(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定の回転速度で円盤の回転を維持し、円盤上の摺動面に対して摺動子の浮上状態を確立する工程と、一定の回転速度で円盤の回転を維持しつつ摺動面に垂直な垂直駆動力を用いて摺動子を摺動面に向けて駆動し、摺動面から離れた摺動子を摺動面に接触させる工程と、摺動面に摺動子が接触した瞬間に、摺動面から摺動子に伝わる吸着力に基づき摺動面に沿って摺動子の変位を引き起こす吸着接線力を測定する工程と、一定の回転速度で円盤の回転を維持しつつ摺動子および摺動面の接触後に押し付け力で摺動面に摺動子を押し付け、吸着力および摩擦力に基づき摺動面に沿って摺動子の変位を引き起こす総接線力を測定する工程と、前記総接線力および前記吸着接線力の差分量を算出する工程と、接触中の前記垂直駆動力、および、摺動子に吸着接線力が伝えられる瞬間の接触開始時垂直駆動力の差分量を算出する工程と、これら２つの差分量に基づいて摩擦係数を算出する工程とを備えることを特徴とする摩擦係数測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の摩擦係数測定方法において、前記７つの工程が繰り返されることを特徴とする摩擦係数測定方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の摩擦係数測定方法において、前記垂直駆動力を連続的に増加させて前記押し付け力を生起させ、垂直駆動力の変化具合を測定する工程と、前記吸着接線力が生じる瞬間から前記総接線力が最大になるまでの変化具合を測定する工程と、２つの変化具合に基づいて前記接触開始時垂直駆動力を特定する工程とをさらに備えることを特徴とする摩擦係数測定方法。
【請求項４】
請求項３に記載の摩擦係数測定方法において、前記接触開始時垂直駆動力は、前記摺動子を支持する支持ばねのばね定数と、前記摺動面に向かう摺動子の変位とに基づいて特定されることを特徴とする摩擦係数測定方法。
【請求項５】
請求項４に記載の摩擦係数測定方法において、前記摺動面に向かう摺動子の変位はレーザードップラー効果に基づいて測定されることを特徴とする摩擦係数測定方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の摩擦係数測定方法において、前記吸着接線力および前記総接線力は、前記摺動子を支持する支持ばねの接線方向ばね定数と、前記摺動面の移動方向に沿った摺動子の変位とに基づいて算出されることを特徴とする摩擦係数測定方法。
【請求項７】
請求項６に記載の摩擦係数測定方法において、前記移動方向に沿った摺動子の変位はレーザードップラー効果に基づいて測定されることを特徴とする摩擦係数測定方法。
【請求項８】
一定の回転速度で円盤の回転を維持し、円盤上の摺動面に対して摺動子の浮上状態を確立する工程と、一定の回転速度で円盤の回転を維持しつつ第１荷重を用いて摺動子を摺動面に押し付ける工程と、一定の回転速度で円盤の回転を維持しつつ第１荷重より大きな第２荷重を用いて前記摺動面に前記摺動子を押し付ける工程と、第１および第２荷重が各々作用する際に、摺動面から摺動子に伝わる吸着力および摩擦力に基づき摺動子の変位を引き起こす接線力を測定する工程と、第１および第２荷重の差分量および２つの接線力の差分量に基づき摩擦係数を算出する工程とを備えることを特徴とする摩擦係数測定方法。
【請求項９】
請求項８に記載の摩擦係数測定方法において、前記第２荷重の値は、前記第１荷重の値を含むように時間とともに変化させられることを特徴とする摩擦係数測定方法。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の摩擦係数測定方法において、前記接線力は、前記摺動子を支持する支持ばねの接線方向ばね定数と、前記摺動面の移動方向に沿った摺動子の変位とに基づいて算出されることを特徴とする摩擦係数測定方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の摩擦係数測定方法において、前記変位はレーザードップラー効果に基づいて測定されることを特徴とする摩擦係数測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、摺動子および摺動面間の摩擦係数を測定する方法に関し、特に、磁気ディスク装置に組み込まれて使用される磁気ヘッドおよび磁気ディスク表面間の摩擦係数を測定する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、磁気ディスク装置の分野では、記録密度向上のために、磁気ヘッドと磁気ディスク表面とを接触させ続ける接触記録方式が検討されている。こうした接触記録方式の磁気ディスク装置を実用化するには、磁気ヘッドおよび磁気ディスク表面間の正確な摩擦評価が不可欠と考えられる。
【０００３】
従来、摩擦係数の検出には、例えば特開平２−１９８３３７号公報に開示される摩擦係数測定方法が用いられた。この摩擦係数測定方法では、一定速度で回転する磁気ディスクの表面に摺動子が一定の押し付け力で押し付けられ、摺動子および磁気ディスク表面間に生じる摩擦力が検出された。検出された摩擦力と押し付け力の大きさとに基づいて単純に摩擦係数が算出された。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
実際の磁気ディスク装置では、磁気ヘッドや磁気ディスクの摩耗を軽減させるために磁気ディスク表面に潤滑膜が被覆されることが考えられる。こうした潤滑膜は、多くの場合、微小重量の磁気ヘッドに対して吸着力を発揮する。この吸着力は、外部からの押し付け力の有無に拘らず作用するものである。したがって、上記従来の摩擦係数測定方法に基づいて摩擦係数を算出すると、吸着力の働きによって摩擦係数が実際よりも大きめに導き出されることとなった。摺動子には、押し付け力と吸着力とによって垂直抗力が作用するからである。吸着力を考慮して摩擦係数が検出されていなかったのである。
【０００５】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、摺動面の吸着力が作用する摺動子に対して正確な動摩擦係数を検出することができる摩擦係数測定方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１発明によれば、摺動面に垂直な垂直駆動力を用いて、移動する摺動面に向けて摺動子を駆動し、摺動面から離れた摺動子を摺動面に接触させる工程と、摺動面に摺動子が接触した瞬間に摺動面から摺動子に伝わる吸着接線力を測定する工程と、押し付け力で摺動面に摺動子が押し付けられている間に摺動面から摺動子に伝わる総接線力を測定する工程とを備えることを特徴とする摩擦係数測定方法が提供される。
【０００７】
吸着接線力は、押し付け力による摩擦力の影響が排除された純粋な吸着力に起因する接線力と考えられることから、吸着接線力を測定することによって吸着力の影響を知ることができる。したがって、特定された吸着力の影響を総接線力から差し引くことによって吸着力の影響が排除された純粋な押し付け力のみによる摩擦力を知ることができる。この摩擦力を用いて摺動面および摺動子間に働く動摩擦係数を算出すれば、摺動面からの吸着力に左右されない正確な動摩擦係数を得ることができる。しかも、動摩擦係数が算出されるだけでなく吸着力の大きさも算出されることができる。
【０００８】
動摩擦係数を算出するには、例えば、総接線力および吸着接線力の差分量を算出するとともに、接触中の垂直駆動力および接触開始時垂直駆動力の差分量を算出すればよい。垂直駆動力の差分量によって押し付け力が与えられることから、垂直駆動力の差分量を用いて２つの駆動力の差分量を除算すれば動摩擦係数は得られる。ここで、接触開始時垂直駆動力は、摺動面に摺動子が接触した瞬間に摺動子に加えられる垂直駆動力によって特定される。総接線力および吸着接線力の差分量を算出すれば、吸着力の影響が排除されて本来の摩擦力のみが残存する。その結果、摺動面からの吸着力に左右されない正確な動摩擦係数を得ることができる。
【０００９】
こうした摩擦係数測定方法を用いる場合、垂直駆動力を周期的に変化させ、摺動面から離れた摺動子を摺動面に接触させる工程や押し付け力を生成する工程を繰り返しつつ吸着接線力および総接線力の測定を繰り返せば、外乱の影響を極力排除して一層正確な動摩擦係数を得ることができる。
【００１０】
吸着接線力および総接線力は、摺動子を支持する支持ばねの接線方向ばね定数と、摺動面の移動方向に沿った摺動子の変位とに基づいて算出されればよい。ばね定数と摺動子の変位との積によって駆動力は表されるからである。摺動子の変位は、例えばレーザードップラー効果を利用したレーザードップラー速度計やレーザードップラー流速計を用いて測定されればよい。
【００１１】
上記摩擦係数測定方法では、垂直駆動力を連続的に増加させて押し付け力を生起させてもよい。垂直駆動力の変化具合を測定し、同時に、吸着接線力が生じる瞬間から総接線力が最大になるまでの変化具合を測定すれば、測定された２つの変化具合を互いに比較することによって、摺動子に吸着接線力が伝えられる瞬間の接触開始時垂直駆動力を特定することができる。
【００１２】
接触開始時垂直駆動力は、摺動子を支持する支持ばねの垂直方向ばね定数と、摺動面に向かう摺動子の変位とに基づいて算出されればよい。ばね定数と摺動子の変位との積によって駆動力は表されるからである。例えば摺動子の変位を静電アクチュエータで生成する場合には、印加電圧と駆動力との関係を予め測定しておけば、印加電圧に基づいて駆動力を推定することができる。接触開始時垂直駆動力は、支持ばねの垂直方向ばね定数と、レーザードップラー振動計で測定される摺動子の垂直方向変位とによって求められてもよい。
【００１３】
また、第２発明によれば、第１荷重を用いて、一定速度で移動する摺動面に摺動子を押し付ける工程と、第１荷重より大きな第２荷重を用いて前記摺動面に前記摺動子を押し付ける工程と、第１および第２荷重が各々作用する際に、摺動面から摺動子に伝わる接線力を測定する工程とを備えることを特徴とする摩擦係数測定方法が提供される。
【００１４】
第１荷重が作用する際の接線力と、第２荷重が作用する際の接線力とには、摺動面から作用する吸着力の影響が均等に及ぶ。したがって、例えば両者の差分量を特定することによって、吸着力の影響を消去させ、純粋な押し付け力による摩擦力に従った接線力を得ることができる。この摩擦力を用いて摺動面および摺動子間に働く動摩擦係数を算出すれば、摺動面からの吸着力に左右されない正確な動摩擦係数を得ることができる。
【００１５】
動摩擦係数を算出するには、例えば、第１および第２荷重の差分量を予め設定しておけばよい。設定された荷重の差分量を用いて２つの接線力の差分量を除算すれば動摩擦係数は得られる。
【００１６】
こうした摩擦係数測定方法を用いる場合、荷重を周期的に変化させ、第１および第２荷重を摺動子に繰り返し作用させながら接線力の測定を繰り返せば、外乱の影響を極力排除して一層正確な動摩擦係数を得ることができる。
【００１７】
２つの接線力は、摺動子を支持する支持ばねの接線方向ばね定数と、摺動面の移動方向に沿った摺動子の変位とに基づいて算出されればよい。ばね定数と摺動子の変位との積によって駆動力は表されるからである。摺動子の変位は、例えばレーザードップラー効果を利用したレーザードップラー速度計やレーザードップラー流速計を用いて測定されればよい。
【００１８】
以上の摩擦係数測定方法では、磁気ディスクに対向するスライダ本体と、このスライダ本体に相対変位可能に支持される摺動子と、スライダ本体上に設置されて、磁気ディスク表面に摺動子を押し付ける押し付け力を発揮する駆動源とを備える磁気ディスク装置用ヘッドスライダが用いられることができる。
【００１９】
こうした磁気ディスク装置用ヘッドスライダを用いれば、磁気ディスク装置に組み込まれるヘッドスライダの実際の動作環境に近い環境下で動摩擦係数を測定することが可能となる。例えば、駆動源に静電アクチュエータを用いれば、摺動子に作用させる微小な垂直駆動力や荷重を簡単に生成することができ、その結果、ヘッドスライダの挙動を正確に観察することが可能となる。
【００２０】
こうした磁気ディスク装置用ヘッドスライダに組み込まれる摺動子の変位を測定するにあたっては、スライダ本体に設置される静電容量型変位センサが用いられてもよい。こうした静電容量型変位センサを用いれば、摺動子に書き込み／読み出し素子を設け、実際の磁気ディスク装置の使用環境で動摩擦係数や吸着力を測定することが可能となる。
【００２１】
なお、前述した摩擦係数測定方法を用いれば、磁気ディスク以外の摺動面に対して動摩擦係数を測定することもできる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。
【００２３】
図１は本発明に係る摩擦係数測定装置の一部平面図を示す。この摩擦係数測定装置１０は、一般の磁気ディスク装置と同様に、例えばスピンドルモータ（図示せず）の働きによって回転軸回りで回転する磁気ディスク１１を備える。磁気ディスク１１は、例えばガラスや石英といった透明な材料から形成される。
【００２４】
図２を併せて参照し、磁気ディスク１１の裏面すなわち摺動面１１ａには、摺動子１２が取り付けられたヘッドスライダ１３が対向する。このヘッドスライダ１３は、一般の磁気ディスク装置と同様に、ヘッド支持バネ１４を介して、例えば揺動軸回りで揺動するキャリッジ（図示せず）の先端に取り付けられる。
【００２５】
ヘッドスライダ１３のスライダ本体１５には、磁気ディスク１１の摺動面１１ａに対向する絶縁体の浮上面層１６が形成される。この浮上面層１６に形成された貫通孔１７に摺動子１２の先端が進入する。進入した摺動子１２の先端は磁気ディスク１１の摺動面１１ａに向き合う。
【００２６】
磁気ディスク１１が回転すると、摺動面１１ａに発生する空気流れが浮上面層１６に作用し、スライダ本体１５には、摺動面１１ａから離れる方向に浮上力が加えられる。その結果、その浮上力とヘッド支持バネ１４のバネ力とが均衡する高さでヘッドスライダ１３は摺動面から浮上し続けることとなる。浮上面層１６には、一般の浮上ヘッドスライダと同様に、ＡＢＳ面（空気軸受け面）を形成する突条レールや、ＡＢＳ面と摺動面１１ａとの接触面積の減少によって摺動面１１ａ上の潤滑膜による吸着を軽減させる吸着防止パッドなどが形成されていてもよい。
【００２７】
磁気ディスク１１の表面にはレーザードップラー速度計（ＬＤＶ）１８が配置される。このレーザードップラー速度計１８は、磁気ディスク１１の回転方向ＲＯＤに沿った一平面上でディスク面の鉛直方向に対して角度θで進入する１対のレーザービームＬＢ１、ＬＢ２を照射する。レーザービームＬＢ１、ＬＢ２は、透明な磁気ディスク１１を通り抜けて、貫通孔１７から突き出る摺動子１２の先端に向けられる。レーザードップラー速度計１８は、周知の通り、摺動子１２から反射されるレーザービームＬＢ１の速度および角度θと、同じく摺動子１２から反射されるレーザービームＬＢ２の速度および角度θとから、ドップラー効果に基づき、磁気ディスク１１の回転方向ＲＯＤすなわち摺動面１１ａの移動方向に沿った摺動子１２の移動速度や、摺動面１１ａの垂直方向に沿った摺動子１２の移動速度を算出する。ここでは、顕微鏡（図示せず）を用いて、レーザービームＬＢ１、ＬＢ２を正確に摺動子１２の先端に照射させることが望ましい。
【００２８】
図３に示されるように、摺動子１２は、弾性梁２０によって、スライダ本体１５に形成される窓孔２１内に支持される。弾性梁２０は、磁気ディスク１１の半径方向ＲＡＤに沿ったばね定数ｋｙの働きに応じて、スライダ本体１５に対する摺動子１２の磁気ディスク１１の回転方向変位すなわち周速方向変位を許容する。同時に、弾性梁２０は、ディスク面鉛直方向に沿ったばね定数ｋｚの働きに応じて、スライダ本体１５に対する摺動子１２のディスク面鉛直方向変位を許容する。こうして摺動子１２は、スライダ本体１５に対して相対変位可能に支持されることとなる。
【００２９】
スライダ本体１５には、摺動面１１ａに垂直な垂直駆動力を発揮する駆動源としての静電アクチュエータ２２が設置される。この静電アクチュエータ２２は、浮上面層１６に形成される電極２３と、摺動子１２上に形成されて電極２３に対向する導電体２４とを備える。この静電アクチュエータ２２によれば、電極２３と導電体２４との間に形成される空気層に印加される電圧Ｖの大きさに応じて垂直駆動力が生成される。ここでは、摺動子１２全体が導電体２４に形成されてもよい。
【００３０】
次に第１実施形態に係る摩擦係数測定方法を詳述する。まず、例えば７０００ｒｐｍや１００００ｒｐｍといった高速な回転速度で磁気ディスク１１を回転させる。すると、摺動面１１ａに沿って生成された空気流れがヘッドスライダ１３の浮上面層１６に作用する。その結果、ヘッドスライダ１３は、任意の浮上高さで摺動面１１ａから浮上する。摺動子１２は摺動面１１ａから離れている。ここでは、回転速度は一定に保たれ、動摩擦係数μの測定中に浮上高さは一定に保持されるものとする。
【００３１】
ここで、静電アクチュエータ２２に電圧Ｖを印加し、摺動子１２に、例えば「０」から直線的に増大する垂直駆動力Ｐｄｒｖを作用させる。ここでは、例えば図５（ａ）に示すように、振幅Ｐ１で垂直駆動力Ｐｄｒｖの増減を繰り返させる。垂直駆動力Ｐｄｒｖは三角波を形成する。
【００３２】
垂直駆動力Ｐｄｒｖが「０」から増大していくと、図５（ｂ）に示すように、摺動面１１ａから離れていた摺動子１２は、摺動面１１ａに向けて駆動され、続いて摺動面１１ａに接触する。摺動面１１ａに摺動子１２が接触した瞬間には、図５（ｃ）に示すように、摺動子１２に押し付け力Ｐｌｏａｄが作用しておらず、したがって、押し付け力による摩擦も生じていない。ただし、摺動面１１ａ上に形成された潤滑膜から吸着力が作用することによって、摺動面１１ａから摺動子１２に吸着接線力が伝わる。この吸着接線力が加わると、摺動子１２は、移動する摺動面１１ａに引き摺られて回転方向ＲＯＤに変位する。以下、このときの垂直駆動力Ｐｄｒｖを接触開始時垂直駆動力Ｐｍｉｎと呼ぶ。
【００３３】
さらに垂直駆動力Ｐｄｒｖが増大していくと、図５（ｃ）に示すように、摺動子１２に対する押し付け力Ｐｌｏａｄが垂直駆動力Ｐｄｒｖに比例して「０」から増大していく。押し付け力Ｐｌｏａｄの増大に伴って、摺動面１１ａと摺動子１２との間では摩擦力が増大していく。その結果、摺動面１１ａから摺動子１２に伝わる接線力も増大していく。この接線力の増大に応じて、回転方向ＲＯＤに沿った摺動子１２の変位も増大していく。
【００３４】
垂直駆動力Ｐｄｒｖが振幅Ｐ１の大きさすなわち最大押し付け力Ｐｍａｘに達すると、摺動面１１ａから摺動子１２に最大の総接線力が伝わる。この総接線力は、摺動面１１ａからの吸着力と最大押し付け力Ｐｍａｘとの和に対する垂直抗力によって摺動面１１ａおよび摺動子１２間で生じる摩擦力によって構成されると考えられる。
【００３５】
その後、垂直駆動力Ｐｄｒｖが減少し始めると、摺動子１２に対する押し付け力Ｐｌｏａｄが減少していく。さらに垂直駆動力Ｐｄｒｖが減少すると、摺動子１２が摺動面１１ａから離れていくこととなる。垂直駆動力Ｐｄｒｖが振幅Ｐ１で増減を繰り返す限り、こういった動作が繰り返されていく。
【００３６】
摺動面１１ａと摺動子１２との間に働く動摩擦係数μは、前記最大押し付け力Ｐｍａｘおよび接触開始時垂直駆動力Ｐｍｉｎの差分量Ｐｖａｒと、前述した総接線力および吸着接線力の差分量Ｄｖａｒとに基づいて算出される。差分量Ｐｖａｒを用いて差分量Ｄｖａｒを除算してやれば、吸着力の影響が排除された正確な動摩擦係数μが算出されるのである。
【００３７】
総接線力や吸着接線力は、摺動子１２を支持する弾性梁２０のばね定数ｋｙと、摺動面１１ａの移動方向すなわち回転方向ＲＯＤに沿った摺動子１２の変位Ｙとに基づいて測定される。ばね定数ｋｙと変位Ｙとの積が接線力を表すこととなる。変位Ｙはレーザードップラー速度計１８によって測定される。測定される摺動子１２の移動速度を積分すれば、摺動子１２の変位Ｙが算出される。
【００３８】
例えば図５（ａ）に示す垂直駆動力Ｐｄｒｖの増減が繰り返されると、図５（ｄ）に示す変位Ｙが測定される。測定された変位Ｙでは、摺動面１１ａから離れていた摺動子１２が摺動面１１ａに接触した瞬間に、それまで「０」であった変位Ｙが急速に変位Ｙ０まで立ち上がっていることが観察される。このＹ０は、接触開始時垂直駆動力Ｐｍｉｎが作用する際の変位Ｙに相当すると考えられる。したがって、この変位Ｙ０にばね定数ｋｙを掛け合わせれば、接触開始時垂直駆動力Ｐｍｉｎ作用時の吸着接線力が算出されることとなる。最大押し付け力Ｐｍａｘ作用時の変位Ｙ１は、ピーク値として簡単に特定されることから、同様に最大押し付け力Ｐｍａｘ作用時の総接線力も算出されることができる。ばね定数ｋｙと変位差（Ｙ１−Ｙ０）とを掛け合わせれば、差分量Ｐｖａｒに対応する差分量Ｄｖａｒが算出されることができる。
【００３９】
接触開始時垂直駆動力Ｐｍｉｎは、図５（ａ）に示される垂直駆動力Ｐｄｒｖの変化具合と、その際の吸着接線力から総接線力までの変化具合とを互いに比較することによって特定される。前述した通り、後者の変化具合は、図５（ｄ）に示される変位Ｙの変化具合に相当する。図５（ａ）および（ｄ）を比較すると明らかなように、摺動子１２が摺動面１１ａから離れていると変位Ｙが垂直駆動力Ｐｄｒｖとは異なる挙動を示し、摺動子１２が摺動面１１ａに接触していると変位Ｙの変化が垂直駆動力Ｐｄｒｖの変化に比例する挙動を示す。したがって、変位Ｙ０発生時の垂直駆動力Ｐｄｒｖを特定することができれば、接触開始時垂直駆動力Ｐｍｉｎは特定される。
【００４０】
その他、例えば図５（ｂ）に示されるように、摺動面１１ａに向かう摺動子１２の変位すなわち摺動子１２のディスク面鉛直方向変位Ｚ０が特定されれば、接触開始時垂直駆動力Ｐｍｉｎは特定されることができる。変位Ｚ０にばね定数ｋｚを掛け合わせれば、接触開始時垂直駆動力Ｐｍｉｎが特定されるのである。
【００４１】
吸着力ＰａはＰａ＝Ｙ０・ｋｙによって算出される。磁気ディスク装置のヘッドでは、摺動面１１ａと摺動子１２との接触面積によって吸着力Ｐａは変動すると考えられることから、このように動摩擦係数μおよび吸着力Ｐａを個別に取り出すことができれば、ヘッドの動きを一層細かく分析することが可能となる。動摩擦係数μは、磁気ディスク装置に用いられるヘッドスライダの摩耗量や耐久性を設計する上で重要な要因となり、吸着力Ｐａは、ヘッドスライダとディスク面との接触面の大きさを設計する上で重要な要因となりうる。
【００４２】
次に、第２実施形態に係る摩擦係数測定方法を詳述する。この第２実施形態では、第１実施形態とは異なり、動摩擦係数μの測定中に一定速度で回転する磁気ディスク１１に対して摺動子１２が接触し続ける。ただし、動摩擦係数μの測定には、前述した摩擦係数測定装置１０が用いられればよい。
【００４３】
この第２実施形態では、図６（ａ）に示すように、回転する磁気ディスク１１の摺動面１１ａに対して第１垂直駆動力Ｐｉｎｉで摺動子１２が押し付けられる。続いて、第２垂直駆動力Ｐｍａｘに達するまで第１垂直駆動料Ｐｉｎｉから垂直駆動力Ｐｄｒｖを直線的に増大させる。ここでは、振幅Ｐ１’で垂直駆動力Ｐｄｒｖの増減を繰り返させる。垂直駆動力Ｐｄｒｖは三角波を形成する。
【００４４】
図６（ｃ）に示されるように、第１垂直駆動力Ｐｉｎｉが作用する際の垂直抗力Ｐｍｉｎは、吸着力Ｐａによる成分と、押し付け力Ｐｌｏａｄによる成分とに分離されることができる。第１垂直駆動力Ｐｉｎｉは、摺動子１２が摺動面１１ａに接触するまでに必要とされる垂直駆動力ｋｚ・Ｚ０（＝弾性梁２０のばね力）と押し付け力Ｐｌｏａｄとに分離されることから、第１垂直駆動力Ｐｉｎｉから垂直駆動力ｋｚ・Ｚ０を差し引けば押し付け力Ｐｌｏａｄが得られる。この押し付け力Ｐｌｏａｄや吸着力Ｐａは、垂直駆動力Ｐｄｒｖが変化する間に一定に維持されると考えられることから、摺動面１１ａと摺動子１２との間に働く動摩擦係数μは、第１および第２垂直駆動力Ｐｉｎｉ、Ｐｍａｘの差分量すなわち振幅Ｐ１’の大きさと、第１および第２垂直駆動力Ｐｉｎｉ、Ｐｍａｘが加えられた際に摺動面１１ａから摺動子１２に伝わる２つの接線力の差分量Ｄｖａｒとに基づいて算出されることができる。振幅Ｐ１’を用いて差分量Ｄｖａｒを除算してやれば、吸着力の影響が排除された正確な動摩擦係数μが算出されるのである。
【００４５】
２つの接線力は、摺動子１２を支持する弾性梁２０のばね定数ｋｙと、摺動面１１ａに沿った摺動子１２の変位Ｙとに基づいて測定される。変位Ｙにばね定数ｋｙを掛け合わせれば接線力が算出されることとなる。変位Ｙは、前述と同様に、レーザードップラー速度計１８によって測定されればよい。
【００４６】
例えば図６（ａ）に示す垂直駆動力Ｐｄｒｖの増減が繰り返されると、図６（ｂ）に示す変位Ｙが測定される。こうした変位Ｙによれば、第１垂直駆動力Ｐｉｎｉ作用時の変位Ｙ０’が変位Ｙの最低値によって簡単に特定され、第２垂直駆動力Ｐｍａｘ作用時の変位Ｙ１’が変位Ｙの最大値によって簡単に特定されることができる。したがって、変位差（Ｙ１’−Ｙ０’）にばね定数ｋｙを掛け合わせれば、振幅Ｐ１’に対応する差分量Ｄｖａｒが算出されることができる。
【００４７】
摺動面１１ａから摺動子１２に伝わる接線力から潤滑膜の吸着力を取り出すには、第１垂直駆動力Ｐｉｎｉ作用時に摺動面１１ａから摺動子１２に伝わる接線力が押し付け力Ｐｌｏａｄによる成分と吸着力Ｐａによる成分とに分離されればよい。言い替えれば、第１垂直駆動力Ｐｉｎｉ作用時の変位Ｙ０’が押し付け力Ｐｌｏａｄによる成分Ｙｂと吸着力Ｐａによる成分Ｙａとに分離されればよいのである。
【００４８】
まず、摺動子１２を支持する弾性梁２０のばね定数ｋｙと、摺動面１１ａに向かう摺動子１２の変位Ｚ０とから、Ｐｍｉｎ＝Ｐｉｎｉ−ｋｙ・Ｚ０に基づき、第１垂直駆動力Ｐｉｎｉ作用時の最低押し付け力Ｐｍｉｎを算出する。算出された最低押し付け力Ｐｍｉｎと、前述の通り測定された動摩擦係数μとを用いて、Ｙｂ＝μＰｍｉｎ／ｋｙから変位Ｙ０’の押し付け力Ｐｌｏａｄによる成分Ｙｂを算出する。測定された変位Ｙ０’から押し付け力Ｐｌｏａｄによる成分Ｙｂを差し引くと、変位Ｙ０’の吸着力Ｐａによる成分Ｙａが得られる。Ｐａ＝Ｙａ・ｋｙ／μに基づけば吸着力Ｐａが算出されることとなる。
【００４９】
こうした第２実施形態に係る摩擦係数測定方法によれば、例えば図６（ｂ）に示すように、変位Ｙの出力波形を交流（ＡＣ）成分と直流（ＤＣ）成分とに分離し、波形処理によって動摩擦係数μや吸着力Ｐａを算出することができる。
【００５０】
摩擦係数測定装置１０ａは、例えば図７に示すように、摺動子１２が接触する摺動面１１ａ側にレーザードップラー速度計１８を備えていてもよい。この場合には、ヘッド支持バネ１４およびスライダ本体１５に、摺動子１２を臨ませる窓孔２６が形成されればよい。この窓孔２６を通じて、レーザードップラー速度計１８のレーザービームＬＢ１、ＬＢ２を摺動子１２に届かせるのである。このような摩擦係数測定装置１０によれば、摺動面１１ａを備える磁気ディスク１１が透明である必要はなくなる。
【００５１】
また、摩擦係数測定装置１０ｂでは、例えば図８に示すように、レーザードップラー速度計１８に代えて、スライダ本体１５に組み込まれる静電容量型変位センサ２７によって摺動子１２の変位Ｙが測定されてもよい。このようにすれば、摺動子１２に書き込み／読み出し素子を設け、実際の磁気ディスク装置の使用状態で動摩擦係数μや吸着力Ｐａを測定することが可能となる。
【００５２】
なお、第１および第２実施形態で摺動子１２に加えられる垂直駆動力Ｐｄｒｖは、摺動面１１ａの鉛直方向に対して傾斜する作用力の鉛直方向成分として構成されていれば十分である。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、摺動面の吸着力が作用する摺動子に対して正確な動摩擦係数を検出することができる。しかも、一度の測定で、摺動面と摺動子との間に働く動摩擦係数だけでなく、摺動面と摺動子との間に作用する吸着力の大きさを知ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る摩擦係数測定装置の一部を示す平面図である。
【図２】  一部に断面を含む摩擦係数測定装置の側面図である。
【図３】  スライダ本体に対する摺動子の支持構造を示す平面図である。
【図４】  静電アクチュエータの構造を示すスライダ本体の一部断面図である。
【図５】  第１実施形態に係る摩擦係数の測定方法を示すタイムチャートである。
【図６】  第２実施形態に係る摩擦係数の測定方法を示すタイムチャートである。
【図７】  図２に対応し、摺動面側にレーザードップラー速度計を備える摩擦係数測定装置を概略的に示す側面図である。
【図８】  図１に対応し、静電容量型変位センサを備えるヘッドスライダの平面図である。
【符号の説明】
１０  摩擦係数測定装置、１１  磁気ディスク、１１ａ  摺動面、１２  摺動子、１３  磁気ディスク装置用ヘッドスライダ、１５  スライダ本体、１８  レーザードップラー速度計、２０  支持ばねとしての弾性梁、２２  駆動源としての静電アクチュエータ、２７  静電容量型変位センサ、ｋｙ  接線方向ばね定数、ｋｚ  垂直方向ばね定数、Ｄｖａｒ  総接線力および吸着接線力の差分量、Ｐ１’  第１および第２荷重の差分量、Ｐｄｒｖ  垂直駆動力、Ｐｉｎｉ  第１荷重としての第１垂直駆動力、Ｐｍｉｎ  接触開始時垂直駆動力、Ｐｍａｘ  押し付け力または第２荷重としての第２垂直駆動力、Ｐｖａｒ  押し付け力および接触開始時垂直駆動力の差分量、ＲＯＤ  移動方向としての回転方向、Ｙ  摺動子の変位、μ  摩擦係数。
【図１】
0003999886.tif 000002
【図２】
0003999886.tif 000003
【図３】
0003999886.tif 000004
【図４】
0003999886.tif 000005
【図５】
0003999886.tif 000006
【図６】
0003999886.tif 000007
【図７】
0003999886.tif 000008
【図８】
0003999886.tif 000009