ・ストレージ・デバイスの前記他の値のビットを表す場合に、前記書込パターンが前記ストレージ表面のクリーンな区域に書き込まれる時に、前記コード化入力データの補数が前記書込パターンとして選択され、前記書込パターンが前記ストレージ表面のデータを上書きする時に、前記上書きデータ・ビットが前記書込パターンとして選択されるように、前記ストレージ表面に書き込まれる前記書込パターンを選択するステップと、
前記書込パターンを前記ストレージ表面に書き込むステップと
を含む方法が提供される。
【００１２】
同様に、本発明の第４の態様では、探針ベース・データ・ストレージ・デバイスにデータを保管する方法であって、データが、前記デバイスの探針によってストレージ表面に形成されるピットの存在および不在によって表され、
コード化入力データの第１の値の連続するビットが、他の値の少なくとも１つのビットによって区切られるように、入力データをコード化するステップと、
ピットが、前記データ・ストレージ・デバイスの前記第１の値のビットを表す場合に、ｉ≧２について
【数２８】
2004005969.tif 000014
であり、ｖ０が前記第１の値を有し、
【数２９】
2004005969.tif 000015
であり、ビットが、前記データ・ストレージ・デバイスの前記他の値のビットを表す場合に、ｉ≧２について
【数３０】
2004005969.tif 000016
であり、ｖ０が前記他の値を有し、ｖ１＝ｂ０になるように、前記コード化入力データ・ビットｂ０、ｂ１、ｂ２、…、から上書きデータ・ビットｖ０、ｖ１、ｖ２、…、を生成するステップと、
ピットが、前記データ・ストレージ・デバイスの前記第１の値のビットを表す場合に、書込パターンが前記ストレージ表面のクリーンな区域に書き込まれる時に、前記コード化入力データが前記書込パターンとして選択され、前記書込パターンが前記ストレージ表面のデータを上書きする時に、前記上書きデータ・ビットが前記書込パターンとして選択され、ピットが、前記データ・ストレージ・デバイスの前記他の値のビットを表す場合に、前記書込パターンが前記ストレージ表面のクリーンな区域に書き込まれる時に、前記コード化入力データの補数が前記書込パターンとして選択され、前記書込パターンが前記ストレージ表面のデータを上書きする時に、前記上書きデータ・ビットが前記書込パターンとして選択されるように、前記ストレージ表面に書き込まれる前記書込パターンを選択するステップと、
前記書込パターンを前記ストレージ表面に書き込むステップと
を含む方法が提供される。
【００１３】
本発明の第３および第４の態様の実施形態を用いると、コード入力データまたはその補数（前記第１の値を有するビットがデータ・ストレージ・デバイス内でピットまたはピットなしのどちらとして書き込まれるかに応じて適当に）を、書込パターンがストレージ表面のクリーンな（すなわち、前に書き込まれていないか消去された）区域に書き込まれる時に、書込パターンとして直接に使用することができるようになる。これは、下で説明するように、さらなる電力節約をもたらす。
【００１４】
本発明の第５の態様では、探針ベース・データ・ストレージ・デバイスに保管するためにデータをコード化するコード化装置であって、データが、前記デバイスの探針によってストレージ表面に形成されるピットの存在および不在によって表され、
コード化入力データの第１の値の連続するビットが、他の値の少なくとも１つのビットによって区切られるように、前記デバイスに保管される入力データをコード化するコーダと、
前記ストレージ表面のデータを上書きするために、前記コード化入力データ・ビットｂ０、ｂ１、ｂ２、…、から上書きデータ・ビットｖ０、ｖ１、ｖ２、…、を生成する上書きパターン・ジェネレータであって、前記上書きデータ・ビットが、（ａ）ｉ≧１について
【数３１】
2004005969.tif 000017
であり、ｖ０が前記第１の値を有する関係と、（ｂ）ｉ≧１についてｖｉ＝ｂｉ−１であり、ｖ０が前記他の値を有する関係との１つを満足する、上書きパターン・ジェネレータと
を含む装置が提供される。
【００１５】
同様に、本発明の第６の態様では、探針ベース・データ・ストレージ・デバイスに保管するためにデータをコード化するコード化装置であって、データが、前記デバイスの探針によってストレージ表面に形成されるピットの存在および不在によって表され、
コード化入力データの第１の値の連続するビットが、他の値の少なくとも１つのビットによって区切られるように、前記デバイスに保管される入力データをコード化するコーダと、
前記ストレージ表面のデータを上書きするために、前記コード化入力データ・ビットｂ０、ｂ１、ｂ２、…、から上書きデータ・ビットｖ０、ｖ１、ｖ２、…、を生成する上書きパターン・ジェネレータであって、前記上書きデータ・ビットが、（ａ）ｉ≧２について
【数３２】
2004005969.tif 000018
であり、ｖ０が前記第１の値を有する関係と、（ｂ）
【数３３】
2004005969.tif 000019
であり、ｉ≧２について
【数３４】
2004005969.tif 000020
であり、ｖ０が前記他の値を有し、ｖ１＝ｂ０である関係との１つを満足する、上書きパターン・ジェネレータと
を含む装置が提供される。
【００１６】
したがって、本発明の第５および第６の態様を実施するコード化装置は、上書きパターンｖ０、ｖ１、ｖ２、…、を生成し、このパターンを、前に書き込まれたデータを上書きする際に使用するためにストレージ・デバイスの探針機構に供給することができる。両方の場合で、上書きパターンｖ０、ｖ１、ｖ２、…、は、２つの関係の１つによって、コード化入力データから導出される。どちらの関係が所与の実施形態で使用されるかに応じて、また、前記第１の値を有するビットがストレージ・デバイスでピットまたはピットなしのどちらとして書き込まれるかに応じて、ストレージ表面に印加される最終的な書込パターンを達成するために、ストレージ・デバイスで上書きパターンｖ０、ｖ１、ｖ２、…、を反転する必要が生じる場合がある。
【００１７】
本発明は、探針ベース・データ・ストレージ・デバイスでのデータの保管および回復の方法であって、データが、前に記載の方法によってストレージ表面に保管され、ストレージ表面から読み取られるデータが、デバイス内のピット／ピットなしビット割振りに応じて２つの方法の１つによってデコードされる方法を提供する。ピットが、前述の第１の値のビットを表す場合には、元の入力データが、コード化入力データｂ０、ｂ１、ｂ２、…、などを生成する時に入力データに適用されるコード化の逆を実行することによって回復される。しかし、ピットが他の値のビットを表す場合には、元の入力データは、ストレージ表面から読み取られたデータの補数をとり、その後、入力データ・コード化の逆を実行することによって回復される。本発明は、同様に、探針ベース・データ・ストレージ・デバイスでのデータのコード化およびデコードの装置であって、前に説明したコード化装置と、ストレージ表面から読み取られたデータをデコードするデコーダとを含み、デコーダが、前記コーダによって実施されるコードの逆を実施するように配置される、装置を提供する。やはり、デバイス内のピット／ピットなしビット割振りに応じて、逆コードを実施する前に、ストレージ表面から読み取られたデータの補数を取る必要がある場合がある。したがって、このステップを、いくつかの実施形態でデコーダによって実行することができる。
【００１８】
本発明は、前に記載の方法および装置を使用する探針ベース・ストレージ・デバイスにも拡張される。具体的に言うと、本発明のもう１つの態様では、探針ベース・データ・ストレージ装置であって、
ストレージ表面と、
前記表面のビット位置のピットの存在および不在によってデータが表現されるように、その中にピットを形成することによって前記ストレージ表面にデータを保管する探針機構と、
コード化入力データの第１の値の連続するビットが、他の値の少なくとも１つのビットによって区切られるように、前記装置によって保管される入力データをコード化するコーダと、
ピットが、前記第１の値を表す場合に、ｉ≧１について
【数３５】
2004005969.tif 000021
であり、ｖ０が前記第１の値を有し、ピットが前記他の値のビットを表す場合に、ｉ≧１について、ｖｉ＝ｂｉ−１であり、ｖ０が前記他の値を有するように、前記コード化入力データ・ビットｂ０、ｂ１、ｂ２、…、から上書きデータ・ビットｖ０、ｖ１、ｖ２、…、を生成する上書きパターン・ジェネレータと
を含み、前記上書きデータ・ビットが、ストレージ表面でのデータの上書きに使用される探針機構に供給される
探針ベース・データ・ストレージ装置が提供される。
【００１９】
同様に、本発明のもう１つの態様では、探針ベース・データ・ストレージ装置であって、
ストレージ表面と、
前記表面のビット位置のピットの存在および不在によってデータが表現されるように、その中にピットを形成することによって前記ストレージ表面にデータを保管する探針機構と、
コード化入力データの第１の値の連続するビットが、他の値の少なくとも１つのビットによって区切られるように、前記装置によって保管される入力データをコード化するコーダと、
ピットが前記第１の値を表す場合に、ｉ≧２について
【数３６】
2004005969.tif 000022
であり、ｖ０が前記第１の値を有し、
【数３７】
2004005969.tif 000023
であり、ピットが前記他の値のビットを表す場合に、ｉ≧２について、
【数３８】
2004005969.tif 000024
であり、ｖ０が前記他の値を有し、ｖ１＝ｂ０であるように、前記コード化入力データ・ビットｂ０、ｂ１、ｂ２、…、から上書きデータ・ビットｖ０、ｖ１、ｖ２、…、を生成する上書きパターン・ジェネレータと
を含み、前記上書きデータ・ビットが、前記上書きデータ・ビットを用いるストレージ表面でのデータの上書きに使用される探針機構に供給される
探針ベース・データ・ストレージ装置が提供される。
【００２０】
一般に、本発明を実施する方法に関して本明細書で特徴を説明するが、対応する特徴を、本発明を実施する装置で提供することができ、逆も同様であることを理解されたい。
【００２１】
本発明の実施形態を、添付図面に関して、例としてこれから説明する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明を実施する探針ベース・ストレージ・デバイス（以下ではデバイスと呼称する）１を示す。デバイス１には、探針ストレージ機構が含まれ、この探針ストレージ機構には、この実施形態で、上で参照した文献に記載のタイプのＭｉｌｌｉｐｅｄｅ探針ストレージ・アレイ２が、関連するアレイ・ドライバおよび検出器回路３と共に含まれる。したがって、アレイ・ドライバおよび検出器回路３の制御下で、探針ストレージ・アレイ２を使用して、高分子ストレージ・メディア４の表面にデータを書き込み、読み取ることができる。デバイス１には、全般的に符号５に示される、コード化／デコード装置と、下でさらに説明するデバイスのデータ書込動作を制御するシステム・コントローラ６も含まれる。
【００２３】
コード化／デコード装置５のコード化部分は、図でデータ入力とアレイ・ドライバおよび検出器回路３の間に接続されて示されている、（ｄ、ｋ）コーダ７、上書きパターン・ジェネレータ８、および書込パターン・セレクタ９からなる。コード化／デコード装置５のデコード部分は、ドライバおよび検出器回路３とデータ出力の間に接続された（ｄ、ｋ）デコーダ１０からなる。
【００２４】
デバイスの動作中に、保管される入力データが、（ｄ、ｋ）コーダ７に供給され、この（ｄ、ｋ）コーダ７は、ｄ≧１の（ｄ、ｋ）コードを実施して、コード化入力データｂ０、ｂ１、ｂ２、…、などを生成する。この実施形態では、（ｄ、ｋ）制約が、０の個数に適用され、これによって、コード化入力データｂ０、ｂ１、ｂ２、…、内の連続する１が、少なくとも「ｄ」個、多くとも「ｋ」個の０によって区切られると仮定する。ここで使用することができる（ｄ、ｋ）コードの具体的な例を、下で示す。しかし、一般に、ｄ≧１制約を課すすべてのコードによって、以下で説明する上書き方法の動作が可能になる。（ｄ、ｋ）コード化入力データｂ０、ｂ１、ｂ２、…、は、上書きパターン・ジェネレータ８に供給され、この上書きパターン・ジェネレータ８は、下でさらに説明する上書き関数を適用して、上書きビット・シーケンスｖ０、ｖ１、ｖ２、…、などを生成する。この上書きパターンｖ０、ｖ１、ｖ２、…、は、書込パターン・セレクタ９の１つの入力に供給され、この書込パターン・セレクタ９は、第２の入力でコード化入力データｂ０、ｂ１、ｂ２、…、も受け取る。書込パターン・セレクタ９は、システム・コントローラ６からの制御入力に応答して、書込パターンとして入力ｖ０、ｖ１、ｖ２、…、またはｂ０、ｂ１、ｂ２、…、の１つを選択し、この書込パターンが、ストレージ・メディア４への書込のためにアレイ・ドライバおよび検出器回路３に出力される。書込パターンが、ストレージ表面のクリーンな区域に書き込まれる時には、システム・コントローラ６は、書込パターン・セレクタを制御して、書込パターンとしてコード化入力データｂ０、ｂ１、ｂ２、…、を出力する。書込パターンが、ストレージ表面の古いデータに上書きされる時には、システム・コントローラ６は、書込パターンとして上書きパターンｖ０、ｖ１、ｖ２、…、を出力するように書込パターン・セレクタを制御する。どちらの場合でも、アレイ・ドライバおよび検出器回路３は、探針ストレージ・アレイ２を駆動して、書込パターンをストレージ表面に書き込む。この実施形態では、アレイ・ドライバおよび検出器回路３に供給される書込パターンの「１」が、ストレージ・メディア４上のピットとして書き込まれ、書込パターンの「０」が、「ピットなし」に対応すると仮定する。
【００２５】
ストレージ・デバイス１によって実施される第１のストレージ方法では、上書きパターン・ジェネレータ８によって適用される上書き関数が、
【数３９】
2004005969.tif 000025
によって与えられる。したがって、上書きパターンは、コード化入力シーケンスを１ビット位置だけ右に（すなわち、書込順序の方向に）シフトし、ビット値を反転することによって得られる。したがって、上書きパターン・ジェネレータ８を、ロジックで、単純な１ビット遅延およびＮＯＴゲートによって実施することができる。サンプル・データ・パターンに関するこの上書き方法の動作を説明する前に、基礎となる理論を検討することが有用である。
【００２６】
探針ベース・ストレージ・システムの物理的機構は、単一ビット上書き動作が、３つの連続するビットすなわち、現在のビット、前のビット（すなわち、前のビット位置にあるビット）、および次のビット（すなわち、次のビット位置にあるビット）の値に影響する可能性がある機構である（１列の最初のビットおよび最後のビットについては、２つのビットだけが影響を受けるが、この件は、下で扱う）。上書き動作は、下記の規則に従って振る舞う。
【００２７】
１．新しいビット値＝０である場合に、どのビットも影響を受けない（０は「ピットなし」に対応するので、０の「書込」は、無処置に対応する）。
【００２８】
２．新しいビット値＝１であり、現在のビット位置の古いビット値＝１である場合には、どのビットも影響を受けない（ここで、上で説明したコード化処理の「ｄ」制約に起因して、「１」に隣接する２つのビットは、０でなければならない。しかし、一般に、ここで説明する上書き方法の結果として記録されるデータは、そのような制約を満足する古い上書きされるデータに依存しない）。
【００２９】
３．新しいビット値＝１であり、現在のビット位置の古いビット値＝０である場合には、新しいビットが、「１」になり、両方の隣接するビットが「０」になる（この最後の規則によれば、２つの連続する「１」は、最も新しい「１」によって先行する「１」が消去されるので、ありえない）。
これらの規則から次のことが言える。
ｄｉ−１、ｄｉ、ｄｉ＋１が、位置（ｉ−１）、（ｉ）、および（ｉ＋１）の初期ビット値であり、
ｂｉ−１、ｂｉ、ｂｉ＋１が、位置（ｉ−１）、（ｉ）、および（ｉ＋１）のターゲット・ビット値であり、
ｖｉ−１、ｖｉ、ｖｉ＋１が、上書き動作に使用されなければならないパターンであり、
ｄ’ｉ−１、ｄ’ｉ、ｄ’ｉ＋１が、位置（ｉ−１）、（ｉ）、および（ｉ＋１）の最終ビット値である。
明らかに、すべてのｉについてｄｉ．ｄｉ＋１＝０
次いで、分離した３つに連続するビットについて考えると、上書き動作は以下の式を実施する。
１≦ｉ≦ｎ−１のとき
【数４０】
2004005969.tif 000026
【数４１】
2004005969.tif 000027
【数４２】
2004005969.tif 000028
ここで、ｎは、行の有効ビット数である（下でさらに述べるように、行の終りに予備のビットが必要になる可能性がある）。行の最初のビットについて、次式があてはまる。
【数４３】
2004005969.tif 000029
【数４４】
2004005969.tif 000030
（ｄ０、ｄ１、…、ｄｎ−２、ｄｎ−１）ビットに（ｖ０、ｖ１、…、ｖｎ−２、ｖｎ−１）ビットの上書きシーケンスを適用すると、結果は（ｄ’０、ｄ’１、…、ｄ’ｎ−２、ｄ’ｎ−１）ビットになり、ここで、
【数４５】
2004005969.tif 000031
かつ
【数４６】
2004005969.tif 000032
である。式（６）および（７）から、その値に影響する３つ（または、ｉ＝０の場合に２つ）の連続する上書きビットの少なくとも１つが「１」である場合に、ｄ’ｉがｄｉと独立であることがわかる。
【００３０】
ここで、図１のデバイスでの第１の上書き方法の上書き関数
【数４７】
2004005969.tif 000033
を検討し、この関数を式（６）に適用すると、
【数４８】
2004005969.tif 000034
が得られる。しかし、コード化入力データｂ０、ｂ１、…、ｂｎ−２、ｂｎ−１は、ｄ≧１の（ｄ、ｋ）コード化シーケンスであり、その結果、２つの連続する「１」が、データ・パターン内で許容されない。したがって、（ｂｉ−２ｂｉ−１ｂｉ）は、必ず０になり、
【数４９】
2004005969.tif 000035
であり、このｄ’ｉは、ｄｉから独立である。下記の真理値表に、２つの連続するビットの有効なケースを示す。
【００３１】
【表１】
2004005969.tif 000036
【００３２】
この表から、ｄ’ｉ＝ｂｉであることがわかる。したがって、上書きパターンｖ０、ｖ１、ｖ２、…、が、上書きパターン・ジェネレータ８内で上書き関数
【数５０】
2004005969.tif 000037
によって生成され、その後、ストレージ表面４に書き込まれる時に、ストレージ表面に記録される最終的なパターンは、ｂ０、ｂ１、ｂ２、…、すなわち、コード化入力データになる。この結果は、上書きされる古いデータのビット値から独立である。
【００３３】
この上書き方法の動作を、図２の左側に示された加工された例によって示す（この例でいくつかのビットの回りに示されている箱の意味は、後で示すが、当面は無視することができる）。この図の最上部のビット・パターンは、上書きされる古いデータ・パターンを表す。２番目のビット・パターンは、記録される新しいデータすなわち、（ｄ、ｋ）コーダ７によって出力されるコード化入力データｂ０、ｂ１、ｂ２、…、を表す。第３のビット・パターンは、式
【数５１】
2004005969.tif 000038
を実施する上書きパターン・ジェネレータ８によって出力される上書きパターンｖ０、ｖ１、ｖ２、…、である。右シフトの結果として、上書きパターンに、行の終りに余分なビット、この例では０が含まれる。また、ビットｂ−１は存在しないので、このビットの値は、効果的に０であり、これによって、この特定の実施形態では、
【数５２】
2004005969.tif 000039
が、ｖ０が常に「１」であるという点で、ｉ＝０にも効果的に適用される。図の上書きパターンの下の１４個のビット・パターンのそれぞれによって、上書きパターンの連続するビットを書き込んだ後に、ストレージ表面に記録されるビット・パターンが示される。したがって、このうちの最初のビット・パターンに、ｖ０が書き込まれた後に記録されるパターンが示され、２番目に、ｖ１が書き込まれた後に記録されるパターンが示され、以下同様である。各ビットが書き込まれる際に、図で破線によって囲まれる区域内の３つの連続するビットだけ（最初と最後のパターンについては２つの連続するビット）が、書込動作によって影響される。書込シーケンスが進むにつれて、古いデータ・パターンが、徐々に新しいデータ・パターンに変換され、新しいデータ・パターンは、ｖ１３の書込の後に完了する。上書きパターンの終りの余分なビット（ｖ１４）が、この例では０なので、この最後のビットを、効果的に無視することができることに留意されたい。しかし、ｖ１４が「１」である場合には、このビットが、書込動作を完了するために書き込まれる。実際には、ストレージ・メディア上の書き込み可能セクタの周囲に通常はガード・バンドが設けられて、行の先頭と終りにスペースがあり、異なるセクタのデータの間の干渉が回避されることが保証される。しかし、ストレージ・スペースを減らすために所望される場合に、コード化入力データの、したがって上書きパターンの、最後の２ビットが、必ず相補的な値になることを保証するために特殊なコード化を使用することによって、余分なビットの必要をなくすことができる。そのような追加コード化制約の実施は、当業者に明白であろう。
【００３４】
前述から、ストレージ・デバイス１の上書きパターン・ジェネレータ８での式
【数５３】
2004005969.tif 000040
の使用によって、ストレージ・メディアでのデータの直接上書きが可能になることがわかる。さらに、ストレージ・プロセスでの（ｄ、ｋ）コード化の使用によって、線密度を、したがって面密度を、上で述べたように増やすことが可能になる。デバイス１のデコーダ１０によって、コーダ７によって実行される（ｄ、ｋ）コードの逆が実施される。したがって、コード化入力データｂ０、ｂ１、ｂ２、…、が、その後、ストレージ表面から読み取られ、デコーダ１０に供給される時に、元の入力データが、出力データとして回復される。さらに、セレクタ９で書込パターンを選択する能力は、本質的ではないが、電力消費に関するさらなる利点をもたらす。これは、電力消費が、書込動作で作成されるピットの数に直接に関係するという点で理解することができる。この実施形態では、ピットが、書込パターンの「１」に対応する。上書き関数の効果は、コード化入力データの（ｄ、ｋ）制約された０のストリングを「１」のストリングに変換し、これによって、通常、上書きパターンにコード化入力データより多数の「１」が含まれるようにすることである。したがって、上書き機能が必要でない時すなわち、ストレージ表面のクリーンな区域に書き込む時に、書込パターンとしてコード化入力データに切り替えることによって、電力消費を減らすことができる。
【００３５】
ストレージ・デバイス１によって実施される第２のストレージ方法では、上書きパターン・ジェネレータ８によって適用される上書き関数が、
【数５４】
2004005969.tif 000041
によって与えられる。この方法に関して、上書きパターン・ジェネレータ８を、図３に示されたディジタル論理ゲートを使用して実施することができる。ここでの上書きパターン生成処理は、やはり、コード化入力データの右シフトおよび反転に基づくが、ここで使用される式は、上で説明した第１の式より少ない「１」を有する上書きパターンを与える。この式によって作られる上書きパターンを書き込むことの効果は、やはり、下記の分析からわかるように、ストレージ・メディア４にコード化入力データｂ０、ｂ１、ｂ２、…、を記録することである。
【００３６】
上の式（６）を検討する。
【数５５】
2004005969.tif 000042
部分
【数５６】
2004005969.tif 000043
は、ｄ’ｉがｄｉと独立にならなければならない場合には、必ず０でなければならない。上書き関数
【数５７】
2004005969.tif 000044
を適用することによって、
【数５８】
2004005969.tif 000045
が得られる。しかし、２つの連続する「１」が、ｄ制約に起因して禁止されるので、
【数５９】
2004005969.tif 000046
になる。したがって、
【数６０】
2004005969.tif 000047
である。したがって、
【数６１】
2004005969.tif 000048
であり、ｄ’ｉが、必ずｄｉから独立になる。上書き関数
【数６２】
2004005969.tif 000049
を適用することによって、
【数６３】
2004005969.tif 000050
であることを証明できるが、前に示した基本真理値表によれば、
【数６４】
2004005969.tif 000051
であり、最終的に
【数６５】
2004005969.tif 000052
になる。したがって、ｄ’ｉ＝ｂｉであり、その結果、上書きパターンｖ０、ｖ１、ｖ２、…が、上書きパターン・ジェネレータ８で上書き関数
【数６６】
2004005969.tif 000053
によって生成され、ストレージ表面４に書き込まれる時に、ストレージ表面に記録される最終的なパターンは、ｂ０、ｂ１、ｂ２、…、すなわちコード化入力データになる。この結果は、上書きされる古いデータのビット値から独立である。
【００３７】
上で注記したように、第２の上書き式は、上書きパターン内の、第１の上書き式よりも少ない「１」をもたらす。第２の式は、第１の式によってｋ（ｋ＞１）個の連続する「１」を有する上書きパターンが作られる場合に、正しい記録されたパターンを達成するために、そのうちのｋ−１個だけを書き込む必要があるという認識に基づく。具体的に言うと、第１の式によって作られる任意の上書きパターンのｋ＞１個の連続する「１」の連なりの最初の「１」に対応する書込動作を、省略することができる。したがって、第２の上書き式の効果は、第１式によって作られる上書きパターンの複数の連続する「１」の連なりの最初の「１」が「０」に変更された上書きパターンを作ることである。これの効果は、図２の右側に示された加工された例からわかる。図２の右側では、第１の方法と同一の古いデータ・パターンおよび新しいデータ・パターンに関する第２の上書き方法の動作が示されている。２つの方法について生成される上書きパターンは、図中で箱によってマークされたビットが異なる。ここで、ｖ６、ｖ９、およびｖ１２が、第１上書きパターンで「１」であり、したがって、ストレージ表面にピットとして書き込まれるが、これらのビットは、第２パターンでは「０」に変更され、したがって、ストレージ表面の「ピットなし」に対応する。しかし、書込手順を進めることから、最終的な結果が同一であることがわかり、最終的に記録されるビット・シーケンスは、どちらの場合でもコード化入力データｂ０、ｂ１、ｂ２、…、である。
【００３８】
第１の式によって作られる上書きパターンの複数の連続する「１」の連なりの最初の「１」を「０」に変更することによって結果が変化しないという事実は、第１の方法の書込動作でのビットｖ６、ｖ９、およびｖ１２の効果を検討することによって理解することができる。これらのビットのそれぞれが、上書きパターンの２つの連続する「１」の連なりの最初の「１」である。コード化処理のｄ制約に起因して、これらのそれぞれの前に必ず０があり、その０の前に１がなければならない。ビットｖ６、ｖ９、およびｖ１２のそれぞれが、ここでは「１」（すなわちピット）として書き込まれるが、その「１」は、必ず次の「１」すなわちビットｖ７、ｖ１０、およびｖ１３が書き込まれる時に０に変更される。したがって、ビットｖ６、ｖ９、およびｖ１２を「１」として書き込む唯一の理由は、前のビット位置にある記録されたビットが０であることを保証するためである。しかし、このビットは、ｄ制約に起因してその前のビットが必ず「１」なので、必ず０である。したがって、第２の上書き式は、第１の式と同一の最終的な記録されたパターンｂ０、ｂ１、ｂ２、…、を必ずもたらすが、上書きパターン内により少ない「１」を必要とする。これによって、ストレージ表面に書き込まれるピット数が減り、したがって、上書き動作での電力消費が減る。
【００３９】
図２の第２の上書き方法では、ビットｂ−１およびｂ−２がないので、これらのビット値が、効果的に０であり、これによって、この特定の実施形態で、ｖ０＝１かつ
【数６７】
2004005969.tif 000054
であることに留意されたい。また、上書きパターンの終りの余分なビット（ｖ１４）が、この例では０であり、無視することができるが、第１の上書き方法に関するこの余分なビットに関する上のコメントが、同等にあてはまる。前と同様に、コード化入力データｂ０、ｂ１、ｂ２、…、が、その後、ストレージ表面から読み取られる時に、デバイス１のデコーダ１０が、元の入力データを回復するために、コーダ７によって実行された（ｄ、ｋ）コードの逆を実施する。
【００４０】
上記から、第１の上書き方法に似て、ストレージ・デバイス１で第２の上書き方法を使用することによって、ストレージ表面でのデータの直接上書き、（ｄ、ｋ）コード化に起因する改善された面密度が、上で述べた書込パターン選択の電力の利点と共に、可能になることがわかる。しかし、さらに、上書き動作での総合電力消費は、第１の方法と比較して減る。この電力消費の削減は、次のように分析することができる。
Ｐｗが、単一の上書き動作に関する消費電力（ｐｏｗｅｒｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ）であり、
ｐｉ０が、記録されるターゲット・パターン内のｉ個の連続する０のパターンの確率であり、
ｐ１１が、パターン「１」の確率であるならば、
任意の（ｄ、ｋ）コードについて、第１の上書き方法の総消費電力は、
【数６８】
2004005969.tif 000055
であり、第２の上書き方法の総消費電力は、ｄ＝１については
【数６９】
2004005969.tif 000056
であり、ｄ＞１については
【数７０】
2004005969.tif 000057
である。したがって、消費電力削減係数ｆｐは、ｄ＝１の場合には
【数７１】
2004005969.tif 000058
ｄ＞１の場合には
【数７２】
2004005969.tif 000059
である。
【００４１】
本発明の実施形態で使用することができる３つの特定の（ｄ、ｋ）コードに関する電力効果を、次に示す。
【００４２】
比率１／２（１、３）コード
（ｄ、ｋ）＝（１、３）コードが使用される場合に、下記の数の上書き動作が実行される。
【００４３】
【表２】
2004005969.tif 000060
【００４４】
第１の方法に関する総消費電力は、
Ｐｍｅｔｈｏｄ１＝（ｐ１０＋２ｐ２０＋３ｐ３０）Ｐｗ
によって与えられ、第２の方法に関する総消費電力は、
Ｐｍｅｔｈｏｄ２＝（ｐ１０＋ｐ２０＋２ｐ３０）Ｐｗ
によって与えられ、消費電力削減係数ｆｐは、
【数７３】
2004005969.tif 000061
によって与えられる。（１、３）制約を満たす最短の固定長ブロック・コード（ｍ＝１、ｎ＝２、コード比率＝１／２）について、簡略化されたコードブックは
【表３】
2004005969.tif 000062
である。ここで、「Ｘ」＝「ドント・ケア」であり、状態遷移図（前のビット／次のビット）は、図４に示された通りである。この状態図は、
【数７４】
2004005969.tif 000063
によって記述される。ここで、ソースは、静止し、メモリレスであるとみなされ、ｐは、生データ・ビットの値が１と等しくなる確率である。状態確率は、
Ｐｒ（状態−０１）＝Ｓ０１＝ｐ
Ｐｒ（状態−００）＝Ｓ００＝ｐ（１−ｐ）
Ｐｒ（状態−１０）＝Ｓ１０＝（１−ｐ）２
によって与えられる。この状態図は、図５に示された、単一ビット出力手順を記述する４状態図を使用して表すこともできる。この状態図は、
【数７５】
2004005969.tif 000064
によって記述され、状態確率は、
【数７６】
2004005969.tif 000065
【数７７】
2004005969.tif 000066
【数７８】
2004005969.tif 000067
【数７９】
2004005969.tif 000068
によって与えられる。
Ｐ（０１）が、パターン０１が出力データに発生する確率であり、
Ｐ（００１）が、パターン００１が出力データに発生する確率であり、
Ｐ（０００１）が、パターン０００１が出力データに発生する確率であるならば、
【数８０】
2004005969.tif 000069
【数８１】
2004005969.tif 000070
【数８２】
2004005969.tif 000071
また、２Ｐ（０１）＋３Ｐ（００１）＋４Ｐ（０００１）＝１である。したがって、
【数８３】
2004005969.tif 000072
【数８４】
2004005969.tif 000073
【数８５】
2004005969.tif 000074
【数８６】
2004005969.tif 000075
であり、消費電力削減係数ｆｐは、
【数８７】
2004005969.tif 000076
になる。この２つの状態図を組み合わせることによって、
【数８８】
2004005969.tif 000077
が得られる。というのは、「１」の確率が両方の状態図で等しいからである。また、
【数８９】
2004005969.tif 000078
である。というのは、パターン「０００１」に、「…０１０００１…」出力データでのみ出会うからである。この式は、０と等しい入力データ・ビットによって、システムが、強制的に状態−００にされ、次の入力データ・ビットが「１」である場合に、システムが状態「０１」になることを意味する。したがって、
ｐ１＝２ｐ（１−ｐ）であり、
【数９０】
2004005969.tif 000079
である。上の式を使用すると、消費電力削減係数ｆｐは、
【数９１】
2004005969.tif 000080
によって与えられ、これは、ランダムな入力データ（ｐ＝０．５）の場合に０．７と等しい。したがって、この（１、３）コードおよび第２の上書き方法を使用することによって、第１の上書き方法と比較して、３０％少ない電力が上書き動作に必要になる。
【００４５】
（２、１０）コード
（ｄ、ｋ）＝（２、１０）コードが使用される場合には、下記の数の上書き動作が実行される。
【００４６】
【表４】
2004005969.tif 000081
【００４７】
消費電力削減係数ｆｐは、
【数９２】
2004005969.tif 000082
になり、その値は、ｐｉ０確率に依存する。
【００４８】
（ｄ、ｋ）＝（２、１０）の消費電力削減係数を推定するために、２つの異なるコードが開発され、第１のコード（コード１）は、２つの追加のコード・ビットを有する１４ビット初期コードワードに基づき、第２のコード（コード２）は、１つの追加のコード・ビットおよびコード違反を有する１５ビット初期コードワードに基づく。すべての（２、ｋ）コードが、すべての（１、ｋ）コードと比較して面密度の５０％の増加をもたらすことは述べる価値がある。
【００４９】
比率８／１６（２、１０）コード１
このコードは、２つの追加コード・ビットを有する１４ビット初期コードワードに基づく。（２、１０）制約を満たし、多くとも９個の連続する「０」から始まるかそれで終わる、２５６個の１４ビット・コードワードがある。２つの追加のコード・ビットが、下記の規則に従って付加される。
ｓ＋ｔ＋２≦１０の場合には、００を挿入し、
そうではなく、ｓ＜２の場合には、０１を挿入し、
そうでない場合には、１０を挿入する。
ここで、ｓは、１４ビット・コードワードの終りの「０」の個数、ｔは、次の１４ビット・コードワードの先頭の「０」の数である。
【００５０】
上のコードワードに基づいて、通常の０パターン確率を、等しい確率の入力８ビット生データ・ワードについて推定した。
ｐ２０＝０．２９１
ｐ３０＝０．２１０
ｐ４０＝０．１５４
ｐ５０＝０．１１１
ｐ６０＝０．０８１
ｐ７０＝０．０６０
ｐ８０＝０．０４６
ｐ９０＝０．０２９
ｐ１００＝０．０１８
通常の消費電力削減係数は、ｆｐ＝０．７５５９になるが、測定された最大値および最小値（平均電力を計算するためのシステムの変動に基づく）は、それぞれ０．７４９０および０．７６１７である。したがって、（２、１０）コード１および第２の上書き方法を使用することによって、第１の上書き方法と比較して、２４．４１％少ない電力が、上書き動作に必要である。
【００５１】
比率８／１６（２、１０）コード２
（２、１０）コード２は、１つの追加コード・ビットを有する１５ビット初期コードワードに基づく。このコード構成は、１０個の連続する０の出現の頻度を最小にすることを目指したものである。０から始まり、（２、１０）制約を満足する２７７個の１５ビット・コードワードがあり、最大の個数の０を有する２１個のコードワードが除去され、その結果、最後の２５６個のコードワードに、パターン「１００００００００００１」が含まれなくなる。１６ビット目のエンコード処理は、下記の規則に基づく。
コードワードが００で終わり、次のコードワードが００で始まる場合には、
１を挿入し、
そうではなく、コードワードが００で終わり、次のコードワードが０１で始まる場合には、０を挿入し、
次のコードワードの最初の２ビットを反転し、
そうではなく、コードワードが１０で終わり、次のコードワードが０１で始まる場合には、
０を挿入し、
そうではなく、コードワードが１０で終わり、次のコードワードが００で始まる場合には、
０を挿入し、
次のコードワードの最初のビットを反転し、
そうではなく、コードワードが００で終わり、次のコードワードが０１で始まる場合には、
０を挿入し、
次のコードワードの最初の２ビットを反転し、
そうでない場合（この場合にはコードワードが０１で終わる）には、
０を挿入する。
上のコードワードに基づいて、通常の０パターン確率を、等しい確率の入力８ビット・データ・ワードについて推定した。
ｐ２０＝０．３１４
ｐ３０＝０．２５２
ｐ４０＝０．１６４
ｐ５０＝０．１０６
ｐ６０＝０．０６９
ｐ７０＝０．０４４
ｐ８０＝０．０２８
ｐ９０＝０．０１８
ｐ１００＝０．００５
通常の消費電力削減係数は、ｆｐ＝０．７３１６になるが、測定された最大値および最小値（やはり変動に基づく）は、それぞれ０．７２５１および０．７３８５である。したがって、この（２、１０）コードおよび第２の上書き方法を使用することによって、第１の上書き方法と比較して、２６．８４％少ない電力が、上書き動作に必要である。
【００５２】
上の分析の結果を、図５の表に要約する。ここでは、「書込動作の数」の項目が、ストレージ・メディアに書き込まれる「１」の数に関する。この表から、上の（ｄ、ｋ）コードが、第２の上書き方法と共に、下記の利点を提供することがわかる：面密度が増えない場合には、上書き手順消費電力が３０％減り、面密度が５０％増える場合に、上書き手順消費電力が、２４．４１％または２６．８４％減る。
【００５３】
特定の（ｄ、ｋ）コードを、例として上で説明したが、もちろん、ｄ≧１制約をもたらす他のコードを、本発明の実施形態に使用することができる。しかし、ｄ＝２の（ｄ、ｋ）コードが、特に有用であると思われる。さらに、説明した実施形態ではストレージ・デバイス１では、Ｍｉｌｌｉｐｅｄｅ探針ストレージ・アレイが使用されるが、異なる探針機構を、本発明を使用する他の探針ベース・ストレージ・デバイスに使用することができる。さらに、本発明には、ピットがストレージ・デバイス内で「１」または「０」のどちらであれ、初期入力データ・コード化でコード化データ内の２つの連続する「１」または２つの連続する「０」のどちらが禁止されるのであれ、適用される上書き方法が含まれる。これは、上書き方法が、本質的に、「ピット／ピットなし」２進システムに基づくからである。動作原理の検討から、一般に、入力データ・コード化によって、「第１の値」（１または０のいずれか）の２つの連続するビットが禁止され、他方の値が「第２の値」である場合に、ストレージ表面に書き込まれる上書きパターンｖ０、ｖ１、ｖ２、…、を、下記に従ってコード化入力データｂ０、ｂ１、ｂ２、…、から生成することができる。
・第１の方法について、ピットが、データ・ストレージ・デバイスの第１の値のビットを表す場合に、ｉ≧１について、
【数９３】
2004005969.tif 000083
であり、ｖ０が第１の値を有し、ピットが、データ・ストレージ・デバイスの第２の値のビットを表す場合に、ｉ≧１について、ｖｉ＝ｂｉ−１であり、ｖ０が第２の値を有する。
・第２の方法について、ピットが、データ・ストレージ・デバイスの第１の値のビットを表す場合に、ｉ≧２について、
【数９４】
2004005969.tif 000084
であり、ｖ０が第１の値を有し、
【数９５】
2004005969.tif 000085
であり、ピットが、データ・ストレージ・デバイスの第２の値のビットを表す場合に、ｉ≧２について、
【数９６】
2004005969.tif 000086
であり、ｖ０が第２の値を有し、ｖ１＝ｂ０である。
両方の方法について、ピットが第２の値を有するビットを表す場合に、書込動作を検討することによって、結果の記録されるビット・パターンが、コード化入力データｂ０、ｂ１、ｂ２、…、などの補数であることがわかる。すなわち、上書き動作の結果は、
【数９７】
2004005969.tif 000087
などである。そのような実施形態では、書込パターン選択が、上の例と同様に使用される場合に、書込パターンがストレージ表面のクリーンな区域に書き込まれる時に、コード化入力データの補数が、書込パターンとして使用される。したがって、書込パターン・セレクタは、この場合にはコード化入力データｂ０、ｂ１、ｂ２、…、を反転し、制御信号に応答して、適宜、ビット・パターンｖ０、ｖ１、ｖ２、…、などと
【数９８】
2004005969.tif 000088
などの１つとして、書込パターンを選択する。また、そのような実施形態のデータ読み戻し時に、データは、ストレージ表面から読み取られたデータの補数をとり、その後、元の入力データ・コード化の逆を実行し、これによって、入力データを回復することによって、デコードされる。
【００５４】
上書きパターン・ジェネレータは、上の実施形態では普通にディジタル論理ゲートによって実施されるが、もちろん、望まれるならば、その機能性をソフトウェアで実施することができる。多数の他の変更および修正を、本発明の範囲から逸脱せずに、上で説明した特定の実施形態に対して行うことができる。
【００５５】
まとめとして、本発明の構成に関して以下の事項を開示する。
【００５６】
（１）探針ベース・データ・ストレージ・デバイス（１）でデータを上書きする方法であって、データが、前記デバイスの探針によってストレージ表面（４）に形成されるピットの存在および不在によって表され、
コード化入力データの第１の値の連続するビットが、他の値の少なくとも１つのビットによって区切られるように、入力データをコード化するステップと、
ピットが前記データ・ストレージ・デバイス（１）の前記第１の値のビットを表す場合に、ｉ≧１について
【数９９】
2004005969.tif 000089
であり、ｖ０が前記第１の値を有し、ピットが前記データ・ストレージ・デバイス（１）の前記他の値のビットを表す場合に、ｉ≧１についてｖｉ＝ｂｉ−１であり、ｖ０が前記他の値を有するように、前記コード化入力データ・ビットｂ０、ｂ１、ｂ２、…、から上書きデータ・ビットｖ０、ｖ１、ｖ２、…、を生成するステップと、
前記上書きデータ・ビットを用いて前記ストレージ表面（４）にデータを上書きするステップと
を含む方法。
（２）探針ベース・データ・ストレージ・デバイス（１）でデータを上書きする方法であって、データが、前記デバイスの探針によってストレージ表面（４）に形成されるピットの存在および不在によって表され、
コード化入力データの第１の値の連続するビットが、他の値の少なくとも１つのビットによって区切られるように、入力データをコード化するステップと、
ピットが、前記データ・ストレージ・デバイス（１）の前記第１の値のビットを表す場合に、ｉ≧２について
【数１００】
2004005969.tif 000090
であり、ｖ０が前記第１の値を有し、
【数１０１】
2004005969.tif 000091
であり、ビットが、前記データ・ストレージ・デバイス（１）の前記他の値のビットを表す場合に、ｉ≧２について
【数１０２】
2004005969.tif 000092
であり、ｖ０が前記他の値を有し、ｖ１＝ｂ０になるように、前記コード化入力データ・ビットｂ０、ｂ１、ｂ２、…、から上書きデータ・ビットｖ０、ｖ１、ｖ２、…、を生成するステップと、
前記上書きデータ・ビットを用いて前記ストレージ表面（４）にデータを上書きするステップと
を含む方法。
（３）ピットが、前記データ・ストレージ・デバイス（１）の前記第１の値のビットを表す、上記（１）または（２）に記載の方法。
（４）前記第１の値が、「１」である、上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の方法。
（５）前記第１の値の連続するビットが、前記他の値の少なくともｄ個、多くともｋ個のビットによって区切られるように、前記入力データがコード化され、ｄおよびｋが、所定の数であり、ｄ≧１である、上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の方法。
（６）前記入力データが、ｄ＝１およびｋ＝３の比率１／２コードを使用してコード化される、上記（５）に記載の方法。
（７）ｄ＝２である、上記（５）に記載の方法。
（８）前記入力データが、ｄ＝２およびｋ＝１０の比率８／１６コードを使用してコード化される、上記（７）に記載の方法。
（９）探針ベース・データ・ストレージ・デバイス（１）にデータを保管する方法であって、データが、前記デバイスの探針によってストレージ表面（４）に形成されるピットの存在および不在によって表され、
コード化入力データの第１の値の連続するビットが、他の値の少なくとも１つのビットによって区切られるように、入力データをコード化するステップと、
ピットが、前記データ・ストレージ・デバイス（１）の前記第１の値のビットを表す場合に、ｉ≧１について
【数１０３】
2004005969.tif 000093
であり、ｖ０が前記第１の値を有し、ピットが、前記データ・ストレージ・デバイス（１）の前記他の値のビットを表す場合に、ｉ≧１についてｖｉ＝ｂｉ−１であり、ｖ０が前記他の値を有するように、前記コード化入力データ・ビットｂ０、ｂ１、ｂ２、…、から上書きデータ・ビットｖ０、ｖ１、ｖ２、…、を生成するステップと、
ピットが、前記データ・ストレージ・デバイス（１）の前記第１の値のビットを表す場合に、書込パターンが前記ストレージ表面（４）のクリーンな区域に書き込まれる時に、前記コード化入力データが前記書込パターンとして選択され、前記書込パターンが前記ストレージ表面（４）のデータを上書きする時に、前記上書きデータ・ビットが前記書込パターンとして選択され、ピットが、前記データ・ストレージ・デバイス（１）の前記他の値のビットを表す場合に、前記書込パターンが前記ストレージ表面（４）のクリーンな区域に書き込まれる時に、前記コード化入力データの補数が前記書込パターンとして選択され、前記書込パターンが前記ストレージ表面（４）のデータを上書きする時に、前記上書きデータ・ビットが前記書込パターンとして選択されるように、前記ストレージ表面（４）に書き込まれる前記書込パターンを選択するステップと、
前記書込パターンを前記ストレージ表面（４）に書き込むステップと
を含む方法。
（１０）探針ベース・データ・ストレージ・デバイス（１）にデータを保管する方法であって、データが、前記デバイスの探針によってストレージ表面（４）に形成されるピットの存在および不在によって表され、
コード化入力データの第１の値の連続するビットが、他の値の少なくとも１つのビットによって区切られるように、入力データをコード化するステップと、
ピットが、前記データ・ストレージ・デバイス（１）の前記第１の値のビットを表す場合に、ｉ≧２について
【数１０４】
2004005969.tif 000094
であり、ｖ０が前記第１の値を有し、
【数１０５】
2004005969.tif 000095
であり、ビットが、前記データ・ストレージ・デバイス（１）の前記他の値のビットを表す場合に、ｉ≧２について
【数１０６】
2004005969.tif 000096
であり、ｖ０が前記他の値を有し、ｖ１＝ｂ０になるように、前記コード化入力データ・ビットｂ０、ｂ１、ｂ２、…、から上書きデータ・ビットｖ０、ｖ１、ｖ２、…、を生成するステップと、
ピットが、前記データ・ストレージ・デバイス（１）の前記第１の値のビットを表す場合に、書込パターンが前記ストレージ表面（４）のクリーンな区域に書き込まれる時に、前記コード化入力データが前記書込パターンとして選択され、前記書込パターンが前記ストレージ表面（４）のデータを上書きする時に、前記上書きデータ・ビットが前記書込パターンとして選択され、ピットが、前記データ・ストレージ・デバイス（１）の前記他の値のビットを表す場合に、前記書込パターンが前記ストレージ表面（４）のクリーンな区域に書き込まれる時に、前記コード化入力データの補数が前記書込パターンとして選択され、前記書込パターンが前記ストレージ表面（４）のデータを上書きする時に、前記上書きデータ・ビットが前記書込パターンとして選択されるように、前記ストレージ表面（４）に書き込まれる前記書込パターンを選択するステップと、
前記書込パターンを前記ストレージ表面（４）に書き込むステップと
を含む方法。
（１１）探針ベース・データ・ストレージ・デバイス（１）にデータを保管し、回復する方法であって、データが、前記デバイスの探針によってストレージ表面（４）に形成されるピットの存在および不在によって表され、前記方法が、上記（１）ないし（１０）のいずれかに記載の方法によってストレージ表面（４）にデータを保管するステップと、
・ピットが前記データ・ストレージ・デバイス（１）の前記第１の値のビットを表す場合に、前記コード化入力データを生成するために前記入力データに適用された前記コード化の逆を実行することと、
・ピットが前記データ・ストレージ・デバイス（１）の前記他の値のビットを表す場合に、前記コード化入力データを生成するために、前記ストレージ表面から読み取られたデータの補数をとり、その後、前記入力データに適用された前記コード化の逆を実行することと
によって、ストレージ表面（４）から読み取られたデータをデコードするステップと
を含む方法。
（１２）探針ベース・データ・ストレージ・デバイス（１）に保管するためにデータをコード化するコード化装置であって、データが、前記デバイスの探針によってストレージ表面（４）に形成されるピットの存在および不在によって表され、
コード化入力データの第１の値の連続するビットが、他の値の少なくとも１つのビットによって区切られるように、前記デバイス（１）に保管される入力データをコード化するコーダ（７）と、
前記ストレージ表面（４）のデータを上書きするために、前記コード化入力データ・ビットｂ０、ｂ１、ｂ２、…、から上書きデータ・ビットｖ０、ｖ１、ｖ２、…、を生成する上書きパターン・ジェネレータ（８）であって、前記上書きデータ・ビットが、（ａ）ｉ≧１について
【数１０７】
2004005969.tif 000097
であり、ｖ０が前記第１の値を有する関係と、（ｂ）ｉ≧１についてｖｉ＝ｂｉ−１であり、ｖ０が前記他の値を有する関係との１つを満足する、上書きパターン・ジェネレータ（８）と
を含む装置。
（１３）探針ベース・データ・ストレージ・デバイス（１）に保管するためにデータをコード化するコード化装置であって、データが、前記デバイスの探針によってストレージ表面（４）に形成されるピットの存在および不在によって表され、
コード化入力データの第１の値の連続するビットが、他の値の少なくとも１つのビットによって区切られるように、前記デバイス（１）に保管される入力データをコード化するコーダ（７）と、
前記ストレージ表面のデータを上書きするために、前記コード化入力データ・ビットｂ０、ｂ１、ｂ２、…、から上書きデータ・ビットｖ０、ｖ１、ｖ２、…、を生成する上書きパターン・ジェネレータ（８）であって、前記上書きデータ・ビットが、（ａ）ｉ≧２について
【数１０８】
2004005969.tif 000098
であり、ｖ０が前記第１の値を有する関係と、（ｂ）
【数１０９】
2004005969.tif 000099
であり、ｉ≧２について
【数１１０】
2004005969.tif 000100
であり、ｖ０が前記他の値を有し、ｖ１＝ｂ０である関係との１つを満足する、上書きパターン・ジェネレータ（８）と
を含む装置。
（１４）めいめいが前記コード化入力データおよび前記上書きデータ・ビットを受け取るように接続された入力の対を有する書込パターン・セレクタ（９）を含み、前記セレクタ（９）が、制御信号に応答して、前記ストレージ表面（４）に書き込まれる書込パターンを選択し、前記セレクタが、
前記上書きデータ・ビットが関係（ａ）を満足する場合に、前記セレクタが、前記制御信号に応答して、前記書込パターンとして前記コード化入力データおよび上書きデータ・ビットの１つを選択し、
前記上書きデータ・ビットが関係（ｂ）を満足する場合に、前記セレクタが、前記制御信号に応答して、前記書込パターンとして前記上書きデータ・ビットおよび前記コード化入力データの補数の１つを選択する
ように配置される
上記（１２）または（１３）に記載の装置。
（１５）前記上書きデータ・ビットが関係（ａ）を満足する場合に、前記書込パターンが前記ストレージ表面（４）のクリーンな区域に書き込まれる時に、前記コード化入力データが前記書込パターンとして選択され、前記書込パターンが前記ストレージ表面（４）のデータを上書きする時に、前記上書きデータ・ビットが前記書込パターンとして選択され、
前記上書きデータ・ビットが関係（ｂ）を満足する場合に、前記書込パターンが前記ストレージ表面（４）のクリーンな区域に書き込まれる時に、前記コード化入力データの補数が前記書込パターンとして選択され、前記書込パターンが前記ストレージ表面（４）のデータを上書きする時に、前記上書きデータ・ビットが前記書込パターンとして選択されるように前記制御信号を生成するコントローラ（６）を含む、上記（１４）に記載の装置。
（１６）探針ベース・データ・ストレージ・デバイス（１）内でデータをコード化し、デコードする装置（５）であって、データが、前記デバイスの探針によってストレージ表面（４）に形成されるピットの存在および不在によって表され、
上記（１２）ないし（１５）のいずれか一項に記載のコーディング装置と、
前記ストレージ表面（４）から読み取られたデータをデコードするデコーダ（１０）であって、デコーダ（１０）が、前記コーダ（７）によって実施される前記コードの逆を実施するように配置される、デコーダ（１０）と
を含む装置。
（１７）探針ベース・データ・ストレージ装置（１）であって、
ストレージ表面（４）と、
前記表面（４）のビット位置のピットの存在および不在によってデータが表現されるように、その中にピットを形成することによって前記ストレージ表面（４）にデータを保管する探針機構（２）と、
コード化入力データの第１の値の連続するビットが、他の値の少なくとも１つのビットによって区切られるように、前記装置（１）によって保管される入力データをコード化するコーダ（７）と、
ピットが、前記第１の値を表す場合に、ｉ≧１について
【数１１１】
2004005969.tif 000101
であり、ｖ０が前記第１の値を有し、ピットが前記他の値のビットを表す場合に、ｉ≧１について、ｖｉ＝ｂｉ−１であり、ｖ０が前記他の値を有するように、前記コード化入力データ・ビットｂ０、ｂ１、ｂ２、…、から上書きデータ・ビットｖ０、ｖ１、ｖ２、…、を生成する上書きパターン・ジェネレータ（８）とを含み、前記上書きデータ・ビットが、ストレージ表面（４）でのデータの上書きに使用される探針機構（２）に供給される
探針ベース・データ・ストレージ装置（１）。
（１８）探針ベース・データ・ストレージ装置（１）であって、
ストレージ表面（４）と、
前記表面（４）のビット位置のピットの存在および不在によってデータが表現されるように、その中にピットを形成することによって前記ストレージ表面（４）にデータを保管する探針機構（２）と、
コード化入力データの第１の値の連続するビットが、他の値の少なくとも１つのビットによって区切られるように、前記装置（１）によって保管される入力データをコード化するコーダ（７）と、
ピットが、前記第１の値を表す場合に、ｉ≧２について
【数１１２】
2004005969.tif 000102
であり、ｖ０が前記第１の値を有し、
【数１１３】
2004005969.tif 000103
であり、ピットが前記他の値のビットを表す場合に、ｉ≧２について、
【数１１４】
2004005969.tif 000104
であり、ｖ０が前記他の値を有し、ｖ１＝ｂ０であるように、前記コード化入力データ・ビットｂ０、ｂ１、ｂ２、…、から上書きデータ・ビットｖ０、ｖ１、ｖ２、…、を生成する上書きパターン・ジェネレータ（８）と
を含み、前記上書きデータ・ビットが、前記上書きデータ・ビットを用いるストレージ表面（４）でのデータの上書きに使用される探針機構（２）に供給される
探針ベース・データ・ストレージ装置（１）。
（１９）めいめいが前記コード化入力データおよび前記上書きデータ・ビットを受け取るように接続された入力の対を有する書込パターン・セレクタ（９）であって、前記セレクタ（９）が、制御信号に応答して、前記ストレージ表面（４）に書き込むために、前記探針機構（２）に供給される書込パターンを選択し、前記セレクタが、ピットが前記第１の値のビットを表す場合に、前記制御信号に応答して、前記コード化入力データおよび上書きデータ・ビットの１つが前記書込パターンとして選択され、ピットが前記他の値のビットを表す場合に、前記制御信号に応答して、前記上書きデータ・ビットおよび前記コード化入力データの補数の１つが前記書込パターンとして選択されるように配置される、書込パターン・セレクタ（９）と、
ピットが前記第１の値のビットを表す場合に、書込パターンが前記ストレージ表面（４）のクリーンな区域に書き込まれる時に、前記コード化入力データが前記書込パターンとして選択され、前記書込パターンが前記ストレージ表面（４）のデータを上書きする時に、前記上書きデータ・ビットが前記書込パターンとして選択され、ピットが前記他の値のビットを表す場合に、前記書込パターンが前記ストレージ表面（４）のクリーンな区域に書き込まれる時に、前記コード化入力データの補数が前記書込パターンとして選択され、前記書込パターンが前記ストレージ表面（４）のデータを上書きする時に、前記上書きデータ・ビットが前記書込パターンとして選択されるように、前記制御信号を生成するコントローラ（６）と、
を含む、上記（１７）または（１８）に記載の装置。
（２０）前記ストレージ表面から読み取られたデータをデコードするデコーダ（１０）を含み、前記デコーダが、
ピットが前記第１の値のビットを表す場合に、前記コード化入力データを生成するために、前記入力データに適用された前記コード化の逆を実行することと、ピットが前記他の値のビットを表す場合に、前記コード化入力データを生成するために、前記ストレージ表面から読み取られたデータの補数をとり、その後、前記入力データに適用された前記コード化の逆を実行することと
によって前記入力データを回復するように配置される、上記（１７）ないし（１９）のいずれか一項に記載の装置。
（２１）前記探針機構（２）が、前記ストレージ表面（４）にデータを書き込むための、複数の個別にアドレス可能な探針を含む、上記（１７）ないし（２０）のいずれか一項に記載の装置。
（２２）ピットが、前記データ・ストレージ装置（１）の前記第１の値のビットを表す、上記（１７）ないし（２１）のいずれか一項に記載の装置。
（２３）前記第１の値が、「１」である、上記（１２）ないし（２２）のいずれか一項に記載の装置。
（２４）前記コーダ（７）が、前記第１の値の連続するビットが、前記他の値の少なくともｄ個、多くともｋ個のビットによって区切られるように前記入力データをコード化するように配置され、ｄおよびｋが所定の数であり、ｄ≧１である、上記（１２）ないし（２３）のいずれか一項に記載の装置。
（２５）前記コーダ（７）が、ｄ＝１およびｋ＝３の比率１／２コードを使用して前記入力データをコード化するように配置される、上記（２４）に記載の装置。
（２６）ｄ＝２である、上記（２４）に記載の装置。
（２７）前記コーダ（７）が、ｄ＝２およびｋ＝１０の比率８／１６コードを使用して前記入力データをコード化するように配置される、上記（２６）に記載の装置。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する探針ベース・データ・ストレージ・デバイスの概略ブロック図である。
【図２】本発明を実施する２つの異なるデータ上書き方法を使用する図１のデバイスの上書き動作を示す図である。
【図３】第２のデータ上書き方法を使用する図１のデバイスの上書きパターン・ジェネレータの論理実施形態を示す図である。
【図４】図１のデバイスで使用することができる（ｄ、ｋ）コードの一例の状態図である。
【図５】図１のデバイスで使用することができる（ｄ、ｋ）コードの一例の状態図である。
【図６】本発明の実施形態で第１および第２のデータ上書き方法と共に使用することができる３つの（ｄ、ｋ）コードの使用を比較する表である。
【符号の説明】
１　探針ベース・ストレージ・デバイス
２　Ｍｉｌｌｉｐｅｄｅ探針ストレージ・アレイ
３　アレイ・ドライバおよび検出器回路
４　高分子ストレージ・メディア
５　コード化／デコード装置
６　システム・コントローラ
７　（ｄ、ｋ）コーダ
８　上書きパターン・ジェネレータ
９　書込パターン・セレクタ
１０　（ｄ、ｋ）デコーダ
【図１】
2004005969.tif 000122
【図２】
2004005969.tif 000123
【図３】
2004005969.tif 000124
【図４】
2004005969.tif 000125
【図５】
2004005969.tif 000126
【図６】
2004005969.tif 000127