(57)【要約】【課題】  ディスクドライブユニット３が冷却用ファン４による振動に共振することにより、データ転送レートが劣化する事態を回避する。【解決手段】  本発明の電子機器１は、冷却用ファン４の回転数を計測する回転速度センサ５を備える。制御部１０は、回転速度センサ５による計測結果をもとに、ディスクドライブユニット３の共振周波数から離れた範囲に、冷却用ファン４の回転数を制御する。これにより、冷却用ファン４の振動により、ディスクドライブユニット３が共振する事態を回避することができ、データ転送レートを安定に維持することが可能となる。【選択図】        図１
2005050448.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータにより回転駆動される回転ユニットと、
前記回転ユニットの回転数を計測するセンサと、
対象ユニットの共振周波数の振動を発生させる前記回転ユニットの共振回転数を記憶する記憶部と、
前記センサによる計測結果をもとに、共振周波数との関係から前記回転ユニットの回転数を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項２】
前記制御部は、前記回転ユニットの回転数を、共振回転数から離れた範囲に制御することを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】
前記制御部は、共振回転数から１００ｒｐｍ以内の回転数にならないように、前記回転ユニットの回転数を制御することを特徴とする請求項２に記載の電子機器。
【請求項４】
前記対象ユニットは、ディスクドライブユニットであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電子機器。
【請求項５】
前記回転ユニットは、冷却用ファンであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電子機器。
【請求項６】
前記制御部は、前記回転ユニットの回転数を連続的に変化させて、前記回転ユニットの共振回転数を測定することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の電子機器。
【請求項７】
前記制御部は、前記回転ユニットの交換時に、前記回転ユニットの共振回転数を計測することを特徴とする請求項６に記載の電子機器。
【請求項８】
前記対象ユニットおよび前記回転ユニットは、同一の筐体内に支持されていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器に関し、特に冷却用ファンなどの回転ユニットを備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータなどの電子機器に搭載されるハードディスクドライブなどの記憶装置に対して、外部から印加される機械的振動が動作性能に悪影響を与えることは既に知られている。また、記憶装置内部の実装部品の共振により、ハードディスクドライブの動作性能が悪化する現象も知られている。
【０００３】
従来では、ハードディスクドライブへの振動の伝達を抑制するために、形状や材質を工夫したダンパを用いた振動吸収装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。また、振動をセンサで検出して、振動のレベルに応じてハードディスクドライブを通常の高速シークモードと、低騒音で耐振動性能の高い低速シークモードとで切り替える技術も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。さらに、振動の周波数に一致させた固有振動数を持つ振り子によって振動エネルギーを吸収させ、ハードディスクドライブの振動を抑制する技術も提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【特許文献１】特開２００２−３４９６３４号公報
【特許文献２】特開平１１−１２６４２２号公報
【特許文献３】特開２００２−３０４８７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した既存技術による対策は、問題となる機械的振動の振幅、すなわち振動の大きさを制御することで、ハードディスクドライブなどの対象ユニットを保護しようとするものである。特許文献１および特許文献３に開示される技術では、ハードディスクドライブの筐体内にダンパや振り子などの部品を挟み込んだり、別途設置したりする空間が必要となる。しかしながら、近年のコンピュータなどの電子機器では、限られた大きさの筐体に多数の部品を高密度に実装するため、振動を小さくするための要素を挿入する空間の確保が困難となっている。また特許文献２に開示される技術によると、振動が大きい場合に低速シークモードに切り替えるため、データ転送に支障をきたす可能性がある。
【０００５】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、従来とは異なるアプローチを用いて、ハードディスクドライブユニットなどの保護対象ユニットの動作性能が、他の機器の駆動により生じた振動周波数による影響を受けないようにする技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様は、モータにより回転駆動される回転ユニットと、回転ユニットの回転数を計測するセンサと、対象ユニットの共振周波数の振動を発生させる回転ユニットの共振回転数を記憶する記憶部と、センサによる計測結果をもとに、共振周波数との関係から回転ユニットの回転数を制御する制御部とを備える電子機器を提供する。対象ユニットおよび回転ユニットは、同一の筐体内に支持されてもよい。なお対象ユニットは、ディスクドライブユニットであってよく、回転ユニットは、冷却用ファンであってよい。冷却用ファンは、対象ユニットであるディスクドライブユニットを冷却するものであってもよく、また別のユニットを冷却するものであってもよい。なお、ここでいう回転ユニットは振動を発生するものであればよく、電子機器が２つのディスクドライブユニットを有する場合には、対象ユニットおよび回転ユニットが、それぞれ一方のディスクドライブユニットであってもよい。
【０００７】
制御部は、回転ユニットの回転数を、共振回転数から離れた範囲に制御することが好ましい。このとき制御部は、共振回転数から１００ｒｐｍ以内の回転数にならないように、回転ユニットの回転数を制御することが好ましい。制御部は、回転ユニットの回転数を連続的に変化させて、回転ユニットの共振回転数を測定してもよい。なお制御部は、回転ユニットの交換時に、回転ユニットの共振回転数を計測してもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、冷却用ファンなどの回転ユニットの回転に伴う振動によりディスクドライブユニットなどの対象ユニットに共振現象が発生しないように回転ユニットの回転数を制御することで、対象ユニットの安定した動作性能を実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、本発明の実施例に係る電子機器１の構成を示す。電子機器１は、ディスクドライブユニット３、複数の冷却用ファン４ａ、４ｂ、回転速度センサ５ａ、５ｂ、記憶部６、温度センサ７、スピーカ８および制御部１０を備える。以下、冷却用ファンを総称する場合には、「冷却用ファン４」と呼び、回転速度センサを総称する場合には、「回転速度センサ５」と呼ぶ。冷却用ファン４はモータにより回転駆動される。ディスクドライブユニット３および冷却用ファン４は、同一の筐体２内に固定されて支持される。具体的には、ディスクドライブユニット３および冷却用ファン４は、筐体２内のフレームに固定されており、冷却用ファン４の振動は、フレームを通じてディスクドライブユニット３に伝達される。なお、図１に示す電子機器１においては、他の構成も筐体２内に支持されているが、一部の構成は筐体２の外部に設けられてもよい。電子機器１は、例えばパーソナルコンピュータなどのディスクドライブを備えた機器である。
【００１０】
近年、実装の高密度化により、筐体２におけるオープンな空間が小さくなっているため、ダンパなどの振動吸収部材を設けることが困難となっている。特に、携帯型のパーソナルコンピュータいわゆるノートパソコンなどについては、薄型化も含めた小型化へのユーザニーズが大きいこともあり、空間の確保は特に困難な状況となっている。そのため、冷却用ファン４も小型化せざるを得ず、冷却能力が下がっているという現状がある。したがって、ディスクドライブユニット３を十分に冷却するためには、回転数を上げ、また、その個数を増やす必要があり、さらにディスクドライブユニット３と冷却用ファン４とを近接させる必要もある。そのため、冷却用ファン４の回転の影響が、ディスクドライブユニット３に伝達されやすい状態となっている。
【００１１】
図２は、ディスクドライブユニット３においてヘッド１３がディスク１１にアクセスする状態を示す。アクチュエータ１２はベアリング軸１４を中心に水平方向に回転することができ、キャリッジ１５がヘッド１３をディスク１１の目標のセクタに移動し、位置決めする。この位置決めには、ミクロンオーダの精度が要求される。そのためアクチュエータ１２が振動すると、位置決めに時間がかかり、また位置決めが不可能な場合も生じ、トラッキングエラーが発生して、データ転送レートが劣化する。したがって、ディスクドライブユニット３の振動は、可能な限り低減することが好ましい。
【００１２】
図３は、冷却用ファン４の回転数とディスクドライブユニット３のデータ転送レートとの関係を示す実験結果の一例を示す。なおデータ転送レートの測定にあたっては、冷却用ファン４の回転数以外の条件を同一としている。横軸は冷却用ファン４の回転数を示し、右側の縦軸は転送レート、左側の縦軸は分散値を示す。冷却用ファン４の回転数を約100ｒｐｍ間隔で設定し、一つの回転数につき転送レートを１０回計測した。図３には、１０回のうちの最大の転送レート、平均の転送レート、最小の転送レートと、計測した１０回の転送レートの分散値をプロットしている。なお、ディスクドライブユニット３の回転数は7200ｒｐｍとした。
【００１３】
また図４は、冷却用ファン４に代えて振動の振幅を一定に保ちつつ振動の周波数を任意に設定可能な振動台を用い、同様の測定を行った実験結果の一例を示す。振動台の振動周波数を1Hz（60rpmの回転数に相当する）間隔で設定し、おのおの周波数においてディスク１１上の連続領域の読み出し（Seq.Read）、連続領域の書き込み（Seq.Write）、ランダムな領域の読み出し（RandomRead）、ランダムな領域の書き込み（RandomWrite）の場合の転送レートを測定してプロットしている。なお、ディスクドライブユニット３の回転数は7200rpmとした。この実験では、振動の振幅の変化の影響を排除することができ、またより広い回転数の範囲にわたってデータ転送レートの測定を行うことができた。
【００１４】
これらの実験結果によると、図示のごとく、冷却用ファン４の回転数が約2800ｒｐｍから3700ｒｐｍの範囲と、約3900ｒｍｐ、約6000ｒｐｍ、約6500ｒｐｍ近辺のときに下向きのピークが発生し、特に6000ｒｐｍ以上では大きく転送レートが落ち込んでいる。本発明者は、この実験結果を分析して、冷却用ファン４の回転により生じた振動の周波数がディスクドライブユニット３内部の構造の共振周波数に一致し、または近づいたことで共振現象が発生し、アクチュエータ１２の振動振幅が大きくなったことに起因して転送レートが劣化したとの知見を得た。この場合に、共振現象を引き起こす回転数から100ｒｐｍだけずれた回転数では、転送レートが正常であることの知見も得た。また図示のごとく、約4200ｒｐｍを超える領域では転送レートの測定値が大きくばらつくようになる。本発明者は、約4200ｒｐｍ以下の領域における転送レートとの比較により、約4200ｒｐｍを超える領域における転送レートの落ち込みが、振動の周波数に起因するものではなく、回転数の増加に伴う振動振幅の増加によるとの知見も得た。
【００１５】
以上の実験結果から得た知見により、本実施例では、冷却用ファン４の回転数の上限を、冷却用ファン４の振動振幅の増加により転送レートが劣化する回転数に設定する。すなわち、図３の例によると、約4200ｒｐｍを回転数の上限として設定する。冷却用ファン４の回転数をこの上限以下に抑えることで、高回転時に発生する振動による転送レートの劣化を回避するとともに、騒音の発生も抑制することができる。また、冷却用ファン４はディスクドライブユニット３の冷却を行うものであるため、ディスクドライブユニット３の温度に応じて、最低限の冷却効果を発揮させるように定められる回転数を下限として設定する。この下限値は温度に応じて変動し、具体的にはディスクドライブユニット３の温度が高ければ下限値は上昇し、また温度が低ければ下限値は低くなる。
【００１６】
また本実施例では、回転数の下限から上限までの間で、ディスクドライブユニット３の共振周波数の振動を発生させる回転数（以下、「共振回転数」と呼ぶ）から離れた範囲に、冷却用ファン４の回転数を制御する。図３および図４では、2800ｒｐｍから3700ｒｐｍの範囲と、3900ｒｐｍ、6000ｒｐｍ、6500ｒｐｍが共振回転数に相当し、これらの共振回転数から100ｒｐｍ以内の回転数にならないように、冷却用ファン４を制御する。具体的には、下限から上限までの間において、約2700〜約4000ｒｐｍの範囲に入らないように、冷却用ファン４の回転数を制御する。
【００１７】
図１に戻って、ディスクドライブユニット３の共振周波数は、経年変化などの影響を受けにくく、筐体２内の実装状態が変更されない限りはほとんど変化しない。一方で、冷却用ファン４の出力特性は経年変化の影響を受けやすく、また個体差も大きい。したがって、冷却用ファン４に同一の駆動電圧を印加した場合であっても、個体ごとに出力が異なり、また時間の経過とともに出力が異なってくる。これは、冷却用ファン４に、厳密な出力特性が要求されていないためである。したがって、冷却用ファン４の回転数を共振回転数から離れた範囲に制御するためには、印加電圧をモニタするのではなく、実際の冷却用ファン４の回転数を計測して、計測結果を印加電圧にフィードバックする必要がある。本実施例では、回転速度センサ５が、それぞれの冷却用ファン４の回転数を計測し、回転数に比例した電気パルス信号を制御部１０に送信する。
【００１８】
記憶部６は、ディスクドライブユニット３の共振周波数の振動を発生させる冷却用ファン４の共振回転数を記憶している。共振回転数は、例えば電子機器１の出荷前に計測され、出荷時には既に記憶部６に格納されていてもよい。さらに記憶部６は、冷却用ファン４の回転数の上限も記憶している。なお記憶部６は、ディスクドライブユニット３におけるディスク１１の一部の領域であってもよい。温度センサ７はディスクドライブユニット３の温度を測定し、測定結果を制御部１０に送信する。
【００１９】
制御部１０は、温度センサ７の測定結果を受けて、冷却用ファン４の回転数の下限を設定する。また制御部１０は、記憶部６から共振回転数および回転数の上限を読み出して、冷却用ファン４の回転数の好適な範囲を設定する。上記したように、制御部１０は、回転数の範囲を共振回転数から離れたところで設定する。この設定範囲は、制御部１０により定められてもよく、また記憶部６に予め格納されていてもよい。制御部１０は、回転速度センサ５による計測結果をもとに、冷却用ファン４の回転数がこの設定範囲に入るように制御する。すなわち制御部１０は、冷却用ファン４の回転数が設定範囲からずれた場合には、この設定範囲に戻すように冷却用ファン４への印加電圧を制御する。これにより、共振によりディスクドライブユニット３の転送レートが劣化することを防止することが可能となる。なお、冷却用ファン４の故障などにより、回転数を設定範囲に制御できない場合には、スピーカ８から警報を発してもよい。
【００２０】
以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。なお本発明はこの実施の形態に限定されることなく、そのさまざまな変形例もまた、本発明の態様として有効である。
【００２１】
共振周波数は、ディスクドライブユニット３の構造だけでなく、電子機器１の内部構造の影響も含めて決定され、また電子機器１やディスクドライブユニット３のメーカごと、またはモデルごとに異なる可能性がある。特に近年では、モデルチェンジが早く、さらに同一のモデルであっても、細かなバージョンアップなどにより共振周波数が異なる場合もある。したがって、ディスクドライブユニット３の交換時や、電子機器１の内部の実装状態を変更したような場合には、新たに冷却用ファン４の共振回転数を測定しなおすことが好ましい。
【００２２】
例えば制御部１０は、ディスクドライブユニット３が交換されたことを検出すると、冷却用ファン４の回転数を連続的に変化させて、共振回転数を計測することが好ましい。これにより、制御部１０は、環境の変化に対応して、冷却用ファン４の回転数を適切に制御することが可能となる。なお、共振回転数を計測するタイミングは、所定の周期で行ってもよく、またトラッキングエラーの発生頻度が高くなったときに行ってもよい。共振回転数を適切な値にアップデートすることで、電子機器１内で発生する共振を回避することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施例に係る電子機器の構成を示す図である。
【図２】ディスクドライブユニットにおいてヘッドがディスクにアクセスする状態を示す図である。
【図３】冷却用ファンの回転数とディスクドライブユニットのデータ転送レートとの関係を示す実験結果の図である。
【図４】振動台の振動とディスクドライブユニットのデータ転送レートとの関係を示す実験結果の図である。
【符号の説明】
【００２４】
１・・・電子機器、２・・・筐体、３・・・ディスクドライブユニット、４・・・冷却用ファン、５・・・回転速度センサ、６・・・記憶部、７・・・温度センサ、８・・・スピーカ、１０・・・制御部、１１・・・ディスク、１２・・・アクチュエータ、１３・・・ヘッド、１４・・・ベアリング軸、１５・・・キャリッジ。
【図１】
2005050448.tif 000003
【図２】
2005050448.tif 000004
【図３】
2005050448.tif 000005
【図４】
2005050448.tif 000006