JP2000276862A - Tracking method and storage device - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To perform tracking, wherein the twisting signal of a cantilever is directly used as a position signal even when a friction force not to be negligible is developed between a probe and a medium. SOLUTION: This device is provided with a cantilever 2 having a probe 1 in one end, and an optical lever detecting mechanism 6 for detecting the twisting of the cantilever 2, and the probe 1 is swung in parallel with the surface of a recording medium 4 and in a direction perpendicular to the axis of the cantilever 2 by a vibrator 3. Tracking is performed by obtaining position information from the vibration center signal of twisting occurring in the cantilever 2.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、情報の記憶装置お
よび情報の記録または再生を行うヘッドのトラッキング
方法に係り、特に数十ナノメータ（nm）以下のサイズの
記録ビットの高速な記録または再生を行うのに好適なナ
ノトラッキング技術に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an information storage device and a head tracking method for recording or reproducing information, and more particularly to a method for recording or reproducing high-speed recording bits having a size of several tens of nanometers (nm) or less. The present invention relates to a nano tracking technology suitable for performing.

【０００２】[0002]

【従来の技術】近年、情報化社会の進展は目覚ましく、
より多くの情報を記憶できる技術が要求されている。現
在、ファイルメモリの研究分野では、数十ナノメータ以
下のサイズの高密度化が進められている。その有望な候
補として、走査トンネル顕微鏡（Scannig Tunneling
Microscope；ＳＴＭ）に代表される走査プローブ顕微鏡
の技術がある。走査トンネル顕微鏡の技術は、米国特許
第４，３４３，９９３号に詳しく開示されている。その
原子サイズまでの空間分解能と原子サイズまでの微細加
工を可能とする原理に着目し、数十ナノメータ以下の情
報を記録マークとする超高密度記録への応用が進められ
ている。2. Description of the Related Art In recent years, the progress of the information society has been remarkable,
There is a need for a technology that can store more information. At present, in the field of file memory research, densification of sizes of several tens of nanometers or less is being promoted. A promising candidate is Scannig Tunneling
There is a technique of a scanning probe microscope represented by Microscope (STM). The technology of the scanning tunneling microscope is disclosed in detail in U.S. Pat. No. 4,343,993. Focusing on the principle of enabling spatial resolution up to the atomic size and microfabrication down to the atomic size, application to ultra-high-density recording using information of several tens of nanometers or less as a recording mark has been promoted.

【０００３】走査プローブ顕微鏡の技術を応用した情報
記録技術においては、尖鋭化された先端を有する探針を
用いて、電気的、磁気的、熱的、光学的、あるいは力学
的な方法、あるいはそれらの組合せによって、媒体表面
に数十ナノメータ以下のサイズの情報ビットを高密度に
記録し、上記探針と媒体とを接近あるいは接触させた状
態で生じる何らかの物理現象を検出することによって、
その高密度記録された情報ビットを再生する。In an information recording technique using a scanning probe microscope technique, an electric, magnetic, thermal, optical, or mechanical method using a probe having a sharpened tip, By recording information bits with a size of several tens of nanometers or less at a high density on the medium surface, and detecting some physical phenomenon that occurs when the probe and the medium approach or come into contact with each other,
The information bits recorded at high density are reproduced.

【０００４】このような走査プローブ顕微鏡の技術を応
用した数十ナノメータ以下のサイズの高密度情報の記録
または再生を高速かつ高精度に行うためには、数十ナノ
メータ以下の幅のトラックに沿った情報の記録または再
生を実現するための新規なナノトラッキング技術が必要
となる。In order to record or reproduce high-density information of a size of several tens of nanometers or less at high speed and with high accuracy by applying the technology of the scanning probe microscope, a track having a width of several tens of nanometers or less is required. A new nano-tracking technology for recording or reproducing information is required.

【０００５】走査プローブ顕微鏡の技術を利用した数十
ナノメータ以下のスケールのトラッキング技術の例は、
米国特許第５，５３７，３７２号に示されている。そこ
では、フィジカル レビュー レターズ第５６巻（１９
８６年）第９３０頁（Physical Review Letters 56
(1986)pp930）に開示されている原子間力顕微鏡（Atomi
c Force Microscope；ＡＦＭ）の技術を利用し、記録
トラックの中心に沿って配置されたピットあるいはマウ
ンドによる原子間力顕微鏡用カンチレバーのねじれを４
分割のフォトダイオードを有した光てこ手段により検出
し、その検出信号をカンチレバーにフィードバックする
ことにより、カンチレバーの先端に設けられた探針をト
ラックの中心に位置決めしている。[0005] Examples of tracking technology on the scale of several tens of nanometers or less using the technology of the scanning probe microscope are as follows.
It is shown in U.S. Pat. No. 5,537,372. There, Physical Review Letters Volume 56 (19
1986) p. 930 (Physical Review Letters 56)
(1986) pp930) Atomic force microscope (Atomi
c Using a Force Microscope (AFM) technology, the torsion of the atomic force microscope cantilever by pits or mounds arranged along the center of the recording track
The probe provided at the tip of the cantilever is positioned at the center of the track by detecting the signal by an optical lever having a split photodiode and feeding back the detection signal to the cantilever.

【０００６】また別の例として、我々は特開平９−１３
４５５２号に示された技術がある。この従来例では、記
録トラックとして連続グルーブあるいはグルーブ間に挟
まれたランドを用い、それらの表面形状によるカンチレ
バーのねじれをトラッキング信号とする技術である。As another example, we have disclosed in JP-A-9-13
There is a technique disclosed in US Pat. In this conventional example, a continuous groove or a land interposed between the grooves is used as a recording track, and the twist of the cantilever due to the surface shape thereof is used as a tracking signal.

【０００７】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記２つの従来技術に
おいては、探針と記録媒体とは接触しており、それらの
間には摩擦力が作用する。探針を自由端に有するカンチ
レバーは、その固定端と自由端を結ぶ方向（軸方向）
が、記録媒体表面に垂直かつトラックに接する面内にあ
るように配置される。このため探針がトラックを横切る
方向に動く時に生じる摩擦力により、カンチレバーには
ねじれが生じる。また、媒体表面に設けられたトラッキ
ングのための表面構造により、探針に働く垂直抗力の方
向が媒体表面に垂直な方向からそれ、カンチレバーにね
じれを引き起こす。In the above two prior arts, the probe and the recording medium are in contact with each other, and a frictional force acts between them. A cantilever with a probe at its free end is the direction connecting its fixed end and free end (axial direction)
Are arranged in a plane perpendicular to the surface of the recording medium and in contact with the track. For this reason, the cantilever is twisted by the frictional force generated when the probe moves across the track. The surface structure for tracking provided on the surface of the medium causes the direction of the normal force acting on the probe to deviate from the direction perpendicular to the medium surface, causing the cantilever to twist.

【０００８】従来技術は上記垂直抗力によるカンチレバ
ーのねじれを、トラッキング信号に利用するものであ
る。しかしながら、カンチレバーのねじれは、前述のよ
うに媒体表面からの垂直抗力だけでなく、探針と媒体の
間の摩擦力によっても生じる。また、摩擦力は探針の運
動方向にしたがってその方向を逆転させるので、カンチ
レバーのねじれ角は同一位置で符号の異なる二つの値を
持つことになり、摩擦力の存在がカンチレバーのねじれ
の挙動を複雑なものにする。The prior art utilizes the torsion of the cantilever due to the above-described vertical drag as a tracking signal. However, torsion of the cantilever is caused not only by the normal force from the medium surface as described above, but also by the frictional force between the probe and the medium. In addition, since the friction force reverses the direction according to the direction of movement of the probe, the torsion angle of the cantilever has two values with different signs at the same position, and the existence of the friction force determines the torsion behavior of the cantilever. Make it complicated.

【０００９】よって、上記２つの従来技術は、媒体と探
針との間の運動摩擦係数が小さく、媒体の表面形状によ
るねじれに比較して摩擦によるねじれが無視できる程小
さい場合を前提としている。しかしながら、摩擦が無視
できる状況を実現させるためには、潤滑剤の塗布などの
効果を検討する必要があり、また探針材料と媒体材料の
組み合わせに制限を受けるなどの問題がある。Therefore, the above two prior arts are based on the premise that the coefficient of kinetic friction between the medium and the probe is small and the torsion due to friction is so small as to be negligible as compared with the torsion due to the surface shape of the medium. However, in order to realize a situation where friction is negligible, it is necessary to consider effects such as application of a lubricant, and there is a problem that the combination of a probe material and a medium material is limited.

【００１０】本発明の目的は、上記従来技術が有する技
術的課題を解決し、新規な数十ナノメータ以下のスケー
ルの記録ビットの記録・再生を行うための探針（ヘッ
ド）のトラッキング方法および記憶装置を提供すること
にある。すなわち本発明の目的は、記録媒体と探針との
摩擦が無視できない状況でも、カンチレバーのねじれを
利用したトラッキング動作が可能な方法およびそれを用
いた記憶装置を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the technical problems of the prior art described above, and to provide a novel tracking method and storage of a probe (head) for recording / reproducing a recording bit of a scale of several tens of nanometers or less. It is to provide a device. That is, an object of the present invention is to provide a method capable of performing a tracking operation using the torsion of a cantilever even in a situation where friction between a recording medium and a probe cannot be ignored and a storage device using the same.

【００１１】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明においては次のような手段が提供される。In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides the following means.

【００１２】トラック上にトラッキングのための第１の
情報および記録としての第２の情報とを持つ記録媒体
と、上記第１、第２の情報に対応した信号を導出するた
めのヘッドと、ヘッドを保持するための保持手段と、保
持手段のねじれを検出するための検出手段と、保持手段
およびヘッドを駆動するための駆動手段を有し、保持手
段を揺動することで、ヘッドと記録媒体との相互作用に
より保持手段に発生するねじれ振動から位置情報を得て
ヘッドをトラック中心に位置決めする。A recording medium having first information for tracking and second information as recording on a track; a head for deriving signals corresponding to the first and second information; Holding means, a detecting means for detecting torsion of the holding means, a driving means for driving the holding means and the head, and the head and the recording medium by swinging the holding means. Position information is obtained from the torsional vibration generated in the holding means due to the interaction with the head, and the head is positioned at the center of the track.

【００１３】また、上記保持手段を揺動する際に発生す
る保持手段のねじれ振動の振動中心に関する信号から位
置情報を得る。Further, position information is obtained from a signal relating to a vibration center of torsional vibration of the holding means generated when the holding means swings.

【００１４】また、上記保持手段が片持ち梁であり、こ
の片持ち梁の軸方向が、記録媒体表面に垂直かつトラッ
クに接する面内にあるように片持ち梁を配置し、上記片
持ち梁の揺動方向が記録媒体表面に平行かつトラックに
垂直であるトラッキング手段が提供される。The holding means is a cantilever, and the cantilever is arranged so that the axial direction of the cantilever is perpendicular to the surface of the recording medium and in a plane in contact with the track. A tracking means is provided in which the swing direction is parallel to the recording medium surface and perpendicular to the track.

【００１５】また、上記保持手段に発生するねじれ振動
から位置情報を得て、ヘッドを強制的にトラック中心に
戻す手段が提供される。Further, there is provided means for obtaining position information from torsional vibration generated in the holding means and forcibly returning the head to the track center.

【００１６】また、上記保持手段に発生するねじれ振動
から得た位置情報を上記駆動手段にフィードバックして
トラッキングする手段が提供される。Further, there is provided means for tracking by feeding back position information obtained from torsional vibration generated in the holding means to the driving means.

【００１７】また、上記記録媒体を回転運動させる機構
を備え、トラッキングを極座標系で行う手段が提供され
る。Further, there is provided means for providing a mechanism for rotating the recording medium and for performing tracking in a polar coordinate system.

【００１８】また、上記保持手段として歪ゲージ（ピエ
ゾ抵抗素子）を有するトラッキング手段が提供される。Further, a tracking means having a strain gauge (piezoresistive element) as the holding means is provided.

【００１９】また、上記ねじれ検出に光てこ手段を用い
るトラッキング手段が提供される。Further, there is provided a tracking means which uses an optical lever means for detecting the twist.

【００２０】また、上記ヘッドの高さ方向の制御手段と
して、スライダによる流体浮上手段を用いるトラッキン
グ手段が提供される。Further, a tracking means using a fluid floating means by a slider is provided as a means for controlling the height of the head.

【００２１】さらに、トラッキングのための第１の情報
がグルーブ、グルーブ間に挟まれたランド、ピット、マ
ウンド等の構造物であるトラッキング手段が提供され
る。Further, there is provided a tracking means in which the first information for tracking is a structure such as a groove, a land, a pit, and a mound sandwiched between the grooves.

【００２２】以下では、本発明のトラッキング方法の動
作原理を説明する。図３は、探針１を先端に保持した矩
形カンチレバー２の先端方向（軸方向）から見た記録媒
体４の表面上での探針１とカンチレバー２の様子を示し
ている。記録媒体４の表面上にはトラッキングのための
案内溝４ａが設けられている。Hereinafter, the operation principle of the tracking method of the present invention will be described. FIG. 3 shows a state of the probe 1 and the cantilever 2 on the surface of the recording medium 4 as viewed from the distal end direction (axial direction) of the rectangular cantilever 2 holding the probe 1 at the distal end. On the surface of the recording medium 4, a guide groove 4a for tracking is provided.

【００２３】図３のように、カンチレバー２はその軸方
向が記録媒体４の表面に垂直かつ案内溝４ａの方向に接
する面内にあるように配置される。カンチレバー２に
は、探針１と記録媒体４との接触により、たわみとねじ
れを生じる。カンチレバー２のたわみ量ｚは、探針１と
記録媒体４との接触力Ｆ_zが一定になるようにフィード
バック制御により一定に制御される。As shown in FIG. 3, the cantilever 2 is arranged so that its axial direction is in a plane perpendicular to the surface of the recording medium 4 and in contact with the direction of the guide groove 4a. The contact between the probe 1 and the recording medium 4 causes the cantilever 2 to bend and twist. Deflection amount z of the cantilever 2, the contact force F _z of the probe 1 and the recording medium 4 is controlled to be constant by feedback control such that the constant.

【００２４】また、カンチレバー２のねじれ角φは、探
針１に作用する垂直抗力Ｆ_nと摩擦力Ｆ_fの２つの要因に
より生じる。図３のように探針１が記録媒体４と傾斜角
θの点で接触すると、探針１が記録媒体４の表面から受
ける垂直抗力Ｆ_nの方向が接触力Ｆ_zの方向からそれ、カ
ンチレバー２にねじれを引き起こす。Further, the twist angle φ of the cantilever 2, caused by two factors normal force F _n and the frictional force F _f acting on the probe 1. When the probe 1 as shown in FIG. 3 are in contact in terms of the recording medium 4 inclination angle theta, the direction of the normal force F _n the probe 1 receives from the surface of the recording medium 4 is then the direction of the contact force F _z, cantilever 2 causes twisting.

【００２５】この垂直抗力Ｆ_nによるねじれ角は位置検
出に利用され、図４に示すように案内溝４ａの中心で符
号を逆転させ、その大きさは溝の中心に関して対称に変
化する。さらに、探針１と記録媒体４とが相対的に運動
すると、それらの間には摩擦力Ｆ_fが発生するので、相
対運動の方向がカンチレバー２の軸方向と角度を持つよ
うな場合、摩擦力Ｆ_fによりカンチレバー２にはねじれ
を生じる。図３は、その相対運動の方向がカンチレバー
２の軸方向と垂直である場合を示す。The helix angle of this normal force F _n is used to detect the position, it reverses the sign at the center of the guide groove 4a, as shown in FIG. 4, the magnitude of which varies symmetrically about the center of the groove. Further, when the probe 1 and the recording medium 4 move relative to each other, a frictional force _Ff is generated between them, so that when the direction of the relative movement has an angle with the axial direction of the cantilever 2, results in a twist to the cantilever 2 by the force F _f. FIG. 3 shows a case where the direction of the relative movement is perpendicular to the axial direction of the cantilever 2.

【００２６】ここで、カンチレバー２を水平面内でその
軸方向に対して垂直な方向に振動させると、垂直抗力Ｆ
_n、摩擦力Ｆ_fの両方は上記振動による変調を受ける。こ
のとき、一方の摩擦力Ｆ_fは振動の１周期の間で符号ま
で変えるので、その変化量は大きいが、他方の垂直抗力
Ｆ_nの変化量は振動の振幅を小さくすることにより十分
小さくできる。従って、カンチレバー２のねじれ角φの
振動は、カンチレバーに与える振動が小振幅の場合、主
に摩擦力Ｆ_fの振動を反映することになり、ねじれ角φ
の振動の包絡線や振動中心を見ることで垂直抗力Ｆ_nに
よるねじれ角のみを検出することができる。Here, when the cantilever 2 is vibrated in a direction perpendicular to its axial direction in a horizontal plane, the vertical drag F
_n and the frictional force _Ff are both modulated by the vibration. At this time, since the one of the frictional force F _f vary from code in one period of oscillation, but the amount of change is large, the change amount of the other normal force F _n can be sufficiently reduced by reducing the amplitude of vibration . Therefore, the vibration of the twist angle φ of the cantilever 2, when the vibration given to the cantilever of a small amplitude, will reflect the vibration primarily frictional force F _f, twist angle φ
It can be by looking at the envelope and the vibration center of vibration detecting only twist angle by the normal force F _n.

【００２７】以上のように本発明によれば、ねじれ角φ
の振動の包絡線や振動中心等のねじれ振動に関する信号
を位置信号として用いることで、探針と記録媒体の間の
摩擦が無視できない状況でも、カンチレバーのねじれを
利用しての案内溝等のトラッキングが可能となり、幅が
数十ナノメータ以下のトラックに対するトラッキング動
作を実現することができる。As described above, according to the present invention, the twist angle φ
By using the signal related to the torsional vibration such as the envelope of the vibration and the center of vibration as the position signal, even in the situation where the friction between the probe and the recording medium cannot be ignored, tracking of the guide groove etc. using the torsion of the cantilever And a tracking operation for a track having a width of several tens of nanometers or less can be realized.

【００２８】[0028]

【発明の実施の形態】（実施例１）図１を用いて本発明
の一実施例の全体構成を説明する。図において１は探
針、２はカンチレバー、３は振動子、４は記録媒体、５
は支持体、６は光てこ検出機構、７はｒ−微動アクチュ
エータ、８はｚ−微動アクチュエータ、９はスウィング
アーム、１０はｚ−粗動機構、１１はｒ−粗動機構、１
２は回転駆動モータ、１３は信号生成回路、１４はトラ
ッキング制御回路、１５はｚ−サーボ回路、１６はレベ
ル検出回路、１７はｚ−粗動制御系、１８はｒ−粗動制
御系である。(Embodiment 1) An overall configuration of an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the figure, 1 is a probe, 2 is a cantilever, 3 is a vibrator, 4 is a recording medium, 5
Is a support, 6 is an optical lever detection mechanism, 7 is an r-fine actuator, 8 is a z-fine actuator, 9 is a swing arm, 10 is a z-coarse mechanism, 11 is an r-coarse mechanism, 1
2 is a rotary drive motor, 13 is a signal generation circuit, 14 is a tracking control circuit, 15 is a z-servo circuit, 16 is a level detection circuit, 17 is a z-coarse movement control system, and 18 is an r-coarse movement control system. .

【００２９】ｒ−粗動機構１１、ｚ−粗動機構１０とｒ
−微動アクチュエータ７、ｚ−微動アクチュエータ８が
スウィングアーム９を介して図のように構成される。ｒ
−微動アクチュエータ７の一端には振動子３が取付けら
れている。さらに振動子３には支持体５と光てこ検出機
構６が取付けられている。支持体５は先端に探針１を有
するカンチレバー２を支持している。光てこ検出機構６
はレーザダイオード６ａと４分割フォトダイオード６ｂ
で構成される。R-coarse movement mechanism 11, z-coarse movement mechanism 10 and r
The fine movement actuator 7 and the z-fine movement actuator 8 are configured via the swing arm 9 as shown in the figure. r
The vibrator 3 is attached to one end of the fine movement actuator 7. Further, a support 5 and an optical lever detection mechanism 6 are attached to the vibrator 3. The support 5 supports the cantilever 2 having the probe 1 at the tip. Optical lever detection mechanism 6
Is a laser diode 6a and a four-division photodiode 6b
It consists of.

【００３０】振動子３は、支持体５および光てこ検出機
構６を記録媒体４の面内でカンチレバー２の軸方向に対
して垂直な方向に振動させる。また、記録媒体４は回転
駆動モータ１２により一定の回転スピードで回転駆動さ
れる。回転方向は、探針１直下での記録媒体４の移動方
向がカンチレバー２の固定端から自由端への方向になる
ように設定されている。The vibrator 3 vibrates the support 5 and the optical lever detecting mechanism 6 in a direction perpendicular to the axial direction of the cantilever 2 in the plane of the recording medium 4. The recording medium 4 is rotationally driven at a constant rotational speed by a rotational drive motor 12. The rotation direction is set so that the moving direction of the recording medium 4 immediately below the probe 1 is from the fixed end of the cantilever 2 to the free end.

【００３１】記録媒体４としては、その表面に図２に示
すようなトラッキング用案内溝４ａが同心円状に設けら
れたディスク形状のものを使用した。溝の幅は４０nm、
深さは１０nm、隣接する溝に挟まれたランド部の幅は４
０nmである。案内溝を有した記録媒体４の作製は、電子
ビーム（Electron Beam；ＥＢ）描画、エッチングプロ
セス、およびレプリカ作製技術を用いて行われた。先
ず、ＥＢ描画、エッチングプロセス技術によりシリコン
単結晶基板上に同心円状の溝構造を形成し、これを原盤
とした。次に、その原盤から紫外線硬化樹脂を用いたホ
トポリマー法によりレプリカを作製し、本実施例の記録
媒体４とした。As the recording medium 4, a disk-shaped recording medium having a tracking guide groove 4a concentrically provided thereon as shown in FIG. 2 was used. The width of the groove is 40 nm,
The depth is 10 nm, and the width of the land between adjacent grooves is 4
0 nm. The production of the recording medium 4 having the guide groove was performed using an electron beam (EB) drawing, an etching process, and a replica production technique. First, a concentric groove structure was formed on a silicon single crystal substrate by EB drawing and etching process technology, and this was used as a master. Next, a replica was prepared from the master by a photopolymer method using an ultraviolet-curing resin, to obtain a recording medium 4 of this example.

【００３２】データの書き込みには、媒体表面に探針１
を押し込んで凹構造を形成する方法や、探針１を一方の
電極として用いる相変化膜の抵抗加熱による相変化書き
込み、磁気媒体の抵抗加熱による磁化反転、あるいは誘
電体材料を用いた電気分極反転など、いずれかの方法に
必要な記録再生ヘッドを使用し、必要な記録層をレプリ
カ上に形成することにより適用可能であり、それぞれに
対応した読み出し方法を取ればよい。To write data, a probe 1 is placed on the medium surface.
To form a concave structure by pressing in, phase change writing by resistance heating of a phase change film using the probe 1 as one electrode, magnetization reversal by resistance heating of a magnetic medium, or electric polarization reversal using a dielectric material. For example, a recording / reproducing head required for any one of the methods is used, and a necessary recording layer is formed on a replica.

【００３３】次に、各部の動作を説明する。データの書
き込みあるいは読み出し、例えば本発明に係わる記憶装
置を備えたパーソナルコンピュータの使用者がデータを
記録する場合の操作に対応して、ｚ−粗動制御系１７に
信号ｏｎ−ａが加えられ、一定電圧を積分する動作によ
り一定の増加率の電圧がｚ−粗動機構１０に出力され
る。この電圧に対応した距離だけ探針１は記録媒体４に
接近する。Next, the operation of each section will be described. A signal on-a is added to the z-coarse movement control system 17 in response to an operation for writing or reading data, for example, when a user of a personal computer equipped with the storage device according to the present invention records data, By the operation of integrating the constant voltage, a voltage having a constant increase rate is output to the z-coarse movement mechanism 10. The probe 1 approaches the recording medium 4 by a distance corresponding to this voltage.

【００３４】探針１が記録媒体４に押し付けられていく
と、垂直抗力および摩擦力の作用によりカンチレバー２
にはたわみおよびねじれが生じる。このたわみおよびね
じれは光てこ検出機構６により検出され、その検出信号
は信号生成回路１３に送られる。信号生成回路１３で
は、たわみ信号および振動子３によるねじれ振動の振動
中心に対応した信号を生成し、たわみ信号をｚ−サーボ
回路１５に送り、トラック中心からの位置ずれに対応す
るねじれの振動中心信号をトラッキング制御回路１４に
送る。When the probe 1 is pressed against the recording medium 4, the cantilever 2 is acted upon by the action of the normal force and frictional force.
Will bend and twist. The deflection and the twist are detected by the optical lever detection mechanism 6, and the detection signal is sent to the signal generation circuit 13. The signal generation circuit 13 generates a flexure signal and a signal corresponding to the vibration center of the torsional vibration by the vibrator 3, sends the flexure signal to the z-servo circuit 15, and generates a flexural center corresponding to the displacement from the track center. The signal is sent to the tracking control circuit 14.

【００３５】ｚ−サーボ回路１５は板バネ２のたわみが
一定になるようにｚ−微動アクチュエータ８に駆動信号
を出力し、探針１と記録媒体４の接触力が一定になるよ
うにフィードバック制御する。この駆動信号がレベル検
出回路１６で予め設定された設定値を越えたとき、レベ
ル検出回路１６から信号が出力され、ｚ−粗動制御系１
７の積分動作を停止させる信号ｏｆｆ−ａとなる。これ
によりｚ−粗動機構１０に印加される電圧はその積分値
に保持される。この信号は同時にｒ−粗動制御系１８の
動作を開始させる信号ｏｎ−ｂとして利用される。The z-servo circuit 15 outputs a drive signal to the z-fine actuator 8 so that the deflection of the leaf spring 2 becomes constant, and performs feedback control so that the contact force between the probe 1 and the recording medium 4 becomes constant. I do. When this drive signal exceeds a preset value set by the level detection circuit 16, a signal is output from the level detection circuit 16 and the z-coarse movement control system 1
7 is a signal off-a for stopping the integration operation. As a result, the voltage applied to the z-coarse movement mechanism 10 is maintained at the integrated value. This signal is simultaneously used as a signal on-b for starting the operation of the r-coarse movement control system 18.

【００３６】信号ｏｎ−ｂが加えられたｒ−粗動制御系
１８は、ｒ−粗動機構１１に行き先トラック番号と現在
トラック番号との差に応じた電圧を印加する。現在トラ
ック番号は予め記録媒体４に書き込まれてあり、それを
読み出すことにより与えられる。The r-coarse movement control system 18 to which the signal on-b is applied applies a voltage corresponding to the difference between the destination track number and the current track number to the r-coarse movement mechanism 11. The current track number is written in the recording medium 4 in advance, and is given by reading it out.

【００３７】ｒ−微動アクチュエータ７は、トラッキン
グ制御回路１４の出力が加えられて探針１がトラックか
ら外れないように高精度な追従制御を行う。追従制御に
は、従来の磁気記録および光記録で行われている連続サ
ーボやサンプルサーボ技術を使うことができる。これに
より図２に示したような幅４０nmの案内溝に対してトラ
ッキング制御しながら、高速に記録情報の書き込みおよ
び読み出しを行うことができる。The r-fine movement actuator 7 performs high-precision follow-up control so that the output of the tracking control circuit 14 is added and the probe 1 does not fall off the track. For the follow-up control, continuous servo or sample servo technology used in conventional magnetic recording and optical recording can be used. This makes it possible to write and read recording information at high speed while performing tracking control on a guide groove having a width of 40 nm as shown in FIG.

【００３８】データ記録後、ｚ−粗動制御系１７にはパ
ーソナルコンピュータのオペレーティングシステムから
リセット信号が送られる。これにより、ｚ−粗動制御系
１７が保持していた電圧はリセットされ、ｚ−粗動機構
１０により探針１は記録媒体４の表面から退避させられ
る。After data recording, a reset signal is sent to the z-coarse movement control system 17 from the operating system of the personal computer. As a result, the voltage held by the z-coarse movement control system 17 is reset, and the probe 1 is retracted from the surface of the recording medium 4 by the z-coarse movement mechanism 10.

【００３９】（実施例２）図５に本発明の他の実施例を
示す。本実施例ではカンチレバー２のたわみおよびねじ
れの検出のために圧電抵抗歪ゲージ１９を用いる。図５
は本実施例の主要部分のみを示したものであり、他の部
分は実施例１と同様の構成である。カンチレバー２の片
面に圧電抵抗歪ゲージ１９が形成され、この出力が信号
生成回路１３に導入される。圧電抵抗歪ゲージ１９はカ
ンチレバー２のたわみ、ねじれの両方を検出できるよう
に構成されており、実施例１の光てこ検出機構６が不要
となるため、これによりヘッド部の小型化が可能とな
る。(Embodiment 2) FIG. 5 shows another embodiment of the present invention. In this embodiment, a piezoresistive strain gauge 19 is used for detecting the deflection and torsion of the cantilever 2. FIG.
Shows only the main part of this embodiment, and the other parts have the same configuration as that of the first embodiment. A piezoresistive strain gauge 19 is formed on one surface of the cantilever 2, and the output is introduced to the signal generation circuit 13. The piezoresistive strain gauge 19 is configured to detect both deflection and torsion of the cantilever 2 and eliminates the need for the optical lever detection mechanism 6 of the first embodiment, thereby making it possible to reduce the size of the head. .

【００４０】上述の部分以外の動作は実施例１と本質的
に同じであるので説明は省略する。実施例１と同様に各
部を動作させることにより、図２に示したような幅４０
nmの案内溝に対してトラッキング制御しながら、高速に
記録情報の書き込みおよび読み出しを行うことができ
る。Operations other than those described above are essentially the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted. By operating each part in the same manner as in the first embodiment, the width 40 shown in FIG.
Writing and reading of recorded information can be performed at high speed while performing tracking control on the guide groove of nm.

【００４１】（実施例３）図６に本発明の他の実施例を
示す。本実施例では探針１と記録媒体４との間に働く力
を一定に制御する手段として、スライダ２０による流体
浮上手段を用いる。また、カンチレバー２のねじれを検
出するために実施例２と同様に圧電抵抗歪ゲージ１９を
用いる。これらの変更により、実施例１の光てこ検出機
構６、ｚ−微動アクチュエータ８、ｚ−サーボ回路１５
等が不要となり、ヘッド部の小型化およびシステム全体
の簡素化が可能となる。(Embodiment 3) FIG. 6 shows another embodiment of the present invention. In this embodiment, as a means for controlling the force acting between the probe 1 and the recording medium 4 to be constant, a fluid floating means using a slider 20 is used. Further, a piezoresistive strain gauge 19 is used as in the second embodiment to detect the torsion of the cantilever 2. By these changes, the optical lever detection mechanism 6, the z-fine movement actuator 8, the z-servo circuit 15 of the first embodiment
This makes it unnecessary to reduce the size of the head and simplify the entire system.

【００４２】図６を用いて本実施例の主要部分の構成を
説明する。ｒ−粗動機構１１、ｚ−粗動機構１０、スウ
ィングアーム９が図のように構成される。スィングアー
ム９の一端にはサスペンション２１が取付けられてお
り、その先にスライダ２０が搭載されている。さらに、
スライダ２０にはｒ−微動アクチュエータ７と振動子３
が図６のように取付けられている。振動子３は先端に探
針１を有するカンチレバー２を支持する支持体５が取付
けられており、支持体５やカンチレバー２等を記録媒体
４の面内でカンチレバー２の軸方向に対して垂直な方向
に振動させる。また、記録媒体４は回転駆動モータ１２
により一定の回転スピードで回転駆動される。回転方向
は、探針１直下での記録媒体４の移動方向がカンチレバ
ー２の固定端から自由端への方向になるように設定され
ている。記録媒体４は実施例１と同じディスク形状のも
のを使用した。The configuration of the main part of the present embodiment will be described with reference to FIG. The r-coarse movement mechanism 11, the z-coarse movement mechanism 10, and the swing arm 9 are configured as shown in the figure. A suspension 21 is attached to one end of the swing arm 9, and a slider 20 is mounted beyond the suspension 21. further,
The slider 20 includes the r-fine actuator 7 and the vibrator 3
Are attached as shown in FIG. The vibrator 3 is provided with a support 5 for supporting the cantilever 2 having the probe 1 at the tip, and the support 5 and the cantilever 2 are perpendicular to the axial direction of the cantilever 2 in the plane of the recording medium 4. Vibrating in the direction. Further, the recording medium 4 is a rotary drive motor 12
, And is rotationally driven at a constant rotational speed. The rotation direction is set so that the moving direction of the recording medium 4 immediately below the probe 1 is from the fixed end of the cantilever 2 to the free end. The recording medium 4 used had the same disk shape as in the first embodiment.

【００４３】次に、各部の動作を説明する。データの書
き込みあるいは読み出しの操作に対応して、スウィング
アーム９がｚ−粗動機構１０によりある一定距離だけ記
録媒体４の方向に下げられる。スライダ２０は記録媒体
４の回転による空気の流れによる力を受けて浮上し、サ
スペンション２１による力と釣り合ったところで記録媒
体４との距離を一定にして動作状態に入る。この状態で
は探針１が記録媒体４に押し付けられて、一定の接触力
が探針１と記録媒体４の間に働くように探針１とスライ
ダ２０の相対位置が調整されている。Next, the operation of each section will be described. In response to a data write or read operation, the swing arm 9 is lowered by the z-coarse movement mechanism 10 toward the recording medium 4 by a certain distance. The slider 20 flies under the force of the flow of air due to the rotation of the recording medium 4 and, when balanced with the force of the suspension 21, keeps the distance from the recording medium 4 constant and enters the operating state. In this state, the probe 1 is pressed against the recording medium 4, and the relative positions of the probe 1 and the slider 20 are adjusted so that a constant contact force acts between the probe 1 and the recording medium 4.

【００４４】カンチレバー２のねじれは圧電抵抗歪ゲー
ジ１９により検出され、この出力が信号生成回路１３に
導入される。信号生成回路１３では振動子３によるねじ
れの振動中心信号が生成され、トラッキング制御回路１
４に送られる。トラッキング制御回路１４の出力はｒ−
微動アクチュエータ７に加えられ、探針１がトラックか
ら外れないように高精度な追従制御を行う。この追従制
御に従来の磁気記録および光記録で行われている連続サ
ーボやサンプルサーボ技術を使うことができるのは実施
例１と同様である。この他の細部の動作は実施例１と同
様に行うことができる。The torsion of the cantilever 2 is detected by a piezoresistive strain gauge 19, and the output is introduced to a signal generation circuit 13. The signal generation circuit 13 generates a torsional vibration center signal of the vibrator 3, and the tracking control circuit 1
4 The output of the tracking control circuit 14 is r-
It is applied to the fine movement actuator 7 and performs high-precision tracking control so that the probe 1 does not deviate from the track. As in the first embodiment, it is possible to use the continuous servo or sample servo technology used in the conventional magnetic recording and optical recording for this follow-up control. Other detailed operations can be performed in the same manner as in the first embodiment.

【００４５】これにより図２に示したような幅４０nmの
案内溝に対してトラッキング制御しながら、高速に記録
情報の書き込みおよび読み出しを行うことができる。As a result, it is possible to write and read recorded information at high speed while performing tracking control on a guide groove having a width of 40 nm as shown in FIG.

【００４６】[0046]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によればカン
チレバーのねじれ振動の包絡線や振動中心に関する信号
を位置信号として用いるので、探針と記録媒体の間の摩
擦が無視できない状況でもカンチレバーのねじれを利用
したトラッキングが可能となり、幅が数十ナノメータ以
下のトラックに対するトラッキング動作を実現すること
ができる。As described above, according to the present invention, since the signal relating to the envelope of the torsional vibration of the cantilever and the center of the vibration is used as the position signal, even when the friction between the probe and the recording medium cannot be ignored, the cantilever can be ignored. Tracking using the torsion can be realized, and a tracking operation for a track having a width of several tens of nanometers or less can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の一実施例の記憶装置の構成を示すブロ
ック図。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a storage device according to an embodiment of the present invention.

【図２】本発明の実施例で使用した記録媒体上の案内溝
を示す斜視図。FIG. 2 is a perspective view showing a guide groove on a recording medium used in the embodiment of the present invention.

【図３】記録媒体上の探針先端に作用する垂直抗力と摩
擦力、およびカンチレバーのたわみとねじれの関係を示
す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a relationship between a normal reaction and a frictional force acting on a tip of a probe on a recording medium, and a relationship between deflection and twist of a cantilever.

【図４】案内溝の断面形状によるカンチレバーのねじれ
角の位置変化を示す説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a position change of a torsion angle of a cantilever depending on a cross-sectional shape of a guide groove.

【図５】本発明の一実施例の記憶装置の主要構成部分を
示す側面図。FIG. 5 is a side view showing main components of a storage device according to an embodiment of the present invention.

【図６】本発明の一実施例の記憶装置の主要構成部分を
示す側面図。FIG. 6 is a side view showing main components of a storage device according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１…探針、２…カンチレバー、３…振動子、４…記録媒
体、５…支持体、６…光てこ検出機構、７…ｒ−微動ア
クチュエータ、８…ｚ−微動アクチュエータ、９…スウ
ィングアーム、１０…ｚ−粗動機構、１１…ｒ−粗動機
構、１２…回転駆動モータ、１３…信号生成回路、１４
…トラッキング制御回路、１５…ｚ−サーボ回路、１６
…レベル検出回路、１７…ｚ−粗動制御系、１８…ｒ−
粗動制御系、１９…圧電抵抗歪ゲージ、２０…スライ
ダ、２１…サスペンション。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Probe, 2 ... Cantilever, 3 ... Vibrator, 4 ... Recording medium, 5 ... Support, 6 ... Optical lever detection mechanism, 7 ... r-fine actuator, 8 ... z-fine actuator, 9 ... Swing arm, 10 ... z-coarse movement mechanism, 11 ... r-coarse movement mechanism, 12 ... rotary drive motor, 13 ... signal generation circuit, 14
... Tracking control circuit, 15 ... z-servo circuit, 16
... Level detection circuit, 17 ... z-coarse movement control system, 18 ... r-
Coarse motion control system, 19: piezoresistive strain gauge, 20: slider, 21: suspension.

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】信号を導出するためのヘッドを、トラッキ
ングのための第１の情報と記録としての第２の情報をト
ラック上に持つ記録媒体の上記トラック中心に位置決め
する方法において、上記ヘッドを保持するための保持手
段を揺動させ、上記保持手段に発生するねじれを検出
し、上記ヘッドと上記記録媒体との相互作用により上記
保持手段に発生するねじれ振動から位置情報を得て上記
ヘッドを位置決めすることを特徴とするトラッキング方
法。1. A method for positioning a head for deriving a signal at the center of the track of a recording medium having first information for tracking and second information for recording on the track. By swinging the holding means for holding, torsion generated in the holding means is detected, position information is obtained from torsional vibration generated in the holding means due to interaction between the head and the recording medium, and the head is obtained. A tracking method characterized by positioning. 【請求項２】トラック上にトラッキングのための第１の
情報および記録としての第２の情報を持つ記録媒体と、
上記第１、第２の情報に対応した信号を導出するための
ヘッドと、上記ヘッドを保持するための保持手段と、上
記保持手段のねじれを検出するための検出手段と、上記
保持手段およびヘッドを駆動するための駆動手段を備え
る記憶装置において、上記保持手段を揺動させる手段
と、上記ヘッドと上記記録媒体との相互作用により上記
保持手段に発生するねじれ振動から位置情報を得る手段
と、上記位置情報にもとづいて上記ヘッドをトラック中
心に位置決めする手段を有することを特徴とする記憶装
置。2. A recording medium having first information for tracking and second information as recording on a track;
A head for deriving a signal corresponding to the first and second information, a holding unit for holding the head, a detecting unit for detecting a twist of the holding unit, the holding unit and the head A storage device including a driving unit for driving the storage unit, a unit that swings the holding unit, a unit that obtains position information from torsional vibration generated in the holding unit due to an interaction between the head and the recording medium, A storage device comprising means for positioning the head at the track center based on the position information. 【請求項３】上記保持手段を揺動する際に発生する上記
保持手段のねじれ振動の振動中心に関する信号から位置
情報を得ることを特徴とする請求項１記載のトラッキン
グ方法。3. The tracking method according to claim 1, wherein position information is obtained from a signal relating to a vibration center of torsional vibration of the holding means generated when the holding means swings. 【請求項４】上記保持手段が片持ち梁であって、上記片
持ち梁はその軸方向が記録媒体表面に垂直かつトラック
に接する面内にあるように配置され、上記保持手段を揺
動させる手段は、上記片持ち梁を記録媒体表面に平行か
つトラックに垂直な方向に揺動させる手段であることを
特徴とする請求項２記載の記憶装置。4. The holding means is a cantilever, and the cantilever is arranged so that its axial direction is perpendicular to the surface of the recording medium and in a plane in contact with a track, and swings the holding means. 3. The storage device according to claim 2, wherein the means is means for swinging the cantilever in a direction parallel to the surface of the recording medium and perpendicular to the track. 【請求項５】上記保持手段に発生するねじれ振動から位
置情報を得て、上記ヘッドを強制的にトラック中心に戻
す手段を有することを特徴とする請求項２または４記載
の記憶装置。5. The storage device according to claim 2, further comprising means for obtaining position information from torsional vibration generated in said holding means and forcibly returning said head to a track center. 【請求項６】上記保持手段に発生するねじれ振動から得
た位置情報を上記駆動手段にフィードバックすることを
特徴とする請求項１または３記載のトラッキング方法。6. A tracking method according to claim 1, wherein position information obtained from torsional vibration generated in said holding means is fed back to said driving means. 【請求項７】上記記録媒体を回転運動させる機構を備
え、トラッキングを極座標系で行うことを特徴とする請
求項２、４または５のいずれか記載の記憶装置。7. The storage device according to claim 2, further comprising a mechanism for rotating the recording medium, and performing tracking in a polar coordinate system. 【請求項８】上記保持手段は、歪ゲージ（ピエゾ（歪
み）抵抗素子）を有することを特徴とする請求項２、
４、５または７のいずれか記載の記憶装置。8. The apparatus according to claim 2, wherein said holding means has a strain gauge (piezo (strain) resistance element).
8. The storage device according to any one of 4, 5, and 7. 【請求項９】上記ねじれ検出手段に、光てこ手段を用い
たことを特徴とする請求項２、４、５、７または８のい
ずれか記載の記憶装置。9. The storage device according to claim 2, wherein an optical lever is used as said torsion detecting means. 【請求項１０】上記ヘッドの高さ方向の制御手段とし
て、スライダによる流体浮上手段を用いたことを特徴と
する請求項２、４、５、７、８または９のいずれか記載
の記憶装置。10. The storage device according to claim 2, wherein a fluid levitation means using a slider is used as the head height direction control means. 【請求項１１】トラッキングのための第１の情報が、グ
ルーブ、グルーブ間に挟まれたランド、ピット、マウン
ド等の構造物からなることを特徴とする請求項２、４、
５、７、８、９または１０のいずれか記載の記憶装置。11. The information according to claim 2, wherein the first information for tracking comprises a structure such as a groove, a land, a pit, a mound sandwiched between the grooves.
The storage device according to any one of 5, 7, 8, 9 and 10.