JP2021034083A - 磁気ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気ディスク装置内の酸素濃度と相対湿度の両方を低減する。【解決手段】実施形態にかかる磁気ディスク装置は、封止可能な筐体、筐体内に収容された、磁気記録媒体、磁気記録媒体に対して情報の記録または再生を行うための磁気ヘッド、及び低湿度環境でも酸素を吸収する脱酸素剤を含む。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、磁気ディスク装置に関する。

一般的に、磁気ディスク装置の寿命を縮めるものとして、磁気ヘッドと磁気ヘッドが接触時に生じる際の熱による酸化摩耗反応などの酸化劣化反応がある。このような酸化反応を抑えるために酸素濃度を減らす試みとして、ヘリウムガスを封入した磁気ディスク装置が知られている。しかしながら、ヘリウムガスを封入しても、磁気ディスク装置内に１容量％程度の酸素は残るので、酸素濃度をさらに低減することは難しい。

また、磁気ディスク装置内の酸素を低減する方法として、脱酸素剤を使用することが考えられる。一般的な脱酸素剤は、水分と反応して酸素を吸収する鉄系材料を用いたものが多く、酸素濃度を低くするためには、ある程度の湿度が必要となる。しかしながら、酸素濃度を低減するだけでなく、湿度の低減を行わないと、磁気ヘッドにおける酸化反応が生じることがわかっている。このため、磁気ディスク装置内では、酸素だけでなく、湿度も低くすることが望ましい。

特開昭６１−１７８７９０号公報 特開昭５８−１９６６６７号公報 実開昭６３−１６４８９６公報

本願発明の実施形態は、磁気ディスク装置内の湿度と酸素濃度を低減することを目的とする。

実施形態によれば、封止可能な筐体、
前記筐体内に収容された、磁気記録媒体、前記磁気記録媒体に対して情報の記録または再生を行うための磁気ヘッド、及び低湿度環境でも酸素を吸収する脱酸素剤を含む磁気ディスク装置が提供される。

実施形態にかかるハードディスクドライブの分解斜視図である。 実施形態にかかるハードディスクドライブの平面図である。 実施例の経過時間と、酸素濃度及び湿度との関係を表すグラフ図である。 比較例の経過時間と、酸素濃度及び湿度との関係を表すグラフ図である。 実施例４に使用可能なベースの一例を底面から見た図である。 図５のＸ−Ｘ’断面図である。

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更であって容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。

磁気ディスク装置として、実施形態に係るハードディスクドライブ（ＨＤＤ）について詳細に説明する。
図１は、カバーを外して示す実施形態に係るＨＤＤの分解斜視図である。図２は、カバーを取外した状態のＨＤＤの平面図である。
図１に示すように、ＨＤＤは、矩形状の筐体１０と、筐体内に収容された、例えば磁気記録媒体１８、磁気記録媒体１８に対して情報の記録または再生を行うための磁気ヘッド１７、及び図示しない低湿度環境でも酸素を吸収する脱酸素剤などの部品とを備えている。

筐体１０は、上面の開口した矩形箱状のベース１２と、カバー（トップカバー）１３と、を有している。ベース１２は、矩形状の底壁１２ａと、底壁の周縁に沿って立設された側壁１２ｂとを有し、例えば、アルミニウムにより一体に成形されている。カバー１３は、例えば、ステンレスにより矩形板状に形成され、ねじ１３によりベース１２の側壁１２ｂ上にねじ止めし、ベース１２の上部開口を封止することができる。

図１に示すように、筐体１０内には、ディスク状の磁気記録媒体として複数枚、例えば、９枚の磁気ディスク１８、および磁気ディスク１８を支持および回転させるスピンドルモータ１９が設けられている。スピンドルモータ１９は、底壁１２ａ上に配設されている。各磁気ディスク１８は、例えば、直径９５ｍｍ（３．５インチ）の円板状に形成され非磁性体、例えば、ガラスからなる基板と、基板の上面（第１面）および下面（第２面）に形成された磁気記録層とを有している。各磁気ディスク１８は、スピンドルモータ１９のハブに嵌合され、更に、クランプばね２０によりクランプされている。これにより、磁気ディスク１８は、ベース１２の底壁１２ａと平行に位置した状態に支持されている。磁気ディスク１８は、スピンドルモータ１９により所定の回転数で矢印Ｂ方向に回転される。

筐体１０内には、磁気ディスク１８に対して情報の記録、再生を行なう複数の磁気ヘッド１７、および、これらの磁気ヘッド１７を磁気ディスク１８に対して移動自在に支持したアクチュエータアッセンブリ２２が設けられている。アクチュエータアッセンブリ２２は、複数のアーム３２、各アーム３２に取付けられたサスペンションアッセンブリ（ヘッドジンバルアッセンブリ：ＨＧＡと称する場合もある）３０と、サスペンションアッセンブリ３０に支持された磁気ヘッド１７とを備えている。

また、筐体１０内には、アクチュエータアッセンブリ２２を回動および位置決めするボイスコイルモータ（ＶＣＭ）２４、磁気ヘッド１７が磁気ディスク１８の最外周に移動した際、磁気ヘッド１７を磁気ディスク１８から離間したアンロード位置に保持するランプロード機構２５、変換コネクタ等の電子部品が実装された基板ユニット（ＦＰＣユニット）２１、およびスポイラ７０が設けられている。
ベース１２の底壁１２ａの外面には、プリント回路基板２７がねじ止めされている。プリント回路基板は、スピンドルモータ１９の動作を制御するとともに、基板ユニット２１を介してＶＣＭ２４および磁気ヘッド１７の動作を制御する制御部を構成している。

筐体１０内には、低湿度環境でも酸素を吸収する脱酸素剤が設置されている。設置場所は特に限定されないが、例えば、図２に示す領域９０のように、ＶＣＭ２４、アクチュエータアッセンブリ２２、及び基板ユニット２１等に囲まれた領域内の空き領域に脱酸素剤が設置される。
低湿度環境でも酸素を吸収する脱酸素剤として、例えば非鉄系の脱酸素剤があげられる。鉄系の脱酸素剤は、水分と反応して酸素を吸収することから、高湿度環境では酸素を吸収することが可能であるが、低湿度環境下では酸素を吸収することが困難である。これに対し、非鉄系の脱酸素剤は、酸素濃度と湿度の両方を低減することできるため、磁気ヘッドの酸化反応による劣化を抑制することが可能となる。

市販の非鉄系の脱酸素剤としては、ＲＰ剤（三菱ガス化学社製）、及びファーマキープ（登録商標）（三菱ガス化学社製）等があげられる。脱酸素剤には、乾燥機能を付与させることができる。低湿度環境でも酸素を吸収するものを、脱酸素剤と混合させて使用することができる。ＲＰ剤には種類によって、脱酸素剤と脱酸素乾燥剤とがある。ファーマキープは乾燥機能付き脱酸素剤である。
実施形態にかかる磁気ディスク装置には、さらに乾燥剤を使用することができる。乾燥剤としては、例えば、シリカゲル、ゼオライト、酸化カルシウム、及び塩化カルシウムなどがあげられる。例えば、ゼオライトは、高温化で水蒸気を放出しにくく、高温での湿度増加を防ぐことができる。上記ＲＰ剤の脱酸素乾燥剤、及び乾燥機能付き脱酸素剤のファーマキープ等を使用するときは乾燥剤の使用を省くことが可能である。乾燥剤の設置場所は特に限定されないが、例えば脱酸素剤と同様に領域９０内に設置することができる。

実施形態にかかる磁気ディスク装置には、さらに、ヘリウムや窒素を封入することができる。例えば、磁気ディスク装置を封止する際に、装置内の空気をヘリウムや窒素などの置換ガスで置換しておくと、装置内の雰囲気の酸素濃度を、予め、空気の酸素濃度よりも低減することが可能である。また、置換ガスを用いることにより酸化摩耗を抑制できるという利点がある。

実施形態にかかる磁気ディスク装置には、脱酸素剤と同様にして、袋に封入した活性炭を配置することができる。活性炭により、有機ガス等を吸収することができる。
実施形態に使用可能な脱酸素剤の量は、単位内容積当たり０．０１７３〜７．８７４ｇ／ｃｍ^３にすることができる。０．０１７３ｇ／ｃｍ^３未満であると、酸素吸収速度が１％／ｈ以下となり、実用上問題となる傾向があり、７．８７４ｇ／ｃｍ^３を超えると、磁気ディスク装置内に設置するのが難しくなる傾向がある。

脱酸素剤は、磁気ディスク装置内の０．１〜２１．０容量％の初期酸素濃度が、封止されてから１時間以内に、０〜０．１容量％の酸素濃度になるまで酸素を吸収することが可能である。また、磁気ディスク装置内の酸素濃度が、磁気ディスク装置が封止されてから１時間以内に０．１容量％以上であると、磁気ヘッドの酸化摩擦反応等による劣化が生じやすくなる傾向がある。酸素濃度は、装置内の空気をヘリウムや窒素などの置換ガスで置換した場合に約０．１容量％となる傾向があり、また、空気中の酸素濃度は、２１．０容量％である。このため、ここでは初期酸素濃度を０．１〜２１．０容量％としている。

乾燥剤、及び乾燥機能を有する脱酸素剤は、単独でまたは併用して、前記磁気ディスク装置内の０．１〜６０．０％ＲＨの初期相対湿度が０〜０．１％ＲＨの相対湿度になるまで湿気を吸収することが可能である。相対湿度が０．１％ＲＨを超えると、磁気ヘッドの酸化摩擦反応等による劣化が生じやすくなる傾向がある。なお、初期相対湿度は、ヘリウムガスや窒素などの置換ガスを用いた場合は０．１％ＲＨとなる傾向があり、空気を使用した場合は約２５℃で６０．０％ＲＨとなる傾向がある。このようなことから、ここでは初期相対湿度を０．１〜６０．０％ＲＨとしている。

以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明する。
実施例
実施例では、領域９０に設置する脱酸素剤を種々変更して、図１及び図２に示す磁気ディスク装置を組み立てた。

実施例１
図２に示すようにベース１２内に、３．５インチの磁気ディスク１８、磁気ヘッド１７、磁気ヘッド１７を支持するアクチュエータアッセンブリ２２、ＶＣＭ２４、及び基板ユニット２１などの各部品を取り付けた後、一点鎖線で表される領域９０内に、脱酸素剤（１）として、低湿度環境でも酸素を吸収し、袋状の非鉄系の脱酸素剤ＲＰ剤（三菱ガス化学株式会社製）（図示せず）を配置した。また、乾燥剤（１）として、袋内に封入されたゼオライト（図示せず）を配置した。さらに、袋内に封入された活性炭を配置した。続いて、ベース１２の開口を、カバー１４を取り付けることにより封止して、ＨＤＤを組み立てた。

得られたＨＤＤ内の酸素濃度を計測したところ、組み立て直後の初期酸素濃度は、２１容量％であり、１時間後の酸素濃度は、１９．７容量％であった。４０時間後の酸素濃度は、０．０容量％であった。また、ＨＤＤ内の相対湿度を計測したところ、周囲雰囲気の温度２５℃において、組み立て直後の初期湿度は、１５％ＲＨであり、１時間後の相対湿度は１０％ＲＨ以下であった。また、２０時間後の相対湿度は０．１％ＲＨ以下であった。

実施例２
図１及び図２に示すように、ベース１２内に、実施例１と同様に各部品を取り付けた後、領域９０内に、脱酸素剤（２）として、低湿度環境でも酸素を吸収し、乾燥機能を有する、袋状の非鉄系脱酸素乾燥剤 ＲＰ剤（三菱ガス化学株式会社製）（図示せず）を配置した。また、袋内に封入された活性炭を配置した。続いて、ベース１２の開口を、カバー１４を取り付けることにより封止して、ＨＤＤを組み立てた。
得られたＨＤＤ内の酸素濃度を計測したところ、組み立て直後の初期酸素濃度は、２１容量％であり、１時間後の酸素濃度は、１９．５容量％であった。４０時間後の酸素濃度は、０．０容量％であった。また、ＨＤＤ内の相対湿度を計測したところ、周囲雰囲気の温度２５℃において、組み立て直後の初期相対湿度は、１７％ＲＨであり、１時間後の相対湿度は１０％ＲＨ以下であった。また、２０時間後の相対湿度は０．１％ＲＨ以下であった。

図３に、ベース１２の開口を封止させた状態でベース内に乾燥機能を有する非鉄系脱酸素剤ＲＰ剤を設置してからの経過時間と、酸素濃度及び相対湿度との関係を表すグラフ図を示す。図中、１０１は酸素濃度、１０２は相対湿度を示す。
酸素濃度が０．１％以下まで減少し、相対湿度も５％ＲＨ以下に減少するまでの時間は実施例１に対して同等であった。

比較例１
脱酸素剤（３）として、袋状の鉄系の脱酸素剤 エージレス（三菱ガス化学株式会社製）（図示せず）を配置し、乾燥剤（１）として、袋内に封入されたシリカゲル（図示せず）を配置すること以外は、実施例１と同様にしてＨＤＤを組み立てた。
得られたＨＤＤ内の酸素濃度を計測したところ、組み立て直後の初期酸素濃度は、２１容量％であり、１時間後の酸素濃度は、２１容量％であった。また、ＨＤＤ内の相対湿度を計測したところ、周囲雰囲気の温度２５℃において、組み立て直後の初期相対湿度は、５％ＲＨであり、２０時間後の相対湿度は１％ＲＨ以下であった。

図４に、ベース１２の開口を封止させた状態でベース内に鉄系の脱酸素剤エージレス及びゼオライトを設置してからの経過時間と、酸素濃度及び相対湿度との関係を表すグラフ図を示す。図中、２０１は酸素濃度、２０２は相対湿度を表す。
０．５時間後、酸素濃度が約１８％まで減少したが、相対湿度が２％ＲＨ以下に減少したところで、酸素濃度が２１％に戻った。この鉄系の脱酸素剤を用いると、低相対湿度では脱酸素効果が得られなかった。このように、低湿度環境でも酸素を吸収する脱酸素剤を使用しないと、酸素濃度と相対湿度の両方を低減することは困難であることがわかった。

実施例３
実施例１及び実施例２のＨＤＤは、ベース１２の開口を封止させた状態であるが、例えば、ベース１２に実施例１と同様に各部品を取り付けて開口を封止するまでの間の製造工程などのように、開口が封止されていない状態でも脱酸素剤や乾燥剤を適用することが可能である。例えば、通常の空気の場合、酸素約２０％が含まれているため、脱酸素剤により酸素が吸収されることでドライブ内が約０．８ａｔｍに減圧されることになり、その減圧状態での設計が必要である。更に外部から酸素が供給され続けるため、相応量の脱酸素剤が必要になる。

例えば実施例１のＨＤＤにおいて、我々の調査により、ＨＤＤ内の内容量は約１００ｃｍ^３であるので、単位内容積（１ｃｍ^３）当たり１容量％／時間の速度で酸素を吸収するのに必要な脱酸素剤は０．０１７３ｇであることがわかっている。０．５容量％／時間の速度での吸収なら半分の０．００８６ｇである。もし、通常の空気（酸素２０容量％）から酸素を０容量％近くにするには１容量％／時間だと２０時間を要することになるため、これを２０倍の速度にしたい場合、２０倍の量の０．３５ｇが必要となる。ＨＤＤの内容量が約１００ｃｍ^３であるので、３５ｇが必要となる。実施例１と同様にケース内に、各部品及び脱酸素剤を設置し、べースの開口にカバーを適用し、固定しない状態にした。

ここでは、例えば、ケース内に各部品を取り付けてから開口を封止するまでの間の時間が１時間であると想定して、ＲＰ剤３５ｇを使用した。
カバーを適用して固定しない状態でＨＤＤ内の酸素濃度を計測したところ、組み立て直後の初期酸素濃度は、２１容量％であり、１時間後の酸素濃度は、０．０容量％であった。また、ＨＤＤ内の相対湿度を計測したところ、周囲雰囲気の温度２５℃において、組み立て直後の初期相対湿度は、３０％ＲＨであり、１時間後の相対湿度は１０％ＲＨ以下であった。

実施例４
ＨＤＤにおける脱酸素剤の設置場所は、特に限定されるものではなく、領域９０内であっても、呼吸孔など外気と触れる機会の多い箇所を避けることが好ましい。
呼吸孔は、例えばベースに設けることができる。
図５に、図１及び図２に使用可能なベースの一例を底面から見た図を示す。
図６は、図２のＸ−Ｘ’断面図を示す。

図５及び図６示すように、本発明のディスク装置に用いられるベース１２は、ベース底部１２ａの外表面１３５中央に設けられた直径約１ｍｍの通気孔１３１と、これに連通し、ベース底部内に二手に分かれて設けられた通気路１３４と、通気路１３４の両端部がベース底部の内表面１３６に開口した２つの通気孔１３２，１３３とを有する。本発明に用いられるベース１２は、底部の外表面１３５の微小な通気孔１３１と、ベース底部の内表面１３６の微小な通気孔１３２との距離を離し、間に通気路１３４を設ける構成を有することにより、塵埃等が入り込まないようになっている。また、この構成に、任意に防塵フィルター等の他の部材を組み合わせて使用することができる。この通気孔は、高速回転する磁気ディスク付近に、ヘッドを浮上させるために十分な外気を取り込むために設けられる。これにより、磁気ヘッドの浮上に不具合を生ずるような不所望な気圧の変動が発生しにくくなる。

脱酸素剤は、通気孔１３２，１３３の近傍以外の領域に設けることができる。乾燥剤も同様に、通気孔１３２，１３３の近傍以外の領域に設けることができる。これにより、磁気ディスク装置が密閉していない状態で、脱酸素剤の酸素、水蒸気吸収能力の消耗を避けることができる。

実施例５
カバー１４を取り付ける際に空気をヘリウムガスで置換する以外は実施例２と同様にして、ＨＤＤを組み立てた。
得られたＨＤＤ内の酸素濃度を計測したところ、組み立て直後の初期酸素濃度は、０．５容量％であり、１時間後に酸素濃度は、０．０容量％となった。また、ＨＤＤ内の相対湿度を計測したところ、周囲雰囲気の温度２５℃において、組み立て直後の初期相対湿度は、２０％ＲＨであり、１時間後の相対湿度は１８％ＲＨであり、２０時間後の相対湿度は１０％ＲＨ以下であった。

酸素濃度が１時間で０．１％以下まで減少し、良好な結果が得られたことがわかった。酸素濃度が０．１％以下まで減少し、相対湿度も１０％ＲＨ以下に減少するまでの時間は実施例１に対して早くなることがわかった。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０…筺体、１２…ベース、１７…磁気ヘッド、１８…磁気ディスク、１９…スピンドルモータ、２２…アクチュエータアッセンブリ、９０…領域

Claims (5)

1. 封止可能な筐体、
   前記筐体内に収容された、磁気記録媒体、前記磁気記録媒体に対して情報の記録または再生を行うための磁気ヘッド、及び低湿度環境でも酸素を吸収する脱酸素剤を含む磁気ディスク装置。
2. 前記脱酸素剤は、乾燥機能をさらに有する請求項１に記載の磁気ディスク装置。
3. 前記脱酸素剤の量は、単位内容積当たり０．０１７３〜７．８７４ｇ／ｃｍ^３である請求項１または２記載の磁気ディスク装置。
4. 前記脱酸素剤は、封止されてから１時間以内に、前記磁気ディスク装置内の０．１〜２１．０％の酸素濃度が０〜０．１％になるまで酸素を吸収することが可能である請求項１ないし３のいずれか１項に記載の磁気ディスク装置。
5. 前記筐体は、呼吸孔をさらに含み、前記脱酸素剤は、前記筐体内の前記呼吸孔の近傍以外の領域に設けられる請求項１ないし４のいずれか１項に記載の磁気ディスク装置。

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