超高密度記録ディスク用浮動ヘッドスライダの浮上シミュレーション技術の開発

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14350086
• Research Institution: Kansai University
• Principal Investigator: 林 武文 関西大学, 総合情報学部, 教授 (90268326)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): でん 志生 松下電器産業株式会社, AVC商品開発研究所, 主任技師(研究職) ; 伊藤 俊秀 関西大学, 総合情報学部, 助教授 (30213060) ; 三矢 保永 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10200065)
• Keywords: 磁気ディスク装置 / 動圧気体軸受 / ヘッド媒体インタフェース / 気体潤滑 / 混合すきま理論 / 数値シミュレーション / 浮動ヘッドスライダ / トライボロジ

Research Abstract

本研究は、磁気ディスク装置のヘッド・媒体インタフェース設計において、分子気体潤滑理論と平均すきま理論を融合した新たな混合すきま理論を展開し、任意形状の粗さパタンを考慮できる動的浮上シミュレーションシステムを実現することを目的としている。平成14年度は、数値計算法の検討、3次元CGを用いた可視化手法とヒューマンインタフェース評価を行い、シミュレーションシステムの構築を進めた。
(1)システム設計・構築
浮動ヘッドスライダの潤滑特性の計算には、分子気体潤滑方程式を用い、混合すきま理論を実際のスライダの形状と動作条件を考慮してインプリメントした。計算の効率を上げるため、計算結果が3次元コンピュータグラフィックスによりリアルタイムで表示されるとともに、解の収束状況に応じて対話的に計算パラメータを修正出来るように構成した。
(2)混合すきま理論の展開
直交粗さと平行粗さの組み合わせから粗さパタンを自由に選択し、すきまの平均化を行う「混合すきま理論」を検討した。粗さの影響の計算には、流量計数のデータベースを作成し、それを潤滑方程式に展開することにより高速化が可能であることを上記シミュレーションシステムに適用して確認した。
(3)テクスチャ付きディスク上での浮動ヘッドスライダの浮上特性の計算
走行方向のサーボパタンと格子パタン状の溝による混合粗さをもつディスクでの浮動ヘッドスライダの浮上特性を計算した。正圧型、負圧型、トライパッド(負圧)型の3種類のスライダ形状に関して、浮上すきまと同程度の溝深さまで計算が可能であることを確認した。また、正圧型では溝深さの増加に伴って極端に振動振幅が増加する傾向があることを見出した。
(4)ヒューマンインタフェースの評価
シミュレーションシステムのウィンドウやボタン配置に関して心理学的な評価を試みた。操作者のポインティングや到達動作における眼球運動の計測から、最適な画面設計について検討した。

Research Products

• [Publications] 三矢保永: "ナノトライボロジー-ナノ分子膜潤滑の特徴-"日本機械学会誌. 105. 32-35 (2002)
• [Publications] 林 武文: "2ステップ法による到達把持動作と眼球運動の計測"日本VR学会VR心理学研究会予稿集. 1-4 (2003)
• [Publications] 林 武文: "OpenGLによる3次元CGプログラミング"コロナ社. 190 (2003)