(57)【要約】【課題】内乱要素として存在する従動ローラの不連続な軸振れや滑りの発生を未然に防ぎ、回転を直線運動に安定して変換する。【解決手段】駆動ローラ２０の周りに一定の交差角を持たせて均等に配置された複数の従動ローラ２１の軸受機構２２の一方に設けた圧電素子２３と与圧印加部材２４及び従動ローラ２１の軸受機構２２の他方に設けた弾性部材２５を有する与圧印加開放機構により従動ローラ２１の軸心位置を可変して駆動ローラ２０との接触点に圧力を加える与圧の付加と、付加した与圧を開放するようにして、従動ローラ２１の不連続な軸振れや滑りの発生を未然に防ぎ、回転を直線運動に安定して変換する。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動ローラと、該駆動ローラを軸受を介して回転自在に支持し、移動部材に連結されるハウジングと、前記駆動ローラの周りに一定の交差角を持たせて均等に配置され、前記ハウジングに回転自在に取り付けられ、前記駆動ローラの回転に同期して回転し、駆動ローラの軸方向に推力を発生する少なくとも３個の従動ローラとを有する摩擦駆動装置において、
前記従動ローラの軸心位置を可変して駆動ローラとの接触点に圧力を加える与圧と、与圧を開放する与圧印加開放機構を有することを特徴とする摩擦駆動装置。
【請求項２】
前記与圧印加開放機構は、前記ハウジングのローラ保持面に摺動自在に設けられ、前記従動ローラを回転自在に支持する軸受機構と、前記駆動ローラの軸心と前記軸受機構の前記駆動ローラ側又は反対側のいずれか一方に設けられた電気的エネルギを機械的エネルギに変換するアクチュエータと、前記軸受機構の前記アクチュエータを設けた面と反対側の面に設けられた弾性部材とを有する請求項１記載の摩擦駆動装置。
【請求項３】
前記与圧印加開放機構のアクチュエータは圧電アクチュエータである請求項２記載の摩擦駆動装置。
【請求項４】
前記与圧印加機構の与圧と与圧の開放を繰り返す周波数を、前記ハウジングに連結する移動部材の機械的共振周波数を超える周波数に設定する請求項１乃至３のいずれかに記載の摩擦駆動装置。
【請求項５】
前記与圧印加開放機構は、前記複数の補助ローラがそれぞれ前記駆動ローラに付加する与圧力を打ち消すように、与圧を付加する補助ローラを切り換える請求項１乃至４のいずれかに記載の摩擦駆動装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の摩擦駆動装置を有し、該摩擦駆動装置のハウジングに連結し、被加工物を載置する移動テーブルと、前記摩擦駆動装置の駆動ローラに連結された送りモータを有することを特徴とするテーブル送り装置。
【請求項７】
請求項６記載のテーブル送り装置を有することを特徴とする加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば光ディスク原盤露光装置や半導体露光装置等の送り装置や位置決め装置に使用する摩擦駆動装置とそれを使用したテーブル送り装置及び加工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特公平６−２３５９８号公報
【特許文献２】特開平８−１８４３６０号公報
【特許文献３】特開平１１−１９５２４７号公報
【特許文献４】特開２００２−３４２９８９号公報
近年、高画質動画像の記録やアクセス速度の速い大容量のストレージ媒体として光ディスクに対する大容量化の要望が高まっている。この大容量化の方法としては各種方法があり、トラックピッチとピット長をより小さく形成する方法や、記録層の多層化あるいは記録情報の多値化又はホログラムによる記録再生などの方法が提案されたり検討されている。
【０００３】
光ディスクに対する大容量化の要求に対応して、トラックピッチとピット長をより微少化するためには光ディスク原盤や光ディスク原盤露光装置に対する要求仕様も、より高精度が要求される。また、露光ビームについても、露光ビームスポットをより小さく絞り込むために、光源としてより波長の短い光が使われるようになり、電子線による露光も実現されるに至っている。
【０００４】
このように高精度を要求される光ディスク原盤露光装置や半導体露光装置等で光ディスク原盤を載置した移動テーブルを安定して移動するため、特許文献１〜特許文献４に示すように、駆動軸の回転を直線運動に変換する摩擦駆動装置が使用されている。摩擦駆動装置４０は、図８（ａ）示すように、送りモータ（不図示）の駆動軸に取り付けられ、移動テーブルに連結されたハウジング１９の両側に軸受を介して保持された駆動ローラ２０の周りに複数、例えば図８（ｂ）に示すように、３個の従動ローラ２１ａ〜２１ｃを配置している。各従動ローラ２１ａ〜２１ｃは、図８（ｃ）に示すように、駆動ローラ２０の軸心に対して僅かに傾けた一定の接触角（以下、交差角という）θｔｗで駆動ローラ２０の外周面に接触し、ハウジング１９に軸受４１を介して回転自在に保持されている。この摩擦駆動装置４１で送りモータを駆動して駆動ローラ２０を回転すると、複数の各従動ローラ２１ａ〜２１ｃは駆動ローラ２０の回転方向と同期して回転する。この複数の従動ローラ２１ａ〜２１ｃは駆動ローラ２０の軸心に対して一定の交差角θｔｗで接触しているから、駆動ローラ２０の軸方向に推力が発生する。この推力により各従動ローラ２１ａ〜２１ｃは、常に駆動ローラ２０と接触しながら駆動ローラ２０に沿って移動してハウジング１９を駆動ローラ２０の軸方向に安定して移動する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この摩擦駆動装置で、駆動ローラの回りに配置された各従動ローラの交差角θｔｗに設定誤差があると、各従動ローラの駆動ローラ上での進行方向に差が生じ、各従動ローラ軸間に不連続な軸振れが発生するとともに一部の従動ローラに強制的に滑り力が加えられ、従動ローラの動きが不安定になり、ハウジングに連結されたテーブルの動きを不安定にする要因となっていた。
【０００６】
このテーブルを高精度に移動するためには、駆動ローラの回りに配置された各従動ローラの交差角θｔｗの設定誤差を零にすることが必要であるが、実際には、この設定誤差を零にすることは不可能であり、本質的に内乱要素として存在する従動ローラの軸振れや滑りを防ぐことはできなかった。
【０００７】
この発明はかかる短所を改善し、本質的に内乱要素として存在する従動ローラの不連続な軸振れや滑りの発生を未然に防ぎ、回転を直線運動に安定して変換することができる摩擦駆動装置とそれを使用したテーブル送り装置及び加工装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明の摩擦駆動装置は、駆動ローラと、駆動ローラを軸受を介して回転自在に支持し、移動部材に連結されるハウジングと、駆動ローラの周りに一定の交差角を持たせて均等に配置され、ハウジングに回転自在に取り付けられ、駆動ローラの回転に同期して回転し、駆動ローラの軸方向に推力を発生する少なくとも３個の従動ローラとを有する摩擦駆動装置において、従動ローラの軸心位置を可変して駆動ローラとの接触点に圧力を加える与圧と、与圧を開放する与圧印加開放機構を有することを特徴とする。
【０００９】
前記与圧印加開放機構は、ハウジングのローラ保持面に摺動自在に設けられ、従動ローラを回転自在に支持する軸受機構と、駆動ローラの軸心と軸受機構の駆動ローラ側又は反対側のいずれか一方に設けられた電気的エネルギを機械的エネルギに変換するアクチュエータと、軸受機構のアクチュエータを設けた面と反対側の面に設けられた弾性部材とを有する。
【００１０】
この与圧印加開放機構のアクチュエータとして圧電アクチュエータを使用すると良い。
【００１１】
また、与圧印加機構の与圧と与圧の開放を繰り返す周波数を、ハウジングに連結する移動部材の機械的共振周波数を超える周波数に設定することが望ましい。
【００１２】
さらに、与圧印加開放機構は、複数の補助ローラがそれぞれ駆動ローラに付加する与圧力を打ち消すように、与圧を付加する補助ローラを切り換え、駆動ローラに曲げ応力が加えられることを防ぐ。
【００１３】
この発明のテーブル送り装置は、前記摩擦駆動装置を有し、摩擦駆動装置のハウジングに連結し、被加工物を載置する移動テーブルと、摩擦駆動装置の駆動ローラに連結された送りモータを有し、駆動ローラを回転することにより摩擦駆動装置で移動テーブルを移動させることを特徴とする。
【００１４】
この発明の加工装置は、前記テーブル送り装置を有することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の加工装置の構成図である。図に示すように、加工装置、例えば電子ビームを用いる光ディスク原盤露光装置１は、光ディスク原盤２に電子ビームを照射して情報を記録するものであり、真空容器３と、真空容器３内に出射部が設けられ、光ディスク原盤２に電子ビームを照射する電子ビームユニット４と、光ディスク原盤２を回転するターンテーブル５と、ターンテーブル５を水平方向に移動するテーブル移動台６と、テーブル移動台６を移動する摩擦駆動装置７と、摩擦駆動装置７を駆動する送りモータ８と、テーブル移動台６の移動位置を検出する送り位置検出器９及び駆動制御部１０を有する。
【００１６】
電子ビームユニット４は電子ビーム発生系１１と電子ビームレンズ系１２を有する。電子ビーム発生系１１は、電子銃１３とコンデンサレンズ１４と電子ビーム変調部１５とアパーチャ１６を有し、電子ビームレンズ系１２は、電子ビーム偏向部１７とフォーカスレンズ１８を有する。電子銃１３から出射された電子ビームはコンデンサレンズ１４により集光される。この集光された電子ビームは１対の電極から構成される電子ビーム変調部１５によって発生している電磁場を通過することにより変調されて偏向し、偏向した電子ビームはアパーチャ１６に照射される。この電子ビームの偏向が大きいときは、アパーチャ１６の遮断効果により電子ビームは遮断され、光ディスク原盤２に到達せず、電子ビームを偏向させないときはアパーチャ１６を通過して光ディスク原盤２に到達する。このようにして光変調と同様のオン／オフ変調を行うことができる。この電子ビームはアパーチャ１６を通るときにビーム整形も同時に行なわれて電子ビームレンズ系１２へ導入される。電子ビームレンズ系１２では、光ディスク原盤２にウォブル溝を形成するために、電子ビームが、再度、電子ビーム偏向部１７の１対の電極を通過するときに偏向角を与える。また、光ディスク原盤２にウォブル溝を形成しないときは、電子ビーム偏向部１７で電子ビームの偏向は行なわない。この電子ビームはフォーカスレンズ１８により焦点とスポット径が調整されて光ディスク原盤２上に集光されて情報が記録される。この光ディスク原盤２に情報を記録するとき、ターンテーブル５で光ディスク原盤２を回転するとともに、送りモータ８を回転させて摩擦駆動装置７でテーブル移動台６を移動してターンテーブル５を水平方向に移動する。
【００１７】
このテーブル移動台６を移動する摩擦駆動装置７は、図２（ａ）に示すように、テーブル移動台６に連結されたハウジング１９と、送りモータ８に連結され、ハウジング１９の両側に軸受を介して保持された駆動ローラ２０と、駆動ローラ２０の周りに均等に配置された複数、例えば図２（ｂ）に示すように、３個の従動ローラ２１ａ〜２１ｃを有する。各従動ローラ２１ａ〜２１ｃは、図２（ｃ）に示すように、駆動ローラ２０の軸心に対して僅かに傾けた一定の接触角（以下、交差角という）θｔｗで駆動ローラ２０の外周面に接触し、ハウジング１９の両側に軸受機構２２を介して回転自在に保持されている。この摩擦駆動装置７で送りモータ８を駆動して駆動ローラ２０を回転すると、各従動ローラ２１ａ〜２１ｃは駆動ローラ２０の回転方向と同期して回転する。この従動ローラ２１ａ〜２１ｃは駆動ローラ２０の軸心に対して一定の交差角θｔｗで接触しているから、駆動ローラ２０の軸方向に推力が発生し、この推力により各従動ローラ２１ａ〜２１ｃは、駆動ローラ２０と接触しながら駆動ローラ２０に沿って移動してハウジング１９を駆動ローラの軸方向に移動してテーブル移動台６を水平方向に移動する。
【００１８】
この摩擦駆動装置７の軸受機構２２はハウジング１９に対して摺動自在に取り付けられ、図３の部分詳細図に示すように、軸受機構２２の駆動ローラ２０に対する外側は圧電素子２３と与圧印加部材２４で支持され、軸受機構２２の駆動ローラ２０側は弾性部材２５で支持され、圧電素子２３に対する印加電圧を制御することにより、Ｘ方向に圧電素子２３を伸縮させ、与圧印加部材２４により軸受機構２２すなわち従動ローラ２１ａ〜２１ｃに与圧を印加したり、与圧を開放する。この与圧を開放するとき、駆動ローラ２０側に設けた弾性部材２５により軸受機構２２に弾性力を与えて与圧開放を補助する。
【００１９】
駆動制御部１０は、駆動指令パルス発生装置２６と情報トラック信号発生回路２７とテーブル回転駆動制御系２８と送りモータ駆動制御系２９及び与圧制御信号発生装置３０を有する。駆動指令パルス発生装置２６はターンテーブル回転指令パルスをテーブル回転駆動制御系２８に送るとともに情報トラック信号発生回路２７と送りモータ駆動制御系２９に駆動パルスを送る。情報トラック信号発生回路２７は、駆動指令パルス発生装置２６からの駆動パルスにより電子ビームユニット４の電子ビーム変調部１５を制御する。テーブル回転駆動制御系２８は、駆動指令パルス発生装置２６からのターンテーブル回転指令パルスとターンテーブル５に設けられた回転エンコーダ３１からの信号によりターンテーブル５の回転を制御する。送りモータ駆動制御系２９は、駆動指令パルス発生装置２６からの駆動パルスと送り位置検出器９からの信号により送りモータ８の回転を制御する。与圧制御信号発生装置３０は摩擦駆動装置７の各補助ローラ２１ａ〜２１ｃの軸受機構２２を支持する圧電素子２３に印加する電圧を制御して、従動ローラ２１ａ〜２１ｃに与圧を印加したり与圧を開放する。
【００２０】
前記のように構成した光ディスク原盤露光装置１で摩擦駆動装置７によりテーブル移動台６を移動するときの与圧印加と与圧開放動作を説明する。
【００２１】
例えば図２（ｂ）に示すように、駆動ローラ２０の周りに３個の従動ローラ２１ａ〜２１ｃを有する場合、与圧制御信号発生装置３０で与圧を付加するときは、全ての従動ローラ２１ａ〜２１ｃに与圧を付加して、図４（ａ）に示すように、従動ローラ２１ａ〜２１ｃを駆動ローラ２０に一定の接触力で接触させる。また、与圧を開放するときは、全ての従動ローラ２１ａ〜２１ｃの与圧を開放して、図４（ｂ）に示すように、従動ローラ２１ａ〜２１ｃの駆動ローラ２０に対する接触を解除する。この与圧印加開放周期をターンテーブル５を含むテーブル移動台６の応答周波数以上に設定することにより、見かけ上、テーブル移動台６の送り方向の剛性である保持力を維持しながら送り動作を行うことができ、従動ローラ２１ａ〜２１ｃの不連続な軸振れや滑りの発生を未然に防ぐことができる。
【００２２】
前記説明では駆動ローラ２０の周りに３個の従動ローラ２１ａ〜２１ｃを設けた場合について説明したが、駆動ローラ２０の周りに４個の従動ローラ２１を設けた場合も、与圧を付加するときは全ての従動ローラ２１に与圧を付加し、与圧を開放するときは、全ての従動ローラ２１の与圧を開放して、部分的に与圧を付加しすることにより、駆動ローラ２０に対して対称な与圧印加状態をつくることを防ぎ、駆動ローラ２０を曲げようとする力が発生することを防ぎ、動作中に駆動ローラに振動を与えたり破損することを防ぐことができる。
【００２３】
また、駆動ローラ２０の周りに、図５の模式図に示すように、５個の従動ローラ２１ａ〜２１ｅを設けた場合は、図５（ａ）〜（ｆ）に示すように、与圧を印加する従動ローラ２１が駆動ローラ２０の軸芯に対して必ず対応位置に配置されるように、与圧を開放する従動ローラ２１を選ぶ。ここで図５（ａ）は全ての従動ローラ２１ａ〜２１ｅに与圧を付加した場合、（ｂ）は従動ローラ２１ａと従動ローラ２１ｃの与圧を開放した場合、（ｃ）は従動ローラ２１ｂと従動ローラ２１ｄの与圧を開放した場合、（ｄ）は従動ローラ２１ｃと従動ローラ２１ｅの与圧を開放した場合、（ｅ）は従動ローラ２１ｄと従動ローラ２１ａの与圧を開放した場合、（ｆ）は従動ローラ２１ｅと従動ローラ２１ｂの与圧を開放した場合を示す。このようにして従動ローラ２１ａ〜２１ｅによって駆動ローラ２０に印加される軸芯方向の力が不均一になるのを防ぎ、駆動ローラ２０を曲げることや軸心の移動を防ぐことができる。
【００２４】
この各従動ローラ２１ａ〜２１ｅに対する与圧制御を図６のタイムチャートに示す。図中、ａ〜ｆは、図５に示した従動ローラ２１ａ〜２１ｅの与圧制御状態に対応する。また、与圧レベルＬＡは与圧開放状態、与圧レベルＬＣは全ての従動ローラ２１ａ〜２１ｅに与圧を付与したときの与圧値、与圧レベルＬＢと与圧レベルＬＤは、図５（ｂ）〜（ｆ）に示すように２個の従動ローラ２１の与圧を解消しているときに、駆動ローラ２０に与える与圧力が軸心に対して不均一にならないようにするために、与圧を付加している従動ローラ２１に付与する与圧値地である。例えば図５（ｂ）に示すように、従動ローラ２１ａと従動ローラ２１ｃの与圧を開放している場合は、従動ローラ２１ｂに与圧レベルＬＤの最大の与圧値を付加し、従動ローラ２１ｄと従動ローラ２１ｅには、与圧レベルＬＤをキャンセルする与圧レベルＬＢを付加する。このように与圧を印加する従動ローラ２１ａ〜２１ｅに付加する与圧レベルを切り換えて制御することにより、与圧を印加する従動ローラ２１が駆動ローラ２０の周りに非対称に配置されても、駆動ローラ２０に軸芯を移動させる力を与えることを防ぐことができる。
【００２５】
この与圧制御は、図５（ａ）から（ｆ）まで順序に行い、各従動ローラ２１ａ〜２１ｅの与圧開放を順次行う。また、２個の従動ローラ２１の与圧開放を示したが、１個の従動ローラ２１ごとに順次与圧を開放しても良い。
【００２６】
図７に示すように、駆動ローラ２０の周りに６個の従動ローラ２１ａ〜２１ｆを設けた場合、与圧を開放する従動ローラ２１を、（ｂ），（ｃ）に示すように、交互に配置された従動ローラ２１ａ，２１ｃ，２１ｅのグループと従動ローラ２１ｂ，２１ｄ，２１ｆのグループ毎に与圧を開放することにより、駆動ローラ２０に軸芯を移動させる力を与えることを防ぐことができる。
【００２７】
前記説明では加工装置として光ディスク原盤露光装置１について説明したが、半導体露光装置等の送り装置にも同様にして適用することができる。
【００２８】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように、駆動ローラの周りに一定の交差角を持たせて均等に配置された複数の従動ローラを有する摩擦駆動装置で、与圧印加開放機構により従動ローラの軸心位置を可変して駆動ローラとの接触点に圧力を加える与圧の付加と、付加した与圧を開放するようにしたから、本質的に内乱要素として存在する従動ローラの不連続な軸振れや滑りの発生を未然に防ぎ、回転を直線運動に安定して変換することができる。
【００２９】
また、与圧印加開放機構を、ハウジングのローラ保持面に摺動自在に設けられ、従動ローラを回転自在に支持する軸受機構と、駆動ローラの軸心と軸受機構の駆動ローラ側又は反対側のいずれか一方に設けられた電気的エネルギを機械的エネルギに変換するアクチュエータと、軸受機構のアクチュエータを設けた面と反対側の面に設けられた弾性部材とで構成することにより、従動ローラの与圧付加と与圧開放を安定して行うことができる。
【００３０】
さらに、与圧印加開放機構のアクチュエータとして圧電アクチュエータを使用することにより、与圧印加開放機構の構成を簡単にすることができるとともに、与圧の付加と解除の制御を容易に行うことができる。
【００３１】
また、与圧印加機構の与圧と与圧の開放を繰り返す周波数を、ハウジングに連結する移動部材の機械的共振周波数を超える周波数に設定することにより、見かけ上、移動部材の送り方向の剛性である保持力を維持しながら送り動作を行うことができ、従動ローラの不連続な軸振れや滑りの発生を未然に防ぐことができる。
【００３２】
また、与圧印加開放機構は、複数の補助ローラがそれぞれ駆動ローラに付加する与圧力を打ち消すように、与圧を付加する補助ローラを切り換えることにより、駆動ローラに曲げ応力が加えられることを防ぎ、動作中に駆動ローラに振動を与えたり破損することを防ぐことができる。
【００３３】
この摩擦駆動装置に被加工物を載置する移動テーブルを連結し、摩擦駆動装置の駆動ローラに送りモータを連結することにより、駆動ローラを回転することにより移動テーブルを高精度にかつ安定して移動させることができる。
【００３４】
また、このテーブル送り装置を加工装置に使用することにより、被加工物を高精度に移動して、被加工物の加工精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の光ディスク原盤露光装置の構成図である。
【図２】摩擦駆動装置の構成図である。
【図３】摩擦駆動装置の部分詳細図である。
【図４】与圧付与と開放動作を示す模式図である。
【図５】第２の与圧付与と開放動作を示す模式図である。
【図６】与圧付与と開放動作を示すタイムチャートである。
【図７】第３の与圧付与と開放動作を示す模式図である。
【図８】従来の摩擦駆動装置の構成図である。
【符号の説明】
１；光ディスク原盤露光装置、２；光ディスク原盤、３；真空容器、
４；電子ビームユニット、５；ターンテーブル、６；テーブル移動台、
７；摩擦駆動装置、８；送りモータ、９；送り位置検出器、
１０；駆動制御部、１９；ハウジング、２０；駆動ローラ、
２１；従動ローラ、２２；軸受機構、２３；圧電素子、
２４；与圧印加部材、２５；弾性部材、２６；駆動指令パルス発生装置、
２７；情報トラック信号発生回路、２８；テーブル回転駆動制御系、
２９；送りモータ駆動制御系、３０；与圧制御信号発生装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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