JP2865006B2 - 微小摩耗量測定装置 - Google Patents
微小摩耗量測定装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は微視的な摩耗量の測定装
置に関し、特に、ＳＰＭ（Scanning Probe Microscop
e；走査型プローブ顕微鏡）を用いて試料の微小摩耗量
を測定する微小摩耗量測定装置に関する。
置に関し、特に、ＳＰＭ（Scanning Probe Microscop
e；走査型プローブ顕微鏡）を用いて試料の微小摩耗量
を測定する微小摩耗量測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の摩耗量の測定においては、摩耗が
みられる摺動領域と摺動領域に隣接した非摺動領域との
断面プロファイルを触針式粗さ計等にて測定し、触針式
粗さ計等で観察される段差量から摩耗量が推定されてい
た。
みられる摺動領域と摺動領域に隣接した非摺動領域との
断面プロファイルを触針式粗さ計等にて測定し、触針式
粗さ計等で観察される段差量から摩耗量が推定されてい
た。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】近年、軽荷重下での接
触摺動によるマイクロトライボロジと呼ばれる微視的摩
擦・摩耗現象の解明が切望されており、これに伴い、微
小摩耗量を定量化する技術への要求も高まっている。
触摺動によるマイクロトライボロジと呼ばれる微視的摩
擦・摩耗現象の解明が切望されており、これに伴い、微
小摩耗量を定量化する技術への要求も高まっている。
【０００４】例えば、ハード磁気ディスク装置における
磁気ヘッドを搭載する浮動ヘッドスライダと磁気ディス
クとの界面において問題となる摩擦・摩耗現象が、これ
に相当する。
磁気ヘッドを搭載する浮動ヘッドスライダと磁気ディス
クとの界面において問題となる摩擦・摩耗現象が、これ
に相当する。
【０００５】ハード磁気ディスク装置では、コンタクト
・スタート／ストップ（ＣＳＳ）と称される起動・停止
法が採用され、ディスク高速回転時にはディスク上を浮
上するように設計されている浮動ヘッドスライダも、デ
ィスク低速回転時にはディスクと数ｇｆの荷重で接触摺
動している。
・スタート／ストップ（ＣＳＳ）と称される起動・停止
法が採用され、ディスク高速回転時にはディスク上を浮
上するように設計されている浮動ヘッドスライダも、デ
ィスク低速回転時にはディスクと数ｇｆの荷重で接触摺
動している。
【０００６】また、現在１０〜２０ｎｍ厚のディスク表
面の媒体保護膜も今後記録密度向上の要請から益々薄膜
化の傾向にある。
面の媒体保護膜も今後記録密度向上の要請から益々薄膜
化の傾向にある。
【０００７】媒体保護膜厚を薄くし、なおかつスライダ
／ディスク界面の機械的信頼性を確保するという一見矛
盾する条件をクリアすることが、この領域における重要
課題となっている。
／ディスク界面の機械的信頼性を確保するという一見矛
盾する条件をクリアすることが、この領域における重要
課題となっている。
【０００８】より優れた媒体保護膜の開発、そしてその
媒体保護膜厚がどこまで薄くできるのかという難題に答
えていくためには、まず、媒体保護膜の微小摩耗量を定
量化し、その摩耗過程を明らかにすることが必要とされ
る。
媒体保護膜厚がどこまで薄くできるのかという難題に答
えていくためには、まず、媒体保護膜の微小摩耗量を定
量化し、その摩耗過程を明らかにすることが必要とされ
る。
【０００９】ところで、上記ハード磁気ディスク装置の
例に見てきたような軽荷重下で発生する微小摩耗現象
は、表面に存在する比較的高さの大きな一部の突起先端
において選択的に進行しており、摩擦・摩耗に関与した
突起の平均減少高さは、通常１ｎｍにみたない程極めて
微量である。
例に見てきたような軽荷重下で発生する微小摩耗現象
は、表面に存在する比較的高さの大きな一部の突起先端
において選択的に進行しており、摩擦・摩耗に関与した
突起の平均減少高さは、通常１ｎｍにみたない程極めて
微量である。
【００１０】このような場合において、摩耗している摺
動領域と、摩耗していない非摺動領域の段差は、認識困
難であり、もはや従来の触針式粗さ計等による、摺動領
域と非摺動領域との段差測定法は適用不可能である。
動領域と、摩耗していない非摺動領域の段差は、認識困
難であり、もはや従来の触針式粗さ計等による、摺動領
域と非摺動領域との段差測定法は適用不可能である。
【００１１】従って、本発明の目的は、前記問題点を解
消し、原子レベルの分解能を有するＳＰＭに微小摩耗量
解析システムを組合せることによって、例えば軽荷重下
での接触摺動等による、極めて微小な摩耗量の高感度な
測定を可能にすることにある。
消し、原子レベルの分解能を有するＳＰＭに微小摩耗量
解析システムを組合せることによって、例えば軽荷重下
での接触摺動等による、極めて微小な摩耗量の高感度な
測定を可能にすることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の微小摩耗量測定装置は、その概要を述べれ
ば、試料の摩耗前及び摩耗後のＳＰＭ３次元プロファイ
ルデータからＳＰＭ測定領域内における総摩耗量を算出
する微小摩耗量解析システムを具備している。
め、本発明の微小摩耗量測定装置は、その概要を述べれ
ば、試料の摩耗前及び摩耗後のＳＰＭ３次元プロファイ
ルデータからＳＰＭ測定領域内における総摩耗量を算出
する微小摩耗量解析システムを具備している。
【００１３】本発明においては、好ましくは、ＳＰＭ(S
canning Probe Microscope；走査型プローブ顕微鏡）を
構成するデータ処理装置が、試料の摩耗前及び摩耗後の
ＳＰＭ３次元プロファイルデータからＳＰＭ測定領域内
における総摩耗量を算出する微小摩耗量解析システムを
備えてなる微小摩耗量測定装置であって、前記微小摩耗
量解析システムが、解析対象の試料の摩耗前及び摩耗後
のＳＰＭ像を測定し、摩耗前及び摩耗後のＳＰＭデータ
からそれぞれにつき、高さのヒストグラムを導出する工
程と、前記ヒストグラムにおいて最頻値を示す高さが基
準となるように摩耗前及び摩耗後のヒストグラム・デー
タをそれぞれ補正する工程と、摩耗前及び摩耗後の補正
されたヒストグラムのそれぞれについて、最大高さから
の累積分布関数（「ベアリングエリアカーブ」という）
を求める工程と、前記ベアリングエリアカーブのそれぞ
れについて最大高さからの累積関数（「累積体積関数」
という）を求める工程と、摩耗前及び摩耗後の累積体積
関数を得た後、摩耗前の累積体積関数（Ｖbw）から摩耗
後の累積体積関数（Ｖaw）を差し引いた差分体積関数
（Ｖd）を求める工程と、前記差分体積関数（Ｖd）の極
大値を微小摩耗量として出力する工程と、を含むことを
特徴とする。
canning Probe Microscope；走査型プローブ顕微鏡）を
構成するデータ処理装置が、試料の摩耗前及び摩耗後の
ＳＰＭ３次元プロファイルデータからＳＰＭ測定領域内
における総摩耗量を算出する微小摩耗量解析システムを
備えてなる微小摩耗量測定装置であって、前記微小摩耗
量解析システムが、解析対象の試料の摩耗前及び摩耗後
のＳＰＭ像を測定し、摩耗前及び摩耗後のＳＰＭデータ
からそれぞれにつき、高さのヒストグラムを導出する工
程と、前記ヒストグラムにおいて最頻値を示す高さが基
準となるように摩耗前及び摩耗後のヒストグラム・デー
タをそれぞれ補正する工程と、摩耗前及び摩耗後の補正
されたヒストグラムのそれぞれについて、最大高さから
の累積分布関数（「ベアリングエリアカーブ」という）
を求める工程と、前記ベアリングエリアカーブのそれぞ
れについて最大高さからの累積関数（「累積体積関数」
という）を求める工程と、摩耗前及び摩耗後の累積体積
関数を得た後、摩耗前の累積体積関数（Ｖbw）から摩耗
後の累積体積関数（Ｖaw）を差し引いた差分体積関数
（Ｖd）を求める工程と、前記差分体積関数（Ｖd）の極
大値を微小摩耗量として出力する工程と、を含むことを
特徴とする。
【００１４】
【作用】本発明によれば、原子レベルの分解能を有する
ＳＰＭに、微小摩耗量解析システムを搭載した微小摩耗
量測定装置を用いることにより、軽荷重下での接触摺動
によって発生する極めて微小な摩耗量の高感度な測定が
可能となる。
ＳＰＭに、微小摩耗量解析システムを搭載した微小摩耗
量測定装置を用いることにより、軽荷重下での接触摺動
によって発生する極めて微小な摩耗量の高感度な測定が
可能となる。
【００１５】本発明の解析システムでは、まず摩耗前後
それぞれのＳＰＭ３次元プロファイルデータから導出し
た高さのヒストグラムについて、最頻値を示す高さを基
準（零）とするようにデータを補正する。
それぞれのＳＰＭ３次元プロファイルデータから導出し
た高さのヒストグラムについて、最頻値を示す高さを基
準（零）とするようにデータを補正する。
【００１６】元々のＳＰＭデータは通常表面プロファイ
ルの積分中心面を基準として高さが表わされているが、
積分中心面は摩耗による表面プロファイルの変化により
摩耗前後で若干シフトする。
ルの積分中心面を基準として高さが表わされているが、
積分中心面は摩耗による表面プロファイルの変化により
摩耗前後で若干シフトする。
【００１７】一方、高さのヒストグラムにおける最頻値
はサンプル固有の基準面を示し、摩耗前後で不変であ
る。この手法が摩耗前後で高さ情報の互換性を保つ上で
の重要なポイントとなっている。
はサンプル固有の基準面を示し、摩耗前後で不変であ
る。この手法が摩耗前後で高さ情報の互換性を保つ上で
の重要なポイントとなっている。
【００１８】また、本発明の解析システムでは、摩耗前
後それぞれについて最大高さからの累積体積関数なるも
のを導出した後、両者の差分をとり差分体積関数Ｖdを
求め、そこから摩耗量を導いている。
後それぞれについて最大高さからの累積体積関数なるも
のを導出した後、両者の差分をとり差分体積関数Ｖdを
求め、そこから摩耗量を導いている。
【００１９】すなわち、ＳＰＭ測定エリア内での総摩耗
量を３次元量として積算した形で導出している。一方、
従来例で説明した触針式粗さ計等による摺動領域と非摺
動領域の段差測定は「段差」という１次元量の検出にす
ぎない。
量を３次元量として積算した形で導出している。一方、
従来例で説明した触針式粗さ計等による摺動領域と非摺
動領域の段差測定は「段差」という１次元量の検出にす
ぎない。
【００２０】このため、本発明の微小摩耗量測定装置で
は、従来の段差測定法では測定し得ない極微小な摩耗量
を感度良く検出することができる。
は、従来の段差測定法では測定し得ない極微小な摩耗量
を感度良く検出することができる。
【００２１】本発明によれば、これらの相乗効果とし
て、接触する２表面の間で生じる摩耗過程の解明を著し
く進展させると共に、摩耗が問題となる様々な機械的駆
動部の耐久性の向上及び省エネルギー化の実現に役立
つ。
て、接触する２表面の間で生じる摩耗過程の解明を著し
く進展させると共に、摩耗が問題となる様々な機械的駆
動部の耐久性の向上及び省エネルギー化の実現に役立
つ。
【００２２】
【実施例】図面を参照して、本発明の実施例を以下に説
明する。
明する。
【００２３】図１に、ＳＰＭとして代表的な原子間力顕
微鏡（ＡＦＭ）を用いた場合の本発明の一実施例である
微小摩耗量測定装置の概略構成を示す。
微鏡（ＡＦＭ）を用いた場合の本発明の一実施例である
微小摩耗量測定装置の概略構成を示す。
【００２４】図１を参照して、本装置は、ＸＹＺ−走査
系１、力−変位変換器２、光波干渉変位検出器３及びＺ
−制御回路４から成るＡＦＭ本体とコンピュータ５、そ
して表示装置６とから構成される。ＸＹＺ−走査系１
は、探針のX-Y方向の２次元走査及びZ方向における試料
表面と探針との所定間隔の維持等を行なう駆動回路を備
え、Ｚ−制御回路４は探針のZ方向のサーボ制御を行な
う。また、光波干渉変位検出器３は、光の干渉を用いて
力−変位変換器２の探針の変位を検出し、力−変位変換
器２を介してサンプル（試料）表面における原子間力を
一定に保つようにする。
系１、力−変位変換器２、光波干渉変位検出器３及びＺ
−制御回路４から成るＡＦＭ本体とコンピュータ５、そ
して表示装置６とから構成される。ＸＹＺ−走査系１
は、探針のX-Y方向の２次元走査及びZ方向における試料
表面と探針との所定間隔の維持等を行なう駆動回路を備
え、Ｚ−制御回路４は探針のZ方向のサーボ制御を行な
う。また、光波干渉変位検出器３は、光の干渉を用いて
力−変位変換器２の探針の変位を検出し、力−変位変換
器２を介してサンプル（試料）表面における原子間力を
一定に保つようにする。
【００２５】コンピュータ５は測定制御及びデータ処理
を担っており、微小摩耗量解析システム７が組み込まれ
ている。
を担っており、微小摩耗量解析システム７が組み込まれ
ている。
【００２６】図３を参照して、本実施例に係る微小摩耗
量解析システムの解析フローを以下に説明する。
量解析システムの解析フローを以下に説明する。
【００２７】まず、解析対象のサンプルの摩耗前及び摩
耗後のＳＰＭ像を測定し、摩耗前及び摩耗後のＳＰＭデ
ータからそれぞれにつき、高さのヒストグラムを導出す
る（ステップ301）。
耗後のＳＰＭ像を測定し、摩耗前及び摩耗後のＳＰＭデ
ータからそれぞれにつき、高さのヒストグラムを導出す
る（ステップ301）。
【００２８】次に、ヒストグラムにおいて最頻値を示す
高さが基準（例えば零）となるように摩耗前及び摩耗後
のそれぞれのヒストグラム・データを補正する（ステッ
プ302）。なお、ＳＰＭデータは、通常、表面プロファ
イルの積分中心面を基準（零）として高さが表わされて
いる。
高さが基準（例えば零）となるように摩耗前及び摩耗後
のそれぞれのヒストグラム・データを補正する（ステッ
プ302）。なお、ＳＰＭデータは、通常、表面プロファ
イルの積分中心面を基準（零）として高さが表わされて
いる。
【００２９】摩耗前及び摩耗後の補正されたヒストグラ
ムのそれぞれについて、最大高さからの累積分布関数
（「ベアリングエリアカーブ」という）を求め（ステッ
プ303）、ベアリングエリアカーブのそれぞれについて
最大高さからの累積関数（「累積体積関数」という）を
求め（ステップ304）、摩耗前及び摩耗後の２つの累積
体積関数を得た後、摩耗前の累積体積関数（Ｖbw）から
摩耗後の累積体積関数（Ｖaw）を差し引いた差分体積関
数（Ｖd）を導出する（ステップ305）。
ムのそれぞれについて、最大高さからの累積分布関数
（「ベアリングエリアカーブ」という）を求め（ステッ
プ303）、ベアリングエリアカーブのそれぞれについて
最大高さからの累積関数（「累積体積関数」という）を
求め（ステップ304）、摩耗前及び摩耗後の２つの累積
体積関数を得た後、摩耗前の累積体積関数（Ｖbw）から
摩耗後の累積体積関数（Ｖaw）を差し引いた差分体積関
数（Ｖd）を導出する（ステップ305）。
【００３０】そして、差分体積関数（Ｖd）の極大値を
微小摩耗量として出力する（ステップ306）。
微小摩耗量として出力する（ステップ306）。
【００３１】図２は、本実施例に係る微小摩耗量測定装
置を用いて評価を行った解析結果を示す図である。
置を用いて評価を行った解析結果を示す図である。
【００３２】解析に用いた試料はスパッタカーボン保護
膜が１５ｎｍ表面に被覆された２．５インチ磁気ディス
クで、コンタクト・スタート／ストップ（ＣＳＳ）実行
前とＣＳＳ２万回後（この時のスライダ荷重は２．５ｇ
ｆ）の同一トラックについてディスク表面のＡＦＭ測定
を行なった。ＡＦＭ測定条件は以下の通りである。
膜が１５ｎｍ表面に被覆された２．５インチ磁気ディス
クで、コンタクト・スタート／ストップ（ＣＳＳ）実行
前とＣＳＳ２万回後（この時のスライダ荷重は２．５ｇ
ｆ）の同一トラックについてディスク表面のＡＦＭ測定
を行なった。ＡＦＭ測定条件は以下の通りである。
【００３３】測定エリア：10×10μｍ2 ピクセル分解能 面内：25ｎｍ 垂直：3.052×10-3ｎｍ サンプル数：400×400
【００３４】図２に示された解析例を基に、本発明に係
る微小摩耗量解析システムについて一層詳しく説明す
る。
る微小摩耗量解析システムについて一層詳しく説明す
る。
【００３５】図２には、縦に４つの図が並んで表示され
ている（図２（Ａ）〜図２（Ｄ））。それらをそれぞれ
一番下から順に説明すると、図２（Ｄ）は、コンタクト
・スタート／ストップ（ＣＳＳ）による摩耗前及び摩耗
後に測定されたディスク表面のＡＦＭ３次元プロファイ
ルから導出された高さのヒストグラムである。図２
（Ｄ）において、縦軸は頻度を、横軸は高さ（ｎｍ）を
表わし、摩耗前後で高さ情報の互換性を保つため、最頻
値を基準（零）としてデータが補正されている。
ている（図２（Ａ）〜図２（Ｄ））。それらをそれぞれ
一番下から順に説明すると、図２（Ｄ）は、コンタクト
・スタート／ストップ（ＣＳＳ）による摩耗前及び摩耗
後に測定されたディスク表面のＡＦＭ３次元プロファイ
ルから導出された高さのヒストグラムである。図２
（Ｄ）において、縦軸は頻度を、横軸は高さ（ｎｍ）を
表わし、摩耗前後で高さ情報の互換性を保つため、最頻
値を基準（零）としてデータが補正されている。
【００３６】図２（Ｃ）は、摩耗前後それぞれのベアリ
ングエリアカーブを示す。図２（Ｂ）は、摩耗前後それ
ぞれの累積体積関数を、図２（Ａ）は差分体積関数を示
す。図２（Ａ）〜（Ｄ）において、摩耗前のデータは実
線で、摩耗後のデータは破線で表わされている。
ングエリアカーブを示す。図２（Ｂ）は、摩耗前後それ
ぞれの累積体積関数を、図２（Ａ）は差分体積関数を示
す。図２（Ａ）〜（Ｄ）において、摩耗前のデータは実
線で、摩耗後のデータは破線で表わされている。
【００３７】摩耗前の表面に比べ、ＣＳＳ実行後の摩耗
表面は比較的高い突起先端部分が僅かに削れているた
め、摩耗前後のベアリングエリアカーブを比較すると、
高さの極めて高い領域では摩耗前の方がベアリングレシ
オが大きい。
表面は比較的高い突起先端部分が僅かに削れているた
め、摩耗前後のベアリングエリアカーブを比較すると、
高さの極めて高い領域では摩耗前の方がベアリングレシ
オが大きい。
【００３８】切断深さを徐々に下げていくと、摩耗後の
表面突起の腹部分には摩耗粉が付着しているため、ある
切断深さｄｃに達すると、摩耗前後でベアリングレシオ
は等しくなる（図２（Ｃ）参照）。それよりも高さの低
い領域では逆に摩耗後のベアリングレシオの方が大きく
なる。
表面突起の腹部分には摩耗粉が付着しているため、ある
切断深さｄｃに達すると、摩耗前後でベアリングレシオ
は等しくなる（図２（Ｃ）参照）。それよりも高さの低
い領域では逆に摩耗後のベアリングレシオの方が大きく
なる。
【００３９】即ち、摩耗前後それぞれのディスク表面の
最大高さから累積体積について両者の差を取った差分体
積関数は、切断深さｄｃで極大値を取る（図２（Ａ）参
照）。
最大高さから累積体積について両者の差を取った差分体
積関数は、切断深さｄｃで極大値を取る（図２（Ａ）参
照）。
【００４０】そして、表面突起の腹部分に堆積した摩耗
粉は、ＡＦＭにより繰り返し測定を行っても再現性良く
安定して認識される。このことは、堆積した摩耗粉があ
る程度の硬さと付着強さとを有し、ディスク表面の一部
として振舞っていることを物語っている。
粉は、ＡＦＭにより繰り返し測定を行っても再現性良く
安定して認識される。このことは、堆積した摩耗粉があ
る程度の硬さと付着強さとを有し、ディスク表面の一部
として振舞っていることを物語っている。
【００４１】よって、差分体積関数において認められる
極大値は、実効摩耗量と考えられる。本発明に係る微小
摩耗量測定装置においては、この差分体積関数における
極大値を摩耗量と定義する。
極大値は、実効摩耗量と考えられる。本発明に係る微小
摩耗量測定装置においては、この差分体積関数における
極大値を摩耗量と定義する。
【００４２】この解析例におけるカーボン保護膜厚１５
ｎｍの試料におけるＣＳＳ２万回後の表面積１００μｍ
2当りの摩耗量は３７，９９３ｎｍ3と評価された。
ｎｍの試料におけるＣＳＳ２万回後の表面積１００μｍ
2当りの摩耗量は３７，９９３ｎｍ3と評価された。
【００４３】全く同様な実験条件下で、カーボン保護膜
厚を２０ｎｍと１０ｎｍに展開して本発明に係る微小摩
耗量測定装置を用いて微小摩耗量を評価してみた。
厚を２０ｎｍと１０ｎｍに展開して本発明に係る微小摩
耗量測定装置を用いて微小摩耗量を評価してみた。
【００４４】その結果、ＣＳＳ２万回後の表面積１００
μｍ2当りの摩耗量は膜厚２０ｎｍでは２，０２４ｎ
ｍ3、膜厚１０ｎｍでは７６，８０７ｎｍ3であった。
μｍ2当りの摩耗量は膜厚２０ｎｍでは２，０２４ｎ
ｍ3、膜厚１０ｎｍでは７６，８０７ｎｍ3であった。
【００４５】一般的に、保護膜厚が薄いほどＣＳＳによ
る表面劣化（摩擦係数μの上昇等）が著しいことは確認
されていたが、本発明に係る微小摩耗量測定装置による
今回の解析により、それらの表面劣化の違いが摩耗速度
の違いとして裏付けされた。
る表面劣化（摩擦係数μの上昇等）が著しいことは確認
されていたが、本発明に係る微小摩耗量測定装置による
今回の解析により、それらの表面劣化の違いが摩耗速度
の違いとして裏付けされた。
【００４６】なお、比較例として、上記実施例と同一試
料について、従来例として説明した触針式粗さ計を用い
てディスク表面の摩耗している摺動領域と摩耗していな
い非摺動領域との段差測定を行ったが、最も摩耗量の多
いカーボン保護膜厚１０ｎｍの試料においてでさえも、
段差の認識は不可能であった。
料について、従来例として説明した触針式粗さ計を用い
てディスク表面の摩耗している摺動領域と摩耗していな
い非摺動領域との段差測定を行ったが、最も摩耗量の多
いカーボン保護膜厚１０ｎｍの試料においてでさえも、
段差の認識は不可能であった。
【００４７】以上、本発明を上記実施例に即して説明し
たが、本発明は上記態様にのみ限定されるものでなく、
本発明の原理に準ずる各種態様を含むことは勿論であ
る。
たが、本発明は上記態様にのみ限定されるものでなく、
本発明の原理に準ずる各種態様を含むことは勿論であ
る。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
原子レベルの分解能を有するＳＰＭを構成するコンピュ
ータ等のデータ処理装置に、摩耗前後のＳＰＭ３次元プ
ロファイルデータから摩耗量を算出する微小摩耗量解析
システムを搭載した微小摩耗量測定装置を用いることに
より、軽荷重下での接触摺動によって発生する極めて微
小な摩耗量の高感度な測定が可能となり、２表面の間で
生じる摩耗過程が明らかになる。
原子レベルの分解能を有するＳＰＭを構成するコンピュ
ータ等のデータ処理装置に、摩耗前後のＳＰＭ３次元プ
ロファイルデータから摩耗量を算出する微小摩耗量解析
システムを搭載した微小摩耗量測定装置を用いることに
より、軽荷重下での接触摺動によって発生する極めて微
小な摩耗量の高感度な測定が可能となり、２表面の間で
生じる摩耗過程が明らかになる。
【００４９】また、本発明によれば、摩耗前及び摩耗後
の２つの累積体積関数を得た後、摩耗前の累積体積関数
から摩耗後の累積体積関数を差し引いた差分体積関数に
おいて認められる極大値を実効摩耗量とし、この差分体
積関数における極大値を摩耗量と規定しして微小摩耗量
を算出するものであり、従来の摺動領域と非摺動領域の
段差測定から摩耗量を導く手法では検出し得ない極微小
な摩耗量を極めて感度良く検出することができる。この
ため、本発明によれば、接触する２表面の間で生じる摩
耗過程の解明を著しく進展させると共に、摩耗が問題と
なる様々な機械的駆動部の耐久性の向上及び省エネルギ
ー化の実現に役立つ。
の２つの累積体積関数を得た後、摩耗前の累積体積関数
から摩耗後の累積体積関数を差し引いた差分体積関数に
おいて認められる極大値を実効摩耗量とし、この差分体
積関数における極大値を摩耗量と規定しして微小摩耗量
を算出するものであり、従来の摺動領域と非摺動領域の
段差測定から摩耗量を導く手法では検出し得ない極微小
な摩耗量を極めて感度良く検出することができる。この
ため、本発明によれば、接触する２表面の間で生じる摩
耗過程の解明を著しく進展させると共に、摩耗が問題と
なる様々な機械的駆動部の耐久性の向上及び省エネルギ
ー化の実現に役立つ。
【図１】本発明の微小摩耗量測定装置の一実施例の構成
を示す図であり、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）のデータ処
理装置（コンピュータ）に微小摩耗量解析システムを搭
載した微小摩耗量測定装置の概略構成を示す図である。
を示す図であり、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）のデータ処
理装置（コンピュータ）に微小摩耗量解析システムを搭
載した微小摩耗量測定装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明に係る微小摩耗量解析システムを、実際
の磁気ディスク表面に関する解析に適用した結果を用い
て説明する図である。 （Ａ）差分体積関数を示す図である。 （Ｂ）摩耗前後の累積体積関数を示す図である。 （Ｃ）摩耗前後のベアリングエリアカーブを示す図であ
る。 （Ｄ）最頻値を基準に補正されたヒストグラム・データ
である。
の磁気ディスク表面に関する解析に適用した結果を用い
て説明する図である。 （Ａ）差分体積関数を示す図である。 （Ｂ）摩耗前後の累積体積関数を示す図である。 （Ｃ）摩耗前後のベアリングエリアカーブを示す図であ
る。 （Ｄ）最頻値を基準に補正されたヒストグラム・データ
である。
【図３】本発明に係る微小摩耗量解析システムの処理フ
ローを説明する流れ図である。
ローを説明する流れ図である。
１ ＸＹＺ−走査系 ２ 力−変位変換器 ３ 光波干渉変位検出器 ４ Ｚ−制御回路 ５ コンピュータ ６ 表示装置 ７ 微小摩耗量解析システム搭載
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01N 37/00 G01B 21/30 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (1)
- 【請求項１】ＳＰＭ(Scanning Probe Microscope；走査
型プローブ顕微鏡）を構成するデータ処理装置が、試料
の摩耗前及び摩耗後のＳＰＭ３次元プロファイルデータ
からＳＰＭ測定領域内における総摩耗量を算出する微小
摩耗量解析システムを備えてなる微小摩耗量測定装置で
あって、 前記微小摩耗量解析システムが、 解析対象の試料の摩耗前及び摩耗後のＳＰＭ像を測定
し、摩耗前及び摩耗後のＳＰＭデータからそれぞれにつ
き、高さのヒストグラムを導出する工程と、 前記ヒストグラムにおいて最頻値を示す高さが基準とな
るように摩耗前及び摩耗後のヒストグラム・データをそ
れぞれ補正する工程と、 摩耗前及び摩耗後の補正されたヒストグラムのそれぞれ
について、最大高さからの累積分布関数（「ベアリング
エリアカーブ」という）を求める工程と、 前記ベアリングエリアカーブのそれぞれについて最大高
さからの累積関数（「累積体積関数」という）を求める
工程と、 摩耗前及び摩耗後の累積体積関数を得た後、摩耗前の累
積体積関数（Ｖbw）から摩耗後の累積体積関数（Ｖaw）
を差し引いた差分体積関数（Ｖd）を求める工程と、 前記差分体積関数（Ｖd）の極大値を微小摩耗量として
出力する工程と、 を含むことを特徴とする微小摩耗量測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6330314A JP2865006B2 (ja) | 1994-12-07 | 1994-12-07 | 微小摩耗量測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6330314A JP2865006B2 (ja) | 1994-12-07 | 1994-12-07 | 微小摩耗量測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08160058A JPH08160058A (ja) | 1996-06-21 |
| JP2865006B2 true JP2865006B2 (ja) | 1999-03-08 |
Family
ID=18231257
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6330314A Expired - Fee Related JP2865006B2 (ja) | 1994-12-07 | 1994-12-07 | 微小摩耗量測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2865006B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100988518B1 (ko) * | 2003-05-23 | 2010-10-20 | 두산중공업 주식회사 | 베어링 바벳트부의 시편 채취 방법 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19859877A1 (de) | 1998-12-23 | 2000-06-29 | Robert Magerle | Nanotomographie |
| JP6743760B2 (ja) * | 2017-05-23 | 2020-08-19 | トヨタ自動車株式会社 | ３次元曲面上の凹凸形状測定方法 |
| JPWO2023053535A1 (ja) * | 2021-09-28 | 2023-04-06 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05118977A (ja) * | 1991-10-24 | 1993-05-14 | Nec Corp | 薄膜衝撃試験機 |
-
1994
- 1994-12-07 JP JP6330314A patent/JP2865006B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｄ．，２６（８），ｐ．１３１９−１３２２（１９９３） |
| Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，４（３），ｐ．１５２−１５８（１９９３） |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100988518B1 (ko) * | 2003-05-23 | 2010-10-20 | 두산중공업 주식회사 | 베어링 바벳트부의 시편 채취 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08160058A (ja) | 1996-06-21 |
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