JPS61292289A

JPS61292289A - 磁気デイスク装置

Info

Publication number: JPS61292289A
Application number: JP13309385A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kogure; 木暮　賢司; Toshibumi Okubo; 俊文大久保; Shigehisa Fukui; 福井　茂寿
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1985-06-20
Filing date: 1985-06-20
Publication date: 1986-12-23

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は長寿命なヘリウム封入気密構造磁気ディスク記
憶装置に関する。

〈従来の技術〉計算機システムのファイル記憶装置として広く用いられ
ている磁気ディスク装置は年々高密度化、大容量化が成
されている。磁気ディスク装置の高密度化は磁気記録用
円板の周方向記録密度（線記録密度）あるいは、この円
板の半径方向記録密度（トラック密度）の向上によって
成される。トラック密度向上の障害のひとつに装置内部
の温度上昇に伴う部品の熱膨張によるオフトラック（熱
オフトラック）がある。熱オフトラックの発生メカニズ
ムは複雑であり、構成の異なる装置では詳細は異なるが
、一般的に温度上昇が大きい程熱オフトラック量が大き
いと考えて良い。従って、高トラツク密度化を達成する
ためには、装置の温度上昇をできるだけ低く抑えること
が望ましい。また、装置内に実装されている各種部品の
寿命・信頼性も温度が上昇する程、低下するため、その
意味でも温度上昇を低く抑えることが望ましい。

従来の磁気ディスク装置の多くは、外部ブロワにより冷
却空気を装置内に送り込み、温度上昇を抑える構成とし
ていた。ところで、線記録密度を高めるなめには、磁気
ヘッドと磁気記録用円板との間隔をできるだけ小さくす
る必要がある。極めて狭いすきまを安定に保つため、装
置内部は塵埃粒子のない清浄環境を保つ必要があり、上
記冷却用空気は全てフィルターを通して供給されている
。

〈発明が解決しようとする問題点〉しかし、外部よし清浄冷却空気を供給する構成は、コス
トが増すだけでなく、エアーダクトの接続部の完全シー
ルが困難であるため、特に装置停止時すなわちブロアの
停止時に拡散による塵埃混入を完全に防止することがで
きない。装置を密閉構造にすることにより塵埃混入の問
題はほぼ解決できるが、内部に冷却空気を供給する構成
に比べ、装置の冷却効率はかなり低下することは明らか
である。

ところで、装置の温度上昇の主な原因は磁気記録用円板
の回転によって生ずる空気の流体摩擦損失（風損）であ
る。従って、空気の代りに密度の低い気体、例えばヘリ
ウムガスを磁気ディスク装置内に封入することにより、
風損を大幅に減らすことができろ。さらにヘリウムガス
の熱伝導率は空気の約７倍と大きいため、風損による発
熱だけでなく、モータコイル等の冷却効率も良好である
ため、完全密閉形磁気ディスク装置にヘリウムガスを封
入することにより装置の温度上昇を低く抑えることが可
能である。

しかし、ヘリウムガスを長期間完全に封入しておくこと
は困難である。それは、ヘリウムガスが気密容器の漏え
い検査に用いられていることからも明らかなように、極
めてリークしやすい気体であること、並びに磁気ディス
ク装置は組立・調整作業を許容する構造である必要があ
り、また、内部より信号線や電力線などの入出力端子が
必要であることなどから完全気密構造とすることが困難
であることによる。従って、装置からのヘリウムガスの
漏れと空気の混入をある程度許容せざるを得ない。但し
、装置の耐用年数あるいはオーバーホール周期は、装置
の気密度すなわちヘリウムガスの濡れ・空気の混入速度
に依存するため、気密度が高いことが望ましいことは言
うまでもない。

ヘリウムガスの漏れと空気の混入の許容値を定める主な
項目は、（１）風損増による装置の温度上昇と、（２）　　磁気
ヘッドの浮上量の増加とである。（１）については、空
気の混入により、ヘリウムガス封入の本来の目的である
風損低減が損なわれていくことを意味している。（２）
の項目について説明すると、磁気ディスク装置に用いら
れろ浮動ヘッドは、走行する円板面によってつれ回る気
体の粘性によって微小なすきまで浮上する機構であり、
その浮上すきまが気体の粘度およびミーンフリーパスな
どの物性値によって変化することはこの分野では良く知
られている。ヘリウムガスは、粘度が空気の１．０７倍
、ミーンフリーパスが、２．９倍である。粘度が大きい
ことは浮上量増の性質があリミーンフリーパスが大きい
ことば浮上量減の性質があることであるが、ミーンフリ
ーパスの違いの方が大きいため、一般に、空気条件に比
ベヘリウムガス条件の方が浮上量が小さくなる。特に、
設定浮上量が小さければ小さい程、ミーンフリーパスの
寄与度が大きくなり、空気条件に対するヘリウムガス条
件での浮上量低下率が大きくなる。なお、浮動ヘッドの
浮上特性に及ぼすミーンフリーパスの影響の詳細につい
ては、例えば日本機械学会論文集４４，３８６　（昭５
３−１０）Ｐ３５９３などの文献に記述されている。

空気条件に比ベヘリウムガス条件では浮動ヘッドの浮上
量が小さいことそのものは、本質的な問題点ではない。

それは、浮上量の設定については、浮動ヘッドの形状・
寸法あるいは押付は力などの変更によって自由に設計可
能であるからである。問題とすべきは、初期すなわち１
００％のヘリウムガス中での浮上量がヘリウムガスの漏
れ・空気の混入によって徐々に増大していくことである
。浮動へラドの浮上量が増大すると、磁気ヘッドの信号
再生出力、分解能の低下を招き、装置のデータ弁別マー
ジンの劣化を引き起こすため、浮上置場は極力小さい範
囲に抑える必要がある。

空気条件とヘリウムガス条件とで浮動ヘッドの浮上量が
異なることは以上説明したように、ヘリウムガス封入の
目的とは別の副次的な項目である。ヘリウムガス封入の
目的は前述したように風損の低減、装置温度上昇の低減
であるため、装置内部にほぼ１００％のヘリウムガスを
充填し、装置の気密度すなわちヘリウムガスの漏れ・空
気の混入速度に対応して装置寿命あるいはオーバーホー
ル周期を設定するのが通常の考え方である。しかし、１
００％のヘリウムガスを基準とした場合は、わずかな空
気混入率に対する浮動ヘッドの浮上量変化率が比較的太
き（、浮上量の増加によって装置寿命が短かく制限され
てしまうという欠点があった。

本発明は上述した問題点に鑑み、ヘリウムガスを装置内
に封入するが、同じ気密度即ちヘリウムガスの漏れと空
気の混入の速度が同じであっても、寿命の長い磁気ディ
スク装置を提供することを目的とする。

く問題点を解決するための手段〉本発明は、１枚す上の磁気記録用円板と、磁気記録用円
板を回転させる駆動部と、磁気記録用円板に情報を記録
・再生する磁気ヘッドと、磁気ヘッドのアクセス用駆動
部とを具備し、密閉された容晋に収容された磁気ディス
ク装置において、容器内部にヘリウムと空気の混合ガス
を封入したことを特徴とするものである。

く作　　　用〉ヘリウムに空気を混合したガスを予め容器内に封入して
おくと風損が大幅に低下し、またその後に漏れ・空気混
入が生じてもそれによる磁気ヘッド浮上量の増加率がさ
ほど大きくならない。

く実　施　例〉 °′　以下図面について本発明の詳細な説明する。

第１図は気密構造の磁気ディスク装置の構成例を示すも
のであり、１はベース、２はカバー、３はスピンドルハ
ブ、４は磁気記録用円板、５はスピンドルシャフト、６
は軸受、７はスピンドルモータのロータ、８はスピンド
ルモータのステータ、９はモータ部の密封カバー、１０
は磁気ヘッド移動機構、１１はへラドアーム、１２はヘ
リウムガスの注入口、１３は注入口１２部分の密封カバ
ー、１４゜１５及び１６は気密用Ｏリングである。なお
、第１図において、磁気ヘッドはへラドアーム１１に取
付けられているが図面上は省略しである。また、ヘリウ
ム注入口１２は逆流防止弁を有する部品を用いたり、手
動の弁を有するコックを用いるのが普通である。注入口
１２の気密度が十分高い場合には、密封カバー＝１３と
０リング１６は省略してもよい。第１図の構造において
、ヘリウムガスを注入する場合は、通常、ディスク装置
内に既にある空気と入れ換えることになるが、第１図に
示す注入口１２部分を２ケ所設け、一方を注入、他方を
排出に用いる。

第２図はヘリウムガスの風損低減効果を示す実験データ
の例を示すグラフであり、１４インチ径の磁気記録用円
板が７枚積層で、３０００ｒｐｍおよび２００　Ｏｒｐ
ｍそれぞれの回転において、ヘリウムガスと空気の体積
混合比に対する風損の変化を示したものである。空気を
ヘリウムガスに置換することにより、円板回転によろ風
損を１／４〜１１５に低減することができる。また、風
損は、ヘリウムガスと空気の体積混合比に対してほぼ直
線的に変化することが分る。

第３図はヘリウムガスと空気の体積混合比に対する浮動
ヘッドの浮上量の変化を示した計算値および実験値の一
例である。浮上量は、計算値および実験その１．その２
ともヘリウム１００％と空気１００％の浮上量から単純
に線形内押した値（図中の破線）より大きく、ヘリウム
ガスと空気の混合比に対して、上に凸の傾向を示し、特
にヘリウム１００％の近傍で浮上量の変化率が大きいこ
とを示している。

この特性をさらに明確にするため、ヘリウムガスに対す
る空気の体ｍ混入率を０％とし、ａに対する浮上量の変
化率をβ＝１００・Δｈ／（ｈｏ・Δα）と定義して整
理した結果を第４図に示す。ここで、ｈｏは０％におけ
る浮上量、Δｈはｈｏの変化量であり、βは１％のα変
化率に対する浮上量ｈ０の変化率％を表している。

第４図かられかるように、α＝０％すなわちヘリウム１
００％における浮上量変化が最も大きく、例えばα＝１
０％におけるβの約１．５倍となる。このことは、同じ
気密度の装置において同じ浮上量変化を許容した時、あ
らかじめ１０％の空気を含むヘリウム・空気の混合ガス
を封入しておくことにより、装置寿命あるいはオーバー
ホール周期を１．５倍に延ばすことができることを意味
している。同様にαを２０％とすれば、ヘリウム１００
％に比べてβは約汐となり、装置寿命を２倍にすること
ができろことが判る。ヘリウム・空気の混合ガスは容易
に作ることができるため、あらかじめ設定した混合ガス
を注入するだけで良く、１００％のヘリウムを注入する
ことに比べて注入作業における新たな困難性は全くない
。

ヘリウム１００％とヘリウム・空気の混合ガスでは第３
図に示したように浮動ヘッドの浮上量が異なるが、前述
したように、どのように設定した混合比においても、設
定浮上量となる浮動ヘッドはスライダの形状寸法、押付
は力などの変更によって自由に設計可能である。なお、
空気の体積混入率α（％）を極端に大きくすることは第
２図に示した風損低減効果が失われるため、ヘリウムガ
ス封入の意味が無（なる。初期値としての空気の体積混
入率αの最適値は、装置の温度上昇許容値と浮上量増加
の許容値によって異なる。しかし、風損が混合比に対し
てほぼ線形に変化するの（ζ対して、浮上量変化率βが
ヘリウム１００％近傍で極めて大きいことから、あらか
じめ１０％程度以上の空気を含むヘリウム・空気の混合
ガスを用いることが適切である。もちろ九第２図から分
るように、空気を４０％程度含むヘリウム・空気の混合
ガスを用いても、空気１００％に比べて風損を約１，４
に低減することができる。

〈発明の効果〉以上説明したように本発明によれば、容器内部にヘリウ
ムと空気の混合ガスを封入することにより、風損を低減
して温度上昇を抑えることができるうえ、更にヘリウム
ガスの漏れと空気の混入による浮動ヘッドの浮上量変化
率を低減できるため、高トラツク密度で且つ長寿命な磁
気ディスク装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は気密構造の磁気ディスク装置の構成例を示す断
面図、第２図はヘリウムと空気の混合比に対する風損の
実験データを示すグラフ、第３図は空気混入率に対する
浮動ヘッドの浮上量の変化を示す計算値および実験値を
示すグラフ、第４図は第３図をもとに空気混入率に対す
る浮上量の変化率を示したグラフである。図面中、１はベース、２はカバー、３はスピンドルハブ
、４ば磁気記録用円板、５はスピンドルシャフト、６は
軸受、７はスピンドルモータのロータ、８ばスピンドル
モータのステータ、９はモータ部の密封カバー、１０は
磁気ヘッド移動機構、１１はへラドアーム、１２はヘリ
ウムガスの注入口、１３は注入口部の密封カバー、１４
．１５及び１６は気密用０リングである。

Claims

【特許請求の範囲】

１枚以上の磁気記録用円板と、磁気記録用円板を回転さ
せる駆動部と、磁気記録用円板に情報を記録・再生する
磁気ヘッドと、磁気ヘッドのアクセス用駆動部とを具備
し、密閉された容器に収容された磁気ディスク装置にお
いて、容器内部にヘリウムと空気の混合ガスを封入した
ことを特徴とする磁気ディスク装置。