(57)【要約】【課題】  データ記憶装置およびそのトラッキング方法を提供する。【解決手段】  データが記録または消去できるデータ記憶媒体、前記データ記憶媒体上をスキャンしてデータを検出する複数のプローブ、前記データ記憶媒体またはプローブを駆動するスキャナ、および前記スキャナに制御信号を提供する制御部を含むデータ記憶装置のトラッキング方法において、(ａ)プローブまたはデータ記憶媒体を振動させる段階と、(ｂ)前記振動による前記プローブのデータ記憶媒体上における経路誤差を検出する段階と、(ｃ)前記経路誤差に対応して前記プローブの前記データ記憶媒体上におけるスキャン位置を補正する段階と、を含むデータ記憶装置のトラッキング方法および装置。これにより、簡単な補償アルゴリズムでデータ記憶媒体でデータを記録／再生する場合に高い信頼性を確保することができる。【選択図】      図２
2005158247.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データを記録または消去できるデータ記憶媒体と、前記データ記憶媒体上をスキャンしてデータを検出する複数のプローブと、前記データ記憶媒体またはプローブを駆動するスキャナと、前記スキャナに制御信号を提供する制御部とを含むデータ記憶装置のトラッキング方法において、
(ａ)プローブまたはデータ記憶媒体を振動させる段階と、
(ｂ)前記振動による前記プローブのデータ記憶媒体上における経路誤差を検出する段階と、
(ｃ)前記経路誤差に対応して前記プローブの前記データ記憶媒体上におけるスキャン位置を補正する段階と、を含むことを特徴とするデータ記憶装置のトラッキング方法。
【請求項２】
前記(ａ)段階は、
前記制御部で発生させた低周波によって前記プローブまたは前記データ記憶媒体を振動させることを特徴とする請求項１に記載のデータ記憶装置のトラッキング方法。
【請求項３】
前記(ｂ)段階は、
前記プローブによって前記データ記憶媒体のデータを検出する段階と、
前記データ記憶媒体のデータ位置パターンと同期させた信号を生成する段階と、
前記生成した信号によって前記プローブの経路誤差を検出する段階と、を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のデータ記憶装置のトラッキング方法。
【請求項４】
前記(ｃ)段階は、
検出された経路誤差に対応して前記制御部で低周波信号のｄｃレベルを変化させ、前記プローブを駆動するスキャナに前記ｄｃレベルを変化させた低周波信号を提供してなされることを特徴とする請求項３に記載のデータ記憶装置のトラッキング方法。
【請求項５】
データを記録または消去できるデータ記憶媒体と、前記データ記憶媒体上をスキャンしてデータを検出する複数のプローブと、前記プローブを駆動するスキャナと、これらを制御する制御部とを含むデータ記憶装置において、前記制御部は、
前記プローブによって検出されたデータ記憶媒体のデータパターンと同期させた信号を生成する同期化装置と、
前記データパターンと同期させた信号によって前記プローブの経路誤差を検出する経路誤差検出器と、
前記経路誤差検出器で検出された経路誤差に対する補正値を前記スキャナに伝達する補償器と、
前記スキャナに振動信号を提供する振動信号発生器と、を含むことを特徴とするデータ記憶装置。
【請求項６】
前記データパターンと同期させた信号を生成して伝送する同期化装置に連結され、前記振動信号発生器および経路誤差検出器の動作タイミングを制御するインタラプト発生器をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載のデータ記憶装置。                                                                                
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データ（情報）記憶（記録）装置および記憶（記録）されたデータ（の位置）をトラッキングする方法に係り、より詳細には記憶媒体に記録されたデータの位置を走査プローブ顕微法（Scanning Probe Microscopy：ＳＰＭ）技術を利用して精密にトラッキングする方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＳＰＭ技術を利用したプローブ方式の高密度データ記憶装置は、データを記録／消去できるデータ記憶媒体と、前記データ記憶媒体にデータを記録／再生する探針およびその探針を装着したカンチレバーを含むプローブと、前記データ記憶媒体を搬送するｘｙステージと、前記データ記憶装置に命令を出して制御する制御部と、そのためのさまざまな信号処理をおこなう信号処理部とを主に備えてなる。高密度にデータを記録し、それを再生するためには、精度の高いトラッキングの方法が必要とされる。
【０００３】
ＳＰＭ技術を利用したプローブ方式の高密度データ記憶装置においてデータの記録／再生のためにデータの位置をトラッキングする従来の方式は次の３種類に分けられる。
【０００４】
第一に、記録および再生されるデータと区別されるデータ記憶媒体の物理的または電気的な信号を利用する方法である。この方法は特許文献１、特許文献２、特許文献３、および特許文献４に開示されている。前記特許は金属パターンを形成させる方法と、データ記憶媒体に物理的な屈曲（ランドとグルーブ）を形成する方法を開示するものであるが、データ記憶媒体に十分に精細なパターンや屈曲を精密に形成することは技術的に難度が高い。また、物理的な屈曲自体をデータの再生および記録のメカニズムとして利用するので実際に適用できる範囲が限定されるという短所がある。
【０００５】
第二に、プローブまたはデータ記憶媒体を振動させてデータ記憶媒体に記録されたデータの中心位置を変調する方法がある。この方法は特許文献５に開示されている。この方式では高周波でデータ記憶媒体を振動させて変調および復調原理を用いる。しかし、データ記憶媒体を高周波で振動させることは難しく、変調および復調の原理を用いるので検出回路が複雑になり検出時間の遅延が発生するという問題がある。
【０００６】
第三に、データ記憶媒体に記録されるデータの位置中心とデータを記録および検出するプローブとの相対的な変位を利用する方法がある。この方法は特許文献６および特許文献７に開示されている。しかし、この方法には、データパターンをデータ記憶媒体に非常に精密に記録しなければならない点が問題となる。特に、特許文献６の場合、連続的にデータをトラッキングできないのでトラッキング速度が比較的遅い。したがって、外部環境の変化に非常に影響を受けやすいことも問題である。
【特許文献１】米国特許第５，１３２，９３４号明細書
【特許文献２】米国特許第５，３９６，４８３号明細書
【特許文献３】米国特許第５，８５６，９６７号明細書
【特許文献４】米国特許第６，３７０，１０７号明細書
【特許文献５】米国特許第５，４０４，３４９号明細書
【特許文献６】米国特許第５，２０２，８７９号明細書
【特許文献７】米国特許第６，１９５，３１３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は前記問題点を解決するためのものであって、データを記録／再生するプローブの探針がデータ記憶媒体のデータの位置から離れる偏差を連続的に検出することにより、媒体上の正確なパターン形成を必要とせず、簡単な補償アルゴリズムで補償できるデータ記憶装置のトラッキング方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、前記目的を達成するためのものであって、データを記録または消去できるデータ記憶媒体と、前記データ記憶媒体上をスキャンしてデータを検出する複数のプローブと、前記データ記憶媒体またはプローブを駆動するスキャナと、前記スキャナに制御信号を提供する制御部とを含むデータ記憶装置のトラッキング方法において、(ａ)プローブまたはデータ記憶媒体を振動させる段階と、(ｂ)前記振動による前記プローブのデータ記憶媒体上における経路誤差を検出する段階と、(ｃ)前記経路誤差に対応して前記プローブの前記データ記憶媒体上におけるスキャン位置を補正する段階と、を含むデータ記憶装置のトラッキング方法を提供する。
本発明において、好ましくは、前記(ａ)段階は、低周波によって前記プローブまたは前記データ記憶媒体を振動させることを特徴とする。
本発明において、好ましくは、前記(ｂ)段階は、前記プローブによって前記データ記憶媒体のデータを検出する段階と、前記データ記憶媒体のデータ位置パターンと同期させた信号を生成する段階と、前記生成した信号によって前記プローブの経路誤差を検出する段階と、を含むことを特徴とする。
本発明において、好ましくは、前記(ｃ)段階は、検出された経路誤差に対応して前記制御部で低周波信号のｄｃレベルを変化させ、これ（ｄｃレベルを変化させた低周波信号）を前記プローブを駆動するスキャナに提供することを特徴とする。
また本発明では、データを記録または消去できるデータ記憶媒体と、前記データ記憶媒体上をスキャンしてデータを検出する複数のプローブと、前記プローブを駆動するスキャナと、これらを制御する制御部とを含むデータ記憶装置において、前記制御部が、前記プローブによって検出されたデータ（位置）パターンと同期させた信号を生成する同期化装置と、前記データパターンと同期させた信号によって前記プローブの経路誤差を検出する経路誤差検出器と、前記経路誤差検出器で検出された経路誤差に対する補正値を前記スキャナに伝達する補償器と、前記スキャナに振動信号を提供する振動信号発生器と、を含むことを特徴とする、データ記憶装置を提供する。
本発明において、前記データパターンと同期させた信号を生成して伝送する同期化装置に連結され、前記振動信号発生器および経路誤差検出器の動作タイミングを制御するインタラプト発生器をさらに含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、正確なパターンを必要とせずデータを記録／再生するプローブの探針がデータ記憶媒体のデータの位置から外れる偏差を連続的に検出してそれを簡単な補償アルゴリズムで補償するので、データ記憶媒体でデータを記録／再生する場合に高い信頼性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付した図面に基づき、本発明に係るデータ記憶装置のトラッキング方法についてより詳細に説明する。
【００１１】
図１Ａは、データ記憶装置の一例を示す図面である。図１Ａを参照すれば、データ記憶装置は、データの記録と消去が可能なデータ記憶媒体１０と、そのデータ記憶媒体１０内にデータを記録し、そこからデータを読み取る探針を含むプローブ１１とを含んでいる。データ記憶媒体１０はステージ１２上に位置し、ステージ１２は制御部１４の信号を受けるスキャナ１３によって駆動される。ここで、スキャナ１３はステージ１２を駆動する代わりにプローブ１１を駆動してデータ記憶媒体１０にデータを記録／再生するものとしてもよい。
【００１２】
データ記憶媒体１０には、データが記録できるＮ×Ｍ個のデータ領域Ａと前記データ領域Ａの位置情報を保持するＨ個のサーボ領域Ｂがあり、それぞれデータ領域ＡにはＮ×Ｍ個のプローブが、サーボ領域ＢにはＨ個のプローブが設けられている。一般にプローブ１１は、データ記憶媒体１０の記録面上に接触するか所定距離をおいて位置する探針（図３の１１ａ）とこれを支持するカンチレバー（図３の１１ｂ）とを含んでいる。
【００１３】
図１Ｂは、図１Ａのデータ領域Ａを示す図面であり、図１Ｃは、図１Ａのサーボ領域Ｂを示す図面である。図１Ｂに示すように、データ領域Ａはｎ×ｍ個のデータ単位セルを含んでいる。図１Ｃに示すように、サーボ領域Ｂはｎ×ｍ個のサーボ単位セルを含んでいる。プローブ１１は、このようなデータ単位セルおよびサーボ単位セルの上部を移動しつつそれぞれの単位セルでのデータの読み取りと記録をおこなう。このような単位セルの一部を抜粋して図１Ｄに示した。図１Ｄに示すように、単位セル２２内には「０」または「１」を表すデータビット２１が含まれており、各データビット２１は半径Ｒの大きさを有している。それぞれの単位セル２２は横および縦のサイズが４Ｒおよび２Ｒであると仮定する。図１Ｄにおいては、３列(ｍ1、ｍ2、ｍ3）の単位セル２２の集合を示している。ここで、上下に隣り合って位置した列(ｍ1とｍ2、ｍ2とｍ3）相互のデータビット２１の位置は互いに１８０°の位相差を示している。
【００１４】
以下、図２を参照して本発明に係るデータ記憶装置のトラッキング方法の一実施の形態を、より詳細に説明する。図２は、本発明に係るデータ記憶媒体のトラッキング方法を説明する図面である。
【００１５】
図２においては、図１Ｄに示したように、データ単位セルまたはサーボ単位セル２２内のデータビット２１の一部である３列(ｍ1、ｍ2およびｍ3)を抜粋して示す。プローブ１１がデータ記憶媒体１０の上部をスキャンする。この時、それぞれのサーボ領域Ａとデータ領域Ｂ上に位置するプローブ１１の探針１１ａはデータ単位セルまたはサーボ単位セル２２の列(ｍ1、ｍ2、ｍ3)方向にスキャンしてデータを記録／再生する。各単位セル２２は、所定の規則にしたがって「０」または「１」のデータが記録されている。参照符号２１ａは、データ「１」が記録されたデータビットを示し、２１ｂはデータ「０」が記録されたデータビットを示す。
【００１６】
ｍ2列方向にプローブ１１（具体的には探針１１ａ）がスキャンする。外部環境の影響にもかかわらず、データを正確にトラッキングするために上位列ｍ1と下位列ｍ3間の列ｍ2に探針１１ａが振動しつつスキャンする。この時、加えられる振動は、図１Ａに示したスキャナ１３によってデータ記憶媒体１０を振動させるか、プローブ１１自体を振動させることにより得られるものである。すなわち、制御部１４でスキャナ１３に信号を伝送してデータ記憶媒体１０またはプローブ１１を低周波で振動させているのである。実際探針１１ａの初期振動は低周波による振動と外部環境によってデータ記憶装置に加えられる振動との和になる。図２に示すように、探針１１ａのスキャン波の周期はデータビット２１の半径Ｒの８倍である８Ｒとなる。このような探針１１ａの振動の周期および振幅はデータ記憶媒体１０およびプローブ１１の特性によって変化させることができる。
【００１７】
図２に示すように、「１」のデータを持つデータビット上部をスキャンするときに、プローブ信号が探針１１ａにより検出される。この場合、外部環境の影響によって下位列ｍ3に探針１１ａが侵入する。これによってプローブ信号に侵入信号（経路誤差信号）２４が検出される。侵入信号２４が検出されると、制御部１４では補償信号が加えられる。ここで、侵入の程度によって侵入信号２４の大きさが変わるので、これを勘案して適切な大きさの補償信号がスキャナ１３を通じてデータ記憶媒体１０またはプローブ１１に加えられる。図２のプローブ信号を参照すれば、侵入信号２４が検出された位置で補償信号が提供されたことを確認することができる。したがって、この時からは探針１１ａの振動(Ｗ)２３はＷ0の大きさを有する三角波とＷCの大きさを有する補償信号との和になる。この時、探針１１ａのスキャン位置が正確であるか測定するためのオフトラック（経路誤差）チェックはスキャン方向で記録および再生対象列ｍ2の上位列ｍ1および下位列ｍ3のデータビットの位置であることがわかる。このようなＷCの大きさを有する補償信号により、探針１１ａのスキャン位置がＷCだけ上部に移動する。
【００１８】
外部環境の変化によって探針１１ａのスキャン位置が記録および再生対象列ｍ2の上部のｍ1に侵入する場合にも同じ過程が進行する。これを説明すれば、ｍ2列をスキャンする探針１１ａを通じてデータビット２１に記録されたデータが現れる。この時、ｍ2列上部のｍ1列のデータビット領域を探針がスキャンすれば、侵入領域の大きさに関するデータをプローブ信号から判定することができる。これにより、制御部１４は、侵入情報に基づき、データ記憶媒体１０またはプローブ１１に侵入信号に対応する補償信号を提供する。補償信号によってスキャナ１３はデータ記憶媒体１０またはプローブ１１の振動位置を下側に下げる。これを整理すれば、まずプローブ１１またはデータ記憶媒体１０を振動させ、前記振動によるプローブ１１のデータ記憶媒体１０上における経路誤差を検出し、前記経路誤差に対応してスキャナ１３でプローブ１１のスキャン位置を補正しているのである。
【００１９】
前記のようなデータ記憶装置において精密にデータをトラッキングするための構成を示したものが図３である。図３を参照して図１のデータ記憶装置の、特に制御部１４を詳細に説明すれば次の通りである。左側のサーボ領域にデータが記録された領域２１ａの列方向にプローブのカンチレバー１１ｂに付着された探針１１ａがスキャンしてデータを再生することができる。そして、右側のデータ領域でもデータ記録領域の列方向にプローブのカンチレバー１１ｂに付着された探針１１ａがスキャンしつつデータを記録／再生することができる。データを記録および再生するためにスキャン信号発生器によって信号を発生させ、その信号をスキャナに提供し、これを受けたスキャナがデータ記憶媒体１０またはプローブ１１を駆動させる。この時、サーボ領域とデータ領域に対するプローブとの間には同じ変位が発生する。
【００２０】
左側のサーボ領域のデータを再生(検出)すれば、そのデータのパターンと同期させた信号を同期化装置で生成してこれをインタラプト発生器に伝送する。このような信号によってオフトラック検索器（経路誤差検出器）、振動信号発生器および記録／再生制御器の動作タイミングが制御される。すなわち、前記オフトラック検索器で探針１１ａがトラックから外れたことが検出されると、補償器で低周波振動信号のｄｃレベルを変化させてスキャナ１３にこれを提供する。この時、振動信号発生器から発生した信号が共にスキャナ１３に提供されて探針１１ａの振動範囲が変更される。これにより、データ領域をスキャンするプローブ１１を通じて記録／再生制御器でデータ領域にデータを記録したりデータ領域からデータを再生したりすることが可能になる。
【００２１】
図４は、本発明に係るデータ記憶装置のトラッキング方法によってプローブをデータ記憶媒体にデータを記録または再生するためにスキャンさせた場合の波形を示したグラフである。図４を図２と共に参照すれば、補償信号が加えられていない状態で探針１１ａは外部環境の影響によりｍ2列のデータビット２１上で参照符号４５のような形態に振動する。ここで、データビット２１の半径Ｒを超えた状態でスキャンする場合があることがわかる。すなわち、上部のｍ1列のデータビットの位置４１および下部のｍ3列のデータビットの位置４２に探針１１ａが侵入した場合が生じたことがわかる。これに対して補償信号４４を加えて探針１１ａのスキャン形態を調整することにより、ｍ2列のデータビットの中心に近接な位置でスキャンすることができるようになる。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明は、データ記憶装置およびそのデータ記憶装置に保存されたデータを精密にトラッキングする方法に係り、特にデータの位置をＳＰＭによってトラッキングする技術分野で広く用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１Ａ】本発明によるデータ記憶装置の一例を示す概略図である。
【図１Ｂ】データ記憶媒体のデータ領域を示す図面である。
【図１Ｃ】データ記憶媒体のサーボ領域を示す図面である。
【図１Ｄ】データ記憶媒体のデータビットの一部を抜粋した図面である。
【図２】本発明に係るデータ記憶装置のトラッキング方法を示す図面である。
【図３】本発明に係るデータ記憶装置の構成を示す図面である。
【図４】本発明に係るデータ記憶装置のトラッキングによるプローブのデータビット上部をスキャンする波形を示す図面である
【符号の説明】
【００２４】
１０    データ記憶媒体
１１    プローブ
１１ａ  探針
１１ｂ  カンチレバー
１２    ステージ
１３    スキャナ
１４    制御部
２１    データビット
２２    単位データユニット
２３    低周波
【図１Ａ】
2005158247.tif 000003
【図１Ｂ】
2005158247.tif 000004
【図１Ｃ】
2005158247.tif 000005
【図１Ｄ】
2005158247.tif 000006
【図２】
2005158247.tif 000007
【図３】
2005158247.tif 000008
【図４】
2005158247.tif 000009