DE69523945T2

DE69523945T2 - Plattenspeichervorrichtung

Info

Publication number: DE69523945T2
Application number: DE69523945T
Authority: DE
Inventors: Kayhan Shafe'
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: IBM United Kingdom Ltd; HGST Netherlands BV
Priority date: 1994-12-23
Filing date: 1995-12-05
Publication date: 2002-06-06
Anticipated expiration: 2015-12-06
Also published as: WO1996020475A1; DE69523945D1; PL320689A1; CA2164885A1; JP2986392B2; KR100221373B1; PL179626B1; EP0799479A1; US5701219A; HUT77155A; US5590006A; EP0799479B1; HU216850B; JPH08255320A; MX9505286A

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Plattenspeichervorrichtungen und insbesondere auf ein einseitiges Plattenlaufwerk mit Einzelspeicherplatte mit den Eigenschaften geringer Profilhöhe und mittigem Parken.

Hintergrund der Erfindung

Plattenlaufwerke mit kleinem Formfaktor gewinnen an wirtschaftlicher Bedeutung, indem sie die Funktionen von größeren, kostenintensiveren Hochleistungsspeicherbauelementen mit direktem Zugriff (DASD) übernehmen. Da die Laufwerkabmessung kontinuierlich abnimmt, werden sie auch für eilte Anzahl anderer Anwendungen praktikabel, die eine Informationsspeicherung erfordern. Ein Plattenlaufwerk mit kleinem Formfaktor beinhaltet im Allgemeinen eine oder mehrere Platten, die jeweils ein Paar von Aufzeichnungsoberflächen zum Speichern von Information aufweisen. Mit einem Messwandler wird von jeder Aufzeichnungsoberfläche auf Information zugegriffen und diese abgerufen. Die Datenkapazität des Laufwerks ist durch die Anzahl von Aufzeichnungsoberflächen, die für Nutzerdaten zur Verfügung stehen, und die Datenmenge bestimmt, die auf jeder Datenaufzeichnungsoberfläche gespeichert werden kann.
Zwei vorherrschende und miteinander konkurrierende Aufgaben bei der Entwicklung der Plattenlaufwerktechnologie bestanden darin, bei gleichzeitiger Minimierung der Laufwerkabmessungen für die Anforderungen nach reduziertem Platzbedarf die Datenkapazität zu maximieren. Diese Interessen müssen in neuen Laufwerkauslegungen ausgewogen sein, da eine Reduktion der Abmessung einen direkten Einfluss auf die Datenkapazität hat. Letzten Endes legt eine spezielle Anwendung fest, welchem Faktor die höchste Priorität zu verleihen ist.
Gegenwärtig steht eine Anzahl von Laufwerken mit kleinem Formfaktor mit Plattendurchmessern zur Verfügung, die typischerweise im Durchmesserbereich von 13,335 cm (5¹/&sub4; Inch) bis 3,302 cm (1,3 Inch) liegen. Viele von diesen sind in Gehäusen verfügbar, die Industriestandard-Formfaktoren und funktionellen Schnittstellenanforderungen genügen, um, ohne Weiteres für eine Vielzahl von verschiedenen Anwendungen zu passen. IBM Corporation bietet zum Beispiel ein 8,89 cm (3¹/&sub2; Inch) Formfaktor-Plattenlaufwerk mit 4,064 cm (1,6 Inch) Höhe an, das zwei gestapelte Platten, magnetoresistive Köpfe, die hohe Flächendichten ermöglichen, und eine Datenkapazität von 8,7 Gigabit bis 10,8 Gigabit aufweist. Es stehen Versionen mit Industriestandard SCSI ("small computer system interface") und SSA ("serial storage architecture") zur Verfügung. Das Produkt ist für Anwendungen geeignet, die hohe Datenkapazitäten erfordern, z. B. Multimediasysteme oder Feldsubsysteme, die größere Hochleistungs-DASD emulieren. Am anderen Ende des Spektrums liegen Kittyhawk Laufwerkzielanwendungen mit Einzelspeicherplatte von Hewlett Packard mit 1,3 Inch, 20 MB bis 40 MB mit geringen Speicheranforderungen, wie die Märkte für Palmtops, Faxgeräte, Mobiltelefone und Drucker.
Es gibt eine Vielzahl von Anwendungen, bei denen die Laufwerkhöhe ein primärer Gesichtspunkt und die Datenkapazität sekundär ist. Zum Beispiel ist ein aufkommender Industriestandard der von der Personal Computer Memory Card Industry Association eingeführte Formfaktor vom PCMCIA-Typ in Kreditkartengröße. Der Standard wurde eingeführt, um die Entwicklung von dünnen Mehrfachanwendungs-Speicherkassetten zu fördern, die mit PCMCIA-definierten Computerschlitzen kompatibel sind. Daher wurde es ein Ziel einer Anzahl konkurrierender Plattenlaufwerkhersteller, Plattenlaufwerke mit niedrigem Profil bereitzustellen, welche diesen Formfaktoranforderungen genügen. Drei PCMCIA-Formfaktortypen wurden momentan festgelegt. Die Typ-III-Karte weist eine Höhenabmessung von 10,5 mm, eine Längenabmessung von 85,6 mm und eine Breitenabmessung von 54 mm auf. Die Abmessungen einer Typ-II-Karte betragen ungefähr 5 mm Höhe · 86 mm Länge · 54 mm Breite. Eine Typ-I-Karte ist maßvolle 2,5 mm hoch, 85,6 mm lang und 54 mm breit.
Plattenlaufwerke, die Platten von 4,572 cm (1,8 Inch) oder weniger verwenden, erfüllen möglicherweise die Längen- und Breitenanforderungen einer PCMCIA-Typ-III-Karte, bis heute hat jedoch lediglich ein kommerziell erhältliches Plattenlaufwerk die strengen Höhenbeschränkungen der Typ-II-Karte erfüllt, und für Typ I gab es keine Implementierung. Die Laufwerkhöhe ist im Allgemeinen durch die Höhe des Motors und der Aktuatoraufbauten bestimmt, und diese Höhen sind wiederum durch die Anzahl an Datenoberflächen in dem Gerät festgelegt, auf das zugegriffen werden soll. Demzufolge kann die Laufwerkhöhe minimiert werden, indem eine einzige Platte mit nur einer oder zwei Datenoberflächen bereitgestellt wird. Für Änwendungen, die kleine Platten erfordern (z. B. 1,8 Inch oder weniger), war die Datenkapazität, die für eine einseitige Platte erzielbar war, unpraktikabel. Kürzliche Entwicklungen in der Technologie von MR-Köpfen haben jedoch nunmehr derartige Auslegungen möglich gemacht.
Ein einseitiges Plattenlaufwerk mit Einzelspeicherplatte beliebiger Abmessung bietet eine Anzahl von Vorteilen. Bereits erwähnt wurde die geringe Profilhöhe, die durch Beschränken des Aktuators auf eine einzige Aufhängung erreicht wird. Ein weiterer Vorteil besteht im mittigen Parken. Plattenlaufwerke unterliegen hin und wieder während der Bewegung oder des Betriebs externen Stoßkräften, wie zum Beispiel in einer Veröffentlichung mit dem Titel "Improved Low Power Modes Highlight 1,8-in. Drives", Richard Nass, Electronic Design, 18. April 1994, Seiten 47 bis 54, Seite 48 erörtert. Ein externer Stoß kann dazu führen, dass die Gleitstücke auf die Datenoberflächen schlagen, was in einer Schädigung der Platte und/oder der empfindlichen Schreib-/Leseelemente ebenso wie im Verlust von Daten resultiert. Um dieses Risiko zu vermeiden, verwenden die meisten Plattenlaufwerkauslegungen ein Verfahren zum "Parken" der Aufhängung und des Kopfes an einem sicheren Ort während Perioden der Inaktivität.
US 5 231 549 offenbart ein Verfahren zum Absetzen jedes Kopfes auf einer Rampe, die sich am Außendurchmesser der Aufzeichnungsoberfläche befindet. Ein Problem bei dieser Vorgehensweise besteht jedoch darin, dass die längsten Datenspuren am Außendurchmesser geopfert werden, um das Überhängen der Rampe zu ermöglichen. Die Auslegung erfordert außerdem entweder ein etwas größeres Festplattengehäuse oder eine spezielle Positionierung des Aktuatordrehpunkts zur Anpassung an die Rampe, was sie für Formfaktoren mit niedrigem Profil weniger geeignet macht. Außerdem erfordert die Auslegung eine speziell angepasste Aufhängung, z. B. einen Dorn oder eine Absetz-/Loslösestange, der/die am Arm der Aufhängung angebracht ist.
Eine alternative Auslegung stellt eine "Landezone" oder einen Bereich am Innendurchmesser (ID) der Platte bereit, der nicht zur Datenspeicherung genutzt wird. US 5 291 355 und US 5 313 350 offenbaren zum Beispiel Plattenlaufwerke mit Einzelspeicherplatte, die mit einem mechanischen Sperrklinkenmechanismus auf dem Aktuator ausgerüstet sind, um die Köpfe an der innersten Spur der Platte festzuhalten. US 5 241 438 beschreibt einen Parkantriebsmechanismus für einen Magnetkopf, der den Magnetkopf in eine Parkposition an der Innenumfangsseite eines Datenbereichs der Magnetplatte bewegt, wenn ein Magnetplattenlaufwerk angehalten wird. US 5 291 355 beschreibt die Verwendung eines Magnetfeldes, um den Aktuatorarm einzufangen und die Köpfe in der gewünschten Zone zu parken. Weitere Anwendungen stellen eine texturierte Landezone bereit, um die Reibung zwischen dem geparkten Kopf und dem Plattensubstrat zu minimieren. Siehe zum Beispiel die 4 anonym eingereichte Forschungsveröffentlichung "Head Parking Zone", RD29563, Nov. 1988, N. 295. Eine Texturierung reduziert das Maß an Drehmoment, das erforderlich ist, um den Kopf "auszuparken", d. h. das Gleitstück von der Landezone loszulösen.

Zusammenfassung der Erfindung

Von einem Aspekt her gesehen stellt die vorliegende Erfindung einen Plattenlaufwerkaufbau bereit mit: einer Platte, die eine erste Datenaufzeichnungsoberfläche mit einem im Wesentlichen koplanaren Bereich in ihrer Mitte sowie eine zweite Oberfläche beinhaltet; Mitteln, die benachbart zu der zweiten Oberfläche der Platte zum Drehen der Platte angeordnet sind; einem Aktuatoraufbau, der eine Aufhängung, die einen Messwandler trägt, und Mittel beinhaltet, um den Messwandler selektiv über die Datenaufzeichnungsoberfläche und den im Wesentlichen koplanaren Bereich hinweg zu bewegen; und Mitteln zum Parken des Messwandlers auf dem im Wesentlichen koplanaren Bereich.
Die vorliegende Erfindung stellt Speicher für Anwendungen bereit, die Plattenlaufwerke mit sehr niedrigem Profil erfordern. Sie stellt ein Plattenlaufwerk mit niedrigem Profil und kleinem Formfaktor bereit, das zur Verwendung in einer PCMCIA-Typ-II-Karte geeignet ist, vorzugsweise mit einer Aufstandsfläche von weniger als 50% der Kartenfläche. Sie weist ein einseitiges Plattenlaufwerk mit mittigen Parkeigenschaften für eine verbesserte Stoßbeständigkeit auf. Das Plattenlaufwerk weist zwecks reduziertem Leistungsverbrauch einen dünnen, flachen Motor auf.
Demgemäß ist die vorliegende Erfindung ein Plattenlaufwerkaufbau mit einer einzigen Platte mit einer Aufzeichnungsoberfläche, einem Motor zum Drehen der Platte, einem Aktuatoraufbau, der eine einzige Aufhängung beinhaltet, die wenigstens einen Messwandler zum Schreiben und Abrufen von Daten von der Platte trägt, sowie einer Parkzone in der Mitte der Aufzeichnungsoberfläche. In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Platte mit 1,3 Inch direkt auf einem flachen Motor für reduzierten Leistungsverbrauch angebracht, wobei ein planarer, nicht verwendeter Bereich in der Mitte der Aufzeichnungsoberfläche für die Parkzone bereitgestellt wird. Eine alternative Ausführungsform beinhaltet eine rotierende Nabe in einer Ebene mit der Plattenaufzeichnungsoberfläche. In einer dritten Ausführungsform ist eine stationäre Nabe unabhängig von dem Motor in einer Ebene mit der Aufzeichnungsoberfläche vorgesehen. Erweiterungen jeder dieser Ausführungsformen beinhalten Park- und/oder Trägerstrukturen, die in der Plattenmitte oder aufgehängt am Laufwerkgehäuse direkt über der Plattenmitte vorgesehen sind.
Ein Parken im ID ist erwünscht, da die Datenspuren klein sind und ein Verlust ihrer Verwendung die Datenkapazität der Platte nur minimal beeinflusst. Es ist sogar noch wünschenswerter, den Kopf in der Mitte der Platte zu parken, wo die Spuren für eine praktische Verwendung zu klein sind. Die meisten Plattenlaufwerkauslegungen schließen ein mittiges Parken aus, da eine Achsnabe den mittigen Bereich belegt. Es wurde eine einseitige Platte mit einer Nabe entworfen, die mit der Ebene der Datenoberfläche fluchtet und für mittiges Parken geeignet ist. Alternativ kann die Einzelspeicherplatte direkt auf einem flachen Motor angebracht sein, was die Notwendigkeit für eine Nabe eliminiert. In jeder dieser Ausführungen wurde eine Struktur in der Plattenmitte oder auf dem Laufwerkgehäuse über der Plattenmitte bereitgestellt, um das Parken zu erleichtern, z. B. eine Absetz-/Loslösungs-Rampenstruktur.
Eine Ausführung eines einseitigen Plattenlaufwerks, bei dem die Speicherplatte direkt auf einem flachen Motor angebracht ist, bietet die zusätzlichen Vorteile einer reduzierten Motorhöhe und einer erhöhten Motoreffizienz. Der Motor kann einen Durchmesser aufweisen, der nur durch die Abmessungen der Platte selbst beschränkt ist, was das größte Drehmoment bei der geringsten Motorhöhe bereitstellt.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Zum vollständigen Verständnis der Erfindung werden nunmehr bevorzugte Ausführungsformen derselben lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1A und 1B ein bekanntes Plattenlaufwerk zeigen, das zwei Aufzeichnungsoberflächen und zwei Aufhängungen beinhaltet;
Fig. 2A bis 2D Seitenansichten und Draufsichten des Plattenlaufwerks gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen, das keine Innendurchmesseröffnung und mittiges Parken aufweist;
Fig. 3 eine Perspektivansicht einer bekannten Formfaktorkarte ist;
Fig. 4 eine freigegebene Draufsicht von oben auf die Karte von Fig. 3 ist, welche die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet und des Weiteren einen zusätzlichen Schaltungsaufbau aufweist;
Fig. 5 ein Blockdiagramm mit Implementierung einer diskreten DASD ist, um einen Code für ein programmierbares Gerät zu speichern;
Fig. 6A bis 6C Seiten- und Draufsichten einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind, die eine fluchtende Nabe am Innendurchmesser für mittiges Parken beinhaltet;
Fig. 7A und 7B Draufsichten von oben auf das Plattenlaufwerk gemäß der vorliegenden Erfindung sind, die an der mittigen Nabe eine Absetz-/Loslösungs-Rampe beinhaltet;
Fig. 8A bis 8D ein Plattenlaufwerk gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen, das an der Nabe einen Abstandshalter aufweist, der mittiges Parken ermöglicht;
Fig. 9 eine geschnittene Seitenansicht eines Plattenlaufwerks gemäß der vorliegenden Erfindung ist, das einen Abstandshalter beinhaltet, der am Plattengehäuse aufgehängt ist, wobei eine Kontaktspitze die Plattenmittennabe berührt; und
Fig. 10A und 105 eine Seiten- und Draufsicht eines Plattenlaufwerks gemäß der vorliegenden Erfindung sind, das einen Nabenaufbau mit einer Absetz-/Loslösungs-Rampe beinhaltet.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Die Fig. 1A und 1B sind Illustrationen eines bekannt en Plattenlaufwerks, das eine einzelne Platte oder Einzelspeicherplatte 11, die mit einer Nabe 15 verbunden ist, einen Motor (nicht gezeigt), einen Aktuatoraufbau 12, eine Armelektronik 17 und ein Gehäuse 16 beinhaltet. Die Platte 11 weist zwei Aufzeichnungsoberflächen 8, 9 auf.
Wie auf dem Fachgebiet bekannt ist, beinhaltet der Aktuatoraufbau 12 im Allgemeinen einen Schwingspulenmotor (VCM), einen Aktuatorarm 6 und ein Paar Aufhängungen 13, die mit dem Arm 6 verbunden sind und ein Paar Luftlager- Gleitstücke 14 über jeweiligen Aufzeichnungsoberflächen 8, 9 der Platte 11 tragen. Ein oder mehrere Messwandler oder Schreib-/Leseköpfe befinden sich auf jedem Gleitstück 14 und werden durch die Kombination einer nach unten gerichteten Kraft (relativ zu der Plattenoberfläche) von der Aufhängung 13 und einer nach oben gerichteten Kraft, die durch einen Luftstrom verursacht wird, der von der Rotation der Platte 11 erzeugt wird, in enger Nachbarschaft zu der Plattenoberfläche gehalten. Wenn die nach unten gerichtete Kraft die nach oben gerichtete Kraft übersteigt, kommt das Gleitstück mit der Plattenoberfläche in Kontakt.
Der VCM ist der Bewegungsmechanismus des Aktuatoraufbaus und beinhaltet eine induktive Spule 19, die zwischen einem oberen Magnet (nicht gezeigt) und einer unteren Magnetplatte 7 angeordnet ist. Die Armelektronik 17 sendet einen elektrischen Positionierungsstrom zu der Spule 19. Die Signale induzieren einen sich ändernden magnetischen Fluss zum Abstoßen und Anziehen des Magnets und der Magnetplatte 7. Die Abstoßungs- und Anziehungskräfte stellen eine Bewegung des Aktuatorarms in einer Ebene parallel zu der Plattenoberfläche bereit, was bewirkt, dass sich die Aufhängungen 13 entlang eines gekrümmten Pfades bewegen.
Daten werden im Allgemeinen auf konzentrischen Spuren auf den Aufzeichnungsoberflächen 8, 9 aufgezeichnet. Der Plattenbereich oder die Spur mit dem größten Durchmesser wird als der Außendurchmesser (OD) der Platte bezeichnet, und der Bereich oder die Spur am nächsten zu der Nabe und mit dem kleinsten Durchmesser wird als der Innendurchmesser (ID) bezeichnet. Auf der Platte 11 zu speichernde Daten werden zuerst durch einen Schreib-/Lesekanal (nicht gezeigt) "codiert", der sich innerhalb oder außerhalb des Plattenlaufwerkgehäuses 16 befindet. Die Daten werden in einer für das Speichermedium geeigneten Form codiert, dann über die Armelektronik 17 zu dem Messwandler zum Schreiben auf die Platte übertragen. In einem Magnetplattenlaufwerk werden digitale Daten zum Beispiel in einer Serie von Impulsen codiert. Wie auf dem Fachgebiet bekannt ist, werden die Impulse in der Form eines Stroms zu dem Messwandler übertragen und verursachen ein fluktuierendes Magnetfeld an der Messwandlerpolspitze, das die Magnetisierung von diskreten Bereichen auf der Plattenoberfläche beeinflusst. Wenn ein Messwandler Information von der Platte erfasst oder "liest", werden die Daten in codierter Form über die Armelektronik 17 zu dem Kanal zum "Decodieren" übertragen. Die Armelektronik beinhaltet üblicherweise Mittel zum Verstärken und Synchronisieren des Lesesignals.
Die Nabe 15 ist fest an der Platte 11 angebracht und beherbergt einen Motor (nicht gezeigt) zur Bereitstellung einer Rotationskraft. Die Rotationskraft wird auf die Nabe 15 und von der Nabe 15 auf die Platte 11 übertragen. Die Nabe steht im Allgemeinen von der Oberseite der Platte vor, wie in Fig. 1A gezeigt, was verhindert, dass der Aufhängungs- /Kopfaufbau auf den Bereich in der Mitte der Platte zugreift.
Um eine sich drehende Platte vor externen Kräften während des Betriebs oder der Bewegung zu schützen, können Mittel implementiert sein, um den Kopf zu parken, wenn die Platte nicht in Betrieb ist und/oder während Perioden der Inaktivität (d. h. Zeiten, zu denen keine Daten geschrieben oder von der Platte abgerufen werden). Ein Plattenlaufwerk kann zum Beispiel eine gegenwärtig bekannte Aufsetz-/Loslösungs-Rampe am Außendurchmesser der Platte beinhalten, wie zuvor erörtert.
Wiederum bezugnehmend auf die Fig. 1A und 1B bewegt der Aktuatoraufbau 12 während Perioden der Inaktivität die Aufhängung 13 in Richtung des Außendurchmessers und auf die Rampe (nicht gezeigt), wo sie "geparkt" bleibt, bis ein weiterer Plattenzugriff erforderlich ist. Während sich das Gleitstück 14 auf der Rampe befindet, ist es davor geschützt, in die Platte zu stoßen, was das Gleitstück 14, den Kopf und die Platte 11 vor einer dauerhaften Schädigung schützt. Die Aufhängung 13 ist üblicherweise in irgendeiner Art dafür ausgelegt, mit der Rampe zusammenzuwirken, z. B. kann sie einen speziellen Dorn oder eine Stange beinhalten, der/die sich von dem Bereich der Aufhängung erstreckt, der dem Aktuatorarm 6 am nächsten liegt.
Bei einer alternativen bekannten Parkmethode ist ein Bereich am Innendurchmesser der Platte nahe der Nabe 15 reserviert. Während Perioden der Aktivität bewegt sich die Aufhängung in Richtung des Innendurchmessers der Platte 11. Die nach oben gerichtete Kraft des Luftstroms verringert sich bei Annäherung an den ID und wird eventuell durch eine Kombination der nach unten gerichteten Kraft der Aufhängung 13 und einer Anziehungskraft zwischen dem Gleitstück 14 und der Plattenoberfläche 8 überwunden. Das Gleitstück wird innerhalb dieser "Landezone" auf der Plattenoberfläche geparkt. Um das Gleitstück "auszuparken", muss der Antriebsmotor eine ausreichende Kraft bereitstellen, um "Haftreibung" zu überwinden, d. h. die anziehenden und Reibungskräfte zwischen dem Gleitstück 14 und der Oberfläche 8. Sie ist am Außendurchmesser der Platte am größten und nimmt in Richtung der Plattenmitte ab, wobei sie im zentralen Totpunkt im Wesentlichen auf null reduziert ist. Haftreibung wird minimiert, indem die Parkzone so dicht wie möglich beim Mittelpunkt der Platte platziert wird. Man beachte, dass der Vorsprung der Nabe 15 die innere Grenze dieser Zone definiert. Haftreibung kann durch Aufrauhen der Oberfläche der Parkzone weiter reduziert werden, z. B. durch Bilden konzentrischer Vertiefungen, die weniger Kontaktpunkte zwischen dem Gleitstück 14 und der Oberfläche 8 als eine glatte Oberfläche bereitstellen.
Die Fig. 2A bis 2D zeigen die bevorzugte Ausführungsform des Plattenlaufwerkaufbaus gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Laufwerk beinhaltet eine Platte 11, einen Motor 44, einen Aktuatoraufbau 12, eine Armelektronik 17 und ein Gehäuse 16. Die Platte 11 ist vorzugsweise magnetisch und beinhaltet eine Aufzeichnungsoberfläche 42. Sie ist direkt auf einem flachen Motor 44 entlang ihrer nicht aufzeichnenden Oberfläche durch irgendwelche geeigneten Mittel angebracht, z. B. mechanisch oder durch Anbringen eines Bondmittels entlang einer Grenzfläche 43. Die Platte beinhaltet in dieser Ausführungsform entweder keine mittige Öffnung oder weist eine sehr kleine Öffnung in der Plattenmitte auf. Eine direkte Speicherplattenbefestigung eliminiert die Notwendigkeit für eine Nabe, was einen breiteren, dünneren Motoraufbau ermöglicht, als zum Rotieren einer Platte mit zwei Aufzeichnungsoberflächen geeignet wäre. Tatsächlich ist der Durchmesser des Motors 44 lediglich durch den Durchmesser der Platte 11 selbst beschränkt. Die Vorteile dieses Motortyps 44 werden im Folgenden detaillierter beschrieben. Eine Eliminierung der Nabe bietet die zusätzlichen Vorteile einer geringeren Plattenhöhe, einer reduzierten Anzahl von Laufwerkkomponenten sowie der Möglichkeit der Integration der Magnetplatte in den Motorlageraufbau selbst, wodurch der Montageprozess vereinfacht wird.
Der Aktuatoraufbau beinhaltet einen Schwingspulenmotor, einen Aktuatorarm 6, eine einzelne Aufhängung 13 und ein Gleitstück 14, an dem ein Messwandler gelagert ist. Das Gleitstück trägt vorzugsweise einen magnetoresistiven (MR) Kopf für größere Datenkapazität. Magnetoresistive Köpfe sind in der Plattenlaufwerkindustrie bekannt und sind bevorzugt, da ihre hohe Empfindlichkeit eine größere Flächendichte (d. h. Bit pro Inch) als herkömmliche induktive Köpfe ermöglicht. Die Verwendung eines magnetoresistiven Kopfes gemäß dem Stand der Technik in der bevorzugten Ausführungsform stellt eine nützliche Datenspeicherkapazität für Anwendungen bereit, die eine moderate Datenspeicherung erfordern. Es versteht sich jedoch, dass in der vorliegenden Erfindung auch ein induktiver Kopf verwendet werden kann. Außerdem kann die Erfindung ohne Weiteres für eine Mehrzahl von Köpfen pro Gleitstück und eine Mehrzahl von Gleitstücken auf der Aufhängung 13 ausgelegt werden. Der Aktuatoraufbau 12 weist vorzugsweise eine geringe Profilhöhe auf, da er nur auf eine einzige Plattenoberfläche 8 zugreifen muss.
Eine direkte Anbringung der Platte 11 an dem Motor 44 erzeugt einen unbehinderten Bereich 45 in der Plattenmitte 41, auf den der Aktuatoraufbau 12 zugreifen kann. Der Durchmesser der Aufzeichnungsspuren in diesem Bereich wäre zu gering für eine praktische Nutzung, so dass der Bereich für mittiges Parken verwendet wird. Die Fig. 2A und 2B zeigen den Kopf 14 und die Aufhängung 13 über der Datenaufzeichnungsoberfläche der Platte 11 positioniert. Während Zeiten der Inaktivität wird der Kopf in den mittigen Bereich 45 bewegt, wie in den Fig. 2C und 2D gezeigt, so dass der Kopf 14 im Wesentlichen zu einem mittigen Zugriff 41 senkrecht zu der Plattenoberfläche ausgerichtet ist. Wenn sich das Gleitstück 14 dem Innendurchmesser der Platte 11 nähert, wird die nach oben gerichtete Kraft des Luftstroms reduziert, und das Gleitstück beginnt, entlang des Bereichs 45 geschleppt zu werden. Es wird dann vorzugsweise in der Plattenmitte 41 "geparkt", wie gezeigt. Der Aktuatoraufbau 12 bewegt das Gleitstück bei Bedarf auf die Plattenoberfläche zurück, indem eine Kraft angewendet wird, um die Haftreibung zwischen dem Gleitstück 14 und der Oberfläche 8 zu überwinden, wie zuvor erörtert. Da das Gleitstück in der Plattenmitte 41 geparkt wird, ist die Haftreibung praktisch nicht vorhanden, und es ist eine sehr geringe Kraft erforderlich, um sie zu überwinden. Das Gleitstück 14 wird vorzugsweise auch während Perioden, in denen das Laufwerk nicht in Betrieb ist, in der Mitte geparkt. Wenn das Laufwerk eingeschaltet wird, dreht sich die Platte 11 ohne irgendeine signifikante Haftreibungsimpedanz. Die reduzierte Haftreibung hat eine Reduktion des Startdrehmoments zur Folge, das für den Motor 44 erforderlich ist. Ein reduziertes Startdrehmoment führt seinerseits zu einer Reduktion der elektrischen Leistungsanforderungen des Laufwerks.
Wie zuvor erwähnt, ermöglicht die vorliegende Erfindung, dass ein flacherer, breiterer Motor 44 als bei herkömmlichen, Naben erfordernden Plattenlaufwerken verwendet werden kann. Es versteht sich allgemein auf dem Gebiet von Motoren, dass eine Vergrößerung des Durchmessers der Motorwindungen seinen großen Momentenarm erhöht, um ein größeres Drehmoment mit geringerer Kraft zu erzeugen. Der Motor erfordert somit einen geringeren elektrischen Strom, um die gleiche Operation wie ein Motor mit mittiger Nabe durchzuführen. Da die elektrische Leistung (P) proportional zum Quadrat des Stroms ist, führt eine Reduktion des Strombedarfs zu einer großen Reduktion des elektrischen Leistungsbedarfs, wie nachstehend gezeigt.
(1) P = I · I · R und
(2) I = k/D.
Daher
(3) P = (k · k · R) / (D · D),
wobei P die elektrische Leistung des Motors ist, I der von dem Motor verbrauchte elektrische Strom ist, D der Durchmesser des Motors ist, R der elektrische Widerstand des Motors ist und k die invers proportionale Konstante des Motorstroms zum Durchmesser ist. Unter Anwendung der vorstehenden Gleichungen führt eine Erhöhung des Motordurchmessers zum Beispiel um einen Faktor 3 zu einem Motor, der das gleiche Drehmoment mit 1/9 der Leistung erzielen kann. Das Drehmoment des Motors wird zum Beispiel durch einen Klebstoff oder eine Kopplungsvorrichtung direkt auf die Unterseite der Platte übertragen. Beispiele für Motoren, die dazu verwendet werden I können, die bevorzugte Ausführungsform zu implementieren, beinhalten jene, die in dem kommerziell vertriebenen Laufwerk IBM TravelStar LP oder dem Laufwerk Maxtor MobileMax Lite verwendet werden.
Die Fig. 6A bis 6C zeigen eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die eine sich drehende Nabe oder Eine stationäre Struktur 51 beinhaltet, die mit der Aufzeichnungsoberfläche der Platte 11 fluchtet. Zum Beispiel ist ein ringförmiger Motor 52 direkt mit der Platte 11 gekoppelt, und eine unabhängige, stationäre Struktur 51 ist in der Mitte des Motors vorgesehen. Alternativ kann eine Nabe einen Motor umschließen oder auf ihm ruhen, um einen sich drehenden mittigen Bereich 53 bereitzustellen. Gemäß jeder dieser Ausführungsformen werden die Aufhängung 13 und der Kopf 14 in der Plattenmitte während Perioden des Nicht-Betriebs oder der Inaktivität in der gleichen Weise geparkt, wie für die bevorzugte Ausführungsform beschrieben.
Die bevorzugten und alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind für Plattenlaufwerke des Kartentyps wie jenem in Fig. 3 gezeigten besonders geeignet. Die Karte wird typischerweise entlang eines Verbindungselements 64 in einen üblichen Computerschlitz gesteckt. Die kritischste Abmessung von Laufwerken des Kartentyps ist ihre Profilhöhe, die durch die Dicke 62 der Karte begrenzt ist. Die Plattenabmessung ist im Allgemeinen durch die Kartenbreite 63 festgelegt. Idealerweise kann das Laufwerk klein genug gemacht werden, um als diskrete Speicherkomponente verwendet zu werden, die weniger als die gesamte Fläche der Karte belegt, wie in Fig. 4 gezeigt. Die zusätzliche Logik kann Speicherfunktionen beinhalten oder auch nicht.
Das Laufwerk kann zum Beispiel so ausgelegt sein, dass es in weniger als 50% der Fläche einer Karte 61 vom PCMCIA-Typ II oder III passt. Gegenwärtig gibt es keinen kommerziell erhältlichen flachen Motor unter 5 mm für eine Auslegung vom Typ II. Die Verfügbarkeit wird jedoch in der nahen Zukunft erwartet, und momentan werden Prototypen getestet. Demgemäß wird die Auslegung der Karte unter Bezugnahme auf Abmessungen des Typ II beschrieben, es versteht sich jedoch, dass sie im Allgemeinen auf Formate sowohl vom Typ II als auch vom Typ III anwendbar ist.
Eine Platte mit 1,3 Inch ist an einem kleinen, flachen Motor angebracht, wie dem in MobileMax Lite implementierten Motor, einem Plattenlaufwerk vom PCMCIA-Typ II. Der Aktuatoraufbau ist eine herkömmliche Doppelaufhängungs-Auslegung wie jene, die in dem Laufwerk Hewlett Packard KITTYHAWK mit 1,3 Inch verwendet wird, wobei er dahingehend modifiziert ist, dass er eine Einzelaufhängung und eine geringere Profilhöhe aufweist. Die Höhe der Platte und des Motoraufbaus beträgt vorzugsweise 5 mm. Der Aktuator weist außerdem vorzugsweise eine maximale Höhe von 5 mm auf. Der Aktuator- und Plattenaufbau weist vorzugsweise eine Orientierung wie jene in Fig. 4 gezeigte auf, mit einer Gesamtlänge 72, die 54 mm nicht überschreitet, und der Breite 63 einer Karte 61 des PCMCIA-Typs II. Alternativ ist das Laufwerk derart orientiert, dass seine Länge 72 parallel zu der Länge 64 der Karte verläuft. Die Breite des Laufwerks liegt vorzugsweise im Bereich zwischen einem Minimum von 1,3 Inch und einem Maximum von 43 mm oder 50% der Länge der Karte vom Typ II.
In den Mittenbereichen der bevorzugten und alternativer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können zusätzliche Parkmerkmale hinzugefügt sein. Zum Beispiel ist in einer Ausführungsform ein nichthaftendes Material, das nicht zur Erzeugung von Trümmern neigt, z. B. Stahl, in dem mittigen Plattenbereich 45 oder 53 jeder der bevorzugten Ausführungsformen angebracht, um jegliches Haften des Gleitstücks zu vermeiden und um eine Stoßdämpfung bereitzustellen. In einer anderen Ausführungsform ist der Bereich 45 oder 53 aufgerauht, z. B. durch Erzeugen einer Mehrzahl konzentrischer Vertiefungen. Die Vertiefungen können zum Beispiel durch mechanisches Ätzen oder Laserablation erzeugt werden. Alternativ kann der Mittenbereich 45 oder 53 geglättet sein, um die Haftreibung in der Plattenmitte zu erhöhen, als Hilfe, um das Gleitstück geparkt zu halten. In noch einer weiteren Ausführungsform besteht die Nabe aus einem Material, das Stöße auf das Gleitstück 14 mildert. Zu diesem Zweck können spezielle Kunststoffe, z. B. Nylon, in Form gegossen werden.
Wenn die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine stationäre Nabe beinhaltet, kann sie so modifiziert sein, dass sie einen schrägen oder keilförmigen Mittenbereich beinhaltet, um das Gleitstück anzuheben, wenn es sich der Plattenoberfläche nähert. Diese Ausführung ist eine Variation einer Rampe zum Absetzen/Loslösen. Der Keil kann des Weiteren so geformt sein, dass ein Kontakt mit einem bestimmten Teil der Aufhängung oder des Gleitstücks minimiert wird, wie für den Fachmann ohne Weiteres ersichtlich ist.
Eine herkömmlichere Vorgehensweise besteht darin, eine Absetz- /Loslösungs-Rampe 81 in dem stationären Mittenbereich 53 bereitzustellen, wie in den Figur.7A und 7B gezeigt. Die Aufhängung 13 ist dafür ausgelegt, mit der Rampe 81 zusammenzuwirken, z. B. durch Hinzufügen eines Dorns 82 an ihrer Spitze. Wenn sich das Gleitstück in Richtung der Mitte der Platte bewegt, wird seine Flughöhe aufgrund der abnehmenden nach oben gerichteten Kraft des Luftstroms reduziert. Die Rampe 81 fängt den Dorn 82 der Aufhängung auf, bevor das Gleitstück auf die Plattenoberfläche 8 trifft. Als Variation dieser Ausführung kann die Rampe 81 fest an dem Gehäuse des Plattenlaufwerks direkt über der Plattenmitte befestigt sein. Ihre Positionierung bleibt im Wesentlicher, die gleiche, wie in den Fig. 7A und 7B gezeigt.
Zusätzlich zu den Parkmerkmalen können auch strukturelle Träger in der Plattenmitte hinzugefügt werden, um sie vor schweren Belastungen von außerhalb des Plattengehäuses zu schützen. Die Fig. 8A bis 8D zeigen zum Beispiel eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die einen stationären Mittenbereich 53 und eine Abstandshalterstruktur 91 mit einer Landefläche 93 beinhaltet, um mittiges Parken (siehe Fig. 8B) zu ermöglichen. Eine Oberfläche 92 befindet sich nahe des Laufwerkgehäuses 16 oder ist daran befestigt, das sich direkt über der Plattenmitte befindet. Wie für einen Fachmann auf dem Gebiet der Plattenlaufwerkauslegung ohne Weiteres ersichtlich, sind viele Variationen des in den Fig. 8B und 8D gezeigten Abstandshalters möglich. Die Fig. 10A und 10B zeigen zum Beispiel eine Abstandshalterstruktur 111, die eine Absetz-/Loslösungs-Rampe 81 und einen weggeschnittenen Bereich 112 zur Ermöglichung von mittigem Parken beinhaltet. Abstandshalter wie jene in den Fig. 8A bis 8D und 10A bis 10B gezeigten schützen den Aktuatoraufbau 12 und die i Plattenoberfläche 8, wenn das externe Gehäuse gepresst oder unter eine Biegelast gesetzt wird, da die überschüssige Last in einer kontrollierten und vorhersagbaren Weise auf die stationäre Struktur 51 übertragen wird.
Noch eine weitere Abstandshalterstruktur, die durch die Auslegung der vorliegenden Erfindung möglich gemacht wird, ist die in Fig. 9 gezeigte Struktur 101. Der Abstandshalter 101 ist über der Platte 11 an dem Laufwerkgehäuse 16 aufgehängt und ist daher für Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung geeignet, die entweder rotierende oder stationäre Mittelpunkte aufweisen. Ein ausgenommener Bereich 102 ermöglicht ein Parken des Kopfes in der Nähe der Mitte der Platte 11. Wenn auf das Plattengehäuse eine Kraft ausgeübt wird, kontaktiert der Abstandshalter zeitweilig den Mittenbereich 45 oder 53. Wenn sich die Plattenmitte dreht, ist der Abstandshalter an seiner Basis so geformt, dass er einen Kegel, eine Nadel oder eine andere geeignete Form beinhaltet, um seine Plattenkontaktfläche zu begrenzen. In Fig. 9 ist eine kegelförmige Basis 103 gezeigt.

Claims

1. Plattenlaufwerkaufbau mit:

einer Platte (11), die eine erste Datenaufzeichnungsoberfläche (42) mit einem im Wesentlichen koplanaren Bereich (45) in ihrer Mitte sowie eine zweite Oberfläche beinhaltet;

Mitteln (44), die benachbart zu der zweiten Oberfläche der Platte (11) zum Drehen der Platte (11) angeordnet sind;

einem Aktuatoraufbau (12), der eine Aufhängung (13), die einen Messwandler (14) trägt, und Mittel beinhaltet, um den Messwandler (14) selektiv über die Datenaufzeichnungsoberfläche (42) und den im Wesentlichen koplanaren Bereich (45) zu bewegen; und

Mitteln zum Parken des Messwandlers (14) auf dem im Wesentlichen koplanaren Bereich (45).

2. Plattenlaufwerkaufbau nach Anspruch 1, wobei die Mittel zum Bewegen des Messwandlers des Weiteren einen Schwingspulenmotor (19) und einen Aktuatorarm (6) beinhalten, von dem aus sich die Aufhängung (13) erstreckt.

3. Plattenlaufwerkaufbau nach Anspruch 1, der des Weiteren eine stationäre Struktur (51) beinhaltet, die benachbart zu der zweiten Oberfläche der Platte (11) angeordnet ist, wobei sich ein Teil der stationären Struktur (51) durch die Mitte der Platte hindurch erstreckt und mit der Ebene der Aufzeichnungsoberfläche (42) im Wesentlichen fluchtet.

4. Plattenlaufwerkaufbau nach Anspruch 3, wobei die stationäre Struktur (51) des Weiteren ein stoßdämpfendes Material beinhaltet.

5. Plattenlaufwerkaufbau nach Anspruch 1, wobei die Mittel (44) zum Drehen der Platte (11) einen Motoraufbau mit einer Nabe beinhalten, wobei sich ein Teil der Nabe durch die Mitte der Platte (11) hindurch erstreckt und im Wesentlichen mit der Ebene der Aufzeichnungsoberfläche (42) fluchtet.

6. Plattenlaufwerkaufbau nach Anspruch 5, wobei der Teil der Nabe ein stoßdämpfendes Material beinhaltet.

7. Plattenlaufwerkaufbau nach Anspruch 4 oder Anspruch 6, wobei das stoßdämpfende Material Nylon enthält.

8. Plattenlaufwerkaufbau nach Anspruch 1, wobei die Drehmittel (44) einen Motor beinhalten, der fest mit der zweiten Oberfläche der Platte verbunden ist.

9. Plattenlaufwerkaufbau nach Anspruch 1, wobei der Motor von ringförmiger Gestalt ist.

10. Plattenlaufwerkaufbau nach Anspruch 1, wobei die Mittel zum Parken eine Rampe (81) beinhalten, die auf dem im Wesentlichen planaren Bereich (45) zum Zusammenwirken mit der Aufhängung (13) angeordnet ist.

11. Plattenlaufwerkaufbau nach Anspruch 10, wobei die Aufhängung (13) zum Zusammenwirken mit der Rampe (81) ausgelegt ist.

12. Plattenlaufwerkaufbau nach Anspruch 1, wobei die Mittel zum Parken einen erhabenen Teil beinhalten, der auf dem im Wesentlichen planaren Bereich (45) zum Zusammenwirken mit der Aufhängung (13) ausgebildet ist.

13. Plattenlaufwerkaufbau nach Anspruch 12, wobei der erhabene Teil keilförmig ist.

14. Plattenlaufwerkaufbau nach Anspruch 13, wobei der erhabene Teil einen Höcker beinhaltet.

15. Plattenlaufwerkaufbau nach Anspruch 1, der des Weiteren eine Trägerstruktur beinhaltet, die auf dem im Wesentlichen planaren Bereich (45) angeordnet ist, und wobei die Mittel zum Parken einen Hohlraum beinhalten, der in der Trägerstruktur ausgebildet ist, um den Messwandler (14) zum Parken aufzunehmen.

16. Plattenlaufwerkaufbau nach Anspruch 15, wobei die Mittel zum Parken des Weiteren eine Rampe beinhalten, die in dem Hohlraum angeordnet ist, um mit der Aufhängung (13) zusammenzuwirken.

17. Plattenlaufwerkaufbau nach Anspruch 15, wobei die Mittel zum Parken eine Stufe beinhalten, die auf der Trägerstruktur ausgebildet ist, um den Messwandler (14) zum Parken aufzunehmen.

18. Plattenlaufwerkaufbau nach Anspruch 17, wobei die Mittel zum Parken des Weiteren eine Rampe beinhalten, die auf der Stufe zum Zusammenwirken mit der Aufhängung (13) angeordnet ist.

19. Plattenlaufwerkaufbau nach Anspruch 1, der des Weiteren ein Gehäuse aufweist, das die Platte (11), die Mittel (44) zum Drehen der Platte und den Aktuatoraufbau umgibt, und wobei die Trägerstruktur an dem Gehäuse aufgehängt ist.