粒子の清浄化改善のためにガス流の方向転換濾過を用いる、ヘリウムで満たされたシールドＨＤＤ
【課題】 粒子の清浄化改善のためにガス流の方向転換濾過を用いる、ヘリウムで満たされたシールドＨＤＤを提供する。
【解決手段】 実質的にヘリウムガスで満たされている、シールされた密閉容器内に含まれるハードディスクドライブ（ＨＤＤ）に関するアプローチが提供されている。ＨＤＤは、磁気記録ディスクの周囲の大部分を取り囲む隔壁を含み得る。ＨＤＤは１つ以上の羽根を有する上流スポイラーもまた含み得る。上流スポイラーの形状は、磁気記録ディスクが回転するとき、循環するヘリウムガスの流れを磁気記録ヘッドからプレナムチャンバーへと方向転換させる。プレナムチャンバーは、ヘリウムガスの循環流の一部がその中に流れる口を有する。プレナムチャンバーの口は、ヘリウムガスの循環流において、上流スポイラーよりも手前にある隔壁内の隙間である。プレナムチャンバーの一部分は、隙間に対向する粒子フィルターを用いて形成される。
【解決手段】 実質的にヘリウムガスで満たされている、シールされた密閉容器内に含まれるハードディスクドライブ（ＨＤＤ）に関するアプローチが提供されている。ＨＤＤは、磁気記録ディスクの周囲の大部分を取り囲む隔壁を含み得る。ＨＤＤは１つ以上の羽根を有する上流スポイラーもまた含み得る。上流スポイラーの形状は、磁気記録ディスクが回転するとき、循環するヘリウムガスの流れを磁気記録ヘッドからプレナムチャンバーへと方向転換させる。プレナムチャンバーは、ヘリウムガスの循環流の一部がその中に流れる口を有する。プレナムチャンバーの口は、ヘリウムガスの循環流において、上流スポイラーよりも手前にある隔壁内の隙間である。プレナムチャンバーの一部分は、隙間に対向する粒子フィルターを用いて形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は全般的に、シールされ周囲空気よりも軽いガスで満たされた、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）におけるガス濾過の改善に関し、より具体的にはシールされ実質上ヘリウムガスで満たされた、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）におけるガス濾過の改善に関する。
【背景技術】
【０００２】
一定のコンピュータ装置の動作は、気中浮遊汚染物質のような環境障害の存在により悪影響を与えられ得る。この不都合の発生を防ぐため、幾つかの高感度の装置が気中浮遊汚染物質を遮断するように設計された密閉容器内に格納され得る。
【０００３】
保護用の密閉容器内に格納された高感度の装置の一例はハードディスクドライブ（ＨＤＤ）である。ＨＤＤは、デジタル的に符号化されたデータを、磁気面を有する１つ以上の円盤状の記録媒体上に記憶する、保護用の密閉容器内に格納された不揮発性の記憶装置である。ＨＤＤが動作しているとき、各円盤状記録媒体はスピンドルシステムにより急速に回転する。データは、アクチュエータにより円盤状記録媒体上の特定位置の上方に位置する読取り／書き込みヘッドを用いて、円盤状記録媒体から読み取られ、そこに書き込まれる。
【０００４】
読取り／書き込みヘッドは、円盤状記録媒体の表面からデータを読み取り、そこにデータを書き込むために磁界を用いる。磁気双極子場は磁極からの距離に伴って急速に減少するため、読取り／書き込みヘッドと円盤状記録媒体の表面との間の空隙は、しっかりと管理されなければならない。読取り／書き込みヘッドと円盤状記録媒体の表面との間に一様な距離を与えるため、円盤状記録媒体が回転している間に、アクチュエータは、読取り／書き込みヘッドを円盤状記録媒体の表面から適切な距離に支持するように、自動式空気軸受によって生成される空気に依存する。それゆえ読取り／書き込みヘッドは、円盤状記録媒体の表面上方に「浮かぶ」と言われる。すなわち、回転している円盤状記録媒体により、それに沿って引かれる空気は、ヘッドを円盤状記録媒体の表面から離すように強制する。円盤状記録媒体が回転を止めるとき、読取り／書き込みヘッドは円盤状記録媒体上に「着地」するか、あるいは引き離されなければならない。
【０００５】
１０ｎｍ〜１０００ｎｍ（１μｍ）のサイズのような、非常に小さい空中浮遊粒子は、読取り／書き込みヘッドのいずれの空気軸受面にも付着し、又は円盤状磁気記録媒体の表面上に堆積（ディスク堆積）し得る。読取り／書き込みヘッド又は円盤状記録媒体の表面に空中浮遊粒子が付着したとき、読取り／書き込みヘッドはデータを適切に読み取らず、又は円盤状記録媒体の表面を横切って擦る可能性が高く、それは円盤状記録媒体の薄い磁気膜を削り取り、データ損失を生じることがあり、そして潜在的にＨＤＤを動作不可能にし得る。
【０００６】
製作工程の自然な一部分として、一定量の空中浮遊粒子はＨＤＤの密閉容器の内部に取り込まれ得る。それに加えて、作動中にＨＤＤ内部の一定の部品は、空中浮遊粒子を放出させるやり方で相互に擦り合い、又は衝突し得る。ＨＤＤの内部から空中浮遊粒子を取り除くために、密閉容器内部、及び密閉容器の内部と外部間の圧力を均衡させるのに使われる密閉容器内の空気通路の周りに、空中浮遊粒子フィルターが置かれ得る。これらの空中浮遊粒子フィルターは、一般的に円盤状記録媒体の回転によって引き起こされる空気の流れの中に位置する。空気が空中浮遊粒子フィルターを通って流れると、空気により運ばれる粒子は空中浮遊粒子フィルターによって捉えられ、それにより空気を清浄化し得る。
【０００７】
空中浮遊粒子フィルターを通って流れる空気の量が増えるにつれて、空中浮遊粒子フィルターにより捉えられる空中浮遊粒子の数もまた増加するであろう。しかしながら、ＨＤＤの密閉容器内を循環する空気流の速度が増大すると、循環する空気流が読取り／書き込み磁気ヘッドの動作を妨げるであろう可能性もまた増大する。従って、空中浮遊粒子フィルターは一般に、読取り／書き込み磁気ヘッドの適切な動作を妨げることなく、空気から出来る限り多くの空中浮遊粒子を収集するように設計される。
【０００８】
ディスクドライブシステムは、一定の状況において、ヘリウムのような周囲空気以外のガスで満たされ得る。ヘリウムは周囲空気よりも軽いガスであり、ハードディスクドライブが作動中に、より少ない乱流及びディスクのフラッターしか生じないため、これは有利であり得る。しかしながら、ハードディスクドライブ内部において周囲空気よりも軽いガスを用いることは、粒子フィルターを横切って生み出される圧力差がより少なく存在するため、濾過の性能にマイナスの影響を与え得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
シールされ、実質上ヘリウムガスであるような周囲空気よりも軽いガスで満たされた、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）におけるガスの濾過を改善するための技術が提供されている。１つの実施形態において、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）は実質上ヘリウムガスで満たされているシールされた密閉容器内に含まれる。ＨＤＤは磁気記録ディスクの周囲の大部分を取り囲む隔壁を含み得る。ＨＤＤは１つ以上の羽根を有する上流スポイラーもまた含み得る。上流スポイラーの形状は、磁気記録ディスクが回転しているときに、磁気記録ディスクヘッドからプレナムチャンバーへと循環する、ヘリウムガスの流れを方向転換させる。プレナムチャンバーは、実質上ヘリウムガスである循環流の一部分が、その中へ流れることを可能にする口を有する。プレナムチャンバーの口は、ヘリウムガスの循環流において、上流スポイラーよりも手前にある隔壁内の隙間である。プレナムチャンバーの一部分は、隙間に対向する粒子フィルターを用いて形成される。
【００１０】
ヘリウムガスは、粒子フィルターを通じた十分な圧力降下を確保するため、上流スポイラー及びプレナムチャンバーを用いて、粒子フィルターを通じて方向付けされ得る。例えば、プレナムチャンバーの使用は、粒子フィルターを横切って２３パスカル（Ｐａ）〜２７パスカル（Ｐａ）の圧力降下を生み出し得る。それに加えて、粒子フィルターの面積は粒子の清浄化割合を増加させるため最大化され得る。例えば、粒子フィルターの幅はプレナムチャンバーの口の幅よりも大きくなり得る。実際に、幾つかの実施形態において、粒子フィルターの幅はプレナムチャンバーの口の約１．２５〜約１０倍であり、幾つかの場合において望ましくはプレナムチャンバーの口の約２．３〜約５倍であり得る。
【００１１】
発明の概要の節において議論された実施形態は、ここで議論されている全ての実施形態を示唆、記述、又は教示することを意味しない。従って、本発明の実施形態は、この節で議論されたもの以外の追加的な、又は異なる特徴を含み得る。
【００１２】
本発明の実施形態は、添付図の図象において例として、そして制限としてではなく説明され、同様の参考番号は類似の要素に言及している。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態によるＨＤＤの平面図の図解である。
【図２】本発明の一実施形態によるヘッド−アーム組立品（ＨＡＡ）の平面図の図解である。
【図３Ａ】本発明の一実施形態による、粒子フィルターを有するＨＤＤの図解である。
【図３Ｂ】図３Ａに示される粒子フィルターの拡大図を描写する図解である。
【図４Ａ】本発明の別の実施形態による、粒子フィルターを有するＨＤＤの図解である。
【図４Ｂ】図４Ａに示される粒子フィルターの拡大図を描写する図解である。
【図５Ａ】本発明の一実施形態による粒子フィルターの側面図である。
【図５Ｂ】本発明の一実施形態による粒子フィルターの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
シールされ、実質上ヘリウムガスであるような周囲空気よりも軽いガスで満たされた、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）におけるガスの濾過を改善するためのアプローチが記述される。以下の記述において、説明の目的で、ここに示されている本発明の実施形態の深い理解を提供するため、多くの具体的な詳細が述べられている。しかしながら、ここに示されている本発明の実施形態は、これらの具体的な詳細無しで実施され得ることは明らかであろう。他の例では、ここに示されている本発明の実施形態を不必要に分かりにくくするのを避けるため、良く知られた構造及び装置はブロック線図の形で示されている。
【００１５】
本発明の例示的実施形態の物理的説明
本発明の一実施形態による図１に関して、ＨＤＤ１００の平面図が示されている。図１は、磁気記録ヘッド１１０ａを含むスライダー１１０ｂを含んでいる、ＨＤＤの構成部品の機能的配置を図解する。ＨＤＤ１００は、ヘッド１１０ａを含む少なくとも１つのＨＧＡ１１０、ヘッド１１０ａに取り付けられた導線の懸架部１１０ｃ、及びスライダー１１０ｂの遠位端部においてヘッド１１０ａを含んでいる、スライダー１１０ｂに取り付けられたロードビーム１１０ｄを含む。スライダー１１０ｂは、ロードビーム１１０ｄの遠位端部において、ロードビーム１１０ｄのジンバル部分に取り付けられる。ＨＤＤ１００は、スピンドル１２４に回転可能に搭載された少なくとも１つの磁気記録ディスク１２０、及びディスク１２０を回転させるためのスピンドル１２４に取り付けられた（図示されていない）駆動モーターもまた含む。ヘッド１１０ａは、ＨＤＤ１００のディスク１２０に記憶された情報をそれぞれ書き込み、読み取るための、ライターと呼ばれる書き込み要素、及びリーダーと呼ばれる読み取り要素を含む。ディスク１２０又は（図示されていない）複数のディスクは、ディスククランプ１２８を用いてスピンドル１２４に取り付けられ得る。ＨＤＤ１００はさらに、ＨＧＡ１１０に取り付けられたアーム１３２、キャリッジ１３４、キャリッジ１３４に取り付けられたボイスコイル１４０を含んでいる、電機子１３６を含むボイスコイルモーター（ＶＣＭ）、及び（図示されていない）ボイスコイルマグネットを含んでいる固定子１４４を含む。ＶＣＭの電機子１３６は、キャリッジ１３４に取り付けられ、そして間に置かれた旋回軸受組立品１５２を用いて、旋回軸１４８に搭載されているディスク１２０の部分にアクセスするために、アーム１３２及びＨＧＡ１１０を動かすように構成される。
【００１６】
本発明の一実施形態による図１に更に関して、電気信号、例えばＶＣＭのボイスコイル１４０への電流、ＰＭＲヘッド１１０ａへの書き込み信号及びそこからの読み取り信号がフレキシブルな電線１５６により提供される。フレキシブルな電線１５６とヘッド１１０ａとの間の相互接続は、読み取り信号用の機上の前置増幅器、及び別の読み取りチャンネルと書き込みチャンネルの電子部品を有し得る、アーム−電子装置（ＡＥ）モジュール１６０により提供され得る。フレキシブルな電線１５６は、ＨＤＤハウジング１６８により与えられる、（図示されていない）電気的貫通接続を通じて電気通信を提供する、電気コネクターブロック１６４に連結される。ＨＤＤハウジングが鋳造されるかどうかに応じて、鋳物としても見なされるＨＤＤハウジング１６８は、（図示されていない）ＨＤＤカバーと併せて、ＨＤＤ１００の情報記憶部品用のシールされた保護密閉容器を提供する。
【００１７】
更に本発明の一実施形態による図１に関して、ディスクコントローラと、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を含むサーボ電子装置とを含んでいる、（図示されていない）別の電子部品は、電気信号を駆動モーター、ＶＣＭのボイスコイル１４０、及びＨＧＡ１１０のヘッド１１０ａに供給する。駆動モーターに供給された電気信号は、駆動モーターが回転することを可能にし、トルクをスピンドル１２４に供給し、それは次にディスククランプ１２８によってスピンドル１２４に取り付けられたディスク１２０に伝達される。その結果、ディスク１２０は１７２の方向に回転する。スライダー１１０ｂが、その中に情報が記録されているディスク１２０の薄い磁気記録媒体と接触せずに、ディスク１２０の表面の上方を飛ぶように、回転するディスク１２０は、その上にスライダー１１０ｂの空気軸受面（ＡＢＳ）が乗る空気軸受として作用する空気を取り込む。ＶＣＭのボイスコイル１４０に供給される電気信号は、そこに情報が記録されているトラック１７６に、ＨＧＡ１１０のヘッド１１０ａがアクセスできるようにする。従って、ＶＣＭの電機子１３６は、アーム１３２により電機子１３６に取り付けられるＨＧＡ１１０が、ディスク１２０上の様々なトラックにアクセスできるようにする、円弧１８０を通って振れる。情報は、ディスク１２０のセクター、例えばセクター１８４内に配置された（図示されていない）複数の同心トラックにおいて、ディスク１２０に記憶される。それに見合って、各トラックは例えば扇形のトラック部分１８８である、複数の扇形のトラック部分から構成される。各々の扇形のトラック部分１８８は、記録されたデータ及び、サーボバースト信号パターン、例えばＡＢＣＤ−サーボバースト信号パターン、トラック１７６を識別する情報、及びエラー修正コード情報を含むヘッダーから成る。トラック１７６にアクセスする際、ＨＧＡ１１０のヘッド１１０ａの読み取り要素は、ＶＣＭのボイスコイル１４０に供給される電気信号を制御し、ヘッド１１０ａがトラック１７６をトレースできるようにする、サーボ電子装置への位置エラー信号（ＰＥＳ）を供給するサーボバースト信号パターンを読み取る。トラック１７６を見出し、特定の扇形のトラック部分１８８を識別するに当たり、ディスクコントローラにより受信される、外部の動作主体、例えばコンピュータシステムのマイクロプロセッサからの指令に応じて、ヘッド１１０ａはトラック１７６からデータを読み取るか、又はデータをトラック１７６に書き込む。
【００１８】
本発明の実施形態はＨＧＡ１１０を含むＨＤＤ１００もまた包含し、ディスク１２０はスピンドル１２４に回転可能に搭載され、アーム１３２はヘッド１１０ａを含んでいる、スライダー１１０ｂを含むＨＧＡ１１０に取り付けられる。
【００１９】
ＨＤＤ１００は、さらに密閉容器１９０を含む。密閉容器１９０は任意の気密密閉容器により具現化され得る。１つの実施形態において、密閉容器１９０は気密環境を提供するために密閉されている。ハードディスクドライブが製作され、満足度のために試験された後で、密閉容器１９０はＨＤＤハウジング１６８及びＨＤＤ１００の正規カバーの全体にわたり溶接、例えばレーザー溶接され得る。
【００２０】
密閉容器１９０の目的は、周囲空気よりも軽いガスを収容することである。ここで議論されている特定の例において、密閉容器１９０内に収容されるガスは実質的にヘリウムガスである。本発明の別の実施形態において、密閉容器１９０は周囲空気よりも軽い、ヘリウム以外のガスを収容し得る。
【００２１】
ここで、本発明の一実施形態による図２に関して、ＨＧＡ１１０を含むヘッド−アーム組立品（ＨＡＡ）の平面図が示されている。図２はＨＧＡ１１０に関するＨＡＡの機能的配置を例証する。ＨＡＡはアーム１３２と、ヘッド１１０ａを含むスライダー１１０ｂを含んでいるＨＧＡ１１０とを含む。ＨＡＡはキャリッジ１３４にアーム１３２の所で取り付けられている。複数のディスク、又はディスクとしての複数の円盤状記録媒体を有するＨＤＤの場合は、この技術分野において時々言及され、キャリッジが櫛の外観を与えるアームの群れをなす配列を担うように配置されるため、キャリッジ１３４は「Ｅブロック」又は櫛と呼ばれる。図２に示すように、ＶＣＭの電機子１３６はキャリッジ１３４に取り付けられ、ボイスコイル１４０は電機子１３６に取り付けられる。ＡＥ１６０は図示されているようにキャリッジ１３４に取り付けられ得る。キャリッジ１３４は、中間に置かれた旋回軸受組立品１５２を伴う旋回軸１４８に搭載される。
【００２２】
周囲空気よりも軽い環境におけるガス濾過の改善
１つの実施形態において、ＨＤＤ１００の密閉容器１９０はシールされ、ヘリウムのような周囲空気よりも軽いガスで満たされる。密閉容器１９０はヘリウム以外の周囲空気よりも軽いガスで満たされ得るが、具体例を提供する目的で、ヘリウムで満たされた密閉容器１９０に関して実施形態が議論されるであろう。
【００２３】
ＨＤＤ１００が実質上ヘリウムの環境において動作するとき、ヘリウムガスによって伝達される、より低いエネルギーの結果として、乱流及びディスクのフラッターは大幅に低減される。しかしながら、同時に濾過はマイナスの影響を受ける。例えば、周囲空気において７２００ＲＰＭで動作するハードディスクドライブ内では、毎分０．６リットル（Ｌ／ｍｉｎ）の粒子清浄化割合を有し得るが、その一方、ヘリウムで満たされて動作する同じドライブは、０．１５Ｌ／ｍｉｎの粒子清浄化割合を有し得る。粒子はまた表面に対して衝突することにより除去される可能性があり、従ってこのドライブの周囲空気における全体の清浄化割合は、各種のフィルターを用いて１．２〜１．４Ｌ／ｍｉｎであり得る。しかしながら、ヘリウムにおいて、全体の粒子清浄化割合は、その半分未満であり得る。粒子がハードディスクドライブのカバー又はベースに着地してその後に除去されない場合、これらの粒子は次に効果的に取り除かれる。しかしながら、粒子がディスク上に着地した場合、これはヘッド／ディスクのインターフェースに潜在的な危険性を与える。それゆえ、ＨＤＤ１００がヘリウム内で動作するとき、全体の粒子除去割合及び濾過により捕捉される粒子の割合の両方を増大させることが有利である。
【００２４】
密閉容器１９０内のヘリウムガスの濾過を改善するため、複数の実施形態において周囲空気よりも軽いガスの中で動作するように特別に設計された粒子フィルターを採用し得る。１つの実施形態において、粒子フィルターを通じた十分な圧力降下を確保するため、ヘリウムガスはプレナムチャンバーを用いて粒子フィルターを通って方向付けられ得る。例えば、プレナムチャンバーの使用は、粒子フィルターを横切って２３パスカル（Ｐａ）〜２７パスカル（Ｐａ）の圧力降下を生み出し得る。それに加えて、粒子フィルターの面積は、粒子清浄化割合を増加させるために最大化され得る。例えば、粒子フィルターの幅はプレナムチャンバーの口の幅よりも大きくなり得る。粒子フィルターは、プレナムチャンバーの口の長さに少なくとも等しい幅を持つべきである。実際、幾つかの実施形態において、粒子フィルターの幅はプレナムチャンバーの口の約１．２５倍〜約１０倍であり得る。或る実施形態において、粒子フィルターはプレナムチャンバーの口の約２．３倍〜約５倍であり得る。ヘリウムは周囲空気よりも低い密度を有するため、粒子フィルターのサイズはそれを横切る十分な圧力降下を確実にし、そして濾過のための十分な面積を持つように選定されるべきである。また、粒子フィルターのサイズはＨＤＤの設計の制約に対応すべきであり、例えば粒子フィルターが一旦ＨＤＤ内に取り付けられると、粒子フィルターは収容され得るものよりも大きくあってはならない。ここで述べられる特定のサイズ範囲は、典型的なＨＤＤの形状係数に不適合となるように大き過ぎることなく、これらの利点を達成するように示されている。
【００２５】
プレナムチャンバーを通して利用できるガス流を完全に利用するため、粒子フィルターはプレナムチャンバーの口よりも大幅に広い面積を持つべきである。これは圧力が低い、ヘリウム内での動作のために望ましい。プレナムチャンバーの口における何らかの抵抗を伴わない、又は伴うヘリウムの圧力における比較的小さい差は、利用できる大量のガスが存在することを示す。従って、大きなフィルターはより多くのガスを濾過し、増強された粒子清浄化割合を生み出すであろう。
【００２６】
図３Ａは、本発明の一実施形態による粒子フィルター３１０を有するＨＤＤ３００の図解である。明確化のため、図１及び２に描かれているハードディスクドライブの構成部品の全てが図３Ａに示されているわけではない。図３Ａにおいて、ＨＤＤ３００は２つのフィルター、すなわち粒子フィルター３１０及び１１時フィルター３２０を持つとして描かれている。１１時フィルター３２０は、時計面の１１時に相当するその位置から、名前が由来する。粒子フィルター３１０の効率が、或る実施形態において、ＨＤＤ１００内に１１時フィルター３２０を含む費用を不要にする位に十分であるため、１１時フィルター３２０はオプションであることに注意されたい。
【００２７】
図３Ａは上流スポイラー３３０もまた描いている。上流スポイラー３３０は、ＨＤＤ１００の１つ以上の磁気記録ディスク１２０の間に挟まれた、１つ以上の羽根又は突起を有する。上流スポイラー３３０の形状は、１つ以上の磁気記録ディスク１２０が、図３Ｂにおいてプレナムチャンバー３６０として描かれている、プレナムチャンバーに対して回転しているときに循環する、ヘリウムガスの流れを方向付ける。上流スポイラーの羽根又は突起は、実質的に真直ぐで、羽根の位置とディスクスピンドルの中心との間の軸に沿って向けられているか、実質的に真直ぐで、羽根の位置とディスクスピンドルの中心との間の軸よりも、さらにディスクの回転方向に位置するように向けられているか、又は湾曲形状を持つような、様々な実施形態において異なって形作られ得る。上流スポイラー３３０の羽根はまた、１つ以上の磁気記録ディスク１２０の間で、１つの実施形態におけるディスクの外径（ＯＤ）から内径（ＩＤ）迄の距離の０．１倍以上で０．９５倍以下だけ延び得る。代わりに、上流スポイラー３３０の羽根はまた、１つ以上の磁気記録ディスク１２０の間で、１つの実施形態におけるディスクの外径（ＯＤ）から内径（ＩＤ）迄の距離の０．２倍以上で０．７５倍以下だけ延び得る。
【００２８】
図３Ｂは、図３Ａに示される粒子フィルター３１０の拡大図を描いている図解である。図３Ｂは、１つ以上の磁気記録ディスク１２０の周囲の大部分を取り囲む環状要素である、隔壁３５０を表現する。プレナムチャンバー３６０は、ヘリウムガスの循環流の一部分が、その中に流れることを可能にする口を有する。１つの実施形態において、プレナムチャンバー３６０の口は、ＨＤＤ１００が作動中に循環するヘリウムガスの流れにおいて、上流スポイラー３３０の手前に位置する隔壁３５０内の隙間３８０である。代わりに、プレナムチャンバー３６０の口は隔壁３５０及び上流スポイラー３３０の中の隙間３８０であり得る。言い換えれば、プレナムチャンバー３６０の口は隔壁３５０からのみ形成される必要はなく、１つ以上の隔壁３５０及び上流スポイラー３３０を用いてもまた形成され得る。１つの実施形態において、隙間３８０の長さは隔壁３５０との不必要な途切れを避けるため、最小化され得る。
【００２９】
図３Ｂに示すように、粒子フィルター３１０は湾曲形状を有する。粒子フィルター３１０の各端部は、図３Ｂに描かれるように、隔壁３５０及び／又は上流スポイラー３３０のような、隙間３８０の両側にある構造に取り付けられ得る。粒子フィルター３１０は、１つ以上の磁気記録ディスク１２０に比べて、隔壁３５０の反対側にある。
【００３０】
図３Ｂに示すように、プレナムチャンバー３６０の一部分は、隙間３８０に対向している粒子フィルター３１０を用いて形成される。粒子フィルター３１０の幅は隙間３８０の幅よりも広い。実際、粒子フィルター３１０の幅は、隙間３８０の幅の１．２５倍〜５倍であり得る。
【００３１】
図４Ａは、本発明の一実施形態による粒子フィルター４１０を有するＨＤＤ４００の図解である。前のように、明確化のため、図１及び２に描かれているハードディスクドライブの構成部品の全ては図４Ａに示されていない。図４Ｂは、図４Ａに示される粒子フィルター４１０の拡大図を描いている図解である。
【００３２】
図４Ｂに示すように、粒子フィルター４１０は直線形状を有する。粒子フィルター４１０の各端部は、隔壁４５０及び／又は上流スポイラー４３０から延びる突起４７０に取り付けられている。粒子フィルター４１０は、１つ以上の磁気記録ディスク１２０に比べて、隔壁４５０の反対側にある。粒子フィルター４１０の両端は様々な異なる機構を用いて突起４７０に取り付けられ得る。例えば、１つの実施形態において、突起４７０及び粒子フィルター４１０のうちの１つは、その中に溝又は窪みを有し得る。そして、もう１つの突起４７０及び粒子フィルター４１０は、溝又は窪みの中に適合するように形作られた延長部又は突起を有し得る。このように、粒子フィルター４１０は、粒子フィルター４１０を所定位置に固定するために、延長部又は突起を溝又は窪み内へと位置決めすることにより、突起４７０に取り付けられ得る。同様に、粒子フィルター３１０は、隔壁３５０又は上流スポイラー３３０に対して同じやり方で取り付けられ得る。代わりに、粒子フィルター３１０又は４１０は、例えば（加熱カシメなどの）接合によるか又は接着剤を用いるような、異なるアプローチを使って構成部品に対して取り付けられ得る。
【００３３】
図４Ｂに描かれていないが、粒子フィルター３１０が図３Ｂにおいて湾曲形状を持って示されているように、粒子フィルター４１０もまた湾曲形状を有し得る。言い換えれば、一定の実施形態において、湾曲形状を有する粒子フィルターがやはり突起４７０に取り付けられ得る。
【００３４】
図５Ａ及び５Ｂは、本発明の一実施形態による粒子フィルター５００の側面図及び上面図である。図５の粒子フィルター５００は、或る実施形態において粒子フィルター３１０又は粒子フィルター４１０として使用され得る。粒子フィルター５００は、高透磁率のスクリム５５０により、両側を囲まれた活性炭層又は炭素成分５５５を含む。代わりに又は追加として、層５５５は汚染物質の強化された捕捉を可能にする、追加の処理を含み得る。代わりに又は追加として、層５５５は静電フィルター媒体を含むか、又はそれに相当し得る。
【００３５】
１つの実施形態において、粒子フィルター５００は上流スポイラーを含む組立品に取り付けられ得る。そのような場合、上流スポイラーを含む組立品は、組み立て中にＨＤＤ内へ挿入される別の構成部品であり得る。代わりに、粒子フィルター５００が上流スポイラーを含む組立品の中のスロットへと挿入され得る。ＨＤＤの内側に粒子フィルターを取り付けるための別のオプションは、粒子フィルター５００を上流スポイラーに対して正しく方向付けるように、粒子フィルター５００をＨＤＤのベースのメタルへと鋳造された形の中へ挿入することであろう。
【００３６】
前述の明細書において、本発明の実施形態は、実施ごとに変化し得る数多くの具体的な詳細に関連して記述されている。従って、何が本発明であり、何が本発明となるために出願者により意図されているかの唯一で独特の指標は、その後に続くあらゆる修正を含む、そのような請求項が公表する特定の形態における、この出願から公表する請求項のセットである。そのような請求項に含まれる用語に関して、ここで明確に述べられている、あらゆる定義は、請求項において使われるそのような用語の意味を支配するものとする。それゆえ、請求項の中で明確に列挙されていない、限定、要素、特性、特徴、利点、又は属性は、どんな種類でもそのような請求項の範囲を制限すべきではない。明細書及び図面は、従って制限的な感覚よりもむしろ説明的感覚で考えられるべきである。
【符号の説明】
【００３７】
１００ ＨＤＤ
１１０ ＨＧＡ
１１０ａ ヘッド
１１０ｂ スライダー
１１０ｃ 導線の懸架部
１１０ｄ ロードビーム
１２０ ディスク
１２４ スピンドル
１２８ ディスククランプ
１３２ アーム
１３４ キャリッジ
１３６ 電機子
１４０ ボイスコイル
１４４ 固定子
１４８ 旋回軸
１５２ 旋回軸受組立品
１５６ フレキシブルな電線
１６０ アーム−電子装置（ＡＥ）モジュール
１６４ 電気コネクターブロック
１６８ ＨＤＤハウジング
１７２ 方向
１７６ トラック
１８０ 円弧
１８４ セクター
１８８ 扇形のトラック部分
１９０ 密閉容器
３００ ＨＤＤ
３１０ 粒子フィルター
３２０ １１時フィルター
３３０ 上流スポイラー
３５０ 隔壁
３６０ プレナムチャンバー
３８０ 隙間
４００ ＨＤＤ
４１０ 粒子フィルター
４２０ １１時フィルター
４３０ 上流スポイラー
４５０ 隔壁
４６０ プレナムチャンバー
４７０ 突起
５００ 粒子フィルター
５５０ 高透磁率のスクリム
５５５ 層
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は全般的に、シールされ周囲空気よりも軽いガスで満たされた、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）におけるガス濾過の改善に関し、より具体的にはシールされ実質上ヘリウムガスで満たされた、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）におけるガス濾過の改善に関する。
【背景技術】
【０００２】
一定のコンピュータ装置の動作は、気中浮遊汚染物質のような環境障害の存在により悪影響を与えられ得る。この不都合の発生を防ぐため、幾つかの高感度の装置が気中浮遊汚染物質を遮断するように設計された密閉容器内に格納され得る。
【０００３】
保護用の密閉容器内に格納された高感度の装置の一例はハードディスクドライブ（ＨＤＤ）である。ＨＤＤは、デジタル的に符号化されたデータを、磁気面を有する１つ以上の円盤状の記録媒体上に記憶する、保護用の密閉容器内に格納された不揮発性の記憶装置である。ＨＤＤが動作しているとき、各円盤状記録媒体はスピンドルシステムにより急速に回転する。データは、アクチュエータにより円盤状記録媒体上の特定位置の上方に位置する読取り／書き込みヘッドを用いて、円盤状記録媒体から読み取られ、そこに書き込まれる。
【０００４】
読取り／書き込みヘッドは、円盤状記録媒体の表面からデータを読み取り、そこにデータを書き込むために磁界を用いる。磁気双極子場は磁極からの距離に伴って急速に減少するため、読取り／書き込みヘッドと円盤状記録媒体の表面との間の空隙は、しっかりと管理されなければならない。読取り／書き込みヘッドと円盤状記録媒体の表面との間に一様な距離を与えるため、円盤状記録媒体が回転している間に、アクチュエータは、読取り／書き込みヘッドを円盤状記録媒体の表面から適切な距離に支持するように、自動式空気軸受によって生成される空気に依存する。それゆえ読取り／書き込みヘッドは、円盤状記録媒体の表面上方に「浮かぶ」と言われる。すなわち、回転している円盤状記録媒体により、それに沿って引かれる空気は、ヘッドを円盤状記録媒体の表面から離すように強制する。円盤状記録媒体が回転を止めるとき、読取り／書き込みヘッドは円盤状記録媒体上に「着地」するか、あるいは引き離されなければならない。
【０００５】
１０ｎｍ〜１０００ｎｍ（１μｍ）のサイズのような、非常に小さい空中浮遊粒子は、読取り／書き込みヘッドのいずれの空気軸受面にも付着し、又は円盤状磁気記録媒体の表面上に堆積（ディスク堆積）し得る。読取り／書き込みヘッド又は円盤状記録媒体の表面に空中浮遊粒子が付着したとき、読取り／書き込みヘッドはデータを適切に読み取らず、又は円盤状記録媒体の表面を横切って擦る可能性が高く、それは円盤状記録媒体の薄い磁気膜を削り取り、データ損失を生じることがあり、そして潜在的にＨＤＤを動作不可能にし得る。
【０００６】
製作工程の自然な一部分として、一定量の空中浮遊粒子はＨＤＤの密閉容器の内部に取り込まれ得る。それに加えて、作動中にＨＤＤ内部の一定の部品は、空中浮遊粒子を放出させるやり方で相互に擦り合い、又は衝突し得る。ＨＤＤの内部から空中浮遊粒子を取り除くために、密閉容器内部、及び密閉容器の内部と外部間の圧力を均衡させるのに使われる密閉容器内の空気通路の周りに、空中浮遊粒子フィルターが置かれ得る。これらの空中浮遊粒子フィルターは、一般的に円盤状記録媒体の回転によって引き起こされる空気の流れの中に位置する。空気が空中浮遊粒子フィルターを通って流れると、空気により運ばれる粒子は空中浮遊粒子フィルターによって捉えられ、それにより空気を清浄化し得る。
【０００７】
空中浮遊粒子フィルターを通って流れる空気の量が増えるにつれて、空中浮遊粒子フィルターにより捉えられる空中浮遊粒子の数もまた増加するであろう。しかしながら、ＨＤＤの密閉容器内を循環する空気流の速度が増大すると、循環する空気流が読取り／書き込み磁気ヘッドの動作を妨げるであろう可能性もまた増大する。従って、空中浮遊粒子フィルターは一般に、読取り／書き込み磁気ヘッドの適切な動作を妨げることなく、空気から出来る限り多くの空中浮遊粒子を収集するように設計される。
【０００８】
ディスクドライブシステムは、一定の状況において、ヘリウムのような周囲空気以外のガスで満たされ得る。ヘリウムは周囲空気よりも軽いガスであり、ハードディスクドライブが作動中に、より少ない乱流及びディスクのフラッターしか生じないため、これは有利であり得る。しかしながら、ハードディスクドライブ内部において周囲空気よりも軽いガスを用いることは、粒子フィルターを横切って生み出される圧力差がより少なく存在するため、濾過の性能にマイナスの影響を与え得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
シールされ、実質上ヘリウムガスであるような周囲空気よりも軽いガスで満たされた、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）におけるガスの濾過を改善するための技術が提供されている。１つの実施形態において、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）は実質上ヘリウムガスで満たされているシールされた密閉容器内に含まれる。ＨＤＤは磁気記録ディスクの周囲の大部分を取り囲む隔壁を含み得る。ＨＤＤは１つ以上の羽根を有する上流スポイラーもまた含み得る。上流スポイラーの形状は、磁気記録ディスクが回転しているときに、磁気記録ディスクヘッドからプレナムチャンバーへと循環する、ヘリウムガスの流れを方向転換させる。プレナムチャンバーは、実質上ヘリウムガスである循環流の一部分が、その中へ流れることを可能にする口を有する。プレナムチャンバーの口は、ヘリウムガスの循環流において、上流スポイラーよりも手前にある隔壁内の隙間である。プレナムチャンバーの一部分は、隙間に対向する粒子フィルターを用いて形成される。
【００１０】
ヘリウムガスは、粒子フィルターを通じた十分な圧力降下を確保するため、上流スポイラー及びプレナムチャンバーを用いて、粒子フィルターを通じて方向付けされ得る。例えば、プレナムチャンバーの使用は、粒子フィルターを横切って２３パスカル（Ｐａ）〜２７パスカル（Ｐａ）の圧力降下を生み出し得る。それに加えて、粒子フィルターの面積は粒子の清浄化割合を増加させるため最大化され得る。例えば、粒子フィルターの幅はプレナムチャンバーの口の幅よりも大きくなり得る。実際に、幾つかの実施形態において、粒子フィルターの幅はプレナムチャンバーの口の約１．２５〜約１０倍であり、幾つかの場合において望ましくはプレナムチャンバーの口の約２．３〜約５倍であり得る。
【００１１】
発明の概要の節において議論された実施形態は、ここで議論されている全ての実施形態を示唆、記述、又は教示することを意味しない。従って、本発明の実施形態は、この節で議論されたもの以外の追加的な、又は異なる特徴を含み得る。
【００１２】
本発明の実施形態は、添付図の図象において例として、そして制限としてではなく説明され、同様の参考番号は類似の要素に言及している。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態によるＨＤＤの平面図の図解である。
【図２】本発明の一実施形態によるヘッド−アーム組立品（ＨＡＡ）の平面図の図解である。
【図３Ａ】本発明の一実施形態による、粒子フィルターを有するＨＤＤの図解である。
【図３Ｂ】図３Ａに示される粒子フィルターの拡大図を描写する図解である。
【図４Ａ】本発明の別の実施形態による、粒子フィルターを有するＨＤＤの図解である。
【図４Ｂ】図４Ａに示される粒子フィルターの拡大図を描写する図解である。
【図５Ａ】本発明の一実施形態による粒子フィルターの側面図である。
【図５Ｂ】本発明の一実施形態による粒子フィルターの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
シールされ、実質上ヘリウムガスであるような周囲空気よりも軽いガスで満たされた、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）におけるガスの濾過を改善するためのアプローチが記述される。以下の記述において、説明の目的で、ここに示されている本発明の実施形態の深い理解を提供するため、多くの具体的な詳細が述べられている。しかしながら、ここに示されている本発明の実施形態は、これらの具体的な詳細無しで実施され得ることは明らかであろう。他の例では、ここに示されている本発明の実施形態を不必要に分かりにくくするのを避けるため、良く知られた構造及び装置はブロック線図の形で示されている。
【００１５】
本発明の例示的実施形態の物理的説明
本発明の一実施形態による図１に関して、ＨＤＤ１００の平面図が示されている。図１は、磁気記録ヘッド１１０ａを含むスライダー１１０ｂを含んでいる、ＨＤＤの構成部品の機能的配置を図解する。ＨＤＤ１００は、ヘッド１１０ａを含む少なくとも１つのＨＧＡ１１０、ヘッド１１０ａに取り付けられた導線の懸架部１１０ｃ、及びスライダー１１０ｂの遠位端部においてヘッド１１０ａを含んでいる、スライダー１１０ｂに取り付けられたロードビーム１１０ｄを含む。スライダー１１０ｂは、ロードビーム１１０ｄの遠位端部において、ロードビーム１１０ｄのジンバル部分に取り付けられる。ＨＤＤ１００は、スピンドル１２４に回転可能に搭載された少なくとも１つの磁気記録ディスク１２０、及びディスク１２０を回転させるためのスピンドル１２４に取り付けられた（図示されていない）駆動モーターもまた含む。ヘッド１１０ａは、ＨＤＤ１００のディスク１２０に記憶された情報をそれぞれ書き込み、読み取るための、ライターと呼ばれる書き込み要素、及びリーダーと呼ばれる読み取り要素を含む。ディスク１２０又は（図示されていない）複数のディスクは、ディスククランプ１２８を用いてスピンドル１２４に取り付けられ得る。ＨＤＤ１００はさらに、ＨＧＡ１１０に取り付けられたアーム１３２、キャリッジ１３４、キャリッジ１３４に取り付けられたボイスコイル１４０を含んでいる、電機子１３６を含むボイスコイルモーター（ＶＣＭ）、及び（図示されていない）ボイスコイルマグネットを含んでいる固定子１４４を含む。ＶＣＭの電機子１３６は、キャリッジ１３４に取り付けられ、そして間に置かれた旋回軸受組立品１５２を用いて、旋回軸１４８に搭載されているディスク１２０の部分にアクセスするために、アーム１３２及びＨＧＡ１１０を動かすように構成される。
【００１６】
本発明の一実施形態による図１に更に関して、電気信号、例えばＶＣＭのボイスコイル１４０への電流、ＰＭＲヘッド１１０ａへの書き込み信号及びそこからの読み取り信号がフレキシブルな電線１５６により提供される。フレキシブルな電線１５６とヘッド１１０ａとの間の相互接続は、読み取り信号用の機上の前置増幅器、及び別の読み取りチャンネルと書き込みチャンネルの電子部品を有し得る、アーム−電子装置（ＡＥ）モジュール１６０により提供され得る。フレキシブルな電線１５６は、ＨＤＤハウジング１６８により与えられる、（図示されていない）電気的貫通接続を通じて電気通信を提供する、電気コネクターブロック１６４に連結される。ＨＤＤハウジングが鋳造されるかどうかに応じて、鋳物としても見なされるＨＤＤハウジング１６８は、（図示されていない）ＨＤＤカバーと併せて、ＨＤＤ１００の情報記憶部品用のシールされた保護密閉容器を提供する。
【００１７】
更に本発明の一実施形態による図１に関して、ディスクコントローラと、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を含むサーボ電子装置とを含んでいる、（図示されていない）別の電子部品は、電気信号を駆動モーター、ＶＣＭのボイスコイル１４０、及びＨＧＡ１１０のヘッド１１０ａに供給する。駆動モーターに供給された電気信号は、駆動モーターが回転することを可能にし、トルクをスピンドル１２４に供給し、それは次にディスククランプ１２８によってスピンドル１２４に取り付けられたディスク１２０に伝達される。その結果、ディスク１２０は１７２の方向に回転する。スライダー１１０ｂが、その中に情報が記録されているディスク１２０の薄い磁気記録媒体と接触せずに、ディスク１２０の表面の上方を飛ぶように、回転するディスク１２０は、その上にスライダー１１０ｂの空気軸受面（ＡＢＳ）が乗る空気軸受として作用する空気を取り込む。ＶＣＭのボイスコイル１４０に供給される電気信号は、そこに情報が記録されているトラック１７６に、ＨＧＡ１１０のヘッド１１０ａがアクセスできるようにする。従って、ＶＣＭの電機子１３６は、アーム１３２により電機子１３６に取り付けられるＨＧＡ１１０が、ディスク１２０上の様々なトラックにアクセスできるようにする、円弧１８０を通って振れる。情報は、ディスク１２０のセクター、例えばセクター１８４内に配置された（図示されていない）複数の同心トラックにおいて、ディスク１２０に記憶される。それに見合って、各トラックは例えば扇形のトラック部分１８８である、複数の扇形のトラック部分から構成される。各々の扇形のトラック部分１８８は、記録されたデータ及び、サーボバースト信号パターン、例えばＡＢＣＤ−サーボバースト信号パターン、トラック１７６を識別する情報、及びエラー修正コード情報を含むヘッダーから成る。トラック１７６にアクセスする際、ＨＧＡ１１０のヘッド１１０ａの読み取り要素は、ＶＣＭのボイスコイル１４０に供給される電気信号を制御し、ヘッド１１０ａがトラック１７６をトレースできるようにする、サーボ電子装置への位置エラー信号（ＰＥＳ）を供給するサーボバースト信号パターンを読み取る。トラック１７６を見出し、特定の扇形のトラック部分１８８を識別するに当たり、ディスクコントローラにより受信される、外部の動作主体、例えばコンピュータシステムのマイクロプロセッサからの指令に応じて、ヘッド１１０ａはトラック１７６からデータを読み取るか、又はデータをトラック１７６に書き込む。
【００１８】
本発明の実施形態はＨＧＡ１１０を含むＨＤＤ１００もまた包含し、ディスク１２０はスピンドル１２４に回転可能に搭載され、アーム１３２はヘッド１１０ａを含んでいる、スライダー１１０ｂを含むＨＧＡ１１０に取り付けられる。
【００１９】
ＨＤＤ１００は、さらに密閉容器１９０を含む。密閉容器１９０は任意の気密密閉容器により具現化され得る。１つの実施形態において、密閉容器１９０は気密環境を提供するために密閉されている。ハードディスクドライブが製作され、満足度のために試験された後で、密閉容器１９０はＨＤＤハウジング１６８及びＨＤＤ１００の正規カバーの全体にわたり溶接、例えばレーザー溶接され得る。
【００２０】
密閉容器１９０の目的は、周囲空気よりも軽いガスを収容することである。ここで議論されている特定の例において、密閉容器１９０内に収容されるガスは実質的にヘリウムガスである。本発明の別の実施形態において、密閉容器１９０は周囲空気よりも軽い、ヘリウム以外のガスを収容し得る。
【００２１】
ここで、本発明の一実施形態による図２に関して、ＨＧＡ１１０を含むヘッド−アーム組立品（ＨＡＡ）の平面図が示されている。図２はＨＧＡ１１０に関するＨＡＡの機能的配置を例証する。ＨＡＡはアーム１３２と、ヘッド１１０ａを含むスライダー１１０ｂを含んでいるＨＧＡ１１０とを含む。ＨＡＡはキャリッジ１３４にアーム１３２の所で取り付けられている。複数のディスク、又はディスクとしての複数の円盤状記録媒体を有するＨＤＤの場合は、この技術分野において時々言及され、キャリッジが櫛の外観を与えるアームの群れをなす配列を担うように配置されるため、キャリッジ１３４は「Ｅブロック」又は櫛と呼ばれる。図２に示すように、ＶＣＭの電機子１３６はキャリッジ１３４に取り付けられ、ボイスコイル１４０は電機子１３６に取り付けられる。ＡＥ１６０は図示されているようにキャリッジ１３４に取り付けられ得る。キャリッジ１３４は、中間に置かれた旋回軸受組立品１５２を伴う旋回軸１４８に搭載される。
【００２２】
周囲空気よりも軽い環境におけるガス濾過の改善
１つの実施形態において、ＨＤＤ１００の密閉容器１９０はシールされ、ヘリウムのような周囲空気よりも軽いガスで満たされる。密閉容器１９０はヘリウム以外の周囲空気よりも軽いガスで満たされ得るが、具体例を提供する目的で、ヘリウムで満たされた密閉容器１９０に関して実施形態が議論されるであろう。
【００２３】
ＨＤＤ１００が実質上ヘリウムの環境において動作するとき、ヘリウムガスによって伝達される、より低いエネルギーの結果として、乱流及びディスクのフラッターは大幅に低減される。しかしながら、同時に濾過はマイナスの影響を受ける。例えば、周囲空気において７２００ＲＰＭで動作するハードディスクドライブ内では、毎分０．６リットル（Ｌ／ｍｉｎ）の粒子清浄化割合を有し得るが、その一方、ヘリウムで満たされて動作する同じドライブは、０．１５Ｌ／ｍｉｎの粒子清浄化割合を有し得る。粒子はまた表面に対して衝突することにより除去される可能性があり、従ってこのドライブの周囲空気における全体の清浄化割合は、各種のフィルターを用いて１．２〜１．４Ｌ／ｍｉｎであり得る。しかしながら、ヘリウムにおいて、全体の粒子清浄化割合は、その半分未満であり得る。粒子がハードディスクドライブのカバー又はベースに着地してその後に除去されない場合、これらの粒子は次に効果的に取り除かれる。しかしながら、粒子がディスク上に着地した場合、これはヘッド／ディスクのインターフェースに潜在的な危険性を与える。それゆえ、ＨＤＤ１００がヘリウム内で動作するとき、全体の粒子除去割合及び濾過により捕捉される粒子の割合の両方を増大させることが有利である。
【００２４】
密閉容器１９０内のヘリウムガスの濾過を改善するため、複数の実施形態において周囲空気よりも軽いガスの中で動作するように特別に設計された粒子フィルターを採用し得る。１つの実施形態において、粒子フィルターを通じた十分な圧力降下を確保するため、ヘリウムガスはプレナムチャンバーを用いて粒子フィルターを通って方向付けられ得る。例えば、プレナムチャンバーの使用は、粒子フィルターを横切って２３パスカル（Ｐａ）〜２７パスカル（Ｐａ）の圧力降下を生み出し得る。それに加えて、粒子フィルターの面積は、粒子清浄化割合を増加させるために最大化され得る。例えば、粒子フィルターの幅はプレナムチャンバーの口の幅よりも大きくなり得る。粒子フィルターは、プレナムチャンバーの口の長さに少なくとも等しい幅を持つべきである。実際、幾つかの実施形態において、粒子フィルターの幅はプレナムチャンバーの口の約１．２５倍〜約１０倍であり得る。或る実施形態において、粒子フィルターはプレナムチャンバーの口の約２．３倍〜約５倍であり得る。ヘリウムは周囲空気よりも低い密度を有するため、粒子フィルターのサイズはそれを横切る十分な圧力降下を確実にし、そして濾過のための十分な面積を持つように選定されるべきである。また、粒子フィルターのサイズはＨＤＤの設計の制約に対応すべきであり、例えば粒子フィルターが一旦ＨＤＤ内に取り付けられると、粒子フィルターは収容され得るものよりも大きくあってはならない。ここで述べられる特定のサイズ範囲は、典型的なＨＤＤの形状係数に不適合となるように大き過ぎることなく、これらの利点を達成するように示されている。
【００２５】
プレナムチャンバーを通して利用できるガス流を完全に利用するため、粒子フィルターはプレナムチャンバーの口よりも大幅に広い面積を持つべきである。これは圧力が低い、ヘリウム内での動作のために望ましい。プレナムチャンバーの口における何らかの抵抗を伴わない、又は伴うヘリウムの圧力における比較的小さい差は、利用できる大量のガスが存在することを示す。従って、大きなフィルターはより多くのガスを濾過し、増強された粒子清浄化割合を生み出すであろう。
【００２６】
図３Ａは、本発明の一実施形態による粒子フィルター３１０を有するＨＤＤ３００の図解である。明確化のため、図１及び２に描かれているハードディスクドライブの構成部品の全てが図３Ａに示されているわけではない。図３Ａにおいて、ＨＤＤ３００は２つのフィルター、すなわち粒子フィルター３１０及び１１時フィルター３２０を持つとして描かれている。１１時フィルター３２０は、時計面の１１時に相当するその位置から、名前が由来する。粒子フィルター３１０の効率が、或る実施形態において、ＨＤＤ１００内に１１時フィルター３２０を含む費用を不要にする位に十分であるため、１１時フィルター３２０はオプションであることに注意されたい。
【００２７】
図３Ａは上流スポイラー３３０もまた描いている。上流スポイラー３３０は、ＨＤＤ１００の１つ以上の磁気記録ディスク１２０の間に挟まれた、１つ以上の羽根又は突起を有する。上流スポイラー３３０の形状は、１つ以上の磁気記録ディスク１２０が、図３Ｂにおいてプレナムチャンバー３６０として描かれている、プレナムチャンバーに対して回転しているときに循環する、ヘリウムガスの流れを方向付ける。上流スポイラーの羽根又は突起は、実質的に真直ぐで、羽根の位置とディスクスピンドルの中心との間の軸に沿って向けられているか、実質的に真直ぐで、羽根の位置とディスクスピンドルの中心との間の軸よりも、さらにディスクの回転方向に位置するように向けられているか、又は湾曲形状を持つような、様々な実施形態において異なって形作られ得る。上流スポイラー３３０の羽根はまた、１つ以上の磁気記録ディスク１２０の間で、１つの実施形態におけるディスクの外径（ＯＤ）から内径（ＩＤ）迄の距離の０．１倍以上で０．９５倍以下だけ延び得る。代わりに、上流スポイラー３３０の羽根はまた、１つ以上の磁気記録ディスク１２０の間で、１つの実施形態におけるディスクの外径（ＯＤ）から内径（ＩＤ）迄の距離の０．２倍以上で０．７５倍以下だけ延び得る。
【００２８】
図３Ｂは、図３Ａに示される粒子フィルター３１０の拡大図を描いている図解である。図３Ｂは、１つ以上の磁気記録ディスク１２０の周囲の大部分を取り囲む環状要素である、隔壁３５０を表現する。プレナムチャンバー３６０は、ヘリウムガスの循環流の一部分が、その中に流れることを可能にする口を有する。１つの実施形態において、プレナムチャンバー３６０の口は、ＨＤＤ１００が作動中に循環するヘリウムガスの流れにおいて、上流スポイラー３３０の手前に位置する隔壁３５０内の隙間３８０である。代わりに、プレナムチャンバー３６０の口は隔壁３５０及び上流スポイラー３３０の中の隙間３８０であり得る。言い換えれば、プレナムチャンバー３６０の口は隔壁３５０からのみ形成される必要はなく、１つ以上の隔壁３５０及び上流スポイラー３３０を用いてもまた形成され得る。１つの実施形態において、隙間３８０の長さは隔壁３５０との不必要な途切れを避けるため、最小化され得る。
【００２９】
図３Ｂに示すように、粒子フィルター３１０は湾曲形状を有する。粒子フィルター３１０の各端部は、図３Ｂに描かれるように、隔壁３５０及び／又は上流スポイラー３３０のような、隙間３８０の両側にある構造に取り付けられ得る。粒子フィルター３１０は、１つ以上の磁気記録ディスク１２０に比べて、隔壁３５０の反対側にある。
【００３０】
図３Ｂに示すように、プレナムチャンバー３６０の一部分は、隙間３８０に対向している粒子フィルター３１０を用いて形成される。粒子フィルター３１０の幅は隙間３８０の幅よりも広い。実際、粒子フィルター３１０の幅は、隙間３８０の幅の１．２５倍〜５倍であり得る。
【００３１】
図４Ａは、本発明の一実施形態による粒子フィルター４１０を有するＨＤＤ４００の図解である。前のように、明確化のため、図１及び２に描かれているハードディスクドライブの構成部品の全ては図４Ａに示されていない。図４Ｂは、図４Ａに示される粒子フィルター４１０の拡大図を描いている図解である。
【００３２】
図４Ｂに示すように、粒子フィルター４１０は直線形状を有する。粒子フィルター４１０の各端部は、隔壁４５０及び／又は上流スポイラー４３０から延びる突起４７０に取り付けられている。粒子フィルター４１０は、１つ以上の磁気記録ディスク１２０に比べて、隔壁４５０の反対側にある。粒子フィルター４１０の両端は様々な異なる機構を用いて突起４７０に取り付けられ得る。例えば、１つの実施形態において、突起４７０及び粒子フィルター４１０のうちの１つは、その中に溝又は窪みを有し得る。そして、もう１つの突起４７０及び粒子フィルター４１０は、溝又は窪みの中に適合するように形作られた延長部又は突起を有し得る。このように、粒子フィルター４１０は、粒子フィルター４１０を所定位置に固定するために、延長部又は突起を溝又は窪み内へと位置決めすることにより、突起４７０に取り付けられ得る。同様に、粒子フィルター３１０は、隔壁３５０又は上流スポイラー３３０に対して同じやり方で取り付けられ得る。代わりに、粒子フィルター３１０又は４１０は、例えば（加熱カシメなどの）接合によるか又は接着剤を用いるような、異なるアプローチを使って構成部品に対して取り付けられ得る。
【００３３】
図４Ｂに描かれていないが、粒子フィルター３１０が図３Ｂにおいて湾曲形状を持って示されているように、粒子フィルター４１０もまた湾曲形状を有し得る。言い換えれば、一定の実施形態において、湾曲形状を有する粒子フィルターがやはり突起４７０に取り付けられ得る。
【００３４】
図５Ａ及び５Ｂは、本発明の一実施形態による粒子フィルター５００の側面図及び上面図である。図５の粒子フィルター５００は、或る実施形態において粒子フィルター３１０又は粒子フィルター４１０として使用され得る。粒子フィルター５００は、高透磁率のスクリム５５０により、両側を囲まれた活性炭層又は炭素成分５５５を含む。代わりに又は追加として、層５５５は汚染物質の強化された捕捉を可能にする、追加の処理を含み得る。代わりに又は追加として、層５５５は静電フィルター媒体を含むか、又はそれに相当し得る。
【００３５】
１つの実施形態において、粒子フィルター５００は上流スポイラーを含む組立品に取り付けられ得る。そのような場合、上流スポイラーを含む組立品は、組み立て中にＨＤＤ内へ挿入される別の構成部品であり得る。代わりに、粒子フィルター５００が上流スポイラーを含む組立品の中のスロットへと挿入され得る。ＨＤＤの内側に粒子フィルターを取り付けるための別のオプションは、粒子フィルター５００を上流スポイラーに対して正しく方向付けるように、粒子フィルター５００をＨＤＤのベースのメタルへと鋳造された形の中へ挿入することであろう。
【００３６】
前述の明細書において、本発明の実施形態は、実施ごとに変化し得る数多くの具体的な詳細に関連して記述されている。従って、何が本発明であり、何が本発明となるために出願者により意図されているかの唯一で独特の指標は、その後に続くあらゆる修正を含む、そのような請求項が公表する特定の形態における、この出願から公表する請求項のセットである。そのような請求項に含まれる用語に関して、ここで明確に述べられている、あらゆる定義は、請求項において使われるそのような用語の意味を支配するものとする。それゆえ、請求項の中で明確に列挙されていない、限定、要素、特性、特徴、利点、又は属性は、どんな種類でもそのような請求項の範囲を制限すべきではない。明細書及び図面は、従って制限的な感覚よりもむしろ説明的感覚で考えられるべきである。
【符号の説明】
【００３７】
１００ ＨＤＤ
１１０ ＨＧＡ
１１０ａ ヘッド
１１０ｂ スライダー
１１０ｃ 導線の懸架部
１１０ｄ ロードビーム
１２０ ディスク
１２４ スピンドル
１２８ ディスククランプ
１３２ アーム
１３４ キャリッジ
１３６ 電機子
１４０ ボイスコイル
１４４ 固定子
１４８ 旋回軸
１５２ 旋回軸受組立品
１５６ フレキシブルな電線
１６０ アーム−電子装置（ＡＥ）モジュール
１６４ 電気コネクターブロック
１６８ ＨＤＤハウジング
１７２ 方向
１７６ トラック
１８０ 円弧
１８４ セクター
１８８ 扇形のトラック部分
１９０ 密閉容器
３００ ＨＤＤ
３１０ 粒子フィルター
３２０ １１時フィルター
３３０ 上流スポイラー
３５０ 隔壁
３６０ プレナムチャンバー
３８０ 隙間
４００ ＨＤＤ
４１０ 粒子フィルター
４２０ １１時フィルター
４３０ 上流スポイラー
４５０ 隔壁
４６０ プレナムチャンバー
４７０ 突起
５００ 粒子フィルター
５５０ 高透磁率のスクリム
５５５ 層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハードディスクドライブであって、
実質的にヘリウムガスで満たされているシールされた密閉容器と、
磁気記録ヘッドと、
スピンドルに回転可能に搭載された磁気記録ディスクと、
前記磁気記録ディスクを回転させるための前記スピンドルに取り付けられたモーター軸を有する駆動モーターと、
前記磁気記録ディスクの部分にアクセスするため、前記磁気記録ヘッドを動かすように構成されたボイスコイルモーターと、
前記磁気記録ディスクの周囲の大部分を取り囲む隔壁と、
１つ以上の羽根を有する上流スポイラーであって、前記上流スポイラーの形状が、前記磁気記録ディスクが回転するとき、循環する前記ヘリウムガスの流れをプレナムチャンバーへと方向付ける、上流スポイラーと、
前記プレナムチャンバーであって、前記ヘリウムガスの循環流の一部が内部に流れ込むことを可能にする口を有し、当該口が前記ヘリウムガスの循環流の中で前記上流スポイラーの手前にある前記隔壁の隙間である、プレナムチャンバーと、
を備え、
前記プレナムチャンバーの一部が、前記隙間に対向する粒子フィルターからなる、
ハードディスクドライブ。
【請求項２】
前記粒子フィルターが湾曲形状を有し、前記粒子フィルターの端部が前記隔壁に取り付けられる、
請求項１に記載のハードディスクドライブ。
【請求項３】
前記粒子フィルターが前記隙間よりも大きな面積を有する、
請求項１に記載のハードディスクドライブ。
【請求項４】
前記粒子フィルターが前記隙間の２．３〜５倍の幅を有する、
請求項１に記載のハードディスクドライブ。
【請求項５】
前記粒子フィルターが直線形状を有し、前記粒子フィルターの前記端部が前記隔壁から延びる突起に取り付けられ、前記粒子フィルターが前記隔壁に対して前記磁気記録ディスクとは反対側にある、
請求項１に記載のハードディスクドライブ。
【請求項６】
前記粒子フィルターが湾曲形状を有し、前記粒子フィルターの前記端部が前記隔壁から延びる突起に取り付けられ、前記粒子フィルターが前記隔壁に対して前記磁気記録ディスクとは反対側にある、
請求項１に記載のハードディスクドライブ。
【請求項７】
加熱カシメ、接合、若しくは接着剤を用いることにより、又は突起若しくは延長部を溝若しくは窪みの中へスライドさせることにより、前記粒子フィルターが固定される、
請求項１に記載のハードディスクドライブ。
【請求項８】
前記粒子フィルターが静電フィルター媒体を含む、
請求項１に記載のハードディスクドライブ。
【請求項９】
前記粒子フィルターが、静電フィルター媒体の層の間に配置された活性炭層又は炭素成分を含む、
請求項１に記載のハードディスクドライブ。
【請求項１０】
前記隔壁がバイパス流路を持たない、
請求項１に記載のハードディスクドライブ。
【請求項１１】
前記ハードディスクドライブが１１時フィルターを有する、
請求項１に記載のハードディスクドライブ。
【請求項１２】
前記粒子フィルターは、前記ヘリウムガスの循環流がそこを通り抜けるとき、２３〜２７パスカル（Ｐａ）の圧力降下を示す、
請求項１に記載のハードディスクドライブ。
【請求項１３】
ハードディスクドライブであって、
実質的にヘリウムガスで満たされているシールされた密閉容器と、
ディスクと、
隔壁と、
１つ以上の羽根を有するスポイラーであって、前記スポイラーの形状が、前記ディスクの回転時に、循環する前記ヘリウムガスの流れをプレナムチャンバーへと方向転換させる、スポイラーと、
前記プレナムチャンバーであって、前記ヘリウムガスの循環流の一部が内部に流れることを可能にする口を有する、プレナムチャンバーと、
を備え、
前記プレナムチャンバーの一部が、前記隙間に対向する粒子フィルターからなり、
前記粒子フィルターが前記隙間の２．３〜５倍の幅を有する、
ハードディスクドライブ。
【請求項１４】
前記粒子フィルターが湾曲形状を有し、前記粒子フィルターの端部が前記隔壁に取り付けられる、
請求項１３に記載のハードディスクドライブ。
【請求項１５】
前記粒子フィルターが直線形状を有し、前記粒子フィルターの前記端部が前記隔壁から延びる突起に取り付けられ、前記粒子フィルターが前記隔壁に対して前記磁気記録ディスクとは反対側にある、
請求項１３に記載のハードディスクドライブ。
【請求項１６】
前記粒子フィルターが湾曲形状を有し、前記粒子フィルターの前記端部が前記隔壁から延びる突起に取り付けられ、前記粒子フィルターが前記隔壁に対して前記磁気記録ディスクとは反対側にある、
請求項１３に記載のハードディスクドライブ。
【請求項１７】
前記粒子フィルターが静電フィルター媒体を含む、
請求項１３に記載のハードディスクドライブ。
【請求項１８】
前記粒子フィルターが、静電フィルター媒体の層の間に配置された活性炭層又は炭素成分を含む、
請求項１３に記載のハードディスクドライブ。
【請求項１９】
前記隔壁がバイパス流路を持たない、
請求項１３に記載のハードディスクドライブ。
【請求項２０】
前記ハードディスクドライブが１１時フィルターを有する、
請求項１３に記載のハードディスクドライブ。
【請求項２１】
前記粒子フィルターが、前記ヘリウムガスの循環流がそこを通り抜けるとき、２３〜２７パスカル（Ｐａ）の圧力降下を示す、
請求項１３に記載のハードディスクドライブ。
【請求項２２】
ハードディスクドライブであって、
周囲空気よりも軽いガスで満たされているシールされた密閉容器と、
ディスクと、
隔壁と、
１つ以上の羽根を有するスポイラーであって、前記スポイラーの形状が、前記ディスクの回転時に、循環する前記ガスの流れをプレナムチャンバーへと方向転換させる、スポイラーと、
前記プレナムチャンバーであって、循環する前記ガスの流れの一部が内部に流れることを可能にする口を有する、プレナムチャンバーと、
を備え、
前記プレナムチャンバーの一部が、前記隙間に対向する粒子フィルターからなり、
前記粒子フィルターが前記隙間の２．３〜５倍の幅を有する、
ハードディスクドライブ。
【請求項１】
ハードディスクドライブであって、
実質的にヘリウムガスで満たされているシールされた密閉容器と、
磁気記録ヘッドと、
スピンドルに回転可能に搭載された磁気記録ディスクと、
前記磁気記録ディスクを回転させるための前記スピンドルに取り付けられたモーター軸を有する駆動モーターと、
前記磁気記録ディスクの部分にアクセスするため、前記磁気記録ヘッドを動かすように構成されたボイスコイルモーターと、
前記磁気記録ディスクの周囲の大部分を取り囲む隔壁と、
１つ以上の羽根を有する上流スポイラーであって、前記上流スポイラーの形状が、前記磁気記録ディスクが回転するとき、循環する前記ヘリウムガスの流れをプレナムチャンバーへと方向付ける、上流スポイラーと、
前記プレナムチャンバーであって、前記ヘリウムガスの循環流の一部が内部に流れ込むことを可能にする口を有し、当該口が前記ヘリウムガスの循環流の中で前記上流スポイラーの手前にある前記隔壁の隙間である、プレナムチャンバーと、
を備え、
前記プレナムチャンバーの一部が、前記隙間に対向する粒子フィルターからなる、
ハードディスクドライブ。
【請求項２】
前記粒子フィルターが湾曲形状を有し、前記粒子フィルターの端部が前記隔壁に取り付けられる、
請求項１に記載のハードディスクドライブ。
【請求項３】
前記粒子フィルターが前記隙間よりも大きな面積を有する、
請求項１に記載のハードディスクドライブ。
【請求項４】
前記粒子フィルターが前記隙間の２．３〜５倍の幅を有する、
請求項１に記載のハードディスクドライブ。
【請求項５】
前記粒子フィルターが直線形状を有し、前記粒子フィルターの前記端部が前記隔壁から延びる突起に取り付けられ、前記粒子フィルターが前記隔壁に対して前記磁気記録ディスクとは反対側にある、
請求項１に記載のハードディスクドライブ。
【請求項６】
前記粒子フィルターが湾曲形状を有し、前記粒子フィルターの前記端部が前記隔壁から延びる突起に取り付けられ、前記粒子フィルターが前記隔壁に対して前記磁気記録ディスクとは反対側にある、
請求項１に記載のハードディスクドライブ。
【請求項７】
加熱カシメ、接合、若しくは接着剤を用いることにより、又は突起若しくは延長部を溝若しくは窪みの中へスライドさせることにより、前記粒子フィルターが固定される、
請求項１に記載のハードディスクドライブ。
【請求項８】
前記粒子フィルターが静電フィルター媒体を含む、
請求項１に記載のハードディスクドライブ。
【請求項９】
前記粒子フィルターが、静電フィルター媒体の層の間に配置された活性炭層又は炭素成分を含む、
請求項１に記載のハードディスクドライブ。
【請求項１０】
前記隔壁がバイパス流路を持たない、
請求項１に記載のハードディスクドライブ。
【請求項１１】
前記ハードディスクドライブが１１時フィルターを有する、
請求項１に記載のハードディスクドライブ。
【請求項１２】
前記粒子フィルターは、前記ヘリウムガスの循環流がそこを通り抜けるとき、２３〜２７パスカル（Ｐａ）の圧力降下を示す、
請求項１に記載のハードディスクドライブ。
【請求項１３】
ハードディスクドライブであって、
実質的にヘリウムガスで満たされているシールされた密閉容器と、
ディスクと、
隔壁と、
１つ以上の羽根を有するスポイラーであって、前記スポイラーの形状が、前記ディスクの回転時に、循環する前記ヘリウムガスの流れをプレナムチャンバーへと方向転換させる、スポイラーと、
前記プレナムチャンバーであって、前記ヘリウムガスの循環流の一部が内部に流れることを可能にする口を有する、プレナムチャンバーと、
を備え、
前記プレナムチャンバーの一部が、前記隙間に対向する粒子フィルターからなり、
前記粒子フィルターが前記隙間の２．３〜５倍の幅を有する、
ハードディスクドライブ。
【請求項１４】
前記粒子フィルターが湾曲形状を有し、前記粒子フィルターの端部が前記隔壁に取り付けられる、
請求項１３に記載のハードディスクドライブ。
【請求項１５】
前記粒子フィルターが直線形状を有し、前記粒子フィルターの前記端部が前記隔壁から延びる突起に取り付けられ、前記粒子フィルターが前記隔壁に対して前記磁気記録ディスクとは反対側にある、
請求項１３に記載のハードディスクドライブ。
【請求項１６】
前記粒子フィルターが湾曲形状を有し、前記粒子フィルターの前記端部が前記隔壁から延びる突起に取り付けられ、前記粒子フィルターが前記隔壁に対して前記磁気記録ディスクとは反対側にある、
請求項１３に記載のハードディスクドライブ。
【請求項１７】
前記粒子フィルターが静電フィルター媒体を含む、
請求項１３に記載のハードディスクドライブ。
【請求項１８】
前記粒子フィルターが、静電フィルター媒体の層の間に配置された活性炭層又は炭素成分を含む、
請求項１３に記載のハードディスクドライブ。
【請求項１９】
前記隔壁がバイパス流路を持たない、
請求項１３に記載のハードディスクドライブ。
【請求項２０】
前記ハードディスクドライブが１１時フィルターを有する、
請求項１３に記載のハードディスクドライブ。
【請求項２１】
前記粒子フィルターが、前記ヘリウムガスの循環流がそこを通り抜けるとき、２３〜２７パスカル（Ｐａ）の圧力降下を示す、
請求項１３に記載のハードディスクドライブ。
【請求項２２】
ハードディスクドライブであって、
周囲空気よりも軽いガスで満たされているシールされた密閉容器と、
ディスクと、
隔壁と、
１つ以上の羽根を有するスポイラーであって、前記スポイラーの形状が、前記ディスクの回転時に、循環する前記ガスの流れをプレナムチャンバーへと方向転換させる、スポイラーと、
前記プレナムチャンバーであって、循環する前記ガスの流れの一部が内部に流れることを可能にする口を有する、プレナムチャンバーと、
を備え、
前記プレナムチャンバーの一部が、前記隙間に対向する粒子フィルターからなり、
前記粒子フィルターが前記隙間の２．３〜５倍の幅を有する、
ハードディスクドライブ。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【公開番号】特開２０１３−８４３４０（Ｐ２０１３−８４３４０Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２２６０７６（Ｐ２０１２−２２６０７６）
【出願日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【出願人】（５０３１１６２８０）エイチジーエスティーネザーランドビーブイ (1,121)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【出願人】（５０３１１６２８０）エイチジーエスティーネザーランドビーブイ (1,121)
【Ｆターム（参考）】
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