JPS6271078A

JPS6271078A - 密封型磁気デイスク装置

Info

Publication number: JPS6271078A
Application number: JP20958385A
Authority: JP
Inventors: Toshibumi Okubo; 俊文大久保; Kenji Kogure; 木暮　賢司; Kunio Hoshitani; 星谷　邦夫
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1985-09-21
Filing date: 1985-09-21
Publication date: 1987-04-01

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、ヘリウム封入気密構造の密封型磁気ディスク
装置に関するものである。

〈従来の技術〉磁気ディスク装置は電子計算機のファイル記憶装置とし
ての中心的役割を果たしており、年々その大容量化・高
記録密度化の要請が高まっている。

磁気ディスク装置の記録密度を向上させるためには、円
板状の磁気記録媒体の円周方向の記録密度（線記録密度
）及び半径方向の記録密度（トラック密度）を高める乙
とが必要である。

ところで磁気ディスク装置には、磁気記録媒体の回転に
連れ回る気体（空気）の粘性流による動圧効果を利用し
てサブミクロユ・オーダの隙さ間Ｃ磁気へ、ソｉ’　？
！ＩＰ気記Ｓノ媒体上に位置付＋＞　、情報の記録・再
生を行う浮動へラドスライダが用いられており、線記録
密度の向上は主としてこの浮動へ・・・トスライダの浮
上隙き間を微小化することにより達成されてきた。現在
実用に供されでいる磁気ディスク装置用浮動・＼ラドス
ライダの浮上隙さ間は０２〜０３μｍにも達しており一
５今後更に線記録密度向上のγこめ益々微小化される接
待にある。

こＯような超（数小浮上隙き間で動作する浮動へラドス
ライダの（：：ｆ性を確呆するためには、装置内の環境
をできる限り高清浄度に保ぢ、黴小隙き間に塵埃が混入
することによって発生ずる磁気ヘッド及び磁気記録媒体
の損傷（ヘッドクラッシュ）を回避することが不可欠で
ある。このｒこめには磁気ディスクＪ装置の主要構成要
素を完全に外部瑠境に対して密封すると共に、発塵の原
因となるベアリング等の慴更゛部分をディスク回転系に
対してシールする構造が有効である。

第２図ｉよ上述のような従来の密封型−気ディスク装置
の構成例を示す断面図である。同図に示すように、複数
の円板状の磁気記録媒体１が支持材２によ恨固定支持さ
れており、支持材２はスピンドル軸３に固設されている
。この支持材２は多数の小孔を有し、磁気記録媒体１の
回転に伴って半径方向に流れろ気体の流路を形成してお
り、流路の途中に除塵用フィルタ（図示せず。）が付装
されている。スピンドル軸３は基材４に軸受を介して付
設されている。スピンドル軸３の端部は、基材４の下面
側に付設された駆動モータ５に連結している。６ば磁気
ヘッドで、基材４の上面に付設された浮動へラドスライ
ダ７に支持されている。

そして基材４の上面側には上部カバー８が、下面の駆動
モータ付設部には下部カバー９が、密封用のＯリング（
ガスケットでも可）１０を介装して気！に取り付けられ
ている。　　　゛この磁気ディスク装置では、記録密度（トラック密度）
を高めるため（ζ、装置内部の温度上昇・温度分布の不
均一に伴う各構成部品の熱膨張に起因するトラックずれ
（熱オフトラック）を抑制することが必要となる。装置
の温度上昇の主な原因は磁気記８＆媒体の回転による気
体の粘性摩擦損失（風損）であり、同図に示すような防
塵を目的とした密封型磁気ディスク装置において２よ、
との風損・お低減し装置の温度上昇を抑制することが極
めて重要な課題となる。房、Ｉ員：よ気体の密度の４７
５乗に比例して増大する。そこで例えばヘリウムのよう
に密度の小さい気体（ヘリウムの密度は空気の密度の約
］／７である。）を装置に密封することにより、これを
大幅に低減することができる。またヘリウムは熱伝導率
が空気の約７．５倍と大きく、Ｗ動用モータ５及び浮動
ヘッドスライダ７の駆動部の冷却に動床的であるという
利点を有する。

（発明が解決しようとする問題点〉しか（７ながらヘリウムは極めて漏ｆ曳しやすく長期的
な密封の困難な気体である。ｐｆ気ディスク装置のよう
に繰り退し組立・調整を必要とする装置の場合には、ろ
う付け・溶接のような−、リウム封止の一般的な方法は
用いることができず、ガスケット・０リングを用いた結
合型容器構造とする必要があるため、ヘリウムの漏洩、
外部からのｌ気の混入はある程度許容せざるを得ない。

このため密封型磁気ディスク装置は寿命が短くなるため
、その現実は困難であった。

この要因としてはまず、ヘリウムの＃ｉ洩・空気の混入
に伴って風損が増加することか揚げられるが、このこと
はヘリウムを封入した密封型磁気ディスク装置の実現を
困難にしている本質的な要因ではない。と言うのは、確
かにヘリウムを封入する目的は風損の低減による装置の
温度上昇の抑制にあるが、風損はヘリウムと混入空気と
の混合比に対してほぼリニアに変化しており、仮に風損
増加の許容限度を１０％（空気の風損とヘリウムの風損
の差の１０％）と定め、装置の内容積を１）４１へり−
’７Ａの漏洩速度をＩ　Ｘ　１０−’ａｔｍＣｃ／ｓｅ
ｅａｔｍとすれば（この程度のヘリウムの密封度は通常
の０リングを用いた密封機構により十分達成できろ値で
ある。）、杓４年程度もの装置寿命を保証できるからで
ある。

むしろ、上記の最大の要因は、ヘリウム・空気混合気体
としての粘度の増加及び分子平均自由行程の減少に起因
する浮動へラドスライダの浮上除き間の増加にあると言
える。・、リウム・空気混合比と浮動へラドスライダの
浮上除き間の関係については機械学会講演論文ｔＢＮｏ
、　ｌ’１５０−２　（１９８５）　ｐｐ７−９に詳細
に記述されている。ここで仮に浮動へラドスライダの浮
上除き間をヘリウム中で０．７５μｍ１浮上隙き間の変
動の許容値を浮上除き間の変化分をその１７３とすれば
、ヘリウムの漏洩（空気の混入）の許容値は３％となり
、前述と同様の条件においては約１年程度の装置寿命し
か保証できな−いからである。従って、従来のＯリング
或いはガスケットご用いた密封機構では、ゲえば５年以
上の長期にわたる寿命を有するヘリウム密封型磁気ディ
スク装置の実現は困難であった。

（問題点を解決するための手段〉本発明は　上記の問題点を解決するためｔこ、情報を配
錘する円板状磁気媒体と該…板状磁気媒体を支持・回転
させるスピンドル機構と該円板状磁気媒体に対する情報
の読み書きを行う磁気ヘッド機構とを、ヘリウムが密封
される容器に収納してなる密封型磁気ダイスフ装置にお
いて、前記円板状磁気媒体とスピンドル機構と磁気ヘッ
ド機構とをヘリウムが密封される第一の容部に収納する
と共に、該第−の容器をヘリウムが密封される第二の容
器に収納したものである。

〈作用〉上記の手段にＪれば、磁気ディスク装置の主要４１）構
を第一の８薔及び第二の容器により二重に密封している
ので、外部からの空気の混入を抑制できる。

〈実施例〉本発明の実施例を、第１図並びに第３図乃至第７図を用
いて説明する。第１図及び第３図は本発明の一実施例の
密封型磁気ディスク装置の斜視図及び断面図、第４図（
ａｌ　（ｂｌば本実施例め装置及び従来の装置のヘリウ
ム封入を比較・説明する概念図、第５回及び第６図は同
じくヘリウム・空気混合比の経時変化を比較・説明する
図、第７図は本発明の他の実施例の密封型磁気ディスク
装置の断面図である。

第１図及び第３図に示すように１本発明の一実施例の密
封型磁気ディスク装置においては、第２図の構成例と同
様の磁気記録媒体・支持材・スピンドル軸・駆動モータ
・磁気ヘッド・浮動へラドスライダ等の主要機構が、基
材・上部カバー・下部カバーをＯリングを介装して密封
してなる第一の容器１）に収納されている。この第一の
８蕾１）内にはヘリウムが密封されている。そして２個
の第一の容＠１）が、互いに下部カバーが対向するよう
にベース板１２に固定されている。このベース板１２は
外部へ熱を伝達するための熱伝導板の役ちりも兼ねてい
る。まｔ−第一の容器１）間に；ユ、熱伝導板１３が立
設されている。ベース板１２に固設されたヘリウム溜１
４は、ヘリヮ７．Ｊ？高圧で！ｒＪ蔵し７第二の容器内
のみに適宜そのヘリウｌ、を共給するものである。そし
てベース板１２に、、ｆ、：スケシト１５を介装してカ
バー１６をＺ密に取り付けて、第二の容器１７が構成さ
れている。第二の容器１７内にはヘリウムが一気圧又は
高圧で密封されている。カバー１６に１よ、容器内外と
電気信号の授受を行うための八−メチツクシールコネク
タ１８が付設されている。ベース板１２の外面には、放
熱材１９が付設されている。

以上の構造の装置のヘリウム封入作用を、第４図（ａ）
　（ｂ）・第５図及び第６図を用いて、第２図の従来の
構成例と比較して説明する。第４図（ａｌ　（ｈｌにお
いて、Ｐｌ・Ｖｌは第一の容器１）（従来の構成例の容
り内のヘリウム分圧・体積であり、Ｐ２・ｖ２は第二の
容！！ｓ１７内のヘリウム分圧・体積（第一の容器１）
の体積を除いた実効体積）である。ＰＯは外部のヘリウ
ム分圧（大気中のヘリウム分圧は１めて小さいためｐｏ
＝ｏとしてよい。）である。Ｓｌ・Ｓ２は第一の容器１
）及び第二の容器１７−のｌ＼リウムに関する流路コン
タクタンスである。

第４図（ｂ）（従来の構成例）の容器１）内のヘリウム
分圧Ｐｉばよイ知られているように（１）式（ζ示す微
分方程式で表わされろ。

ここにｔは時間である。ｔ＝０においでＰ１＝０とする
と、Ｐｌば）２）式のように表わされろ。

Ｓｌ　　　　　　　　　　　・・・（２）Ｐｌ（リ　＝
　　ｅｘｐ（−斡ｔ）一方第４図（ａ）（本実施例）の第一の８留１）内のヘ
リウム分圧Ｐ１は、第二の容器１７内のヘリウム分圧Ｐ
２と共に連立微分方程式として（３）及び（４）式のよ
うに表わされる。

連立微分方程式（３）及び（４）を解くことによりＰ　
１　（ｔ）及びＰ　２　（ｔ）は各々（５）及び（６）
式のように表わされろ。

ＰＩ（ｔ３　　＝　　ｋｌｅｘｐ（７１ｔ）十に：Ｌｅ
ｘｐ（＋７２ｔ）−（５１）’２（ｔ）　　＝　　ｋＬ
ｅｘｐ（＋７１ｔ）＋ｋｉｅｘｐ（η：”ｔ）−（６）
ここにり１、ｒ）２は（７）及び（８）式のように表わ
されろ。

・・・（７）・・・（８）またｋ　１　、　ｋ　２　、　ｋ　３　、　ｋ　４　Ｉ
：初期条件によって決まる定数である。

第５図は第一の容器１）．第二の容器１７のヘリウムの
流路コンダクタンス３１．Ｓ２を５１＝Ｓ　２　＝１．
　ＯＸ　１０−’　ａｔａ＋Ｃｃ／ｓｅｃａｔｍ、第一
の容器１）及び第二の容ｌ！１７の体積”ｔ！、、Ｖ２
を各々１）．０！、５．５１．第一の容器１）及び第二
の容器１７の初期ヘリウム分圧Ｐ　１　（０）、　Ｐ　
２　（０）を各々Ｐ１＝Ｐ　２　＝　１　ｋｇ／ｃｍ２
とした場合の第一の容器１）及び第二の容器１７内のヘ
リウム分圧の時間的変化を（２）、（５１及び（６）式
に基いて計算した結果を示す。縦軸はヘリウム分圧（ｋ
ｇ／ｃｍ２）　、横軸は経過時間（年）を示す。

前述のように密封容器からのヘリウムの漏洩・外部から
の空気混入によるヘリウム・空気混合気体の混合比の経
時変化或いはヘリウムの漏洩速度と空気の混入速度との
差による８譬内部の全圧（ヘリウム分圧と空気分圧との
和）の６ｍ変化の影響に対しては風損よりもむしろ浮動
へラドスライダの浮上量のほうがかなり敏感である。従
ってヘリウム密封型の磁気ディスク４１ｃ！の寿命は、
厳冨ｔこは浮Ｕ−、ラドスライダ浮上Ｉ変化の許容値に
対する密封容器内のヘリウム・空気混合気体の限界混合
比及び限界全圧によって評価されるべきものである。こ
のためには密封容器のシール部におけろヘリウム・空気
の拡散・浸透条件でのヘリウム・空気の流路コンダクタ
ンスを正確に見積もる必要がある。ここでは簡略化のな
めにへ・ノウムと空気の流路コンダクタンスを等しいと
仮定し、ヘーノウムの漏洩分をすべて空気が補充し全圧
の変化は無いものとして、密封型磁気ディスク装置の寿
命予測をしＴこ。

第５区において、ａ（実線）は第４図ｉ＆Ｉにおけろ第
一の容器１）内のヘリウム分圧Ｐ１の時間的変化を示し
たものであり、ｂ（一点鎖線）は第４ｒＱ　（１）にお
ｒプる第二の容器１７内のヘリウム分圧の時間的変化を
示したものであり、Ｃ（破Ｓ）は第４ｒｇ（ｂｌにおけ
る第一の容器ｌｌ内のヘリウム分圧の時間的変化を示し
たものである。ここでヘリウムの漏洩許容量を初期値の
３％（初期ヘリウム分圧Ｐ　ｉ　（０）　＝　１　ｋｇ
　７ｃｍ２に対して限界ヘリウム分圧Ｐ　１　　（ｔ）
　＝　０．９７ｋｇ　７ｃｍ”、−，１９４６度９７％
）とすると、第４図（ｂ）の−・型容器では限界ヘリウ
ム分圧に達するのに約１年程度であるのに対し、第４図
（ａｌの二重容器では約７年と７倍の寿命が得られる。

第６図は第４図［ａ）における第二の容器１７に密封さ
れるヘリウム分圧Ｐ２の式値をＰ２（０）＝１．５！７
ｃｍ２（加圧密封）とし、その池の値は第５図における
計算に用いた値とすべて同じ値を用いた場合の第一２の
容器１）内のヘリウム分圧Ｐ１．第二の容器１７内のヘ
リウム分圧Ｐ１の時間的変化を示したものであり、ｂ（
一点鎖ｉ）は第二の容器１７内のヘリウム分圧Ｐ２の時
間的変化を示したものであり、縦軸はヘリウム分圧（ｋ
ｇ　、’ａｎ２）　、横軸は経過時間（年）を示す。な
おＣ（破線）は第５図と同様に第一の容器１）のみの場
合のへりつム分圧Ｐ１の時間的変化を比較参照のために
示したものであて、。

第二の容′ｍ１７内のヘリウム初期分圧が高−まため、
ここに密封されるヘリウムは外部及び第一の容器１）内
に流出する。このため第一の容器１）のへ・ノウム分圧
は一端増加し、約５〜６年後にピーク　（１，０３５ｋ
ｇ　７ｃｍ２）に達した後、減少する傾向を示す。第５
図の場合と同様に、ヘリウムの８洩許容量を初期値の３
％（限界ヘリウム分圧ＰＩｃ（ｔ）＝０、９７ｋｇ　７
ｃｍ”　）とすると、第二の容器１７にヘリウムを加圧
密封した場合には限界ヘリウム分圧に達するのに約１７
年と一重容器の場合に比べて実に１７倍の寿命が得られ
る。本実施例ては第１図に示すように、第二の容器１７
内にヘリウム溜１４を設けており、これにより第二の容
器１７内のヘリウム分圧を高くすれば、さらに第一の容
器１）：こ密封さｉするヘリウムをより長期間保持する
ことができ、長寿命の密封型磁気ディスク装置を実現す
ることができろ。才た第二の容器１７にヘリウムを加圧
密封すると同時にへＩ、°ラム溜１４を設（）ろ態様を
とってもよい。

また一般に気′ＩＩ！容器のシールに用いられろ高分竿
材料におけろ気体の拡散・透週量（工温度に比例し、常
温の場合に比べて２０〜３０度程変の温度上昇によ１て
３〜４倍にも増加する。したがって装置の放熱特性を改
善し、装置の温度上昇を抑制することにより＾、リウム
扁洩量を低減し、装習寿命を延ばすことができろ。第７
図は、上記の実施例に更に良好な熱伝達機構を付加しｔ
二実施例を示す。同図におし・て、磁気記録媒体・支持
材・スピンドル軸・駆動モータ・磁気ヘッド・浮動へラ
ドスライダ等の主要機構、第一・の容器１）、ヘリウム
溜１４、ガスケット１５、カバー１６、第二の容−１７
ハーメチックシールコネクタ１８は上記の実施例と同様
である。２０はカバー１６の内側側壁に付設した集熱用
フィン、２１はカバー１６の外側側壁に付設した放熱用
フィンである。２２（よ内部を空洞とし熱伝達媒体を充
填した熱伝導板、２３は熱伝導性グリースである。熱伝
導板２２は熱伝導性グリース２３を介して第一の容器１
）に接しており、同容ｖＢｌｌの集熱を効果的に行うも
のである。２４は第一の容器１）が固定され、また第二
の容＠１７を構成するベース板で、内部を空洞とし熱伝
達媒介を充填したものである。このベース板２４は熱伝
導板２２と結合（空洞部分が貫通）されており、熱伝導
板２２から伝達される熱を外気に放熱すると共に、第一
の容器１）にも熱伝導性グリースを介して接触されてお
り、この接触面から簗熱し外部に放熱する。またベース
板２４の外面に付設された放熱用フィン２５を強制空冷
する乙とにより、第一の容器１）の冷却性能を向上させ
、装置の温度上昇を緩和し、ヘリウムの流路コンダクタ
ンスの増加を抑制することができろ。

〈発明の効果〉以上説明したように、本発明によれば、磁気ディスク装
置の主要機構をヘリウムが密封される第一の容器に収納
すると共に、該第−の容器をヘリヮムが密封されろ第二
の容かに収納する構成をとっているので、ヘリウムの漏
洩・空気の混入の橿めて少ない長寿命の密封型磁気ディ
スク装置を実現できる。

また上記の第二の容器にヘリウムを加圧密封する、或い
はヘリウムを貯蔵し且つ第二の容器にヘリウムを自動的
に供給する手段を具備する、或い１よその両方の手段を
備えろ態様をとれば、より長寿命の密封型磁気ディスク
装置を実現できろ。

さらに上記の第二の容器の内部及び外部に集熱材及び放
熱材を付設する態様をとねば、装置の温度上昇を緩和し
てヘリウム漏洩速度を抑制し、更に長寿命の蜜月型磁気
ディスク装置を実現できろ。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第３図は本発明の一実施例の密封型磁気デイ
スーク装置の斜視図及び断面図、第２図は上述のような
従来の密封型磁気ディスク装置の構成例を示す断面図、
第４図（ａｌ　（ｂｌは本実施例の装置及び従来の装置
のヘリウム封入を比較・説明する概念図、第５区及び第
６図は同じ（ヘリウム・空気混合比の経時変化を比較・
説明する図、第７図は本発明の他の実施例の密封型磁気
ディスク装置の斯面図である。、：磁気記ｊＨ媒体、２：支持材、３ニスピンドル軸、
４；基材、５：駆動モータ、６；磁気ヘッド、′：　浮
動ヘッドスライダ、８：上部カバー、９：下一部カバー
、１０：Ｏリング、１）：第一の容器、１２：ベース板
、１３：熱伝導板、１４：ヘリウム溜、１５：ガスケッ
ト、１６：カバー、１）第二のｇＮ、ＩＢ、＋Ｘ−メヂ
ックシールコ；入クり、１９：放熱制、２０；集熱用フ
ィン、２１：放熱用フィシ、２２：熱伝導板、２３ニー
熱伝導性グリース、２４：ベース板、２５：放熱用フィ
ン０第１図（ａ）第４図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）情報を記録する円板状磁気媒体と該円板状磁気媒
体を支持・回転させるスピンドル機構と該円板状磁気媒
体に対する情報の読み書きを行う磁気ヘッド機構とを、
ヘリウムが密封される容器に収納してなる密封型磁気デ
ィスク装置において、前記円板状磁気媒体とスピンドル
機構と磁気ヘッド機構とをヘリウムが密封される第一の
容器に収納すると共に、該第一の容器をヘリウムが密封
される第二の容器に収納したことを特徴とする密封型磁
気ディスク装置。
（２）前記第二の容器に密封するヘリウムの圧力を大気
圧よりも高くしたことを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の密封型磁気ディスク装置。
（３）ヘリウムを貯蔵し且つ前記第二の容器のみに該ヘ
リウムを供給する手段を該第二の容器内部に備えたこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の密
封型磁気ディスク装置。
（４）前記第二の容器の内面に集熱材を付設すると共に
、外面に放熱材を付設することを特徴とする特許請求の
範囲第１項乃至第３項記載の密封型磁気ディスク装置。