专利名称：带有改进轴毂的数据存储软盘的制作方法
一般说来，本发明涉及数据存储软盘技术，更详细地说，涉及用于支承数据存储软盘中磁介质圆片的轴毂。
现有的2兆字节、31/2英寸(89mm)形状系数的数据存储软盘通常包括一个软盘外壳，一个装于外壳内的圆轴毂，一个装于轴毂周围的磁介质圆片，一个或多个介质存取窗，和一个用于覆盖和打开介质存取窗的快门机构。轴毂包括一个中心轴毂构件和一个从中心轴毂构件向外径向地延伸的凸缘。磁介质片有一个确定内径的圆孔。
在轴毂的凸缘上安放磁介质片的内径部分，使该片基本上放在中心轴毂构件的中心。在使用磁介质的现有2兆字节、31/2英寸(89mm)数据存储软盘中，估计轴毂的大小为具有约29.0mm的总直径。具体地说，中心轴毂构件具有约24.9mm的直径，而凸缘在总直径中约占4.1mm。
轴毂的一部分伸过软盘外壳中的圆孔。在读写操作期间，一个软盘驱动器中的马达转动该轴毂，使磁介质片转动。由数据存储软盘驱动器内的一些相对磁头通过介质存取窗来访问磁介质转动片。每个磁头皆相对于磁介质片一侧进行读写操作。诸磁头被互相平行地对准，以确定一个小的间隔。磁介质片伸入该间隔中，且夹持于磁头之间。磁头径向地跨越磁介质片，以访问片中存有数据的不同区域。
本发明涉及一种用于支承磁介质圆片的轴毂，和一种装有上述轴毂的数据存储软盘。根据本发明的轴毂和数据存储软盘，可以和具有2兆字节量级的常规数据存储容量的磁介质片一起使用；但特别适合和那些为更高数据存储容量，例如120兆字节量级，而配置的磁介质片一起使用。举例来说，在软盘驱动器与磁介质片之间使用光学跟踪，可以实现更高的数据存储容量。在美国专利号4,961,123中，公开了一个使用光学跟踪的数据存储软盘的实例。
根据本发明的数据存储软盘可以包括例如一个软盘外壳，该软盘外壳与31/2英寸(89mm)软盘形状系数一致；一个装于软盘外壳中的磁介质片，该磁媒片具有一个圆孔；和一个装于软盘外壳中的轴毂，该轴毂收纳磁介质片的一部分，使磁介质片的圆孔基本上对准该轴毂的中心，其中，轴毂的直径小于约29.0mm。
因为在把现有的轴毂用于有更高数据存储容量的数据存储软盘时暴露出问题，故设想出本发明的轴毂和数据存储软盘。还根据识别问题的根源和最后发现解决问题的方案的情况，设想本发明的轴毂和数据存储软盘。下面描述这种问题，根源和解决方案。
概括地说，问题出自沿着磁介质片的整个半径而具有不一致的读出幅度。在为更高密度数据存储而配置的数据存储软盘中，相对于现有的2兆字节软盘来说，是在位于更靠近磁介质片内径的磁介质片区域中存储数据。更靠近其内径存储数据，有助于增加软盘的数据存储容量。然而，当用磁头访问那些位于靠近内径的磁介质片区域时，能显著地降低那些从上述区域读出的信号的幅度。降低幅度会降低信号的信噪比，并且有可能导致在从软盘读出的数据中出现位错误。
幅度降低的根源在于在由磁头确定的间隔与磁介质片之间的内径附近产生偏心。诸磁头确定一个读写轴，该轴的理想方向是垂直于处于读写操作点的磁介质片。在磁头向内和向外沿径向跨越磁介质片时，这种垂直关系应当基本上保持恒定。在其他区域，磁介质片具有足以允许轻微弯曲的弹性，从而足以保持垂直关系。然而，当把这些磁头放在内径附近时，它们处于更靠近把该片连接于轴毂凸缘的部位。从该连接点延伸到磁头的片半径的区域被缩短，引起其弹性小于其他区域。结果，靠近内径的区域没有足够的弹性去适当对准该间隔，并且在读写轴与片之间的垂直关系也不能满足。
根据本发明的解决方案在于一个经改进的轴毂。具体地说，可把该轴毂改进成具有小于现有轴毂的直径。举例来说，可通过减小轴毂凸缘的尺寸来减小轴毂的直径。在较小直径轴毂的情况下，由磁头访问的内部区域可进一步从片连接点安排到轴毂凸缘。在连接点与读写访问点之间增加其距离使内部区域能有更大的弹性。增加的弹性使磁介质片能更容易弯曲，以对准由磁头确定的间隔。改进了这种对准使读写轴能够垂直地对准内部区域中的磁介质片，从而保持上述区域中的信号幅度。
除了能够保持信号幅度之外，减小轴毂的直径还有其他的优点。例如，减小轴毂的直径可使凸缘变短。变短后的凸缘在结构上得到加强，使它在需要时能够用减小的厚度构成。减小厚度有助于节约制成轴毂所需的材料量，从而节约轴毂成本。减少材料量还可减小轴毂的质量，使轴毂能以较小的转矩转动。较小的转矩使来自马达的电力需求减少，从而节约移动式计算机中的电池资源。减小轴毂的直径还能够从连接点进一步配置磁介质片的最内侧数据存储区。增加配置空间，在由于把片连接到凸缘上而引起故障的情况下，可减少最内侧数据存储区的污染。结果，能保持最内侧区域中数据的完整性。此外，改善靠近内径的片弹性的减小使用期间片上的磨损，从而提高耐用性。
图1是一个典型数据存储软盘的部件展示立体图；图2是一个装在轴毂周围的磁介质片的平面图；和图3是一个根据本发明的支承磁介质片的轴毂的横截面侧视图。
图1是一个典型数据存储软盘的部件展示立体图。软盘10包括一个有第一半壳12和第二半壳14的软盘外壳。软盘10符合31/2英寸(89mm)的软盘形状系数。在软盘外壳中装有一个磁介质圆片16。磁介质片16夹于软盘外壳的第一半壳12与第二半壳14之间，并且由织物衬垫18，20与外壳隔开。
第一半壳12和第二半壳14中的每一个皆包括一个介质存取窗。例如，图1示出一个在第二半壳14中形成的介质存取窗22的一部分。织物衬垫18，20也包括与在第一半壳12和第二半壳14中形成的介质存取窗对准的介质存取窗。通过这些介质存取窗，一些涉及一个把软盘10装入其中的软盘驱动器的磁头可访问磁介质片16，以进行数据的读写操作。
软盘10还包括一个有第一和第二快门的快门机构24，用于覆盖和打开介质存取窗。例如，图1示出一个涉及软盘外壳第一半壳12的第一快门26。第一快门26可在一个形成于第一半壳12中的凹槽28内移动。第一快门26包括一个开口30，当它对准第一半壳12的介质存取窗时，就打开介质存取窗，使磁头之一可以访问片16。
在圆轴毂32的周围安装磁介质片16。图2示出在轴毂32周围安装在片16的平面图。片16包括一个确定内径的圆孔。织物衬垫18，20和软盘外壳的第二半壳14同样分别包括圆孔34，36，38；它们基本上对准轴毂32和片16的圆孔。轴毂32包括一个中心轴毂构件40，和一个从中心轴毂构件向外径向地延伸的凸缘42。中心轴毂构件40和凸缘42可由一个单独的金属板冲压制成。在由圆孔确定的内径处的片16的一部分被装在凸缘42上，使该片基本上对准中心轴毂构件40的中心。例如，可用一种粘接剂把片16装在轴毂32上。
当把第一半壳12和第二半壳14连接在一起以封闭片16和织物衬垫18、20时，轴毂32的一部分伸过第二半壳的孔38，以接合一个涉及软盘驱动器的马达。马达接合中心轴毂构件40中形成的孔44、46，如图2所示。马达转动轴毂32，以便在进行数据读写操作时使圆片16绕孔44旋转。当旋转片16时，诸磁头就沿着圆片周线在不同点访问磁介质。诸磁头在片16旋转期间径向地移动，以便沿着圆片的宽度在不同点也访问磁介质。各个磁头皆从片16的一侧读取。诸磁头互相平行地对准，以确定一个小的间隔。磁介质片16伸入该间隔中，并且固定于诸磁头之间。
如果软盘10是为更高密度数据存储而配置的，则可能需要在位于靠近片内径处的片16的区域中存储数据。当用磁头访问位于靠近其内径处的片16的区域时，从上述区域读出的信号的幅度可能因为片16没有对准由诸磁头确定的间隔而明显降低。降低后的幅度会减小信号的信噪比，并且可能在从软盘读出的数据中潜在地导致位错误。
诸磁头确定一个读写轴，该轴的理想方向是在读写操作点垂直于片16。这种垂直关系应当在诸磁头沿着片16的半径向内和向外移动时基本上保持恒定。在大多数区域中，片16皆有足够的弹性去忍受轻微的弯曲，足以保持这种垂直关系。然而，当把磁头放在门径附近时，磁头的位置更靠近把片16连接到轴毂凸缘42上的部位。其片半径从连接点延伸到磁头的区域较短，容易造成弹性小于其他区域。结果，靠近内径的区域没有足够的弹性去适当对准间隔，也不满足读写访问与片16之间的垂直关系。
图3是一个根据本发明的支承磁介质片16的轴毂48的一半的横截面侧视图。为了容易说明，图3不示出本来会包含片16的软盒外壳。象图1和2的轴毂32一样，轴毂48包括一个中心轴毂构件50和一个轴毂凸缘52。然而，根据本发明，图3的轴毂48是经过改进的，以便具有比现有轴毂小的直径。尤其是，轴毂48的总直径约小于29.0mm。
如图3所示，软盘驱动器内一对相对的磁头54、56确定一个间隔58。磁介质片16伸入间隔58中，并且夹持于磁头54与56之间。磁头54与56确定一个读写轴60，其理想的取向是基本上垂直于片16的。磁头54与56能沿片16的半径移动，以进行数据读写操作。图3还示出马达的一部分62，它包括一个轴毂64，用于连接中心轴毂构件50中的一个孔66。而另一个轴毂(未示出)涉及马达，它连接于中心轴毂构件50中另一孔，使轴毂48绕着轴毂64旋转。
通过减小中心轴毂构件50，轴毂凸缘52或二者的尺寸，可减小轴毂48的直径。然而，为了使现有的软盘驱动器中的马达能够均匀地访问轴毂48，中心轴毂构件50的尺寸最好是不减小太多。最好是宁可减小轴毂凸缘52的尺寸，以减小轴毂48的总直径。减小轴毂48的直径以后，可从片16的连接点68到轴毂凸缘52进一步安排由磁头54、56访问的内部区域。在连接点68与磁头54、56的读写轴60之间加大距离使片16的内部区域能够更有弹性。增加弹性使片16能够更容易弯曲，以对准间隔58。改进后的对准使磁头54、56的读写轴60，能够在内部区域垂直地对磁介质片16，从而维持这些区域中的信号幅度。
除了能够维持信号幅度之外，减小轴毂48的直径还有其他的优点。例如，能够减小从中心轴毂构件48向外延伸的凸缘52的径向长度，从而在结构上加强凸缘。提高结构强度以后，能够在需要时用减小的厚度构成凸缘52。厚度减小后有助于节约制成轴毂48所需的材料量，从而节约轴毂的成本。材料量减少后还能减少轴毂48的质量，使轴毂能用较小的转矩旋转。较小的转矩只需要来自马达的较小的功率，从而可保存移动式计算机中的电池资源。减小轴毂48的直径还能进一步从连接点68留出片16的最内侧数据存储区的空间。在由于把片16连接到凸缘52而引起故障时，加大空间可减小最内侧数据存储区的污染。结果，能保持片16的最内侧区域中的数据完整性。此外，改进片16的内径附近的弹性，可在使用期间减小片上的磨损，从而增加耐用性。
轴毂46的总直径约小于29.0mm。为了使片16的弹性最大，就希望使凸缘尽可能短。然而，凸缘50至少应有一个足以提供片16连接表面的最小长度。这样，如果把中心轴毂构件48的直径维持在用于现有驱动器访问的约24.9mm，则包括凸缘50在内的轴毂46的总直径必须稍大于约24.9mm。如果在凸缘50上提供充分的连接表面，则可把轴毂46的总直径选择为在任何部位都属于一个小于约29.0mm和大于约24.9mm的范围之内。
作为实例，可把凸缘50的尺寸选择为属于一个小于约29.0mm和大于约28.0mm的第一范围，一个小于约28.0mm和大于或等于约26.9mm的第二范围，一个小于约26.9mm和大于或等于约25.9mm的第三范围，或者一个小于约25.9mm和大于或等于约24.9mm的第四范围。第一，第二，第三和第四范围可能颇带任意性；但分别对应于凸缘50尺寸减小率为从0至25％、25％至50％，50％至75％，和75％至100％。
当凸缘50的尺寸减小到属于上述的各个范围时，可提高片16的弹性。这样，减小凸缘50的尺寸使片16能够更容易弯曲成对准间隔58。尤其是，随着凸缘50尺寸的减小，会更大地提高片16的弹性。这样，当把凸缘50的尺寸选择成轴毂46的总直径属于一个小于约25.9mm和大于约24.9mm的第四范围时，则片16的弹性最大。弹性随着凸缘50尺寸的减小而增加，因为这种减小可导致在连接点68与磁头54、56借以访问片16的点之间的距离加大。
例如通过把磁介质片16粘接地连接到凸缘52上，可把磁介质片1 6的内径处安装到凸缘52上。一种把片1 6粘接地连接到凸缘52上的技术需要使用一种双侧压力敏感粘接环。该环的尺寸至少要与凹缘52的一部分一致，因而其尺寸可随轴毂48的总直径而变。该环可以包括一个具有0.07 6mm量级厚度的聚酯载体。聚酯载体的每一侧皆可载带一层厚度为0.038mm量级的压力敏感粘接剂。通过把一个冲压工具加到一个粘接剂-聚酯-粘接剂片上，可制成该环。把环的一侧加到凸缘52上，并把片16加到环的另一侧上。把这种组件压制在一起，以便在环与凸缘52之间和在环与片16之间形成连接。能够调节环的厚度，以便在由马达访问的轴毂48的底表面与片16之间控制其基准面。
一种用于把片16粘接地连接到凸缘50上的第二种技术需要使用一种液体粘接环。根据这第二种技术，把一种可紫外线固化环氧基粘接剂涂覆到凸缘52上。在用紫外线光源部分地固化该粘接剂以后，把片16和轴毂48压在一起，并使粘接剂固化。在欧洲发表专利公布号0620259A2中公开了一种适宜的可紫外线固化环氧基粘接剂的若干实例。
权利要求
1.一种数据存储软盘，包括一个软盘外壳，该软盘外壳依据一个三又二分之一英寸(89mm)的软盘形状系数；一个装于软盘外壳中的磁介质片，该磁介质片具有一个圆孔；和一个装于软盘外壳中的轴毂，该轴毂安放磁介质片的一部分，使磁介质片的圆孔基本上以该轴毂为中心，其中轴毂具有小于约29.0mm的直径。
2.根据权利要求1所述的数据存储软盘，其中该轴毂包括一个中心轴毂构件，和一个从该中心轴毂构件向外径向地延伸的轴毂凸缘；在该轴毂凸缘上安装磁介质片，其中，中心轴毂构件具有约24.9mm的直径。
3.根据权利要求2所述的数据存储软盘，其中该轴毂具有大于约24.9mm的直径。
4.根据权利要求2所述的数据存储软盘，其中该轴毂具有大于或等于约28.0mm的直径。
5.根据权利要求2所述的数据存储软盘，其中该轴毂具有的直径小于约28.0mm，且大于或等于约26.9mm。
6.根据权利要求2所述的数据存储软盘，其中该轴毂的直径小于约26.9mm，且大于或等于25.9mm。
7.根据权利要求2所述的数据存储软盘，其中该轴毂的直径小于约25.9mm，且大于或等于约24.9mm。
8.根据权利要求1所述的数据存储软盘，其中磁介质片具有的数据存储容量至少为120兆字节。
9.一种用于支承一个有一圆孔的磁介质片的轴毂，其中磁介质片依据一个三又二分之一英寸(89mm)的软盘形状系数，该轴毂安放磁介质片的一部分，使磁介质片的圆孔基本上以该轴毂为中心，其中，轴毂具有小于约29.0mm的直径。
10.根据权利要求9所述的轴毂，其中轴毂包括一个中心轴毂构件和一个从该中心轴毂构件向外径向地延伸的轴毂凸缘；在该轴毂凸缘上安装磁介质片，其中，中心轴毂构件具有约24.9mm的直径。
11.根据权利要求10所述的轴毂，其中该轴毂的直径大于约24.9mm。
12.根据权利要求10所述的轴毂，其中该轴毂的直径大于或等于约28.0mm。
13.根据权利要求10所述的轴毂，其中该轴毂的直径小于约28.0mm，且大于或等于约26.9mm。
14.根据权利要求10所述的轴毂，其中该轴毂的直径小于约26.9mm，且大于或等于约25.9mm。
15.根据权利要求10所述的轴毂，其中该轴毂的直径小于约25.9mm，且大于或等于约24.9mm。
16.一种数字存储软盘，包括一个软盘外壳，该软盘外壳依据一个31/2英寸(89mm)的软盘形状系数；一个装于软盘外壳中的磁介质片，该磁介质片具有一个圆孔，且该磁媒片具有至少120兆字节的数据存储容量；和一个装于软盘外壳中的轴毂，该轴毂安放磁介质片的一部分，使磁介质片的圆孔基本上以该轴毂为中心，其中，轴毂具有小于约29.0mm的直径，从而使磁介质片以更大的弹性去与访问磁介质片的数据存储软盘驱动器磁头通信。
17.根据权利要求16所述的数据存储软盘，其中，轴毂包括一个中心轴毂构件和一个从该中心轴毂构件向外径向地伸出的轴毂凸缘，在该轴毂凸缘上安装磁介质片，其中，中心轴毂构件具有约24.9mm的直径。
18.根据权利要求17所述的数据存储软盘，其中，轴毂具有的直径大于约24.9mm。
19.根据权利要求17所述的数据存储软盘，其中，轴毂具有的直径大于或等于约28.0mm。
20.根据权利要求17所述的数据存储软盘，其中，轴毂的直径小于约28.0mm，且大于或等于约26.9mm。
21.根据权利要求17所述的数据存储软盘，其中，轴毂的直径小于约26.9mm，且大于或等于约25.9mm。
22.根据权利要求17所述的数据存储软盘，其中，轴毂的直径小于约25.9mm，且大于或等于约24.9mm。
全文摘要
一种数据存储软盘装有一个减小直径的轴毂,在轴毂周围安装一个磁介质圆片。减小直径使在片连接点与磁头借以在数据读写操作时访问该片的点之间的内侧区域增加弹性。增加弹性使磁介质片能够更容易弯曲成对准一个由磁头确定的间隔。改进对准使磁头的读写轴垂直地对准内侧区域中的磁介质片,从而维持上述区域中的信号幅度。
文档编号G11B23/00GK1196132SQ96196956
公开日1998年10月14日 申请日期1996年8月12日 优先权日1995年9月14日
发明者威廉M·邓巴, 伦纳德R·斯旺森, 威恩L·斯凯尔彻, 彼得J·范兰宁 申请人:伊美申公司