帶沿面流動式化學通氣過濾器的磁碟驅動器的製作方法

2024-03-27 08:46:05 1

專利名稱：帶沿面流動式化學通氣過濾器的磁碟驅動器的製作方法
技術領域：
本發明總地涉及數據記錄磁碟驅動器，具體講，涉及一種帶有防止化學汙染物質和顆粒物質進入驅動器中的通氣過濾器的磁記錄磁碟驅動器。
磁碟驅動器，也叫做磁碟文件，是個信息存儲裝置。這種信息存儲裝置採用一個可轉的磁碟、一個讀/寫頭或轉換器和一個執行機構。可轉的磁碟有許多同心的數據磁軌，磁軌中含有各種信息。讀/寫頭用以從不同磁軌上讀取數據，和/或往磁軌上寫數據。執行機構則與讀/寫頭支架相連接，後者用以將磁頭在讀/寫操作過程中移到所需的磁軌上，並保持在該磁軌位置上。讀/寫頭可以是單元件感應式讀/寫頭，也可以是雙元件感應式寫/磁阻讀頭。一般說來，有多個磁碟裝設在由磁碟驅動器或主軸電動機帶動轉動的殼體上，以及多個與執行機構相連接的讀/寫頭支架，用於訪問磁碟的表面。由壁圍起形成的殼體，包括一個底座和一個蓋在內，支撐著磁碟驅動器電動機和讀/寫頭執行機構，並將讀/寫頭和磁碟包圍起來，形成基本上密封的環境。殼體有一個通氣孔，供調整磁碟驅動器內部與周圍大氣之間的壓力差，並給殼體補充漏洩的空氣提供所需要的規定氣源。通氣孔附近設有顆粒過濾器，以防顆粒物進入磁碟驅動器內。
傳統的磁記錄磁碟驅動器中的讀/寫頭支架是個空氣軸承滑動件，當磁碟以其工作轉速旋轉時懸在磁碟表面上方的空氣軸承上。滑動件由將其與執行機構連接起來的吊架的偏置力保持在與磁碟表面毗鄰的位置。磁碟表面有一層液體潤滑膜，供最大限度地減小讀/寫頭和磁碟因滑動件與磁碟在工作過程中無意中接觸引起的損壞，並便於磁碟驅動器的滑動件在磁碟表面上靜止時的啟動。
與傳統的空氣軸承磁碟驅動器相反，有人提出了接觸式或近接觸式磁碟驅動器。這種磁碟驅動器在讀和寫的操作過程中保持讀/寫頭支架始終或偶而與磁碟或其上的液膜接觸。這些類型磁碟驅動器的實例，在IBM公司的美國專利5,202,803和已公布的歐洲專利申請EP367510、轉讓給Conner Peripherals公司的美國專利5,097,368以及轉讓給Censtor公司的美國專利5,041,932中都有描述。
磁記錄磁碟驅動器對化學汙染物非常敏感。高分子量有機蒸汽會吸附在磁碟和滑動件非常光滑的表面上，使液體潤滑劑的性質發生變化。其它化學汙染物，例如SO，也會引起磁碟和讀/寫頭特別是磁阻閱讀元件發生金相腐蝕。因此，許多磁碟驅動器除採用顆粒過濾器外，還在靠近通氣孔處採用化學過濾器。
在通氣孔附近設有過濾器的傳統磁碟驅動器中，周圍大氣與磁碟驅動器內部之間的壓力梯度迫使空氣流過過濾器。這是我們所希望的，因為這樣最大限度地提高了化學蒸汽與化學過濾物質的接觸程度。通氣孔一般設在磁碟驅動器中壓力最低的位置，以確保所有空氣通過附在通氣孔上的通氣過濾器進入磁碟驅動器內。但增設化學過濾媒體會增加組合的流過化學和粒子過濾器的流阻。這會導致汙染物通過其它滲漏點或孔口進入磁碟驅動器。
我們需要的是一種在流阻儘可能低的最大限度地提高化學汙染物排除能力的磁碟驅動器通氣過濾器組件。
本發明是具有改進的通氣過濾器組件、既能濾除化學汙染物也能濾除粒子的一種磁碟驅動器。該過濾器組件包括具有一個內部通道和一個凹口的外殼，以支撐和包容化學和粒子過濾件，過濾器外殼中的通道為通氣口和化學過濾材料的板之間提供流動通道。過濾器外殼毗鄰化學過濾板不暴露在來自通道的空氣的一側的凹口中還設有擋板。這個擋板防止空氣流過化學過濾物而流入，並使空氣改向橫貫化學過濾板表面流動。空氣流過化學過濾板之後，改向通過顆粒過濾件，再流入磁碟驅動器殼體中。在本發明中，空氣進入磁碟驅動器殼體中後通常不通過強迫引流進入化學過濾物內部，而是沿該物質的表面流動，從而使化學過濾器不象現有技術有通氣過濾器組件那樣大大降低跨在整個過濾器組件上的壓降。橫掃物質表面的氣流使汙染物擴散入吸氣物中，為吸氣物所捕獲。
為更全面地理解本發明的本質和優點，應結合附圖閱讀下面的詳細說明。


圖1是本發明的磁記錄磁碟驅動器的側視圖，以及磁碟驅動器殼體的剖面圖。
圖2是磁碟驅動器蓋的一部分的所附的通氣過濾器組件的剖視圖。
圖3是沿圖2的3-3線截取的視圖，示出了通氣過濾器組件外殼中的空氣通道。
圖4的曲線說明了本發明的通氣過濾器組件改進的化學汙染物質捕獲的情況。
參看圖1，圖中示出了本發明磁碟驅動器的示意剖視圖。磁碟驅動器包括具有一個底座10和一個蓋11的外殼。磁碟驅動器電動機12和執行機構14固定在底座10上。底座10和蓋11基本上將磁碟驅動器封閉包裹起來。轂體18將磁記錄盤16與磁碟驅動器電動機12連接起來，磁記錄盤10即與轂體18附接以便由磁碟驅動器電動機12帶動轉動。盤16的表面上保持有一層粘度較高的潤滑劑薄膜50。潤滑劑可以是傳統的全氟聚醚(PFPE)磁碟潤滑劑，空氣軸承滑動件20的拖尾端上形成有讀/寫或轉換器42。轉換器42可以是感應式讀和寫轉換器或帶用本技術領域周知的薄膜澱積法形成的磁阻(MR)讀轉換器的感性寫轉換器。滑動件20藉助於固定臂22和懸臂24與執行機構14相連接，懸臂24提供將滑動件20推近記錄盤16表面上的偏置力。在磁碟驅動器工作過程中，磁碟驅動器電動機12恆速帶動盤16轉動。執行機構14，一般是個線性或旋轉音圈電動機(VCM)，通常驅動滑動件20使其在盤16的整個表面上運動，從而使讀/寫頭可訪問盤16上的不同數據磁軌。
底座10與蓋11之間設有密封墊13。小通氣孔64位於蓋11上，供調整磁碟驅動器內部與外部環境間的壓力。磁碟驅動器殼體的其中一個體壁內，即圖1中蓋11內，裝有過濾器組件60，並與通氣孔64對齊。通氣孔64和過濾器組件60設在磁碟驅動器的低壓區，這樣，空氣就會通過過濾器組件而不通過密封墊13周圍的其它孔口或滲漏點進入磁碟驅動器內。
圖2示出了過濾器組件60的細節。組件60包括裝在磁碟驅動器蓋11的內表面上的筒形過濾器外殼62。該外殼62最好由諸如聚碳酸酯之類的塑性材料製成。外殼62的入口80與蓋11上的通氣孔64對齊。過濾器外殼62安置在蓋11內形成的圓形定位環61中，藉助於雙面膠帶65固定到蓋11上，膠帶65有一個孔與通氣孔64及外殼入口80對齊。不然過濾器外殼62也可以安置在蓋11內下凹或凸起的定位凸臺內，藉助於雙面膠帶65固定到蓋11上。
過濾器外殼62的中心凹口66內裝置有第一透氣的開孔網狀隔離層70、吸附性化學過濾板72、擋板74和第二透氣開孔網狀隔離層76。化學過濾板72由含活性碳(例如市面出售的Kynol活性碳布)的透氣介質製成，能清除化學汙染物，包括有機氣體在內。開孔網狀隔層是惰性材料製成的薄三維網，例如市面上出售的Delnet。擋板74可以由任何無孔材料製成，例如Mylar，這種材料能防止氣體通過。粒子過濾器78位於外殼62端部並覆蓋著凹口66，將內部元件固定在外殼62中。粒子過濾器78最好由經拉伸的聚四氟乙烯薄膜製成，例如市面出售的Tetratex(Donaldson-Tetratec公司出品)或充靜電的無紡布，例如市面出售的Filtreet(3M公司出品)和Donaldson Electret(Donaldson公司出品)。
從圖2中可以看到，過濾器外殼62有一個通道，供空氣從通氣孔64到化學過濾板72流通之用。該通道包括與通氣孔64對齊的入口80、供限制外來汙染物擴散流入過濾器的溝道81、垂直溝道82和出口溝道83。環形粘性圈85將溝道83覆蓋住，出口端87例外(見圖3)。出口末端87通常在垂直於化學過濾板72的方向上集中通過開孔網狀隔離層70。圖3中示出了過濾器外殼62沿圖2的3-3線截取的剖視圖，且可以更清楚地看到空氣通路。入口80(隱蔽著的溝道81的一部分)引導空氣使其通過由溝道81形成的彎曲擴散通路。溝道截止在與出口83連通的垂直溝道82處，元件82和83為擴散流體產生附加阻力。溝道83截止在出口末端87。
現在參看上面敘述過的圖2和圖3說明過濾器組件60的工作過程。當緊靠通氣過濾器的磁碟驅動器殼體內的壓力小於周圍大氣壓力時，跨在通氣過濾器組件兩端就形成壓力梯度，於是空氣就被吸入通氣孔64並進入過濾器外殼62的入口80中。如圖2中的方向箭頭所示，空氣流過溝道81，向下流經垂直溝道82，並通過流經粘性圈85的出口孔87的出口溝道83。空氣通過出口87在通常垂直於網狀隔離層70和化學過濾板72的箭頭方向上排出。由於擋板74毗鄰化學過濾板72的表面71配置，因而空氣不能通過化學過濾板72而改向橫貫且通常平行於過濾板72的背面73流動。任何進入過濾板72內部的空氣是通過擴散而不是通過強迫引流通入的。空氣通過化學過濾板72的整個表面73之後進入凹口66的環形縫隙，然後回到整個網狀隔離層76，再通過顆粒過濾器78流入磁碟驅動器內部。
在本發明中，空氣進入磁碟驅動器殼體後通常不藉助強迫引流進入化學過濾物內部，而是沿化學過濾物表面流動，因而化學過濾器不象現有技術通氣過濾器組件中那樣大幅度增加過濾器組件的流阻。氣流通過過濾物表面時，汙染物就可以擴散入吸附材料中，為吸附材料所捕獲。
圖4示出了本發明的優點，這是「出口」處汙染物的濃度對「進口」處汙染物的濃度在不同的過濾器組件進行加速化學試驗過程中的比值曲線。圖4中的水平「限幅」線是特定磁碟驅動器設計容許的最大汙染物濃度。圖4的曲線A是傳統「流過」式過濾器的特性曲線，其中空氣是藉助於壓力梯度被迫通過化學過濾物中的。圖4的曲線B是本發明的「沿面流動」式的過濾器組件。顯然，本發明的過濾器組件在整個試驗過程中的「出口」處對「入口處」的化學濃度比要低得多，因而化學捕獲性能更好。此外，本發明的過濾器組件在限幅線以下的化學過濾能力仍然充分，持續時間比傳統過濾裝置長50％左右。就是說，在加速試驗過程中，本發明的過濾器組件需要1個半小時達到限幅線，而傳統的「流過」式過濾器組件則需要1小時。在此加速試驗中，1小時相當於大約2.5-5年的使用壽命。
雖然至此已詳細說明了本發明的最佳實施例，但顯然對本發明是可以進行修改和改進的。舉例來說，上述過濾器組件可以有一個第二化學過濾板，同時將擋板安置在兩個化學過濾板之間從而使空氣橫過通過各板的一個表面。但應該理解的是，這類修改和改進是脫離不開本發明所附權利要求書中所述的精神實質和範圍的。
權利要求
1.一種用於基本上密封的且具有供調整壓力的通氣孔的殼體中的過濾器組件，其特徵在於，所述裝置包括一個接收待過濾空氣的入口和一個將經過濾的空氣排入殼體中的出口的過濾器組件外殼；支撐在外殼中，供吸附化學汙染物之用的化學過濾材料板，該板具有暴露在外殼入口中的第一表面；支撐在外殼中，且保持與所述板的背面接觸的擋板，供防止空氣通過所述板，從而迫使空氣橫過所述板的所述第一表面流通；和由外殼支撐著且位於靠近外殼出口處的顆粒過濾材料層，供空氣通過所述板的所述第一表面之後過濾空氣中的顆粒物。
2.根據權利要求1所述的過濾器組件，其特徵在於，它還包括一層透氣的隔離層，位於外殼內外殼入口與化學過濾材料板之間。
3.根據權利要求1所述的過濾器組件，其特徵在於，它還包括一層透氣的隔離層，位於外殼內擋板與顆粒過濾材料層之間。
4.根據權利要求1所述的過濾器組件，其特徵在於，外殼入口包括一個通道，通道的入口與通氣孔對齊，通道的出口位於中間位置，通常垂直於化學過濾材料板的所述第一表面取向，從而使空氣通常垂直於所述板的所述第一表面通入，且通常由擋板使空氣改向平行於所述板的所述第一表面且橫過所述表面流動。
5.根據權利要求4所述的過濾器組件，其特徵在於，在所述通道中形成擴散通路。
全文摘要
具有改進的既能濾除化學汙染物也能濾除顆粒物的通氣過濾器組件的數據記錄磁碟驅動器。其外殼有內部通道和凹口,過濾器外殼的凹口中還設有擋板。該擋板防止空氣通過化學過濾材料,而且使空氣改向橫過化學過濾板表面流動。空氣不是藉助於強迫引流進入化學過濾材料內,而是沿材料表面流動,從而不致大大增加過濾器組件的流阻。
文檔編號G11B33/14GK1259741SQ99120708
公開日2000年7月12日 申請日期1999年9月21日 優先權日1993年12月16日
發明者C·A·布朗, H·R·文特 申請人:國際商業機器公司