JP5129964B2 - ディスク・ドライブ装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ディスク・ドライブ装置及びその製造方法に関し、特に、装置内部にヘリウム・ガスなどの低密度の気体を封入するのに好適な密封型ディスク・ドライブ装置及びその製造方法に関する。

近年のハードディスク・ドライブ（以下、ＨＤＤ）は、大容量・高記録密度、さらには高速アクセスに対する要求から、磁気ディスクを高速回転させ、ヘッド・ジンバル・アセンブリ（以下においてＨＧＡ）を高速駆動させている。このため、少なからず、空気の乱れ（風乱）が生じ、磁気ディスクやＨＧＡに振動が発生する。この風乱振動は、高密度に記録された磁気ディスク上のデータにヘッドを位置決めする際の大きな障害となる。風乱の発生はランダムであり、その大きさや周期を予測することは難しく、迅速かつ正確な位置決め制御は、複雑・困難になるためである。また、風乱振動は騒音の要因ともなり装置の静粛性を損なう要因ともなる。

高速回転に伴う装置内の空気の作用で発生する問題としては、上記以外に消費電力の増加がある。磁気ディスクを高速で回転させると、その近傍の空気も一緒に引きずられて回転する。一方、磁気ディスクから離れた空気は静止しているため、この間にせん断力が発生し、ディスク回転を止めようとする負荷となる。これは風損と呼ばれ、高速回転になればなるほど大きくなる。この風損に逆らって高速回転を行うには、モータは大きな出力を必要とし、大きな電力を必要とする。

ここで、前記風乱及び風損は装置内部の気体の密度に比例することに着目し、密封されたＨＤＤ内において、空気の代わりに低密度の気体を封入して風乱や風損を低減しようとするアイデアがある。空気より低密度の気体としては、水素やヘリウムなどが考えられるが、実使用を考慮すると、効果が大きく、安定していて安全性の高いヘリウムが最適と考えられる。ヘリウム・ガスを密閉したＨＤＤでは、上記問題を解決し、迅速かつ正確な位置決め制御、省電力、良好な静粛性を実現できる。

しかし、ヘリウムは、その分子がきわめて小さく、拡散係数は大きいため、通常のＨＤＤに用いられている筐体では、密閉性が低く、通常使用中に、ヘリウムが簡単に漏出してしまうという課題があった。そこで、ヘリウム・ガスなどの低密度の気体を密封可能にすべく、例えば、下記特許文献１のような従来例が提案されている。
米国特許出願公開第２００５／００６８６６６号明細書

ヘリウム・ガスは、ＨＤＤの製造工程において筐体内に封入される。例えば、ヘリウム・ガスが充填されたチャンバ内でＨＤＤの各部品を組み立てることによって、筐体内にヘリウム・ガスを封入することができる。しかし、このようなチャンバを用意することは大きなコストがかかると共に、生産性も大きく低下することが考えられる。そこで、筐体内に各部品を組み込んだ後に、筐体の一つの孔から圧力を加えながらヘリウム・ガスを注入する共に、他の孔から筐体内の空気を排出することで、筐体内にヘリウム・ガスを充填する方法が考えられる。この方法によれば、通常の工場内でヘリウム・ガスの注入を行うことができる。

このように、注入孔と排出孔を使用してヘリウム・ガスを筐体内に注入する場合、ヘリウム・ガスの注入後に注入孔を封止することが必要となる。典型的には、筐体外部表面にアルミニウムの密閉シールを貼ることによって各孔を塞ぐ。しかし、ヘリウム・ガスの注入の後、密閉シールを貼るまでの間に時間が経過すると、筐体内部に注入したヘリウム・ガスが孔から外部に漏出してしまい、筐体内のヘリウム濃度が低下してしまう。あるいは、ヘリウム・ガスの注入に時間がかかると、ＨＤＤ製造のスループットが低下する。そのため、できるだけ迅速にヘリウム・ガスを筐体内に注入して、注入時間を短縮することが要求されている。

本発明の一態様に係るディスク・ドライブ装置は、ディスク、前記ディスクを回転するモータ、前記ディスクにアクセスするヘッド、前記ヘッドを支持し前記ヘッドを移動する移動機構を収容するベースと、前記ベースに接合されているカバーとを備え、前記ベース及び前記カバーで構成される筐体内に、空気よりも低密度の気体が封入されている。前記カバーは、少なくとも２つの塞がれた孔を有している。前記２つの孔の内の少なくとも一方は、前記筐体の内圧が外圧よりも低い場合に開状態にあり前記筐体の内圧が外圧よりも高い場合に前記孔を塞ぐバルブを有するバルブ付きフィルタに覆われている。上記バルブ付きフィルタを使用することによって、筐体内に低密度気体を効率的に注入することができる。ここで、前記筐体内に前記低密度気体を注入する孔を前記バルブを有するフィルタによって覆うことで、低密度気体注入における漏れを押さえ、作業性を向上することができる。

前記ディスクが回転している状態における前記筐体内において、前記バルブ付きフィルタが覆う孔の近傍の気流は、前記２つの孔の他方の孔近傍の気流よりも速いことが好ましい。これによって、低密度気体の注入時間を短縮することができる。特に、前記移動機構は、前記ディスクの外側に配置された回動軸を中心として回動することにより前記ヘッドを前記ディスク上で移動し、前記バルブ付きフィルタが覆う孔と他方の孔とは前記移動機構を挟む位置に形成され、前記バルブ付きフィルタが覆う孔は前記移動機構のディスク側にあり、前記他方の孔は前記移動機構の反ディスク側にあることが好ましい。これによって、回転するディスク付近は気流が速いため、低密度気体の注入時間を短縮することができる。

本発明の他の態様は、ディスク・ドライブ装置の製造方法である。この製造方法は、ディスクと、前記ディスクを回転するモータと、前記ディスクにアクセスするヘッドと、前記ヘッドを支持及び移動する移動機構とをベースに配置する。カバーを前記ベースに接合した筐体内に、前記ディスク、前記モータ、前記ヘッド及び前記移動機構を収容する。前記モータが前記ディスクを回転している状態において、前記筐体に形成されている排出孔から前記筐体内の空気を排出しつつ、前記筐体に形成されている注入孔より空気よりも低密度である低密度気体を注入する。ここで、前記筐体内において、前記注入口における前記ディスクの回転による気流は、前記排出口における気流よりも速い。このような注入口と排出孔を使用することで、低密度気体の注入時間を短縮することができる。

前記移動機構は、前記ディスクの外側に配置された回動軸を中心として回動することにより前記ヘッドを前記ディスク上で移動し、前記注入孔と前記排出孔とは前記移動機構を挟む位置に形成され、前記注入孔は前記移動機構のディスク側にあり、前記排出孔は前記移動機構の反ディスク側にあることが好ましい。これによって、回転するディスク付近は気流が速いため、低密度気体の注入時間を短縮することができる。さらに、前記注入孔は前記ディスクの面の外周端近傍であって、その外周端より外側の空間に面していることが好ましい。

前記筐体の内圧が外圧よりも低い場合に開状態にあり前記筐体の内圧が外圧よりも高い場合に前記孔を塞ぐバルブを有するフィルタが前記注入口に取り付けられた状態で、前記低密度気体を注入することが好ましい。これによって、低密度気体注入における漏れを押さえ、作業性を向上することができる。

本発明の他の態様は、ディスク・ドライブ装置の製造方法である。この方法は、ディスクと、前記ディスクを回転するモータと、前記ディスクにアクセスするヘッドと、前記ヘッドを支持及び移動する移動機構と、をベースに配置する。カバーを前記ベースに接合した筐体内に、前記ディスク、前記モータ、前記ヘッド及び前記移動機構を収容する。前記モータが前記ディスクを回転している状態において、前記カバーの排出孔から前記筐体内の空気を排出しつつ、前記筐体の内圧が外圧よりも低い場合に開状態にあり前記筐体の内圧が外圧よりも高い場合に前記孔を塞ぐバルブを有するフィルタが取り付けられている前記カバーの注入孔から、空気よりも低密度である低密度気体を注入する。これによって、低密度気体注入における漏れを押さえ、作業性を向上することができる。

前記移動機構は、前記ディスクの外側に配置された回動軸を中心として回動することにより前記ヘッドを前記ディスク上で移動し、前記注入孔と前記排出孔とは前記移動機構を挟む位置に形成され、前記注入孔は前記移動機構のディスク側にあり、前記排出孔は前記移動機構の反ディスク側にあることが好ましい。これによって、低密度気体の注入時間を短縮することができる。

本発明によれば、ディスク・ドライブ装置への低密度ガスの注入を効率的に行うことができる。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略及び簡略化がなされている。又、各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略されている。本実施形態においては、ディスク・ドライブ装置一例として、ハードディスク・ドライブ（ＨＤＤ）について説明する。本実施形態は、ＨＤＤ内への低密度気体の注入にその特徴を有している。

図１は、本実施形態に係る密封型ＨＤＤ１の構成を模式的に示す分解斜視図である。ＨＤＤ１は、ヘッド・ディスク・アセンブリ１０（以下においてＨＤＡ）と、ＨＤＡ１０の外部底面に固定された制御回路基板５０とを有している。本形態のＨＤＤ１は、部品を収容する筐体内に空気よりも密度が小さい低密度気体が封入される。これによって、磁気ディスクの回転やアクチュエータの回動による風乱、風損を抑制する。使用する低密度気体は、水素やヘリウムが考えられるが、効果が大きく、安定していて安全性の高いヘリウムが最適であり、以下においてはヘリウムを例として説明する。

ＨＤＡ１０は、ベース１０２、一次カバーである内側カバー２０１、接着層３０１、そして、二次カバーである外側カバー４０１を有している。内側カバー２０１は、ガスケット（図１において不図示）を介してベース１０２にネジ２１１ａ〜２１１ｆによって固定されており、これらが筐体を構成する。ベース１０２と内側カバー２０１とが形成する筐体内の収容空間には、ＨＤＡ１０を構成する各構成部品が収容されている。本形態の筐体には、外側カバー４０１と、それを筐体に接着する接着層３０１が取り付けられる。

接着層３０１の開口３１１はスピンドル・モータ（ＳＰＭ）位置に対応している。内側カバー２０１は、ＳＰＭを固定するネジが嵌合する孔２２６が形成されている。また、密閉シール２２７が孔２２６を密閉している。開口３１１は密閉シール２２７を収容するように形成されている。開口３１３は、アクチュエータの回動軸に対向する位置にあり、アクチュエータを固定するネジのネジ孔２４１を密閉する密閉シール２４２を収容する。開口３１２は、ヘリウム・ガス注入時における気体排出孔２３２の位置に形成され、気体排出孔２３２を密閉する密閉シール２３４を収容する。

内側カバー２０１はヘリウム注入孔２３１とそれを密閉する密閉シール２３３とを有している。ヘリウム・ガスの注入時は、ヘリウム注入孔２３１からヘリウム・ガスを注入し、気体排出孔２３２から収容空間内の空気を押し出すように排気する。収容空間２１３へのヘリウム・ガスの注入が終了すると、密閉シール２３３、２３４によってヘリウム注入孔２３１及び気体排出孔２３２を密閉する。収容空間２１３へのヘリウム・ガスの注入については後に詳述する。上記各密閉シールはアルミニウムで形成することができる。

ＨＤＤ１の製造工程は、まず、ベース１０２内に実装する各構成部品を製造し、それらをベース１０２内に実装する。その後、内側カバー２０１をネジ２１１ａ〜２１１ｆによってベース１０２に固定する。ここで、内側カバー２０１は、ステンレス、アルミニウム、真鍮などの板材で形成される。内側カバー２０１をネジ２１１ａ〜２１１ｆにより仮接合した後、内側カバー２０１とベース１０２とが構成する収容空間内にヘリウム・ガスを封入する。

その後、接着層３０１と外側カバー４０１とが実装される。ここで、筐体内のヘリウム・ガスが漏れる可能性が高い箇所として、ベース１０２と外側カバー４０１の接合箇所が挙げられる。当該箇所を完全に密封すべく、ベース１０２側壁の上部２１５と外側カバー４０１とを、レーザ溶接あるいは半田接合する。レーザ溶接あるいは半田接合を行う場合は、その耐久性・信頼性やコストの観点から、ベース１０２と外側カバー４０１の材料を選定する必要があり、例えば、アルミニウム・ダイキャストで成型したベース１０２及びプレスあるいは切削により形成されたアルミニウムの外側カバー４０１、あるいは、銅とマグネシウムの含有量が比較的少ないアルミニウム合金から冷鍛で形成したベース１０２及びプレスあるいは切削により形成されたアルミニウムの外側カバー４０１が選定されるのが好ましい。

ＨＤＤ１の製造工程におけるヘリウム・ガスの充填工程について説明する。ヘリウム・ガス充填工程は、各構成部品を収容したベース１０２に内側カバー２０１を固定した状態において、内側カバー２０１のヘリウム注入孔２３１から、圧力をかけながらヘリウム・ガスを収容空間内に注入する。このとき、収容空間内の空気が、注入されたヘリウム・ガスによって押し出されるように気体排出孔２３２から排出される。ヘリウム・ガスを注入している間、収容空間内の磁気ディスクは回転している。これにより、ヘリウム注入孔２３１から注入されたヘリウム・ガスが収用空間内で拡散しやすくなり、注入時間を短縮することができる。

本形態の内側カバー２０１には、ヘリウム注入孔２３１を覆うフィルタと、気体排出孔２３２を覆うフィルタとが取り付けられている。図２は、内側カバー２０１の収容空間側の面を示す斜視図である。ガスケット２５１の内側において、ヘリウム注入孔２３１を覆う注入孔フィルタ２６１と、気体排出孔２３２を覆う排出孔フィルタ２６２とが取り付けられている。図２の例において、注入孔フィルタ２６１と排出孔フィルタ２６２とは同一構造を有している。従って、以下においては注入孔フィルタ２６１について説明する。

図３（ａ）は、収容空間側から見た注入孔フィルタ２６１の形状を示す斜視図であり、図３（ｂ）は、注入孔フィルタ２６１の分解斜視図である。注入孔フィルタ２６１は、３つの構成部品から構成されており、内側カバー２０１側（図の上側）から、接着部材６１１、バルブ部材６１２そしてフィルタ部材６１３を有している。接着部材６１１は両面テープであり、フィルタ部材６１３を内側カバー２０１表面に接着すると共に、バルブ部材６１２が閉じた状態においてバルブ部材６１２を内側カバー２０１表面に接着する。フィルタ部材６１３は、接着部材６１１とバルブ部材６１２とを完全に覆うように配置される。

バルブ部材６１２は、ヘリウム・ガスを注入している間は開状態にあり、ヘリウム・ガスの注入が終了するとヘリウム注入孔２３１を塞いで閉状態となる。バルブ部材６１２は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）で形成されている。フィルタ部材６１３は、ヘリウム・ガス注入において塵埃が収容空間内部に侵入することを防ぐ。フィルタ部材６１３は、例えば、ポリテトラフルオロチレン（ＰＴＦＥ）で形成されている。フィルタ部材６１３には無数の孔が形成されており、空気やヘリウム・ガスなどの気体はそれを通過するが、塵埃などはそこでフィルタリングされる。なお、接着部材６１１、バルブ部材６１２、フィルタ部材６１３のそれぞれの材料及び形状は、設計によって適切なものを選択すればよい。

図４（ａ）及び（ｂ）は、注入孔フィルタ２６１の動作状態を模式的に示す断面図である。図４（ａ）はバルブ部材６１２が開状態にある注入孔フィルタ２６１を示しており、図４（ｂ）は、バルブ部材６１２が閉状態にある注入孔フィルタ２６１を示している。図４（ａ）の開状態はヘリウム・ガスを注入している状態であり、図４（ｂ）の閉状態はヘリウム・ガスを注入終了後の状態である。バルブ部材６１２は、収容空間２１３内の内圧と外圧との差によって開閉動作を行う。外圧が内圧よりも高いときは開状態にあり、内圧が外圧よりも高いときは閉状態にある。

図４（ａ）に示すように、ヘリウム・ガスを外部から注入するとき、筐体外の外圧が収容空間２１３内の内圧よりも大きいため、バルブ部材６１２はフィルタ部材６１３側に移動する。フィルタ部材６１３は塑性変形可能であって、外圧によって押圧されるバルブ部材６１２を支持する。バルブ部材６１２と接着部材６１１（内側カバー２０１表面）との間には隙間が形成され、ヘリウム注入孔２３１から侵入したヘリウム・ガスがその隙間を通って収容空間２１３内に注入される。ヘリウム・ガスはフィルタ部材６１３を通ることで、塵埃が除去される。

ヘリウム・ガスの注入が終了すると、図４（ｂ）に示すように、バルブ部材６１２がヘリウム注入孔２３１を塞ぐ。収容空間２１３内の内圧が外圧より高くなるまでヘリウム・ガスを注入する。具体的には、１．２気圧程度までヘリウム・ガスを注入する。ヘリウム・ガスの注入を停止すると、収容空間２１３内の内圧に押されてバルブ部材６１２が内側カバー２０１表面側に移動し、そこに押し付けられる。本例の注入孔フィルタ２６１は内側カバー２０１に接着している接着部材６１１が、閉じたバルブ部材６１２を接着固定する。これによって、内圧が低下してもバルブ部材６１２を閉状態に維持することができる。

ヘリウム・ガスの注入が終了すると、ヘリウム注入孔２３１の外側にアルミニウム製の密閉シール２３３を貼り付けて、外側からヘリウム注入孔２３１を密閉する。基本的には、この密閉シール２３３によってヘリウム注入孔２３１の封止を行う。これに加えて、以上のように、バルブ機能を有するフィルタをヘリウム注入孔２３１に取り付けることによって、ヘリウム・ガスに注入終了と同時にヘリウム注入孔２３１を塞ぐことができ、ヘリウム・ガス注入後の漏れを容易に防ぐことができる。

ヘリウム・ガスを注入している間、収容空間２１３内の空気は気体排出孔２３２から外部で出て行く。上述のように、注入孔フィルタ２６１と排出孔フィルタ２６２とは同一構造を有している。図５（ａ）及び（ｂ）は、排出孔フィルタ２６２の動作状態を模式的に示す断面図である。図５（ａ）はバルブ部材６１２が開状態にある排出孔フィルタ２６２を示しており、図５（ｂ）は、バルブ部材６１２が閉状態にある排出孔フィルタ２６２を示している。

ヘリウム・ガスを注入している間、気体排出孔２３２の内外においては内圧の方が高い。そのため、図５（ａ）に示すように、ニードル８１などのジグを使用して、バルブ部材６１２を外側から内側に押圧する。これによって、バルブ部材６１２が開状態となり、バルブ部材６１２と内側カバー２０１との間の隙間を通って、収容空間２１３内の空気が外部へと排出される。所定時間経過した後、ヘリウム・ガスの注入を停止する前にニードル８１を外す。これにより、バルブ部材６１２が内圧によって内側カバー２０１に押し付けられて気体排出孔２３２を塞ぐ。バルブ部材６１２が気体排出孔２３２を塞ぐことで収容空間２１３内の内圧が上昇し、ヘリウム注入孔２３１からの注入を停止すると、注入孔フィルタ２６１が自動的にヘリウム注入孔２３１を塞ぐ。その後、気体排出孔２３２の外側を密閉シール２３４で密閉する。なお、ヘリウム注入時においても、注入を確実に行うために、上記のようなジグを使用したバルブ部材の押圧を行ってもよい。

なお、気体排出孔２３２に取り付けるフィルタは、バルブ機能を有していないバルブレス・フィルタであってもよい。この場合、ヘリウム・ガスが収容空間２１３内に充満したタイミングで、気体排出孔２３２の外側を密閉シール２３４で密閉する。バルブレス・フィルタの場合、バルブ部材６１２を押圧することが不要であり、製造装置を簡略化することができる。

図６（ａ）〜図６（ｃ）は、本発明のバルブ付きフィルタの封止機能を示す測定データである。図６（ａ）は、バルブ付きフィルタとアルミニウムの密閉シールによって筐体の孔を塞いだ場合における収容空間内の酸素濃度と経過時間との関係を示している。図６（ｂ）は、バルブ付きフィルタによって筐体の孔を塞ぎ、密閉シールを使用していない場合における収容空間内の酸素濃度と経過時間との関係を示している。図６（ｃ）は、バルブ機能のないフィルタによって筐体の孔を塞ぎ、密閉シールを使用していない場合における収容空間内の酸素濃度と経過時間との関係を示している。つまり、フィルタ部材６１３のみが孔に取りつけられている状態に対応する。酸素濃度が２０％になると、収容空間内に空気が充満し、ヘリウム・ガスが抜けてしまっていることになる。

図６（ａ）〜図６（ｃ）を参照して理解されるように、本発明のバルブ付きフィルタが、十分な密閉能力を有していることが理解される。また、図６（ｃ）を参照すると、ヘリウム・ガスの注入を停止（Injectionと指示）してから、わずかな時間の間に急激にヘリウム・ガスが漏れ出ていくことがわかる。本発明のバルブ機能つきフィルタは、ヘリウム・ガスの注入停止と同時に注入口を塞ぐことができるため、収容空間内からのヘリウム・ガスの漏れ出しを効果的に抑制することができる。

次に、ヘリウム・ガス注入に使用する孔の孔位置について説明する。ヘリウム・ガスの注入工程においては、筐体内の空気をヘリウム・ガスに入れ替える時間をできるだけ短縮することが重要である。発明者らは、ヘリウム注入孔２３１と気体排出孔２３２の位置関係が、収容空間２１３のヘリウム充満時間に大きく影響することを見出した。ヘリウム・ガスの注入工程は、磁気ディスクを回転した状態においてヘリウム・ガスを注入する。磁気ディスクの回転によって筐体内において気流が発生するため、この気流及びヘリウム注入孔２３１と気体排出孔２３２の位置関係によって、収容空間内におけるヘリウム・ガスの充満時間が大きく変化する。

好ましいヘリウム注入孔２３１と気体排出孔２３２との位置は、収容空間２１３内における各部品の位置に依存する。そこで、まず、内側カバー２０１とベース１０２とが形成する収容空間内の構成について説明を行う。図７は、密封型ＨＤＤ１の筐体の内側カバー２０１及び外側カバー４０１がない状態の上面図を示している。ＨＤＤ１の各構成要素は、ベース１０２内に収容されている。ＨＤＤ１は、データを記録するディスクである磁気ディスク１０１を備えている。ヘッド・スライダ１０５は、外部ホスト（不図示）との間で入出力されるデータについて、磁気ディスク１０１への書き込み及び／又は読み出しを行うヘッド素子部と、そのヘッド素子部がその面上に形成されているスライダとを備えている。

アクチュエータ１０６は、ヘッド・スライダ１０５を支持し、それを移動する。アクチュエータ１０６は回動軸１０７に回動自在に保持されており、駆動機構としてのボイス・コイル・モータ（以下、ＶＣＭ）１０９によって駆動される。アクチュエータ１０６及びＶＣＭ１０９のアセンブリは、ヘッド・スライダ１０５の移動機構である。アクチュエータ１０６は、ヘッド・スライダ１０５が配置された長手方向におけるその先端部から、サスペンション１１０、アーム１１１及びフラットコイル１１２の順で結合された各構成部材を備えている。ＶＣＭ１０９は、フラットコイル１１２、ステータ・マグネット保持板１１３に固定されたステータ・マグネット（不図示）などから構成されている。また、サスペンション１１０とヘッド・スライダ１０５とによって、ヘッド・ジンバル・アセンブリを構成する。

磁気ディスク１０１は、ベース１０２に固定されたＳＰＭ１０３に保持され、ＳＰＭ１０３により所定の角速度で回転される。磁気ディスク１０１からのデータの読み取り／書き込みのため、アクチュエータ１０６は回転している磁気ディスク１０１表面のデータ領域上空にヘッド・スライダ１０５を移動する。磁気ディスク１０１に対向するスライダのＡＢＳ（Air Bearing Surface）面と回転している磁気ディスク１０１との間の空気の粘性による圧力が、サスペンション１１０によって磁気ディスク１０１方向に加えられる圧力とバランスすることによって、ヘッド・スライダ１０５は磁気ディスク１０１上を一定のギャップを置いて浮上する。

磁気ディスク１０１の回転が停止する等のときには、アクチュエータ１０６はヘッド・スライダ１０５をデータ領域からランプ１１５に退避させる。尚、ヘッド・スライダ１０５がデータ書き込み／読み出し処理を行わない場合に、磁気ディスク１０１の内周に配置されているゾーンに退避するＣＳＳ（Contact Start and Stop）方式に、本発明を適用することも可能である。

磁気ディスク１０１が回転すると、磁気ディスク１０１上及び磁気ディスク１０１外周端近傍において、速い気流が発生する。磁気ディスク１０１から離れた位置においては、気流が遅い、もしくはあまり気流が生成されず、気体が淀んだ状態となっている。ヘリウム・ガスを収容空間内に充填する場合、気流が速い位置からヘリウム・ガスを注入し、気流が遅い位置から気体を排出することが好ましい。

これは次のように考えることができる。気流が速い位置にヘリウム・ガスを注入することによって、注入されたヘリウム・ガスが収容空間２１３内に迅速に拡散する。さらに、気流が遅い位置から気体を排出することによって、もともと収容空間２１３内に存在していた空気をヘリウム・ガスよりも先に排出することができる。以上のことから、収容空間２１３内の空気とヘリウム・ガスの入れ替えをより迅速に行うことができる。

この点について、数値解析及び測定実験を行った。図８（ａ）は、磁気ディスク１０１が回転している状態における収容空間２１３内の平均流速分布を示している。また、図８（ｂ）は、磁気ディスク１０１が回転している状態における収容空間内の平均圧力分布を示している。図８（ａ）、（ｂ）において、白い部分は平均流速分布、平均圧力分布が小さく、黒い部分は平均流速分布、平均圧力分布が大きい。本形態のヘリウム注入孔２３１は図８（ａ）、（ｂ）における円Ａ内に存在し、気体排出孔２３２は図８（ａ）、（ｂ）における円Ｂ内に存在する。図８（ａ）から理解されるように、Ａ点の気流は早く、Ｂ点の気流は非常に遅く気体が淀んでいる。一方、図８（ｂ）において、Ａ点とＢ点との間において、圧力はあまり差が存在しない。

Ａ点にあるヘリウム注入孔２３１からヘリウム・ガスを注入し、Ｂ点にある気体排出孔２３２から気体を排出する場合と、その逆に、Ｂ点にある気体排出孔２３２からヘリウム・ガスを注入し、Ａ点にあるヘリウム注入孔２３１から気体を排出する場合とを比較した。比較した値は、磁気ディスク１０１の回転におけるＳＰＭ１０３の消費電流、そして、ヘリウム・ガスの注入開始から所定量充填されるまでの時間である。

図９（ａ）は、ＳＰＭ１０３の消費電流を測定した測定結果を示している。Ａ点から注入しＢ点から排出する場合の測定と、Ｂ点から注入しＡ点から排出する場合の測定とを、それぞれ３回ずつ行った。Ａ点から注入しＢ点から排出する場合の消費電流低減量平均値が２０４．９ｍＡであったのに対して、Ｂ点から注入しＡ点から排出する場合の消費電流低減量平均値は１９０．７ｍＡでしかなかった。この結果から、Ａ点から注入しＢ点から排出する方が、ヘリウム・ガスがより拡散され、ヘリウム・ガスの充填度が高くなり、より省電力が達成できていることがわかる。

また、図９（ｂ）は、消費電流低減量のＡからＢへの方向の平均値を１００％とし、ヘリウム・ガスの注入開始タイミングから、その６３．２％に達する時間（時定数）を側規定した結果である。Ａ点から注入しＢ点から排出する場合の測定と、Ｂ点から注入しＡ点から排出する場合の測定とを、それぞれ３回ずつ行った。Ａ点から注入しＢ点から排出する場合の時定数平均値が１５．２秒であったのに対して、Ｂ点から注入しＡ点から排出する場合の時定数平均値は１７．３秒もかかった。この結果から、Ａ点から注入しＢ点から排出する方法が、ヘリウム・ガスをより迅速に充填させることができたことがわかる。

図７に戻って、ヘリウム注入孔２３１と気体排出孔２３２の孔位置について説明する。上述のように、ヘリウム注入孔２３１は気流が速い位置にあり、気体排出孔２３２は気流が遅い位置にあることが好ましい。収容空間２１３内における部品配置から、気体排出孔２３２はアクチュエータ・アーム１１１について、磁気ディスク１０１の反対側（図７におけるアクチュエータ・アーム１１１の右側）に形成されていることが好ましい。具体的には、ヘッド・スライダ１０５の信号を外部に伝送するためのコネクタ１６１に対向する位置、あるいはその近傍が好ましい。気体排出孔２３２は、アクチュエータ１０６と重ならない位置にあることが好ましいことから、アクチュエータ１０６がランプ１１５上の退避位置にある状態において、アクチュエータ１０６の反磁気ディスク側（図７における右側）にあることが好ましい。

一方、ヘリウム注入孔２３１は気流が速いと共に気体排出孔２３２から離れた位置にあることが好ましい。このことから、ヘリウム注入孔２３１は、アクチュエータ・アーム１１１について、磁気ディスク１０１側（図７におけるアクチュエータ・アーム１１１の左側）に形成されていることが好ましい。磁気ディスク１０１の反アクチュエータ側（図７の左側）には、収容空間２１３内の塵埃を収集するためのフィルタ１６２と、そのフィルタ１６２に気流を送るための流路が形成されている。従って、ヘリウム注入孔２３１は、フィルタ１６２と重なる位置、あるいは、磁気ディスク１０１の外周端より外側の外周端近傍であって、フィルタ１６２と重ならず流路に重なる位置にあることが好ましい。

以上、本発明を好ましい実施形態を例として説明したが、本発明が上記の実施形態に限定されるものではない。当業者であれば、上記の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能である。例えば、本発明はＨＤＤに特に有用であるが、それ以外のディスク・ドライブ装置に適用してもよい。注入する低密度気体はヘリウム・ガスに限定されない。ガス注入のための孔はカバーに形成することが好ましいが、ベースに形成することを排除するものではない。

本実施形態に係る密封型ＨＤＤの構成を模式的に示す分解斜視図である。 本実施形態に係るＨＤＤの内側カバーの収容空間側表面に取り付けられたバルブ付きフィルタを示す模式図である。 本実施形態に係るバルブ付きフィルタの構造を模式的に示す図である。 本実施形態に係るヘリウム・ガス注入孔に取り付けられたバルブ付きフィルタの動作を模式的に示す図である。 本実施形態に係る気体排出孔に取り付けられたバルブ付きフィルタの動作を模式的に示す図である。 本実施形態に係るバルブ付きフィルタの効果を示す実験結果である。 本実施形態に係るＨＤＤの収容空間内の構図を模式的に示す上面図である。 本実施形態に係るＨＤＤの収容空間内における気流及び気圧の状態を示す解析結果である。 本実施形態に係るＨＤＤのヘリウム・ガス注入孔と気体排出孔の孔位置によるガス注入時間の相違を示す実験結果である。

符号の説明

１ ハードディスク・ドライブ、１０ ヘッド・ディスク・アセンブリ（ＨＤＡ）
５０ 制御回路基板、１０１ 磁気ディスク、１０２ ベース
１０３ スピンドル・モータ（ＳＰＭ）、１０５ ヘッド・スライダ
１０６ アクチュエータ、１０７ 回動軸、１０９ ボイス・コイル・モータ（ＶＣＭ）
１１０ サスペンション、１１１ アーム、１１２ フラットコイル
１１３ 上側ステータ・マグネット保持板、１１５ ランプ、１６１ コネクタ
１６２ フィルタ、２０１ 内側カバー、２１１ａ〜２１１ｆ ネジ、２１３ 収容空間
２１５ ベース側壁の上部、２２６ スピンドル・モータ固定孔、２２７ 密閉シール
２４１ アクチュエータ固定孔、２４２ 密閉シール、２３１ ヘリウム注入孔
２３２ 気体排出孔、２３３ 、２３４ 密閉シール、２６１ 注入孔フィルタ
２６２ 排出孔フィルタ、３０１ 接着層、３１１〜３１３ 開口
４０１ 外側カバー、６１１ 接着部材、６１２ バルブ部材 ６１３ フィルタ部材

Claims (10)

1. ディスク、前記ディスクを回転するモータ、前記ディスクにアクセスするヘッド、前記ヘッドを支持し、前記ヘッドを移動する移動機構を収容するベースと、
   前記ベースに接合されるカバーを備え、
   前記ベース及びカバーで構成される筐体内に、空気よりも低密度の気体が封入されているディスク・ドライブ装置であって、
   前記カバーは、少なくとも２つの密閉された孔を有しており、
   前記２つの孔の内の少なくとも一方は、前記筐体内に前記筐体の内圧が外圧よりも低い場合に開状態にあり前記筐体の内圧が外圧よりも高い場合に閉状態となる、フィルタに覆われたバルブを有する、
   ディスク・ドライブ装置。
2. 前記フィルタに覆われたバルブを有する孔は、前記筐体内に前記低密度気体を注入する孔である、
   請求項１に記載のディスク・ドライブ装置。
3. 前記ディスクが回転している状態における前記筐体内において、前記フィルタに覆われたバルブを有する孔の近傍の気流は、前記２つの孔の他方の孔近傍の気流よりも速い、
   請求項１に記載のディスク・ドライブ装置。
4. 前記移動機構は、前記ディスクの外側に配置された回動軸を中心として回動することにより前記ヘッドを前記ディスク上で移動し、
   前記フィルタに覆われたバルブを有する孔と他方の孔とは前記移動機構を挟む位置に形成され、前記フィルタに覆われたバルブを有する孔は前記移動機構のディスク側にあり、前記他方の孔は前記移動機構の反ディスク側にある、
   請求項３に記載のディスク・ドライブ装置。
5. ディスクと、前記ディスクを回転するモータと、前記ディスクにアクセスするヘッドと、前記ヘッドを支持及び移動する移動機構と、をベースに配置し、
   カバーを前記ベースに接合して、前記ディスク、前記モータ、前記ヘッド及び前記移動機構を収容する筐体を形成し、
   前記モータが前記ディスクを回転している状態において、前記筐体に形成されている排出孔から前記筐体内の空気を排出しつつ、前記筐体に形成されている注入孔より空気よりも低密度である低密度気体を注入し、
   前記筐体内において、前記注入孔における前記ディスクの回転による気流は、前記排出孔における気流よりも速い、
   ディスク・ドライブ装置の製造方法。
6. 前記移動機構は、前記ディスクの外側に配置された回動軸を中心として回動することにより前記ヘッドを前記ディスク上で移動し、
   前記注入孔と前記排出孔とは前記移動機構を挟む位置に形成され、
   前記注入孔は前記移動機構のディスク側にあり、前記排出孔は前記移動機構の反ディスク側にある、
   請求項５に記載の製造方法。
7. 前記注入孔は前記ディスクの面の外周端近傍であって、その外周端より外側の空間に面している、
   請求項６に記載の製造方法。
8. 前記筐体の内圧が外圧よりも低い場合に開状態にあり前記筐体の内圧が外圧よりも高い場合に孔を塞ぐバルブを有するフィルタが前記注入孔に取り付けられた状態で、前記低密度気体を注入する、
   請求項５に記載の製造方法。
9. ディスクと、前記ディスクを回転するモータと、前記ディスクにアクセスするヘッドと、前記ヘッドを支持及び移動する移動機構と、をベースに配置し、
   カバーを前記ベースに接合して、前記ディスク、前記モータ、前記ヘッド及び前記移動機構を収容する筐体を形成し、
   前記モータが前記ディスクを回転している状態において、前記カバーの排出孔から前記筐体内の空気を排出しつつ、前記筐体の内圧が外圧よりも低い場合に開状態にあり前記筐体の内圧が外圧よりも高い場合に閉状態になる、フィルタに覆われたバルブを有する前記カバーの注入孔から、空気よりも低密度である低密度気体を注入し、
   前記排出孔及び前記注入孔を密閉する、
   ディスク・ドライブ装置の製造方法。
10. 前記移動機構は、前記ディスクの外側に配置された回動軸を中心として回動することにより前記ヘッドを前記ディスク上で移動し、
    前記注入孔と前記排出孔とは前記移動機構を挟む位置に形成され、
    前記注入孔は前記移動機構のディスク側にあり、前記排出孔は前記移動機構の反ディスク側にある、
    請求項９に記載の製造方法。

Images