專利名稱：帶有改進軸轂的數(shù)據(jù)存儲軟盤的制作方法
一般說來，本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)存儲軟盤技術，更詳細地說，涉及用于支承數(shù)據(jù)存儲軟盤中磁介質(zhì)圓片的軸轂。
現(xiàn)有的2兆字節(jié)、31/2英寸(89mm)形狀系數(shù)的數(shù)據(jù)存儲軟盤通常包括一個軟盤外殼，一個裝于外殼內(nèi)的圓軸轂，一個裝于軸轂周圍的磁介質(zhì)圓片，一個或多個介質(zhì)存取窗，和一個用于覆蓋和打開介質(zhì)存取窗的快門機構。軸轂包括一個中心軸轂構件和一個從中心軸轂構件向外徑向地延伸的凸緣。磁介質(zhì)片有一個確定內(nèi)徑的圓孔。
在軸轂的凸緣上安放磁介質(zhì)片的內(nèi)徑部分，使該片基本上放在中心軸轂構件的中心。在使用磁介質(zhì)的現(xiàn)有2兆字節(jié)、31/2英寸(89mm)數(shù)據(jù)存儲軟盤中，估計軸轂的大小為具有約29.0mm的總直徑。具體地說，中心軸轂構件具有約24.9mm的直徑，而凸緣在總直徑中約占4.1mm。
軸轂的一部分伸過軟盤外殼中的圓孔。在讀寫操作期間，一個軟盤驅(qū)動器中的馬達轉動該軸轂，使磁介質(zhì)片轉動。由數(shù)據(jù)存儲軟盤驅(qū)動器內(nèi)的一些相對磁頭通過介質(zhì)存取窗來訪問磁介質(zhì)轉動片。每個磁頭皆相對于磁介質(zhì)片一側進行讀寫操作。諸磁頭被互相平行地對準，以確定一個小的間隔。磁介質(zhì)片伸入該間隔中，且夾持于磁頭之間。磁頭徑向地跨越磁介質(zhì)片，以訪問片中存有數(shù)據(jù)的不同區(qū)域。
本發(fā)明涉及一種用于支承磁介質(zhì)圓片的軸轂，和一種裝有上述軸轂的數(shù)據(jù)存儲軟盤。根據(jù)本發(fā)明的軸轂和數(shù)據(jù)存儲軟盤，可以和具有2兆字節(jié)量級的常規(guī)數(shù)據(jù)存儲容量的磁介質(zhì)片一起使用；但特別適合和那些為更高數(shù)據(jù)存儲容量，例如120兆字節(jié)量級，而配置的磁介質(zhì)片一起使用。舉例來說，在軟盤驅(qū)動器與磁介質(zhì)片之間使用光學跟蹤，可以實現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)存儲容量。在美國專利號4,961,123中，公開了一個使用光學跟蹤的數(shù)據(jù)存儲軟盤的實例。
根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)存儲軟盤可以包括例如一個軟盤外殼，該軟盤外殼與31/2英寸(89mm)軟盤形狀系數(shù)一致；一個裝于軟盤外殼中的磁介質(zhì)片，該磁媒片具有一個圓孔；和一個裝于軟盤外殼中的軸轂，該軸轂收納磁介質(zhì)片的一部分，使磁介質(zhì)片的圓孔基本上對準該軸轂的中心，其中，軸轂的直徑小于約29.0mm。
因為在把現(xiàn)有的軸轂用于有更高數(shù)據(jù)存儲容量的數(shù)據(jù)存儲軟盤時暴露出問題，故設想出本發(fā)明的軸轂和數(shù)據(jù)存儲軟盤。還根據(jù)識別問題的根源和最后發(fā)現(xiàn)解決問題的方案的情況，設想本發(fā)明的軸轂和數(shù)據(jù)存儲軟盤。下面描述這種問題，根源和解決方案。
概括地說，問題出自沿著磁介質(zhì)片的整個半徑而具有不一致的讀出幅度。在為更高密度數(shù)據(jù)存儲而配置的數(shù)據(jù)存儲軟盤中，相對于現(xiàn)有的2兆字節(jié)軟盤來說，是在位于更靠近磁介質(zhì)片內(nèi)徑的磁介質(zhì)片區(qū)域中存儲數(shù)據(jù)。更靠近其內(nèi)徑存儲數(shù)據(jù)，有助于增加軟盤的數(shù)據(jù)存儲容量。然而，當用磁頭訪問那些位于靠近內(nèi)徑的磁介質(zhì)片區(qū)域時，能顯著地降低那些從上述區(qū)域讀出的信號的幅度。降低幅度會降低信號的信噪比，并且有可能導致在從軟盤讀出的數(shù)據(jù)中出現(xiàn)位錯誤。
幅度降低的根源在于在由磁頭確定的間隔與磁介質(zhì)片之間的內(nèi)徑附近產(chǎn)生偏心。諸磁頭確定一個讀寫軸，該軸的理想方向是垂直于處于讀寫操作點的磁介質(zhì)片。在磁頭向內(nèi)和向外沿徑向跨越磁介質(zhì)片時，這種垂直關系應當基本上保持恒定。在其他區(qū)域，磁介質(zhì)片具有足以允許輕微彎曲的彈性，從而足以保持垂直關系。然而，當把這些磁頭放在內(nèi)徑附近時，它們處于更靠近把該片連接于軸轂凸緣的部位。從該連接點延伸到磁頭的片半徑的區(qū)域被縮短，引起其彈性小于其他區(qū)域。結果，靠近內(nèi)徑的區(qū)域沒有足夠的彈性去適當對準該間隔，并且在讀寫軸與片之間的垂直關系也不能滿足。
根據(jù)本發(fā)明的解決方案在于一個經(jīng)改進的軸轂。具體地說，可把該軸轂改進成具有小于現(xiàn)有軸轂的直徑。舉例來說，可通過減小軸轂凸緣的尺寸來減小軸轂的直徑。在較小直徑軸轂的情況下，由磁頭訪問的內(nèi)部區(qū)域可進一步從片連接點安排到軸轂凸緣。在連接點與讀寫訪問點之間增加其距離使內(nèi)部區(qū)域能有更大的彈性。增加的彈性使磁介質(zhì)片能更容易彎曲，以對準由磁頭確定的間隔。改進了這種對準使讀寫軸能夠垂直地對準內(nèi)部區(qū)域中的磁介質(zhì)片，從而保持上述區(qū)域中的信號幅度。
除了能夠保持信號幅度之外，減小軸轂的直徑還有其他的優(yōu)點。例如，減小軸轂的直徑可使凸緣變短。變短后的凸緣在結構上得到加強，使它在需要時能夠用減小的厚度構成。減小厚度有助于節(jié)約制成軸轂所需的材料量，從而節(jié)約軸轂成本。減少材料量還可減小軸轂的質(zhì)量，使軸轂能以較小的轉矩轉動。較小的轉矩使來自馬達的電力需求減少，從而節(jié)約移動式計算機中的電池資源。減小軸轂的直徑還能夠從連接點進一步配置磁介質(zhì)片的最內(nèi)側數(shù)據(jù)存儲區(qū)。增加配置空間，在由于把片連接到凸緣上而引起故障的情況下，可減少最內(nèi)側數(shù)據(jù)存儲區(qū)的污染。結果，能保持最內(nèi)側區(qū)域中數(shù)據(jù)的完整性。此外，改善靠近內(nèi)徑的片彈性的減小使用期間片上的磨損，從而提高耐用性。


圖1是一個典型數(shù)據(jù)存儲軟盤的部件展示立體圖；圖2是一個裝在軸轂周圍的磁介質(zhì)片的平面圖；和圖3是一個根據(jù)本發(fā)明的支承磁介質(zhì)片的軸轂的橫截面?zhèn)纫晥D。
圖1是一個典型數(shù)據(jù)存儲軟盤的部件展示立體圖。軟盤10包括一個有第一半殼12和第二半殼14的軟盤外殼。軟盤10符合31/2英寸(89mm)的軟盤形狀系數(shù)。在軟盤外殼中裝有一個磁介質(zhì)圓片16。磁介質(zhì)片16夾于軟盤外殼的第一半殼12與第二半殼14之間，并且由織物襯墊18，20與外殼隔開。
第一半殼12和第二半殼14中的每一個皆包括一個介質(zhì)存取窗。例如，圖1示出一個在第二半殼14中形成的介質(zhì)存取窗22的一部分?？椢镆r墊18，20也包括與在第一半殼12和第二半殼14中形成的介質(zhì)存取窗對準的介質(zhì)存取窗。通過這些介質(zhì)存取窗，一些涉及一個把軟盤10裝入其中的軟盤驅(qū)動器的磁頭可訪問磁介質(zhì)片16，以進行數(shù)據(jù)的讀寫操作。
軟盤10還包括一個有第一和第二快門的快門機構24，用于覆蓋和打開介質(zhì)存取窗。例如，圖1示出一個涉及軟盤外殼第一半殼12的第一快門26。第一快門26可在一個形成于第一半殼12中的凹槽28內(nèi)移動。第一快門26包括一個開口30，當它對準第一半殼12的介質(zhì)存取窗時，就打開介質(zhì)存取窗，使磁頭之一可以訪問片16。
在圓軸轂32的周圍安裝磁介質(zhì)片16。圖2示出在軸轂32周圍安裝在片16的平面圖。片16包括一個確定內(nèi)徑的圓孔?？椢镆r墊18，20和軟盤外殼的第二半殼14同樣分別包括圓孔34，36，38；它們基本上對準軸轂32和片16的圓孔。軸轂32包括一個中心軸轂構件40，和一個從中心軸轂構件向外徑向地延伸的凸緣42。中心軸轂構件40和凸緣42可由一個單獨的金屬板沖壓制成。在由圓孔確定的內(nèi)徑處的片16的一部分被裝在凸緣42上，使該片基本上對準中心軸轂構件40的中心。例如，可用一種粘接劑把片16裝在軸轂32上。
當把第一半殼12和第二半殼14連接在一起以封閉片16和織物襯墊18、20時，軸轂32的一部分伸過第二半殼的孔38，以接合一個涉及軟盤驅(qū)動器的馬達。馬達接合中心軸轂構件40中形成的孔44、46，如圖2所示。馬達轉動軸轂32，以便在進行數(shù)據(jù)讀寫操作時使圓片16繞孔44旋轉。當旋轉片16時，諸磁頭就沿著圓片周線在不同點訪問磁介質(zhì)。諸磁頭在片16旋轉期間徑向地移動，以便沿著圓片的寬度在不同點也訪問磁介質(zhì)。各個磁頭皆從片16的一側讀取。諸磁頭互相平行地對準，以確定一個小的間隔。磁介質(zhì)片16伸入該間隔中，并且固定于諸磁頭之間。
如果軟盤10是為更高密度數(shù)據(jù)存儲而配置的，則可能需要在位于靠近片內(nèi)徑處的片16的區(qū)域中存儲數(shù)據(jù)。當用磁頭訪問位于靠近其內(nèi)徑處的片16的區(qū)域時，從上述區(qū)域讀出的信號的幅度可能因為片16沒有對準由諸磁頭確定的間隔而明顯降低。降低后的幅度會減小信號的信噪比，并且可能在從軟盤讀出的數(shù)據(jù)中潛在地導致位錯誤。
諸磁頭確定一個讀寫軸，該軸的理想方向是在讀寫操作點垂直于片16。這種垂直關系應當在諸磁頭沿著片16的半徑向內(nèi)和向外移動時基本上保持恒定。在大多數(shù)區(qū)域中，片16皆有足夠的彈性去忍受輕微的彎曲，足以保持這種垂直關系。然而，當把磁頭放在門徑附近時，磁頭的位置更靠近把片16連接到軸轂凸緣42上的部位。其片半徑從連接點延伸到磁頭的區(qū)域較短，容易造成彈性小于其他區(qū)域。結果，靠近內(nèi)徑的區(qū)域沒有足夠的彈性去適當對準間隔，也不滿足讀寫訪問與片16之間的垂直關系。
圖3是一個根據(jù)本發(fā)明的支承磁介質(zhì)片16的軸轂48的一半的橫截面?zhèn)纫晥D。為了容易說明，圖3不示出本來會包含片16的軟盒外殼。象圖1和2的軸轂32一樣，軸轂48包括一個中心軸轂構件50和一個軸轂凸緣52。然而，根據(jù)本發(fā)明，圖3的軸轂48是經(jīng)過改進的，以便具有比現(xiàn)有軸轂小的直徑。尤其是，軸轂48的總直徑約小于29.0mm。
如圖3所示，軟盤驅(qū)動器內(nèi)一對相對的磁頭54、56確定一個間隔58。磁介質(zhì)片16伸入間隔58中，并且夾持于磁頭54與56之間。磁頭54與56確定一個讀寫軸60，其理想的取向是基本上垂直于片16的。磁頭54與56能沿片16的半徑移動，以進行數(shù)據(jù)讀寫操作。圖3還示出馬達的一部分62，它包括一個軸轂64，用于連接中心軸轂構件50中的一個孔66。而另一個軸轂(未示出)涉及馬達，它連接于中心軸轂構件50中另一孔，使軸轂48繞著軸轂64旋轉。
通過減小中心軸轂構件50，軸轂凸緣52或二者的尺寸，可減小軸轂48的直徑。然而，為了使現(xiàn)有的軟盤驅(qū)動器中的馬達能夠均勻地訪問軸轂48，中心軸轂構件50的尺寸最好是不減小太多。最好是寧可減小軸轂凸緣52的尺寸，以減小軸轂48的總直徑。減小軸轂48的直徑以后，可從片16的連接點68到軸轂凸緣52進一步安排由磁頭54、56訪問的內(nèi)部區(qū)域。在連接點68與磁頭54、56的讀寫軸60之間加大距離使片16的內(nèi)部區(qū)域能夠更有彈性。增加彈性使片16能夠更容易彎曲，以對準間隔58。改進后的對準使磁頭54、56的讀寫軸60，能夠在內(nèi)部區(qū)域垂直地對磁介質(zhì)片16，從而維持這些區(qū)域中的信號幅度。
除了能夠維持信號幅度之外，減小軸轂48的直徑還有其他的優(yōu)點。例如，能夠減小從中心軸轂構件48向外延伸的凸緣52的徑向長度，從而在結構上加強凸緣。提高結構強度以后，能夠在需要時用減小的厚度構成凸緣52。厚度減小后有助于節(jié)約制成軸轂48所需的材料量，從而節(jié)約軸轂的成本。材料量減少后還能減少軸轂48的質(zhì)量，使軸轂能用較小的轉矩旋轉。較小的轉矩只需要來自馬達的較小的功率，從而可保存移動式計算機中的電池資源。減小軸轂48的直徑還能進一步從連接點68留出片16的最內(nèi)側數(shù)據(jù)存儲區(qū)的空間。在由于把片16連接到凸緣52而引起故障時，加大空間可減小最內(nèi)側數(shù)據(jù)存儲區(qū)的污染。結果，能保持片16的最內(nèi)側區(qū)域中的數(shù)據(jù)完整性。此外，改進片16的內(nèi)徑附近的彈性，可在使用期間減小片上的磨損，從而增加耐用性。
軸轂46的總直徑約小于29.0mm。為了使片16的彈性最大，就希望使凸緣盡可能短。然而，凸緣50至少應有一個足以提供片16連接表面的最小長度。這樣，如果把中心軸轂構件48的直徑維持在用于現(xiàn)有驅(qū)動器訪問的約24.9mm，則包括凸緣50在內(nèi)的軸轂46的總直徑必須稍大于約24.9mm。如果在凸緣50上提供充分的連接表面，則可把軸轂46的總直徑選擇為在任何部位都屬于一個小于約29.0mm和大于約24.9mm的范圍之內(nèi)。
作為實例，可把凸緣50的尺寸選擇為屬于一個小于約29.0mm和大于約28.0mm的第一范圍，一個小于約28.0mm和大于或等于約26.9mm的第二范圍，一個小于約26.9mm和大于或等于約25.9mm的第三范圍，或者一個小于約25.9mm和大于或等于約24.9mm的第四范圍。第一，第二，第三和第四范圍可能頗帶任意性；但分別對應于凸緣50尺寸減小率為從0至25％、25％至50％，50％至75％，和75％至100％。
當凸緣50的尺寸減小到屬于上述的各個范圍時，可提高片16的彈性。這樣，減小凸緣50的尺寸使片16能夠更容易彎曲成對準間隔58。尤其是，隨著凸緣50尺寸的減小，會更大地提高片16的彈性。這樣，當把凸緣50的尺寸選擇成軸轂46的總直徑屬于一個小于約25.9mm和大于約24.9mm的第四范圍時，則片16的彈性最大。彈性隨著凸緣50尺寸的減小而增加，因為這種減小可導致在連接點68與磁頭54、56借以訪問片16的點之間的距離加大。
例如通過把磁介質(zhì)片16粘接地連接到凸緣52上，可把磁介質(zhì)片1 6的內(nèi)徑處安裝到凸緣52上。一種把片1 6粘接地連接到凸緣52上的技術需要使用一種雙側壓力敏感粘接環(huán)。該環(huán)的尺寸至少要與凹緣52的一部分一致，因而其尺寸可隨軸轂48的總直徑而變。該環(huán)可以包括一個具有0.07 6mm量級厚度的聚酯載體。聚酯載體的每一側皆可載帶一層厚度為0.038mm量級的壓力敏感粘接劑。通過把一個沖壓工具加到一個粘接劑-聚酯-粘接劑片上，可制成該環(huán)。把環(huán)的一側加到凸緣52上，并把片16加到環(huán)的另一側上。把這種組件壓制在一起，以便在環(huán)與凸緣52之間和在環(huán)與片16之間形成連接。能夠調(diào)節(jié)環(huán)的厚度，以便在由馬達訪問的軸轂48的底表面與片16之間控制其基準面。
一種用于把片16粘接地連接到凸緣50上的第二種技術需要使用一種液體粘接環(huán)。根據(jù)這第二種技術，把一種可紫外線固化環(huán)氧基粘接劑涂覆到凸緣52上。在用紫外線光源部分地固化該粘接劑以后，把片16和軸轂48壓在一起，并使粘接劑固化。在歐洲發(fā)表專利公布號0620259A2中公開了一種適宜的可紫外線固化環(huán)氧基粘接劑的若干實例。
權利要求
1.一種數(shù)據(jù)存儲軟盤，包括一個軟盤外殼，該軟盤外殼依據(jù)一個三又二分之一英寸(89mm)的軟盤形狀系數(shù)；一個裝于軟盤外殼中的磁介質(zhì)片，該磁介質(zhì)片具有一個圓孔；和一個裝于軟盤外殼中的軸轂，該軸轂安放磁介質(zhì)片的一部分，使磁介質(zhì)片的圓孔基本上以該軸轂為中心，其中軸轂具有小于約29.0mm的直徑。
2.根據(jù)權利要求1所述的數(shù)據(jù)存儲軟盤，其中該軸轂包括一個中心軸轂構件，和一個從該中心軸轂構件向外徑向地延伸的軸轂凸緣；在該軸轂凸緣上安裝磁介質(zhì)片，其中，中心軸轂構件具有約24.9mm的直徑。
3.根據(jù)權利要求2所述的數(shù)據(jù)存儲軟盤，其中該軸轂具有大于約24.9mm的直徑。
4.根據(jù)權利要求2所述的數(shù)據(jù)存儲軟盤，其中該軸轂具有大于或等于約28.0mm的直徑。
5.根據(jù)權利要求2所述的數(shù)據(jù)存儲軟盤，其中該軸轂具有的直徑小于約28.0mm，且大于或等于約26.9mm。
6.根據(jù)權利要求2所述的數(shù)據(jù)存儲軟盤，其中該軸轂的直徑小于約26.9mm，且大于或等于25.9mm。
7.根據(jù)權利要求2所述的數(shù)據(jù)存儲軟盤，其中該軸轂的直徑小于約25.9mm，且大于或等于約24.9mm。
8.根據(jù)權利要求1所述的數(shù)據(jù)存儲軟盤，其中磁介質(zhì)片具有的數(shù)據(jù)存儲容量至少為120兆字節(jié)。
9.一種用于支承一個有一圓孔的磁介質(zhì)片的軸轂，其中磁介質(zhì)片依據(jù)一個三又二分之一英寸(89mm)的軟盤形狀系數(shù)，該軸轂安放磁介質(zhì)片的一部分，使磁介質(zhì)片的圓孔基本上以該軸轂為中心，其中，軸轂具有小于約29.0mm的直徑。
10.根據(jù)權利要求9所述的軸轂，其中軸轂包括一個中心軸轂構件和一個從該中心軸轂構件向外徑向地延伸的軸轂凸緣；在該軸轂凸緣上安裝磁介質(zhì)片，其中，中心軸轂構件具有約24.9mm的直徑。
11.根據(jù)權利要求10所述的軸轂，其中該軸轂的直徑大于約24.9mm。
12.根據(jù)權利要求10所述的軸轂，其中該軸轂的直徑大于或等于約28.0mm。
13.根據(jù)權利要求10所述的軸轂，其中該軸轂的直徑小于約28.0mm，且大于或等于約26.9mm。
14.根據(jù)權利要求10所述的軸轂，其中該軸轂的直徑小于約26.9mm，且大于或等于約25.9mm。
15.根據(jù)權利要求10所述的軸轂，其中該軸轂的直徑小于約25.9mm，且大于或等于約24.9mm。
16.一種數(shù)字存儲軟盤，包括一個軟盤外殼，該軟盤外殼依據(jù)一個31/2英寸(89mm)的軟盤形狀系數(shù)；一個裝于軟盤外殼中的磁介質(zhì)片，該磁介質(zhì)片具有一個圓孔，且該磁媒片具有至少120兆字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲容量；和一個裝于軟盤外殼中的軸轂，該軸轂安放磁介質(zhì)片的一部分，使磁介質(zhì)片的圓孔基本上以該軸轂為中心，其中，軸轂具有小于約29.0mm的直徑，從而使磁介質(zhì)片以更大的彈性去與訪問磁介質(zhì)片的數(shù)據(jù)存儲軟盤驅(qū)動器磁頭通信。
17.根據(jù)權利要求16所述的數(shù)據(jù)存儲軟盤，其中，軸轂包括一個中心軸轂構件和一個從該中心軸轂構件向外徑向地伸出的軸轂凸緣，在該軸轂凸緣上安裝磁介質(zhì)片，其中，中心軸轂構件具有約24.9mm的直徑。
18.根據(jù)權利要求17所述的數(shù)據(jù)存儲軟盤，其中，軸轂具有的直徑大于約24.9mm。
19.根據(jù)權利要求17所述的數(shù)據(jù)存儲軟盤，其中，軸轂具有的直徑大于或等于約28.0mm。
20.根據(jù)權利要求17所述的數(shù)據(jù)存儲軟盤，其中，軸轂的直徑小于約28.0mm，且大于或等于約26.9mm。
21.根據(jù)權利要求17所述的數(shù)據(jù)存儲軟盤，其中，軸轂的直徑小于約26.9mm，且大于或等于約25.9mm。
22.根據(jù)權利要求17所述的數(shù)據(jù)存儲軟盤，其中，軸轂的直徑小于約25.9mm，且大于或等于約24.9mm。
全文摘要
一種數(shù)據(jù)存儲軟盤裝有一個減小直徑的軸轂,在軸轂周圍安裝一個磁介質(zhì)圓片。減小直徑使在片連接點與磁頭借以在數(shù)據(jù)讀寫操作時訪問該片的點之間的內(nèi)側區(qū)域增加彈性。增加彈性使磁介質(zhì)片能夠更容易彎曲成對準一個由磁頭確定的間隔。改進對準使磁頭的讀寫軸垂直地對準內(nèi)側區(qū)域中的磁介質(zhì)片,從而維持上述區(qū)域中的信號幅度。
文檔編號G11B23/00GK1196132SQ96196956
公開日1998年10月14日 申請日期1996年8月12日 優(yōu)先權日1995年9月14日
發(fā)明者威廉M·鄧巴, 倫納德R·斯旺森, 威恩L·斯凱爾徹, 彼得J·范蘭寧 申請人:伊美申公司