(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋭敏な装置を収容する密閉された環境内に存在する粒子、及び通気孔を通って前記環境内に入る粒子を濾過するのに適するフィルタであって、
フィルタが積層構造を有し、前記積層構造が、少なくとも１つの保護支持層と、エレクトレット材料と摩擦エレクトレット材料から成る群から選択された少なくとも１つの第１フィルタ層と、少なくとも１つの第２フィルタ層とから成り、前記構造が、構造内のキャビティを画定する恒久的な三次元形状を有するように成形され、
フィルタが、前記キャビティに隣接する、実質的に平面状の少なくとも１つのフィルタ層を有し、さらに、
フィルタが、実質的に平面状の少なくとも１つのフィルタ層に、積層構造をシールする周縁シールを有し、
これにより、フィルタが密閉された環境内部に配置されて通気孔に被さるように位置決めされたときに、フィルタが密閉された環境に入る粒子と、前記環境内部に存在する粒子とを濾過することができる、
ことを特徴とするフィルタ。
【請求項２】
前記少なくとも１つの第２のフィルタ層が、延伸膨張ポリテトラフルオロエチレン膜から成る請求項１記載のフィルタ。
【請求項３】
前記実質的に平面状のフィルタ層が、延伸膨張ポリテトラフルオロエチレン膜から成る請求項１記載のフィルタ。
【請求項４】
前記フィルタがさらに、前記キャビティ内に吸着剤を有し、前記フィルタが、密閉された環境に入る気体状汚染物質と、前記環境内部に存在する気体状汚染物質とを濾過可能である請求項１記載のフィルタ。
【請求項５】
前記フィルタが、前記実質的に平面状のフィルタ層に隣接する拡散チューブを有する請求項１記載のフィルタ。
【請求項６】
前記フィルタが、前記密閉された環境に前記フィルタを付着するために、前記拡散チューブの少なくとも一部に接着層を有する請求項５記載のフィルタ。
【請求項７】
吸着剤が、シリカゲル、活性炭、活性アルミナ、モレキュラーシーブ、クレー及び超吸収性繊維から成る群から選択された材料である請求項４記載のフィルタ。
【請求項８】
吸着剤が、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、過マンガン酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、リン酸ナトリウム及び活性金属から成る群から選択された材料である請求項４記載のフィルタ。
【請求項９】
吸着剤が、吸着剤で含浸されたポリマー骨格である請求項４記載のフィルタ。
【請求項１０】
ポリマー骨格が、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ弗化ビニリデン、ポリビニルアルコール及びポリ（エチレンテレフタレート）の膜から成る群から選択された請求項９記載のフィルタ。
【請求項１１】
骨格が延伸膨張されたポリテトラフルオロエチレンである請求項９記載のフィルタ。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの保護層が、スクリム、織物及び不織布材料から成る群から選択された請求項１記載のフィルタ。
【請求項１３】
少なくとも１つの第２のフィルタ層が、ポリプロピレン、ナイロン、ポリカーボネートとポリエステルとの複合材料、混合セルロースエステル、ポリ塩化ビニル、及びセルローストリアセテートから選択された請求項１記載のフィルタ。
【請求項１４】
前記実質的に平面状の少なくとも１つのフィルタ層が、ポリプロピレン、ナイロン、ポリカーボネートとポリエステルとの複合材料、混合セルロースエステル、ポリ塩化ビニル、及びセルローストリアセテートから選択された請求項１記載のフィルタ。
【請求項１５】
フィルタがさらに、前記密閉された環境に前記フィルタを付着するために、前記実質的に平面状のフィルタ層の少なくとも一部に接着層を有する請求項１記載のフィルタ。
【請求項１６】
前記フィルタがさらに、前記密閉された環境をシールするためのガスケットを有する請求項１記載のフィルタ。
【請求項１７】
前記フィルタがさらに、密閉された環境内部の振動を低減するための減衰材料を有する請求項１記載のフィルタ。
【請求項１８】
前記第１のフィルタ層が、清浄な多孔質ポリプロピレン繊維と清浄な変性アクリル繊維とから形成された摩擦エレクトレットから成る請求項１記載のフィルタ。
【請求項１９】
鋭敏な装置を収容する密閉された環境内に存在する粒子、及び、通気孔を通って前記環境内に入る粒子を濾過するのに適するフィルタであって、
フィルタが積層構造を有し、前記積層構造が、ポリプロピレンのスクリム材料から成る少なくとも１つの保護支持層と、清浄な多孔質ポリプロピレン繊維と清浄な変性アクリル繊維とから形成された摩擦エレクトレットから成る少なくとも１つの第１のフィルタ層と、延伸膨張されたポリテトラフルオロエチレン膜から成る少なくとも１つの第２のフィルタ層とから成り、前記構造が、構造内のキャビティを画定する恒久的な三次元形状を有するように成形され、
フィルタがさらに、
前記キャビティ内部の吸着剤と、
前記キャビティに隣接する、延伸膨張されたポリテトラフルオロエチレン膜から成る実質的に平面状の少なくとも１つのフィルタ層と、
実質的に平面状の少なくとも１つのフィルタ層に、積層構造をシールする周縁シールと、さらに、
前記実質的に平面状のフィルタ層に隣接する拡散チューブを有し、
これにより、フィルタが密閉された環境内部に配置されて通気孔に被さるように位置決めされたときに、フィルタが密閉された環境に入る粒子と、前記環境内部に存在する粒子とを濾過することができる、
ことを特徴とするフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
−発明の分野−
本発明は、多重濾過機能を単一のフィルタに組み込むことにより、閉鎖又は密閉された環境、例えば汚染に対して鋭敏な電子デバイス又は光学デバイス（例えばコンピュータディスクドライブ）から汚染物質、例えば粒子状又は蒸気相の汚染物質を濾過するための装置に関する。
【０００２】
−発明の背景−
鋭敏な機器を含む多くの密閉容器は、適正に動作するために極めて清浄な環境を維持しなければならない。このような容器の一例としては次のものが挙げられる。即ち、機械的、光学的又は電気的な動作を妨害するおそれのある粒子状及び気体状の汚染物質に対して鋭敏な光学面又は電子結合部分を有する密閉容器；粒子、有機蒸気及び腐食性蒸気に対して鋭敏なデータ記録デバイス、例えばコンピュータハードディスクドライブ；薄膜及び半導体ウェハーを加工、搬送又は貯蔵するための密閉容器；及び、粒子、湿分付着及び腐食、ならびに流体及び蒸気からの汚染に対して鋭敏な自動車及び工業的な用途で使用されるような電子制御ボックスである。例えばコンピュータハードドライブにおいては、外部の汚染物質、ならびに内部源から発生する粒子やガスから損傷が生じる。本明細書においては便宜上、「ハードドライブ」又は「ハードディスクドライブ」又は「ディスクドライブ」又は「ドライブ」という用語を使用するが、これらの用語には上述の密閉容器が含まれると理解されたい。
【０００３】
コンピュータディスクドライブ内の、汚染に関連する重大な破損メカニズムの１つは、静摩擦又は「スティクション(stiction)」である。スティクションは、ディスクが静止している間ディスクに対するドライブヘッドの付着力が高まり、しかもヘッド−ディスクのインタフェイスに対して平行な粘性の引きずり力が増大する結果生じる。最近の高密度ディスクは汚染によって引き起こされるスティクションに対してより鋭敏である。なぜならば、高密度ディスクはより平滑であり、薄い潤滑層しか存在しないからである。ディスク上の汚染物質は表面エネルギーと、ヘッドとディスクとの間の付着力とを変化させ、これによりスティクションが生じる。また、ヘッドとディスクとの間のギャップ内に凝縮する蒸気もスティクションを招くおそれがある。このような結果をさらに悪化させるのが、ポータブルコンピュータのためのより小さなディスクドライブに使用されている最近の低エネルギー・低トルク型モータである。
【０００４】
コンピュータディスクドライブ内の、汚染に関連する別の重大な破損メカニズムは、ヘッドクラッシュである。ヘッドクラッシュは、粒子がヘッド・ディスクのインタフェイス内に達したときに発生するおそれがある。最近の高密度ドライブは、３０ナノメータ未満の浮動高さ又は動作中のヘッドとディスクとのスペースを有し、典型的には５４００回転／分以上のディスク回転数を有している。ミクロン以下の粒子でさえ問題であり、ヘッドが粒子内に激突するか又は粒子の上方に浮動した後ディスク内に激突する原因となり、ドライブを突然破損状態にするおそれがある。粒子はまた、データの完全性及び機械的なドライブの信頼性に不都合な影響を与えることがある。これはしばしば熱のざらつき(thermal asperity)と呼ばれる。
【０００５】
加えて、ディスクドライブはドライブに浸透するおそれのある、周囲の環境における多数の汚染物質に対して保護されなければならない。このことは、典型的なデータ処理環境では使用できない小から中サイズのコンピュータシステムに使用されるドライブに当てはまり、特に、ラップトップ型コンピュータ又はパーソナルコンピュータメモリーカード国際協会（ＰＣＭＣＩＡ）で規格されたスロットに使用されるディスクドライブのような、取り外し可能でかつあらゆる環境に持ち運び可能なドライブに当てはまる。
【０００６】
これらの密閉容器への粒子の侵入を阻止するための濾過装置が良く知られている。これらの濾過装置は、ポリカーボネート、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、又はその他の材料から成るハウジングによって保持される濾材から成っていてよい。又は濾過装置は、感圧接着層を利用した粘着ディスクの形のろか媒体から成っていてよい。このような装置は、密閉容器の通風口に被さるように設けられシールされることにより、ドライブに入る空気から粒子を濾過する。濾過性能は、高濾過率を有するフィルタに依存するだけでなく、空気流に対して抵抗の低いフィルタにも依存するので、未濾過空気がフィルタを通る代わりにガスケット又はシームを通って密閉容器内に漏れることはない。このようなフィルタは外部源の粒子に対して良好に働くが、しかし蒸気相汚染物質から生じる問題に対する解決策にはならない。
【０００７】
粒子と蒸気とが密閉容器に入るのを阻止するための溶剤ブリーザ組み合わせフィルタも良く知られている。このようなフィルタは、ポリカーボネート、ＡＢＳ又は同様の材料から成るカートリッジに溶剤を充填し、カートリッジの両端部に濾材を固定することにより製造することができる。このようなフィルタの例は、Osendorfの米国特許第４８６３４９９号明細書（活性炭粒質物で含浸された層を有する濾材を備えた、ディスクドライブのための拡散防止化学ブリーザアセンブリ）、Beck他の米国特許第５０３０２６０号明細書（拡張された拡散路を有するアセンブリを含むディスクドライブ用フィルタ）、Brown他の米国特許第５１２４８５６号明細書（有機汚染物質及び腐食性汚染物質に対して保護するための含浸された活性炭フィルタを有する一体的な濾材）、及びBrown他の米国特許第５４４７６９５号明細書（化学ブリーザフィルタアセンブリ）に記載されている。不運なことに、これらの構成の多くは過度に大きく、今日の小型化ドライブにおいて過度に多くのスペースを取る。フィルタがドライブの内側にあり、内部で発生した蒸気状汚染物質がフィルタの吸着部分内に拡散させられることになるので、内部空気を清浄化してこれから多少はこれらの汚染物質を除去することはできるものの、前記構造はやはり、粒子及び主に蒸気状汚染物質から入来する空気しか濾過しない。
【０００８】
やはり良く知られた第２の組み合わせフィルタである吸着剤ブリーザフィルタは、吸着剤、例えば含浸された活性炭・ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）複合層を２つの濾材層の間にカプセル化し、密閉容器の孔に被さるように感圧接着層で被着される。このようなフィルタは良く働き、今日の小型デバイスに使用できるサイズを有しているが、しかしドライブ内に到来する空気を濾過するために構成されるのが典型的である。したがって、吸着剤は、外部環境からの有機蒸気及び腐食性蒸気の双方を吸着することを第一に望まれるのが典型的であり、ドライブ内に到来する空気から又はドライブを去る空気からのみ粒子を濾過することになる。内部で発生した蒸気はこれらのフィルタによって吸着することができるが、しかし、このようなフィルタはしばしば別の吸着剤と関連して使用されるので、サイズをより小さくすることができる。したがってこのようなフィルタは、内部で発生した汚染物質の全てを適切に吸着するのに十分な吸着剤を含有しない。やはりドライブ内部で粒子が発生し、粒子はこのようなフィルタによって捕獲されないのが典型的である。
【０００９】
Dauberの米国特許第５４１７７４３号明細書に記載されたように、初期の粒子ブリーザフィルタ又は吸着ブリーザフィルタには、拡散チューブが含まれてよい。拡散チューブは、拡散チューブの形の拡散バリアを提供することにより、ブリーザ開口を通ってドライブに侵入する蒸気状汚染物質（湿分を含む）に対して付加的な保護を可能にする。拡散チューブはドライブ密閉容器に侵入する前に空気が移動するように、曲がりくねった又は長い経路を形成する。拡散チューブは密閉容器内部に達する汚染物質の数（及び／又はフィルタの位置に関連する吸着剤）を減少し、湿度・時間定数又は環境との湿度平行に達するのに要する時間を増大する。本明細書中で便宜上使用した「拡散チューブ」という用語は、通常の曲がりくねった経路、あるいは入来する空気がフィルタに入る前に通る曲がりくねっていないキャビティを意味する。
【００１０】
内部粒子フィルタ又は再循環フィルタも良く知られている。これらのフィルタは濾材部分、例えば、ポリエステル不織布裏材料に積層された延伸膨張ＰＴＦＥ膜であるか、又はエレクトレット（すなわち静電性）濾材を含有する「枕形」フィルタであるのが典型的である。このようなフィルタはスロット又は「Ｃ」溝内にプレス嵌めされ、コンピュータハードディスクドライブで回転するディスクの近く、又は、電子制御キャビネット内のファンの正面等に位置する能動空気流中に配置される。あるいは再循環濾材をプラスチックフレーム内に取り付けてもよい。これらのフィルタは内部に発生する粒子の除去に関しては良好に働くが、しかし、蒸気相の汚染物質の問題の解決手段とはならず、また、ドライブに入る外部粒子からの究極的な保護も行わない。
【００１１】
内部吸着剤フィルタも良く知られている。一例がSassa他の米国特許第４８３０６４３号明細書に記載されている。この特許は、外側の延伸膨張ＰＴＦＥチューブ内に粉末状、顆粒状又はビード状溶剤又は溶剤混合物がカプセル化されている溶剤フィルタについて教示している。このフィルタはメリーランド州、エルクトン在、W.L. Gore & Associates, Inc.によって製造され、ＧＯＲＥ−ＳＯＲＢＥＲ（登録商標）の商標で商業的に入手可能である。このようはフィルタは蒸気相の汚染物質を捕集する際に極めて効率的であるが、目下のところ、約３ｃｃまでのフィルタ容積のような大及び中サイズでしか入手できない。現在の形では、このフィルタは一層小さく一層コンパクトな溶剤フィルタへのニーズの高まりに対して完全に対処することは不可能であり、また、このフィルタは粒子状汚染物質の内部空気を濾過するようには構成されていない。良く知られた第２の内部吸着剤アセンブリは、カプセル化用フィルタ層と感圧接着層との間に、活性炭・ＰＴＦＥ複合体のような吸着層を組み込んでいる。感圧接着層は吸着剤のカプセル化を助け、密閉容器の内壁に吸着剤アセンブリを取り付ける手段を提供する。このようなフィルタは、Dauber他の米国特許第５５９３４８２号明細書に記載されている。このようなフィルタもまた、粒子状汚染物質に対して方策を講じない。第３の内部吸着剤アセンブリは、２つの濾材層の間に、活性炭・ＰＴＦＥ複合体のような吸着層を組み込んでいるか、又は、濾材層に包まれており、再循環フィルタを組み付ける方式でスロット間又は「Ｃ」溝間に、多量の空気流がフィルタを通らないように組み付けることができる。このようなフィルタはDauber他の米国特許第５５０００３８号明細書に記載されており、上述のフィルタと同様に、このような構造も顕著な粒子捕獲能力を有さない。
【００１２】
上述のように、これら全ての内部吸着フィルタは蒸気相汚染物質を吸着する際には良く働くが、しかし、粒子を極めて良好に濾過するとは云えない。このようなフィルタはフィルタ上に粒子を衝突させることによって（すなわち、比較的大きな粒子を吸着フィルタに、フィルタの周りの粒子負荷空気速度で衝突させることによって）、又は粒子をフィルタ上に拡散させることによって、粒子を捕集することができる。しかしながらこれらのフィルタは、篩い分け（フィルタの孔構造を通るには大きすぎる粒子の機械的な捕獲）との組み合わせにより作業する標準的な再循環フィルタとほぼ同様に、衝撃（フィルタ又はフィルタの繊維の周りで空気流を曲げるのに追従するには大きすぎる粒子の捕獲）、遮断（空気流に追従する傾向があるがしかし、フィルタ繊維を遮断するのにまだ十分大きい粒子の捕獲、換言すれば、繊維と空気流ラインとの間の間隔以下の直径を有する粒子の捕獲）、及び拡散（ランダムなパターンで空気分子によってたたかれて、フィルタ繊維に接触することにより捕集されるようになった比較的小さな粒子の捕獲）とを行うことができない。
【００１３】
Donaldson Company, Inc.から入手可能な、商業的に入手可能な吸着剤再循環フィルタは、２つのエレクトレット濾材層と２つのプラスチック支持スクリーン層との間にサンドイッチされた不織布支持体に接着された活性炭ビーズを組み込んである。このような構造が通常の再循環フィルタに比べて、フィルタに対する空気流の抵抗を増大するように見えるのに伴い、このフィルタは多少の内部粒子濾過効率を犠牲にして、或る程度の溶剤保護を可能にする。しかしながら、例えばフィルタサイズが拘束されており、活性炭を支持体に保持する接着剤によって溶剤表面域が閉塞されていることにより、溶剤能力が限定されている。さらに、このフィルタはドライブに入る空気から、粒子を濾過することはない。
【００１４】
今日のドライブにおける別の問題は、塩素及び二酸化硫黄のような腐食性イオンによる汚染である。このような化合物を吸着するために、吸着剤は汚染物質を化学吸着するために塩で処理されるのが典型的である。前パラグラフに記載したフィルタが脱イオン水で洗浄されると、大量のこれらの塩が放出されて、このフィルタは今日の鋭敏なディスクドライブ環境に対しては許容不能になってしまった。これとは異なる洗浄可能な吸着剤再循環フィルタが、Dauber他の米国特許第５５３８５４５号明細書に記載されている。吸着剤をカプセル化するのに、延伸膨張ＰＴＦＥ膜又は他の疎水性材料が使用される。しかしこのようなフィルタは、粒子を堆積させるチャンスを得る前に、空気がドライブ内に入るので、空気をなおも濾過せず、ドライブに損傷を与えてしまう。
【００１５】
単一のドライブに、種々異なる機能を有するいくつかのフィルタを組み合わせることが教示されている。例えば、Beecroftの米国特許第５４０６４３１号明細書は、ドライブ内の特定的な同一位置に吸着剤ブリーザ・再循環フィルタを有する、ディスクドライブのためのフィルタシステムについて記載している。また、Beck他の米国特許第４６３３３４９号明細書は、ブリーザフィルタを取り囲む再循環フィルタアセンブリ内に、２部分の濾材から成るドラム型フィルタエレメントを有するディスクドライブフィルタアセンブリについて教示している。さらにBolton他の米国特許第４８５７０８７号明細書は、再循環フィルタ内にブリーザフィルタを組み込むことを教示しているが、しかしこのフィルタは著しく多くの部品を有し、この教示内容を達成するために、ハウジング、装置、及びガスケットを完備する第３のフィルタエレメントを組み込む。これらの特許明細書に記載された組み合わせは、ディスクドライブの別個の領域にフィルタ構成部分を配置するか、又は、ドライブ内で構成部分を方向付けするために、多くのスペースを費やす固定具を組み込む。
【００１６】
ディスクドライブが小型化し、価格が下落するのにつれて、コストを低減して性能を向上させるために、シンプル化及び部品点数の減少が推進されている。また、ドライブの記録データ密度及び容量が増大し続けるのに伴い、ドライブは粒子状及び蒸気状の汚染に対してより鋭敏になり続けているので、既存の濾過手段は、濾過に対して一層厳しくなっている要求に見合わないことがしばしばある。
【００１７】
したがって本発明の主な目的は、入来（外部の）空気及び内部循環空気の双方の粒子を濾過できる、密閉された環境のための改善された成形フィルタを提供することである。本発明の別の目的は、入来（外部）空気及び内部循環空気の粒子状及び蒸気相汚染物質の双方を濾過するための多機能を発揮できる改善された成形フィルタを提供することである。
【００１８】
本発明のさらに別の目的は、さらに拡散チューブを組み込む、上述のような多機能成形部分を提供することである。
本発明のさらに別の目的は、さらにディスクドライブのシールを助けるためのガスケットを組み込む、上述のような多機能部分を提供することである。
本発明のさらに別の目的は、さらにディスクドライブ内の振動を減じるのを助けるための減衰材料を組み込む、上述のような多機能部分を提供することである。
上記の目的及びその他の目的は以下の説明に基づき明らかとなるであろう。
【００１９】
−発明の概要−
本発明は、密閉された環境内、例えばコンピュータハードディスクドライブ内で多重濾過機能を発揮する改良型成形フィルタである。第１の実施態様では、フィルタは、ディスクドライブ内の通気孔に被せられたときに、ブリーザ及び再循環の両機能を発揮することにより、入来（外部）空気及び再循環空気の双方から粒子状汚染物質を除去することができる。別の実施態様では、フィルタはまた、ディスクドライブ内で入来（外部）空気及び再循環空気から粒子状汚染物質及び蒸気相汚染物質の双方を除去することを可能にする吸着剤を組み込んでいる。
【００２０】
本発明の成形フィルタは、少なくとも１つの保護支持層と、エレクトレット材料及び摩擦エレクトレット材料から選択された少なくとも１つの第１のフィルタ層と、少なくとも１つの第２のフィルタ層とから成る積層構造を有している。このような層構造は、キャビティを画定する恒久的な三次元形状を有するように成形されている。本明細書中に使用した「恒久的」とは、一度成形された形状を維持するのに外部の支持を必要としない自立式の三次元形状を意味しようとしている。ただし、「恒久的」とは外力（例えば激突など）に晒されたときに変形不能である意味に解釈されるべきではない。
【００２１】
少なくとも１つの実質的に平面状のフィルタ層が、積層構造のキャビティに隣接して、かつこれに被さるように配置されている。本明細書中に使用した「実質的に平面状」という用語は、層が、密閉容器の内部領域と整合するように実質的に単一平面内に位置することを意味しようとしている。実質的に平面状のフィルタ層と積層構造とは、本明細書にさらに詳しく説明するように、適切な周縁シールによって一緒にシールされている。別の好ましい実施態様では、キャビティ内に任意の吸着剤が含有され、ディスクドライブ内で蒸気相汚染物質を濾過することができる。さらに別の実施態様では、フィルタはさらに任意に、拡散チューブを有している。さらに、ディスクドライブの要件に応じて、ディスクドライブをシールするためのガスケット材料をフィルタに取り付けるか、又は、ドライブ内の振動を低減するための減衰材料をフィルタに取り付けることも可能である。
【００２２】
−発明の詳細な説明−
本発明は、密閉された環境内、例えばコンピュータハードディスクドライブ内で多重濾過機能を発揮する改良型成形フィルタである。第１の態様では、フィルタは、ディスクドライブ内の通気孔に被せられたときに、ブリーザ及び再循環の両機能を発揮することにより、入来（外部）空気及び再循環空気の双方から粒子状汚染物質を除去することができる。別の態様では、フィルタはまた、ディスクドライブ内で入来（外部）空気及び再循環空気から粒子状汚染物質及び蒸気相汚染物質の双方を除去することを可能にする吸着剤を組み込んでいる。
【００２３】
図１Ａ及び図１Ｂを参照すると、本発明の１つの実施例が頂面斜視図及び底面斜視図で示されている。具体的には、フィルタエレメント１１は湾曲エッジと共にディスクドライブのコーナー内に組み入れるように適合させられた幾何学的形状を有している。湾曲エッジ１３はディスクドライブ（図示せず）内のディスクの曲率を実質的に再現している。成形部分１５は周縁シール１４によって、実質的に平面状のフィルタ層１８に取り付けられている。シールの内縁は図１Ｂの斜視図に破線で示されている。
【００２４】
図２Ａ及び図２Ｂは、通常のディスクドライブアセンブリ１９内に設けられた本発明の多機能フィルタ１１の配置例を示している。図面から明らかなように、本発明のフィルタアセンブリは、ディスクドライブアセンブリ１９内のどの箇所にも鉛直方向に配置できるほど十分に小さく、回転するデータ記憶ディスク１２から発生する高空気流の領域内に置かれるのが典型的である。ディスクの回転方向及び空気流の方向を矢印により示す。このようなフィルタアセンブリの配置は、粒子濾過作用を有するフィルタを空気が通ることを強制し、この実施例では蒸気汚染物質へ、吸着剤をよりアクセスしやすくする。加えて、ディスクドライブアセンブリ（図示せず）の通気孔がフィルタによってカバーされると、入来空気も、粒子状及び／又は蒸気相の汚染物質が濾過される。空気が、粒子を捕集する濾過層を通るに連れて、また、空気が、蒸気相汚染物質を収集する吸着剤と通るにつれて、濾過が生じる。フィルタは、適切な手段により所定の場所に保持することができる。この手段は、好ましくは接着剤、又はディスクドライブの通気孔の周りでフィルタをシールすることができる他の手段である。これにより、未濾過の入来空気がフィルタの下方に、かつドライブ内に漏れることはない。図２Ａに示した別の通常のエレメントは、位置決め用アーマチュア１７である。
【００２５】
図３を参照すると、本発明の多機能フィルタの１つの実施例の横断面図が示されている。具体的には成形積層構造２０は、粒子を濾過することができる内側の（又は第２の）フィルタ層２２を有している。適切なフィルタ層は濾紙又は濾過膜、例えばポリプロピレン膜又は注型ポリマー膜又は濾材の組み合わせを有していてよい。好ましいフィルタ層は延伸膨張ＰＴＦＥ膜である。特に好ましい実施例では、フィルタ層は、Bacinoの米国特許第４９０２４２３号明細書にしたがって製造された延伸膨張ＰＴＦＥ膜から成る層である。特に前記明細書を本明細書中に参照のため引用する。濾材は構造的に（例えば積層などによって）、織物、不織布又は延伸膨張された多孔質材料、例えばポリエステル、ポリプロピレン、ポリアミドなどから成る層によって支持されることになる。この濾材はいくつかの利点を有している。この濾材は、毎分１０．５フィート（毎分３．２メートル）において１．０ｍｍ未満のＨ2Ｏの、空気流に対する抵抗を有する状態で、極めて高い透過性で製造することができる。この高度に延伸膨張された膜の粒子濾過効率もやはり極めて高く（例えば０．３ミクロンで５５％の過剰）、良好な粒子濾過を可能にする。加えて、吸着剤がフィルタのキャビティ内に含まれる場合、この濾材は良好に吸着剤を収容する。
【００２６】
成形積層構造の一部である別の濾過層２４（「第１の」層）は、やはり空気流中の粒子を濾過することができるエレクトレット又は摩擦エレクトレットから成っている。商標ＧＯＲＥ−ＴＲＥＴ（登録商標）でW.L. Gore & Associates, Inc.から商業的に入手可能であるような、ＰＴＦＥとポリアミド繊維とから製造された摩擦電気的な材料から成る層が好ましい。このような濾材の利点は、極めて高い効率（例えば０．３ｐｍにおいて９０％の過剰）と極めて高い透過性（例えば１０．５ｆｐｍ又は３．２ｍ／ｍｍにおいて１ｍｍ未満のＨ2Ｏ）とを有することである。脱イオン水で洗浄されている間は、この濾材はその静電効率を失うが、繊維の混合物の摩擦電気効果により、乾燥すると直ちにその効率を取り戻す。空気流に対する高い効率及び低い抵抗を有する他のエレクトレット又は摩擦エレクトレット濾材を使用することもできる。
【００２７】
フィルタに耐久性を加え、摩擦電気的な濾材、又は延伸膨張ＰＴＦＥ濾材のためのフィルタ支持材料から突出する繊維を収容するために、外側の保護層２６を使用することができる。典型的にはこの保護層はポリプロピレン、ポリアミド、ポリエステル、多孔質ポリテトラフルオロエチレン等から成る押出しされた、又は延伸膨張されたプラスチック材料である。あるいは外側の保護層は、編物、織物又は不織布であってもよい。デラウェア州ミドルタウン在、Applied Extrusion Technologies, Inc.から入手可能な、Delnet 0707延伸膨張ポリプロピレン材料が好ましい材料である。
【００２８】
成形積層構造は、適切な手段によって形成することができる。この手段はキャビティを画定する恒久的な三次元形状を提供する。好ましい成形技術には、一組の雄型及び雌型内に層を配置して、熱及び圧力を加えることにより、積層構造を形成することが含まれる。好ましい実施例では、層が室温の金型に配置され、雄型の重量の圧力だけを加えられた状態で、加熱された雄型と接触させられることにより、成形構造を形成する。特に好ましい実施例では、保護層と、エレクトレット又は摩擦エレクトレット材料から成る第１のフィルタ層が、上述のように型セット内で形成され、次いで、第２の層が保護層及び第１の層を形成するのに使用されたのと同じ型セット内で、又は、成形された第２のフィルタ層構造が外側の成形構造内に容易に嵌り込むように第１の型セットよりも僅かに小さな寸法を有する第２の型セット内で、別個のステップで形成される。
【００２９】
また、図３を参照すると、成形構造２０のキャビティ２８の近くに、又はこれに被さるように、実質的に平面状のフィルタ層２７が配置されており、平面状のフィルタ層２７は、周縁シール２９によって成形構造２０にシールされている。周縁シールは、熱可塑性又は熱硬化性の層から成るヒートシール又は超音波シールであってよい。あるいは、外側の周縁シールを形成するのに、接着剤のようなシーラントを使用することができるが、製造中又は使用中にガスを発生するシール材料を避けるように注意しなければならない。好ましいシールは、４０ｋｈｚの定格出力を有するDukane Model 351 Autotraceを用いて獲得することができる。周縁上で８５ｐｓｉの圧力、０．９５秒の保持時間で溶接を行い、次いで１．８秒の保持又は冷却時間を置くと、Delnet 0707ポリプロピレンのスクリム、ＧＯＲＥ−ＴＲＥＴ（登録商標）再循環濾材、及びポリプロピレンのスクリム（０．０２０インチ厚スクリーン、１インチ当たり４３．５ストランド）上の延伸膨張ＰＴＦＥから成る２つの層との適切なシールが得られる。
【００３０】
図４は、本発明の上記とは異なるフィルタの横断面を示している。このフィルタは、拡散チューブ３０を組み込む接着層３３と共に、図３の構成要件を組み込んでいる。任意の拡散チューブは、通気孔を介してディスクドライブに入る空気のための曲がりくねった経路を形成する適切な構造を有していてよい。本発明と関連して使用可能な好ましい拡散チューブについては、Dauberの米国特許第５４１７７４３号明細書に教示されており、この特許は本願でも参考にして取り入れられている。あるいは、フィルタでなくディスクドライブハウジングに設けられた拡散チューブに、フィルタが被せられてもよい。
【００３１】
図５は、本発明のさらに別の実施例を示している。この実施例では、図４に示した構成要件に加えて、フィルタがさらに、フィルタのキャビティ内に吸着剤３２を有している。
「吸着剤」及び「吸着する」という用語は、蒸気閉じ込めの形式又はメカニズムに関して制限を加えるものではない。すなわち、これらの用語は、それが吸着であれ、吸収であれ、他のメカニズムであれ、蒸気を閉じ込める材料メカニズムを意味しようとするものである。吸着層内に含むことができる適切な吸着剤の一例として以下のものが挙げられ、即ち、物理吸着剤（例えばシリカゲル、活性炭、活性アルミナ、モレキュラーシーブ等）；化学吸着剤（例えば過マンガン酸カリウム、炭酸カリウム、ヨウ化カリウム、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、粉末、金属又は、気相汚染物質をスキャベンジするための他の反応体）；イオン交換材料；触媒充填材；ならびにこれらの材料の混合物である。
【００３２】
さらに、吸着剤は、１００％の吸着剤、例えば顆粒状活性炭、活性炭布又は活性炭繊維から成る１つ又は複数の層から成っていてよく、あるいは、充填された製品マトリックス、例えば、スペースを埋める吸着剤を配合された多孔質ポリマー材料から成る骨格であってよい。他の可能性としては、吸着剤で含浸された、スクリム上の不織布又はビーズがある。この場合、不織布又はスクリムはセルロース又はポリマーであってよく、ラテックス又は他のバインダ、ならびに、吸着剤とポリマー製又はセラミック製の充填材とから成る多孔質注型物又はタブレットを有していてよい。吸着剤は、種々異なるタイプの吸着剤から成る混合物であってもよい。吸着剤はさらに、ドライブ内の空気と接触するための大きな表面積を提供し、ひいては吸着率を向上させるための独自の幾何学的形状を有していてよい。このような幾何学的形状について、本明細書中でさらに詳しく説明し、図示する。
【００３３】
いくつかの用途に関しては、吸着剤から成る多層を採用するのが望ましい。この場合、それぞれの層は、種々異なる汚染物質がフィルタを通過するにつれて、選択的にこれらの汚染物質を除去するように、種々異なる吸着剤を含有する。
図６は図５のフィルタを、このフィルタが通気孔３５に被せられて、ディスクドライブハウジング３７に付着されている状態で示している。
本発明の別の実施例を参照すると、図７は、ガスケット材料４０に付着された本発明のフィルタエレメント１１を示している。ガスケット材料４０は、ディスクドライブのハウジング構成部分をシールするように組み込むことができる。この実施例において、あらゆる適切なガスケット材料が使用されてよい。
【００３４】
図８は本発明の別の態様の実施例を示している。本発明のフィルタエレメント１１は、ディスクドライブハウジング内の振動を低減するための減衰材料４４に付着されている。この実施例において、あらゆる適切な減衰材料が使用されてよい。
本発明のフィルタは使用及び組み付けがシンプルに行われるだけではなく、この装置は、フィルタのガス発生及び不揮発性残留物が少ないだけでなく、粒子発生も少ないという別の利点を有する。加えて、構造によっては、フィルタは表面のイオン汚染物及び粒子を除去するために、脱イオン水で洗浄することができるという付加的な利点を有することができる。これにより、コンピュータディスクドライブ内のように、清潔な状態を必要とする用途に対する適合性が向上させられ、しかもこの場合、空気流から酸性ガスを除去する塩のような有益な処理剤が洗い落とされることはない。このような洗浄可能性は、吸着層を取り囲むのに疎水性濾材（接着剤などのような不透過性の層）を使用することにより達成される。本出願で使用した「疎水性」という用語は、濾材が通常の洗浄ステップ条件、例えば加熱、攪拌、超音波処理などに耐えるのに十分な水（又は使用する場合には界面活性剤を有する水）侵入圧を有することを意味する。
【００３５】
本発明は、２つ、３つ又は４つ以上のフィルタによって従来発揮された濾過機能を、良好に機能する新規構造を有する単一のフィルタ内に統合し、組み付け易く、清潔で清浄化可能である。さらに、ガスケット又は振動減衰材料のような別の構成部分を含むことができ、これにより、ディスクドライブの最終組み立てに際して必要とされる部品点数がさらに低減される。
添付の図面と議論によって例証しながら、本発明の種々の例を説明する。
【００３６】
−テスト手順−
本発明の例において形成されたフィルタが、商業的に入手可能な３．５インチ型ディスクドライブ（コロラド州、ロングモント在、Maxtor Corporation, モデル番号９０８４５Ｄ４）を使用して、吸着及び粒子濾過性能に関してテストされた。モータを除く全てのドライブ構成部分が、装置の組み込みに際してドライブを改変するのに先立って除去された。改変は、内部ドライブ環境と外部環境とを装置を介して連通させるのを可能にする（約１／１６インチ直径の）通気孔をベースプレートに開け、汚染の導入と内部ドライブ雰囲気からのサンプリングとを可能にするために、ドライブの蓋に１／４インチ直径の２つの孔を開けることから成った。蓋の各孔にはステンレス鋼の取付部材が被された。取付部材は孔を覆うようにセンタリングされ、取り付けられ、５分間用二成分系エポキシを使用してシールされた。取付部材は１／４インチＮＰＴ雌アダプタと１／８インチＳｗａｇｅｌｏｋ雄アダプタ（メリーランド州、ボルティモア在、Baltimore Valve and Fitting Co.）であった。ドライブはイソプロパノールと圧縮空気を使用して清浄化され、これにより、改変中に形成された油及び粒子が除去された。テスト中のヘッドの激突のおそれをなくすために、ドライブ内への再組み立てに先立って、ヘッド懸架アセンブリがＥブロックから除去された。次いでシーリング及びテストに先立って、構成部分の全てがドライブ内に再組み立てされた。
【００３７】
−再循環濾過テスト−
このテストは、ドライブに粒子が充填されている初期状態から、ディスクドライブ内部の粒子濃度を減じる上での、再循環フィルタの効率を測定するように構成される。再循環フィルタの性能は、清浄化時間に関連して量化される。清浄化時間は、粒子カウントの初期値の固定百分率まで粒子カウントを減らすのに必要な時間である。
【００３８】
再循環フィルタ機能の効率をテストする際には、多機能フィルタが、図９に概略的に示したように、改変されたディスクドライブ１６０内でテストされた。ドライブの現存の通気孔はカバーされないままにした。これにより、ドライブからの過圧を排出するための手段１９２が提供され、空気が意図的にドライブ内に導入されていない状態でドライブ環境をサンプリングしている期間中に、空気がドライブに入るのが可能になる。蓋がベースプレートに不動に固定された。０．１μｍ及び０．３μｍの粒子のエアロゾル混合物を供給するチューブが、ドライブの蓋のポートに接続された。このポートはディスク回転方向で見てフィルタの上流側１９４にある。ドライブの内部雰囲気をサンプリングするための第２のチューブが、フィルタの下流側にある、ドライブの蓋のポート１６４に、レーザ粒子カウンタ１６６（ＬＰＣ）を接続した。ドライブから流出してカウンタ１６６を通るサンプル流量は１ｃｃ／秒に維持され、ＬＰＣを通るシース流量は４０ｃｃ／秒に維持された。０．１μｍ及び０．３μｍの粒子のカウントがＬＰＣ１６６によって１秒当たり一回得られ、後で分析するためにコンピュータ１７２のディスクドライブに記憶された。テストは、周辺粒子濃度が著しく低い、制御されたテスト環境を維持するために、空気取込口のＨＥＰＡフィルタと適合する層流フードにドライブ１６０を配置した状態で行われた。やはりヘッド懸架アセンブリが取り外された、再循環フィルタを有していない同一モデルの制御ドライブがテストされた。
【００３９】
再循環フィルタテストは以下のシーケンスから成った：ドライブ１６０がパワーオンされて、清浄空気がドライブを通っている状態で、０．１μｍ及び０．３μｍの粒子のカウントがモニタリングされた。このモニタリングは低いバックグラウンドカウントが達成されるまで、典型的には０．３μｍの粒子が毎秒３カウント未満、０．１μｍの粒子が毎秒１０カウント未満になるまで行われた。この時点で、内部環境に粒子を充填するために、ドライブ１６０内にエアロゾルが流入させられた。いっぱいに充填され安定化されると、０．１μｍの粒子のカウントは典型的には毎秒１００００〜２００００であり、０．３μｍの粒子のカウントは典型的には毎秒３０００〜６５００であった。次いで内部ドライブ雰囲気のサンプリングが続いている間、エアロゾルのドライブ１６９への流入は停止された。サンプリングは、ベースプレートの開いた通気孔を通って入る空気、ならびに、蓋又はベースプレートにおける漏れをドライブから引き出すことにより行われた。０．１μｍ及び０．３μｍの粒子の濃度は、ドライブとフィルタとを通って空気が再循環すること、ドライブ内部の面に粒子が衝突すること、及び、粒子負荷空気が通気孔を通って引き込まれた清浄空気と徐々に交換されることにより、時間中低下するのが観察された。ドライブ１６０のモニタリングは、エアロゾルをドライブに充填するのに先立って観察された初期バックグラウンド値へ粒子カウントが低下するまで続いた。０．１μｍ及び０．３μｍの粒子の濃度は、ドライブとフィルタとを通って空気が再循環すること、ドライブ内部の面に粒子が衝突すること、及び、粒子負荷空気が通気孔を通って引き込まれた清浄空気と徐々に交換されることにより、時間中低下するのが観察された。
【００４０】
−ブリーザ濾過テスト−
このテストは、ドライブが微粒子で重く負荷された環境内に配置され、空気がドライブ内に強制的に引き込まれる場合に、ディスクドライブ内部の粒子濃度を減じる上での再循環フィルタの効率を測定するように構成される。ブリーザフィルタの性能は、効率によって量化される。この効率は粒子濃度をドライブの外部環境と内部環境との間に低減する低減率百分率である。
【００４１】
実施例のフィルタは改変されたディスクドライブ内でテストされ、ドライブの既存の通気孔は金属化テープでカバーされた。蓋はベースプレートに不動に固定され、外側の漏れに対してシールするように、テープが蓋のネジ孔を覆ってドライブの周縁に沿って張られた。やはりヘッド懸架アセンブリが取り除かれた同一モデルの制御ドライブは、ブリーザフィルタを含んでいなかった。ベースプレートの既存の通気孔は、不完全にシールされたドライブをシミュレートするために、制御ドライブ内でカバーされないまま残された。
【００４２】
図１０に概略的に示したように、ディスクドライブ１６０は、ステンレス鋼ボックス１６２内部に配置された。蓋の２つのポートのうちの一方（ディスク回転方向で見てフィルタの上流側に位置する）が、空気流が取付具を通るのを防止するためにキャップされた。下流側のポート１６４は１／８インチの外径を有するフレキシブルチューブを使用して、金属ボックス１６２の壁のポートに接続された。このポートはボックスの外側で、管を介してレーザ粒子カウンタ（ＬＰＣ）１６６（コロラド州ブルダー在、Particle Measuring Sysutems, Inc.のモデルＬＡＳ−Ｘ）に接続された。ドライブ１６０から流出してカウンタ１６６を通るサンプル流量はフローメータと弁１６８とを使用して、１ｃｃ／秒に維持され、ＬＰＣ１６６を通るシース流量は４０ｃｃ／秒に維持された。金属ボックス１６２の壁の第２のポートは、ボックス内部に開く、６インチ長で１／４インチ内径のフレキシブルチューブに接続された。ボックス内の雰囲気をサンプリングするためのラインはまた、ＬＰＣ１６６に接続された。ボックスからＬＰＣへ延びる２つのラインは、それぞれ、弁１７０を通るフレキシブルチューブに接続された。このフレキシブルチューブは一方のラインの閉鎖と他方のラインの開放を同時に行うために、コンピュータ１７２によって電気的に制御された。セレクタ弁１７０を励磁すると、２つのラインが「Ｙ」結合部で出会い、ＬＰＣ１６６が一度に１つのラインをサンプリングすることを可能にする。ボックスの内部環境にエアロゾルを導入するために、金属１６２の壁の第３のポートが使用された。エアロゾル流はポートの取付具を通り、次いで２つの流れに分かれた。２つの流れのそれぞれは、個別のチューブを通って流れ、３つのガス拡散チューブ（イリノイ州、ベルノンヒルズ、Cole-Parmer Instrument Company,部品番号Ｐ−０６６１４−２５）を通ってボックスに入った。エアロゾルは、直径０．１μｍ及び０．３μｍのポリスチレンラテックス球から成る水性懸濁液（カリフォルニア州パロアルトDuke Scientific Corporation,カタログ番号５０１０Ａ及び５０３０Ａ）から成っていた。この水性懸濁液は金属ボックス１６２からサンプリングされるように、０．１μｍの粒子：０．３μｍの粒子＝ほぼ５：１の比を提供した。エアロゾルは、３９ｐｓｉ（２．７ｘ１０５Ｐａ）の調整（レギュレータ１７６）された圧力で圧縮された濾過済みの空気１７４を、懸濁液を含有する噴霧器１７８に通し、さらに、これと２ｐｓｉ（１．３８ｘ１０４Ｐａ）に調整された空気流１８０とを混合することによって生成された。次いでエアロゾルは液体粒子から水を蒸発させるために乾燥用チューブ１８２を通され、主に不連続的な粒子から成る流れを形成した。乾燥させられたエアロゾル流は、手動弁１８４により制御されて、流れの一部を大気１８６に逃し、また流れの一部をコンピュータ１７２によって制御される電気的なオン・オフ弁１８８に通すことを可能にした。ドライブへの電力１９０は、金属ボックス１６２の壁を通る第４のポートを介して、電気的な接続部によって供給された。この第４のポートはボックス１６２から過圧を逃がす手段を提供するために、密にはシールされていなかった。
【００４３】
ドライブ１６０がボックス１６２内に配置され、給電及び空気サンプリングのための接続が行われた後、ガスケットを施された蓋が、ボックス１６２の頂部に不動にクランプされた。ドライブのモータのオフ状態及びオン状態の両方で、ブリーザテストが行われた。モータがオン状態であるテストケースでは、適正なモータ機能がボックス１６２のシールに先立ってテストされ、次いで電流プローブを使用して給電線を介して電流を測定することにより、テスト中にこの適正な機能が検証された。
【００４４】
ブリーザフィルタテストは以下のように行われた。エアロゾル流はテストの開始時にターンオンされ、テストの継続中一貫してオンにされ続けた。初めボックスに粒子が１２０秒間充填された。次いで粒子のカウントを安定化させるために１８０秒間、そしてデータが記録されない時間の間サンプリングされた。次いで、ボックスからの０．１μｍ及び０．３μｍの粒子がカウントされ、１００秒間５秒毎に記録された。次にドライブが１８０秒間静かにさせられ、次いで１００秒間５秒毎にサンプリングされた。ボックス及びドライブは、２つの付加的なサイクル中も同様にしてモニタリングされ、それぞれのサイクル時間はカウントの安定化のための１８０秒、及びボックス及びドライブ双方のサンプリングの１００秒であった。金属ボックスからサンプリングされたエアロゾル粒子の典型的なレベルは０．１μｍ粒子に関しては、５秒毎に１１５００〜１８０００であり、０．３μｍ粒子に関しては、５秒毎に２２００〜３７００であった。
【００４５】
３つのサイクルのそれぞれに対して、ボックス及びドライブに対応する平均粒子カウントを得ることにより、データ記録が分析された。サイクル毎の効率が以下の式を使用して算出された：
％効率＝{[平均(ボックス)−平均(ドライブ)]／平均(ボックス)}×１００％
全体的なブリーザフィルタ効率を得るために、次いで３つの効率値が一緒に平均された。この分析は０．１μｍ及び０．３μｍの粒子に関して個別に行われた。
【００４６】
−ディスクドライブ吸着テスト−
このテストは、ドライブ内に流入する入口流中の揮発性有機汚染物質、トルエンの濃度に対してディスクドライブ内のトルエンの濃度を低減する上での、多機能フィルタの効率を測定するために構成される。多機能フィルタの性能は、ドライブ蒸気スペース内で検出されたトルエン入口濃度の百分率を算出することにより量化される。
【００４７】
装置は改変されたディスクドライブ１６０内で、図１１に示したようにテストされた。ドライブの蓋に形成された２つのポートに加えて、外側からベースプレートの底部を介して通気孔内に外径１／１６インチの剛性ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）チューブ（イリノイ州ベルノン在、Cole-Parmer Instrument Companyから入手）が挿入されることにより、第３のポートが形成された。通気孔内へのこのチューブの侵入度は、チューブタンブがベースプレートの内面の下方に残るように制限された。チューブとベースプレートとの外側の接合部の周りに二成分系エポキシを使用して、気密シールが形成された。ドライブ１６０のこのような更なる改変に続いて、例のフィルタが前述のように、底部接着剤の孔が装置をテストするために特別に形成された通気孔に重なるように、ベースプレート内に設けられた。ドライブの既存の通気孔は金属化テープでカバーされた。次いで残りの構成部分がドライブ内に再組み立てされた。ドライブは再シールされ、顕著な空気漏れのための全ての潜在的な経路をシールするのに接着テープが使用された。吸着剤を含まない同一モデルの制御ドライブもテストされた。テスト全体にわたって、制御モデルは連続的に回転していた。ディスクドライブ１６０は清浄乾燥空気でパージされることにより、初期トルエン濃度が０ｐｐｍであることが検証された。ドライブへの３つのポートのうちの１つがキャップされた。清浄乾燥空気１９６は、４０ｍｌ／分の一定容積流量で空気流を発生させるために、圧力レギュレータ１９８と質量流コントローラ２００とを通され、ドライブ１６０の２つの他のポートのうちの一方に流入した。残りのポートは流れ損失に関してモニタリングするためのフローメータに接続された。フローメータに流入する出口流は、入口流の少なくとも９５％であるように測定され、こうしてドライブはテストに際して適性にシールされていると考えられた。
【００４８】
多機能フィルタの吸着ブリーザ機能をテストするために、窒素２０２中の１００ｐｐｍのトルエンが圧力レギュレータ２０４と質量流コントローラ２０６とを通され、空気中２５ｐｐｍの室温流を生成するために、清浄乾燥空気と混合させられた。このトルエン流は、４０ｍｌ／分の容積流量で、通気孔に付着されたチューブを通って直接的に製品内に流入させられた。蓋の２つのポートのうちの一方はキャップで閉じられた。蓋の第２のポートをサンプリング弁２０８を介して、水素炎イオン化検出器（ＦＩＤ）２１０を備えたガスクロマトグラフに接続するのに、剛性ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）チューブが使用され、これによりドライブ内のトルエン濃度がモニタリングされた。データ記録はパーソナルコンピュータ２１２に集められ、テスト継続中にわたって、サンプル濃度と、２５ｐｐｍの公称入口濃度との比から百分率を算出することにより分析された。
【００４９】
装置の位置と重なる通気孔に入るチューブをシールするのに、キャップが使用された。ドライブ１６０の既存の通気孔は金属化テープでシールしたままであった。次いで、清浄乾燥空気中の２５ｐｐｍトルエンの室温流は蓋のポートを通ってドライブ１６０内に流入させられた。このポートは４０ｍｌ／分の容積流量でテストサンプルの上流側にあった。ドライブ内部のトルエン濃度をモニタリングするために、蓋の第２のポートが剛性ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）チューブで、ＦＩＤ２１０に接続された。データは、テスト継続中にわたって、サンプル濃度と、２５ｐｐｍの公称入口濃度との比から百分率を算出することにより分析された。
【００５０】
−受動ディスクドライブ吸着テスト−
このテストは、静的条件下での吸着フィルタによる、つまり顕著な対流気流のない状態で一体の気体／蒸気濃度において吸着を行うことによる、揮発性有機汚染物質の吸着取込量を測定するために構成される。吸着フィルタの性能は、吸着速度に関連して量化される。吸着速度は、単位時間当たりの吸着フィルタの平均重量増加である。
【００５１】
受動吸着取込量を測定するために、例の剛性の多機能フィルタが、底面全体をカバーする小さなプラスチックシートに付着され、これにより拡散チューブへの入口が完全にシールされた。フィルタの下側から突出するプラスチックシート部分に小さな孔が開けられており、これは微量天秤に取り付けられたフックからフィルタを懸架するのに使用された。ガラスのサンプルチャンバは、サンプルの周りでシールされた。一定温度の浴からの水がサンプルチャンバを取り囲むジャケットを通して再循環させられた。この再循環は、システムが２５℃の定常温度に達するまで行われた。次いでチャンバは、微量天秤がサンプルから湿分を除去したことを示す一定重量を記録するまで、清浄乾燥空気で洗浄された。
【００５２】
蒸気吸着プロセスを開始するために微量天秤が風袋控除され、トルエンと空気との混合物が流れコントローラを通され、下方及び外側から頂部のベントを通してチャンバ内に流入させられる。トルエン流は１リットル／分の容積流量と、２５ｐｐｍの容積濃度を有していた。この容積流量とサンプルチャンバの横断面積とに基づいて、線流れの速度が０．９ｍｍ／秒付近で算出された。この線流れの速度は、装置を通る対流を防ぐのに十分に低いという仮定のもとに選択された。対流は吸着速度に不都合な影響を与える場合がある。装置の重量は数時間モニタリングされ、コンピュータに基づくデータ取得システムを使用して記録された。データ記録は、時間に対する装置の重量データを介して線形回帰を行うことにより分析された。結果として生じた勾配は、フィルタの開口を介した受動吸着速度の尺度を提供する。開口はディスクドライブ内部と直接的に流体接続することになる。
【００５３】
−粒子除去テスト−
Ｍａｘｔｏｒ  Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｍａｘモデル番号９０８４５０４ディスクドライブが購入された。ディスクドライブが開かれ、ヘッドが取り外された。加えて、現存の再循環フィルタを支持するための、コーナーのポストが取り外された。被検フィルタは前に存在していた再循環フィルタと同じ位置に設けられたベース注型物にそれぞれが付着された。
【００５４】
次いでディスクドライブが再シールされた。ディスクドライブがパージされ、次いで０．１μｍ及び０．３μｍの粒子から成る流れを充填された。ディスクドライブ内の粒子数が平衡にさせられ、次いで粒子の流れが停止された。フィルタが粒子を捕集するのに伴い、ドライブ空気スペース内における粒子減衰速度が記録された。このテストではフィルタの効率が高くなればなるほど、９９．９％の除去率にかかる時間が短くなった。
【００５５】
−例−
例１
ディスクドライブのコーナーに組み入れるために全体的に丸みを帯びた三角形の幾何学的形状を有し、２．０ｃｍ×１．７ｃｍ×３．０ｃｍの全体的な寸法を有する本発明のフィルタが以下に述べるように製造された。
それぞれ、Delnet 0707ポリプロピレンのスクリム（デラウェア州ミドルタウン在、Applied Extrusion Technologies, Inc.）と、Reemay B2004不織ポリエステル（テネシー州オールドヒッコリー在、Reemay, Inc.）と、ＧＯＲＥ−ＴＲＥＴ（登録商標）再循環濾材（メリーランド州、エルクトン在、W.L. Gore & Associates, Inc.から入手可能）から成る静電フェルト材料とから成る３つの層が、２．０ｃｍ×１．７ｃｍ×３．０ｃｍの全体的な寸法を有する雌型に被せられ、これにより、スクリム材料は雌型に面した。４．９ｃｍの曲率半径を有する型を反映するように、３．０ｃｍの寸法が成形された。部分の全体的な形状は９０度の角度の代わりに０．８ｃｍの曲率半径を有する直角三角形である。雌型は型セットと共に配置された６つの真空孔を有しており、室温にあった。層は雌型に被せられ、雌型は超音波シーラー内部に配置され、真空がターンオンされて、６つの真空孔を通過させられた。雌型の寸法全体のそれぞれよりも０．２ｍｍだけ小さく製作された雄型が３４０°Ｆに加熱された。雌及び雄の型セットが Model Phase II Arbor Press内に置かれた。次いで雄型が雌型内に静かに押し込まれた。型の重量以外の付加的な圧力は用いられなかった。このようなステップにより、型の形状を有し、内部にキャビティを有する積層シートから、成形品が製作された。
【００５６】
次いでポリプロピレン／ｅＰＴＦＥ膜から成る二層ラミネートが、成形品の頂部に配置され、これによりラミネートは実質的に平面状のフィルタ層の蓋を形成するようにキャビティを覆った。ラミネートは、０．２μｍの平均孔サイズと、０．００２７〜０．００３９インチの厚さと、１０〜１８秒の範囲のガーリー（Gurley）数とを有するｅＰＴＦＥ膜を使用して形成された。ポリプロピレンは、互いに８０度の角度で二軸延伸された繊維を有する０．０２０インチの厚さのスクリーンであった。ストランドカウントは、平均４３．５ストランド／インチであった。積層は、２２０℃及び５０ｐｓｉａの条件の熱と圧力とによって行われた。ラミネートのポリプロピレン側が、吸着剤を含有する成形品に向けられた。
【００５７】
二層ラミネートは以下のように、成形品に結合された。超音波シーラーは、４０ｋｈｚの定格出力を有する Dukane Model 351 Autotraceであった。超音波装置には以下の設定値が用いられた：ダイヤルは８５ｐｓｉシール圧を有する最大出力に設定された。作動圧設定値は１．４５であった。保持時間は、０．９５秒の溶接時間を加えて２．８秒であった。
【００５８】
２ミルポリエステルフィルム支持体の両面に形成された永続的な耐高温性、低ガス発生量を有する０．００１”厚（０．０２５ｍｍ）のアクリル感圧接着剤の２つの層から成る両面接着テープの接着層が、実質的に平面状のフィルタ層の外面に配置され、これによりテスト中、ディスクドライブにフィルタを固定した。結果として得られたフィルタは本明細書中に記載された形式でテストされた。
【００５９】
例２
全体的に図１に示した構成要件を有する粘着式吸着フィルタが形成された。このフィルタの一方の側は、ディスクの曲率を反映するように成形された。フィルタは以下のプロセス及び材料を用いて製造された。
例１において記載したような３つの材料層が、２．０ｃｍ×１．７ｃｍ×３．０ｃｍの全体的な寸法を有する雌型に被せられ、これによりスクリム材料が雌型に面した。４．９ｃｍの曲率半径を有する型を反映するように、３．０ｃｍの寸法が成形された。部分の全体的な形状は９０度の角度の代わりに０．８ｃｍの曲率半径を有する直角三角形である。雌型は型セットと共に配置された６つの真空孔を有しており、室温にあった。層は雌型に被せられ、雌型は超音波シーラー内部に配置され、真空がターンオンされて、６つの真空孔を通過させられた。雌型の寸法全体のそれぞれよりも０．２ｍｍだけ小さく製作された雄型が３４０°Ｆに加熱された。雌及び雄の型セットが Model Phase Arbor Press内に置かれた。次いで雄型が雌型内に静かに押し込まれた。型の重量以外の付加的な圧力は用いられなかった。このようなステップにより、型の形状を有し、内部にキャビティを有する積層シートから、成形品が製作された。
【００６０】
第２の成形部分は、延伸膨張ＰＴＦＥとポリプロピレン裏地とから形成された。ラミネートは、０．２ミクロンの平均孔サイズと、０．００２７〜０．００３９インチの厚さと、１０〜１８秒の範囲のガーリー（Gurley）数とを有する膜から形成された。ポリプロピレンは、互いに８０度の角度で二軸延伸された繊維を有する０．０２０インチの厚さのスクリーンであった。ストランドカウントは、平均４３．５ストランド／インチであった。積層は、２２０℃及び５０ｐｓｉａの条件の熱と圧力とによって行われた。１．８５０ｃｍ×１．５５０ｃｍ×２．８５０ｃｍの寸法を有していることを除けば、上述の第１の雌型と実質的に同一の形状を有する雌型が、６つの真空孔を有する状態で得られた。ラミネートがこの雌型に被せられ、雌型は超音波シーラー内部に配置され、真空がターンオンされて、６つの真空孔を通過させられた。雌型はこの手順中、室温にあった。雌型の寸法全体のそれぞれよりも０．２ｍｍだけ小さく製作された雄型が３４０°Ｆに加熱され、雌型内に配置され、これによりラミネートは型セットの間に保持された。型セットは上述の Arbor Press内に置かれ、雄型が雌型内に静かに押し込まれた。このようなステップにより、型の形状を有し、内部にキャビティを有する積層シートから、第２の成形品が製作された。
【００６１】
次いで第２の成形品は、まだ第１の雌型内にある第１の成形品内部に配置され、この集成体は超音波シーラー内に配置された。真空がターンオンされて、５００ｇのばらの活性炭から成る吸着剤が第２の成形品のキャビティ内に配置された。活性炭は０．６ｍｍの平均直径と、１２００ｍ2／グラムの固有表面積と、０．５７ｃｃ／グラムの孔容積とを有した。
次いで成形品の頂部に、第２の成形品を製作するのに使用されたのと同じポリプロピレン／ｅＰＴＦＥ膜から成る二層ラミネートが配置され、これによりラミネートは実質的に平面状のフィルタ層から成る蓋を形成するように吸着剤充填物を覆った。ラミネートのポリプロピレン側が、吸着剤を含有する成形部分に向けられた。
【００６２】
実質的に平面状の二層ラミネートは、吸着剤を含有する成形部分に、次のように結合された。超音波シーラーは、４０ｋｈｚの定格出力を有する Dukane Model 351 Autotraceであった。超音波装置には以下の設定値が用いられた：ダイヤルは８５ｐｓｉシール圧を有する最大出力に設定された。作動圧設定値は１．４５であった。保持時間は、０．９５秒の溶接時間を加えて２．８秒であった。
２ミルポリエステルフィルム支持体の両面に形成された永続的な耐高温性、低ガス発生量を有する０．００１”厚（０．０２５ｍｍ）のアクリル感圧接着剤の２つの層から成る両面接着テープの接着層が、実質的に平面状のフィルタ層の外面に配置され、これによりテスト中、ディスクドライブにフィルタを固定した。結果として得られたフィルタは本明細書中に記載された形式でテストされた。
【００６３】
例３
図２において説明したフィルタが製造された。フィルタの実質的に平面状の蓋に、拡散チューブが付着された。この拡散チューブは、２ミルポリエステルフィルム支持体の両面に形成された永続的な耐高温性、低ガス発生量を有する０．００１”厚（０．０２５ｍｍ）のアクリル感圧接着剤の２つの層から成る両面接着テープの接着層で間に合わされた。拡散チューブ孔はこの層内に切り込まれ、一方の端部がドライブのベースプレートを通る孔と整合するように形成された。この孔は拡散チューブの長さの大部分と共に、０．００２”厚（０．０５１ｍｍ）のポリエステル支持体上に形成された永続的な耐高温性、低ガス発生量を有する０．００１”厚（０．０２５ｍｍ）のアクリル感圧接着剤の層から成る片面接着テープでカバーされた。拡散チューブの他方の端部は、空気流がフィルタ層を通ってドライブ内に入るのを可能にするために、カバーしないままにされた。テスト中、ディスクドライブにフィルタを固定するのに、拡散チューブ上で露出した接着層が使用された。結果として得られたフィルタは本明細書中に記載された形式でテストされた。
【００６４】
例４
全体的に図１に示したフィルタが、一方の側にディスクの曲率を反映する形状を有する状態で形成された。フィルタは以下のプロセス及び材料を用いて製造された。
延伸膨張ＰＴＦＥとポリプロピレン裏地とから成るラミネートが形成された。ラミネートは、０．２ミクロンの平均孔サイズと、０．００２７〜０．００３９インチの厚さと、１０〜１８秒の範囲のガーリー数とを有する膜から形成された。ポリプロピレンは、互いに８０度の角度で二軸延伸された繊維を有する０．０２０インチの厚さのスクリーンであった。積層は、２２０℃及び５０ｐｓｉａの条件の熱と圧力とによって行われた。
【００６５】
ラミネートは、２．０ｃｍ×１．７ｃｍ×３．０ｃｍの全体的な寸法を有する雌型に被せられ、これによりスクリム材料が雌型に面した。４．９ｃｍの曲率半径を有する型を反映するように、３．０ｃｍの寸法が成形された。部分の全体的な形状は９０度の角度の代わりに０．８ｃｍの曲率半径を有する直角三角形である。雌型は型セットと共に配置された６つの真空孔を有しており、室温にあった。層は雌型に被せられ、雌型は超音波シーラー内部に配置され、真空がターンオンされて、６つの真空孔を通過させられた。雌型の寸法全体のそれぞれよりも０．２ｍｍだけ小さく製作された雄型が３４０°Ｆに加熱された。雌及び雄の型セットが Model Phase II Arbor Press内に置かれた。次いで雄型が雌型内に静かに押し込まれた。型の重量以外の付加的な圧力は用いられなかった。このようなステップにより、型の形状を有し、内部にキャビティを有する積層シートから、成形品が製作された。
【００６６】
次いで上述のものと同じ雌型セットに、三層構造が被せられた。それぞれ Delnet 0707ポリプロピレンのスクリム（デラウェア州ミドルタウン在、Applied Extrusion Technologies, Inc.）と、Reemay B2004不織ポリエステル（テネシー州オールドヒッコリー在、Reemay, Inc.）と、ＧＯＲＥ−ＴＲＥＴ（登録商標）再循環濾材（メリーランド州、エルクトン在、W.L. Gore & Associates, Inc.から入手可能）から成る静電フェルト材料とから成る３つの層が、雌型に被せられ、これにより、スクリム材料は雌型に面した。３つの層を型セットの形状に成形するために、上述のステップと同じステップが用いられた。
【００６７】
第１のステップで製作されたｅＰＴＦＥラミネートが、成形された三層構造内に配置された。次いで２つの成形品は超音波シーラー内部の雌型内に配置され、真空がターンオンされた。成形されたキャビティ内部には、５００ｍｇのシリカゲルと、２００ｍｇの処理された活性炭とから成る吸着剤が成形されたキャビティ内部に配置された。
成形品の頂部に、例の第１のステップに使用されたのと同じポリプロピレン／ｅＰＴＦＥ膜から成るラミネートが配置され、これによりラミネートは実質的に平面状のフィルタ層から成る蓋を形成するように吸着剤充填物を成形部分に向かって覆った。次いで蓋は集成体を完成するために、超音波シーラーで成形部分にシールされた。具体的には超音波シーラーは、４０ｋｈｚの定格出力を有するDukane Model 351 Autotraceであった。超音波装置には以下の設定値が用いられた。ダイヤルは８５ｐｓｉシール圧を有する最大出力に設定された。作動圧設定値は１．４５であった。保持時間は、０．９５秒の溶接時間を加えて２．８秒であった。
【００６８】
フィルタの実質的に平面状の蓋には、拡散チューブが付着された。この拡散チューブは、２ミルポリエステルフィルム支持体の両面に形成された永続的な耐高温性、低ガス発生量を有する０．００１”厚（０．０２５ｍｍ）の２つのアクリル感圧接着層から成る両面接着テープ層で間に合わされた。拡散チューブ孔はこの層内に切り込まれ、一方の端部がドライブのベースプレートを通る孔と整合するように形成された。この孔は拡散チューブの長さの大部分と共に、０．００２”厚（０．０５１ｍｍ）のポリエステル支持体上に形成された永続的な耐高温性、低ガス発生量を有する０．００１”厚（０．０２５ｍｍ）のアクリル感圧接着剤の層から成る片面接着テープでカバーされた。拡散チューブの他方の端部は、空気流がフィルタ層を通ってドライブ内に入るのを可能にするために、カバーしないままにされた。テスト中、ディスクドライブにフィルタを固定するのに、拡散チューブ上で露出した接着層が使用された。結果として得られたフィルタは本明細書中に記載された形式でテストされた。
例において製作された多数のフィルタが、本明細書中で前述した粒子除去テストを受けた。その結果を下に示す。
【００６９】
【表１】
0004402329.tif 000002
【００７０】
図１２は、ディスクドライブから０．３ミクロン粒子を除去するのに要する時間（秒）を、非再循環フィルタを有する状態（濃い線）と、例１において説明したフィルタを有する状態（薄い線）とで示すグラフである。
図１３は、ディスクドライブから０．３μｍの粒子を除去するのに要する時間（秒）を、非再循環フィルタを有する状態（濃い線）と、例３において説明したフィルタを有する状態（薄い線）とで示すグラフである。
図１４は、ディスクドライブから０．３μｍの粒子を除去するのに要する時間（秒）を、非再循環フィルタを有する状態（濃い線）と、例４において説明したフィルタを有する状態（薄い線）とで示すグラフである。
【００７１】
例４で製作されたフィルタのブリーザフィルタの機能性が、本明細書中で前述した手順を用いてテストされた。テストはドライブ運転状態、ならびに、主としてブリーザフィルタだけが機能してドライブは運転していない状態の双方で行われた。それぞれの条件毎に３回行われた反復試験に対応して、以下に表２に示す結果が、算出された平均値と清浄化効率パーセントと共に得られた。
【００７２】
【表２】
0004402329.tif 000003
【００７３】
これは、ブリーザフィルタが良好に機能し、再循環フィルタとブリーザフィルタとの組み合わせ（ドライブがオンの条件）がいずれかのフィルタだけの状態よりも良好に働くことを示している。
次いで、例４のフィルタの吸着ブリーザ機能性が、例４において説明したフィルタと、比較のため標準的な非吸着ブリーザと、吸着ブリーザフィルタとに、２５ｐｐｍのトルエンを有する空気を強制的に通すことによりテストされた。その結果を図１５に、標準的な粒子非吸着ブリーザフィルタに対して本発明のフィルタをプロットして示す。この結果は、本発明のフィルタが吸着ブリーザとして働き、トルエンを吸着するように機能することを期待されることを示している。
【００７４】
次いで、フィルタ周囲の循環空気中の汚染物を吸着することに関する、例４で製作されたフィルタの有機吸着機能性が、トルエン負荷空気の定常流でドライブを負荷し、フィルタを有する状態及び有さない状態で運転している時のドライブをサンプリングすることにより、前述のようにテストされた。その結果を図１６に示す。これは、フィルタが再循環空気中のトルエンを吸着し、フィルタが存在しないドライブに比べて、ドライブを約９０％清浄に保つことができることを示す。
【００７５】
例４のフィルタがさらに、前述のような受動吸着テストでテストされた。単位時間当たりの重量増加を図１７に示す。この結果は、フィルタが受動モードで働き、受動状態又は休止（非動作）状態で、内部ドライブ構成部分から発生したガスの汚染物質を吸着するようになることを示している。
本発明の具体的な実施例を図示し、説明してきたが、本発明はこのような図面及び説明に限定されるものではない。請求の範囲内で本発明の一部として変更及び改変を組み込み、具体化できることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１Ａは、本発明の改良型多機能成形フィルタの１つの実施例を示す頂面斜視図である。図１Ｂは、図１Ａに示したフィルタの底面斜視図である。
【図２】  図２Ａは、コンピュータディスクドライブアセンブリ内に配置された本発明の１つの実施例を示す頂面図である。図２Ｂは、図２Ａのｘ−ｘ’線に沿って示す斜視図である。
【図３】  本発明の１つの実施例を示す横断面図である。
【図４】  拡散チューブを組み込んだ本発明の別の実施例を示す横断面図である。
【図５】  吸着剤及び拡散チューブ双方を組み込んだ本発明の別の実施例を示す頂面図である。
【図６】  ディスクドライブハウジングの通気孔に図５のフィルタを被せた状態を示す図である。
【図７】  本発明の１つの実施例を、ディスクドライブをシールするためのガスケットがフィルタに取り付けられた状態で示す頂面図である。
【図８】  本発明の１つの実施例を、ディスクドライブ内の振動を低減するための減衰材料がフィルタに取り付けられた状態で示す頂面図である。
【図９】  本明細書中に含まれるテストの説明にしたがってフィルタをテストするのに使用される粒子捕獲装置を示す概略図である。
【図１０】  本明細書中に含まれるテストの説明にしたがってフィルタをテストするのに使用されるブリーザ性能のための装置を示す概略図である。
【図１１】  本明細書中に含まれるテストの説明にしたがってフィルタをテストするのに使用される蒸気相汚染物質捕獲装置を示す概略図である。
【図１２】  例１に記載したフィルタの粒子捕獲効率を示すグラフである。
【図１３】  例３に記載したフィルタの粒子捕獲効率を示すグラフである。
【図１４】  例４に記載したフィルタの粒子捕獲効率を示すグラフである。
【図１５】  例４に記載したフィルタの吸着ブリーザ性能を示すグラフである。
【図１６】  例４に記載したフィルタの有機物質（トルエン）吸着性能を示す図である。
【図１７】  受動的な吸着テストを受けたときの、例４に記載したフィルタの単位時間当たりの重量増加を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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