JPWO2002047088A1 - 磁気ディスク装置の搭載方法、その筐体及び磁気ディスク装置 - Google Patents

Abstract

車載用磁気ディスク装置のための筐体及びその磁気ディスク装置の構造に関する。車載磁気ディスク装置固有の課題として、磁気ディスク装置をとりまく環境温度が非常に厳しいことが挙げられる。環境温度が低すぎると正常な情報の格納が妨げられる。他方、高すぎると格納した情報を維持できない。着脱式の磁気ディスク装置にて、筐体に保冷剤、保温剤、断熱材、温度センサーを設け、設置方向を限定する。また、着脱としない場合には、所定の温度範囲でのみ動作するよう磁気ディスク装置の動作禁止・通知機能を設ける。磁気ディスク装置を自動車内に設置することが可能な筐体及び磁気ディスク装置をを提供することができる。

Description

技術分野
本発明は、情報記録再生装置、特に、磁気ディスクの設置環境にかかり、温度環境の厳しい場所、例えば、自動車に搭載する際の装置の筐体構造に関する。
背景技術
従来の磁気ディスク装置は、特開平４−４９５９０号に示すように、冷却ファンを設けた筐体内に設置するのが一般的であり、筐体は通常は空調の完備された室内に置かれていた。
最近、自動車にナビゲーションシステムその他の電子装置が取り付けられるようになった。これらの車載システムでは、自動車の外部との情報のやりとりが、衛星を介して行われ、移動電話を介してメイルの送受信が、不特定な場所から可能になった。今後、これらの車載システムの取り扱う情報量は益々多くなり、静止画や動画、音楽等の情報を記録し、再生するための情報記録再生装置、特に磁気ディスク装置が必要である。磁気ディスク装置は、例えば、ナビゲーションシステムに於いては、高速な応答や情報の更新を可能とする。また、多量な情報を地上波や衛星を用いた専用の通信網やインターネットを介してダウンロード（情報の格納）することが可能となる。
従来、磁気ディスク装置の動作環境は、室内で冷却ファンを設けた筐体内に設置されていた。磁気ディスク装置を巡る温度環境について技術的課題があるとすれば、磁気ディスク装置内部の温度の上限を、例えば、摂氏５０度程度となるよう発熱源を工夫すること等であった。
一方、夏季の炎天下に放置された自動車の車内は摂氏数十℃を超えることもあり、冬季の早朝では摂氏マイナス２０℃を下回ることもある。仮に、磁気ディスク装置を自動車に搭載するとなれば、このような過酷な温度環境に晒されることになる。このことは、低温では磁気ディスク媒体の磁区の回転や磁壁の移動が生じにくくなること、つまり磁気ディスク装置が情報を書込めなくなることを意味している。また、高温では磁気ディスク媒体の磁区の回転や磁壁の移動が生じやすくなり、書き込んだ情報を保持できなくなること、つまり、情報の格納を維持できないことを意味している。更に、振動の加わる車載という環境下で磁気ディスク装置は正常に動作しなければならない。
発明の開示
本発明で開示する磁気ディスク装置は、筐体からの着脱が容易な機構又は部分を有している。必要なときのみ磁気ディスク装置を自動車内部に搭載可能とするためである。尚、磁気ディスク装置を着脱することなく搭載し固定することも以下に述べるように、可能である。
周囲の温度に関しては、温度センサを磁気ディスク装置の筐体内に設け、同装置が使用可能な温度範囲にない場合は、動作しない機能を有する。動作しない機能とは、例えば、磁気ディスク装置の電源が入らないこと、警告音を発すること、警告光を表示すること、その旨の表示をすること、警告の音声を発することその他の仕組みをいう。これにより、磁気ディスク装置を車内に放置し、取り外すことを忘れても、安全な動作が確保される。尚、温度センサは磁気ディスク装置内部に設けても良い。
磁気ディスク装置の設置場所としては、エアーコンディショナーの温風又は冷風の吹き出し口近傍とし、早く室温環境に到達させることを可能としている。また、磁気ディスク装置を車内に放置した場合を考慮し、保冷剤又は保温剤を磁気ディスク装置の周辺に配置する。具体的には、磁気ディスク装置を保持するケースの内部に保冷剤や保温剤を設け、ケースの外側は断熱剤で覆う構造とする。
更に、磁気ディスク装置内部又は外部の直ぐ近くに熱源を設けてもよい。熱源としては、例えば、板状のヒーター、線状のヒーターをセラミックス板、金属板、その他伝導率の高い板状部材の表面に配線したもの、フレキシブル配線板（ＦＰＣ）上に抵抗線を設けたもの等が挙げられる。
磁気ディスク装置の周囲温度は、高温から低温又は低温から高温へと変化するため温度差を有する。従って、磁気ディスク媒体と磁気ヘッドの熱膨張による倒れを無くすため、磁気ディスク媒体を回転させるスピンドルモータの回転中心であるシャフトと、磁気ヘッドを移動させるキャリッジの回転中心であるシャフトと、これらを固定しているベースの材質をセラミックスとしても良い。
振動又は衝撃に関しては、磁気ディスク装置の取付け方向について、自動車の天地方向に磁気ディスク装置のキャリッジの移動方向が合致するように、また、衝撃成分の少ない車の進行方法に対して左右方向に磁気ディスク媒体の面が向くように磁気ディスク装置を固定することで、自動車に固有の衝撃成分を回避し、磁気ディスク媒体と磁気ヘッドとの衝突を避ける。ここで天地方向とは、鉛直方向をいい、合致とは、実質的に衝撃成分が分布している方向に向くという意味であって、物理的同一といった厳格さを意味しない。
発明を実施するための最良の形態
本発明の実施の形態を、図１から図５により説明する。
図５は、自動車の運転席と助手席を斜め後方から見たときの概略図である。通常、Ａの部分がコンソールと呼ばれ、その中央（センターコンソール）には、ギアチェンジ用のレバー５１や、カーオーディオ装置その他の内装品５２が位置している。Ａの右側の部分には、ステアリング５３が、そして左側の図示されない位置５４にはカーエアコンが実装されている。ここで内装品には、パーソナルコンピュータや携帯用電子機器が含まれる。
Ｂの部分には、磁気ディスク装置の車載用ケースが位置している。この車載用ケースが磁気ディスク装置の筐体に該当する。この付近からカーエアコンの温風又は冷風が吹き出してくる。
図５では、車載用ケースの位置が明瞭となるようデザインを無視した示し方をしているが、実際は、コンソール部分Ａのデザインと一体となっており、カーエアコンの風の流路の一部が、車載用ケースを貫くように配置される。
車載用ケースの冷却、つまり、磁気ディスク装置の冷却を考慮しない場合には、カーエアコンの風の流路を考慮せずに、コンソール部分Ａの内部に配置すれば良い。この場合には、磁気ディスク装置に用いられる磁気ディスク媒体の仕様を、高温でも磁区の回転や移動の少ない、保持力の強い材料を選ぶ必要がある。
図１は、磁気ディスク装置５を車載用ケース１に収めた場合の側断面図である。
磁気ディスク装置５を収める車載用ケース１は、プラスチックを素材とする。その表面には、車載用ケース１の内部の温度を一定に保持し、かつ、直射日光を避けるため、アルミを素材とする断熱層２が設けられている。プラスチックの素材とアルミの素材とは接着により一体化されているが、これ以外の方法、例えば、電着塗装、めっきで同等の効果を有する表面処理をプラスチック素材に対し行っても良い。
エアーコンディショナーの吹き出し口と、車載用ケース１の開口部との位置関係は、エアコンの温風又は冷風が効率良くケース１内部に導入されるような位置関係とする。具体的には、蓋４がエアコンの風の導入板の役目を持っても良い。ケース１には風の流路が閉じないよう、もう１箇所に開口を設けておくと効率が良くなる。
ケース１内部には、保冷又は保温剤３が配置されており、磁気ディスク装置５を自動車内部の室温に近い温度に保持する。保冷又は保温剤３に、ゲル状物質のものを選択すれば、装置５を保持する際に緩衝材を兼用させることも可能である。保冷又は保温剤３は、車載用ケース１に接着により固定するが、これ以外の方法で、例えば、ケース１に凸部を設けて、これに契合させて保持する等により固定しても良い。尚、保冷剤３等にゲル状物質のものを用いた場合には、磁気ディスク装置５と保冷剤３等を密着して実装する。
磁気ディスク装置５は、自己が有するコネクタ部分の機械的拘束力により、車載用ケース１に保持される。この保持を確実にするため蓋４を閉める構造のケース１としても良い。もし、蓋４がエアコンの風を導入する板の役目を有している場合には、コンソールの有する高級感を毀損しなように、ケース１のコンソール側でない別の側面に、風通し用の開口部分を設ける。蓋４を閉めない場合には、別途、止め金その他のロック機構（図示せず）を設けて磁気ディスク装置５を確実に固定する。
車載用ケース１に磁気ディスク装置５を挿入し固定すること、つまり、車載用ケース１に磁気ディスク装置を保持することにより、磁気ディスク装置５と自動車に搭載された電子機器との間で、情報伝達のための接続及び電力供給のための接続が完了する。これらの接続を別々にすることを厭わないならば、電力供給のための接続を、別途、行うこともできる。
車載用ケース１には、その内部に温度センサ２２を設け、また、電子機器との電気的接続を行うケーブル２６を設ける。この温度センサ２２からの電気信号により電子機器は所定の処理を行い、感知した温度が、磁気ディスク装置５の動作可能な温度範囲を超えて低温又は高温の場合は、磁気ディスク装置５が動作できない旨の通知を行う。この通知は、コンソールに搭載された電子機器を介して行われても良いし、車載用ケース１に設けられた、例えば、ＬＥＤ、液晶ディスプレイその他の表示素子に所定の信号を送付することにより行われても良い。コンソールの電子機器による場合には音声により応答しても良い。この通知の具体的態様は、例えば、装置５の電源が入らないこと、警告音を発すること、赤いＬＥＤが点灯すること、「動作温度の範囲にない」旨の音声ガイダンスが発せられること等である。
図２は、磁気ディスク装置５を車載用ケース１に収めた場合の平面図兼断面図である。車載用ケース１は、図５を用いて説明したように、単独で車内に設置されても良いし、別のパソコン、ビデオ、ＤＶＤ装置その他の上位電子装置のドッキングベイとして用いられても良い。保冷剤又は保温剤３は、装置５を取り囲むように配置する。２はアルミを素材とする断熱層であるが、この代わりに上述の板状のヒーター等を配置しても良い。
つまり、この板状のヒーター２’は、車載用ケース１の内部、かつ、磁気ディスク装置５の外部に位置し、磁気ディスク装置５が所定の温度以下とならないよう、外部から電力を供給して、保温する機能を有する。冬の酷寒地仕様としては、例えば、カーバッテリー、駐車場に用意されている電源その他の外部電源から、この板状ヒーターに電力を供給する。
図３を用いて磁気ディスク装置５の基本構造を以下に述べる。
アルミニウム又はガラスを基板材料とし、その表面に磁性膜を形成した磁気的に情報を保持するディスク媒体１９は、スピンドルモータの駆動力によって回転する。スピンドルモータは、ディスク媒体１９を積層するハブ１２と、ディスク媒体１９をハブ１２に固定するためのディスククランプ６とがあり、ベース１８に設けられたモータシャフト１７に軸受けを介してハブ１２を回転させる構造である。
磁気ヘッド７は、回転しているディスク媒体１９の表面に、僅か数十ｎｍの一定な空間を保ちながら浮上しており、ディスク媒体１９に対し磁気的に情報を書き込み又は読み出す機能を有している。磁気ヘッド７は、ディスク媒体１９に設けられた磁区による磁界から、電磁気的に電気信号を獲得する電磁コイルを備え、主として、金属薄膜の積層構造を、基材としてのフェライト上に形成している。
磁気ヘッド７をディスク媒体１９の面上に正確に位置決めするため、アルミニウム又はマグネシウムを主成分としたキャリッジ１３は、絶縁皮膜のあるアルミ線材又は銅線材にて巻線状態としたコイル１０と、永久磁石と、これを支持し磁気回路を形成するためのヨークにより構成されるボイスコイルモータ９により、駆動され位置決めされる。スピンドルモータと同様に、キャリッジ１３も、ベース１８に設けられたキャリッジシャフト８に軸受けを介して回転可能に取り付けられている。
図４において、磁気ヘッド７の読み書きの際の電気信号は、磁気ヘッド７に設けられた電磁コイルの細線によってキャリッジ１３を通って（図示せず）、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）２３に伝達され、磁気ヘッド７の読み書きの信号を制御するリードライト制御基板１４を介して、その下面に位置する密閉型コネクタ２１によってＨＤＡの外部へ伝達されている。密閉型コネクタ２１は、その本体をアルミニウム、ステンレス又は鉄の素材とし、ベース１８に設けられ、通常は接着することにより固定されている。
尚ここでＨＤＡとはハードディスクアセンブリの意であり、ベース１８とカバー１５で囲まれた磁気ディスク装置の部分をいう。
温度センサ２２’をＨＤＡ内部に設けても良い。この場合、コネクタ２１を経由して温度センサ２２’の信号を外部へ送出する。上位装置に該当する電子機器では、より高精度でＨＤＡ内部の温度、ディスク媒体１９の近傍の温度を管理できる。
密閉型コネクタ２１とは、ＨＤＡ内外間の電気信号を中継するもので、信号を伝達するための複数のピンと、それを保持するためのモールド成形部分との密閉が完全になっているコネクタをいう。コイル１０の駆動電流についても、ＦＰＣ２３を通って密閉型コネクタ２１に伝達されている。スピンドルモータの駆動電流についても、スピンドルモータから導かれたモータＦＰＣ（図示せず）により密閉型コネクタ２１に伝達されている。尚、ＨＤＡの内外を連絡する全ての信号線を、密閉型コネクタ２１を経由させる必要は無く、例えば、スピンドルモータの駆動電力は、別途、別の配線によりＨＤＡ内部へ導かれても良い。
密閉型コネクタ２１は、ＨＤＡ外部に設けられた装置を制御するためのメイン基板１１（図３）に伝達されている。スピンドルモータとキャリッジ１３の軸、ボイスコイルモータ９は、ベース１８にネジにて固定し、アルミニウム、ステンレス又は鉄を素材としたカバー１５（図１）を、ベース１８との密閉を保つためにパッキン（図示せず）を介して、ベース１８、スピンドルモータ、キャリッジ１３の軸、ボイスコイルモータ９に、ネジにて固定する。尚、メイン基板１１はネジ１６にてベース１８に固定される。
磁気ヘッド７とディスク媒体１９の間の情報の書き込み又は読み出し動作に於いて、その信号を正確に処理するためには、この間隙に介在物が侵入して磁路を妨げてはならない。従って、かかる間隙を常に清浄に保たなければならないので、ＨＤＡには、内部フィルタ（図示せず）が設けられ、ディスク媒体１９の回転により発生するＨＤＡ内部の空気循環流によって、内部塵埃の捕獲を行っている。
磁気ディスク装置は、記憶容量を得るために、複数のディスク媒体１９を搭載しており、このディスク媒体１９の面に対し、それぞれ磁気ヘッド７が存在するため、ディスク媒体１９とディスク媒体１９の間にディスクスペーサ２０（図１）を設け、磁気ヘッド７同士の間隔は、キャリッジ１３の磁気ヘッド７取付け面を精度良く仕上げることにより、間隔を一定に保っている。
磁気ディスク装置５に衝撃が加わった場合、磁気ヘッド７とディスク媒体１９が衝突することが問題となる。従って、自動車の天地方向に対して、キャリッジ１３の移動方向（シーク方向）が同じ方向になるように、磁気ディスク装置５を自動車に搭載することで、自動車固有の衝撃成分の多い天地方向に対して、上記の問題を低減できる。また、衝撃成分の少ない車の進行方法（衝突事故その他特殊な状況を除く）、又は進行方向に対して左右の方向に、ディスク媒体１９の面の法線方向が合致するように磁気ディスク装置５を配置する。耐振性能を高めるために、保冷剤３の近傍に防振材を設けてもよい。
尚、図３では、ヒータ２’をカバー１５に貼付した例を示しているが、メイン基板１１にヒータ２’を設けても良い。更に、ベース１８、カバー１５、メイン基板１１を包摂する外装を設けても良い。この外装は、磁気ディスク装置の一部を覆うのみでも良く、この外装は所定のデザインが施されて化粧ケースと為し、磁気ディスク装置５を単独で携帯するのに便利な形状とする。この場合、必要に応じヒータ２’をも外装の内部かつ磁気ディスク装置５の外部に設けても良い。
図６に、磁気ディスク装置５を嵌合し保持する格納室３２を設けた上位装置３１と、装置５の着脱方向の概略を示す。板状のヒーター２’は上位装置３１の内側かつ装置５の外側に設けられている。また磁気ディスク装置５はコネクタ３３により外部との電気的接続を、更に、ある程度の機械的接合を保つことができる。上位装置３１は磁気ディスク装置５に記録された情報を用いて、所定の情報処理を行ない、また、処理の結果を装置５に記録する。
上位装置３１は、磁気ディスク装置５が機能可能な温度範囲にないときは、装置５からその旨の情報を得て、又は、自己が温度を検知して、情報を処理しないモードを保持し、このモードにあることを、上位装置３１の外部に表示する。表示には音声アナウンス、モニターへの表示、ＬＥＤ点灯による警告等が含まれる。
磁気ディスク装置５を筐体からの着脱が容易なものとした場合には、車載用ケース１（筐体）や、上位装置を有する電子装置の筐体３１から装置５を離脱させた後に、その運搬や保存が便利なように、装置５全体を覆う、車載用ケース１とは別の外装が効果的である。つまり、図３の磁気ディスク装置５のカバー１５やベース１８の外側を覆うようにプラスチックその他のモールド樹脂により装置５の外側に外装を設ける。
この外装を有する磁気ディスク装置５を、車載用ケース１に外装と供に装着し、離脱し、必要に応じて携行すれば、磁気ディスク装置５を厳しい環境に曝すことから保護できる。
装置５を取り外すことなく、車内に据え置く場合には、板状のヒーターを、カバー１５やベース１８（図３）の外側、かつ、外装の内側に設ければ熱効率が向上するので、より少ない電力で装置５の保温が可能となる。
また、磁気ディスク装置５の内部に温度センサーを配置すれば、ヒーターによる保温を監視する精度が上がり、装置５の内部温度を一定の水準に保つことが容易となる。
以上に述べた実施の態様によれば、磁気ディスク装置を自動車内に搭載することが可能な筐体及び磁気ディスク装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の実施の態様の側断面図である。筐体の中に磁気ディスク装置５が位置している。
図２は、図２の平面図兼断面図である。
図３は、磁気ディスク装置の断面図である。
図４は、カバー１５を取り去った状態の磁気ディスク装置の平面図である。
図５は、自動車の運転席と助手席を斜め後方から見たときの概略図である。
図６は、磁気ディスク装置５を嵌合し保持する格納室３２を設けた上位装置３１と、装置５の着脱方向を示した概略図である。

Claims (12)

1. 磁気ディスク装置を保持するための筐体に於いて、
   当該磁気ディスク装置を保冷又は保温するための保冷剤又は保温剤を設けたこと特徴とする磁気ディスク装置の筐体。
2. 請求項１記載の筐体に於いて、当該筐体と前記磁気ディスク装置が、互いに容易に着脱可能に構成されている磁気ディスク装置の筐体。
3. 請求項１記載の筐体に於いて、更に、当該筐体が温度センサを有する磁気ディスク装置の筐体。
4. 請求項１に記載の筐体に於いて、
   前記保冷剤又は前記保温剤を、前記磁気ディスク装置を保持する際の緩衝材と兼用した磁気ディスク装置の筐体。
5. 回転する磁気ディスク媒体と、磁気ディスク媒体に情報を記録し又は磁気ディスク媒体から情報を再生するための磁気ヘッドと、磁気ヘッドを前記磁気ディスク媒体上で移動させるキャリッジとを有する磁気ディスク装置の搭載方法であって、
   前記磁気ヘッドの移動方向が鉛直方向と合致するよう前記磁気ディスク装置を保持する磁気ディスク装置の搭載方法。
6. 回転する磁気ディスク媒体と、磁気ディスク媒体に情報を記録し又は磁気ディスク媒体から情報を再生するための磁気ヘッドと、磁気ヘッドを前記磁気ディスク媒体上で移動させるキャリッジとを有する磁気ディスク装置を、その筐体を介して搭載する磁気ディスク装置の搭載方法であって、
   前記磁気ディスク装置を自動車に搭載するにあたり、
   前記筐体に開口を設けるステップと、
   前記筐体を自動車のエアーコンディショナーの吹き出し口付近に配置するステップとを有する磁気ディスク装置の搭載方法。
7. 請求項６に記載の磁気ディスク装置の搭載方法に於いて、前記筐体は、当該磁気ディスク装置を保冷又は保温するための保冷剤又は保温剤を有している磁気ディスク装置の搭載方法。
8. 磁気ディスク装置を保持するための筐体に於いて、
   当該磁気ディスク装置と、前記筐体との間に、ヒーターを設けたこと特徴とする磁気ディスク装置の筐体。
9. 請求項８記載の筐体に於いて、当該筐体と前記磁気ディスク装置が、互いに容易に着脱可能に構成されている磁気ディスク装置の筐体。
10. 請求項９記載の筐体に於いて、更に、当該筐体が温度センサを有する磁気ディスク装置の筐体。
11. 外装により覆われた磁気ディスク装置であって、
    当該磁気ディスク装置と、前記外装との間に、ヒーターを設けたこと特徴とする磁気ディスク装置。
12. 請求項１１記載の磁気ディスク装置に於いて、更に、当該磁気ディスク装置が温度センサを有する磁気ディスク装置。

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