JP4199908B2 - ケーブルの配線に特徴を有する磁気ディスク装置及びこれを用いた電子機器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ディスク装置のハードディスクアセンブリ(Hard Disk Assembly、HDA)の取付け構造に係り、特に、ケーブルの配置に関する。
【0002】
【従来の技術】
磁気ディスク装置が、コンピュータの外部記憶装置として広く用いられるようになってきた。磁気ディスク装置は、単体で用いられれば、例えば、パーソナルコンピュータの記憶装置として通常は1つ(多くの場合、論理機器ドライブCとして)の磁気ディスク装置が、パーソナルコンピュータの内部に格納されている。また、複写機、カーナビ、モバイルコンピュータ、電子カメラ、その他の電子機器に記憶装置として用いられる場合も同様である。
【0003】
一方、大型コンピュータ、いわゆるメインフレームの外部記憶装置としては、複数の磁気ディスク装置を1つの筐体に格納したRAID( Redundant Arrays of Inexpensive Disk )装置や大型磁気ディスク装置( Large-capacity Magneti Dick Drive )が用いられている。これらの広義の磁気ディスク装置(RAID装置及び大型磁気ディスク装置などの総称)を据え付け又は取付けるときは、外部からの振動、衝撃に耐え得るような、免振又は耐震の支持機構を磁気ディスク装置単体(狭義の磁気ディスク装置又はHDA)の周囲に備えるのが常識となっている。
【0004】
例えば、本願と同一出願人による特開平8−161880(対応米国特許5,740,011)では、RAID装置又は大型磁気ディスク装置専用のHDAの支持構造が開示されている。一般に、狭義の磁気ディスク装置HDAは、磁気ディスク媒体と磁気ヘッドを主要部品とする機械部分(以下、ヘッド・ディスクアセンブリ、Head Disk Assembly、H/DAと称す。)と、これらの機械部分を制御する電子回路部分(以下、制御用電子回路基板と称す。)に大別される。
【0005】
通常のH/DAは、ピボットを中心として揺動するアームと、その先端に設けられた磁気ヘッドと、回転する磁気ディスク媒体と、磁気ヘッドを磁気ディスク媒体に位置決めするアクチュエータと、これらを密閉する容器とを有している。そして、H/DAは、これを取り囲む略矩形の固定枠又は固定部(狭義の磁気ディスク装置であれば上位装置内部のいわゆるドライブベイ( Drive bay ))に支持機構を介して固定されている。
【0006】
更に、H/DAは、そのアームの重心とピボットの位置とが一致する様に設計されている為、H/DAの外部からH/DAに対し並進運動を与える振動・衝撃が加わった場合には、この振動・衝撃が磁気ヘッドの位置決めに対する外乱とはならない。しかし、振動・衝撃が加わった結果、磁気ディスク媒体の回転軸、かつ、アクチュエータの回転軸の回りのモーメント成分がその振動等に含まれると、磁気ヘッドの位置決めに対する外乱となる。従って、H/DAを固定枠に取り付ける支持機構は、固定枠が並進運動をするような振動等が外部から印加された場合に、H/DA内部の磁気ヘッドの位置決めに対する外乱とならないような構成とする必要がある。より厳密な表現をすれば、H/DAと制御用電子回路基板とを併せたHDAについて、これを固定枠に取り付ける際に、HDAの重心位置を考慮することが必要である。尚、制御用電子回路基板の質量によっては、HDAの重心位置とH/DAの重心位置とは、ほぼ同一の意義を有する。
【0007】
一方、狭義の磁気ディスク装置を電子機器に搭載するには汎用品であるHDAを用いるのが便利である。また、汎用品であるHDAをRAID装置又は大型磁気ディスク装置に用いることができれば、製造コストの面で有利となる。ここで汎用品のHDAとは、フォームファクタ型磁気ディスク装置をいい、IDE、EIDE、SCSIなどの規格に従ったインタフェースを有し、例えば、3.5インチ型、2.5インチ型、1.8インチ型、などがある。更に、汎用品のHDAではH/DAに併設した制御用電子回路基板が設けられ、上位装置とはその基板又はH/DAの端部に位置するコネクタでケーブルと接続されている。
【0008】
従来技術である特開平8−161880では、専用のHDAが用いられているが、これを単に汎用品のHDAに置換しようとすると、不都合が生じることを、本願の発明者らは発見した。つまり、専用のHDAでは、その内部に専用の電子回路を有しているため、H/DAから電気信号を取り出して制御用電子回路基板に導くケーブルの配線構造は専用のものが用いられ、かかる配線構造がH/DA内部のアクチュエータの振舞いに悪い影響を与えることは無かった。しかし、専用のHDAを搭載する際に用いた固定枠に、専用のHDAの代わりに汎用品のHDAを適用しようとすると、汎用品のHDAから得られる信号を別途、変換して用いる必要から、ケーブルの引き回しが必要となる。また、H/DAの回転が生じるような振動・衝撃に対する耐性を高めるための支持機構を収める空間的余裕がとれない。固定枠を汎用品のHDAに合わせて厚みを減ずると、ケーブルの配置の仕方により、H/DA内部のアクチュエータの振舞いに悪影響が生じてしまう。つまり、FPCケーブルは幅方向に剛性が高く、そのまま空間的余裕の小さな箇所に適用できないことが発明者らにより見出された。
【0009】
特開平8−161880で悪影響が生じなかった理由は、専用のH/DA及び専用の制御用電子回路基板を有している為、ケーブルの引き回しに無理が無いためと推定される。つまり、図23に示すように固定枠内の狭い空間にケーブルを折り曲げて配置しても、そのケーブルの反力が専用のH/DAの回転支持機構に悪い影響を与えなかったためである。この制御用電子回路基板とH/DAとは別個独立して取付けられており、その間及びHDAと固定枠との電気的接続が、H/DA内部のアクチュエータの振舞いに悪影響を与えなかった。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
一般に使用されている汎用の3.5インチフォームファクタ型のH/DAと、これを制御する制御用電子回路基板は、通常は一体化されており、電気信号をHDA外部に導くコネクタはH/DA又は制御用電子回路基板に直接固定されている。また、磁気ディスク装置全体の寸法やインタフェースが所定のもの(IDE、EIDE、SCSIなどの規格に従ったインタフェース)となっている。このため、汎用品のHDAを特開平8−161880に開示された技術に適用し、より一層の普及を図る場合には、以下の2つの不都合を解消する必要がある。
【0011】
1)汎用品のHDAのコネクタにより、インタフェースの種類及びコネクタ位置が固定されてしまうこと。このためには、HDAと、これにアクセスするための端子又は配線基板を設けた固定枠との間の電気的接続を考慮しなければならない。より具体的には電気的に接続を行うためのケーブルの引き回しに工夫が必要である。
【0012】
2)上位装置のドライブベイに固定するために汎用品のHDAに標準的に設けられたねじ穴による固定では、HDAを固定枠に剛固定することになり、外部からの振動・衝撃の対策が不十分であること。このためには、特開平8−161880に開示されているように、HDAに加わる並進的外力に対してよりも、ある回転軸の回りの回転運動・回転衝撃に対して、回転可能に又は比較的軟らかく支持している軟固定の技術を不具合なく適用しなければならない。軟固定のための機構を収容する空間的余裕をドライブベイ内部に設けつつ、ケーブルの引き回しにより軟固定に悪い影響が出ないよう措置しなければならない。
【0013】
ここで剛固定とは、主として金属同士の弾性変形により固定すること、例えば、ネジ留めに際し、金属のワッシャを介在させ、金属の部材に、金属のネジで固定することをいう。部材の一部が金属以外のガラス、セラミックであっても剛固定といえる。
【0014】
一方、軟固定とは、ネジ留めに際し、弾性部材のワッシャや、ネジ穴近傍に弾性部材を配置して行う固定や、ある回転軸の回りの回転運動・回転衝撃に対して、回転可能に又は比較的軟らかく支持している構造をいう。
【0015】
本発明の目的は、汎用品であるHDAを用いて、従来のRAID装置及び大型磁気ディスク装置の耐振動性、耐衝撃性を維持しつつ、原価低減を可能とするHDAの支持機構を提供することにある。
【0016】
本発明の別の目的は、H/DA内部の磁気ヘッドの位置決め精度を低下させることなく、かつ、そのHDAを搭載した電子機器に物理的、電気的変更を加えることなく、その電子機器の耐振動性、耐衝撃性を向上させるHDAの支持機構を提供することにある。
【0017】
本発明の別の目的は、汎用品であるHDAを用いて、そのH/DA内部の磁気ヘッドの位置決め精度を低下させることなく、かつ、そのHDAを搭載した電子機器に物理的、電気的変更を加えることなく、特開平8−161880に開示された技術を適用することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】
汎用品であるHDAから電気信号を導くケーブルの湾曲部であって、回転可能に支持されたHDAの回転に影響を与える部分を、HDAの重心位置(換言すれば回転中心の位置)に合うように配置し、HDA又はH/DAをその重心の回りに回転可能に固定枠に取り付ける構造とする。ケーブルと固定枠に間隙を設けることで、ケーブルと固定枠との摩擦による反力をなくすよう配置する。また、汎用品であるHDAから電気信号を導くケーブルの形状に工夫を凝らし、HDAの軟固定の支持系に悪影響が出ないようにケーブルを敷設する。更に、HDAを固定枠に軟固定し、これを電子機器のドライブベイに搭載することとする。この結果、磁気ヘッドのセトリング特性が劣化しない効果がある。また、電子機器へ搭載された狭義の磁気ディスク装置の耐振動特性が向上する。
【0019】
尚、セトリング特性の劣化が許容される範囲で、ケーブルの湾曲部とH/DAの重心位置(回転中心)とが離れていても良いし、ケーブルの形状に余裕を持たせても良い。HDAを固定枠に軟固定する際に、ドライブベイに適合する規格の磁気ディスク装置(狭義)より小型の磁気ディスク装置を用いて、軟固定の機構を設ける空間的余裕を確保しても良い。ケーブルには、FPC(Flexible Printed Circuit)やフラットケーブルその他の配線束が含まれる。
【0020】
詳述すれば、HDA(制御用電子回路基板とH/DAを含む)と固定枠との間に、少なくとも2組のリンク機構又は板材を設けて支持し、それらのヒンジをHDAの重心を通る直線上に配置する。この重心と直線との関係は、HDAを固定枠に組み込む精度により多少の幅、余裕があっても良い。 尚、HDAを保持するホルダの質量がHDAの質量に比べて無視できないときは、ホルダ込みの重心位置を考える必要がある。そして、HDAから引き出されたケーブルをその湾曲部がHDAの重心位置に合致するように配置する。HDAの軟固定による動きを阻害しないよう、HDAから引き出されたケーブルと固定枠との間に隙間を設ける。また、HDAから引き出されたケーブルをストレートな平行線とするのではなく、直角方向に2度曲げるクランク形状とする。または、HDAから引き出されたケーブルをストレートな並行線とし、2箇所以上で屈曲させて配線する構造とする。
【0021】
電子機器のドライブベイが3.5インチ型の磁気ディスク装置を格納するものであれば、汎用品である2.5インチ型の磁気ディスク装置を、3.5インチ型の固定枠に軟固定し、軟固定の機構を設ける空間的余裕を確保しつつ、上記のような又は後述するケーブルの配線を行うこととする。
【0022】
ケーブルとしては、温度特性や繰り返しの物理的変位に耐久性の有るFPCが好ましい。また、HDAからの電気信号はドライブインタフェース変換用基板を介して、上位装置へ送出されても良い。
【0023】
尚、ドライブインタフェース変換用基板は、汎用品の狭義の磁気ディスク装置では、そのコネクタや、汎用品(狭義の磁気ディスク装置)自身の型式でインタフェースの種類が決まってしまうため、これを所望のインタフェースへ変換するために必要となる電子回路基板である。インタフェースの変換が不要であっても、ケーブルをHDAから引き出すことは避けられず、結局は固定枠その他の筐体の一部にケーブルを固定することになるが、ケーブルをその湾曲部がHDAの重心位置(回転中心)に合致するように配置すること、ケーブルの反力が軟固定の支持系に悪い影響を与えないよう、ケーブルと固定枠とが不要な接触をしないよう留意して、配置することが大切である。
【0024】
この結果、ケーブルの支持系が振動することによる、磁気ヘッドの位置決め精度の低下を軽減することができる。この振動は、H/DA内部のアクチュエータがシークする際に生じるものであっても良いし、外部から加えられたものであっても、本発明は効果がある。本発明を適用すれば、振動・衝撃に強い広義の磁気ディスク装置を据付け又は構成でき、電子機器の耐振動特性を向上できる。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態として、3.5インチフォームファクタ型磁気ディスク装置(以下、3.5インチ型等と略す。また、H/DAとそれを制御する電子回路基板を含む。)を用いた広義の磁気ディスク装置を図面により説明する。尚、2.5インチ型磁気ディスク装置や1.8インチ型磁気ディスク装置を用いても良いし、3.5インチ型磁気ディスク装置の外形を有する固定枠に2.5インチ型磁気ディスク装置を軟固定するなどしても、同様の効果が得られる。
【0026】
図10は、広義の磁気ディスク装置の全体構成である。筐体21の内部に狭義の磁気ディスク装置が8台、固定部又は固定枠601〜608を介して据付けられている。つまり、図15の固定部6の内部において、HDAがヒンジ701〜704、リンク801、802によって、ある軸を中心に回転可能に支持され、かつ、自重補償部材901、902で支持されているのである。ヒンジ701、703はHDAの重心を通る直線上に配置されており、ヒンジ702、704も同様である。つまり、リンク機構又は板材により支持されたHDAは、そのリンクの両端に設けられたヒンジを、HDAの重心を通る直線上に配置し、又は、板材をHDAの重心を通る平面内に配置することで、HDAの回転方向の支持周波数を低くでき、軟固定の実効を上げている。かかる重心の回りの回転方向をのぞき、並進運動に対する固定は剛固定になっている。つまり、リンク部材がHDAをその剛性の高い方向に支持するためである。この固定方法については、同一出願人による特開平8−161880号公報に詳しい。同公報では、HDAを固定部に支持して構成される磁気ディスク装置において、前記HDAを固定部との間にリンク機構または板材を設けて支持し、前記リンク機構の両端に設けられたヒンジをHDAの重心を通る平面内に配置する。これによりHDAの直線方向の支持剛性を低下させることなく、回転方向の支持周波数を低い周波数となる様にHDAを固定部に支持し、外部から加えられる振動があった場合にも、ヘッドの位置決め精度が低下することのない磁気ディスク装置を可能としている。
【0027】
図1は、本発明の第1の実施例である磁気ディスク装置の支持構造を示す上面図、図2はその正面図である。1はH/DA、2は制御用電子回路基板、5はH/DAを保持するホルダ、6は固定部又は固定枠、7はドライブインタフェース変換用基板、301はFPC、901〜902は自重補償部材、801〜802はリンク機構である。尚、ホルダ5はHDAを保持しても良いし、7はHDAを固定するための枠部材であっても良い。また、図11は、図1から制御用電子回路基板2とドライブインタフェース変換用基板7とFPC301を取り出してFPC湾曲部を分かり易く示した図である。図11のいずれの部材も、狭義の磁気ディスク装置の主面を水平面に平行に置いた場合において、その側面から見た状況となっている。FPC301は図11の紙面に垂直方向に複数の配線が平行して走る、幅のあるケーブルを意味している。ケーブルの機能として基板7の端部で枝別れし、電源ケーブル、信号線ケーブルになっている。
【0028】
図1及び図2に示す様に、H/DA1とそれを制御する制御用電子回路基板2を略矩形の固定部6の内部に2組の支持装置であるリンク機構によりホルダ5を介して取りつけている。制御用電子回路基板2に取付けられたFPC301は2箇所において屈曲しつつ、ドライブインタフェース変換用基板7上の、屈曲部分がH/DA1の重心位置に対応するような位置で、電気的に接続されている。FPC301は基板2及び基板7にそれぞれ接触しているが、図11の実施例では接触による不都合はない。基板2との接触箇所においてケーブル301は基板2に固定されているからである。要するにケーブルの反力がHDAの回転に影響を与えないように、基板2に近い方のケーブル3の屈曲部分を、HDAの回転軸に一致させれば良い。また、基板7に近い方のケーブル3の屈曲部分は、基板7と接触しないことが好ましい。ケーブル3と基板7との間に絶縁又は摩擦の小さなフィルムを介在させても良い。
【0029】
図1においてHDAは重心を位置を示す一点鎖線を軸として回転可能に支持されているため、この回転運動を阻害しないようFPC301を引き回す必要がある。ドライブインタフェース変換用基板7は、狭義の磁気ディスク装置と、ディスクアレイ装置のコントローラ部を接続するインタフェースをセレクトする為の基板で、ディスクアレイ装置のコントローラ部と接続するインタフェースとしては、主にファイバーチャネルやSCSI等が用いられる。尚、電子機器のドライブベイに1つの磁気ディスク装置を搭載するときは、かかるドライブインタフェース変換用基板7は不要であり、7はそのような電子機器の筐体の一部となるが、FPC301は図1又は図11に示すようにHDAの重心位置で固定されている。
【0030】
H/DA1とこれに取付けられた制御用電子回路基板2は、一般に、狭義の磁気ディスク装置に開けられた、パソコン等に取り付ける為のネジ穴を使用して、ホルダ5にねじ止めにより固定する。また、ホルダ5に2組のリンク機構801、802及び2組の自重補償部材901、902が取りつけられて、固定部6に支持される。かかる構造を、固定枠6を3.5インチ型磁気ディスク装置の外形とする構造とし、H/DA又はHDAを2.5インチ型磁気ディスク装置のものを用いれば、狭義の磁気ディスク装置を搭載する電子機器に本発明を適用することができる。更に、固定枠6を2.5インチ型磁気ディスク装置の外形とする構造とし、H/DA又はHDAを1.8インチ型磁気ディスク装置のものとして、本発明を適用することができる。このようにして、所定の型より小さい磁気ディスク装置を用いて本発明を適用できる。
【0031】
この状態のH/DA1と制御用電子回路基板2は、基板2のコネクタからFPCを介して、ドライブインタフェース変換用基板7に電気的に接続されている。そのFPCは図1の様に屈曲部又は湾曲部を付けて、折り曲げた構造とする。
【0032】
前述の様なFPC301を使用する場合、3.5インチホームファクタ型H/DAであれば、コネクタ位置は常に図1の様な制御用電子回路基板2の先端部にくる。その位置でFPC301を接続して、隣接するドライブインタフェース変換用基板7に接続する場合、そのケーブル長は、3.5インチホームファクタ型H/DAの全長の半分である70mm以上必要となる。そして、そのFPC301の湾曲部を、HDAの重心位置に合わせないと、狭義の磁気ディスク装置の支持系の振動特性が悪化することを、発明者らは見出したのである。更に、FPCの湾曲部をねじりながらFPCが敷設される為、FPCの摩擦トルクが発生し、信頼性(寿命)が悪化する誘因になるためFPCをHD/A1又は基板7に固定する必要がある。逆に、FPC301の湾曲部を、HDAの重心位置に合わせると、アクチュエータが位置決めする際のセトリング特性が有利となる。
【0033】
FPCの湾曲部が、HDAの重心に位置する場合と、これからずれた場合の支持系振動の様子を、筐体加速度、サーボステータス、PES(PositionError Signal)の実測値を用いて図3から図9に示す。これらの図示において共通することは、次の通りである。尚、図7及び図9において縦軸、横軸他の説明語句を図5と同じであるため省略した。
【0034】
1)H/DAは、3.5インチホームファクタ型の汎用品のHDAであり、アルミ板を加工して形成されたホルダーに保持され、図15のようにリンク機構と自重補償部材により、上述のようにドライブベイ又は広義の磁気ディスク装置の筐体に固定されている(軟固定)。尚、ホルダーの材質はアルミに限られず、ステンレス、鉄、ジュラルミン、マグネシウムその他の金属でも良く、自重補償部材のバネ定数で調整できる。
【0035】
2)加速度計はH/DAのI/Fコネクタ側(外部へ信号を取り出すための配線が引き出される側面)であって2番目に大きいH/DAの側面に、鉛直方向の加速度に感度が鋭敏となるよう、コネクタ側から15mmの位置に取付けられている。また、H/DAを取り囲む環境温度は摂氏10度である。
【0036】
3)HDAの重心位置は、そのコネクタ側から計って68mmの位置であって、H/DAの主面中央にある。H/DAから取り出された配線(ケーブル又はFPC配線)は測定においては粘着テープにより、H/DAの角部から10mmないし20mmの位置のホルダに止められ、HDAの重心付近で一回折り曲げられて、H/DAの主面から5.5mmの間隙を隔てた基板、固定枠又は枠部材(以下、単に基板という)の上に設けられたコネクタに接続される。
【0037】
尚、基板が固定枠などであるときは、コネクタの代わりにケーブルを固定するための部材に配線の端部が固定される。FPC配線の場合には、図3、図6、図8それぞれにおいて紙面に垂直方向に幅の有るケーブルとなっている。
【0038】
4)スピンドルモータの回転軸回り又はアクチュエータの回転軸回りに計った、HDAの慣性モーメント(kg・m・m)は、HDAによるものが0.0025(kg・m・m)、板厚2mmのアルミ板によるものが0.00033(kg・m・m)、これらに示す図ではH/DAは錘を有しないため、合計で0.00283(kg・m・m)である。
【0039】
図3は、FPCの湾曲部とHDA重心位置(回転中心)を合わせた場合である。湾曲部と基板上のコネクタとの距離は45mmである。
【0040】
図6は、FPCの湾曲部をHDA重心位置に対して25mm、H/DAコネクタ側にずらした場合である。湾曲部と基板上のコネクタとの距離は95−25=70mmである。
【0041】
図8は、FPCの湾曲部をHDA重心位置に対して20mm、H/DAコネクタとは逆側にずらした場合である。湾曲部と基板上のコネクタとの距離は20+5=25mmである。
【0042】
それぞれの図に対応して、図5、図7、図9に、それらの状態のH/DAのPosition Error信号(PES、以下、POS_E信号と記す)と、H/DAに加わる加速度を示した測定値を示す。
【0043】
図3、図6、図8において、それぞれ、H/DAの同一の特定のシリンダ間をシークする。つまりフルトラックシーク(最外周の0番トラックから最内周の11988番トラックまでのシーク)を行う。このためサーボステータスにアクチュエータの動きに対応したほぼ同一の信号が観測される。このシークの直後のPOS_E信号が静定するまでの様子を比較すると、FPCの湾曲部を重心位置と合わせた場合(図3)のPOS_E信号は、図5に示すように1divが0.1μmであることから、ピーク−ピークで、0.01μm(0.01μmpp)である。これに対し、FPCの湾曲部を重心位置に対して25mmH/DAコネクタ側にずらした場合(図6)のPOS_E信号は、図7に示すように0.02μmpp、FPCの湾曲部を重心位置に対して20mmH/DAコネクタの逆側にずらした場合(図8)のPOS_E信号は、図9に示すように0.02μmppである。
【0044】
この様に、FPCの湾曲部をHDA重心位置と合わせなかった場合、合わせた場合の2倍の支持系振動がPESに現れ、その結果、磁気ヘッドの位置決め精度が悪くなることがわかった。
【0045】
次に、FPCの引き回しによりPES信号に影響が出ることを図16から図22を用いて説明する。PES信号の振れ幅の値以外の信号の名称、加速度の波形、シークの程度、縦軸、横軸、その他の説明語句等は、図5、図7、図9と同様であるので省略する。
【0046】
図16は、図3におけるアルミ板を省略して示し、かつ、ケーブル(電源ケーブルのみ)はHDAからストレートに引き出されており、コネクタの近辺で一回折り曲げられた後、HDAの重心位置で固定されて、基板その他の固定枠へ固定されることなく、自由端となっている。ケーブルの影響が小さくなるように配置したものである。加速度計の位置は図4と同じである。このときのPOS_E信号の振れは、0.01μmppであった。このときが最小の振れ幅であると考えられる。
【0047】
次に、図17のように、コネクタから引き出されたケーブルを、電源ケーブルのみとし、基板に接触するように配置した場合のPOS_E信号の振れは、0.015μmppであり、若干、悪くなっている。
【0048】
次に、図18に示すように、H/DAからのケーブルの引き出し口を、基板側へ直角に引き出されるコネクタ(LWケーブルと言う)に変えて、電源ケーブルのみならず、その他のデータを転送するためのケーブルも含めて、これらケーブルの他端を図17と異なり基板上のコネクタを包み込むように接続した場合のPOS_E信号の振れは、0.03μmppであり、かなり悪くなっている。基板上のコネクタへ接続する際に、ケーブルの一部がH/DAへ接触しているためと考えられる。
【0049】
図19にLWケーブルの折り返し部分を延長(L=15mm)した場合の位置関係を示す。POS_E信号の振れは、0.04μmppであり、最悪となっている。この場合でも、図20の矢印に示す部分に折り癖をつけ、ケーブルが基板に接触しないようにすると、POS_E信号の振れは、0.02μmppとなり改善されることがわかる。
【0050】
図21に示すように、ケーブルを短くした場合のPOS_E信号の振れは、0.03μmppであり、図20の場合に比べて悪くなっている。これは、ケーブルが短くなったためにがケーブルの反力が増加したためと考えられる。一方、ケーブルが長いときは、基板又はH/DAとの接触に留意しなければならないことがわかる。図22は、ケーブルを長くしたが接触部分も長くなってしまい、結局、POS_E信号の振れは、0.03μmppのままであり改善が見られない。
【0051】
図12は、本発明の第2の実施例による磁気ディスク装置の構成を示す正面図である。同図において、2は制御用電子回路基板、302はFPC、6は固定部である。H/DAとそれを制御する制御用電子回路基板2を、略矩形の固定部6の内部に、2組の支持装置であるリンク機構(図示せず)により、ホルダーを介して、支持する構造である。制御用電子回路基板2とドライブインタフェース変換用基板7とをFPC302により接続している。そして、FPC302を、図12のように制御用電子回路基板2からH/DAの横部において、U字型に折り曲げてドライブインタフェース変換用基板に接続する構造である。この場合、FPC302は図13に示すように、制御用電子回路基板2から並行に取り出された配線を、一旦、直角に曲げてFPC302のU字型の部分で折り曲げるようにし、その後、再び、直角に曲げて固定部6側のコネクタに接続する構造となる。
【0052】
このような配線は、FPCで実現するのが耐久性上また温度特性上好ましいが、フラットケーブルであっても実現可能である。尚、図12のケーブル302のU字型の部分はできるだけ長くして、H/DAの回転可能な支持に影響が出ないようにする必要がある。
【0053】
この様に折り曲げることで外部からの振動・衝撃や、H/DA内部のシークによる振動があった場合にも、それらの影響による支持系振動を低減でき、磁気ヘッドの位置決め精度の低下を低減できる。また、図12又は図13のFPC構造であれば、FPCの湾曲部の変形により若しくはFPCと他部材との接触により、FPCの摩擦トルクが発生することがなく、振動特性と信頼性(寿命)が悪化することもない。尚、リンク機構が図2のようにHDAの2つの隅を支持しているが、4つの隅を支持しても良い。
【0054】
図14は、本発明の第3の実施例による磁気ディスク装置の構成を示す上面図である。図14において、1はH/DA、2は制御用電子回路基板、303はFPC、6は固定部、7はドライブインタフェース変換用基板であるが、HDAの固定枠6を兼ねている。図14では、固定部6をドライブベイとするとき、ドライブベイに適合する規格の磁気ディスク装置(狭義)より小型の磁気ディスク装置を用いて、軟固定の機構を設ける空間的余裕を確保している。
【0055】
この磁気ディスク装置は、図14に示す様にH/DA1とそれを制御する制御用電子回路基板2をねじ止めにより取り付けた構造で、制御用電子回路基板2とドライブインタフェース変換用基板7とをFPC303により接続している。FPC303は、ストレートな平行配線を有するものであり、制御用電子回路基板2からH/DA1の横部において2度折り曲げてドライブインタフェース変換用基板に接続する構造である。FPCと固定部6とが接触しないように配置することが必要である。FPC303の長さは図1に用いられるFPCの長さよりも大きくして、H/DAの軟固定による回転を制約しないよう、2回以上折り曲げて基板7へ固定することが望ましい。この様に屈曲部を2箇所以上に設けることで、外部からの振動・衝撃があった場合や、H/DA内部のシークによる振動があった場合にも、それらの影響による支持系振動を低減でき、ヘッドの位置決め精度の低下を低減できる。また、本発明のFPC構造であれば、FPCの湾曲部の変形によりFPCの反力が低減されるので、信頼性(寿命)の悪化が軽減される。
【0056】
上記の実施例では主に汎用の3.5インチホームファクタ型のH/DA及びそれを制御する制御用電子回路基板について説明してきたが、これは2.5インチホームファクタ型のH/DA及びそれを制御する制御用電子回路基板でも、1.8インチホームファクタ型のH/DA及びそれを制御する制御用電子回路基板等であっても、制御用電子回路基板からFPCによりドライブインタフェース変換用基板に接続する磁気ディスク装置であれば同じことである。
【0057】
図10は、本発明を適用した狭義の磁気ディスク装置を同一の筐体に複数台設けて構成したディスクアレイ装置の一例を示す図である。一般に、この様に同一の筐体に複数の磁気ディスク装置が高密度に構成されていると、磁気ディスク装置の交換時に振動の発生は避けられず、24時間中断なしに稼動し続ける磁気ディスクシステムにおいて、何ら振動について考慮されていない場合には隣接するH/DAへ振動の悪影響が生じ、磁気ヘッドの位置決め精度の低下やシステムの不具合が起こる。しかし本発明の支持構造であれば、外部振動やH/DA内部の振動による磁気ヘッドの位置決め精度の低下を軽減できる。
【0058】
また、電子機器に狭義の磁気ディスク装置を搭載するに際し、本発明を適用すれば、装置の内外の振動による悪影響を受けることの少ない電子機器を構成できる。すなわち、並進方向には硬い剛固定の支持構造であり、スピンドルやアクチュエータの回転と同じモーメントの方向には軟固定とし、かつ、汎用品の磁気ディスク装置を用いる構成とする。つまり、狭義の磁気ディスク装置を電子機器に搭載するときは、従来は、磁気ディスク装置のスピンドルの回転軸やアクチュエータの揺動の中心軸を、鉛直方向に合致するように搭載していた。本発明の軟固定を汎用品である狭義の磁気ディスク装置に適用することは、磁気ディスク装置のスピンドルの回転軸やアクチュエータの揺動の中心軸を、鉛直方向と直角の平面に平行に搭載することを意味する。本発明を適用するに好適な電子機器としては外部から振動の加わることの多い、カーナビの電子機器、自動車その他の乗り物の電子機器が挙げられる。
【0059】
尚、軸受構造をより堅牢なものとできれば、磁気ディスク装置のスピンドルの回転軸等を鉛直方向に合致するように搭載しつつ、軟固定でケーブルの配線処理に本発明を適用することができる。
【0060】
【発明の効果】
ディスクアレイ装置搭載用に専用のH/DA及びそれを制御する制御用電子回路基板を使用することなく、汎用のH/DA及びそれを制御する制御用電子回路基板を使用することができる。
【0061】
汎用品たる狭義の磁気ディスク装置を用いて、同一の筐体に複数台のHDAを具備する広義の磁気ディスク装置を構成できるため、安価にかつ信頼性の高い広義の磁気ディスク装置を構成することができる。
【0062】
狭義の磁気ディスク装置を電子機器のドライブベイに支持する構造に本発明を適用することで、電子機器の耐振動特性を向上させる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例による磁気ディスク装置の支持構造を示す上面図である。
【図2】図1の磁気ディスク装置の支持構造の正面図である。
【図3】振動特性を測定する際のHDA、ホルダー、ケーブル、制御用電子回路基板の配置を示し、かつ、ケーブルの湾曲部とHDA重心位置を合わせた場合を示す図である。
【図4】振動特性を測定する際のH/DAの支持機構、加速度計の位置を説明するための図である。
【図5】図1又は図3の支持構造において、磁気ディスク装置のPES、筐体加速度、サーボステータスの測定結果を示すグラフである。
【図6】振動特性を測定する際のHDA、ホルダー、ケーブル、制御用電子回路基板の配置を示し、かつ、ケーブルの湾曲部とHDA重心位置を合致させない場合を示す図である。
【図7】図6の支持構造において、磁気ディスク装置のPES、筐体加速度、サーボステータスの測定結果を示すグラフである。
【図8】振動特性を測定する際のHDA、ホルダー、ケーブル、制御用電子回路基板の配置を示し、かつ、ケーブルの湾曲部とHDA重心位置を合致させないもう1つの場合を示す図である。
【図9】図8の支持構造において、磁気ディスク装置のPES、筐体加速度、サーボステータスの測定結果を示すグラフである。
【図10】狭義の磁気ディスク装置を、固定枠601から608を介して、同一の筐体21に複数台設けて構成した大型磁気ディスク装置又はRAID装置の例を示す図である。
【図11】図1から、制御用電子回路基板2、FPC301、ドライブインタフェース変換用基板7を取り出した骨格図である。
【図12】本発明の第2の実施例による、制御用電子回路基板2、FPC302、固定部又は固定枠6との接続構造を説明するための図である。
【図13】図8のFPC302のクランク形状を示す図である。
【図14】本発明の第3の実施例による、制御用電子回路基板2、FPC303、固定部又は固定枠6との接続構造を説明するための、磁気ディスク装置の上面図である。
【図15】HDA又はH/DAを軟固定するリンク機構と自重補償部材を説明するための図である。
【図16】ケーブルの反力の影響を避けるためにケーブルの一端を自由とした場合のHDAの支持構造の略図である。
【図17】電源ケーブルのみを設置した場合のHDAの支持構造を説明するための略図である。
【図18】電源ケーブルにLWケーブルを追加して設置した場合のHDAの支持構造を説明するための略図である。
【図19】図18の支持構造において、LWケーブルの折り返し部分を延長した場合のHDAの支持構造を説明するための略図である。
【図20】図19の支持構造において、ケーブルに折り癖を付けた場合の支持構造を説明するための略図である。
【図21】図20の支持構造において、ケーブルを短くした場合の支持構造を説明するための略図である。
【図22】図20の支持構造において、ケーブルを長くした場合の支持構造を説明するための略図である。
【図23】従来の専用HDAを用いたケーブルの配線を説明するための図である。
【符号の説明】
1;H/DA 2;制御用電子回路基板
3;ケーブル 5;ホルダ
6;固定部 7;ドライブインタフェース変換用基板
21;大型磁気ディスク装置又はディスクアレイ装置
301〜303;FPC
601〜608;磁気ディスク装置を格納する固定枠
701〜704;ヒンジ
801〜802;リンク機構 901〜902;自重補償部材
Claims (16)
- 固定枠又は固定部と、
前記固定枠又は固定部に保持されるハードディスクアセンブリと、
前記ハードディスクアセンブリと前記固定枠又は固定部との間に介在するリンク機構又はリンク部材であって、1のリンクの両端のヒンジ部を結ぶ直線が、前記ハードディスクアセンブリの重心付近を通る位置にあるものと、
前記ハードディスクアセンブリと前記固定枠又は固定部に固定され、かつ、前記ハードディスクアセンブリと、前記固定枠又は固定部に設けられた端子との間を電気的に接続するケーブルであって、前記ハードディスクアセンブリの重心付近で屈曲して前記固定枠又は固定部に接続されるものとを有する磁気ディスク装置。 - 固定枠又は固定部と、
ハードディスクアセンブリを保持するホルダと、
前記ホルダに保持される汎用品のハードディスクアセンブリと、
前記ホルダと前記固定枠又は固定部との間に介在するリンク機構又はリンク部材であって、1のリンクの両端のヒンジ部を結ぶ直線が、前記ハードディスクアセンブリの重心付近を通る位置にあるものと、
前記ハードディスクアセンブリと前記固定枠又は固定部に固定され、かつ、前記ハードディスクアセンブリと、前記固定枠又は固定部に設けられた端子との間を電気的に接続するケーブルであって、前記ハードディスクアセンブリの重心付近で屈曲して前記固定枠又は固定部に接続されるものとを有する磁気ディスク装置。 - 請求項1記載の磁気ディスク装置において、
前記ケーブルは請求項1の記載にかかわらず、前記ハードディスクアセンブリと前記固定枠又は固定部に固定され、かつ、前記ハードディスクアセンブリと、前記固定枠又は固定部に設けられた端子との間を電気的に接続するケーブルであって、前記ハードディスクアセンブリからその重心に対して遠ざかりつつ屈曲して戻り、更に前記ハードディスクアセンブリの重心付近で屈曲して前記固定枠又は固定部に接続されている磁気ディスク装置。 - 請求項1記載の磁気ディスク装置において、
前記ケーブルは請求項1の記載にかかわらず、前記ハードディスクアセンブリと前記固定枠又は固定部に固定され、かつ、前記ハードディスクアセンブリと、前記固定枠又は固定部に設けられた端子との間を電気的に接続するケーブルであって、前記ハードディスクアセンブリからその重心に対して遠ざかりつつ屈曲し折り癖をつけて戻り、更に前記ハードディスクアセンブリの重心付近で前記固定枠又は固定部に接続されている磁気ディスク装置。 - 請求項2記載の磁気ディスク装置において、
前記ケーブルは請求項2の記載にかかわらず、前記ハードディスクアセンブリと前記固定枠又は固定部に固定され、かつ、前記ハードディスクアセンブリと、前記固定枠又は固定部に設けられた端子との間を電気的に接続するケーブルであって、前記ハードディスクアセンブリに近い方のケーブルの端部は前記固定枠又は固定部に接触しないように前記ホルダに固定され、前記ハードディスクアセンブリの重心付近で一回折り曲げられて前記固定枠又は固定部に接続されている磁気ディスク装置。 - 固定枠又は固定部と、
前記固定枠又は固定部に保持されるハードディスクアセンブリと、
前記ハードディスクアセンブリと前記固定枠又は固定部との間に介在するリンク機構又はリンク部材であって、1のリンクの両端のヒンジ部を結ぶ直線が、前記ハードディスクアセンブリの重心付近を通る位置にあるものと、
前記ハードディスクアセンブリと前記固定枠又は固定部に固定され、かつ、前記ハードディスクアセンブリと、前記固定枠又は固定部に設けられた端子との間を電気的に接続するケーブルであって、前記ハードディスクアセンブリから3箇所の折り曲げ部分を経て、前記固定枠又は固定部に接続されているものとを有する磁気ディスク装置。 - 固定枠又は固定部と、
前記固定枠又は固定部に保持されるハードディスクアセンブリであって、制御用電子回路基板を有するものと、
前記ハードディスクアセンブリと前記固定枠又は固定部との間に介在するリンク機構又はリンク部材であって、1のリンクの両端のヒンジ部を結ぶ直線が、前記ハードディスクアセンブリの重心付近を通る位置にあるものと、
前記ハードディスクアセンブリと前記固定枠又は固定部に固定され、かつ、前記ハードディスクアセンブリと、前記固定枠又は固定部に設けられた端子との間を電気的に接続するケーブルであって、前記制御用電子回路基板から前記固定枠又は固定部に近づきつつ屈曲して戻り、更に前記制御用電子回路基板付近で屈曲して戻り、前記固定枠又は固定部に接続されているとを有する磁気ディスク装置。 - 2以上のハードディスクアセンブリを据え付ける固定部又は固定枠と、
前記固定枠又は固定部に保持される2以上のハードディスクアセンブリと、
前記各々のハードディスクアセンブリと、これを保持する固定枠又は固定部との間に介在するリンク機構又はリンク部材であって、1のリンクの両端のヒンジ部を結ぶ直線が、前記ハードディスクアセンブリの重心付近を通る位置にあるものと、
前記各々のハードディスクアセンブリと前記固定枠又は固定部に固定され、かつ、前記ハードディスクアセンブリと、前記固定枠又は固定部に設けられた端子との間を電気的に接続するケーブルであって、前記ハードディスクアセンブリの重心付近で屈曲して前記固定枠又は固定部に接続されるものとを有する磁気ディスク装置。 - 請求項8記載の磁気ディスク装置において、
前記ケーブルは、請求項8の記載にかかわらず、前記各々のハードディスクアセンブリと前記固定枠又は固定部に固定され、かつ、前記ハードディスクアセンブリと、前記固定枠又は固定部に設けられた端子との間を電気的に接続するケーブルであって、前記ハードディスクアセンブリから3箇所の折り曲げ部分を経て、前記固定枠又は固定部に接続されている磁気ディスク装置。 - 請求項8記載の磁気ディスク装置において、
前記各々のハードディスクアセンブリは制御用電子回路基板を有し、
前記ケーブルは、請求項8の記載にかかわらず、前記各々のハードディスクアセンブリと前記固定枠又は固定部に固定され、かつ、前記ハードディスクアセンブリと、前記固定枠又は固定部に設けられた端子との間を電気的に接続するケーブルであって、前記制御用電子回路基板から前記固定枠又は固定部に近づきつつ屈曲して戻り、更に前記制御用電子回路基板付近で屈曲して戻り、前記固定枠又は固定部に接続されている磁気ディスク装置。 - ドライブベイと、
前記ドライブベイに保持されるハードディスクアセンブリと、
前記ハードディスクアセンブリと前記ドライブベイとの間に介在するリンク機構又はリンク部材であって、1のリンクの両端のヒンジ部を結ぶ直線が、前記ハードディスクアセンブリの重心付近を通る位置にあるものと、
前記ハードディスクアセンブリと前記ドライブベイに固定され、かつ、前記ハードディスクアセンブリと、前記ドライブベイに設けられた端子との間を電気的に接続するケーブルであって、前記ハードディスクアセンブリの重心付近で屈曲して前記ドライブベイに接続されるものとを有する電子機器。 - 請求項11記載の電子機器において、
前記ケーブルは、請求項11の記載にかかわらず、前記ハードディスクアセンブリと前記ドライブベイに固定され、かつ、前記ハードディスクアセンブリと、前記ドライブベイに設けられた端子との間を電気的に接続するケーブルであって、前記ハードディスクアセンブリから3箇所の折り曲げ部分を経て、前記ドライブベイに接続されている電子機器。 - 請求項11記載の電子機器において、
前記ハードディスクアセンブリは制御用電子回路基板を有し、
前記ケーブルは、請求項11の記載にかかわらず、前記ハードディスクアセンブリと前記ドライブベイに固定され、かつ、前記ハードディスクアセンブリと、前記ドライブベイに設けられた端子との間を電気的に接続するケーブルであって、前記制御用電子回路基板から前記ドライブベイに近づきつつ屈曲して戻り、更に前記制御用電子回路基板付近で屈曲して戻り、前記ドライブベイに接続されている電子機器。 - 請求項11記載の電子機器において、
前記ドライブベイが3.5インチ型、2.5インチ型、又は1.8インチ型の磁気ディスク装置のうち、いずれか1つの型の磁気ディスク装置のためのドライブベイである電子機器。 - 請求項12記載の電子機器において、
前記ドライブベイが3.5インチ型、2.5インチ型、又は1.8インチ型の磁気ディスク装置のうち、いずれか1つの型の磁気ディスク装置のためのドライブベイである電子機器。 - 請求項13記載の電子機器において、
前記ドライブベイが3.5インチ型、2.5インチ型、又は1.8インチ型の磁気ディスク装置のうち、いずれか1つの型の磁気ディスク装置のためのドライブベイである電子機器。
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