DE2828889C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erzeugung einer tragenden Luftschicht zwischen einer starren Platte und einem als Folienplatte ausgebildeten Informationsträger in einem Laufwerk. Diese Vorrichtung enthält einen Drehantrieb für die Folienplatte, welcher eine an einem zentralen Loch der Folienplatte angreifende Antriebsachse aufweist. Dabei weist die Folienplatte zumindest auf einer Seite einen kreis­ ringförmigen, dem Speichern von Informationen vorbehaltenen Bereich auf. Des weiteren weist die starre Platte eine der­ artige Gleitoberfläche auf, daß der kreisringförmige Bereich der Folienplatte im Ruhezustand derselben seine Planizität beibehält. Ferner enthält die Gleitoberfläche eine radial innerhalb des kreisringförmigen Bereichs der Folienplatte liegende zentrale Vertiefung zur Luftzufuhr.

Eine derartige Folienplatte, die auf einer ebenen Oberfläche ruht, nimmt ohne mechanischen Druck die Form dieser Oberflä­ che an; es genügt jedoch, sie aus dieser Fläche abzuheben, wenn sie an der Peripherie oder im Zentrum festgehalten wird, damit die Folienplatte eine ausgebrauchte Form annimmt. Dieser Mangel an Starrheit ist der Dünne der Folienplatte zuzuschrei­ ben, aber unter Verwendung einer geeigneten Unterstützung, die aerodynamisch durch Rotation der Folienplatte in unmit­ telbarer Nähe einer festen tragenden Oberfläche erzeugt wird, ist es möglich, daß der kreisringförmige Bereich der Platte eine präzise Lage zumindest in einer Abtastzone einnimmt, in der Informationen eingeschrieben oder ausgelesen werden sol­ len. In der Praxis wird als Unterstützungseinrichtung oft ein Luftkissen verwendet, das auf die Folienplatte aufgrund deren Elastizität formend einwirkt.

Aus Feinwerktechnik, Jahrgang 66, Heft 6, 1962, Seiten 201- 208 ist eine Unterstützungsvorrichtung für biegsame Folien­ platten bekannt, in welcher die auf der freien Folienseite auftretenden, leistungsverzehrenden Luftwirbel mittels Rip­ pen und anderen Hindernissen vermieden werden.

Des weiteren wird in der DE-OS 20 60 303 ein Laufwerk für Folienplatten beschrieben, bei welchem in der Gleitoberfläche radiale Nuten angebracht sind. Allerdings ist diese Gleit­ oberfläche nicht eben ausgebildet, und die in den radialen Nuten auftretenden Luftströmungen sollen lediglich einen Ab­ bau des Luftpolsters und somit Berührungen zwischen der Fo­ lienplatte und der Stabilisierungsplatte verhindern.

Während der Drehbewegung der Folienplatten können sich aber elektrostatische Ladungen auf diesen ansammeln, die zu einem Kontakt mit der darunterliegenden Gleitoberfläche führen, wodurch die Drehbewegung gehemmt wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, in einem Laufwerk der eingangs genannten Art während der Drehbewegung einer Folienplatte ein Ansammeln von elektrostatischen La­ dungen zu verhindern und somit Berührungen zwischen der Fo­ lienplatte und der Gleitoberfläche zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird in einer gattungsgemäßen Vorrichtung da­ durch gelöst, daß die Gleitoberfläche in ihrer unter dem kreisringförmigen Bereich der Folienplatte liegenden Zone wenigstens eine radial gerichtete Rinne aufweist, die in einem Sektor liegt, der von einer radialen Informationsab­ tastlinie entfernt liegt, und daß die Planizität der Folien­ platte nur über dem durch die Rinne gebildeten Relief gestört ist.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Im folgenden werden einige Ausführungsbeispiele, die in den Zeichnungen dargestellt sind, näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine perspektivische etwa maßstabsgetreue Teilan­ sicht einer Unterstützungsvorrichtung für biegsame Informationsträgerplatten gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine ebenfalls perspektivische Ansicht eines Sta­ bilisatortellers mit einem Lesefenster, einer Aus­ nehmung und einer zentralen Bohrung;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht auf eine Stabilisator­ fläche mit eingezeichneten Bahnen von Luftteilchen und einer Darstellung der körnigen Oberflächen­ struktur der Stabilisatorfläche;

Fig. 4 einen Querschnitt durch die mittlere Partie der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung;

Fig. 5 einen Querschnitt durch die vordere Partie der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung.

Die Erfindung befaßt sich mit der Erzeugung einer tragenden Luftschicht für Folienplatten, und zwar unabhängig von allen möglichen Arten des Speicherns und Auslesens von Informationen. Informationen können auf der Platte durch optisches, magnetisches, elektrisches oder mechanisches Einschreiben gespeichert werden, während das Auslesen der Information je nach der Art des Einschreibens mechanisch mit einer Abtastnadel, elektromagnetisch mit einem Lesekopf, elektrisch durch kapazitive Abtastung oder auch auf optischem Wege nach bekannten Prinzipien des Auslesens über die Reflexion oder die Durchstrahlung erfolgt.

Wie auch immer die gewählte Art des Speicherns und des Aus­ lesens sei, so muß darauf geachtet werden, daß die Abtastung der von der Platte getragenen Information mit einer möglichst konstanten Abtasthöhe erfolgen kann.

In der Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt. Eine Folienplatte 3 kann z. B. aus einer Folie von Polyvinylchlorid mit einer Stärke von 0,15 mm gefertigt sein. Der äußere Durchmesser der Platte ist z. B. 30 cm; die Platte weist einen ringförmigen Bereich zwischen einer inneren Peripherie 14 mit dem Radius R ₁ und einer äußeren Peripherie 15 mit dem Radius R ₂ auf. Die Information liegt in dem ring­ förmigen Bereich; die Einzelinformationen sind z. B. einge­ prägt worden und bilden eine spiralenförmige Spur 10 aus einer Folge von Mikroküvetten.

Eine derartige Platte ist etwa optisch nach dem Prinzip der Transmission bzw. Durchstrahlung oder der Reflexion aus­ lesbar. Ein Lesekopf 12 strahlt ein konvergierendes Licht­ bündel 13 ab, das die Spur quasi punktförmig beleuchtet. Es ist nun wichtig, eine präzise Stabilisierung der rotierenden Platte zu schaffen, um die Entfernung zwischen dem Lesekopf 12 und dem Auftreffpunkt des Lichtbündels 13 auf der Spur 10 so konstant wie möglich zu halten.

Zu diesem Zweck weist die Vorrichtung eine Stabilisatorfläche bzw. einen Stabilisatorteller aus festem Material auf. Der Teller ist in seiner Lage fixiert. Die Platte 3 liegt in ihrer Ruhelage auf einer Gleitoberfläche 2 des Stabilisatortellers 1 auf.

Die Gleitoberfläche hat ein solches Relief, daß die Platte 3 in dem ringförmigen Bereich ihre Planizität beibehält, die sie aufweist, solange sie keiner Deformation ausgesetzt ist. Eine Antriebsspindel 8, die sich um eine Drehachse 16 in Dreh­ richtung 11 dreht, dient als Antriebsmittel für die Platte 3. Hierzu ist die Platte 3 mit einem zentralen Loch versehen, in das die Antriebsspindel 8 eingreift. Ein Feststeller 9 hält die Platte fest auf der Spindel 8. Die Spindel 8 ge­ hört zu einem Antriebsmotor, der ober- oder unterhalb des Tellers 1 angeordnet ist. Im letzteren Fall muß in dem Stabilisatorteller 1 eine zentrale Öffnung vorgesehen sein, um für die Antriebsspindel 8 eine Passage freizulassen.

Wenn die Antriebsspindel gedreht wird, so wird die zwischen der Platte 3 und der Gleitoberfläche 2 des Tellers einge­ schlossene Luft in einer Kreisbewegung mitgerissen und in­ folge der Zentrifugalbeschleunigung in Richtung der äußeren Peripherie getrieben, wobei sie einen aerodynamischen Unter­ stützungsdruck auf die Platte ausübt. Die Platte 3 hebt sich so von dem Teller 1 ab; damit jedoch diese freie Lage der Platte sich über den gesamten Bereich der Platte ausgebildet, ist es notwendig, Luft nahe bei der Drehachse 16 zuzuführen.

Auf diese Weise bildet sich ein ständiges Luftkissen zwischen der Platte 3 und dem Teller 1 aus, so daß die Platte nicht mehr auf der Gleitoberfläche 2 reiben kann. Da die Schwebe­ höhe der Platte von den Eigenschaften des Luftkissens ab­ hängig ist, sollten in einem wesentlichen Sektor des ring­ förmigen Bereichs der Platte Unebenheiten im Relief der Gleitoberfläche oder Mündungen zur Zufuhr von Luft ver­ mieden werden, die örtliche, der Planizität der Platte schadende Deformationen erzeugen könnten. Dementsprechend wird hier die zur Aufrechterhaltung des Luftkissens notwendige Luft außerhalb des ringförmigen Bereiches der Platte zuge­ führt, d. h. im Inneren der Peripherie 14. Abgesehen von einer in der Zeichnung mit 6 bezeichneten Vertiefung, die lediglich einen sehr engen Sektor des Tellers 1 bedeckt und als Ein­ schnitt ausgebildet ist, ist die unter dem ringförmigen Be­ reich der Platte 3 liegende Zone der Gleitoberfläche 2 praktisch eben und weist keine unterhalb der Platte liegenden Mündungen oder Luftkanäle auf. Wenn die Platte mittels optischer Durch­ strahlung ausgelesen werden soll, so muß in dem Teller 1 ein durchlässiges Fenster 5 vorgesehen sein, das sich längs der Abtastrichtung 17 erstreckt. Dieses Fenster 5 ist so konstruiert, daß keine fühlbare Unebenheit im Relief der Gleitoberfläche 2 entsteht. Im Falle einer biegsamen Platte, wie sie oben beispielhaft erwähnt worden ist, und für eine Drehgeschwindigkeit von 1500 Umdrehungen pro Minute, hält das Luftkissen die Platte in einer Entfernung von 150 bis 180 Mikron oberhalb der Gleitoberfläche. In einem solchen Fall kann das transparente Lesefenster 5 aus einem radialen Spalt von 2 bis 3 mm Breite und 120 mm Länge bestehen. Selbst­ verständlich braucht kein Lesefenster in dem Teller 1 vorge­ sehen werden, wenn das Auslesen optisch durch Reflexion, mechanisch, elektrisch oder magnetisch erfolgt.

Wenn die Gleitoberfläche des Tellers 1 eine als Vertiefung ausgebildete Unebenheit 6 mit beträchtlicher Tiefe aufweist, wird hier die Platte 3 entsprechend aufgewölbt. Diese Aus­ buchtung 7 darf keine Rückwirkung auf die Schwebehöhe der Platte in der Abtastzone längs der Abtastrichtung 17 haben. Aus diesem Grund darf der Winkel R, der in Drehrichtung 11 den Winkelabstand des ausgebuchteten Bereiches in bezug zu der Abtastrichtung 17 bestimmt, nicht nahe bei Null noch bei nahe 360° liegen. Der Winkel R kann beispielsweise in der Größenordnung von 240° liegen, wodurch sichergestellt wird, daß vor dem Auslesen sich die örtlichen Ausbuchtungen gut geglättet haben.

Unter den Kräften, die auf die Platte 3 während der Drehung ausgeübt werden, müssen auch die elektrostatischen Anziehungs­ kräfte berücksichtigt werden. Experimentell stellt man fest, daß die Platte 3 ab und zu die Gleitoberfläche 2 berührt und auf dieser reibt. Durch diese Reibung kann die Platte eine so große elektrostatische Ladung erhalten, daß die Schwebehöhe der Platte beeinflußt wird, wodurch eine neue Berührung des Tellers bzw. dessen Oberfläche möglich wird. Dieser Prozeß kann sich zum Festfahren und zum vollständigen Halt der Platte fortsetzen.

Um die Entwicklung eines solchen Prozesses zu verhindern, kann man die Schwebehöhe der Platte ausreichend erhöhen, wo­ bei jedoch die Präzision der Positionierung vermindert wird.

Man kann jedoch auch so vorgehen, daß die durch Reibung ent­ standenen elektrischen Ladungen gleich nach ihrer Erzeugung eliminiert werden, indem man lokal eine erhöhte Schwebehöhe vorsieht, damit durch den erhöhten Luftdurchlaß wegen des in dem Luftstrom enthaltenen Wasserdampfes die elektrischen Ladungen neutralisiert werden können.

Diese Neutralisierung der elektrostatischen Ladungen wird bei dem Ausführungsbeispiel durch eine Reliefstörung in Form einer Vertiefung in der Gleitoberfläche 2 erreicht. Der in dem Teller 1 angebrachte Einschnitt 6 erhöht örtlich die Schwebe­ höhe der Platte, da in diesem Bereich durch einen starken Bruch im Profil des Einschnittes Turbulenzen erzeugt werden. Das Profil des Einschnitts ist in Fig. 5 im Querschnitt dargestellt, wobei Bezugsziffern, die die gleichen Teile wie in Fig. 1 betreffen, beibehalten sind. Die in Fig. 5 mit 18 bezeichneten Turbulenzen bzw. Luftwirbel, die an der Kante 19 des Einschnittes 6 entstehen, erzeugen eine Ausbuchtung 7 der Platte 3. In Fig. 3 sind die spiralförmigen Luftbahnen der mit 21 bezeichneten Luftströmung von der Mündung 20 zum Zu­ führen von Luft bis an die äußere Peripherie der Gleitober­ fläche 2 dargestellt. Der Einschnitt 6 verursacht Turbulenzen 18 und dient gleichzeitig, da er in die Öffnung 20 mündet, als Sammelkanal, der den Luftdurchfluß lokal erhöht. Die Gleitoberfläche 2 kann aus einer glatten und elektrisch leitenden Oberfläche bestehen. Zum Beispiel kann der Einschnitt 6 ein dreieckförmiges Profil aufweisen. Dieses dreieckförmige Profil kann sich über eine Breite von etwa 20 mm erstrecken und eine Tiefe zwischen 0,3 und 1 mm auf­ weisen.

Wenn die Oberfläche des Tellers glatt ist, bildet sich eine Grenzschicht, die die Luftströmung abbremst, da diese un­ mittelbar an dem festen Teller in Ruhe bleibt. Diese Bremsung kann die Schwebehöhe der Platte ungünstig beeinflussen und eine Berührung und Reibung der Platte auf der Gleitoberfläche hervorrufen. Um diesen Mangel zu beheben, wird die Gleitober­ fläche 2 des Tellers 1 körnig ausgebildet. Eine derartige Oberfläche, die an das Relief einer Orangenschale erinnert, ist in der Fig. 3 für einen kleinen Bereich 22 in starker Vergrößerung 23 dargestellt, wobei dieses Relief etwa durch Sand- oder Stahlsandstrahlung erzielt werden kann.

In Fig. 4 ist in einem Querschnitt durch die Mittelachse der zentrale Bereich der Platte 3 und des Stabilisierungs­ tellers 1 dargestellt, die in Fig. 1 sichtbar sind. Auch hier sind die gleichen Bezugsziffern für gleiche Teile ver­ wendet. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, nimmt die Dicke des Luft­ kissens in Richtung auf die Drehachse 16 außerhalb des ringförmigen Be­ reiches der Platte zu. Da die Platte 3 biegsam ist, kann die dargestellte trichterförmige Aufweitung in Richtung auf das Zentrum dadurch erreicht werden, daß die Platte auf der Antriebsspindel durch den erwähnten Feststeller 9 festge­ halten wird, in dem die Platte in einer gewünschten Höhe H über der Ebene der Gleitoberfläche 2 eingeklemmt wird. Die Aufweitung kann ebenso durch eine konische Vertiefung um das Zentrum des Stabilisatortellers erreicht werden. So kann z. B. bei einer konischen Vertiefung mit einem Scheitelwinkel von 178° und einem Basiskreis mit einem Durchmesser von 100 mm die Höhe H auf einen Wert von 0,2 mm ±0,5 mm eingestellt werden. Wenn keine konische Vertiefung vorhanden wäre, müßte man die Höhe H zu 0,4 mm ±0,1 mm wählen, um die Luftströmung zu erleichtern. Bei einer konischen Vertiefung ist jedoch die Befestigungs­ höhe der Platte auf der Antriebsspindel 8 wesentlich weniger kritisch.

In der Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt, wobei mehrere zur Ver­ besserung der Unterstützung der Platte zusammenwirkende Elemente zusammenfassend dargestellt sind.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, daß nur ein einziger Einschnitt 6 verwendet wird. Man kann auch mehrere derartiger Einschnitte verwenden, die in einem vom Lesefenster 5 bzw. der Abtastrichtung 17 entfernten Sektor gruppiert sind. Um starke Turbulenzen zu erhalten, wird vor­ teilhaft ein Einschnitt vorgesehen, der eine abrupte Flanke aufweist, die im wesentlichen rechtwinklig zu der Gleitober­ fläche ist, wobei diese abrupte Flanke so angeordnet wird, daß sie für die von der Platte mitgerissene Luftströmung die Vorder­ kante bildet. Ebenso können mehrere Öffnungen anstelle der einen Öffnung 20 vorgesehen sein, wenn diese nur in der zentralen Vertiefung 4 angeordnet sind. Das Material des Tellers 1 kann elektrisch isolierend sein und an der Gleit­ oberfläche elektrisch leitend gemacht werden, indem z. B. elektrisch leitendes Material, etwa in Form eines Chromfilmes abgelagert wird.

Die Erfindung kann für alle biegsamen Scheiben verwendet werden, unabhängig davon, auf welcher Plattenseite die auszu­ lesende Information enthalten ist oder ob sie durch einen Schutz­ film auf der Platte geschützt ist. Leser für biegsame, anhand der Fig. 1 bis 5 beschriebenen Vorrichtung enthaltene Platten können in zwei verschiedenen ausgebildet sein. Bei der einen Art wird die Scheibe auf dem Stabilisator­ teller angeordnet. In diesem Fall ist die Gleitoberfläche horizontal und nach oben gewandt. Bei der zweiten Form wird die Platte unterhalb des Plattentellers angeordnet, wobei dann die Gleitoberfläche zwar ebenfalls horizontal, jedoch nach unten gewandt ist. In diesem Fall ruht die Platte in der Ruhestellung nicht mehr auf der Reiboberfläche, sondern biegt sich, da sie im Zentrum gehalten wird, durch ihr Ge­ wicht nach unten durch. Sobald sie jedoch eine genügend große Drehgeschwindigkeit erreicht, streckt sie sich unter dem Effekt der Zentrifugalkraft, so daß man wieder auf den vor­ stehenden Fall zurückgeführt ist. Es ist ersichtlich, daß das Gewicht der Platte eine nebensächliche Rolle für die Wirkungs­ weise der Vorrichtung spielt. Ebenso kommt es auch nicht darauf an, ob die Gleitoberfläche des Stabilisator­ tellers in der Betriebsposition des Lesers geneigt oder gar vertikal ist.

Claims (13)

1. Vorrichtung zur Erzeugung einer tragenden Luftschicht zwischen einer starren Platte und einem als Folienplatte ausgebildeten Informationsträger in einem Laufwerk, mit einem Drehantrieb für die Folienplatte, welcher eine an einem zentralen Loch der Folienplatte angreifende Antriebs­ achse aufweist, wobei die Folienplatte zumindest auf einer Seite einen kreisringförmigen, dem Speichern von Informa­ tionen vorbehaltenen Bereich aufweist und die starre Plat­ te eine solche Gleitoberfläche, daß der kreisringförmige Bereich der Folienplatte im Ruhezustand derselben seine Planizität beibehält, und ferner eine radial innerhalb des kreisförmigen Bereichs der Folienplatte liegende zentrale Vertiefung zur Luftzufuhr aufweist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Gleitoberfläche (2) in ihrer unter dem kreisringförmigen Bereich (14, 15) der Folienplatte (3) liegenden Zone wenigstens eine radial gerichtete Rin­ ne (6) aufweist, die in einem Sektor liegt, der von einer radialen Informationsabtastlinie (17) entfernt liegt, und daß die Planizität der Folienplatte (3) nur über dem durch die Rinne (6) gebildeten Relief gehört ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitoberfläche (2) ein körniges Relief aufweist, das die Planizität des kreisringförmigen Bereiches (14, 15) nicht beeinträchtigt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gleitoberfläche (2) eine harte Oberflä­ che aufweist und elektrisch leitend ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Vertiefung (4) konisch ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel der zentralen Vertiefung (4) nur wenig kleiner als 180° ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rinne (6) eine zu der Gleitoberfläche (2) im wesentlichen senkrechte Flanke aufweist, die der durch die Folienplatte (3) angetriebe­ nen Luftströmung (18) zugewandt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rinne (6) ein dreieckförmiges Profil aufweist, dessen andere Flanke gegen die Gleitoberfläche (2) nur eine geringe Neigung einnimmt.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rinne (6) in die zentrale Vertiefung (4) mündet.

9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen der Rin­ ne (6) und der Informationsabtastlinie (17) in Drehrich­ tung der Folienplatte (3) etwa 240° beträgt.

10. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die starre Platte (1) ein lichtdurchlässiges Lesefenster (5) aufweist, das längs der Informationsabtastlinie (17) ausgerichtet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß das Lesefenster (5) ein sich radial erstrecken­ der Spalt ist, der so eng ist, daß er die Planizität des kreisringförmigen Bereiches (14, 15) nicht beeinträchtigt.

12. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine solche Orientierung, daß die Schwerkraft auf die Folienplatte (3) eine Kraft in Rich­ tung der Gleitoberfläche (2) der starren Platte (1) aus­ übt.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, ge­ kennzeichnet durch eine solche Orientierung, daß die Schwerkraft auf die Frontplatte (3) eine von der Gleit­ oberfläche (2) der starren Platte (1) wegweisende Kraft ausübt.