JPS60133578A - 磁気デイスク記憶装置 - Google Patents

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、異物粒子濾過機構を持つ磁気ディスク記憶装
置に係り、特に自己循環系磁気ディスク記憶装置の内部
の異物粒子を効率よく除失する円錐形異物粒子濾過機構
を有する磁気ディスク記憶装置に関する。

〔発明の背景〕

近年、小規模電子計算機の記憶装置として、８インチ径
、５インチ径および３インチ径磁気ディスクを使用した
小形の磁気ディスク記憶装置が普及しつつある。このよ
うな磁気ディスク記憶装置は、フロッピィディスクの装
置と物理的インターフェイスおよび電気的インターフェ
イスを同等のものにしているため、非常に小形化および
コンパクト化した高密度の大容量磁気ディスク記憶装置
を設計開発されなければならない。このように小形化さ
れた高密度大容量磁気ディスク記憶装置は、大形磁気デ
ィスク記憶装置以上に技術的に難しい点が多々ある。こ
のような状況下にある中で、５インチ磁気ディスク記憶
装置の小容量でアクセス時間が比較的遅いものが市場に
参人してきているが、市場においては、高密度記録の大
容量で高速アクセスする小形で省エネルギーの装置の要
求が次第に強くなってきており各社とも削ぎをけずり開
発を進めている。

ハード磁気ディスクを使用した磁気ディスク記憶装置の
ヘッドディスクアッセンブリの封止体（以下Ｔ−（Ｄ　
Ａと称す）に収納する部品は清浄なものでなければなら
ない。またＨＤＡ内部で異物粒子を発生したり、外部よ
り異物粒子が進入してはならない。これは磁気ディスク
面と磁気ヘッド面との間は、０５μｍの浮上量を保ちな
カラ空気ベアリング効果により浮上しており、このよう
に近接ｔ７て高速回転している磁気ディスク面と磁気ヘ
ッド面との間に異物粒子が介在すると磁気ディスク面に
損傷を与え、磁気ヘッドを通して磁気ディスク面への情
報の読取り書込み動作が不可能となる。この為にＨＤＡ
内に収納する部品は、超音波洗浄および清掃等を行ない
、かつ組込み部品は全べて防塵室内の非常に清浄な雰囲
気中で組込まれるのが通常である・６しかしながら、こ
のように注意しながら組立作業を行なったものでもある
程度の異物粒子は存在し、装置の信頼性を著しくそこな
うことになるため、極めて微量の異物粒子といえども除
去することが必要である。従来のこの種の磁気ディスク
記憶装置の塵埃濾過機構は、自己循環空気系が主体であ
る。この自己循環空気系とはＨＤＡ内で高速回転する磁
気ディスクの内外周の圧力差により空気を循環（ボンピ
ング効果）させるものである。この種の塵埃濾過機構の
一つ・に、磁気ディスク組立体の上部に平板形塵埃濾過
機構を設けＨＤＡの封止体内の空気を清浄にする方法が
とられている。この様な機構は、例えば実開昭５５−１
９３４９号公報に記載されている°。

この方式は、濾過機構が平板構造であるため１入濾過効
率（異物粒子を完全に早く除去する）が悪く内部を早く
清浄にすることは困難である。

即ち、内部の循環効率を上げ出来る限り早く濾過機構部
へ循環し完全に除去することは困難である。また平板で
ある為上部ディスク面と濾過機構の下面との間をある程
度間隙をあけておかないと磁気ディスクの高速回転にょ
う風損が多くなり内部発熱の原因となる。またこのよう
な開−は、異物粒子が塵埃濾過機構部を通過せず。

上部ディスク面と濾過機構の下面間で異物粒子が逆流す
ることになり濾過効率を落すという欠点がある。またも
う一つの方法として、ＨＤＡの封止体内に立方体形等の
塵埃濾過機構を設は封「卜体内の空気を清浄にする方法
がとられている。

この方式は濾過機構が立方体構造（角柱形または円柱形
等）となっているため平面積を大きくとることが出来な
い。このため濾材を数層折りｒｌｂげて濾過機構を形成
しているため濾過機構自体が大きなものとなってしまう
。５インチ径あるいは３インヂ径の小形磁気ディスク記
憶装置ｉｔでは封止体内の容積も非常に少なくなってい
るためこのように数層に曲げた濾過機構をこの小さな封
止体内に収納することは容積の関係で非常に難しいもの
となっている。またこのような濾過機構を５インチ径あ
るいは５インチ径磁気ディスク記憶装置の封止体内に収
容できる様に濾材の折り曲げ層数を少なくし形状も小形
にしようとすると塵埃濾過機構を適度の風量が通過する
時抵抗が大きくなりその結果圧力損失が大きくなり内部
循環効率および異物粒子の補数効率が悪くなり、磁気デ
ィスク記憶装置本来の目的を達成することが出来ない。

またその他に立方体形塵埃濾過機構を有する装置では必
ず立方体塵埃博過機構を形成するケーシングと折り曲げ
構造となっている４材端面（ケーシングと接する面）を
完全に封止する為接着材でその周囲を完全に密閉せねば
ならない。また接着する場合、端面が平面でない為、非
常に難しくまた作業工数もかかる。この為濾過機構自体
が非常に高価なものとなり、８インチ径、５インチ径あ
るいは３インチ径磁気ディスク装置では非常に゛安価に
製作しなければならないため不適当である。

次に従来装置の空気循環系の欠点についてｄｃ！載する
。ＨＤ　Ａの封圧体内の異物粒子を取り除き、また封圧
体内の温度を一定にするために内部の空気を完全に循環
させる必要がある。この循環方法として、装置自体の高
さ寸法制限（フロッピィディスク装置と互換性をもたせ
るため）があり、装置の下部にある封圧体内のベース面
側を循環する方式がとられている。この方式では、スピ
ンドルシャフトに取付けられたハブの下部より空気を流
入させ、ハブの側面に複数個の貫通穴を−設け、かつ複
数個のディスクスペーサに複数個の貫通穴を設は内部空
気を循環するものが主体である。

しかしながらこの方式では、スピンドルハウジングの外
径とハブの間が非常に負圧になるためスピン１゛ル軸受
の高速回転により軸受グリースの基油の油性あるいは外
部より異物粒子がＨＤＡの封止体内に流人することを冗
長することになる。

そこでこれらの方式では、この欠点を防ぐ手段として、
ラビリンス密封機構を使用せず高価な磁性流体シールが
使用されている。この磁性流体シールを使用した時の欠
点は、回転密封部でスピンドルシャフトとスピンドルハ
ウジングとの間で磁気回路を構成し磁性流体により密封
するものであるが、磁気回路を構成するために部品点数
が非常に多くなりかつ作業工数も増大する。この結果非
常に高価な装置となってしまう。また磁性流体をこの磁
気回路部に流人させる場合非常に小さな空間部しかない
ため流入作業が非常に難しく、また適量を注入しないと
磁性流体が回転時漏れ飛散してくる。この磁性流体には
、油の中に磁性粉が人っているため、基油の蒸発および
飛散が発生する。このため長時間使用していると磁性流
体シール効果が低下し、密封効果を果さなくなってしま
う。

この蒸発および飛散を防ぐためにさらにラビリンス等の
密封機構を付加せねば封圧体内の信頼性を著しくそこな
うことになり、また非常に高価なものとなってしまう。

また磁性流体シールは、スピンドルシャフトと磁性流体
により接触しているため粘性トルクにバラツキが出るた
めモータ立上り立下り時間にバラツキが出たり温度変化
により回転ムラな発生することになる。

またハブの側面に複数個の貫通穴を設けているためハブ
剛性が低下しサーボヘッド振動の原因となる等の欠点が
ある。以上述べた如〈従来装置には種々の欠点がある。

〔発明の目的〕

本発明の第１の目的は、ヘッドディスクアッセンブリィ
の封止体内の異物粒子を早く完全に捕集することのでき
る円錐形塵埃濾過機構を有する磁気ディスク記憶装置を
提供することである。

本発明の第２の目的は、封止体内の狭空間に、収納ｔｒ
ｆ能なように小形で偏平な円錐形状にした塵埃ｄ１智過
機構を有する磁気ディスク記憶装置を提供することであ
る。

本発明の第３の目的は、封止体内の空気循環系に改良を
加え、瀞過効率向上を図るように最適位置に塵埃濾過機
構を有するようにした磁気ディスクの記憶装置を提供す
ることである。

本発明の第４の目的は、封圧体内のラビリンス密封機構
に改良を加え、封止体内に異物粒子が完全に侵入（流人
）することのできない磁気ディスク記憶装置を提供する
ことである。

本発明の第５の目的６コ、小形で簡単な形状を有し部品
点数も少なく、安価でかつ高信頼性を有する塵埃濾過機
構ならびに空気循環系を有する磁気ディスク記憶装置を
提供することである。

本発明の第６の目的は、高信頼性の小形大容量でかつフ
ロッピィディスク装置と互換性のある安価な磁気ディス
ク記憶装置を提供することである。

〔発明の概要〕

これらの目的を達成するため本発明による磁気ティスフ
記憶装置は、ヘッドディスクアッセンブリィの封止体内
の空気循環系ならびにラビリンス密封機構に改良を加え
、かつ新規な円錐形塵埃濾過機構を有するものである。

前記円錐形塵埃濾過機構が偏平な円錐形状を有する部材
とドーナツ形フィルタＰ材の平板とシール用ノイツキン
七で構成され、磁気ディスク外１〜漏で磁気ディスク面
に近接し、該磁気ディスク内周側で該磁気ディスク面よ
り離れる様に構成することを第１の特徴とする。また本
機構は、前記の偏平な円錐形状部材には、空気流入孔を
備え、該円錐形状部材にはヘッドアクセス孔を持つよう
に構成することを第２の特徴とする。さらに本機構は、
前記円錐形状部材のヘッドアクセス孔の周囲に逆流防止
用立下げ部を有する様に構成することを第５の特徴とす
る。また本機構は磁気ディスク組立体の上部磁気ディス
クに対向した中心位置に配置されることを第４の特徴と
する。

更に本磁気ディスク記憶装置は、スピンドルハウジング
の第１部材である円筒形スピンドルハウジングとハブと
で形状の簡単な凹凸によるラビリンス密封機構を構成す
ることを第５の特徴とする。更に本装置は、スピンドル
部の上部に固定されたハブの上部より空気流人可能な様
なハブ形状と適正な風緻を得るためのディスクスヘーサ
とハブ面の案内部と磁気ディスクとこれらを固定するデ
ィスククランプにより適正循環風量が得られるように構
成されることを第６の特徴とする。

、〔発明の実施例〕 以下本発明による塵挨濾過機構を持つ磁気ディスク装置
の一実施例を図面を用いて詳細に説明する。

本実施例による磁気ディスク記憶装置は、第１図および
第２図に示す如く、磁気ディスク組立体１が、回転駆動
部２に取付は固定されている。回転駆動部２は磁気ディ
スク駆動モータ３とスピンドル部４が一体にて構成され
ている。

また高速高精度回転を得るため一対の超精密級軸受６，
７でスピンドルシャフト５の上下で支持し、かつ軸受６
，７のラジアル方向およびアキシャル方向の位置決めを
正確にすると共に、スピンドルシャフト５の振れを抑え
、軸受６゜７の剛性を高める為にスプリング８により適
正な予圧が加えられている。スピンドルハウジング９は
、第一部材である鉄系円筒形スピンドルハウジング１０
０と第二部材であるアルミニウム合金系部利１０１が同
時鋳込み（または焼バメによる結合でも可）された一体
構造のものとなっている。

このハウジング９は複数個のネジにてベース１０へ固定
されている。このように構成された回転駆動部２に複数
枚の磁気ディスク１１を固定する為に、スピンドルシャ
フト５の上部にハブ１２が焼バメ等により締結されてい
る。このハブ１２との部分には、軸受６，７の高速回転
により発生するベアリンググリースの基油の油性の飛散
を防ぐために、グリース材質を選定し基油の油性の少な
いワイルドレンジ系グリースを使用すると共に熱接触の
ラビリンス２００（スピンドルハウジングの第一部材で
ある円筒スピンドルハウジング１００の上部の内外径部
とハブ１２との間で小さな隙間をもつ凹凸の組合せによ
る密封機構）を設け、ヘッドディスクアッセンブリィの
封止体１５内に油性が流人しない構造をとっている。

このラビリンス構造２００は、スピンドルハウジング９
の第一部材１００の上部の内径および外径の加工精度を
上げ、さらにこれに対応したハブ１２部の加工精度を上
げ、ラビリンス隙間１４を出来る限り小さくし密封効果
を上げ、さらにラビリンス抵抗を出来る限り高めるため
にラビリンス隙間１４を形成する部分を可能な限り長く
しかつ油性だまり１５を１！！！数個設は密封効果を最
大限上げるように設計されている。またラビリンス構造
２００を簡単にし、加工性を考慮した設計となっている
為価格的にも非常に安価なものとなると同時にラビリン
ス抵抗を従来に比し約１，５倍まで向上することが可能
となった。またヘッドディスクアッセンブリィの封止体
１５内の異物粒子を除去し、かつ封止体１３内の温度を
一定にするための内部の空気循環方法としてベース１゜
と反対側のカバー１８側を循環するようにしている。本
方式では、ハブ１２の下部より空気を流人させることが
ない為、前記の種々の技術的へい害もなく安価で経済的
な装置が提供できる。

この手段として、ハブ１２には複数枚の磁気ディスク１
１と複数個のディスクスペーサ１６の位置決め案内部１
９を複数個持ち、これらの案内部１９は凸形状を有しイ
ンペラーの役目をし、適正循環風量が得られるようにな
っており、かつ適正な風量の循環が行なわれるように、
ノ１ブ１２面の前記位置決め案内部１９の間の位置に流
人風量に対応した門形傾斜部２０を設け、かつこの傾斜
は磁気ディスクの組立体１の上部では吸い込み風量大で
あるため開口部面積大として下部では吸い込み風量率の
ため開口部面積を小とする傾斜を有しかつハブ剛性を落
さない肉厚およびリブ＋＋ｇ状となっており、さらにこ
のような傾斜部２０を通り適正風量が循環できるように
複数個のディスクスペーサ１６には複数個の貫通穴１７
が設けられ、また磁気ディスク１１およびディスクスペ
ーサ１６を位置決め固定するためのディスククランプ２
１にも複数個の穴２２が設けられている。この為ハブ１
２に循環するための貫通穴を設けることなく循環できる
ため、ハブ１２の剛性を落すことはない。

またスピンドルハウジング９の外径とハブ１２の間では
空気の循環が生じないためスピンドル部（軸受側）が負
圧になることはない。従って前記ラビリンス構造２００
で完全に軸受６，７のグリース基油の油性の飛散による
内部汚染およびスピンドル部４を通じて外部異物粒子の
封止体１５内への進入を防ぐことが可能である。このよ
うな構成は封止体１３内の磁気ディスク組立体１の回転
により上部からの空気自己循環を容易にすることは明白
である。

ベース１０を高剛性にするためベース端面を図示の如く
立上げ、この立ヒ部には封圧体を形成するためパツキン
３９が凹溝部に取付けられている。四部に入れる理由は
、パツキン５９が永久変形を起さないたわみ量（パツキ
ン厚さの約２０へ５０％のたわみ）とするためである。

このベース１０上には封圧体１３を形成するためカバー
１８が前記パツキン３９を介して固定される。さらにこ
のカバー１８のスピンドル部４の中心部には、温度変化
あるいは気圧変化等による封止体１３内の空気の容積変
化によりスピンドル部４から外部塵埃が流人しないよう
に呼吸用フィルタ４０が取り向けられており、かっこの
呼吸用フィルタｄ０はスピンドル部４の流人圧力損失（
抵抗）よりも小さな圧力損失をもつように設計されてい
る。

このようにしないとスピンドル部４の軸受部の１隙間よ
り外部塵埃等が封ｒに１体１３内に流人することになる
。

このように構成された封止体１３内の異物粒子を早く完
全に捕集する為に本発明の新規な円錐形塵埃濾過機構４
１がカバー１８に固定されている。この円錐形塵埃濾過
機構４１は、その取付は中心がスピンドル部４の中心に
位置し、かつ前記空気循環系と合せて使用可能となるた
め磁気ディスクの組立体１の最上部磁気ディスク１１と
カバー１８との非常に狭い空間に収納し濾過効率を上げ
る必要性により、磁気ディスク１１の外周側は異物粒子
が逆流しないようにかつ異物粒子を含んだ空気はフィル
タ部４２を完全に通過するように磁気ディスク１１面に
近接させ磁気ディスク１１の内周側は、塵埃が流人しな
いようにシール用パツキン４７を介しカバー１８で密封
される構造とする円錐形を有する。この様な構成にする
ことによりフィルタ４２のｒ材面積が平面で最大限にと
れる為、圧力損失も少なく空気循環が容易となる。この
円錐形濾過機構４１は空気流入孔４３を複数個有する円
錐形部材４４とフィルタ４２により構成されフィルタ４
２の周囲が接着材により接着固定されている。これは平
面状で接着されるため接着作業も容易でかつ円錐形部材
４４の空気流人孔４３を大きくとれるため圧力損失も少
なく、形状も絞り抜き加工で容易に作成でき偏平に製作
できる為、非常に安価で、狭空間に収納できる高性能の
塵埃濾過機構が得られる。また封止体１３内には磁気デ
ィスク組立体１の記録媒体である各磁気ディスク１１面
上の所望のトラックアドレスに複数個の磁気ヘッド２３
を高速で安定的にアクセスし高精度に位置決めし所望の
トラックアドレスの情報を読取り書き込み動作をするた
めの高速アクセス位置決め機構２４を有する。この高速
アクセス位置決め機構２４は、キャリッジ２５の一端に
複数個の磁気ヘッド２３を塔載するアク七スアーム２６
が連結さね、キャリッジ２５の他端にはボイスコイル部
２７が係合され、ピボットシャフト２日を回転支軸とし
て、揺動運動する回転形位置決め機構を有している。こ
のために前記円錐形部材４４には磁気ヘッド２３が磁気
ディスク面上をアクセスするためのへノドアクセス孔４
５を有し、かつこのヘッドアクセス孔４５部にて異物粒
子を含んだ空気流がフィルタ４２部を通らないで逆流し
てしまうことを防ぐためにＧ１％ディスク面１１に近接
した立下げ部４６がアクセス孔４５の周囲に成形されて
いる。この様な封止体１３内の異物粒子を除去するだめ
の空気の循環は第２図の矢印方向へ流れ異物粒子の捕集
滓過が完全なものとなる。第６図に本発明の円錐形塵埃
濾過機構の本実施例の分解斜視図を示す。また第４図は
他の実施例の分解斜視図を示し、円錐形部材４Ｂの循環
空気流人孔部が図示形状に切曲げした部分４９と切曲げ
により生じた開口孔５０を有しており、フィルタ４２お
よび取付部５１，５２．５３ならびにパツキン４７は第
５図と同様であるが、第６図で示す構造よりもはるかに
循環効率を向上したものである。

〔発明の効果〕

以上述べた如く本発明によれば、封止体内の空気循環系
の改良およびラビリンス密封機構の改良に加え、新規な
円錐形塵埃濾過機構の採用により封止体内の異物粒子を
完全に早く補数し濾過効率の向上を図ることが可能とな
り、当初の目的である高信頼性の小形大容量の磁気ディ
スク装置でフロッピィディスク装置と互換性のある安価
な磁気ディスク記憶装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による磁気ディスク記憶装置の一実施例
を示す平面図、第２図は第１図のＡ−Ａ線断面図である
。第３図は本発明の円錐形塵埃濾過機構の一実施例の分
解斜視図を示す。 第４図は他の実施例の円錐形塵埃濾過機構の分解斜視図
を示す。 〔符号の説明〕 １・・・磁気ディスク組立体、 ２・・・回転駆動部、 ３・・・磁気ディスク駆動モータ、 ９・・・スピンドルハウジング、１０・・・ベース、１
１・・・磁気ディスク、１２・・・ハブ、２００・・ラ
ビリンス構造、　１５・油流だまり、１６・・・ディス
クスペーサ、２ろ・・・磁気ヘッド、２４・・高速アク
セス位置決め機構、 ４１・・円錐形塵埃濾過機構、 ４２・・フィルタ、　Ｉ４３・・空気流人孔、４４・・
・円錐形部材、　４５・・アクセス孔、４６・・・立下
げ部、 ４７・・シール用パツキン。 才１図 ｆ２図 ７３図 ｆ４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ヘッドディスクアッセンブリィの封止体内に収容された
   複数枚の磁気ディスクの回転により空気を自己循環する
   磁気ディスク装置において、偏平な円錐形状を有する部
   材と平板フィルタ七シールパツキンを結合した円錐形塵
   埃濾過機構であって、磁気ディスク外周側で磁気ディス
   ク面に近接し、該磁気ディスク内周側で磁気ディスク面
   より離れ、該偏平な円錐形状部材に空気流人孔とヘッド
   アクセス孔を有し、かつ該円錐形状部材のヘッドアクセ
   ス孔の周囲に立上げ部を有すると共に磁気ディスク組立
   体の上部磁気ディスクに対向した中心位置に配置された
   円錐形塵埃−過機構を持つことを特徴とする磁気ディス
   ク記憶装置。