JP4177763B2 - ディスク装置 - Google Patents

Description

この発明は、筐体内の気圧変化を抑制するための呼吸機構を備えたディスク装置に関する。

従来、呼吸機構を備えたディスク装置として、例えば、筐体に設けられた防塵用のフィルタの外側に蛇腹状の伸縮可能な容器を密閉状態で取り付けた装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この容器は、筐体内の気圧変化に応じて伸縮するため、筐体内の気圧が変化した場合であっても、筐体内に外気が流入することを防止できる。

しかし、蛇腹状の容器を筐体の外側に取り付けるためのスペースを確保する必要があり、装置の小型化の要求に反する。特に、特許文献１の第１図に示すように、容器内に吸水性樹脂等を配置する場合、伸縮のための比較的大きなスペースが必要となる。

また、蛇腹状の容器の容量を超える気圧変化が筐体に生じた場合、容器が破損する問題が生じる。このため、十分な容量を確保すべく容器を大きくすると、上述したスペースの問題がより顕著となる。
特開平３−２６６２８５号公報（第１図）

この発明の目的は、省スペースで十分な機能を有する呼吸機構を備えたディスク装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明のディスク装置は、ディスク状の媒体を偏平な筐体内に回転可能に収容配置したディスクユニットと、駆動回路を搭載し上記ディスクユニットに貼り合わせられる回路基板と、上記ディスクユニットと回路基板との間に配置され、上記筐体と気密に連通した連通孔を有し、上記筐体内の気圧変化を相殺するように容積を変える偏平な袋と、を備えている。

更に、本発明のディスク装置は、ディスク状の媒体を偏平な筐体内に回転可能に収容配置したディスクユニットと、駆動回路を搭載し上記ディスクユニットに貼り合わせられる回路基板と、上記ディスクユニットと回路基板との間に配置され、熱の伝達を抑制するとともに振動や音を吸収する偏平な袋と、を備え、上記袋は、上記ディスクユニットの筐体と気密に連通した連通孔を有し、該筐体内の気圧変化を相殺するように容積を変えることを特徴とする。

上記発明によると、ディスクユニットに気密に連通した偏平な袋を設けたため、僅かなスペースに呼吸機構を配置でき、十分な容量を確保できる。

この発明のディスク装置は、上記のような構成および作用を有しているので、装置を大型化することなく十分な機能を有する呼吸機構を提供でき、筐体内の気圧変化を抑制できる。

以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１には、この発明の実施の形態に係るハードディスクドライブ１（ディスク装置）（以下、単にＨＤＤ１と称する）を分解した概略斜視図を示してある。

ＨＤＤ１は、上面が開放した略矩形のハウジング２、およびトップカバー４を有する。トップカバー４は、ガスケット３（図２参照）を介してハウジング２の上面にセットされ、図示しない複数のネジによってハウジング２に取り付けられる。ハウジング２およびトップカバー４は、本発明の筐体として機能する。

ハウジング２内には、２枚の磁気ディスク１０（ディスク状の媒体）、磁気ディスク１０を支持および回転するスピンドルモータ１１、磁気ディスク１０に対する情報の記録および／或いは再生を行なう複数の磁気ヘッドを先端に搭載した複数のサスペンションアーム１３、サスペンションアーム１３を揺動させて磁気ヘッドを磁気ディスク１０の略半径方向に移動させるボイスコイルモータ１４、磁気ヘッドを磁気ディスク１０から外れた退避位置に保持するためのランプロード機構１５、振動により磁気ヘッドが退避位置から外れることを防止するためのイナーシャラッチ機構１６、ハウジング２内のごみをトラップする循環フィルタ１７、後述する呼吸機構によってハウジング２内に取り入れられる気体に含まれるゴミをトラップする呼吸フィルタ１８、ヘッドＩＣを搭載した印刷配線基板（ＦＰＣ）１９などが収容配置されている。

図２には、上述した偏平な筐体２、４内に磁気ディスク１０を回転可能に収容配置したディスクユニット２０、複数の電子部品３２を含む駆動回路を搭載した回路基板３０、および本発明の実施の形態に係る呼吸機構４０の位置関係を模式的に図示してある。ここでは、図示明瞭化のため、ディスクユニット２０の筐体２、４内に配置した構成要素の図示を省略してある。

図２に示すように、回路基板３０は、ディスクユニット２０のハウジング２の裏面側に張り合わされる。このとき、回路基板３０は、電子部品３２を実装した面がハウジング２の底部に向き合うように取り付けられる。ハウジング２の一端には、回路基板３０から延出されたコネクタ６（図１参照）が突設されている。コネクタ６は、外部装置と電気的に接続する複数本のピンを有する。また、ハウジング２の裏面側には、ＦＰＣ１９から突設された複数本のピンを有するコネクタ（図示せず）が露出される。

このＨＤＤ１を動作させて磁気ディスク１０に情報を記録し、或いは磁気ディスク１０から情報を再生する際には、スピンドルモータ１１によって磁気ディスク１０を回転させて、ボイスコイルモータ１４によってサスペンションアーム１３を揺動させ、磁気ヘッドを磁気ディスク１０の所望するトラック（図示せず）上に移動させる。

呼吸機構４０は、ディスクユニット２０のハウジング２と回路基板３０との間に配置される偏平な袋４２を有する。袋４２は、回路基板３０に実装された電子部品３２の凹凸形状に合わせて変形可能な柔らかい材料によって形成されている。本実施の形態では、厚さ１００［μｍ］程度の２枚のポリプロピレンシートを貼り合わせて袋４２を形成した。この袋４２は、ディスクユニット２０と回路基板３０との間で熱が伝達されることを抑制する断熱材として機能し、振動を吸収する緩衝部材として機能し、且つ音を吸収する防音部材として機能する。

一方、ハウジング２の底部には、袋４２を取り付けるための呼吸孔２ａが底板を貫通して形成されており、この呼吸孔２ａの内側には、上述した吸着フィルタ１８が設けられている。尚、袋４２を形成するシートの厚さや材質は任意に変更でき、例えば、ポリエチレンやＰＥＴシート、或いはポリイミドや湿度遮蔽能力の高いメタルラミネートフィルムを用いても良い。

より詳細には、本実施の形態の袋４２は、図３に示すように、矩形の同じサイズの２枚のポリプロピレンシートを重ねて周縁部４３を熱溶着することにより形成した。この枠状のシール部４３の形状は任意に設計可能である。また、周縁のシール部４３によって囲まれた気体室４４には、例えば、テフロン繊維バインダー入りの活性炭などの化学吸着材や調湿剤などの吸着剤が適宜封入される。或いは、気体室４４内にシート同士の癒着を防止するためのパウダー（固体粒子）を封入しても良い。シートの癒着を防止する他の方法として、シート内面に凹凸形状をエンボス加工によって形成する方法なども有効である。

気体室４４の角部には、気体室４４をディスクユニット２０の呼吸孔２ａに気密に連通するための連通孔４２ａが形成されている。連通孔４２ａは、袋４２をディスクユニット２０に貼り合わせたときに呼吸孔２ａと一致する位置に予め形成されている。そして、少なくとも連通孔４２ａの周縁部外側をハウジング２の底部に気密に接着して、袋４２をディスクユニット２０の底面に貼り合わせる。尚、上述したシート同士の癒着を防止するため、少なくとも連通孔４２に対向する部位で袋４２の外側を回路基板３０に接着することが望ましい。これにより、袋４２からディスクユニット２０へ気体が流出したとき袋４２が呼吸孔２ａを塞ぐことを防止できる。

連通孔４２ａと反対側の面で且つ対角をなす互いに離間した位置には、気体室４４を開放する２つの孔４２ｂ、４２ｃが形成されている。これら２つの孔４２ｂ、４２ｃには、それぞれ、袋４２内に外気を吸入するための吸気弁４６、および袋４２の外にガスを排出するための排気弁４８が取り付けられる。これら吸排気弁４６、４８は、過剰な圧力による袋４２の破損を防止する目的で取り付けられたものであり、図４に示すように、板状のベース部材５０に袋４２の孔４２ｂに対応する孔５０ｂ、５０ｃを形成し、各孔５０ｂ、５０ｃにそれぞれ一定圧力で動作する弁を設けて構成される。本実施の形態では、ポリプロピレンシートの耐圧性能に基づいて、吸排気弁４６、４８の作動圧力を０．５気圧に設定した。つまり、袋４２の気体室４４内の気圧と外気圧との差が０．５気圧を超えたときに、この圧力差を相殺するように吸排気弁４６、４８が動作するようになっている。

言い換えると、吸排気弁４６、４８は、ＨＤＤ１の通常動作時において作動することはなく、袋４２が破損する程度の大きな圧力が作用したときにだけ動作するようになっている。このため、ディスクユニット２０内の気体と袋４２内の気体は常時連通状態である反面、ディスクユニット２０内の気体が外気と連通することはまれである。しかしながら、ディスクユニット２０内に外気が直接的に流入して有害なガス成分がディスクユニット２０内に流入することを極力避けるため、袋４２の連通孔４２と吸排気のための孔４２ｂ、４２ｃとをできるだけ遠い位置に離間せしめて配置した。

このような吸排気弁４６、４８を取り付けた場合、外気の直接的な流入を極力少なくするより効果的な方法として、例えば、図５に示すように、連通孔４２ａから吸排気のための孔４２ｂ、４２ｃまで延びた細長いガス流路５２を形成する方法が考えられる。この場合、２枚のシートを溶着するシール部５４の形状を図５に示す形状とし、ガス流路となる気体室５２を複数回折り返した細長い形状とする。これにより、孔４２ｂから流入した外気が細長いガス流路５２を通って連通孔４２ａに達することになり、この間に有害なガス成分がガス流路５２の壁に付着してディスクユニット２０内に流入する可能性が低くなる。

上記構造の呼吸機構４０を備えたＨＤＤ１のディスクユニット２０内の気圧が温度変化等の要因によって変化すると、袋４２が拡張或いは収縮し、連通孔４２ａを介して気体室４４内にディスクユニット２０内の気体を流入し或いは連通孔４２ａを介して気体室４４内の気体をディスクユニット２０内に流出し、密閉空間にある気体を相互に出し入れすることでディスクユニット２０の筐体内の気圧変化を相殺するよう機能する。

以上のように、本実施の形態によると、ディスクユニット２０と回路基板３０の間の僅かな隙間に偏平な呼吸用の袋４２を配置したため、呼吸機構４０のための設置スペースを確保する必要がなくＨＤＤ１の装置構成を小型化できる。また、ディスクユニット２０の呼吸機構４０を袋形状としたため、呼吸機構４０を安価に製造でき、ＨＤＤ１の製造コストを安価にできる。

また、本実施の形態によると、袋４２をやわらかいシートにより形成したため、例えば回路基板３０に実装された電子部品３２の凹凸形状に沿って袋４２が変形可能となっており、袋４２の設置場所をあらゆる場所に設定でき、呼吸機構４０の設計の自由度を増大できる。例えば、袋４２をトップカバー４の上に密着させて配置しても良く、この場合、トップカバー４の形状に合わせて袋４２が変形して密着することになる。または、ＨＤＤ１をコンピュータなどの電子機器に取り付けた後、袋４２を任意の位置に取り付けることもできる。特に、袋４２が自在に変形可能であるため、狭いスペースに袋４２を設置しても十分な容量を確保することができる。

また、本実施の形態によると、袋４２の気体室４４内に各種吸着剤を封入することができるため、ディスクユニット２０の筐体内のガスを出し入れするうちに有害なガス成分を効率的に除去することができ、筐体内に配置した吸着フィルタ１８とともに筐体内の清浄化に寄与できる。特に、本実施の形態のように呼吸機構４０を袋状とすることにより、気体室４４内に封入する吸着剤の量を比較的多くすることができ、ディスクユニット２０内の気体の清浄化に大きく寄与することができる。

さらに、本実施の形態によると、袋４２に一定圧力で動作する吸排気弁４６、４８を取り付けたため、ディスクユニット２０内の急激な気圧変化などにより袋４２が急激に膨張したような場合であっても、袋４２を破損してしまうことを防止でき、より信頼性の高いＨＤＤ１を提供できる。

以下、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
厚さ１００［μｍ］、幅１５［ｍｍ］、長さ８０［ｍｍ］のポリプロピレンのシートを２枚用意し、一方のシートの一方の短辺近くに連通孔４２ａを形成し、他方の短辺近くに吸排気弁４６、４８を取り付けるための孔４２ｂ、４２ｃを形成した。孔４２ｂ、４２ｃは、別々に設ける必要はなく繋がった状態で形成しても良く、他方のシートに設けても良い。さらに、連通孔４２ａの周縁部に環状のシール部材を設け、孔４２ｂ、４２ｃに上述した構造の吸排気弁４６、４８を取り付けた。

そして、環状のシール部材および吸排気弁４６、４８が外側になるように一方のシートに他方のシートを重ね合わせ、各シートの周縁部に３［ｍｍ］幅のシール部４３を設定し、このシール部４３で２枚のシートを加熱溶着させて袋４２を形成した。さらに、袋４２の連通孔４２ａがディスクユニット２０の呼吸孔２ａと一致するように袋４２をディスクユニット２０に重ね、連通孔４２ａの周縁部に予め設けた環状のシール部材によって袋４２をディスクユニット２０に貼り合わせた。このようにして、厚さ９．５［ｍｍ］の２．５インチドライブ（直径２．５インチの磁気ディスクを備えたＨＤＤ１）を１０台組み立てた。

この実施例１のＨＤＤ１を厚さ５［ｍｍ］、幅約５０［ｃｍ］、奥行き約２０［ｃｍ］のシリコーンゴムのシートの上に約１［ｃｍ］間隔で５台並べ、その上に同じゴムシートを被せてさらにその上に５台のＨＤＤ１を同様に並設し、最後に同じゴムシートを被せて試験体を構成した。そして、周知のファンクション試験機に各ＨＤＤ１のコネクタを接続し、周知の恒温槽に試験体を投入し、以下の条件で試験を実施した。

つまり、常温（２５［℃］）から−５［℃］まで−５［℃／ｍｉｎ］の速度で降温し、この温度（−５［℃］）で１時間保持し、この後、−５［℃］から６５［℃］まで５［℃／ｍｉｎ］の速度で昇温し、この温度（６５［℃］）で１時間保持し、さらにこの後、常温（２５［℃］）まで−５［℃／ｍｉｎ］の速度で降温する温度サイクルを１サイクル（２時間２８分の試験で常温での保持時間はない）とした試験を１００サイクル実施した。このとき、ＨＤＤ１は、磁気ディスク１０のデータ記録領域の最外シリンダー位置にヘッドを保持浮上させた状態で試験を実施した。そして、１０サイクル毎に試験体を常温に戻し、全面読み書き等のファンクション試験を実施した。尚、比較例として、袋４２を持たない従来のＨＤＤを１０台用意し、同様の試験を実施した。試験結果を表１に示す。

これによると、袋４２を備えた実施例１のＨＤＤでは、１０台中１０台のＨＤＤが１００サイクルの試験の間で不具合を生じることはなかった。これに対し、袋４２を持たない比較例のＨＤＤでは、５０サイクル終了時に１０台中２台のＨＤＤに不具合を生じ、１００サイクル終了時には１０台中９台のＨＤＤが試験継続不可能な状態となった。

試験の後、不具合の要因を調べるため、試験体の全てのＨＤＤのヘッドの表面の状態を調査したところ、実施例１のＨＤＤのヘッド表面には付着物は検出されなかったが、比較例のＨＤＤのヘッド表面には粘性を有する有機物と思われる付着物が検出された。分析の結果、これらの付着物は、有機シリコン系の化合物であることがわかった。

つまり、実施例１のＨＤＤでは、袋４２を備えているため、温度変化に基づく気圧変化によって外気が筐体内に進入することがなくディスクユニット２０内がクリーンな状態に保たれていたものと考えられ、比較例のＨＤＤでは気圧変化によって外気が筐体内に進入してディスクユニット２０内が汚染されたものと考えられる。

［実施例２］
５０［ｍｍ］×５０［ｍｍ］の矩形の活性炭シートの中央部に直径３５［ｍｍ］の孔を空けた吸着シートを用意した。本実施例では、活性炭系の吸着シートとしてKynol社のクロス状（布状）の吸着剤シート（型格CC-507）を用いた。吸着シートは、これに限らず、柔軟性があり呼吸機構４０の袋４２内に封入できるサイズのものであれば何でも良く、例えば、５０［μｍ］程度の粒子サイズを有する椰子殻活性炭粒子を所望の形状を有する粘着剤シートに吸着させたものや、各種のテフロン系などに代表される各種のバインダー繊維と混ぜ合わせたものを用いることができる。

また、厚さ１００［μｍ］、６０［ｍｍ］×６０［ｍｍ］の矩形のポリプロピレンシートの中央部に直径２５［ｍｍ］の孔を空けたシートを２枚用意し、一方のシートの角部近くに連通孔４２ａを形成し、隣接する角部近くに吸排気弁４６、４８を取り付けるための孔４２ｂ、４２ｃを形成した。孔４２ｂ、４２ｃは、別々に設ける必要はなく繋がった状態で形成しても良く、他方のシートに設けても良い。さらに、連通孔４２ａの周縁部に環状のシール部材を設け、孔４２ｂ、４２ｃに上述した構造の吸排気弁４６、４８を取り付けた。

そして、環状のシール部材および吸排気弁４６、４８が外側になるように、上述した吸着シートを２枚のポリプロピレンシートに挟んで重ね合わせ、各シートの周縁部および各シートの孔の周辺部を加熱溶着させて袋４２を形成した。つまり、この袋４２は吸着シートを封入した環状のガス流路を有することになる。さらに、この吸着シートを封入した袋４２の連通孔４２ａがディスクユニット２０の呼吸孔２ａと一致するように袋４２をディスクユニット２０に重ね、連通孔４２ａの周縁部に予め設けた環状のシール部材によって袋４２をディスクユニット２０に貼り合わせた。このようにして、厚さ９．５［ｍｍ］の２．５インチドライブを１０台組み立てた。

この実施例２のＨＤＤを用いて上述した実施例１と同様に試験体を構成し、実施例１と同じファンクション試験を実施した。その結果を表２に示す。

表２に示すように、実施例２のＨＤＤでも、実施例１のＨＤＤと同様に、１０台中１０台のＨＤＤが１００サイクルの試験の間で不具合を生じることはなかった。つまり、実施例２のＨＤＤでも、温度変化に基づく気圧変化によって外気が筐体内に進入することがなくディスクユニット２０内がクリーンな状態に保たれていたものと考えられる。

ここで、袋４２内に封入した吸着シートの効果を検証するため、実施例１、実施例２、比較例全てのＨＤＤに予め取り付けてある吸着フィルタ１８を取り外し、各フィルタ１８に吸着しているガス成分の量を加熱脱着ガス分析法により分析した。その分析結果を表３に示す。

表３からも明らかなように、実施例２のＨＤＤから取り外した吸着フィルタ１８に吸着したガス成分の量は、新品の吸着フィルタと略同じレベルであり、実施例１のＨＤＤから取り外したフィルタ１８と比較しても極めて少ないことがわかった。つまり、袋４２内に吸着フィルタを封入することによってディスクユニット２０内をより清浄な状態に維持できることがわかった。

なお、この発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、上述した実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせても良い。

例えば、上述した実施の形態では、呼吸機構４０の袋４２に取り付ける吸排気弁４６、４８として図４に図示した構造の弁を用いた場合について説明したが、これに限らず、弁が作動するしきい値圧力を設定可能な弁であればいかなるものであっても良い。

この発明の実施の形態に係るＨＤＤを示す分解斜視図。 図１のＨＤＤの呼吸機構の配置位置を説明するための模式図。 図２の呼吸機構の偏平な袋を示す概略斜視図。 図３の袋に取り付けた吸排気弁を示す概略図。 袋のガス流路を細長くした変形例を示す概略斜視図。

符号の説明

１…ＨＤＤ、２…ハウジング、４…トップカバー、１０…磁気ディスク、２０…ディスクユニット、３０…回路基板、３２…電子部品、４０…呼吸機構、４２…袋、４２ａ…連通孔、４２ｂ、４２ｃ…吸排気弁の取り付け孔、４３、５４…シール部、４４…気体室、４６…吸気弁、４８…排気弁、５２…ガス流路。

Claims (16)

1. ディスク状の媒体を偏平な筐体内に回転可能に収容配置したディスクユニットと、
   駆動回路を搭載し上記ディスクユニットに貼り合わせられる回路基板と、
   上記ディスクユニットと回路基板との間に配置され、上記筐体と気密に連通した連通孔を有し、上記筐体内の気圧変化を相殺するように容積を変える偏平な袋と、
   を備えていることを特徴とするディスク装置。
2. 上記袋は、その内部の気圧と外気圧との差が一定圧力を超えたときにその圧力差を相殺するように外気を吸入または排出するための吸排気弁を有することを特徴とする請求項１に記載のディスク装置。
3. 上記連通孔および吸排気弁は、互いに離間した位置に設けられていることを特徴とする請求項２に記載のディスク装置。
4. 上記袋は、上記連通孔から上記吸排気弁まで延びた細長いガス流路を有することを特徴とする請求項２に記載のディスク装置。
5. 上記袋は、上記駆動回路の凹凸形状に合わせて変形可能な材料により形成されていることを特徴とする請求項１に記載のディスク装置。
6. 上記袋内には、癒着を防止するための固体粒子が封入されていることを特徴とする請求項５に記載のディスク装置。
7. 上記袋の内面には、エンボス加工が施されていることを特徴とする請求項５に記載のディスク装置。
8. 上記袋は、少なくとも上記連通孔に対向する部位で上記回路基板に接着されていることを特徴とする請求項５に記載のディスク装置。
9. 上記袋内のガスを吸着するため該袋の中に配置された吸着シートをさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載のディスク装置。
10. 上記袋は、その内部の気圧と外気圧との差が一定圧力を超えたときにその圧力差を相殺するように外気を吸入または排出するための吸排気弁を有することを特徴とする請求項９に記載のディスク装置。
11. 上記連通孔および吸排気弁は、互いに離間した位置に設けられていることを特徴とする請求項１０に記載のディスク装置。
12. 上記袋は、上記連通孔から上記吸排気弁まで延びた細長いガス流路を有することを特徴とする請求項１０に記載のディスク装置。
13. 上記袋および吸着シートは、上記駆動回路の凹凸形状に合わせて変形可能な材料により形成されていることを特徴とする請求項９に記載のディスク装置。
14. ディスク状の媒体を偏平な筐体内に回転可能に収容配置したディスクユニットと、
    駆動回路を搭載し上記ディスクユニットに貼り合わせられる回路基板と、
    上記ディスクユニットと回路基板との間に配置され、熱の伝達を抑制するとともに振動や音を吸収する偏平な袋と、を備え、
    上記袋は、上記ディスクユニットの筐体と気密に連通した連通孔を有し、該筐体内の気圧変化を相殺するように容積を変えることを特徴とするディスク装置。
15. 上記袋は、その内部の気圧と外気圧との差が一定圧力を超えたときにその圧力差を相殺するように外気を吸入または排出するための吸排気弁を有することを特徴とする請求項１４に記載のディスク装置。
16. 上記連通孔および吸排気弁は、互いに離間した位置に設けられていることを特徴とする請求項１５に記載のディスク装置。

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