JP4900182B2 - 衝撃緩衝装置およびこの衝撃緩衝装置を有する情報処理装置 - Google Patents

Description

本発明は衝撃緩衝装置およびこの衝撃緩衝装置を有する情報処理装置に関するものである。

近年、ノート型パーソナルコンピュータ（以下、ノートパソコンと略記する）のような情報処理装置は、携帯して使用することが増加し、軽量化、小型化および携帯性の向上が進んでいる。そのため、携帯使用時の不意な落下による衝撃や、車載使用時の振動などの過酷な環境に耐えうる耐久性が要求されている。例えば、ハードディスクドライブユニット（以下、ＨＤＤユニットと略記する）は、落下時の衝撃によって故障し、大事なデータが破壊される場合がある。したがって、ノートパソコンのような携帯して使用される情報処理装置では、より一層の耐衝撃性能、軽量化および小型化が望まれる。

以下、従来の衝撃緩衝体や衝撃緩衝装置について説明する。

例えば、特許文献１には、コイルバネとシリンダーを用いた粘性抵抗器を併せ持つ衝撃緩衝装置が開示されている。このように、衝撃緩衝装置としては、シリンダーなどの複数の部品を組み合わせて構成された粘性抵抗器とコイルバネなどのバネとを併せて用いる機構が一般的である。

また、特許文献２には、発泡体とその発泡体を保護するための補助カバーを持つ衝撃緩衝体が開示されている。上記した衝撃緩衝体のように、発泡体部材を用いた場合には、良い衝撃緩衝性能が得られ、小型・軽量化を図ることができる。小型・軽量化が望まれる装置に対しては、発泡体部材を用いることが適しており、衝撃緩衝性能も高く、量産時にも構造が単純であるため生産コストが小さくて済むというメリットがある。

そして、特許文献３には、ノートパソコンのＨＤＤユニットの保護用の衝撃緩衝装置として、発泡体部材を利用した例が開示されている。図５は、従来技術におけるノートパソコンの衝撃による影響を受けやすいＨＤＤユニット２０６に、ＨＤＤユニット２０６の保護用の衝撃緩衝体２０４を当接させて取り付けた模式的な断面図である。

図５に示すように、ノートパソコンは、衝撃による影響を受けやすい装置であるＨＤＤユニット２０６と、ＨＤＤユニット２０６を保護するために発泡体部材を用いた弾性を有する衝撃緩衝体２０４を備えている。さらに、ＨＤＤユニット２０６や衝撃緩衝体２０４を収容したＨＤＤケース（箱体）２０７を備えている。

なお、ＨＤＤユニット２０６は、磁気ヘッド２０５と、回転軸２１０に取り付けられたヘッドアーム２０８と、磁気データが記録されている磁気ディスク（プラッタとも呼ばれる）２０９と、ヘッドアーム２０８が待避位置から勝手に動かないように固定するヘッドアーム回転ストッパ２１１とを有する。

そして、ヘッドアーム回転ストッパ２１１は、後述する慣性ラッチ構造を備えている。また、ＨＤＤユニット２０６は、パソコンの筐体２１４に、衝撃緩衝体２０４を介して取り付けられている。

ここで、ＨＤＤユニット２０６の動作時とは、磁気ヘッド２０５が磁気ディスク２０９上に記録されたデータを読み出すとき、あるいはデータを磁気ディスク２０９上に記録するときである。ＨＤＤユニット２０６の動作時には、磁気ヘッド２０５を高速回転する磁気ディスク２０９表面から所定の離間距離を保つヘッドロード状態で磁気ディスク２０９上の目的の位置に移動させている。この動作時の状態における磁気ヘッド２０５、ヘッドアーム２０８を図５では、破線で示している。また、ＨＤＤユニット２０６が、非動作時あるいは動作時であっても一定時間アクセス要求が無いアイドル状態時には、磁気ヘッド２０５を磁気ディスク２０９から離れた位置に配置された退避用部材（図示せず）の中に移動させている。この状態における磁気ヘッド２０５はその位置でロックされるヘッドアンロード動作によって、磁気ヘッド２０５はディスクから離間した位置に待避する。この動作時の状態における磁気ヘッド２０５、ヘッドアーム２０８を実線で示している。なお、図５の左方向を示す矢印２３２は、ヘッドアーム２０８がヘッドロードする方向、右方向を示す矢印２３３は、ヘッドアーム２０８がヘッドアンロードする方向を示す。
特開平５−３１９３４７号公報 特開平１０−１４１４０８号公報 特開２００５−２５６９８２号公報

しかしながら、上記したような衝撃緩衝装置のように複雑な構造は、小型・軽量化には適しておらず、生産コストや維持費などが高価になりやすい。そして、発泡体部材を用いた衝撃緩衝体、または衝撃緩衝装置では、衝撃緩衝性能を向上させるために、一般的には発泡体部材の特性を改善したり、発泡体の体積および取り付け面積などの発泡体形状を最適化したりすることが行われている。しかし、さらなる緩衝性能の向上、発泡体から発生する有害ガスの軽減、衝撃緩衝装置の軽量化などが要請されている。

衝撃緩衝性能の向上を図ると、発泡体体積の大型化と、その大型化に付随して、衝撃緩衝装置の重量が増加したり、発泡体から発生する有害ガスが増加したりする傾向がある。したがって、高い衝撃緩衝性と小型・軽量・低有害発生ガスは一般的には相反する。

ところで、一般的に衝撃緩衝現象は、以下に示すような運動方程式を用いて、モデル化することができる。

ｍｚ＋ｃｙ＋ｋｘ＝０
ここで、ｚは物体の加速度、ｙは物体の速度、ｘは物体の変位、ｍは物体の質量、ｃは粘性抵抗器の粘性減衰係数、ｋはバネのバネ定数を表す。

発泡樹脂などの発泡体部材を利用した衝撃緩衝部材は、上記のバネと粘性抵抗器の両方の特性を持っている。そのため、用途に応じて、所望のバネ定数ｋと粘性減衰係数ｃを併せ持つ衝撃緩衝体を使用するべきである。粘性減衰係数ｃが高いほど、衝撃緩衝体で衝撃のエネルギーが消費されやすい。しかしながら、用途に応じて、所望のバネ定数ｋと粘性減衰係数ｃを併せ持つ理想的な特性の発泡体を作ることは難しい。すなわち、高い衝撃緩衝性能を発揮する画期的な発泡体形状を形成することは難しい。例えば、発泡体の体積および取り付け面積などの発泡体形状を最適化することが検討されているが、限られた空間内で、十分な緩衝性能を発揮することは困難であった。

以下では、ＨＤＤユニット２０６の落下衝撃に対応する内部構造に関して、図６、図７を用いて説明する。なお、図面では、筐体２１４、ＨＤＤケース２０７および衝撃緩衝体２０４の衝撃を受ける部分を除き、図示を省略している。図６、図７は、ユーザが誤ってノートパソコンを落下させた場合の従来技術における衝撃緩衝部材、衝撃緩衝体２０４、ＨＤＤユニット２０６の動作を説明するための模式的な断面図である。

そして、図６（ａ）と図７（ａ）は、ＨＤＤユニット２０６が落下中であるときの状態を示す模式的な断面図である。また、図６（ｂ）と図７（ｂ）は、ＨＤＤユニット２０６が落下し地面などに衝突した後に、重心側に傾くときの状態を示す模式的な断面図である。そして、図６（ｃ）と図７（ｃ）は、ＨＤＤユニット２０６が落下し地面などに衝突した後に、衝撃緩衝体２０４の復元力が働く状況を説明するための模式的な断面図である。

なお、図６（ａ）、図７（ａ）に示すように、ＨＤＤユニット２０６の重心位置は、略長方形であるＨＤＤユニット２０６の筐体面の中心線（一点鎖線）より右にあるものとして説明する。

まず、図６を用いて、衝撃緩衝体２０４に設置するスペースおよび弾性部材の厚みが、落下に伴う衝撃に対して十分な量である場合の動作について説明する。

図６（ａ）に示すように、ＨＤＤユニット２０６を保護する衝撃緩衝体２０４の厚みＬ１は、ＨＤＤユニット２０６の落下に伴う衝撃を吸収するのに十分であるとしている。この場合、図６（ａ）に示すように、ＨＤＤユニット２０６が矢印２４０の方向で地面や机上などに向けて落下すると、やがて、ノートパソコンの筐体２１４は地面や机上などに衝突する。その結果、図６（ｂ）に示すように、ＨＤＤユニット２０６の重心位置と略長方形であるＨＤＤユニット２０６の筐体面の中心線とのズレにより、ＨＤＤユニット２０６は、図６（ｂ）では右回り（矢印２１３に示す方向）に回転する。そして、衝撃緩衝体２０４が衝撃を十分吸収する。その後、図６（ｃ）に示すように、衝撃緩衝体２０４の復元力によって左回り（矢印２１２に示す方向）に回転して緩やかに復元する。このときＨＤＤユニット２０６の回転が緩やかであるため、後述するヘッド外れは発生しない。

次に、図７を用いて、衝撃緩衝体２０４を設置するスペースおよび弾性部材の厚みが制限された場合の動作について説明する。

図７（ａ）に示すように、ＨＤＤユニット２０６を保護する衝撃緩衝体２０４の厚みＬ２は、Ｌ１より薄く、ＨＤＤユニット２０６の落下に伴う衝撃を吸収するのに十分でないとしている。この場合、ＨＤＤユニット２０６が地面や机上などに落下すると、図７（ｂ）に示すように、ＨＤＤユニット２０６の重心位置と略長方形であるＨＤＤユニット２０６の筐体面の中心線とのズレにより、ＨＤＤユニット２０６は、図７（ｂ）でも右回り（矢印２１３に示す方向）に回転する。そして、ＨＤＤユニット２０６は、回転が生じることによる衝撃を完全に吸収できないために衝撃緩衝体２０４が剛体に近い状態まで潰れる。したがって、図７（ｂ）の場合に比べて、さらに急激な回転モーメントが生じることになる。この回転モーメントが慣性ラッチ構造のラッチ非動作モードで生じた場合について、次に詳しく説明する。

図７（ｂ）に示すように、ＨＤＤユニット２０６が地面や机上などに落下すると、ＨＤＤユニット２０６の重心のズレによりＨＤＤユニット２０６は、まず、右回り（矢印２１３に示す方向）に回転する。そして、衝撃緩衝体２０４が衝撃を吸収できず、ＨＤＤユニット２０６の右下角端がＨＤＤケース２０７に衝突する。さらに、ＨＤＤユニット２０６は、その衝突の反動と衝撃緩衝体２０４の復元力によって、左回り（矢印２１２に示す方向）に回転運動が生じる。そのために、ＨＤＤユニット２０６は、衝撃緩衝体２０４によって衝撃を吸収されながら、衝撃緩衝体２０４を下方に押しつけるように左回り（矢印２１２に示す方向）に回転運動をする。この後、図７（ｃ）に示すように、ＨＤＤユニット２０６の左下角端がＨＤＤケース２０７に衝突し、この衝撃と慣性でヘッドアーム２０８は左回り（矢印２３２に示す方向）に回転して退避位置から磁気ディスク２０９上に移動する場合がある。

ヘッドアーム２０８は、回転軸２１０に対して重量バランスが取られているため、ＨＤＤユニット２０６の各平面方向の面落下衝撃のみが作用する。したがって、本来、ＨＤＤユニット２０６に回転運動を伴わなければヘッドアーム２０８の回転モーメントは発生せず、ヘッドアーム２０８は回転しない。

しかし、一般に落下衝撃の方向は安定せず、落下衝撃の作用時、着地面とＨＤＤユニット２０６の重心の位置関係に応じた方向に、ＨＤＤユニット２０６の回転運動が生じるものである。

したがって、ヘッドアーム２０８は慣性によって、ＨＤＤユニット２０６に対して相対的に回転を始める。すなわち、衝撃緩衝体２０４の弾性部材厚みが十分でない場合には、衝撃緩衝体２０４は落下に伴う衝撃を十分吸収できない。その結果、図７（ｃ）に示したように、ＨＤＤユニット２０６に加わる衝突の衝撃が大きければ、ヘッドアーム２０８は慣性によってそのまま回転運動を継続する。そして、ヘッドアーム２０８は退避位置から矢印２３２の示す方向に回転して、磁気ディスク２０９上に移動し固着する場合がある。

ＨＤＤユニット２０６の非動作時では、ヘッドアーム２０８は待避位置にヘッドアーム回転ストッパ２１１の慣性ラッチ構造によって固定されている。しかし、矢印２１２の示す方向にＨＤＤユニット２０６が回転した場合は、ＨＤＤユニット２０６の受けた衝撃がそのままヘッドアーム２０８に伝達される。その結果、衝撃のタイミングによっては、ヘッドアーム回転ストッパ２１１の慣性ラッチ構造が外れ、ヘッドアーム２０８が矢印２３２の示す方向に回転を始める。そして、衝撃が大きければヘッドアーム２０８は慣性によってそのまま回転運動を継続して退避位置から外れ、磁気ディスク２０９上に移動し固着する。これらの現象をヘッド外れという。

ここで、慣性ラッチ構造とは、衝撃によってＨＤＤユニット２０６の回転が生じた場合、ヘッドアーム２０８が回転し破壊位置に移動してしまう前に、ヘッドアーム２０８にラッチを掛け、回転を規制する構造である。

本来、ＨＤＤユニット２０６の回転の方向にかかわらずラッチを掛けることのできる構造を有している。しかし、慣性ラッチ構造が起動した後、ＨＤＤユニット２０６が逆方向（矢印２１２の示す方向）回転に転じると、慣性ラッチ構造が再作動するまでの間、ラッチ動作にタイムラグが生じる。このタイミングでヘッドアーム２０８が慣性により図７（ｃ）の左回り（矢印２３２の示す方向）に回転し、ＨＤＤユニット２０６の左端部がＨＤＤケース２０７に衝突し、これらの動作が短期間に起こった場合、慣性ラッチ構造が働かずヘッドアーム２０８の運動を阻止できず、ヘッド外れに至る場合があった。

すなわち、ヘッドアームの回転と慣性ラッチ構造の作動しないタイミングの両要因が合致した場合にヘッド外れが起こるという問題を有していた。

本発明は上記課題を解決するもので、衝撃緩衝動作時間内において、ＨＤＤユニットのヘッドアームが休止中のディスク上に移動する原因となるＨＤＤユニットの回転動作に伴って発生するヘッドロードする方向の回転動作を緩和し、ヘッド外れを防止することを目的する。

また、衝撃緩衝性能、小型・軽量化、製造・組み立てなどの量産性に優れたノートパソコンなどでの使用に適した衝撃緩衝装置を提供することができる。

上述した目的を達成するために、ここに開示された技術の衝撃緩衝装置は、磁気ヘッドを有する回転可能なヘッドアームと磁気ディスクとを含むハードディスクドライブユニット（ＨＤＤユニット）への衝撃を緩衝する衝撃緩衝装置であって、第１衝撃緩衝部材と、前記第１衝撃緩衝部材より硬度の低い第２衝撃緩衝部材とを備え、前記磁気ディスク面に対して直角方向に位置する前記ＨＤＤユニットの側面部のうち、前記磁気ディスクおよび前記ヘッドアームの両回転中心を結ぶ方向と大略等しい方向であって前記磁気ディスク面内にある第１方向を有する一面と当該ＨＤＤユニットを収容する箱体の内壁との間の空間において、前記第２衝撃緩衝部材が前記第１衝撃緩衝部材より圧縮されると、前記ヘッドアームにヘッドアンロードする方向の回転力が発生するように、前記第１衝撃緩衝部材および前記第２衝撃緩衝部材は該第１方向に一列に配置され、前記ＨＤＤユニットが、前記第１方向に直交する方向であって前記内壁に向かう第２方向の衝撃を受けたとき、前記第２衝撃緩衝部材が前記第１衝撃緩衝部材より圧縮されることによって、前記第１衝撃緩衝部材および前記第２衝撃緩衝部材は前記ＨＤＤユニットに加わる衝撃を緩衝するようにしたことを特徴とする。

以上のように本発明は、衝撃緩衝部材に衝撃エネルギーの消費を促し、衝撃緩衝体を構成する衝撃緩衝部材自体に粘性抵抗器の役割を持たせる。そのため、衝撃緩衝装置は、ＨＤＤユニットの自由落下に伴う回転運動を緩やかにする。そして、衝撃緩衝体が硬度の異なる衝撃緩衝部材から構成されることによって、ヘッドアームが休止中のディスク上に移動する原因となる方向（ヘッドロードする方向）のＨＤＤユニットの回転運動と逆方向（ヘッドアンロードする方向）の回転運動を、まず生じるように構成されている。そのためこの際には、ヘッド外れが生じることはない。

そして、衝撃緩衝装置は、落下した後には、落下衝撃を吸収して緩やかな復元力を生じさせる。その復元力は、ヘッドアームが休止中のディスク上に移動する原因となる方向（ヘッドロードする方向）のＨＤＤユニットの回転運動を、自由落下に伴う回転運動より緩やかに生じるように構成されている。その結果、ヘッド外れが生じることを防ぐことができる。したがって、ヘッドアームと慣性ラッチ構造の弱点をカバーできる高い緩衝効果を有する衝撃緩衝装置が得られる。

したがって、部品数が少ないためにコストダウンが達成されると同時に、簡単な構造であるため製造・組み立てなどの量産も容易であり、安価に量産可能な衝撃緩衝体となる。

また、体積が少なくなることで小型・軽量化が容易になるため、小型・軽量が求められるノートパソコンなどでの使用に適した衝撃緩衝体となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について、図１と、図２を用いて説明する。

図１（ａ）は、本実施の形態における衝撃緩衝体で覆われて実装されたＨＤＤユニット１０６がノートパソコンに収容されている外観図である。図１（ｂ）は、単体のＨＤＤユニット１０６を示す外観図である。図１（ｃ）は、ＨＤＤユニット１０６に衝撃緩衝体１０４を貼付した状態を示す外観図である。図１（ｃ）に示すように、衝撃緩衝体１０４は、ＨＤＤユニット１０６に貼付された第１衝撃緩衝部材１０１と第２衝撃緩衝部材１０２とから構成されている。また、ＨＤＤユニット１０６には、さらに衝撃緩衝部材１００が貼付されている。そして、図１（ｄ）は、ＨＤＤユニット１０６に衝撃緩衝体１０４、衝撃緩衝部材１００を貼付し、ＨＤＤケース（箱体）１０７に収容した状態を示す外観図である。

図２は、本実施の形態におけるユーザが誤ってノートパソコンを落下させた場合の衝撃緩衝体１０４を用いたときの衝撃緩衝体１０４とＨＤＤユニット１０６との動作を説明するための模式的な断面図である。図２（ａ）は、ＨＤＤユニット１０６が落下中であるときの状態を示す模式的な断面図である。また、図２（ｂ）は、ＨＤＤユニット１０６が落下し地面などに衝突した後に、重心側に傾くときの状態を示す模式的な断面図である。そして、図２（ｃ）は、ＨＤＤユニット１０６が落下し地面などに衝突した後に、衝撃緩衝体１０４の復元力が働く状況を説明するための模式的な断面図である。

なお、図２において、ＨＤＤユニット１０６は、磁気ヘッド１０５と、回転軸１１０に取り付けられたヘッドアーム１０８と、磁気データが記録されている磁気ディスク１０９と、ヘッドアーム１０８が待避位置から勝手に動かないように固定するヘッドアーム回転ストッパ１１１とを有する。ヘッドアーム回転ストッパ１１１は、後述するが、慣性ラッチ構造を有している。なお、ＨＤＤユニット１０６の外部については、本体１２、ＨＤＤケース１０７および衝撃緩衝体１０４の衝撃を受ける部分を除き、図示を省略している。また、図２（ａ）に示すように、ＨＤＤユニット１０６の重心位置は、略長方形であるＨＤＤユニット１０６の筐体面の中心線（一点鎖線）より右にあるものとして説明する。

図１（ａ）に示すように、情報処理装置としてのノートパソコン１１は、情報処理回路（図示せず）などを内部に備えたノートパソコン１１の本体１２と、液晶パネル、液晶表示回路（図示せず）などを内部に備えたノートパソコン表示部１３、ＨＤＤユニット１０６を収容した衝撃緩衝体１０４、衝撃緩衝部材１００、ＨＤＤケース（箱体）１０７からなる衝撃緩衝装置１４を備えている。なお、この例では、ＨＤＤユニット１０６は、ノートパソコン１１の本体１２に取り付けられているとしたが、携帯型ＨＤＤの筐体に取り付けられていてもよい。すなわち、衝撃緩衝装置１４はＨＤＤケース１０７、および衝撃緩衝体１０４、衝撃緩衝部材１００を備え、ＨＤＤユニット１０６を収容する空間を有している。また、ＨＤＤケース１０７はパソコン、携帯型ＨＤＤの筐体の内部壁で構成される空間であってもよい。

衝撃緩衝体１０４は、弾性を有し、衝撃を受けた際に伸縮することにより衝撃を緩衝する第１衝撃緩衝部材１０１と第２衝撃緩衝部材１０２とから構成されている。第１衝撃緩衝部材１０１および第２衝撃緩衝部材１０２は、好ましくは発泡樹脂、ゲルまたはゴムにより構成される。発泡樹脂の場合、発泡ポリウレタンなどが使用でき、衝撃緩衝性能の点から好ましい。なお、発泡ポリウレタンはパソコンや自動車などに一般的に使用されている材料である。このように、衝撃緩衝体１０４は、本実施の形態においては、２つの硬度の異なる衝撃緩衝部材を含むとした。しかし、衝撃緩衝体１０４は、２以上の衝撃緩衝部材を含むものとしてもよく、それらの衝撃緩衝部材を、ＨＤＤユニット１０６の磁気ディスク１０９の面とは直角方向に位置するＨＤＤユニット１０６の側面部の少なくとも一面に当接して配置し、ＨＤＤユニット１０６を支持し、伸縮することによりＨＤＤユニット１０６に加わる衝撃を緩衝するものである。

図１（ｃ）、図２に示すように、ＨＤＤユニット１０６は、硬度が高い第１衝撃緩衝部材１０１と、硬度が低い第２衝撃緩衝部材１０２とを備えている。すなわち、第１衝撃緩衝部材１０１と第２衝撃緩衝部材１０２とは、硬度の異なる衝撃緩衝部材であり、第１衝撃緩衝部材１０１は第２衝撃緩衝部材１０２より硬度が高い（堅い）材質で構成されている。そして、上述したＨＤＤユニット１０６の側面部の一面において、図５で説明したヘッドアーム１０８がヘッドアンロードする方向に位置する側面部に第２衝撃緩衝部材１０２を配置し、かつ、同じく図５で説明したヘッドアーム１０８がヘッドロードする方向に位置する側面部に第１衝撃緩衝部材１０１を並べて配置している。すなわち、図２（ａ）に示すように、第２衝撃緩衝部材１０２は、ＨＤＤユニット１０６の磁気ディスク１０９の面とは直角方向に位置するＨＤＤユニット１０６の側面部で、磁気ヘッド１０５が近接する一面の反対側であって、ヘッドアーム１０８がヘッドアンロードする方向に位置するＨＤＤユニット１０６の側面部に当接して配置している。そして、第１衝撃緩衝部材１０１は、第２衝撃緩衝部材１０２が配置された側のＨＤＤユニット１０６の側面部であって、かつヘッドアーム１０８がヘッドロードする方向に位置する側面部に当接して配置している。

以上のように構成された衝撃緩衝体１０４と、衝撃緩衝装置１４と、ＨＤＤユニット１０６について、図２を用いて、その動作を詳細に説明する。

図２（ａ）に示すように、ＨＤＤユニット１０６が矢印１４０に示す方向で地面や机上などに落下すると、やがて図２（ｂ）に示すように、ノートパソコン１１の本体１２は地面や机上などに衝突する。その結果、ＨＤＤユニット１０６の重心位置と、略長方形であるＨＤＤユニット１０６の筐体面の中心線とのズレにより、ＨＤＤユニット１０６は図２（ｂ）に示すように、一旦は右回り（矢印１１３に示す方向）に回転する。この回転に伴って、第２衝撃緩衝部材１０２が衝撃を受けることで、第２衝撃緩衝部材１０２が衝撃方向に圧縮変形している。この際に、粘性抵抗が生じ、圧縮変形が妨げられ、衝撃のエネルギーが消費される。

ところで、第２衝撃緩衝部材１０２は、第１衝撃緩衝部材１０１に比べて硬度は低いので、圧縮変形の度合いが第１衝撃緩衝部材１０１に比べて大きく、ＨＤＤユニット１０６は図２（ｂ）では右回り（矢印１１３に示す方向）に回転する。このとき落下の衝撃が大きければ、第２衝撃緩衝部材１０２は衝撃を吸収できないので、ＨＤＤユニット１０６の右下角端がＨＤＤケース１０７に衝突することもある。しかしながら、この場合、右回り（矢印１１３に示す方向）の回転は、ヘッド外れは生じない方向である。すなわち、ヘッドアーム１０８には、ヘッドアンロードする方向に回転する力が生じするので、ヘッド外れは生じない。

さらに落下衝突後は、図２（ｃ）に示すように、第１衝撃緩衝部材１０１は第２衝撃緩衝部材１０２より硬い材質のため、第１衝撃緩衝部材１０１側は衝撃を十分吸収できるので、従来技術で示したようにＨＤＤユニット１０６の左下角端がＨＤＤケース１０７に衝突することはない。よって、衝撃緩衝体１０４の復元力によって、第１衝撃緩衝部材１０１側を支点として、自由落下によってＨＤＤユニット１０６が衝撃を受けて伴う右回り（矢印１１３に示す方向）の回転運動に比べてより緩やかに左回り（矢印１１２に示す方向）に回転する。そして、ＨＤＤユニット１０６は、元の位置にもどる。この場合、ヘッドアーム１０８には、ヘッドロードする方向に回転する力が生じるものの、衝撃緩衝体１０４によって回転する力は弱められているので、ヘッド外れは生じない。

以上のように本実施の形態によれば、衝撃緩衝体は、衝撃緩衝体を構成する第１および第２衝撃緩衝部材に硬度差を設けることによって、ＨＤＤユニットのヘッド外れ現象の起きる可能性のある方向への回転運動を、自由落下に伴う回転運動より緩やかに生じるように構成されている。その結果、ヘッド外れが生じることを回避する役割を持たせることで高い緩衝効果を持つものである。

したがって、部品数が少ないためにコストダウンが達成されると同時に、簡単な構造であるため製造・組み立てなどの量産も容易であるため安価に量産可能な衝撃緩衝体となる。

また、本実施の形態における衝撃緩衝体では、衝撃を受けやすいＨＤＤユニットのような装置に衝撃緩衝体が当接する少なくとも一つの面を、例えば両面接着紙を用いて取り付ける構造を備えるために衝撃緩衝部材のみで構成でき、部品数の削減、およびコストダウンを図れる。

また、小型・軽量化が容易になるため、小型・軽量が求められるノートパソコンなどでの使用に適した衝撃緩衝体となる。

なお、図２では、ＨＤＤユニット１０６の重心位置は略長方形であるＨＤＤユニット１０６の筐体面の中心線（一点鎖線）より右にあるものとして説明した。しかし、ＨＤＤユニット１０６の重心位置が、略長方形であるＨＤＤユニット１０６の筐体面の中心線より左にある場合でも、第１衝撃緩衝部材１０１および第２衝撃緩衝部材１０２の位置関係と硬度の硬柔関係は変わらない。その理由を以下に説明する。

まず、ノートパソコンが落下して着地した時点ではヘッド外れしない方向に回転するように第１衝撃緩衝部材１０１および第２衝撃緩衝部材１０２の硬度差をさらに大きくするように設定する。すなわち、ＨＤＤユニット１０６の重心位置が略長方形であるＨＤＤユニット１０６の筐体面の中心線より左のときには、重心位置が中心線より右のときよりも、第２衝撃緩衝部材１０２を第１衝撃緩衝部材１０１に比べ、さらに柔らかい材質のものを選ぶ。または、第１衝撃緩衝部材１０１を、第２衝撃緩衝部材１０２に比べ、さらに硬い材質のものを選んでもよい。このようにすることで図２（ｂ）に示したように、一旦は右回り（矢印１１３に示す方向であって、ヘッド外れが生じない方向）に回転するように設定する。その後、第２衝撃緩衝部材１０２の復元力により、より硬い第１衝撃緩衝部材１０１側を支点にして緩やかに左回り（矢印１１２に示す方向）に回転する。したがって、ヘッドアーム１０８は退避位置から外れることなく、ヘッド外れは発生しない。すなわち、衝撃緩衝体１０４は、第１衝撃緩衝部材１０１と、第１衝撃緩衝部材１０１より硬度の低い第２衝撃緩衝部材１０２とを備え、ＨＤＤユニット１０６の重心位置に応じて、第１衝撃緩衝部材１０１と第２衝撃緩衝部材１０２の硬度、または第１衝撃緩衝部材１０１と第２衝撃緩衝部材１０２との硬度の差を変化させるようにして構成されている。

なお、本実施の形態においては、図２（ａ）に示すようにヘッドアーム１０８は、ＨＤＤユニット１０６の内部において、向かって右側に配置されているとして説明した。しかし、図３に示すようにヘッドアーム１０８は、ＨＤＤユニット１０６の内部において、向かって左側に配置されている場合も考えられる。図３は、ＨＤＤユニット１０６が落下中であるときの状態を示す他の例における模式的な断面図である。

この場合では、第２衝撃緩衝部材１０２は、ＨＤＤユニット１０６の磁気ディスク１０９の面とは直角方向に位置するＨＤＤユニット１０６の側面部で、磁気ヘッド１０５が近接する一面の側であって、ヘッドアーム１０８がヘッドロードする方向に位置する側面部に当接して配置している。そして、第１衝撃緩衝部材１０１は、第２衝撃緩衝部材１０２が配置された側のＨＤＤユニット１０６の側面部であって、かつヘッドアーム１０８がヘッドアンロードする方向に位置する前記側面部に当接して配置している。

このようにして、衝撃緩衝体を構成する第１および第２衝撃緩衝部材に硬度差を設けることによって、ＨＤＤユニットのヘッド外れ現象の起きる可能性のある方向への回転運動を、自由落下に伴う回転運動より緩やかに生じるように構成されている。その結果、ヘッド外れが生じることを回避する役割を持たせることで高い緩衝効果を持つものである。

また、第１衝撃緩衝部材１０１および第２衝撃緩衝部材１０２からなる衝撃緩衝体１０４をＨＤＤユニット１０６の側面部の一側面に配置するものとして説明したが、一側面の反対側の側面部にも配置してもよい。この場合、第１衝撃緩衝部材１０１および第２衝撃緩衝部材１０２の位置関係はＨＤＤユニット１０６の重心を中心に略点対称になるように配置する。このような構成によれば、衝撃緩衝体１０４は反対面からの衝撃に対して有効に作用する。

また、第１衝撃緩衝部材１０１および第２衝撃緩衝部材１０２が衝撃を受け、緩衝して圧縮され、緩衝領域内、すなわち図２におけるＨＤＤユニット１０６とＨＤＤケース１０７の間の領域内において、第１衝撃緩衝部材１０１および第２衝撃緩衝部材１０２が弾性を失う最大圧縮まで到達することがないものと想定する。この場合、第１衝撃緩衝部材１０１および第２衝撃緩衝部材１０２のそれぞれが最小に圧縮されたときの時間差が６ｍｓｅｃ以下であるように、第１衝撃緩衝部材１０１および第２衝撃緩衝部材１０２の材質、サイズ、貼付位置を決定することが好ましい。

また、第１衝撃緩衝部材１０１および第２衝撃緩衝部材１０２のうち、硬度の高い第１衝撃緩衝部材１０１の硬度は３５〜４５度が好適である。

また、第１衝撃緩衝部材１０１および第２衝撃緩衝部材１０２の材質は発泡樹脂材、ゲルまたはゴム材が好適である。

上記の第１衝撃緩衝部材１０１および第２衝撃緩衝部材１０２のそれぞれが最小に圧縮されたときの時間差（６ｍｓｅｃ以下）、第１衝撃緩衝部材１０１の硬度（３５〜４５度）、第１衝撃緩衝部材１０１および第２衝撃緩衝部材１０２の材質（発泡樹脂材、ゲルまたはゴム材）は経験的、実験的に求めたものである。

従来技術の説明において、図６（ｂ）に示すように、ＨＤＤユニット２０６の右端がＨＤＤケース２０７へ１回目の衝突をし、図６（ｃ）に示すように、ＨＤＤユニット２０６の左端がＨＤＤケース２０７へ２回目の衝突をする。第１衝撃緩衝部材１０１および第２衝撃緩衝部材１０２の最小圧縮の時間差が６ｍｓｅｃ以上であれば、第１衝撃緩衝部材１０１および第２衝撃緩衝部材１０２の機能が十分発揮されず、図６（ｃ）に示すような、ヘッド外れを誘引するＨＤＤユニット２０６の左端での２回目の衝突が起こる。あるいは、慣性ラッチ構造が作動しないタイムラグの範囲を越えて、慣性ラッチ構造が正常に作動し、ヘッド外れを防止するか、いずれかである。

同様の理由で、本実施の形態においては、衝撃緩衝部材の硬度、衝撃緩衝部材の材質を適切に選んで配置することで、ヘッド外れを誘引するＨＤＤユニット１０６の左端での２回目の衝突が起こらないようにする。あるいは、慣性ラッチ構造が作動しないタイムラグの範囲を越えるようにする。

なお、情報処理装置は、例えば、衝撃による影響を受けやすいＨＤＤユニットなどを内蔵したＰＤＡや、ゲーム機器や、映像や音声などの再生装置および記録装置や、携帯電話装置や、電子辞書装置などであってもよい。

また、衝撃による影響を受けやすい装置としてノートパソコンに内蔵したＨＤＤユニットを例にとって説明したが、これに限るものではない。装置は、携帯型機器に内蔵した装置であって、装置の重心が装置筐体の中心からズレており、かつ耐衝撃性能を考慮するような場合、本発明の衝撃緩衝体は、特に有効に作用する。

（実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２における衝撃緩衝体１０４と衝撃緩衝体１０４に保護されたＨＤＤユニット１０６との構成を説明する図であって、ＨＤＤユニット１０６が落下中であるときの状態を示す模式的な断面図である。実施の形態１においては、衝撃緩衝体１０４は第１衝撃緩衝部材１０１および第２衝撃緩衝部材１０２とから構成されていた。しかし、実施の形態２においては、図４（ａ）に示すように、衝撃緩衝体１０４は、第１衝撃緩衝部材１０１と第２衝撃緩衝部材１０２と第３衝撃緩衝部材１０３とから構成されている点が異なる。本実施の形態においては、実施の形態１と同様の構成には同一符号をつけ、同様な構成と動作については説明を省略する。

図４において、図２の説明と同様に、第１衝撃緩衝部材１０１と第２衝撃緩衝部材１０２とは硬度の異なるものであり、第１衝撃緩衝部材１０１は第２衝撃緩衝部材１０２より硬度が高い材質で構成されている。また、第１衝撃緩衝部材１０１は、ＨＤＤユニット１０６の側面部の磁気ディスクが配置された側に当接して配置され、第２衝撃緩衝部材１０２は、ＨＤＤユニット１０６の側面部のヘッドアーム１０８が配置された側に当接して配置されていることも実施の形態１における衝撃緩衝体１０４と同様である。そして、第３衝撃緩衝部材１０３は、第１衝撃緩衝部材１０１および第２衝撃緩衝部材１０２とは、さらに硬度の異なる衝撃緩衝部材である。すなわち、新たに付加された第３衝撃緩衝部材１０３は第２衝撃緩衝部材１０２より、さらに硬度が高い（堅い）材質で構成されている。また、第３衝撃緩衝部材１０３は、第２衝撃緩衝部材１０２に挟まれ接合して構成されている。

また、図４（ａ）に示すように、ＨＤＤユニット１０６の重心位置は、略長方形であるＨＤＤユニット１０６の筐体面の中心線（一点鎖線）より右にあるものとして説明する。

以上のように構成された衝撃緩衝体１０４とＨＤＤユニット１０６について、図４を用いて、その動作を詳細に説明する。

図４（ａ）に示すように、ＨＤＤユニット１０６が矢印１４０に示す方向で地面や机上などに落下すると、やがて、ノートパソコン１１の本体１２は地面や机上などに衝突する。その結果、ＨＤＤユニット１０６の重心位置と略長方形であるＨＤＤユニット１０６の筐体面の中心線とのズレによりＨＤＤユニット１０６は一旦、右回り（矢印１１３に示す方向）に回転しようとする。

さらに、落下衝突後は、第１衝撃緩衝部材１０１は第２衝撃緩衝部材１０２より硬い材質のため、第１衝撃緩衝部材１０１側を支点として緩やかに左回り（矢印１１２に示す方向）で元の位置にもどろうとする。これらの動作は、実施の形態１と同様な動作となるので、詳細な説明は省略する。

本実施の形態が実施の形態１と異なるのは、右回り（矢印１１３に示す方向）の回転から、左回り（矢印１１２に示す方向）回転で、ＨＤＤユニット１０６が元の位置にもどろうとするタイミングを、実施の形態１よりも、より精度良くかつ広範囲に調整することができる点である。すなわち、本実施の形態における衝撃緩衝体１０４は、幅の広い第２衝撃緩衝部材１０２の中に、第２衝撃緩衝部材１０２より硬度の高い（堅い）材質の第３衝撃緩衝部材１０３を挟み込んで接合して構成している。これにより、右回り（矢印１１３に示す方向）の回転から左回り（矢印１１２に示す方向）で元の位置にもどろうとするときに、一旦、慣性ラッチ構造が外れたとしても、ヘッドアーム１０８が待避位置から外れる前に再び慣性ラッチ構造が働くように衝撃緩衝体１０４を構成することができる。すなわち、ヘッドアーム回転ストッパ１１１の機能しないタイムラグを発生しないようにしてヘッドアーム回転ストッパ１１１の慣性ラッチ構造が適切に働くタイミングとなるように、衝撃緩衝体１０４の硬度を調整して、衝撃緩衝体１０４の衝撃吸収および復元力の働くタイミングを調節することができる。

既に述べたように、待避位置にあるヘッドアーム１０８はＨＤＤユニット１０６の回転の方向にかかわらずヘッドアーム回転ストッパ１１１の慣性ラッチ構造によりラッチを掛けることのできる構造を有している。しかし、慣性ラッチ構造が起動した後、ＨＤＤユニット１０６が左回り（矢印１１２に示す方向）の回転が生じると、慣性ラッチ構造が再作動するまでの間、ラッチ動作にタイムラグが生じる。このタイミングでヘッドアーム１０８が慣性によって、左回り（矢印１１２に示す方向）に回転した場合、慣性ラッチ構造が作動せず、ヘッドアーム１０８の運動を阻止できないため、ヘッド外れに至る場合がある。すなわち、ヘッドアーム１０８の左回りの回転と慣性ラッチ構造の作動しないタイミングとの両要因が合致した場合にヘッド外れが起こる。

よって、本実施の形態では、落下の衝撃によって生じるヘッドアーム１０８の回転と、慣性ラッチ構造のラッチタイミングとを精度良く、かつより広範囲に調整できるようにして慣性ラッチ構造を有効に作動させることでヘッド外れを回避するように衝撃緩衝体１０４を構成している。すなわち、ヘッドアーム回転ストッパ１１１の機能しないタイムラグを発生しないようにしてヘッドアーム回転ストッパ１１１の慣性ラッチ構造が適切に働くタイミングとなるように衝撃緩衝体１０４の全体としての硬度を調整できるようにしている。したがって、衝撃緩衝体１０４の衝撃吸収および復元力の働くタイミングを調節することができるものである。

以下では、衝撃緩衝体１０４の衝撃吸収および復元力の働くタイミングを調節するための他の構成の衝撃緩衝体１０４について、説明する。図４（ｂ）は、ＨＤＤユニット１０６に第３衝撃緩衝部材１０３の長手方向の寸法を変更した衝撃緩衝体１０４を貼付した構成を示す断面図である。慣性ラッチ構造のタイミングの調節は、図４（ｂ）に示すように第３衝撃緩衝部材１０３の材質、第３衝撃緩衝部材１０３の長手方向の寸法によって設定可能である。また、図４（ｃ）に示すように、第２衝撃緩衝部材１０２の長手方向に対する相対位置によっても設定可能である。

さらに、衝撃緩衝体１０４の衝撃吸収および復元力の働くタイミングを調節するためのさらに異なる構成の衝撃緩衝体１０４について、説明する。図４（ｄ）は、ＨＤＤユニット１０６に第３衝撃緩衝部材１０３の厚み方向の寸法を変更した衝撃緩衝体１０４を貼付した構成を示す断面図である。図４（ｄ）に示すように第３衝撃緩衝部材１０３の厚み方向の寸法を第２衝撃緩衝部材１０２とは独立に変化させて空洞部分を形成してもよい。このようにして形成された空洞部分を含めた第２衝撃緩衝部材１０２および第３衝撃緩衝部材１０３および第１衝撃緩衝部材１０１を含めた全体としての衝撃緩衝体１０４の硬度を変化させて、上記のタイミングの調節を行ってもよい。なお、図４（ｄ）では、空洞部分をＨＤＤユニット１０６の側面部側に形成したが、ＨＤＤユニット１０６の側面部の反対側（ＨＤＤケース１０７側）に形成してもよい。このように空洞部分を形成することにより、さらに精度良くタイミングの調整を図ることができ、さらに落下などによる衝撃が生じた後の復元力の働く時間と復元力の大きさを独立して設定できる。すなわち、衝撃緩衝体の変形が小さい場合は、復元力を小さくし、所定よりも大きな変形が生じた場合には、復元力を大きくするような設定が可能である。

以上のように本実施の形態における衝撃緩衝体は、第１および第２衝撃緩衝部材に硬度差を設け、さらに第２衝撃緩衝部材の中に硬度の異なる第３衝撃緩衝部材を挟み込んで混入することで、ヘッドアーム回転ストッパの慣性ラッチ構造を有効に動作させることができる。その結果、実施の形態１に比べて、よりＨＤＤユニットのヘッド外れ現象の起きる可能性を回避できるものである。

本発明にかかる衝撃緩衝体は、少なくとも２つ以上の緩衝部材に硬度差を設けることによって、ＨＤＤユニットのヘッド外れ現象の起きる可能性のある回転現象を回避する役割を持たせることで高い緩衝効果を有している。したがって、衝撃による影響を受けやすいＨＤＤユニットのような装置を内蔵した情報処理装置などとして有用である。

本発明の実施の形態１における衝撃緩衝体で覆われて実装されたＨＤＤユニットがノートパソコンに収容されている外観図 本発明の実施の形態１におけるユーザが誤ってノートパソコンを落下させた場合の衝撃緩衝体を用いたときの衝撃緩衝体、ＨＤＤユニットの動作を説明するための模式的な断面図 同ＨＤＤユニットが落下中であるときの状態を示す他の例における模式的な断面図 本発明の実施の形態２における衝撃緩衝体と衝撃緩衝体により保護されたＨＤＤユニットとの構成を説明する図であって、ＨＤＤユニットが落下中であるときの状態を示す模式的な断面図 従来技術における衝撃緩衝体を衝撃による影響を受けやすい装置に当接させて取り付けた模式的な断面図 ユーザが誤ってノートパソコンを落下させた場合の従来技術における衝撃緩衝部材、衝撃緩衝体、ＨＤＤユニットの動作を説明するための模式的な断面図 ユーザが誤ってノートパソコンを落下させた場合の従来技術における衝撃緩衝部材、衝撃緩衝体、ＨＤＤユニットの動作を説明するための他の例の模式的な断面図

符号の説明

１１ ノートパソコン
１２ 本体
１３ ノートパソコン表示部
１４ 衝撃緩衝装置
１００ 衝撃緩衝部材
１０１ 第１衝撃緩衝部材
１０２ 第２衝撃緩衝部材
１０３ 第３衝撃緩衝部材
１０４ 衝撃緩衝体
１０５ 磁気ヘッド
１０６ ＨＤＤユニット
１０７ ＨＤＤケース
１０８ ヘッドアーム
１０９ 磁気ディスク
１１０ 回転軸
１１１ ヘッドアーム回転ストッパ

Claims (6)

1. 磁気ヘッドを有する回転可能なヘッドアームと磁気ディスクとを含むハードディスクドライブユニット（ＨＤＤユニット）への衝撃を緩衝する衝撃緩衝装置であって、
   第１衝撃緩衝部材と、前記第１衝撃緩衝部材より硬度の低い第２衝撃緩衝部材とを備え、
   前記磁気ディスク面に対して直角方向に位置する前記ＨＤＤユニットの側面部のうち、前記磁気ディスクおよび前記ヘッドアームの両回転中心を結ぶ方向と大略等しい方向であって前記磁気ディスク面内にある第１方向を有する一面と当該ＨＤＤユニットを収容する箱体の内壁との間の空間において、前記第２衝撃緩衝部材が前記第１衝撃緩衝部材より圧縮されると、前記ヘッドアームにヘッドアンロードする方向の回転力が発生するように、前記第１衝撃緩衝部材および前記第２衝撃緩衝部材は該第１方向に一列に配置され、
   前記ＨＤＤユニットが、前記第１方向に直交する方向であって前記内壁に向かう第２方向の衝撃を受けたとき、前記第２衝撃緩衝部材が前記第１衝撃緩衝部材より圧縮されることによって、前記第１衝撃緩衝部材および前記第２衝撃緩衝部材は前記ＨＤＤユニットに加わる衝撃を緩衝するようにしたことを特徴とする衝撃緩衝装置。
2. 前記ＨＤＤユニットが衝撃を受けた後の前記第１衝撃緩衝部材および前記第２衝撃緩衝部材の圧縮変形の復元は、圧縮変形時より緩やかな速度で、前記ヘッドアームにヘッドロードする方向の回転力を発生させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の衝撃緩衝装置。
3. 前記第２衝撃緩衝部材は、前記第１方向において、前記ヘッドアームがヘッドアンロードする方向に配置され、前記第１衝撃緩衝部材は、前記ヘッドアームがヘッドロードする方向に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項２に記載の衝撃緩衝装置。
4. 前記第２衝撃緩衝部材より硬度が高い第３衝撃緩衝部材を備え、
   前記第３衝撃緩衝部材は、前記第２衝撃緩衝部材によって挟み込まれて接合されたことを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の衝撃緩衝装置。
5. 前記第３衝撃緩衝部材は、前記第２方向の寸法について前記第２衝撃緩衝部材より小さくし、前記第２衝撃緩衝部材および前記第３衝撃緩衝部材によって挟まれた領域に、空洞部を形成したことを特徴とする請求項４に記載の衝撃緩衝装置。
6. 請求項１乃至請求項５に記載の衝撃緩衝装置を備えたことを特徴とする情報処理装置。

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