CN1272208A - 存储卡及装置 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种数据卡系统,该数据卡系统包括数据存取头臂(152),用于执行旋转运动以在该旋转运动的一弧段内存取记录在记录介质(180)上的数据。记录介质(180)包括多个用于在其中存储数据的数据道,基本上每个数据道都是与相邻数据道基本平行的弧段。该数据卡系统还包括可移动托架(115),用于进行数据存取头臂(152)的水平线性运动,以便存取记录介质(180)上的多个数据道。

Description

存储卡及装置

本发明一般涉及采用磁记录法或光学技术从数据存储介质读数据和向数据存储介质上写数据的系统和方法。特别地，本发明涉及一种改进的磁或光学数据存取系统。该数据存取系统以便携式数据卡驱动装置和高速子系统实现，用于从数据卡读数据和向数据卡上写数据，其中数据卡具有新颖的数据道构造，从而以均匀的密度存储数据。本发明还涉及一种构造，用于从记录介质中传输数据，作为由驱动装置拾取的信号以进行处理。本发明进一步涉及驱动装置的构造，该驱动装置用于对拾取头定位以执行读/写操作，并用于抬起拾取头以初始化盘驱动器的操作。

现有技术中，在同心圆周数据道上读写数据时，经常存在外圈数据道与内圈数据道的数据位密度不同的问题。数据存储的位密度不同是由于几何因素，即外圈数据道的长度远远大于内圈数据道的长度。对此的常规作法是将内圈数据道形成为具有以较高的位密度存储数据位的能力。由于不同数据道间的数据存储密度不同，因此需要采用更复杂的信号处理算法的更复杂的伺服控制系统。另外，通过由内圈数据道向外圈数据道改变数据存储密度，在由内圈数据道存取数据然后由外圈数据道存取数据的过程中，数据传输速率也改变了。这种不同还会使处理数据更加困难和复杂。由于内圈数据道与外圈数据道的这些不同可能导致更高的误码率。

因此，还需要一种改进的数据卡驱动系统，以克服现有技术中遇到的上述问题。特别地，这种存储卡驱动系统必须为数据存储提供均匀的密度，并提供数据卡驱动系统以存取数据存储卡。而且，希望这种系统便于携带并具有几种标准化的尺寸，以处理标准化数据存储卡。

因此，本发明的目的是提供一种带有在数据存储卡上作旋转运动的拾取头的数据存储卡驱动系统。数据读写功能只在旋转运动的一些弧段上有效，使得数据道排列成多个平行的弧，例如半圆周，从而克服现有技术中遇到的上述困难和局限。

特别地，本发明的一个目的是提供一种带有拾取头的数据存储卡驱动系统，拾取头由无刷电机驱动以在数据存储卡上旋转，其旋转轴与卡表面垂直。电机安装在托架上，以便沿着数据卡的纵向作水平运动。然后在数据存储卡处于固定位置或是仅作水平线性运动时，通过移动托架和无刷电机来伺服控制拾取头的位置。

本发明的另一个目的是提供一种数据存储卡驱动系统，用于在具有均匀数据存储密度的数据存储介质表面上执行数据存取任务。采用形成为平行弧或弧段(例如半圆周)数据道的新的数据道构造，使得所有的数据道具有基本相同的长度用于数据存储，并且数据位以均匀的密度存储。

本发明的另一个目的是提供一种带有子系统的数据存储卡驱动装置，其中子系统具有便于与个人电脑或外围设备连接的局部存储装置，以获得更高速度的操作。

简要的说，在一个优选实施例中，本发明包括一种数据卡驱动系统，该系统包括数据存取装置，用于执行持续的或间歇的旋转运动，从而基本上在旋转运动的一个或多个弧段内存取数据。在一个优选实施例中，数据存取装置包括拾取头和用于驱动拾取头以进行旋转运动的电机。在另一个优选实施例中，数据存取装置进一步包括数据信号转换器，用于转换与拾取头存取数据有关的数据信号。在另一个优选实施例中，数据卡驱动系统进一步包括其上安装有电机的可移动托架，用于进行水平线性运动。在另一个优选实施例中，电机安装在可移动托架上的固定位置。在另一个优选实施例中，数据卡驱动系统进一步包括用于控制可移动托架和电机的伺服控制器。

本领域技术人员在阅读了下面各附图中显示的优选实施例的详细说明之后，本发明的这些以及其它目的和优点无疑将变得非常明显。

图1A和1B分别为本发明数据卡驱动系统的横截面图和俯视图；

图1C为展示电机齿条支架和拾取头装载/卸载组件细节的横截面图；

图1D为展示作为读/写数据信号转换器的拾取头和绕线构造的立体图；

图2A至2C分别为以均匀密度在各个数据道上存储数据位的数据存储卡的俯视图，横截面图和仰视图；

图2D至2G为本发明的数据存储卡的俯视图，其中数据道可以被布置在具有不同形状，尺寸和面向不同方向的弧段上；

图3A和3B分别为数据卡贮片箱的立体图和横截面图；

图4为本发明子系统的功能框图，其中子系统包括图1A至1C的数据卡驱动装置，用于读/写图2A至2C的数据存储卡。

图1A和1B展示了本发明数据卡驱动器100的横截面图和俯视图。数据卡驱动器100可被构造为用于读写具有不同尺寸(例如PCMCIA卡或普通信用卡大小)的数据卡。数据卡驱动器100包括直流无刷电机110。无刷电机110在低速下工作时能节省电池的电能，在高速下工作时能获得快速数据存取时间。无刷电机110可进一步以两种不同模式工作，即未被使用时的睡眠模式和正常数据存取操作时的唤醒模式。无刷电机被安装在托架115上，而拾取头组件安装在电机旋转轴组件上。具有环形，圆盘形或其它几何形状的磁转换器的半边被安装在电机旋转轴组件上，具有相似结构的磁转换器120的另外半边被安装在电机组件的固定部分上。信号线130成形头(form head)通过焊盘125被焊接到磁转换器120的旋转半边上，也可以采用弹簧压力连接，以便通过磁转换器120传输读/写信号。磁力线屏蔽板135覆盖磁转换器120和焊盘125以屏蔽由磁转换器120产生的磁力线，防止数据的直流清除(DC erase)。接地弹簧140用于消散静电放电。可选的，提供制动磁铁145，用于在没有数据存取活动时的睡眠或断电模式下固定无刷电机的“停放”位置。

读/写头150通过延伸的磁头臂152安装在无刷电机110上，通过磁头臂安装组件安装孔155安装到磁头托架115上。磁头加载/卸载臂160安装在基板170上。在驱动装置断电模式下，加载/卸载臂160将磁头臂152压在卸载位置。当装入数据卡180并为驱动装置通电后，加载/卸载臂160从磁头臂152上移开。

为了将数据卡180平滑地装到驱动装置100中，提供卡导向板185。数据卡驱动系统100进一步包括一个或几个数据卡销190，用于当数据卡180到达指定的工作位置时，约束及固定数据卡180的位置。在使用数据卡驱动系统100进行数据存取操作时，数据卡销190提高了不同类型的数据卡的兼容性和互换性。驱动系统100进一步包括on/off开关195，当数据卡180到达其最终位置时被接通(on)。

无刷电机110安装到具有齿条205和小齿轮210的电机齿条支架200上。使用步进电机220控制无刷电机110或数据卡180的运动。驱动装置100进一步包括LCD显示器230，用于在数据卡180上读写数据时，显示磁头150的数据道位置。基板170上安装有印刷电路板240，其上配有数据道定位器开关245。印刷电路板240上进一步配有用于执行控制和数据存取功能的各种电路。这些电路包括磁头跟踪电路，磁头加载/卸载电路，禁止/使能读写功能电路，伺服控制集成电路(IC)，电机控制IC，数据分离器IC，ADI接口IC，USB接口IC，PCMCIA接口IC，USB连接器，PCMCIA连接器，以及其它控制和操作数据卡驱动系统所需的电路。图1C为展示当驱动装置100断电时，用于抬起磁头的齿条205，小齿轮210和磁头加载和卸载组件160的细节的横截面图。磁头臂提升机构103包括位于拾取头臂130上方的钢丝钩103A。带有钢丝钩103A的磁头臂提升机构103沿着电机轴组件的滑动可以提升或降低拾取头臂130，从而提升或降低拾取头150。拾取头臂130与电机轴和拾取头150一起旋转。不管旋转运动停止时，拾取头150在什么位置，臂160始终能够啮住磁头提升机构103槽并使磁头提升机构103沿着电机轴滑动。

上述的驱动装置100同样可以可选地执行伺服录写器功能。本发明公开了一种新颖的能够通过简化制造工艺制造的伺服录写器。该伺服录写器包括与装置100的卡导向板185结构相似的存储卡加载组件。存储卡可以被水平插入，直接与拾取头150接触。或者，取决于特定应用情况，数据存储卡可以从垂直槽开口插入，然后翻转而与拾取头接触。在写入伺服数据过程中，拾取头150沿着不同的数据道旋转。在写入伺服数据的过程中，拾取头通过移动安装在轴上的拾取头/电机组件，或当水平移动数据存储卡时通过保持头/电机组件静止，而移动到不同的数据道上。在将伺服数据写入不同数据道的过程中使用磁转换器，其中当拾取头作旋转运动时，电缆不会被拧在一起。

依照图1A，1B和1C及上述说明，本发明公开了数据卡驱动系统100，包括用于进行旋转运动以在旋转运动的一个或几个弧段内存取数据的数据存取装置。在一个优选实施例中，数据存取装置用于在旋转运动的基本一半范围内存取数据。在一个优选实施例中，数据存取装置包括拾取头150和用于驱动拾取头150进行旋转运动的电机110。在另一个优选实施例中，数据存取装置进一步包括数据信号转换器120，用于转换与拾取头150存取数据有关的数据信号。在另一个优选实施例中，数据卡驱动系统进一步包括其上安装有电机的可移动托架115，用于进行水平线性运动。在另一个优选实施例中，电机110安装在可移动托架115上的固定位置。在另一个优选实施例中，数据卡驱动系统100进一步包括用于控制可移动托架115和电机110的伺服控制器。

图1D为数据信号转换器1202′的交替配置的立体图。连接拾取头150′的数据信号线130-1首先缠绕在内部信号转换柱面122上，其中拾取头150′由用于拾取头150′的臂152′支撑，而内部信号转换柱面122与旋转轴或电机110一起旋转。在内部信号转换柱面122的周围安放静止中空管124。一组信号转换线缠绕在该静止中空管124上。为了读/写数据，代表二进制位的电信号可以由拾取头150通过线135传输至缠绕在内部信号转换柱面122上的线上。传输到缠绕在内部柱面122上的线上的电信号，通常如电脉冲，可以由缠绕在静止中空管124上的一组线通过电磁场的变化检测到。类似地，用于拾取头150′的数据信号同样可以作为电脉冲提供给缠绕在静止中空管124上的线，并被缠绕在内部信号转换柱面122上的线所检测到，以传输至拾取头150′。缠绕在内部和外部柱面管上的线作为感应线圈起到数据信号转换的作用。

图2A至2C分别为本发明的数据卡180的主视图，横截面图和仰视图。数据卡180形成在衬底板250上。用于磁记录的衬底板250由平面不可磁化材料，例如塑料或玻璃衬底板构成。对于光记录法，也可以使用可磁化材料构成衬底板250。然后在衬底板250的一侧或两侧涂敷上记录介质薄层。对于磁记录法，由涂敷在衬底板250的一侧或两侧的磁粉形成涂层。磁性涂层可以直接位于衬底板250的表面上或涂在带有用于粘结衬底板250的粘性层的聚脂薄膜(Mylar)类材料上。对于光记录法，可以通过类似于光致密盘(CD)，CDR，LD或数字化视频光盘(DVD)的工艺形成记录介质层。数据卡180可以形成为标准的尺寸，例如PCMCIA标准尺寸或标准信用卡的尺寸，并具有用于将卡固定在指定位置以初始化数据存取操作的圆孔或细长孔260。孔260配合销190以提供自动定心以及锁定功能。因此数据存储卡280能以可靠的精度重复地放置在预指定位置。数据卡180具有多个数据道270，用于在各数据道上存储数据位。各数据道基本形成为一个或多个弧段的数据道。数据道270基本具有相同的长度并基本相互平行。该数据道270被格式化以包括多个扇区。为了在数据存取过程中识别数据道位置以增强搜寻扇区的能力，可以灵活地运用这些扇区中的一个或多个来提供伺服数据。如图2A所示，在靠近该一个或多个弧段数据道270两端的扇区中提供伺服数据。为了在驱动装置中更精确地定位数据卡180，在靠近数据卡180的内侧端形成凹口275。有了凹口275，数据卡180更便于被放入驱动装置中，置于相对于拾取头150的位置的合适的初始卡位置，以准备操作。然后数据卡180被涂敷上保护涂层280，以防止暴露在水，灰尘以及其它由日常工作环境所带入的异物颗粒中而造成损伤。然后数据卡180被装入数据卡封装袋290中以便储存和运输。

图2D至2E为数据存储卡180的俯视图，用于展示数据道270的不同构造。如图2D所示，数据道270-1可以是数据卡180任一侧上的面向相反方向的平行弧。可选地，如图2D所示的作为平行弧的每条数据道270-1，并可以被分割为如图2E所示的多个弧段270-2。在一种类似的方式中，如图2F所示，数据道可以是在整个数据卡区域上形成的平行弧270-3。而且，图2F中的每条平行弧270-3也可以被分割为如图2G所示的多个弧段270-4。

图3A和3B分别为用于在其中存放多个数据卡180的数据卡存放架295的立体图和侧视图。图示的数据卡存放架295可形成分割的贮片箱，每个小室准备接收一个数据卡180。数据卡存放架295可作为便携式数字相机的像册或用于长期数据保存的备份数据存储。

图4展示了本发明的子系统300，子系统包括与上述图1A至1C中的驱动装置100相同的数据卡驱动装置310。盘驱动装置310对数据存储卡320执行数据存取任务，其中数据存储卡320与上述图2A至2C中的数据卡180相同。子系统300进一步包括局部存储器330，它可以是与盘驱动装置310相连的DRAM或SRAM存储器件。存储在数据卡320中的数据可以通过用于数据存储的数据总线首先被下载到存储器件330。子系统300进一步包括功能控制面板340，它允许用户控制子系统的启动，关闭，保存，升级以及对存储在卡中的数据进行复制。子系统300进一步带有接线端子350，用于连接个人电脑，打印机，扫描仪或其它与驱动装置子系统300一起工作的外围设备。电源360连接子系统300，为运转驱动装置310，存储器340和控制面板330提供必须的电源。

因此，本发明公开了一种数据存储卡驱动系统，该系统具有在数据存储卡上作旋转运动的拾取头。只在旋转运动的一个弧段，例如半圆或几个弧段内使能数据读写功能。数据道排列为具有均匀数据位存储密度的多个平行弧，例如半圆或弧段。特别地，提供由无刷电机驱动在数据存储卡上旋转的拾取头。电机安装在托架上，用于沿着数据卡的纵向水平运动。然后当数据存储卡位于固定位置或只作前后运动时，通过移动托架和无刷电机来伺服控制拾取头的位置。本发明解决了在现有技术中由于不同数据道的数据存储密度不均匀而遇到的困难和局限。本发明同时还解决了相对于记录介质加载/卸载拾取头，在拾取头与处理电路之间传输读/写信号，以及数据卡驱动装置中的数据卡自动定心等技术难题。难题还包括在任一中间停止位置定位和抬起与平坦记录表面平行的水平旋转拾取头，从而将来自数据卡的信号转移到平行旋转拾取头和处理电路。

尽管本发明的公开是根据目前的优选实施例，但可以理解这种公开不应被当作限定。在本领域技术人员阅读上述公开后，各种变换和改进对他们无疑将十分明显。因而，应当认为附属权利要求覆盖了在本发明的精神实质和范围内的所有变换和改进。

Claims (39)

1.一种数据卡驱动系统，包括：

数据存取装置，用于执行旋转运动以在所述旋转运动的一弧段内存取数据。

2.根据权利要求1的数据卡驱动系统，其中：

所述数据存取装置用于在旋转运动的基本一半范围内存取数据。

3.根据权利要求1的数据卡驱动系统，其中：

所述数据存取装置用于在所述旋转运动过程中在几个弧段内存取数据。

4.根据权利要求2的数据卡驱动系统，其中：

所述数据存取装置还包括数据信号转换器，用于转换与所述拾取头存取数据有关的数据信号。

5.根据权利要求3的数据卡驱动系统，还包括：

其上安装有所述电机的可移动托架，用于进行水平线性运动。

6.根据权利要求4的数据卡驱动系统，其中：

所述电机安装在所述可移动托架的固定位置。

7.根据权利要求4的数据卡驱动系统，还包括：

伺服控制器，用于控制所述可移动托架和所述电机。

8.根据权利要求4的数据卡驱动系统，还包括：

拾取头提升机构，用于加载和卸载所述拾取头。

9.根据权利要求4的数据卡驱动系统，还包括：

安装在所述驱动装置上的开关，用于移动所述拾取头以在用户预期位置存取数据。

10.根据权利要求4的数据卡驱动系统，还包括：

安装在所述驱动装置上的LCD显示板，用于显示所述拾取头的位置。

11.一种数据存储卡，包括：

所述卡上承载的数据存储介质层；和

所述数据存储介质层包括多个用于在其中存储数据的数据存储道，并且基本上每个所述数据道是基本与相邻数据道平行的弧段。

12.根据权利要求11的数据存储卡，其中：

每个所述数据存储道基本具有相同的数据道长度。

13.根据权利要求11的数据存储卡，其中：

所述数据存储道还存储伺服控制数据。

14.根据权利要求13的数据存储卡，其中：

所述数据存储道还在所述各数据存储道的基本相同的相对位置上存储所述伺服控制数据。

15.根据权利要求14的数据存储卡，其中：

所述数据存储道还在邻近所述数据存储卡边缘的所述各数据存储道上存储所述伺服控制数据。

16.根据权利要求11的数据存储卡，其中：

每个所述数据存储道基本是半园弧段。

17.根据权利要求11的数据存储卡，其中：

每个所述数据存储道包括几个弧段。

18.根据权利要求11的数据存储卡，还包括：

自定位导向装置，用于将所述卡引导到数据卡驱动装置中的装载位置。

19.根据权利要求11的数据存储卡，其中：

所述数据存储卡具有第一侧和第二侧，并且所述数据存储道布置在所述第一侧和第二侧上。

20.根据权利要求11的数据存储卡，还包括：

护套，用于存储所述数据存储卡。

21.一种伺服录写器系统，包括：

装载/卸载机构，用于将拾取头相对于记录介质进行装载和卸载；和

拾取头安装托架，其具有主轴组件和数据存取装置，用于产生记录介质的伺服和数据信号。

22.根据权利要求21的伺服录写器系统，其中：

所述数据存取装置用于执行旋转运动，以在所述旋转运动的一弧段内存取数据。

22.根据权利要求21的伺服录写器系统，其中：

所述数据存取装置用于在所述旋转运动的基本一半范围内存取数据。

23.根据权利要求21的伺服录写器系统，其中：

所述数据存取装置用于在所述旋转运动过程中在几个弧段内存取数据。

24.根据权利要求22的伺服录写器系统，其中：

所述数据存取装置还包括数据信号转换器，用于转换与所述拾取头存取数据有关的数据信号。

25.根据权利要求23的伺服录写器系统，还包括：

其上安装有所述电机的可移动托架，用于执行水平线性运动。

26.根据权利要求24的伺服录写器系统，其中：

所述电机安装在所述可移动托架上的固定位置。

27.根据权利要求24的伺服录写器系统，还包括：

伺服控制器，用于控制所述可移动托架和所述电机。

28.根据权利要求21所述的伺服录写器系统，还包括：

卡导向系统，用于将数据卡相对于所述拾取头进行装载和卸载。

29.一种数据卡子系统，包括：

数据卡驱动系统，包括：数据存取装置，用于执行旋转运动以在所述旋转运动的一弧段内存取数据；

数据存储器装置；和

控制装置，用于控制所述数据卡驱动系统和所述数据存储器装置之间的数据传输。

30.根据权利要求29的数据卡子系统，其中：

所述数据存取装置用于在旋转运动的基本一半范围内存取数据。

31.根据权利要求29的数据卡驱动系统，其中：

所述数据存取装置用于在所述旋转运动过程中在几个弧段内存取数据。

32.根据权利要求30的数据卡驱动系统，其中：

所述数据存取装置还包括数据信号转换器，用于转换与所述拾取头存取数据有关的数据信号。

33.根据权利要求32的数据卡驱动系统，还包括：

其上安装有所述电机的可移动托架，用于执行水平线性运动。

34.根据权利要求33的数据卡驱动系统，其中：

所述电机安装在所述可移动托架上的固定位置。

35.根据权利要求32的数据卡驱动系统，还包括：

伺服控制器，用于控制所述可移动托架和所述电机。

36.根据权利要求32的数据卡驱动系统，还包括：

拾取头提升机构，用于装载和卸载所述拾取头。

37.根据权利要求32的数据卡驱动系统，还包括：

安装在所述驱动装置上的开关，用于移动所述拾取头以在用户期望位置处存取数据。

38.根据权利要求32的数据卡驱动系统，还包括：

安装在所述驱动装置上的LCD显示板，用于显示所述拾取头的位置。

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