JP3700897B2 - ハードディスク装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータシステムにおける補助記憶装置として用いられるハードディスク装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
通常、ハードディスク装置は、ベース部材とカバー部材とでクリーンチャンバーを構成し、クリーンチャンバー内の清浄空間内にハードディスクを収容し、ヘッドアームにより支持された磁気ヘッドによりハードディスクに対するアクセスを行うように構成されている。
【0003】
より具体的には、クリーンチャンバー内に、スピンドルモータの少なくともロータハブを回転自在に収容し、これに1枚或いは複数枚のハードディスクを装着している。また、クリーンチャンバー内に、ボイスコイルモータを含むヘッドアッセンブリが収容され、ボイスコイルモータにより回動されるアームの先端の磁気ヘッドをハードディスク表面に対してトレースすることによりデータの読み書きを可能にしている。
【0004】
この種ハードディスク装置においては、記録密度を高めると共にヘッドとディスク表面間への塵埃粒子の噛み込みに起因するクラッシュを防止する必要上、クリーンチャンバー内における空気の清浄度を高いレベルに保持する必要があり、大気と遮蔽して塵埃の流入を阻止するだけでなく、チャンバー内における塵埃粒子いわゆるコンタミネーションの発生を抑制する必要がある。
【0005】
クリーンチャンバー内の構成部品,例えばスピンドルモータにおけるシャフトやロータハブ、ヘッドアッセンブリのシャフトやアーム部材或いは各種の止めねじ等の部品として、一般的な鉄や構造用鋼に比べて錆びにくいステンレス鋼が多用されるようになっているのもこのような理由によるところが大きい。
【0006】
一方、ハードディスク装置のような精密機械に使用される部品には、高い寸法精度が要求されることから、材料自体が優れた成形加工性を有することが求められている。中でも切削加工は最もよく利用される加工法であり、材料の被削性を改善する為に種々快削元素を添加した快削鋼が多用されている。上述したステンレス鋼は比較的削りにくい材料であるが、快削元素としてイオウ(S)や,テルル(Te)、セレン(Se)等を添加することにより被削性を改善している。快削性成分としてイオウを0.25%以上含有するステンレス鋼はコストが安くて良好な切削性が得られることから一般によく使用されている。このイオウは主にマンガンサルファイド(MnS)として鋼中に存在し、このマンガンとイオウとの比率Mn/Sは製造安定面,切削加工面から通常4前後に設定されている。
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
ところで、被削性を向上させるために多用されているイオウは、上述したとおり主にマンガンと結合してマンガンサルファイドとして存在するが、このマンガンサルファイドは大気中の水分と反応して腐食性ガスである硫化水素(H2S)を発生することがあり、比率Mn/Sを4前後に設定した通常のステンレス鋼では上述したハードディスク装置のクリーンチャンバー内での使用に支障がある。
【0008】
一方、比率Mn/Sが1.8以下のステンレス鋼にあっては、前述したようなイオウを含むガスの発生はほとんどない。これは比率Mn/Sを下げることで、Mnの組成が少なく、化学的に活性なマンガンサルファイドが生成しにくくなり量が減ると同時に安定なクロムサルファイド(CrS)が増加するためである。
【0009】
しかし、比率Mn/Sが1.8以下のステンレス鋼の場合、湿潤環境下での化学的安定性が増すものの、そのままの状態では錆の発生の問題がある。しかも、快削性成分であるイオウを含むパーティクルの発生もあり、腐食性パーティクルによるコンタミネーションの可能性がある。
【0010】
ここで、上述したような快削性成分としてイオウを0.25%以上含有し比率Mn/Sが4前後のステンレス鋼に対し、熱処理いわゆるベーキングすれば、イオウガスを強制的に放出させることが可能であり、コンタミネーションの抑制効果は期待できるが、量産性が悪く、しかも設備コストに問題がある。
【0011】
本発明は、従来の技術の有するこのような問題点に留意して成されたものであり、その目的とするところは、クリーンチャンバー内に使用されるステンレス鋼からのイオウを含むガスの発生を抑え耐食性低下を防止でき、しかもステンレス材表面の介在物によるパーティクルコンタミネーションを防止したハードディスク装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明のハードディスク装置にあっては、スピンドルモータにより回転されるハードディスク、該ハードディスクに対してアクセスする磁気ヘッド等をクリーンチャンバー内に収容してなるハードディスク装置であって、前記クリーンチャンバーの内部空間に露出する部材のうち、ステンレス鋼は快削性ステンレス鋼からなり、該快削性ステンレス鋼は、組成成分としてイオウを0.25%以上含有しかつマンガンとイオウの比率Mn/Sが1.8以下であり、かつ、該快削性ステンレス鋼の表面に残存する汚れ,錆,スケールを除去することの可能な希酸水溶液により酸洗いされていることを特徴とするものである。
【0013】
この場合、酸洗いを、主に硝酸溶液により行うのがよい。また、快削性ステンレス鋼は、前記酸洗いの後に、中和処理し、クロメート処理するとなおよい。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。図1はハードディスク装置の一部(カバー部材)を取り除いた状態の概略の平面構成を,図2は断面構成を示している。
【0015】
このハードディスク装置は、ベース部材2とこの上面を覆うカバー部材4とからなるクリーンチャンバーを有し、このクリーンチャンバー内に清浄環境が保たれるよう外部より隔離された内部空間6が形成されている。クリーンチャンバー内の内部空間6には中央開口を有する少なくとも1枚(具体例では2枚)のハードディスク8がスピンドルモータ10により回転出来るように収容されている。
【0016】
スピンドルモータ10は、ベース部材2に植設されたシャフト12と、このシャフト12の上部に一対の軸受14により回転自在に支持されたカップ状のロータハブ16と、シャフト12の下部に固着されロータハブ16に装着されたロータマグネット18に僅かな間隙を介して対向したステータ20とを備えており、シャフト12の上端がねじによりカバー部材4に固着され支持されている。2枚のハードディスク8はその中央開口をロータハブ16の外周面に嵌合させ、両者間にスペーサ22を介在させた状態でクランプ部材24を用いてロータハブ16に固定されている。
【0017】
また、クリーンチャンバーの内部空間6内には、ヘッドアッセンブリ26が収容されている。このヘッドアッセンブリ26は、ベース部材2に植設されたピボットシャフト28に複数対(具体例では2対)のヘッドアーム30を回動自在に支持すると共に、各ヘッドアーム30の先端に磁気ヘッド32を取付け、ヘッドアーム30の基部側に設けたボイスコイル34への通電により上下固定ヨーク板36に対してヘッドアーム30を揺動操作する構成になっており、ヘッドアーム30が揺動することにより、磁気ヘッド32がハードディスク8表面上をトレースし、ハードディスク8に対するデータの読み書きを可能にしている。
【0018】
上記内部空間6内には、上述したように、ハードディスク8を回転駆動するためのスピンドルモータ10やハードディスク8に対する磁気ヘッド32のトレースを駆動制御するヘッドアッセンブリ26等が収容されているが、これらの収容部品の内、ロータハブ16やシャフト12,28等、ステンレス鋼で構成されているもの、つまり内部空間6内で構成されるステンレス部品には、快削性ステンレス鋼材が用いられている。
【0019】
この快削性ステンレス鋼材は、組成成分としてイオウ(S)を0.25%以上含有し、良好な快削性を得ている。この快削性元素であるイオウは主にマンガンサルファイド(MnS)等として鋼中に存在するが、このマンガン(Mn)とイオウとの比率Mn/Sは1.8以下、望ましくは1.5以下に設定され、化学的に活性なマンガンサルファイドの量が少なくなる状態に保たれている。
【0020】
さらに、上記条件に設定されたステンレス鋼材は、所望形状になるよう切削加工が施された後、硝酸等の水溶液を用いて酸洗いされ、ステンレス鋼表面が洗浄される。すなわち、加工時に使用する切削油中の塩素やイオウの除去、加工時に発生するスケールの除去、並びに快削成分であるマンガンサルファイド等の微粒子が除去される。これにより、本ステンレス鋼材に特有の高耐食性が発揮され、並びにパーティクルによるコンタミネーションの発生が防止される。
【0021】
なお、前記酸洗いは、快削性ステンレス鋼表面の汚損やスケール或いは快削成分を除去できるものであれば他の溶液を使用することもでき、例えば硫酸,塩酸,フッ化水素酸の水溶液等を用いることもできる。
【0022】
酸洗いが施されたステンレス鋼は、上述したように、耐食性を向上し、パーティクルコンタミネーションを防止することが出来るが、耐食性を更に向上させる場合には、酸洗い後のステンレス鋼に対しアルカリ中和処理した後、クロメート処理すれば、ステンレス鋼表面に強制的に酸化皮膜を形成でき、耐食性が格段に高まる。
【0023】
次に、本発明の効果を以下の実施例にて説明する。
〔実施例1〕
イオウ0.3%,マンガン0.4%(Mn/S=1.33)を含有する18クロムステンレス鋼を切削加工して、図3に示す形状のロータハブ40すなわちハードディスク装置のクリーンチャンバー内に収容されるスピンドルモータのロータハブを形成する。このロータハブ40をアルカリ脱脂した後、50℃の10%硝酸水溶液にて40分間酸洗いを行い、水洗,湯洗,純水洗を行い、熱風乾燥させる。こうして得られたロータハブに銀板(ステンレス板に銀メッキしたもの)を巻き付け、さらにアルミホイルで包み、120℃にて4時間保持する。その後銀板を取り出し、変色の度合いを目視にて調査する(銀板変色試験)。
【0024】
次に、酸洗いしたロータハブ20個を80℃×90%の雰囲気下に360時間保存した後、ロータハブを取り出し、光学顕微鏡にて錆の有無を調査する。さらに酸洗いしたロータハブ3個の表面を導電性テープにて脱着し、テープ上に付着した異物を任意に50個走査型電子顕微鏡/エネルギー分散X線解析装置(SEM/EDX)にて分析し、イオウを含むパーティクルの数を調査する。以上の評価を行ったところ図4のa)の結果を得た。図4において、錆の発生数とは、20個のロータハブのうち錆を発生したロータハブの個数のことであり、また、イオウを含むパーティクル数とは、50個の異物のうちその異物がイオウを含むパーティクルであった場合の個数のことである。
【0025】
〔実施例2〕
実施例1で作成したロータハブをアルカリ脱脂後、50℃5%硝酸水溶液にて40分間酸洗いを行い、水洗,湯洗,純水洗を行い、熱風乾燥させる。こうして得られたロータハブを同様に評価したところ図4のb)の結果を得た。
【0026】
〔実施例3〕
実施例1で作成したロータハブをアルカリ脱脂後、10%硝酸と2%フッ酸の混合酸溶液に3分間浸漬して酸洗いを行い、水洗,湯洗,純水洗を行って後、熱風乾燥させる。こうして得られたロータハブを同様に評価したところ図4のc)の結果を得た。
【0027】
〔比較例1〕
実施例1に示すロータハブを酸洗いせず、そのまま塩化メチレン洗浄と中性洗剤による水洗浄を行う。このロータハブを用いて同様の評価を行ったところ図4のd)の結果を得た。
【0028】
〔実施例4〕
実施例1にて酸洗いを行ったロータハブを80℃20%水酸化ナトリウム溶液に30分間浸漬させ、さらに70℃の5%重クロム酸ナトリウム水溶液に30分間浸漬し、クロメート処理した後、同様の評価を行ったところ図4のe)の結果を得た。
【0029】
図4の結果から明らかなように実施例1〜4は、比較例と比べて耐食性が向上し、かつイオウを含むパーティクルの付着も認められない。そして、ハードディスク装置に悪影響のあるイオウを含むガスの発生もなく、本発明の効果は顕著であった。
【0030】
以上、本発明の具体例について説明したが、本発明は上記具体例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱することなく種々の変更、修正が可能である。
【0031】
【発明の効果】
本発明のハードディスク装置は、以上説明したように構成されているので、次に記載の効果を奏する。請求項1記載のハードディスク装置にあっては、クリーンチャンバーの内部空間で構成される部材のうちステンレス鋼が、快削成分としてイオウを0.25%以上含有する快削性ステンレス鋼により構成されているので、被削性が良好となり、所望形状の部材が高精度に得られ、しかも組成成分のマンガンとイオウの比率Mn/Sが1.8以下に抑えられているので、ステンレス鋼中における化学的に活性なマンガンサルファイドの量が少なくなる状態に保たれ、ステンレス鋼単独でのイオウを含むガスの発生を抑えることができる。加えて、ステンレス鋼の表面に残存する汚れ,錆,スケールを除去することの可能な希酸水溶液により酸洗いされるので、加工時のスケールや快削成分である微粒子をステンレス鋼表面より除去することができ、耐食性の向上と共にパーティクルによるコンタミネーションを防止することができる。
【0032】
また、請求項3記載のハードディスク装置にあっては、酸洗いされた前記快削性ステンレス鋼に対し、中和処理後にクロメート処理を施すようにしているので、ステンレス鋼の耐食性を更に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を説明するハードディスク装置のカバー部材を取り除いた状態の平面図である。
【図2】同ハードディスク装置の切断正面図である。
【図3】実験試料であるスピンドルモータのロータハブの一部除去した正面図である。
【図4】実施例及び比較例の実験結果を示す図である。
【符号の説明】
2 ベース部材
4 カバー部材
6 内部空間
8 ハードディスク
10 スピンドルモータ
40 ロータハブ
Claims (3)
- スピンドルモータにより回転されるハードディスク、該ハードディスクに対してアクセスする磁気ヘッド等をクリーンチャンバー内に収容してなるハードディスク装置であって、
前記クリーンチャンバーの内部空間で構成される部材のうち、ステンレス鋼は快削性ステンレス鋼からなり、
該快削性ステンレス鋼は、組成成分に関してイオウを0.25%以上含有し、マンガンとイオウの比率Mn/Sが1.8以下であり、
かつ、該快削性ステンレス鋼の表面に残存する汚れ,錆,スケールを除去することの可能な希酸水溶液により酸洗いされていることを特徴とするハードディスク装置。 - 前記酸洗いは、主に硝酸溶液により行われることを特徴とする請求項1記載のハードディスク装置。
- 前記快削性ステンレス鋼は、前記酸洗いの後に、中和処理され、さらにクロメート処理されることを特徴とする請求項1〜2のいずれかに記載のハードディスク装置。
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