JPH01312444A - ディスク摩擦試験システム - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ハードディスク等の磁気ディスクの摩擦力、
特に静止摩擦力を測定するためのディスク摩擦試験シス
テムに関するものである。

〔発明の概要〕

本発明は、ハードディスク等の磁気ディスクの摩擦力を
測定するディスク摩擦試験システムにおいて、ディスク
とヘッド部間に加わる摩擦力を検出する検出機構部に増
幅アンプ部を介してＣ３Ｓサイクル毎に初期の最大摩擦
力値を取り込み摩擦係数に変換する演算部を接続するこ
とにより、データ処理を簡略化し、さらにはそのデータ
表示を簡略化しようとするものである。

さらに本発明は、複数の検出機構部を演算部に接続する
ことにより、−台のコンピュータで同時に複数の検出機
構部を制御しデータ処理しようとするものである。

〔従来の技術〕

例えば、コンピュータ等の記憶媒体としては、ランダム
アクセスが可能で円周方向に高速で回転して同心円状の
多数のトラックに情報の記録再生を行う磁気ディスクが
広く使用されている。なかでも応答性に優れること、記
憶容量が多いこと等から基板にＡ１合金基板やガラス仮
あるいはプラスチック板等の硬質材料を用いた磁気ディ
スク、いわゆるハードディスクが固定ディスクあるいは
外部ディスクとして使用されるようになっている。

上記ハードディスクにあっては、ディスクとしての信顛
性、特にヘッドとの接触による特性、すなわちＣ３Ｓ特
性（コンタクト・スタート・ストップ特性）が重要であ
る。上記Ｃ５Ｓ特性は、ディスク回転の起動時、停止時
においてヘッドとディスク間に生ずる摩擦力の大小によ
り、当該ディスクの走行性を判断しようとするものであ
り、さらには起動時、停止時におけるディスクの衝突に
対する耐久性を判断しようとするものである。

なかでも、走行性に関与するヘッドとディスク間の摩擦
力が重要で、例えばヘッドとディスク間の摩擦力が大き
い場合には、当該ディスクを回転させるモータに負荷が
掛かり、ディスクを駆動させることができなくなる虞れ
がある。したがって、予めそのＦｊ擦力を生産工程で測
定しておく必要があり、特に起動時の摩擦力が停止時の
摩擦力よりも大きいため、この起動時に生ずる静止摩擦
力を測定しておく必要がある。

Ｃ発明が解決しようとする課題〕 ところで、前述のディスク回転の起動時及び停止時に生
ずる摩擦力を測定する手法としては、従来からひずみ計
を用いた方法が知られている。

この方法により摩擦力を測定するには、例えば次のよう
にして行われる。すなわち、ディスクを回転させるモー
タとディスクに当接するヘッドが設けられたヘッド部と
を有してなる試験機にディスクを取り付け、上記ディス
ク表面に前記ヘッドを所定圧力で当接させる。そして、
上記ヘッド部にひずみ計を接続させるとともに該ひずみ
計にデータを処理するための記録計を接続させ、前記デ
ィスクを回転させることにより、上記ひずみ計の出力信
号から摩擦係数を測定する。

ところが、上記ひずみ計及び記録計を前記試験機に一台
一台接続しているために、摩擦力を測定する装置は大型
となり、取り扱い難く操作性が極めて悪い。また、この
ような構成であるために、同時に複数の試験機を操作し
て摩擦力を測定することは非常に困難となっている。

一方、データ処理は、記録計に書かれたデータを人的な
計算により摩擦係数に変換しているので、即座にどの程
度の摩擦力であるかを確認することができない。

そこで本発明は、かかる従来の実情に鑑みて提案された
ものであって、データ処理を簡略化し、さらにはデータ
表示が簡略化できるディスク摩擦試験システムを提供す
ることを目的とするものである。

さらに本発明は、−台のコンピュータで複数の検出機構
部を制御しデータ処理できるディスク摩擦試験システム
を提供することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のディスク摩擦試験システムは、上記の目的を達
成するために、ディスクに当接するヘッド部を有しこれ
らディスクとヘッド部間に加わるＦ！！ｌｅ力を検出す
る検出機構部と、前記検出機構部より摩擦力に応じて出
力される信号を増幅する増幅アンプ部と、ＣＳＳサイク
ル毎に初期の最大摩擦力値を取り込み摩擦係数に変換す
る演算部とを備えてなるものである。

さらに本発明のディスク摩擦試験システムは、複数の検
出機構部が増幅アンプ部を介して演算部に接続されてい
ることを特徴とするものである。

（作用］ 本発明のディスク摩擦試験システムによれば、ディスク
回転の起動時及び停止時に生ずるディスクとへノド部間
の摩擦力は、検出８！構部で検出される。そして、上記
検出機構部により前記摩擦力の大きさに応じて出力され
る信号が増幅アンプ部で増幅され、その増幅された信号
のうちＣ３Ｓサイクル毎の初期の最大摩擦力値が演算部
に取り込まれ、ここで摩擦係数に変換される。これによ
りＣ３Ｓ特性に大きく関与する起動時の静止摩擦力が容
易かつ即座に求められる。

さらに本発明のディスク摩擦試験システムにあっては、
複数の検出機構部を増幅アンプ部を介して演算部に接続
しているので、−台の演算部で同時に複数の検出機構部
を制御しデータ処理することが可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明を適用した具体的な実施例について説明す
る。

本実施例のディスク摩擦試験システムは、第１図に示す
ように、ディスクとヘッド部間に加わる摩擦力を検出す
る検出機構部（１）と該検出機構部（１）より摩擦力に
応じて出力される信号を増幅する増幅アンプ部（２）と
Ｃ３Ｓサイクル毎に初期の最大摩擦力値を取り込み摩擦
係数に変換する演算部（３）とから構成されている。

上記検出機構部（１）は、測定を行うハードディスク（
４）を装着させ周方向に回転させる駆動部（５）と、前
記ハードディスク（４）の表面に当接する検出部（６）
とを主たる構成としている。

上記駆動部（５）は、ハードディスク（４）を装着させ
るスピンドルが設けられたディスク装着部と、該ハード
ディスク（４）を固定するクランプ機構と、該ハードデ
ィスク（４）を回転させるモータ等から構成され、これ
らは基板（７）の−主面上に配設されている。したがっ
て、前記ハードディスク（４）は、上記ディスク装着部
に設けられたスピンドルが８亥ハードディスク（４）の
センター孔にｍ＝むことにより位置決め装着され、上記
クランプ機構により固定されて前記モータで周方向に回
転させられる。

なお、上記ディスク装着部のスピンドルを取り替えるこ
とにより、例えば５．２５インチのハードディスクと３
．５インチのハードディスクがいずれも装着可能となる
。また、上記モータは低速から高速まで回転数を任意に
可変することができ、やはり５．２５インチと３．５イ
ンチのハードディスクに対して兼用できる。

上記検出部（６）は、前記基板（７）上に配設される支
持部材（８）と、該支持部材（８）に取付けられるアー
ム部（９）と、該アーム部（９）の先端に取付けられる
ヘッド部（１０）とからなっている。

上記支持部材（８）は、前記ハードディスク（４）に対
して径方向（図中矢印ａで示す。）に移動自在となって
おり、さらにはハードディスク（４）面に対して直交す
る方向（図中矢印すで示す。）に移動自在となっている
。したがって、上記ヘッド部（１０）は、前記ハードデ
ィスク（４）全面に亘って所望個所に当接し得るように
なっている。

上記ヘッド部（１０）は、通常使用されているディスク
装置のヘッドと同様、磁気ヘッドとスライダとからなり
、該磁気ヘッドがスライダに埋め込まれた構成となって
いる。また場合によっては、上記ヘッド部（１０）は、
磁気ヘッドを使用せずスライダのみで使用される。そし
て、上記ヘッド部（１０）には一定の圧力（ヘッド荷重
）が加わえられ、前記ハードディスク（４）を押圧する
ようになっている。なお、上記磁気ヘッドとしては、例
えば磁性体又は非磁性体からなるコア間に金属磁性体が
挿入された複合型磁気ヘッドや真空薄膜形成技術により
形成される薄膜磁気ヘッド等が使用される。

上記検出部（６）には、前記ハードディスク（４）とヘ
ッド部（ｌＯ）間に加わる摩擦力の変化を抵抗値の変化
として検出するひずみゲージ（１１）が接続され、さら
にそのひずみゲージ（１１）に前記抵抗値の変化を電流
の変化に変えるブリッジ（１２）、例えばホイートスト
ンブリッジ等が接続されている。したがって、上記ハー
ドディスク（４）とヘッド部（１０）間に摩擦力が生ず
ると、この摩擦力の変化量に応じてひずみの大きさ（例
えば、抵抗線を用いたひずみゲージの場合には、抵抗線
の伸びの変化りが変わり、これにより抵抗値が変化する
。そして、上記ブリッジ（１２）で前記抵抗値の変化が
電流値の変化に変換される。

なお上記検出機構部（１）は、その構造が簡単であるた
め安価に製造することができ、しかも軽量であるため取
り扱い及び操作性が極めてよい。

そして、上記ブリッジ（１２）には、前記検出機構部（
１）より摩擦力に応じて出力される信号を増幅する増幅
アンプ部（２）が接続されている。したがって、上記検
出機構部（１）からの信号は、上記増幅アンプ部（２）
によって増幅される。

そしてさらに、その増幅アンプ部（２）には、Ｃ５Ｓサ
クイル毎に初腓の最大摩擦力値を取り込み摩擦係数に変
換する演算部（３）、例えばコンピュータ等が接続され
ている。また上記コンピュータには、ＣＲＴデイスプレ
ィ（１３）やキーボード（１４）等が接続され、これに
より読み取ったデータを即座に処理し表示することが可
能となっている。

なお上記Ｃ３Ｓサイクルとは、静止状態にあるハードデ
ィスク（４）を回転させ、その後一定回転数で回転させ
た後、停止させるまでの一連の行程をいう。すなわち、
第２図に示すように、前記ハードディスク（４）が静止
状態からまさに回転を始め一定の回転数となるまでの領
域Ｉ、この領域■でのヘッド部（ｌＯ）は、最初ハード
ディスク（４）に接触しているが回転数の上昇に伴って
当該ハードディスク（４）表面から浮上する。その後一
定の回転数で所定時間回転する領域■、この領域■での
ヘッド部（１０）は、ハードディスク（４）に対して完
全に所定の浮上量をもって浮上している。そして、上記
一定回転数から停止するまでの領域■、この領域■での
ヘッド部（１０）はハードディスク（４）に対して浮上
しているが、回転数の低下に伴ってまた前記ハードディ
スク（４）に接触する。これら第２図に示す領域Ｉ、領
域■、領域■の行程をＣＳＳサイクルという。

上述のように構成されたディスク摩擦試験システムでハ
ードディスクの摩擦力を測定するには、次のようにして
行われる。

先ず、前述の駆動部（５）のディスク装着部にハードデ
ィスク（４）を装着させ、クランプ機構により固定する
。そして、モータを駆動させて回転を始める。

すると、上記ハードディスク（４）は静止状態から動き
出し、その後予め設定した所定回転数に達する。すなわ
ち、第２図で示す領域Ｉに相当する。

この領域Ｉでは、ヘッド部（１０）が上記ハードディス
ク（４）に所定圧力で当接しているために、ハードディ
スク（４）とヘッド部（１０）間には摩擦力、すなわち
静止摩擦力が加わる。

そしてその後、上記ハードディスク（４）は設定された
回転数で所定時間回転する。すなわち、第２図で示す領
域■に相当し、この領域ＩＩではヘッド部（１０）は、
空気流によって前記ハードディスク（４）表面から僅か
に浮上している。このため、上記ハードディスク（４）
とヘッド部（１０）間にはＦＲｓ力が加わらない。

上記一定時間回転後、前記モータの駆動を停止してハー
ドディスク（４）の回転を停止する。すなわち、第２図
で示す領域■に相当する。この領域■では、ハードディ
スク（４）の回転数が次第に低下するので、ヘッド部（
ｌＯ）はまた上記ハードディスク（４）と接触し、これ
により上記ハードディスク（４）とヘッド部（１０）間
に静止摩擦力が加わる。

そしてこれら一連の動作、すなわちＣ３Ｓサイクルを所
定回数施す。

このように数回行われるＣ３Ｓサイクルにおいて、前記
ハードディスク（４）とヘッド部（１０）間に加わる摩
擦力の変化量は、前述のひずみゲージ（１１）に伝達さ
れて抵抗値に変換され、さらにブリッジ（１２）を介し
て上記抵抗値が電流値に変換されて出力信号として検出
される。そして上記出力信号は、前記増幅アンプ部（２
）で増幅され演算部（３）に供給される。

上記演算部（３）では、その増幅された信号を摩擦係数
に変換する。すなわち上記摩擦係数は、第３図に示すよ
うに、前述の第２図に示す領域Ｉに相当する部分では起
動時から次第にその摩擦係数が大きくなり、ヘッド部（
１０）がまさにハードディスク（４）上で滑り出そうと
するときに静止摩擦係数が最大となる。そしてその後、
摩擦係数は次第に小さくなり、ハードディスク（４）が
一定の回転数となるとその摩擦係数はゼロとなる。そし
て、第２図で示す領域■に相当する部分では、ヘッド部
（１０）がハードディスク（４）に対して浮上している
ので摩擦力が生ぜず摩擦係数はゼロを示す。その後、第
２図で示す領域■ではまたハードディスク（４）とヘッ
ド部（１０）間に摩擦力が加わるため摩擦係数が生じ、
ハードディスク（４）が停止するとその摩擦係数はゼロ
となる。

そしてこの演算部（３）では、これらＣ３Ｓサイクル毎
の摩擦係数のうち特にＣ５Ｓ特性に大きく関与する、初
期の領域■、すなわち起動時の最大静止摩擦力を取り込
む。そして上記最大静止摩擦力を摩擦係数に変換し、Ｃ
３Ｓサイクル毎に該演算部（３）のディスクに格納する
。そして、上記最大静止摩擦係数のみをプロットしたデ
ータ表示を第４図に示す如＜ＣＲＴデイスプレィ（１３
）に表示する。これによれば、なんら人的に計算等をす
る必要なく即座にそのハードディスク（４）の摩擦係数
が分かる。

ここで、上記ディスク摩擦試験システムを用いて、実際
に以下の条件に基づきハードディスクの摩擦力を測定し
た。

温度・・・２３℃ 相対湿度・・・５５％ 室内クリーン度・・・クラス　１００ （０，３μｍの粒子） 磁気ヘッド・・・複合型磁気ヘッド ヘッド浮上量−・−０，２５，ｕｍ、（１０ｍ／ｓ）ヘ
ッド荷重・・・９．５ｇ ハードディスク・・・５．２５インチ 測定個所・・・半径３１．５ｍｍ 回転数・・・３６００ｒｐｍ ＣＳＳサイクル時間・・・１５秒 起動時から一定回転数までの時間・・・６秒一定回転数
時間・・・４秒 一定回転数から停止までの時間・・・５秒Ｃ３Ｓサイク
ル回数・・・２万回 なお、Ｃ５Ｓサイクル間同士の間にディスク回転停止時
間として２秒間１時間を開けた。

この結果、上記ＣＲＴデイスプレィ（１３）には、ディ
スクの最大静止摩擦係数のみをプロットしたデータが第
５図に示す如く表示される。上記第５図は複合型磁気ヘ
ッドを用いた場合の最大静止摩擦係数をプロットした特
性図である。なお、この演算部（３）では、上記最大静
止摩擦係数を対数に変換して表示することも可能であり
、さらには、上記Ｃ３Ｓサイクル−達の摩擦労金てを摩
擦係数に変換し、上記ＣＲＴデイスプレィ（１３）に表
示することもできる。さらには、上記Ｃ３Ｓサイクル一
連の摩擦係数を対数に変換して表示することもできる。

同様に、耐久性の劣る媒体について測定したところ、第
６図に示すように前記ＣＲＴデイスプレィ（１３）にデ
ータ表示された。

また本発明のディスク摩擦試験システムによれば、前述
の演算部（３）に複数の検出機構部（１）を増幅アンプ
部（２）を介して接続することができる。

これによれば、−台の演算部（３）で同時に複数のハー
ドディスク（４）の摩擦力を測定することができ、しか
もこれら全てを即座にデータ処理することができる。し
たがって、ハードディスク（４）の生産工程において、
短時間にしかも簡単にデータ処理が行える。

〔発明の効果〕 以上の説明からも明らかなように、本発明のディスク摩
擦試験システムによれば、ディスクとヘッド部間に加わ
る摩擦力が検出機構部によりその摩擦力の大きさに応じ
て出力信号として検出され、その信号はＣ３Ｓサイクル
毎に初期の最大摩擦力値として演算部に取り込まれ摩擦
係数に変換される。したがって、Ｃ３Ｓ特性に大きく関
与するディスク回転の起動時の静止摩擦力は、人的によ
る計算等を行うことなく容易にしかも即座に摩擦係数に
変換できる。さらには、演算部にＣＲＴデイスプレィ等
を接続することによりデータ表示も簡単に行える。

また、システム自体も小型化されているので、取り扱い
も容易で操作性も極めてよい。

さらに本発明のディスク摩擦試験システムによれば、複
数の検出機構部を演算部に接続しているので、−台のコ
ンピュータで複数の検出機構部を制御しデータ処理する
ことができる。これによれば、複数のハードディスクの
摩擦力の測定が同時に行え、しかもこれら全てのデータ
処理が行える。

したがって、その摩擦力の測定作業は極めて簡略化され
しかも短時間で行え、工業的価値は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用したディスク摩擦試験システムの
一例を示ず概略斜視回、第２図はＣ５Ｓサイクルにおけ
るディスク回転数を示す特性図、第３図はＣ３Ｓサイク
ルにおけるディスクの摩擦係数を示す特性図、第４図は
Ｃ３Ｓサイクル毎の静止摩擦係数を示す特性図、第５図
は複合型磁気ヘッドを用いた場合の静止摩擦係数を示す
特性図、第６図は耐久性の劣る媒体の静止摩擦係数を示
す特性図である。 ｌ・・・検出機構部 ２・・・増幅アンプ部 ３・・・演算部 ４・・・ハードディスク ６・・・検出部 １０・・　・ヘッド部 １１・・・ひずみゲージ 特許出願人　　　　ソニー株式会社 代理人　弁理士　　小　池　　　晃（他２名）第１図 時晋岬グ） 第２図 （Ｊ−１） 時開＜ｆ）＞ 第３図 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ディスクに当接するヘッド部を有しこれらディス
   クとヘッド部間に加わる摩擦力を検出する検出機構部と
   、前記検出機構部より摩擦力に応じて出力される信号を
   増幅する増幅アンプ部と、ＣＳＳサイクル毎に初期の最
   大摩擦力値を取り込み摩擦係数に変換する演算部とを備
   えてなるディスク摩擦試験システム。
2. （２）複数の検出機構部が増幅アンプ部を介して演算部
   に接続されていることを特徴とする請求項（１）記載の
   ディスク摩擦試験システム。