ナノメータ領域メニスカス力のダイナミクス特性に関する研究

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12750117
• 研究機関: 鳥取大学
• 研究代表者: 松岡 広成 鳥取大学, 工学部, 講師 (10314569)
• キーワード: ヘッド・ディスクインターフェース / コンタクトスライダ / 動的メニスカス力 / 振動伝達特性 / メニスカスのばね定数 / メニスカスの減衰係数 / レイノルズ方程式 / ラプラスの式

研究概要

近年の機械技術の発展と共に、機械要素は非常に小型化・高精度化し、相対運動する2面間距離も急速に小さくなっている。例えば磁気記憶装置では、その記録密度向上のため、ヘッド・媒体インターフェース(HDI)技術が急速な発展を遂げ、現在では空気膜を介して十数nmの浮上量が実現されている。このような従来の空気膜浮上方式による高記録密度化と共に、さらなる高記録密度化を目指してニアコンタクト方式、コンタクト方式といった次世代の新しいHDI方式も、その実現に向けて精力的に研究が進められている。これらの新しいHDI方式では、ヘッド・媒体間に形成されるメニスカスが、ヘッドの動的挙動に大きく影響することが知られている。そこで、本研究の目的は、固・液接触部に形成されるメニスカスによる吸引力の動的特性を実験的に把握することである。
平成13年度は、メニスカスの液量による振動応答の変化を明らかにした。また、理論的解析を行い、メニスカスの動特性に関する基本的性質を明らかにした。とりわけ、メニスカス内部の圧力分布、メニスカスの負荷容量を、微小振動の仮定め下に求めることに成功した。これらは、ラプラスの式を境界条件とし、レイノルズ方程式を解いて得られる。
以上のように、平成13年度の研究実施計画である、(a)ナノメニスカスの動特性データ収集と解析、`(b)マクローナノメニスカスの動特性マップの作成に関しては、今後に課題が残ったが、(c)理論的解析と実験結果との比較については、メニスカスの動特性に関する理論的展開を行い、実験と比較できる形の解を導くことができた。

研究成果

• [文献書誌] 松岡広成, 福井茂寿, 加藤孝久: "マクロメニスカスの振動伝達特性之関する研究-動的ばね定数および減衰係数の周波数依存性-"トライボロジスト. 第45巻10号. 757-768 (2000)
• [文献書誌] T.Kato, S.Watanabe, H.Matsuoka: "Dynamic Characteristics of an In-Contact Headslider Considering Meniscus Force : Part 2 -Application to the Disk with Random Undulation and Design Conditions"Transactions of the ASME, Journal of Tribology. Vol.123. 168-174 (2001)
• [文献書誌] T.Kato, S.Watanabe, H.Matsuoka: "Dynamic Characteristics of an In-Contact Headslider Considering Meniscus Force : Part 1-Formulation and Application to the Disk with Sinusoidal Undulation"Transactions of the ASME, Journal of Tribology. Vol.122. 633-638 (2000)
• [文献書誌] H.Matsuoka, T.Kato, S.Fukui: "Surface Forces between Mica Surfaces in Undersaturated Vapor of Hydrocarbon Liquids"Proceedings of International Tribology Conference Nagasaki 2000. Vol.I. 733-737 (2001)
• [文献書誌] 松岡広成, 福井茂寿, 森下裕司: "液体メニスカスが局在する固体面間に生ずる液体反力の解析(固体表面が曲率をもつ場合)"日本機械学会2001年度年次大会講演論文集. Vol.IV. 243-244 (2001)
• [文献書誌] 松岡広成, 福井茂寿, 加藤孝久, 田辺英俊: "メニスカスの振動伝達に関する研究(振動応答の液量依存性)"日本トライボロジー学会トライボロジ会議予稿集,2001-5,東京. 29-30 (2001)