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技術 電気相互接続スキーム

出願人 ケーエルエー・テンコール・コーポレーション
発明者 ダン・エル・キルマー
出願日 2002年11月22日 (17年5ヶ月経過) 出願番号 2002-338836
公開日 2003年8月8日 (16年9ヶ月経過) 公開番号 2003-223770
状態 特許登録済
技術分野 ヘッド支持(含.加圧,調整等) ヘッド移動 トラック探索、整列のためのヘッド移動
主要キーワード 電気接続端 位置合せ穴 止めバネ 位置合せピン バネ仕掛け フレックス回路基板 各接続端 圧力プレート
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この項目の情報は公開日時点(2003年8月8日)のものです。
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図面 (5)

課題

ヘッドジンバルアセンブリの可撓性回路基板ハードディスクに結合された装置の駆動回路に結合することができるコネクタを提供すること。

解決手段

このコネクタは、一対のバネ仕掛けプレートを含み、これらは、可撓性回路基板を押してプリント基板に接触させる。回路基板は駆動回路に結合される。圧力プレートは、手で押して開位置にすることができ、オペレータは、可撓性回路基板をコネクタに挿入、またはそこから取り外すことができる。

概要

背景

ハードディスクドライブは、1つまたは複数のディスクに磁気的に結合される複数のヘッドを含む。ヘッドは、ディスクに磁場を発生させて、かつ磁場を検知することにより、情報の書込みおよび読取りを行う。情報は、一般に、ディスクを直径方向に広がっている環状のトラック内に記憶される。

ヘッドは、一般に、アクチュエータアームに取り付けられたたわみアームに取り付けられている。アクチュエータ・アームは、ディスク上でヘッドを移動させて、環状トラックにアクセスすることができるボイスコイルを含む。ヘッドを環状トラックの中心に位置付けることが望ましい。トラックの中心線からずれていると、データの読取りおよび書込みの際にエラーが生じることがある。ヘッドの心合せは、環状トラック中に埋め込まれたサーボビットを利用するサーボ・ルーチンで行われる。

サーボ・ビットは、一般に、ディスク・ドライブ・メーカの製造工場で、一般的にサーボ・ライタと呼ばれるシステムによって書き込まれる。サーボ・ライタは、ディスク・ドライブのヘッドに結合される電気回路を含む。サーボ・ライタは、サーボ書込みルーチンに従ってヘッドを駆動させてサーボ・ビットをディスクに書き込ませる。

従来、「サーボ書込み」のプロセスは、ハード・ディスク・ドライブのHDA(ヘッド・ディスク・アセンブリ)レベルで行われてきた。初期のドライブは複数のディスクおよびヘッドを利用しており、書き込むサーボ・トラックが今よりも少なかった(ディスク・データ密度が今よりも低かったため)ので、サーボ書込み時間は2、3分で完了した。しかし、サーボ・トラックの数は、ディスク・データ密度とともに増加し続け、すべてのサーボ・トラックの書込みおよび確認を行うのに必要な時間は、著しく増加している。また、データ密度が増加したために、以前は複数ディスクが必要とされたが、今日のハード・ディスク・ドライブの多くは、単一のディスクしか備えていない。したがって、製造上の節約のため、HDAに組み込む前に複数のディスクのサーボ書込みを行うことが、急速に望まれるようになってきている。しかし、ディスク・レベルで書き込むことについて1つ、明らかなことは、HDAレベルでは、サーボ・トラックに書き込むのにドライブ自体のヘッドが1度だけ使用されたのとは異なり、同じバンクのヘッドを使って多くのディスクに書き込むということである。サーボ・ライタのヘッドは、損耗するため、定期的に交換しなければならない。

ディスク・ドライブのヘッドは、従来、2本以上の撚線を直接、フレックス回路基板はんだ付けすることによって、プリアンプ回路に結合されていた。製造効率および高周波電気性能を向上させるために、ドライブによっては、可撓性回路基板を利用して、ヘッドをプリアンプに結合しているものもある。可撓性回路基板は一対の可撓性誘電ストリップの間に配置された金属トレースを含む。トレースは、フレックス回路基板の端部に配置されたコンタクトパッドで終わっている。ハード・ディスク・ドライブでは、エレクトロニクスを駆動するための接続を、一般に、超音波またはレーザボンディングで行う。

しかし、複数のディスク用サーボ・ライタ・レベルで、ヘッドの接続にはんだ付け、超音波またはレーザ・ボンディングを使用することは、ロジスティック上、コスト上および汚染の点で問題があるため、絶対に受け入れられない。したがって、複数のディスクを対象とするサーボ・ライタでは、ある種の電気コネクタを介して、ヘッドをサーボ・ライタ回路に結合することが望ましい。厳しいスペース上の制約、および、通常1ヘッド当たり4カ所または5カ個所という多数の電気接続部のために、多くの市販のコネクタは適用できない。従来技術の適用例には、ヘッドのフレックス回路基板のパッドに接続するために、バネ仕掛けの「ポゴピンを使用しているものもある。

概要

ヘッド・ジンバル・アセンブリの可撓性回路基板をハード・ディスクに結合された装置の駆動回路に結合することができるコネクタを提供すること。

このコネクタは、一対のバネ仕掛けのプレートを含み、これらは、可撓性回路基板を押してプリント基板に接触させる。回路基板は駆動回路に結合される。圧力プレートは、手で押して開位置にすることができ、オペレータは、可撓性回路基板をコネクタに挿入、またはそこから取り外すことができる。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

ハードディスクに結合された装置のための電気コネクタアセンブリであって、第1の圧力プレートと、第2の圧力プレートと、前記第1および第2の圧力プレートに結合されたバネと、前記第1および第2の圧力プレートの間に配置されたプリント回路基板とを含む電気コネクタ・アセンブリ。

請求項2

前記第1の圧力プレートに付けられた複数のボールをさらに含む請求項1に記載のアセンブリ。

請求項3

前記第2の圧力プレートに付けられた複数のボールをさらに含む請求項2に記載のアセンブリ。

請求項4

前記第1の圧力プレートが複数のフィンガを含む請求項1に記載のアセンブリ。

請求項5

前記第2の圧力プレートが複数のフィンガを含む請求項4に記載のアセンブリ。

請求項6

前記第1および第2の圧力プレートがプラスチック材で構成されている請求項1に記載のアセンブリ。

請求項7

前記プリント回路基板が、前記第1の圧力プレートの位置合せ穴および前記第2の圧力プレートの位置合せ穴を通って延びる位置合せピンを含む請求項1に記載のアセンブリ。

請求項8

ハード・ディスク・ドライブヘッド・アセンブリの可撓性回路基板に結合される装置のための電気コネクタ・アセンブリであって、第1の圧力プレートと、第2の圧力プレートと、前記第1の圧力プレートにバイアスをかけて閉位置にするバネ手段と、前記第1の圧力プレートが閉位置にある場合に、可撓性回路基板と電気的に接続されるプリント回路基板とを含む電気コネクタ・アセンブリ。

請求項9

前記第1の圧力プレートに付けられた複数のボールをさらに含む請求項8に記載のアセンブリ。

請求項10

前記第2の圧力プレートに付けられた複数のボールをさらに含む請求項9に記載のアセンブリ。

請求項11

前記第1の圧力プレートが複数のフィンガを含む請求項8に記載のアセンブリ。

請求項12

前記第2の圧力プレートが複数のフィンガを含む請求項11に記載のアセンブリ。

請求項13

前記第1および第2の圧力プレートがプラスチック材で構成されている請求項8に記載のアセンブリ。

請求項14

前記プリント回路基板手段が、前記第1および第2の圧力プレートと整列するための位置合せ手段を有する請求項8に記載のアセンブリ。

請求項15

可撓性回路基板に取り付けられるヘッドに結合されたディスクにサーボ情報を書き込むサーボライタであって、第1の圧力プレートと、第2の圧力プレートと、前記第1および第2の圧力プレートに結合されたバネと、前記第1および第2の圧力プレートの間に配置され、可撓性回路基板に結合された第1のプリント回路基板と、前記第1のプリント回路基板に結合されたサーボ書込み回路とを含むサーボ・ライタ。

請求項16

前記第1の圧力プレートに付けられた複数のボールをさらに含む請求項15に記載のサーボ・ライタ。

請求項17

前記第2の圧力プレートに付けられた複数のボールをさらに含む請求項16に記載のサーボ・ライタ。

請求項18

前記第1の圧力プレートが複数のフィンガを含む請求項15に記載のサーボ・ライタ。

請求項19

前記第2の圧力プレートが複数のフィンガを含む請求項18に記載のサーボ・ライタ。

請求項20

前記第1および第2の圧力プレートがプラスチック材で構成されている請求項15に記載のサーボ・ライタ。

請求項21

前記第1のプリント回路基板に取り付けられ、前記サーボ回路に結合された第2のプリント回路基板をさらに含む請求項15に記載のサーボ・ライタ。

請求項22

前記第1のプリント回路基板が、前記第1の圧力プレートの位置合せ穴および前記第2の圧力プレートの位置合せ穴を通って延びる位置合せピンを含む請求項15に記載のサーボ・ライタ。

請求項23

可撓性回路基板に取り付けられたヘッドに結合されたディスクにサーボ情報を書き込むサーボ・ライタであって、前記ディスク上にサーボ情報を書き込むサーボ書込み回路手段と、前記可撓性回路基板を前記サーボ書込み回路手段に結合する第1のプリント回路基板手段と、第1の圧力プレートと、第2の圧力プレートと、前記第1および第2の圧力プレートにバイアスをかけて閉位置にし、それによって前記可撓性回路基板および前記第1のプリント回路基板手段に圧力を加えるバネ手段とを含むサーボ・ライタ。

請求項24

前記第1の圧力プレートに付けられた複数のボールをさらに含む請求項23に記載のサーボ・ライタ。

請求項25

前記第2の圧力プレートに付けられた複数のボールをさらに含む請求項23に記載のサーボ・ライタ。

請求項26

前記第1の圧力プレートが複数のフィンガを含む請求項23に記載のサーボ・ライタ。

請求項27

前記第2の圧力プレートが複数のフィンガを含む請求項26に記載のサーボ・ライタ。

請求項28

前記第1および第2の圧力プレートがプラスチック材で構成されている請求項23に記載のサーボ・ライタ。

請求項29

前記第1のプリント回路基板手段を前記サーボ書込み回路手段に結合する第2のプリント回路基板手段をさらに含む請求項20に記載のサーボ・ライタ。

請求項30

前記第1のプリント回路基板手段が、前記第1および第2の圧力プレートと整列するための位置合せ手段を有する請求項23に記載のサーボ・ライタ。

請求項31

ヘッド・ジンバル・アセンブリの可撓性回路基板をサーボ書込み回路に結合する方法であって、第1の圧力プレートおよび第2の圧力プレートを押し下げて開位置にするステップと、可撓性回路基板を、第1および第2の圧力プレートの間に配置されたプリント回路基板上に置くステップと、可撓性回路基板およびプリント回路基板に圧力を加える第1および第2の圧力プレートを解放するステップとを含む方法。

技術分野

0001

開示の主題は、一般に、ハードディスクドライブのディスク用のサーボライタおよびディスク・サーティファイアの分野に関する。

背景技術

0002

ハード・ディスク・ドライブは、1つまたは複数のディスクに磁気的に結合される複数のヘッドを含む。ヘッドは、ディスクに磁場を発生させて、かつ磁場を検知することにより、情報の書込みおよび読取りを行う。情報は、一般に、ディスクを直径方向に広がっている環状のトラック内に記憶される。

0003

ヘッドは、一般に、アクチュエータアームに取り付けられたたわみアームに取り付けられている。アクチュエータ・アームは、ディスク上でヘッドを移動させて、環状トラックにアクセスすることができるボイスコイルを含む。ヘッドを環状トラックの中心に位置付けることが望ましい。トラックの中心線からずれていると、データの読取りおよび書込みの際にエラーが生じることがある。ヘッドの心合せは、環状トラック中に埋め込まれたサーボ・ビットを利用するサーボ・ルーチンで行われる。

0004

サーボ・ビットは、一般に、ディスク・ドライブ・メーカの製造工場で、一般的にサーボ・ライタと呼ばれるシステムによって書き込まれる。サーボ・ライタは、ディスク・ドライブのヘッドに結合される電気回路を含む。サーボ・ライタは、サーボ書込みルーチンに従ってヘッドを駆動させてサーボ・ビットをディスクに書き込ませる。

0005

従来、「サーボ書込み」のプロセスは、ハード・ディスク・ドライブのHDA(ヘッド・ディスク・アセンブリ)レベルで行われてきた。初期のドライブは複数のディスクおよびヘッドを利用しており、書き込むサーボ・トラックが今よりも少なかった(ディスク・データ密度が今よりも低かったため)ので、サーボ書込み時間は2、3分で完了した。しかし、サーボ・トラックの数は、ディスク・データ密度とともに増加し続け、すべてのサーボ・トラックの書込みおよび確認を行うのに必要な時間は、著しく増加している。また、データ密度が増加したために、以前は複数ディスクが必要とされたが、今日のハード・ディスク・ドライブの多くは、単一のディスクしか備えていない。したがって、製造上の節約のため、HDAに組み込む前に複数のディスクのサーボ書込みを行うことが、急速に望まれるようになってきている。しかし、ディスク・レベルで書き込むことについて1つ、明らかなことは、HDAレベルでは、サーボ・トラックに書き込むのにドライブ自体のヘッドが1度だけ使用されたのとは異なり、同じバンクのヘッドを使って多くのディスクに書き込むということである。サーボ・ライタのヘッドは、損耗するため、定期的に交換しなければならない。

0006

ディスク・ドライブのヘッドは、従来、2本以上の撚線を直接、フレックス回路基板はんだ付けすることによって、プリアンプ回路に結合されていた。製造効率および高周波電気性能を向上させるために、ドライブによっては、可撓性回路基板を利用して、ヘッドをプリアンプに結合しているものもある。可撓性回路基板は一対の可撓性誘電ストリップの間に配置された金属トレースを含む。トレースは、フレックス回路基板の端部に配置されたコンタクトパッドで終わっている。ハード・ディスク・ドライブでは、エレクトロニクスを駆動するための接続を、一般に、超音波またはレーザボンディングで行う。

0007

しかし、複数のディスク用サーボ・ライタ・レベルで、ヘッドの接続にはんだ付け、超音波またはレーザ・ボンディングを使用することは、ロジスティック上、コスト上および汚染の点で問題があるため、絶対に受け入れられない。したがって、複数のディスクを対象とするサーボ・ライタでは、ある種の電気コネクタを介して、ヘッドをサーボ・ライタ回路に結合することが望ましい。厳しいスペース上の制約、および、通常1ヘッド当たり4カ所または5カ個所という多数の電気接続部のために、多くの市販のコネクタは適用できない。従来技術の適用例には、ヘッドのフレックス回路基板のパッドに接続するために、バネ仕掛けの「ポゴピンを使用しているものもある。

発明が解決しようとする課題

0008

しかし、ポゴ・ピンは曲がりやすく、時々、交換しなければならない。さらに、ポゴ・ピン・コネクタはかさばり、対応するプリント回路基板へのはんだ付けが難しい。

課題を解決するための手段

0009

ハード・ディスクに結合した装置のためのコネクタ。このコネクタは、一対の圧力プレートに結合されたバネを含む。このコネクタは、さらに、圧力プレートの間に配置されたプリント回路基板を含む。

発明を実施するための最良の形態

0010

ヘッド・ジンバル・アセンブリの可撓性回路基板を、ハード・ディスクに結合された装置の駆動回路に結合することができるコネクタを開示する。このコネクタは、一対のバネ仕掛けのプレートを含み、これらは、可撓性回路基板を押してプリント回路基板に接触させる。プリント回路基板は駆動回路に結合される。圧力プレートは手で押して開位置にすることができ、オペレータは、可撓性回路基板をコネクタに挿入、またはそこから取り外すことができる。本明細書で説明している装置は、はんだ付けや超音波ボンディングなどの二次的な端部接続プロセスなしに、素早くヘッドの交換を行うことができる、きわめてコンパクトかつ夫で、容易に変更可能かつ拡張可能電気的相互接続スキームをめざしたものである。

0011

プリント回路基板は、各側に、ヘッドの接続端部のフレックス回路基板のパッド位置に一致する金メッキしたパッドを有する。1つのPCB(プリント回路基板)は、各側に1つずつ、2つのヘッドを接続させることができる。一般に、最新MRまたはGMR型の読取り/書込みヘッドで使用する場合、各側それぞれに4パッドを設ける。PCBはまた、1つまたは複数の位置決めピンも有し、それによってPCBの各側で、ヘッドのフレックス回路基板の正確な位置決めを実現する。各圧力プレートは、各接続端部パッドの中心上に点接触圧を加えるための小さい突出部を有する。したがって、ヘッドのフレックス回路基板がPCB上に位置決めされ、バネ荷重された圧力プレートがフレックス回路基板上に取り付けられると、圧力プレート上の突出点において、ヘッドのフレックス回路基板のパッドが、PCBの金メッキ・パッドに対して押し付けられる。さらに、圧力プレートは、一体化されたバネ「フィンガ」を用いて設計されており、それによって、正常な製造上の厚みの変動を可能にする。

0012

参照番号によって、図面をより詳細に参照すると、図1は、ディスク12(1つのディスクのみを示してある)上にサーボ・ビットを書き込むために使用するサーボ・ライタ10を示す。ディスク12は、サーボ書込みプロセスが完了した後、続いてハード・ディスク・ドライブ(図示せず)に取り付けられる。ディスク12は、複数のヘッド16に磁気的に結合される。各ヘッド16は、一般に「Eブロック」アセンブリ28と呼ばれるアクチュエータ構造に取り付けられたたわみアーム18に取り付けられる。アクチュエータは、ヘッド16をディスク12上に正確に位置付ける。各ヘッド16はまた、各ヘッド16の読取りおよび書込みエレメントへの電気接続端部を設けた可撓性回路基板22に接続される。サーボ・ライタを完全に組み立てたならば、可撓性回路基板22を、第2プリント回路基板ということもあるプリアンプ・フレックス回路基板24に取り付ける。プリアンプ・フレックス回路基板24は、一般に、アクチュエータのサーボ・ライタ回路26を含む。

0013

サーボ書込み回路26は、ヘッド16が、ディスク12を磁化させて、サーボ・ビットを書き込むようにさせるR/Wプリアンプ、マイクロプロセッサメモリデジタルアナログ変換器増幅器など(図示せず)を含むことができる。

0014

Eブロック・アセンブリ28は、サーボ回路26からヘッド16への電気経路を提供することができるルーティング・トレース、パッドなどを含む、フレックス回路基板24を含む。ルーティング・トレース、パッドなどは、一般に、当技術分野において知られている誘電基板に取り付けられる。Eブロック・アセンブリ28は、さらに、可撓性回路基板22をフレックス回路基板24に結合する、複数のコネクタ・アセンブリ30を有する。

0015

図2に示すように、各コネクタ・アセンブリ30は、Eブロック・アセンブリ28の回路基板24にはんだ付けされた、第1プリント回路基板であるプリント回路基板32を含む。各プリント回路基板32は、回路基板24の対応するパッド36に電気的に接続される複数のコンタクト・パッド34を含む。コンタクト・パッド34は、可撓性回路基板22の対応するパッド(図示せず)に一致するように構成される。1つまたは複数のプリント回路基板32は、その基板32の両側に配置されたコンタクト・パッド34を有するようにすることもでき、それによって、単一のコネクタ・アセンブリ30が2つの可撓性回路基板22をサーボ・ライタ回路26に結合させることができる。各プリント回路基板32は、1つまたは2つの位置合せピン38を有する。

0016

図1を参照すると、各コネクタ30は、可撓性回路基板22のコンタクト・パッドが、プリント回路基板32のコンタクト・パッドに電気的に接続されるように、可撓性回路基板22をプリント回路基板32に押し込むクランプ40を含む。可撓性回路基板22が、一般に、コンタクト・パッドの反対側で絶縁されることに注意されたい。したがって、クランプ40は、必ずしも電気絶縁性を有する必要はない。

0017

図3および4に示すように、各クランプ40は、第1の圧力プレート42と第2の圧力プレート44を含む。圧力プレート42、44は、プレート42、44の対応する取付け台46を中心として回動する。圧力プレート42、44は、ヒンジのような動きが得られるように、取付け台46に取り付けられた金属ワイヤ48によって互いに結合される。

0018

各クランプ40は、バイアスをかけてプレート42、44を閉位置にする複数のバネ50を含む。圧力プレート42、44は、ノッチ52部でまたはその近くでプレート42、44を近づけるように押すことによって回転する。押すのを止めバネ50を解放させると、プレート42、44は閉位置に戻る。圧力プレート42、44は、電気絶縁体としての利点も有する、比較的安価な成形プラスチック材で構成することが望ましい。

0019

各圧力プレート42、44は、複数のフィンガ54を備えている。外側のフィンガ54は、図2に示すプリント回路基板32の位置合せピン38を受けるように配置された位置合せ穴56を含む。ボール58を、プレート42、44の中間フィンガ54の対応する凹部60中に押し込むことができる。ボール58は、プレート42、44によって加えられたバネ力を可撓性回路基板22およびプリント回路基板32のコンタクト・パッド上に集中させる。超硬合金ボールを使用することにより、優れた耐磨耗性が提供される。しかし、このボール形状を、圧力プレート42、44中に成型することも可能である。フィンガ54は、プレート42、44中に柔軟性を提供することにより、可撓性回路基板22とプリント回路基板32の両方の厚みのばらつきを補償する。

0020

作動中、各コネクタ30のクランプ40は、押されて、圧力プレート42、44を開位置に移動させる。次いで、1つまたは複数の可撓性回路基板22が、プリント回路基板32上に置かれ、それによって基板22および32のコンタクト・パッドが位置合わせされる。次いで、圧力プレート42、44が解放されて、バネ50が、プレート42、44、およびボール56を介して、可撓性回路基板22上にバネ力を加える。このバネ力によって、可撓性回路基板22およびプリント回路基板32の対応するコンタクト・パッドは互いに押し合う。このプロセスが、各コネクタ30および対応する可撓性回路基板22について繰り返される。

0021

すべての可撓性回路基板22がコネクタ30に取り付けられると、サーボ・ライタ回路26は、ヘッド16がサーボ・ビットをディスク12に書き込むようにヘッドを駆動できるようになる。サーボ書込みプロセスが完了すると、ヘッド16はディスク12から退き、新しいディスクが取り付けられ、プロセスが繰り返される。ヘッドが磨耗すると、または損傷を受けると、1つまたは複数のクランプ40が開かれ、可撓性回路基板22がコネクタ30から取り外され、次いで、ヘッド・アセンブリ18を取り除くことが可能になる。

0022

特定の例示的実施形態を説明し、添付の図面で示してきたが、このような実施形態が本発明を例示するものにすぎず、広範囲の本発明を制限するものではないこと、また、当業者には、様々な他の変更形態も可能であるため、本発明が、示し、説明した特定の構造および構成に制限されるものではないことを理解されたい。

0023

サーボ・ライタを示し、説明してきたが、コネクタ・アセンブリは、ディスク・サーティファイアなどのその他の装置、またはサーボ・ライタとディスク・サーティファイアの両方を含むシステムに使用できることも理解されたい。ディスク・サーティファイアは、一般に、ハード・ディスクの表面の磁気および/または表面の欠陥を検出する。複数のハード・ディスクをテストすることが望ましい場合もある。ある種のディスク・サーティファイアで使用されているスタイラス/ヘッドは、磨耗し、交換しなければならない。本発明のコネクタ・アセンブリは、磨耗ヘッドの迅速な交換を可能にする。

図面の簡単な説明

0024

図1サーボ・ライタの斜視図である。
図2サーボ・ライタのアームに取り付けられた複数のプリント回路基板を示す斜視図である。
図3サーボ・ライタのコネクタ用のクランプの後部斜視図である。
図4クランプの分解図である。

--

0025

10サーボ・ライタ
12ディスク
16ヘッド
18 たわみアーム、ヘッド・アセンブリ
22 可撓性回路基板
24プリアンプ・フレックス回路基板
26 サーボ書込み回路
28 Eブロック・アセンブリ
30コネクタ・アセンブリ
32プリント回路基板
34コンタクト・パッド
36 パッド
38位置合せピン
40クランプ
42 第1の圧力プレート
44 第2の圧力プレート
46取付け台
48金属ワイヤ
50バネ
52ノッチ
54フィンガ
56位置合せ穴
58ボール
60 凹部

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