(57)【要約】記録媒体７０の記録領域７５の一部に位置制御領域７６Ａを形成し、位置制御領域７６Ａのみに位置情報を記録する。複数のカンチレバー６２Ａ、６２Ｂ、…を備えたヘッド６０により記録媒体７０へのデータの記録を行うにあたり、位置制御領域７６Ａに対応するカンチレバー６２Ｅにより、位置情報を読み取り、この位置情報に基づいて他のすべてのカンチレバーの位置決制御ないし移動制御を行う。
2005020226.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データを記録するための記録領域を有する記録媒体と、
前記記録媒体と所定の位置関係をもって配置された支持部と、
前記支持部に支持され、前記データを前記記録媒体に記録しまたは前記記録媒体に記録された前記データを読み取る第１プローブと、
前記支持部に支持され、前記データを前記記録媒体に記録しまたは前記記録媒体に記録された前記データを読み取る第２プローブと、
前記支持部を前記記録媒体に対して相対的に移動させる移動機構とを備え、
前記記録媒体の記録領域内の一部には、前記支持部の相対的移動に伴って前記第１プローブの先端部が相対的に移動することが可能な範囲の一部もしくは全部に対応し、または、当該範囲を含むより広い範囲に対応した位置制御領域を有し、前記位置制御領域内の一部または全部には第１位置情報が記録されていることを特徴とするデータ記録再生装置。
【請求項２】
前記記録媒体の記録領域は、マトリクス状に配置された複数の領域に分割されており、前記位置制御領域は、該分割された領域のうちの少なくとも１個または当該少なくとも１個の分割領域の一部であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のデータ記録再生装置。
【請求項３】
前記位置制御領域は、前記記録媒体の記録領域の中央部に形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のデータ記録再生装置。
【請求項４】
前記移動機構は、前記第１プローブおよび前記第２プローブが前記記録媒体の表面上において互いに直交する第１軸方向と第２軸方向とに相対的に移動するように、前記支持部と前記記録媒体との位置関係を変化させることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のデータ記録再生装置。
【請求項５】
前記第１プローブを介して、前記記録媒体の位置制御領域に記録された第１位置情報を検出する第１検出手段と、
前記第２プローブを介して、前記記録媒体の記録領域にデータを記録し、または、前記記録媒体の記録領域に記録されたデータを読み取る第１記録読取手段と、
前記第１検出手段により検出された第１位置情報に基づいて、前記第１記録読取手段によるデータの記録またはデータの読取が前記記録領域内の特定の位置において行われるように前記支持部と前記記録媒体との間の位置関係を設定すべく、前記移動機構を制御する移動制御手段と、
をさらに備えていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のデータ記録再生装置。
【請求項６】
前記第１記録読取手段は、前記第２プローブを介して、前記記録媒体の記録領域に第２位置情報を記録することを特徴とする請求の範囲第５項に記載のデータ記録再生装置。
【請求項７】
前記第２プローブを介して、前記記録媒体の記録領域に記録された第２位置情報を検出する第２検出手段と、
前記第２検出手段により検出された第２位置情報に基づき、前記第１プローブを介して、前記記録媒体の位置制御領域にデータを記録し、または前記記録媒体の位置制御領域に記録されたデータを読み取る第２記録読取手段と、
をさらに備えていることを特徴とする請求の範囲第６項に記載のデータ記録再生装置。
【請求項８】
前記第１位置情報と前記第２位置情報とは同じ内容であることを特徴とする請求の範囲第５項に記載のデータ記録再生装置。
【請求項９】
前記第１プローブまたは前記第２プローブは、基端側が前記支持部に支持され、先端側が記録媒体に向けて伸長する針状の部材であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のデータ記録再生装置。
【請求項１０】
前記第１プローブまたは前記第２プローブはカンチレバーであることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のデータ記録再生装置。
【請求項１１】
前記第１プローブおよび前記第２プローブの総数は２個以上であり、前記第１プローブおよび前記第２プローブは、１次元または２次元のプローブアレイを形成していることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のデータ記録再生装置。
【請求項１２】
前記第１プローブおよび前記第２プローブの総数は４個以上であり、前記第１プローブおよび前記第２プローブは、前記支持部上にマトリクス状に配列されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のデータ記録再生装置。
【請求項１３】
前記記録媒体は強誘電体材料からなる記録層を有することを特徴とする請求の範囲第１項に記載のデータ記録再生装置。
【請求項１４】
前記記録媒体は熱変形可能な記録層を有することを特徴とする請求の範囲第１項に記載のデータ記録再生装置。
【請求項１５】
データを記録するための記録領域を有し、前記記録領域はマトリクス状に配置された複数の領域に分割され、これら分割された領域の少なくとも１個または当該少なくとも１個の分割領域の一部が位置制御領域であり、この位置制御領域内の一部または全部には、位置情報が記録されていることを特徴とする記録媒体。
【請求項１６】
前記位置制御領域は、前記記録領域の中央部に配置されていることを特徴とする請求の範囲第１５項に記載の記録媒体。
【請求項１７】
強誘電体材料からなる記録層を有することを特徴とする請求の範囲第１５項に記載の記録媒体。
【請求項１８】
熱変形可能な記録層を有することを特徴とする請求の範囲第１５項に記載の記録媒体。
【請求項１９】
支持部にそれぞれ支持され、データを記録媒体に記録しまたは前記記録媒体に記録された前記データを読み取る第１プローブおよび第２プローブを含む２個以上のプローブと、前記支持部を前記記録媒体に対して相対的に移動させる移動機構とを備えた装置を用いて、前記記録媒体の記録領域にデータを記録し、または前記記録媒体の記録領域に記録されたデータを再生するデータ記録再生方法であって、
前記記録媒体の記録領域内の一部に、前記支持部の相対的移動に伴って前記第１プローブの先端部が相対的に移動することが可能な範囲の一部もしくは全部に対応し、または、当該範囲を含むより広い範囲に対応した位置制御領域を形成し、前記位置制御領域内の一部または全部に位置情報を記録する位置情報記録工程と、
前記第１プローブを介して、前記記録媒体の位置制御領域に記録された位置情報を検出する検出工程と、
前記第２プローブを介して、前記記録媒体の記録領域にデータを記録し、または前記記録媒体の記録領域に記録されたデータを読み取る記録読取工程と、
前記検出工程において検出された位置情報に基づいて、前記記録読取工程におけるデータの記録またはデータの読取が前記記録領域内の特定の位置において行われるように前記支持部と前記記録媒体との間の位置関係を設定すべく、前記移動機構を制御する移動制御工程と、
を備えていることを特徴とするデータ記録再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、プローブ、カンチレバー等を用いて、記録媒体にデータを記録し、または記録媒体に記録されたデータを再生するデータ記録再生装置、データ記録再生方法および記録媒体に関する。
【背景技術】  ハードディスク、光ディスクまたは光磁気ディスク等の記録ディスクにおいて、データの記録位置の認識および管理は、一般に、以下のように行われる。すなわち、記録ディスクの記録面上にはトラックが形成され、さらに、各トラックはセクタに分割される。そして、各セクタの開始位置を示す位置情報が記録面上に記録される。位置情報は、ピットまたは磁気データであり、記録ディスクをフォーマットするときに、記録面上に記録される。その後、記録面上にデータを記録するときには、位置情報を検出することにより、データを記録すべき場所を認識する。また、記録面上に記録されたデータを読み取るときには、位置情報を検出することにより、読み取るべきデータが記録された場所を認識する。
データの記録位置の認識および管理は、基本的には、このような方法により行われるが、その具体的な態様は、記録ディスクの種類等に応じて異なる。
ところで、近年、サブマイクロないしナノスケールの大きさの先端を有するプローブまたはカンチレバー等を用いて記録媒体にデータを記録する方法が開発されている。このような記録方法には、強誘電体の自発分極を利用してデータを記録する方法、ポリマーフィルムに熱で穴を開けることによりデータを記録する方法、酸化シリコン膜および窒化シリコン膜等からなる積層材料の電荷蓄積作用を利用してデータを記録する方法等がある。また、このような記録方法により記録媒体に記録したデータを再生する方法も開発されている。このような再生方法には、走査型非線形誘電率顕微鏡の技術を適用する方法、走査型マクスウェル応力顕微鏡の技術を適用する方法、ケルビン力顕微鏡の技術を適用する方法、走査型容量顕微鏡の技術を適用する方法等がある。このような記録方法および再生方法によれば、データを記録媒体に極めて高密度に記録することが可能であり、そして、記録したデータを高分解能に読み取り、再生することが可能である。この記録密度ないし読取分解能は、磁気記録および光記録の限界を超えるものである。
プローブ等を用いて記録媒体にデータを記録する方法を採用した場合でも、データの記録および再生を実現するためには、データの記録位置の認識および管理が必要である。下記の特許文献（特開平０８−３２１０８４号公報）には、プローブを用いてデータを記録媒体に記録する装置におけるトラッキング方法が記載されている。この特許文献の記載によれば、ディスク状の記録媒体の記録面に、同心円状または螺旋状に複数のトラック（螺旋状であれば、厳密にはひと続きの１個のトラック）を形成し、さらに、数個のトラック置きにトラッキング用のグルーブを形成する。記録ヘッドには、データを記録するための数個のプローブと、トラッキング専用の２個のプローブとを設け、これらをトラックの伸長方向と直交する方向に一列に配置する。そして、データを記録するための数個のプローブを、グルーブ間に位置する数個のトラック上にそれぞれ配置し、トラッキング専用の２個のプローブを、数個のトラックからなる領域の両側に位置するグルーブ上ないしグルーブの縁上に配置する。データの記録を行うときには、記録媒体を回転させると共に、データを記録するための数個のプローブがそれぞれに対応するトラック上を追従するように、ヘッドを記録媒体の直径方向に移動させる。このとき、トラッキング専用のプローブとグルーブとの位置ずれを検出することにより、トラッキング制御を行う。
【発明の開示】
プローブ等を用いて記録媒体にデータを記録する方法によれば、データの記録密度および読取分解能を向上させることができ、記録媒体のデータ記録容量の増加が可能となる。しかし、記録媒体のデータ記録容量が増加すると、データの記録位置の認識または管理が大規模となる。例えば、トラック数、セクタ数が膨大になる。そのため、従来の記録ディスクのように、位置情報を記録面の全領域に形成するとすれば、位置情報の個数も膨大になる。その結果、位置情報を記録面に記録するためのフォーマット処理に、非常に長い時間がかかることになる。これは、例えば、記録媒体の製造作業に多大な時間を要するといった不都合を招く。
また、上述した特許文献に記載された従来技術では、数個のトラック置きにトラッキング用のグルーブを形成するので、トラック数が膨大となれば、トラッキング用のグルーブの個数も膨大となる。この結果、フォーマット処理においてトラッキング用のグルーブを形成するとすれば、フォーマット時間が長くなり、記録媒体の製造作業に多大の時間を要することになる。さらに、トラック数の増加に伴い、トラックピッチが小さくなれば、トラッキング用のグルーブの幅やグルーブ間の幅を小さくする要請が生じるが、幅のきわめて小さいグルーブを同心円状ないし螺旋状に形成することは容易ではない。
また、上述した特許文献に記載された従来技術では、トラッキング専用のグルーブを設ける。そのため、トラッキング専用のグルーブを形成する領域には、データを記録することができないという不都合がある。
さらに、プローブ等を用いてデータを記録および再生する方法においては、ヘッドに、複数のプローブまたはカンチレバー、例えば数百個ないし数千個のプローブ等（例えばマルチプローブアレイ）を設け、これら複数のプローブ等を用いて、多量のデータの記録ないし再生を一度に行う方法が開発されている。この方法によれば、データの記録および再生の高速化が可能となる。このような方法を採用した場合、位置情報を記録媒体の記録面の全領域に形成すると、却って、位置情報の認識処理、ないし、ヘッドと記録媒体との間の位置制御処理が複雑になる。これは不都合である。
本発明は上記に例示したような問題点に鑑みなされたものであり、本発明の第１の課題は、記録媒体のフォーマット時間を短縮することが可能なデータ記録再生装置、データ記録再生方法および記録媒体を提供することにある。
本発明の第２の課題は、データの記録密度の向上およびデータの記録容量の増加によりデータ記録位置管理が大規模になっても、データ記録位置管理を効率よく行うことが可能なデータ記録再生装置、データ記録再生方法および記録媒体を提供することにある。
上記課題を解決するために本発明のデータ記録再生装置は、データを記録するための記録領域を有する記録媒体と、前記記録媒体と所定の位置関係をもって配置された支持部と、前記支持部に支持され、前記データを前記記録媒体に記録しまたは前記記録媒体に記録された前記データを読み取る第１プローブと、前記支持部に支持され、前記データを前記記録媒体に記録しまたは前記記録媒体に記録された前記データを読み取る第２プローブと、前記支持部を前記記録媒体に対して相対的に移動させる移動機構とを備え、前記記録媒体の記録領域内の一部には、前記支持部の相対的移動に伴って前記第１プローブの先端部が相対的に移動することが可能な範囲の一部もしくは全部に対応し、または、当該範囲を含むより広い範囲に対応した位置制御領域を有し、前記位置制御領域内の一部または全部には第１位置情報が記録されている。
上記課題を解決するために本発明の記録媒体は、データを記録するための記録領域を有し、前記記録領域はマトリクス状に配置された複数の領域に分割され、これら分割された領域の少なくとも１個または当該少なくとも１個の分割領域の一部が位置制御領域であり、この位置制御領域内の一部または全部には、位置情報が記録されている。
上記課題を解決するために本発明のデータ記録再生方法は、支持部にそれぞれ支持され、データを記録媒体に記録しまたは前記記録媒体に記録された前記データを読み取る第１プローブおよび第２プローブを含む２個以上のプローブと、前記支持部を前記記録媒体に対して相対的に移動させる移動機構とを備えた装置を用いて、前記記録媒体の記録領域にデータを記録し、または前記記録媒体の記録領域に記録されたデータを再生するデータ記録再生方法であって、前記記録媒体の記録領域内の一部に、前記支持部の相対的移動に伴って前記第１プローブの先端部が相対的に移動することが可能な範囲の一部もしくは全部に対応し、または、当該範囲を含むより広い範囲に対応した位置制御領域を形成し、前記位置制御領域内の一部または全部に位置情報を記録する位置情報記録工程と、前記第１プローブを介して、前記記録媒体の位置制御領域に記録された位置情報を検出する検出工程と、前記第２プローブを介して、前記記録媒体の記録領域にデータを記録し、または前記記録媒体の記録領域に記録されたデータを読み取る記録読取工程と、前記検出工程において検出された位置情報に基づいて、前記記録読取工程におけるデータの記録またはデータの読取が前記記録領域内の特定の位置において行われるように前記支持部と前記記録媒体との間の位置関係を設定すべく、前記移動機構を制御する移動制御工程とを備えている。
【図面の簡単な説明】  図１は、本発明のデータ記録再生装置を示す斜視図である。
図２は、データ記録再生装置に設けられたカンチレバーの構造を示す断面図である。
図３は、本発明の記録媒体を示す斜視図である。
図４は、支持部と記録媒体との相対移動を示す説明図である。
図５は、本発明の他の記録媒体を示す斜視図である。
図６は、本発明の記録媒体の位置制御領域に記録された位置情報の一例を示す平面図である。
図７は、本発明の他のデータ記録再生装置を示す斜視図である。
図８は、本発明のデータ記録再生装置の信号処理に関する実施例を示すブロック図である。
図９は、本発明のデータ記録再生装置の信号処理に関する他の実施例を示すブロック図である。
図１０は、本発明のデータ記録再生装置の実施例を示すブロック図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、発明を実施するための最良の形態として、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、実施形態の説明に用いる図面に描かれた内容は、本発明の実施形態によるデータ記録再生装置の構成要素等を、その技術思想の説明を容易にするために具体化したものであり、各構成要素等の形状、大きさ、位置、接続関係等は、これに限定されるものではない。
図１は、本発明のデータ記録再生装置の実施形態を示している。図１中のデータ記録再生装置１００は、データを記録媒体２０に記録し、または、記録媒体２０に記録されたデータを読み取り、再生する装置である。データ記録再生装置１００が取り扱うデータには、コンピュータプログラム、オペレーティングシステムプログラム、アプリケーションソフトウェア、文書データ、音声データ、映像データ、記録・再生動作のための制御データ等が含まれる。データ記録再生装置１００は、全体として単一の独立した小型記録再生装置として用いることができる。また、データ記録再生装置１００は、それをコンピュータ、オーディオ装置、自動車・航空機の制御装置、医療装置、ロボット等、様々な装置に組み込むことができ、これらの装置の大容量記憶装置として機能させることもできる。
データ記録再生装置１００は、記録媒体２０に対するデータの記録・再生にカンチレバーを用いる。データ記録再生装置１００は、カンチレバーを用いたデータの記録・再生方法として、様々な方法を採用することができる。例えば、データの記録方法として、強誘電体の自発分極を利用してデータを記録する方法、ポリマーフィルムに熱で穴を開けることによりデータを記録する方法、酸化シリコン膜および窒化シリコン膜等からなる積層材料の電荷蓄積作用を利用してデータを記録する方法等を採用することができる。また、データの再生方法として、例えば、走査型非線形誘電率顕微鏡の技術を適用する方法、走査型マクスウェル応力顕微鏡の技術を適用する方法、ケルビン力顕微鏡の技術を適用する方法、走査型容量顕微鏡の技術を適用する方法等を採用することができる。
図１に示すように、データ記録再生装置１００は、ヘッド１０、記録媒体２０および移動機構３０を備えている。さらに、ヘッド１０は、支持部１１およびカンチレバー１２Ａ、１２Ｂを備えている。
支持部１１は、カンチレバー１２Ａ、１２Ｂを支持する部材であり、例えば、シリコン化合物、ガラスまたは金属等の基板により構成されている。支持部１１は、記録媒体２０と所定の位置関係をもって配置されている。図１の例では、支持部１１は、記録媒体２０の記録面の上方に配置されている。なお、図１では、説明の便宜上、支持部１１を透視した状態で示している。
カンチレバー１２Ａ、１２Ｂは、支持部１１に支持され、データを記録媒体２０に記録し、または記録媒体２０に記録されたデータを読み取るための部材である。図２は、カンチレバー１２Ａを拡大して示している。カンチレバー１２Ａは、梁１３および針１４を備えている。梁１３は、その基端側が梁支持部材１５を介してヘッドに支持され、先端側が自由端となっている。そして、梁１３の先端部には、針１４が形成されている。針１４は、梁１３の先端部から記録媒体２０に向けて伸長しており、その先端の直径は、ナノオーダないしサブミクロンオーダであることが望ましい。
カンチレバー１２Ａ、１２Ｂのさらなる具体的な構成は、データ記録再生装置１００が採用するデータの記録方法または再生方法によって異なる。例えば、強誘電体の自発分極を利用してデータを記録する方法を採用した場合には、カンチレバー１２Ａ、１２Ｂの先端部から記録媒体２０に向けて電気信号を印加する必要がある。このため、カンチレバー１２Ａ、１２Ｂの少なくとも先端部の表面は、導電体であることが望ましい。この場合には、例えば、針１４としてタングステン針を用いることが望ましい。また、カンチレバー全体を、高ドープシリコンまたは導電性ダイヤモンドで形成してもよい。一方、ポリマーフィルムに熱で穴を開けることによりデータを記録する方法を採用した場合には、カンチレバー１２Ａ、１２Ｂに電気信号を印加して、針１４に熱を持たせる必要があり、また、データ再生時に記録面の凹凸（穴）を検出するために、梁１３が弾性をもって湾曲するものであることが必要がある。そこで、この場合には、高ドープシリコンからなるカンチレバーを用いることが望ましい。例えば、高ドープシリコンからなるカンチレバーは、プラズマまたは化学ウェットエッチングなどを用いた表面マイクロないしナノマシニング技術により形成することができる。また、カンチレバー１２Ａ、１２Ｂは、ＡＦＭ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｆｏｒｃｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）の技術において開発されたカンチレバーと同様のカンチレバーを用いることもできる。
なお、データを記録媒体２０に記録し、または記録媒体２０に記録されたデータを読み取るための部材は、カンチレバーに限られない。全体として針状のプローブでもよい。この場合には、プローブは、その基端側が支持部１１に支持され、先端側が記録媒体２０に向けて伸長するように配置する。例えば、プローブとして、タングステン針、またはカーボンナノチューブを用いることが可能である。
図１に示す例では、カンチレバー１２Ａ、１２Ｂの総数は、９個であり、これらは、支持部１１に３×３のマトリクス状に配列されている。なお、カンチレバー１２Ａ、１２Ｂの総数は２個以上であればよく、数百個、数千個、数万個でもよい。また、カンチレバーの配置も、マトリクス状に限らず、他の規則性のあるまたは不規則な二次元配列としてもよい。さらには、複数のカンチレバーを一列に配列した一次元のカンチレバーアレイとしてもよい。また、支持部１１または記録媒体２０の温度変形、経時変形等を考慮して、カンチレバー１２Ａ、１２Ｂの配置を決めてもよい。
ヘッド１０と記録媒体２０とは、記録媒体２０の記録面２０Ａと交わる方向（例えば記録面２０Ａに直交する方向）に、両者間の距離を変化させることができるように構成することが望ましい。例えば、ヘッド１０および記録媒体２０の一方または双方が、記録媒体２０の記録面２０Ａと交わる方向に移動可能となるような移動機構（後述する移動機構３０とは別の移動機構）を設けることが望ましい。このような移動機構により、データを記録媒体２０に記録するときに、または、記録媒体２０に記録されたデータを読み取るときに、カンチレバー１２Ａ、１２Ｂの先端部を記録媒体２０の記録面２０Ａに接近または接触させるようにする。なお、このとき、カンチレバー１２Ａ、１２Ｂの先端部を記録媒体２０の記録面２０Ａに接近させるか、接触させるかは、記録方法等によって異なる。例えば、ポリマーフィルムに熱で穴を開けることによりデータを記録する方法を採用した場合には、カンチレバー１２Ａ、１２Ｂの先端部を記録媒体２０の記録面２０Ａに接触させる必要がある。一方、電荷蓄積作用を利用してデータを記録する方法を採用した場合には、カンチレバー１２Ａ、１２Ｂの先端部を記録媒体２０の記録面２０Ａに必ずしも接触させる必要はない。
記録媒体２０は、記録面２０Ａを有する平板状の記録媒体である。図１に示す例では、記録媒体２０は方形であるが、記録媒体の外形は、方形であると、円形であると問わない。記録媒体２０の材料は、データの記録方法または再生方法等により異なる。強誘電体の自発分極を利用してデータを記録する方法を採用した場合には、記録媒体２０には、強誘電体材料（例えばタンタル酸リチウム：ＬｉＴａＯ３等）からなる記録層を設ける。一方、ポリマーフィルムに熱で穴を開けることによりデータを記録する方法を採用した場合には、記録媒体２０には熱変形可能な材料（例えばＰＭＭＡ等）からなる記録層を設ける。
記録媒体２０の記録面２０Ａには、データを記録するための記録領域２１が形成されており、記録領域２１内には、位置制御領域２２Ａ等が形成されている。これらの詳細については後述する。
移動機構３０は、記録面２０Ａと平行な方向において、支持部１１（ヘッド１０）を記録媒体２０に対して相対的に移動させる機構である。移動機構３０によって、支持部１１と記録媒体２０との位置関係を変化させることにより、記録領域２１内において、カンチレバー１２Ａ、１２Ｂの先端部の位置を移動させる。これにより、記録領域２１内の様々な場所にデータを記録することができる。例えば、記録領域２１に、数十ナノメートル間隔でトラックを形成し、そのトラック上に数ナノメートル間隔でデータビットを記録する構成とした場合には、移動機構３０は、このようなナノスケールの精度で支持部１１と記録媒体２０との位置関係を変化させる。
移動機構３０は、支持部１１を固定し、記録媒体２０を移動させる構成としてもよいし、記録媒体２０を固定し、支持部１１を移動させる構成としてもよいし、支持部１１および記録媒体２０をそれぞれ移動させる構成としてもよい。移動機構３０は、支持部１１および記録媒体２０の一方または双方を、記録面２０Ａにおいて互いに直交する第１軸方向（Ｘ方向）と第２軸方向（Ｙ方向）とに相対的に移動させる構成とすることが望ましい（図１中の矢印参照）。この場合には、移動機構３０は、例えば、Ｘ−Ｙ方向に移動可能なステージにより実現することができる。また、移動を実現するためのアクチュエータとしては、電磁気方式のアクチュエータまたは圧電素子を用いたアクチュエータ等を用いることができる。なお、これに代えて、記録媒体２０を回転させる移動機構を用いることもできる。この場合には、移動機構はスピンドルモータによって実現することができる。
図３は、記録媒体２０の記録領域２１の一例を示している。図３に示すように、記録媒体２０は、データを記録するための記録領域２１を有している。記録領域２１は、記録面２０Ａ上に広がっている。記録領域２１は、複数の領域２２に分割されており、これらの分割領域２２は所定の位置に配列されている。
記録領域２１の分割・配列の態様は、カンチレバー１２Ａ、１２Ｂの個数、カンチレバー１２Ａ、１２Ｂの配列、カンチレバー１２Ａ、１２Ｂの移動範囲（支持部１１の記録媒体２０に対する相対的移動範囲）等を考慮して決定される。図１に示す例では、カンチレバー１２Ａ、１２Ｂの総数が９個であり、これらが３×３のマトリクス状に配列されている。そして、カンチレバー１２Ａ、１２Ｂは、移動機構３０により、図４に示す移動範囲をもって移動する。したがって、図３に示す記録媒体２０の記録領域２１は、このようなカンチレバー１２Ａ、１２Ｂの個数、配列および移動範囲に対応して、９個の領域２２に分割されており、これら分割領域２２は３×３のマトリクス状に配列されている。この場合、分割領域２２と各カンチレバー１２Ａ、１２Ｂとがそれぞれ一対一に対応する。個々のカンチレバー１２Ａ、１２Ｂは、それぞれに対応する分割領域２２内において、データの記録またはデータの読取を行う。
また、図３に示すように、記録領域内２１の中央に位置する分割領域は、位置制御領域２２Ａである。位置制御領域２２Ａには、他の分割領域２２と異なり、初期の段階、例えば、記録媒体２０ないしデータ記録再生装置１００の工場出荷時、または、記録媒体２０をユーザがフォーマットした直後の時点において、位置情報２３が記録される。位置情報２３は、支持部１１と記録媒体２０との相対位置を知ることができる情報である。
図１に示す例では、位置制御領域２２Ａには、支持部１１の中央に配置されたカンチレバー１２Ａが対応する。カンチレバー１２Ａを介して位置制御領域２２Ａ内に記録された位置情報２３を検出することができ、これにより、位置制御領域２２Ａ内におけるカンチレバー１２Ａの位置を知ることができる。さらに、カンチレバー１２Ａは支持部１１に固定されているので、位置制御領域２２Ａ内におけるカンチレバー１２Ａの位置に基づいて、支持部１１と記録媒体２０との相対位置を知ることができ、さらに、これにより、それぞれの分割領域２２内における他のカンチレバー１２Ｂの位置を知ることができる。
このように、記録媒体の記録領域内の一部のみに位置情報を記録する構成としたから、記録領域の全領域に亘って位置情報を構成する場合と比較して、位置情報の個数が少なくなり、また、位置情報を形成する範囲も小さくなる。したがって、位置情報を記録媒体に形成する作業、例えば記録媒体のフォーマット処理にかかる時間を短くすることができる。また、位置情報が記録された位置制御領域を１個のカンチレバー（またはすべてのカンチレバーのうちの一部の数個のカンチレバー）を用いて検出するだけで、記録領域内に存するすべてのカンチレバーの位置を知ることができ、データの記録位置またはデータの読取位置の検出、および記録領域内におけるカンチレバーの位置制御（例えばトラッキング制御）を容易に実現することができる。
記録媒体の記録領域の分割・配列は、様々な態様を採用することができる。例えば、図５は、記録媒体の記録領域の他の態様を示している。図５に示すように、記録媒体４０の記録領域４１は２５個の領域４２に分割されており、これら分割領域４２は５×５のマトリクス状に配列されている。なお、記録領域４１をこのように分割する場合には、２５個のカンチレバーないしプローブが５×５のマトリクス状に配列されたヘッドを用いることが望ましい。
また、位置制御領域の個数、配置、面積、外形等も、様々な態様を採用することができる。例えば、図５に示す例では、位置制御領域４２Ａは合計５個あり、そのうちの１個は記録領域４１内の中央に配置され、残りの４個は、記録領域２１の４隅にそれぞれ配置されている。このように、位置制御領域は、記録領域内の一部であって、支持部の相対的移動に伴って、特定のカンチレバーないしプローブの先端部が相対的に移動することが可能な範囲の一部もしくは全部に対応し、または、当該範囲を含むより広い範囲に対応した領域であれば、どのような態様であってもよい。
もっとも、図３に示すように、位置制御領域２２Ａを、記録領域２１内の中央に配置することにより、支持部１１または記録媒体２０の位置ずれが位置制御に与える影響（例えば位置制御の誤差の発生）を最小限に抑えることができる。すなわち、カンチレバー１２Ａ、１２Ｂによるデータの記録・読取を正常に実行するためには、カンチレバー１２Ａ、１２Ｂと記録面２０Ａとの間の距離を所定の距離に保つことが望ましく、そのためには、支持部１１と記録媒体２０との位置を互いに平行となるように保つことが望ましい。支持部１１または記録媒体２０が傾き、支持部１１と記録媒体２０との位置が平行でなくなると、カンチレバー１２Ａ、１２Ｂと記録面２０Ａとの間の距離が、所定の距離からずれることになるが、このずれは、記録領域２１の中央部よりも端部の方が大きい。また、支持部１１または記録媒体２０が、記録面２０Ａと平行の方向に回転するようにして、両者がずれる場合もあり得る。この場合にも、ずれは、記録領域２１の中央部よりも端部の方が大きく現れる。したがって、位置制御領域２２Ａを記録領域２１の中央に配置することにより、支持部１１と記録媒体２０との間のずれが位置制御に与える影響を最小限に抑えることができ、支持部１１と記録媒体２０との間の相対位置の検出精度を高めることができる。
また、図５に示すように、位置制御領域４２Ａを、記録領域の４隅に配置することにより、支持部１１と記録媒体４０との位置ずれを補正することが可能となる。例えば、４隅の位置制御領域４２Ａに対応する４個のカンチレバーからそれぞれ検出される位置情報（例えば、検出信号の強度）を比較することにより、支持部１１に対する記録媒体４０の傾き等の位置ずれの程度を認識することができる。この認識結果に基づいて、例えば、支持部１１または記録媒体４０を移動させ、両者の位置ずれを補正すること、または、個々のカンチレバーから検出される信号の強度等を電気的に修正することにより、支持部１１と記録媒体４０との間の位置ずれの影響を減少ないし除去することが可能となる。
図６は、位置制御領域２２Ａ内に記録された位置情報２３の一例を示している。位置情報２３は、カンチレバー１２Ａ（支持部１１）と記録媒体２０との相対位置を知ることができる情報であれば何でもよい。例えば、位置制御領域２２内に、位置情報２３として、所定のパターンまたは形状を有するマークないしピットを形成してもよい。位置情報２３の具体的な構成は、データの記録方法ないし読取方法、または記録媒体の種類に応じて異なる。例えば、強誘電体の自発分極を利用してデータを記録する方法を採用した場合には、位置情報２３に相当するマークないしピットを強誘電体の分極方向として記録する。一方、ポリマーフィルムに熱で穴を開けることによりデータを記録する方法を採用した場合には、位置情報２３に相当するマークないしピットを、記録面上における物理的な穴（凹部）として記録する。なお、図６に示す例では、位置情報２３を位置制御領域２２Ａ内の全域にわたって記録しているが、位置情報を位置制御領域２２内の一部のみに記録する構成としてもよい。例えば、位置制御領域内において、位置情報を一定の間隔をあけて分散させて記録する構成としてもよい。
また、位置情報２３の内容は、例えば、単にカンチレバー１２Ａがトラックを追従しているか否かを示すことができる程度の抽象的な情報であってもよいし、位置制御領域２２Ａ内におけるカンチレバー１２Ａの位置をＸＹ座標上の数値として表すことができる程度の情報であってもよいし、物理アドレスを直接示す具体的な情報であってもよい。
図７は、本発明のデータ記録再生装置の他の実施形態を示している。図７中のデータ記録再生装置２００のおいては、ヘッド２１０の支持部２１１には、合計５個のカンチレバー２１２Ａ、２１２Ｂが一列に配列されている。また、記録媒体２２０はディスク状であり、その記録面２２０Ａには、記録領域２２１が形成され、記録領域２２１内の内周部には、位置制御領域２２２が形成されている。そして、位置制御領域２２２内には位置情報が、初期の段階において記録されている。
記録媒体２２０は、スピンドルモータ等の移動機構２３０により、例えば図７中の矢示方向に回転する。支持部２１０は、他の移動機構により、記録媒体２２０の直径方向に移動する。記録媒体２２０の最内周側に位置するカンチレバー２１２Ａは、位置制御領域２２２に対応している。例えば、位置制御領域２２２は、カンチレバー２１２Ａの移動範囲と一致する広さおよび形状を有する。
なお、図１におけるカンチレバー１２Ａ、または図７におけるカンチレバー２１２Ａは、少なくとも初期の段階において位置情報を読み取るという点で、他のカンチレバー１２Ｂ、２１２Ｂとは異なる重要な機能を担っている。そこで、カンチレバー１２Ａ、２１２Ａを、他のカンチレバー１２Ｂ、２１２Ｂとは異なる形状とし、または異なる材料を用いて形成し、カンチレバー１２Ａ、２１２Ａの寸法精度、耐久性、温度特性等を、他のカンチレバー１２Ｂ、２１２Ｂよりも高めてもよい。これにより、位置情報２３、２２３の読取精度を向上させ、支持部と記録媒体との間の位置制御の精度を高めることができる。
図８は、データ記録再生装置１００の信号処理に関する構成の実施形態を示している。図８に示すように、データ記録再生装置１００は、その信号処理に関する構成として、第１検出手段５１、第１記録読取手段５２および移動制御手段５３を備えている。
第１検出手段５１は、カンチレバー１２Ａを介して、記録媒体２０の位置制御領域２２Ａに記録された位置情報２３を検出する手段である。位置制御領域２２Ａに対応するカンチレバー１２Ａを介して、位置情報２３を読み取り、位置情報２３のマークまたはピットのパターンないし形状を分析し、位置制御領域２２Ａ内におけるカンチレバー１２Ａの位置を認識する。これにより、支持部１１と記録媒体２０との間の位置関係、および、分割領域２２内におけるカンチレバー１２Ｂの位置をそれぞれ知ることができる。第１検出手段５１は、カンチレバー１２Ａを介して得られる信号を信号処理に適した検出信号に変換する回路（例えば、圧電素子、周波数−電圧変換回路、増幅回路、位相検波回路等）、および、位置情報２３の存在あるいはピットパターン・形状を分析するための演算処理回路（例えば、ＣＰＵ等）等を備えている。
第１記録読取手段５２は、カンチレバー１２Ｂを介して、記録媒体２０の記録領域２１にデータを記録し、または、記録媒体２０の記録領域２１に記録されたデータを読み取る手段である。第１記録読取手段５２によって記録・読取の対象となる記録領域２１は、位置制御領域２２Ａを除く分割領域２２である。なお、図８では、第１記録読取手段５２が１個しか描かれていないが、実際には、データ記録再生装置１００は、カンチレバー１２Ｂの個数（図８の例では８個）に対応する個数の第１記録読取手段５２を備えている。個々の第１記録読取手段５２は、各カンチレバー１２Ｂごとに独立して設けてもよい。また、第１記録読取手段５２のうち、互いに共用することができる要素については、単一の部材のみを設け、これを複数の第１記録読取手段５２によって共用する構成としてもよい。第１記録読取手段５２は、主に外部機器から受け取ったデータを、記録媒体２０に記録するのに適した信号に変換する回路等（例えば、増幅回路、パルス信号生成回路等）を備えている。また、第１記録読取手段５２は、記録媒体２０から読み取ったデータを再生する回路（デコーダ等）、または、そのデータを外部機器に出力するのに適した信号に変換する回路等（周波数−電圧変換回路、増幅回路、位相検波回路等）を備えている。
移動制御手段５３は、第１検出手段５１により検出された位置情報２３に基づいて、第１記録読取手段５２によるデータの記録またはデータの読取が記録領域２１内の特定の位置において行われるように支持部１１と記録媒体２０との間の位置関係を設定すべく、移動機構３０を制御する手段である。上述したように、第１検出手段５１により検出された位置情報２３に基づいて、位置制御領域２２Ａ内におけるカンチレバー１２Ａの位置を認識することができる。そして、カンチレバー１２Ａとカンチレバー１２Ｂとは支持部１１に固定され、両者の位置関係は予め知ることができるので、位置制御領域２２Ａ内におけるカンチレバー１２Ａの位置に基づいて、分割領域２２内におけるカンチレバー１２Ｂの位置をそれぞれ認識することができる。かかる原理により、移動制御手段５３は、第１検出手段５１により検出された位置情報２３に基づいて移動機構３０を制御し、支持部１１と記録媒体２０との位置関係を変化させ、分割領域２２内におけるカンチレバー１２Ｂを特定の位置にそれぞれ移動させる（図４参照）。
図８に示す構成により、カンチレバー１２Ａにより位置情報２３を検出し、これと同時に、カンチレバー１２Ｂによりデータの記録・読取を実行することができる。特に、図８に示す例では、１個のカンチレバー１２Ａによる位置検出に基づいて、８個のカンチレバー１２Ｂを特定の位置に一度に移動させて、データの記録・読取を実行することができる。したがって、効率のよいデータの記録・読取を実現することができる。
また、第１記録読取手段５２は、データの記録時において、単に、コンピュータプログラム、オペレーティングシステムプログラム、アプリケーションソフトウェア、文書データ、音声データ、映像データ等のデータ（いわゆるコンテンツデータ）のみを記録領域２１に記録する構成としてもよい。しかし、そうではなく、第１記録読取手段５２を、データの記録時において、上記コンテンツデータだけでなく、これに加えて位置情報を記録領域２１に記録する構成としてもよい。すなわち、カンチレバー１２Ｂを介して、位置制御領域２２Ａ以外の分割領域に、新たに位置情報を記録する。ここで記録する位置情報は、分割領域２２内におけるカンチレバー１２Ｂの現在位置を示す位置情報である。位置制御領域２２Ａだけでなく、他の分割領域２２にも位置情報を記録することで、当該位置情報の記録が済んだ後には、当該位置情報をカンチレバー１２Ｂで検出することにより、当該分割領域２２内におけるカンチレバー１２Ｂの位置を認識することができ、これに基づいて、他のカンチレバー１２Ｂおよびカンチレバー１２Ａの位置も認識することが可能となる。なお、分割領域２２に新たに記録する位置情報は、分割領域２２内におけるカンチレバー１２Ｂの現在位置を直接示す位置情報であってもよいが、位置制御領域２２Ａ内におけるカンチレバー１２Ａの現在位置を示す位置情報と同一の情報であってもよい。なぜなら、カンチレバー１２Ａ、１２Ｂの相互の位置関係が固定である以上、位置制御領域２２Ａ内におけるカンチレバー１２Ａの現在位置を示す位置情報と同一の情報に基づいても、分割領域２２内におけるカンチレバー１２Ｂの現在位置等を認識することができるからである。
さらに、カンチレバー１２Ｂを介して分割領域２２に新たに位置情報を記録する構成を採用した場合には、図９に示すように、データ記録再生装置１００に、第２検出手段５４および第２記録読取手段５５を追加してもよい。
第２検出手段５４は、カンチレバー１２Ｂを介して、記録領域２１に記録された位置情報を検出する手段である。第２検出手段５４は、第１検出手段５１と同様な構成により実現することができる。
第２記録読取手段５５は、第２検出手段５４により検出された位置情報に基づき、カンチレバー１２Ａを介して、位置制御領域２２Ａにデータを記録し、または位置制御領域２２Ａに記録されたデータを読み取る手段である。第２記録読取手段５５は、第１記録読取手段５２と同様な構成により実現することができる。
図８に示す第１記録読取手段５２により、カンチレバー１２Ｂを介して分割領域２２に新たな位置情報を記録した後は、当該新たな位置情報に基づいて、カンチレバー１２Ｂ、１２Ａの位置制御を行うことが可能となる。そのため、位置制御領域２２Ａに予め記録されていた位置情報２３を消去しても、位置制御が不能となることはない。そこで、第１記録読取手段５２により、カンチレバー１２Ｂを介して分割領域２２に新たな位置情報を記録した後は、図９に示す第２検出手段５４により、カンチレバー１２Ｂを介して、分割領域２２に記録された位置情報を検出する。そして、当該位置情報に基づいて、位置制御領域２２Ａ内にコンテンツデータ等を記録する。このとき、コンテンツデータは、位置制御領域２２Ａ内に予め記録されていた位置情報２３に上書きしてもよいし、位置制御領域２２Ａに予め存在していた空き領域に新たに記録し、位置情報２３を残しておいてもよい。これにより、位置制御領域２２Ａを、コンテンツデータを記録するための領域としても利用することができ、最終的には記録領域２１の全域に、コンテンツデータを記録することが可能となる。さらに、コンテンツデータを位置制御領域２２Ａに記録した後は、第２記録読取手段５３により、そのコンテンツデータをカンチレバー１２Ａを介して読み取り、これを再生することもできる。
以上より、データ記録再生装置１００（２００）によれば、初期の段階においては、位置情報２３を位置制御領域２２Ａのみに記録しておけばよいため、フォーマット処理等の時間を短くすることができる。また、位置制御領域２２Ａのみに記録された位置情報２３のみに基づいて、すべてのカンチレバー１２Ｂの位置制御を効率よく、かつ容易に実行することができる。さらに、カンチレバー１２Ｂを介して新たな位置情報を分割領域２２に記録し、その新たな位置情報に基づき、カンチレバー１２Ａを介して、位置制御領域２２Ａにもコンテンツデータを記録することができる。これにより、最終的には記録領域２１の全域にコンテンツデータを記録することができる。
また、本発明の実施例に係るデータ記録再生装置は、支持部にそれぞれ支持され、データを記録媒体に記録しまたは記録媒体に記録されたデータを読み取る第１プローブおよび第２プローブを含む２個以上のプローブと、支持部を記録媒体に対して相対的に移動させる移動機構とを備えたハードウェアに、以下のデータ記録再生方法を適用することによっても、実現することができる。すなわち、そのデータ記録再生方法は、記録媒体の記録領域内の一部に、支持部の相対的移動に伴って第１プローブの先端部が相対的に移動することが可能な範囲の一部もしくは全部に対応し、または、当該範囲を含むより広い範囲に対応した位置制御領域を形成し、位置制御領域内の一部または全部に位置情報を記録する位置情報記録工程と、第１プローブを介して、記録媒体の位置制御領域に記録された位置情報を検出する検出工程と、第２プローブを介して、記録媒体の記録領域にデータを記録し、または記録媒体の記録領域に記録されたデータを読み取る記録読取工程と、検出工程において検出された位置情報に基づいて、記録読取工程におけるデータの記録またはデータの読取が前記記録領域内の特定の位置において行われるように支持部と記録媒体との間の位置関係を設定すべく、移動機構を制御する移動制御工程とを備えている。
続いて、本発明のより詳細な最良の形態として、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。以下の実施例は、本発明を、カンチレバーアレイを用いて、データの記録媒体への熱機械記録（ｔｈｅｒｍｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ）を行い、かつ、記録媒体に記録されたデータの読取・再生を行うデータ記録再生装置に適用したものであり、本発明を実施するのに好適な一例である。
図１０は、本発明の実施例であるデータ記録再生装置３００を示している。図１０中のデータ記録再生装置３００は、ヘッド６０、記録媒体７０、Ｘ−Ｙ−Ｚステージ８０、記録再生処理回路９１、および移動制御回路９４を備えている。
ヘッド６０は、支持部６１およびカンチレバー６２Ａ、６２Ｂ、…を備えている。ヘッド６０の支持部６１は、カンチレバー６２Ａ、６２Ｂ、…を支持している。具体的には、カンチレバー６２Ａ、６２Ｂ、…は、支持部６１の下面に支持されている。支持部６１は、例えば、シリコン化合物、ガラスまたは金属等の基板により構成されている。支持部６１は、記録媒体７０の記録面の上方に配置されている。なお、図１０では、説明の便宜上、支持部６１を透視した状態で示しているが、支持部６１は、材料の選択によっては透明である場合もあり得ようが、通常、透明ではない。
カンチレバー６２Ａ、６２Ｂ、…は、高ドープシリコンから形成されている。カンチレバー６２Ａ、６２Ｂ、…は、それぞれ、梁および針を備えている。梁は、弾性をもって湾曲可能であり、その基端側は支持部６１に支持され、梁の先端には針が設けられている。針は、その先端の直径が数ナノ〜数十ナノメートルである。さらに、梁の面には、梁の湾曲を検出するための圧電素子が設けられている。カンチレバー６２Ａ、６２Ｂ、…の総数は、９個であり、これらは、支持部６１に３×３のマトリクス状に配列されている。なお、カンチレバー６２Ａ、６２Ｂ、…の総数は、説明の便宜上、９個としたが、実際上は、数十個ないし数百個である。
記録媒体７０は、その外形が方形であり、平板状である。記録媒体７０は、第１ポリマ層７１、第２ポリマ層７２およびシリコン基板７３を備えている。第１ポリマ層７１は、データを記録するための層である。第１ポリマ層７１は、第２ポリマ層７２を介して、シリコン基板７３上に形成されている。第１ポリマ層７１の材料は、例えば、ＰＭＭＡ（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）である。第２ポリマ層７２は、データ記録時にカンチレバー６２Ａ、６２Ｂ、…の先端を記録媒体７０に押しつける際に、カンチレバー６２Ａ、６２Ｂ、…と記録媒体７０との衝突によって生じる針先端の摩耗を防止するための層である。第２ポリマ層７２は、第１ポリマ層７１とシリコン基板７３との間に形成されている。第２ポリマ層７２の材料は、例えば、架橋フォトレジスト（ｃｌｏｓｓｌｉｎｋｅｄ  ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ）である。シリコン基板７３は、熱伝導性・放熱性に優れたシリコン材料から形成されており、第１ポリマ層７１および第２ポリマ層７２を支持すると共に、記録時の放熱を促進させる機能を有する。
記録媒体７０は、データを記録するための記録領域７５を有している。記録領域７５は、記録媒体７０の記録面上に広がっている。記録領域７５は、９個の領域７６に分割されており、これらの分割領域７６は３×３のマトリクス状に配置されている。これら分割領域７６は、カンチレバー６２Ａ、６２Ｂ、…にそれぞれ一対一に対応しており、かつ、カンチレバー６２Ａ、６２Ｂ、…のＸ−Ｙ方向の移動範囲にそれぞれほぼ一致している（図４参照）。
記録領域７５の中央に位置する分極領域は、位置制御領域７６Ａである。位置制御領域７６Ａ内には、予め位置情報が記録されている。位置情報は、支持部６１と記録媒体７０との相対位置を知ることができる情報である。具体的には、位置制御領域７６Ａ内におけるカンチレバー６２Ｅの位置を特定することができる情報が、物理的なピットとして、位置制御領域７６Ａ内に予め記録されている。位置情報は、位置制御領域７６Ａの全域にわたって記録されており、位置制御領域７６Ａ内におけるカンチレバー６２Ｅの位置を迅速に、かつ、ナノないし数十ナノオーダの単位で特定できるように、パターンニングされている。
Ｘ−Ｙ−Ｚステージ８０は、その上に載置された記録媒体７０を、Ｘ方向、Ｙ方向、および、Ｘ−Ｙ平面に直交するＺ方向に移動する。
一方、記録再生処理回路９１は、演算処理回路、メモリ回路等を備えている。記録再生処理回路９１は、マルチプレクサ９２、９３を介してカンチレバー６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｅ、…と電気的に接続されている。記録再生処理回路９１は、データの記録時には、主として、記録媒体７０に記録すべきデータに対応する電気信号をカンチレバー６２Ａ、６２Ｂ、…に供給する。また、記録再生処理回路９１は、データの再生時には、カンチレバー６２Ａ、６２Ｂ、…によって読み取られたデータ（検出信号）を受け取り、データの再生処理を行う。また、記録再生処理回路９１は、データ記録時またはデータ再生時において、カンチレバー６２Ｅ（場合によってカンチレバー６２Ｅ以外のカンチレバー６２Ａ、６２Ｂ、…）によって読み取られた位置情報を受け取り、これを移動制御回路９４に供給する。さらに、記録再生処理回路９１は、データ記録時において、記録媒体７０に記録すべきコンテンツデータに位置情報を合成する機能を有する。
移動制御回路９４は、演算処理回路、メモリ回路等を備えている。移動制御回路９４は、記録再生処理回路９１と電気的に接続され、両者間でデータのやり取りが可能となっている。さらに、移動制御回路９４は、Ｘ−Ｙ−Ｚステージ８０に、アクチュエータ９５、９６を介して接続されている。移動制御回路９４は、記録再生処理回路９１から供給された位置情報に基づいて、分割領域７６（位置制御領域７６Ａ）内におけるカンチレバー６２Ａ、６２Ｂ、…（カンチレバー６２Ｅ）の位置を検出する。さらに、移動制御回路９４は、その検出結果等に基づいて、Ｘ−Ｙ−Ｚステージ８０を制御し、記録媒体７０をＸ−Ｙ方向に移動させ、分割領域７６内におけるカンチレバー６２Ａ、６２Ｂ、…を目的の位置に移動させる。さらに、移動制御回路９４は、データ記録またはデータ再生の開始時に、Ｘ−Ｙ−Ｚステージ８０を制御して、記録媒体７０をＺ方向に移動させ、カンチレバー６２Ａ、６２Ｂ、…の針の先端を記録媒体７０の記録面に接触させる。
データ記録再生装置３００におけるデータ記録動作は、以下のとおりである。まず、移動制御回路９４は、記録媒体７０をＸ−Ｙ方向に移動させ、カンチレバー６２Ａ、６２Ｂ、…を記録開始位置に移動させる。続いて、移動制御回路９４は、記録媒体７０をＺ方向に移動させ、カンチレバー６２Ａ、６２Ｂ、…の針の先端を記録媒体７０の記録面に接触させる。このとき、カンチレバー６２Ａ、６２Ｂ、…の針は、記録面により押され、カンチレバー６２Ａ、６２Ｂ、…の梁の先端部には針を介して力が加わる。このため、梁が緩やかに撓んだ状態になる。続いて、記録再生処理回路９１は、記録すべきデータに対応する電気信号を、カンチレバー６２Ａ、６２Ｂ、…に印加する。電気信号の印加により、カンチレバー６２Ａ、６２Ｂ、…の針が、例えば４００度程度の熱を持ち、針直下の第１ポリマ層７１が軟化する。すると、梁の弾性力により、針の先端が第１ポリマ層７１内に入り込み、第１ポリマ層７１にピット（穴または凹部）が形成される。記録媒体７０のＸ−Ｙ方向における移動と共に、このような記録動作が繰り返し行われ、記録すべきデータが第１ポリマ層７１に記録される。
記録動作開始時および記録動作実行中において、移動制御回路９４は、Ｘ−Ｙ−Ｚステージ８０を制御し、記録媒体７０をＸ−Ｙ方向に移動させることにより、データの記録位置を制御する。移動制御回路９４は、位置制御領域７６Ａ内に予め記録された位置情報に基づいて、データの記録位置の制御を行う（なお、データの記録位置の制御には、トラッキング制御、および、カンチレバーの針を特定の記録点に移動させる制御が含まれる）。すなわち、位置情報は位置制御領域７６Ａ内に物理的なピット（以下、「位置ピット」という。）として予め形成されている。記録媒体７０がＸ−Ｙ方向に移動により、カンチレバー６２Ｅの針が位置ピット上に移動すると、カンチレバー６２Ｅの針が位置ピット内に入り込み、その結果、梁の撓み変形の程度が緩やかになる。この梁の撓みの変化は、梁の面に設けられた圧電素子により検出され、検出信号となって、記録再生処理回路９１に供給される。記録再生処理回路９１は、この検出信号に基づいて位置情報を再生し、再生された位置情報を、移動制御回路９４に供給する。そして、移動制御回路９４は、供給された位置情報に基づいて、記録媒体７０をＸ−Ｙ方向に移動させ、カンチレバー６２Ａ、６２Ｂ、…の位置決めを行う。
このような記録動作において、カンチレバー６２Ｅは、もっぱら位置情報を読み取ることのみに用いられる。データの記録は、カンチレバー６２Ｅを除く他のカンチレバー６２Ａ、６２Ｂ、…により実行される。
さらに、位置制御領域７６Ａに記録された位置情報（位置ピット）は、カンチレバー６２Ｅによって読み取られ、移動制御回路９４による移動制御に用いられるだけではない。位置制御領域７６Ａに記録された位置情報は、記録再生処理回路９１によって、記録すべきデータの一部となって、カンチレバー６２Ｅ以外のカンチレバー６２Ａ、６２Ｂ、…に供給される。すなわち、記録動作においては、コンテンツデータだけでなく、当該コンテンツデータが記録される記録位置に対応する位置情報も、分割領域７６に記録される。この結果、初期の段階では、位置情報は、位置制御領域７６Ａ内のみに記録されていたが、データ記録動作の実行後では、位置情報は、コンテンツデータに混在した形で、位置制御領域７６Ａ以外の分割領域７６内にも記録される。
さらに、位置制御領域７６Ａ以外の分割領域７６の一部または全部に位置情報を記録した後は、カンチレバー６２Ｅ以外のカンチレバー６２Ａ、６２Ｂ、…を用いて当該分割領域７６に記録された位置情報が読み取られ、これに基づいて、記録媒体７０の移動制御およびカンチレバー６２Ａ、６２Ｂ、…の位置決めが行われる。この場合には、記録動作において、カンチレバー６２Ｅに、コンテンツデータが供給され、カンチレバー６２Ｅにより、位置制御領域７６Ａ内にコンテンツデータが記録（上書き）される。すなわち、位置制御領域７６Ａ以外の分割領域７６にコンテンツデータと共に位置情報が記録される前は、カンチレバー６２Ｅは、もっぱら位置情報を読み取ることのみに用いられるが、位置制御領域７６Ａ以外の分割領域７６にコンテンツデータと共に位置情報が記録された後は、カンチレバー６２Ｅは、他のカンチレバー６２Ａ、６２Ｂ、…と同様に、コンテンツデータの記録に用いられるようになる。また、位置制御領域７６Ａ以外の分割領域７６にコンテンツデータと共に位置情報が記録される前は、位置制御領域７６Ａは、位置制御のために用いられるべき領域であるが、位置制御領域７６Ａ以外の分割領域７６にコンテンツデータと共に位置情報が記録された後は、位置制御領域７６Ａは、他の分割領域７６と同様に、コンテンツデータの記録に用いられるようになる。
一方、データ記録再生装置３００におけるデータ再生動作は、以下のとおりである。まず、移動制御回路９４は、記録媒体７０をＸ−Ｙ方向に移動させ、カンチレバー６２Ａ、６２Ｂ、…を読取開始位置に移動させる。続いて、移動制御回路９４は、記録媒体７０をＺ方向に移動させ、カンチレバー６２Ａ、６２Ｂ、…の針の先端を記録媒体７０の記録面に接触させる。このとき、カンチレバー６２Ａ、６２Ｂ、…の針は、記録面により押され、カンチレバー６２Ａ、６２Ｂ、…の梁は緩やかに撓んだ状態になる。続いて、移動制御回路９４は、記録媒体７０をＸ−Ｙ方向に移動させる。
上述した記録動作が行われた後の段階では、各分割領域７６には、位置情報を含んだコンテンツデータが、ピットとして記録されている。記録媒体７０のＸ−Ｙ方向の移動により、カンチレバー６２Ａ、６２Ｂ、…が、ピット上に移動すると、カンチレバー６２Ａ、６２Ｂ、…の針がピット内に入り込み、その結果、梁の撓み変形の程度が緩やかになる。この梁の撓みの変化は、圧電素子により検出され、検出信号となって記録再生処理回路９１に供給される。記録再生処理回路９１は、この検出信号から位置情報およびコンテンツデータを抽出し、抽出した位置情報を移動制御回路９４に供給すると共に、コンテンツデータを再生する。また、移動制御回路９４は、記録再生処理回路９１から供給された位置情報に基づいて、記録媒体７０のＸ−Ｙ方向における移動を制御し、カンチレバー６２Ａ、６２Ｂ、…の位置決め、すなわちデータの読取位置の制御を行う（なお、この読取位置の制御には、トラッキング制御、および、カンチレバーの針を特定の読取点に移動させる制御が含まれる）。
また、上述した記録動作によって、位置制御領域７６Ａにコンテンツデータを記録した場合には、このような再生動作によって、位置制御領域７６Ａに記録されたコンテンツデータを再生することも可能である。
以上より、データ記録再生装置３００によれば、記録領域７５の一部である位置制御領域７６Ａのみに位置情報を予め記録しておくだけで、すべての分割領域７６上、すなわち記録領域７５全域上における、すべてのカンチレバー６２Ａ、６２Ｂ、…の位置制御を行うことが可能となる。したがって、記録媒体７０の製造時、または記録媒体７０のフォーマット時に、位置情報を記録媒体７０上に記録する時間（例えばフォーマット時間）を短くすることができる。これにより、記録媒体７０の製造作業時間を短縮化することができ、また、フォーマットをユーザに委ねる場合には、記録媒体７０ないしデータ記録再生装置３００の使いやすさを向上させることができる。
また、データ記録再生装置３００によれば、位置情報の読取と、データの記録とを、別個のカンチレバーないし別個の回路を用いて、独立して行うことができるので、データの記録の高精度化、迅速化、簡単化を図ることができる。
さらに、データ記録動作において、コンテンツデータに位置情報を付加して、位置制御領域７６Ａ以外の分割領域７６に記録するので、データ記録動作を行った後は、位置制御領域７６Ａ以外の分割領域７６に記録した位置情報に基づいて、カンチレバー６２Ａ、６２Ｂ、…の位置制御を行うことができる。したがって、カンチレバーの位置制御を様々な態様で実現することが可能となる。
さらに、位置制御領域７６Ａ以外の分割領域７６に記録した位置情報に基づいて、位置制御ないし移動制御を行いながら、カンチレバー６２Ｅを介して、位置制御領域７６Ａにも、コンテンツデータを記録するので、最終的には、記録領域７５の全域を、コンテンツデータの記録に用いることができ、記録領域の有効利用を図ることができる。
また、本発明は、請求の範囲および明細書全体から読み取るこのできる発明の要旨また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データ記録再生装置、データ記録再生方法、記録媒体並びにこれらの機能を実現するコンピュータプログラムもまた本発明の技術思想に含まれる。
【産業上の利用可能性】  本発明は、プローブ、カンチレバー等を用いて、記録媒体にデータを記録し、または記録媒体に記録されたデータを再生するデータ記録再生装置、データ記録再生方法および記録媒体に利用可能である。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年3月18日(2005.3.18)
【手続補正００１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】特許請求の範囲
【請求項１】データを記録するための記録領域を有する記録媒体と、
前記記録媒体と所定の位置関係をもって配置された支持部と、
前記支持部に支持され、前記データを前記記録媒体に記録しまたは前記記録媒体に記録された前記データを読み取る第１プローブと、
前記支持部に支持され、前記データを前記記録媒体に記録しまたは前記記録媒体に記録された前記データを読み取る第２プローブと、
前記支持部を前記記録媒体に対して相対的に移動させる移動機構とを備え、
前記記録媒体の記録領域内の一部には、前記支持部の相対的移動に伴って前記第１プローブの先端部が相対的に移動することが可能な範囲の一部もしくは全部に対応し、または、当該範囲を含むより広い範囲に対応した位置制御領域を有し、前記位置制御領域内の一部または全部には第１位置情報が記録されており、
前記記録媒体の記録領域は、マトリクス状に配置された複数の領域に分割されており、前記位置制御領域は、該分割された領域のうちの少なくとも１個または当該少なくとも１個の分割領域の一部であり、
前記位置制御領域は、前記記録媒体の記録領域の中央部に形成されていることを特徴とするデータ記録再生装置。
【請求項２】（削除）
【請求項３】（削除）
【請求項４】前記移動機構は、前記第１プローブおよび前記第２プローブが前記記録媒体の表面上において互いに直交する第１軸方向と第２軸方向とに相対的に移動するように、前記支持部と前記記録媒体との位置関係を変化させることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のデータ記録再生装置。
【請求項５】前記第１プローブを介して、前記記録媒体の位置制御領域に記録された第１位置情報を検出する第１検出手段と、
前記第２プローブを介して、前記記録媒体の記録領域にデータを記録し、または、前記記録媒体の記録領域に記録されたデータを読み取る第１記録読取手段と、
前記第１検出手段により検出された第１位置情報に基づいて、前記第１記録読取手段によるデータの記録またはデータの読取が前記記録領域内の特定の位置において行われるように前記支持部と前記記録媒体との間の位置関係を設定すべく、前記移動機構を制御する移動制御手段と、
をさらに備えていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のデータ記録再生装置。
【請求項６】データを記録するための記録領域を有する記録媒体と、
前記記録媒体と所定の位置関係をもって配置された支持部と、
前記支持部に支持され、前記データを前記記録媒体に記録しまたは前記記録媒体に記録された前記データを読み取る第１プローブと、
前記支持部に支持され、前記データを前記記録媒体に記録しまたは前記記録媒体に記録された前記データを読み取る第２プローブと、
前記支持部を前記記録媒体に対して相対的に移動させる移動機構とを備え、
前記記録媒体の記録領域内の一部に形成され、前記支持部の相対的移動に伴って前記第１プローブの先端部が相対的に移動することが可能な範囲の一部もしくは全部に対応しまたは当該範囲を含むより広い範囲に対応し、一部または全部に第１位置情報が記録された位置制御領域と、
前記第１プローブを介して、前記記録媒体の位置制御領域に記録された第１位置情報を検出する第１検出手段と、
前記第２プローブを介して、前記記録媒体の記録領域にデータを記録し、または、前記記録媒体の記録領域に記録されたデータを読み取る第１記録読取手段と、
前記第１検出手段により検出された第１位置情報に基づいて、前記第１記録読取手段によるデータの記録またはデータの読取が前記記録領域内の特定の位置において行われるように前記支持部と前記記録媒体との間の位置関係を設定すべく、前記移動機構を制御する移動制御手段とを備え、
前記第１記録読取手段は、前記第２プローブを介して、前記記録媒体の記録領域に第２位置情報を記録することを特徴とするデータ記録再生装置。
【請求項７】前記第２プローブを介して、前記記録媒体の記録領域に記録された第２位置情報を検出する第２検出手段と、
前記第２検出手段により検出された第２位置情報に基づき、前記第１プローブを介して、前記記録媒体の位置制御領域にデータを記録し、または前記記録媒体の位置制御領域に記録されたデータを読み取る第２記録読取手段と、
をさらに備えていることを特徴とする請求の範囲第６項に記載のデータ記録再生装置。
【請求項８】前記第１位置情報と前記第２位置情報とは同じ内容であることを特徴とする請求の範囲第６項に記載のデータ記録再生装置。
【請求項９】前記第１プローブまたは前記第２プローブは、基端側が前記支持部に支持され、先端側が記録媒体に向けて伸長する針状の部材であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のデータ記録再生装置。
【請求項１０】前記第１プローブまたは前記第２プローブはカンチレバーであることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のデータ記録再生装置。
【請求項１１】前記第１プローブおよび前記第２プローブの総数は２個以上であり、前記第１プローブおよび前記第２プローブは、１次元または２次元のプローブアレイを形成していることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のデータ記録再生装置。
【請求項１２】前記第１プローブおよび前記第２プローブの総数は４個以上であり、前記第１プローブおよび前記第２プローブは、前記支持部上にマトリクス状に配列されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のデータ記録再生装置。
【請求項１３】前記記録媒体は強誘電体材料からなる記録層を有することを特徴とする請求の範囲第１項に記載のデータ記録再生装置。
【請求項１４】前記記録媒体は熱変形可能な記録層を有することを特徴とする請求の範囲第１項に記載のデータ記録再生装置。
【請求項１５】データを記録するための記録領域を有し、前記記録領域はマトリクス状に配置された複数の領域に分割され、これら分割された領域の少なくとも１個または当該少なくとも１個の分割領域の一部が位置制御領域であり、この位置制御領域内の一部または全部には、位置情報が記録されており、
前記位置制御領域は、前記記録領域の中央部に配置されていることを特徴とする記録媒体。
【請求項１６】（削除）
【請求項１７】強誘電体材料からなる記録層を有することを特徴とする請求の範囲第１５項に記載の記録媒体。
【請求項１８】熱変形可能な記録層を有することを特徴とする請求の範囲第１５項に記載の記録媒体。
【請求項１９】支持部にそれぞれ支持され、データを記録媒体に記録しまたは前記記録媒体に記録された前記データを読み取る第１プローブおよび第２プローブを含む２個以上のプローブと、前記支持部を前記記録媒体に対して相対的に移動させる移動機構とを備えた装置を用いて、前記記録媒体の記録領域にデータを記録し、または前記記録媒体の記録領域に記録されたデータを再生するデータ記録再生方法であって、
前記記録媒体の記録領域内の一部に、前記支持部の相対的移動に伴って前記第１プローブの先端部が相対的に移動することが可能な範囲の一部もしくは全部に対応し、または、当該範囲を含むより広い範囲に対応した位置制御領域を形成し、前記位置制御領域内の一部または全部に位置情報を記録する位置情報記録工程と、
前記第１プローブを介して、前記記録媒体の位置制御領域に記録された位置情報を検出する検出工程と、
前記第２プローブを介して、前記記録媒体の記録領域にデータを記録し、または前記記録媒体の記録領域に記録されたデータを読み取る記録読取工程と、
前記検出工程において検出された位置情報に基づいて、前記記録読取工程におけるデータの記録またはデータの読取が前記記録領域内の特定の位置において行われるように前記支持部と前記記録媒体との間の位置関係を設定すべく、前記移動機構を制御する移動制御工程とを備え、
前記記録媒体の記録領域は、マトリクス状に配置された複数の領域に分割されており、前記位置情報記録工程は、当該分割された領域のうちの少なくとも１個または当該少なくとも１個の分割領域の一部に前記位置制御領域を形成し、前記位置制御領域を前記記録媒体の記録領域の中央部に配置することを特徴とするデータ記録再生方法。




【国際調査報告】
2005020226.tif 000013
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