(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動ステージと、
前記移動ステージを含む可動部と固定部との間の荷重を支持する軸受と、
前記可動部を移動させる駆動部と、
前記移動ステージ及び軸受を含む部分と、前記駆動部とを連結する連結部と、
前記連結部に設けられると共に複数の箇所で屈折して流体を供給する一対の配管とを備え、
前記一対の配管は、前記可動部の移動方向に並び、かつ前記連結部の水平面中心に対して点対称に配置されている
ことを特徴とする送り装置。
【請求項２】
前記軸受が流体を用いた軸受であって、且つ、
前記配管により供給される流体が、前記軸受に使用される流体である、
ことを特徴とする請求項１に記載の送り装置。
【請求項３】
前記請求項１又は２に記載の送り装置と、
レーザ光を出力するレーザ発振器と、
原盤を回転させるスピンドルと、
変調されたレーザ光を集光し前記原盤に前記レーザ光を照射するフォーカスアクチュエータと、
を有することを特徴とする光ディスク原盤記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は精密送り装置及びそれを具備する光ディスク原盤記録装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光ディスク、半導体の高精度化に伴い、それらの製造装置の高精度化が強く望まれている。
本発明は移動ステージの高精度の送り装置に関するもので、そのような送り装置を含む任意の装置、例えば許容されるトラックピッチのゆれが数ｎｍ以下の光ディスクの原盤を製造する原盤記録装置、半導体のステッパー等に応用することが出来る。
【０００３】
高精度の移動ステージの送り装置は、一般的に静圧軸受ガイドと、前記ガイドに沿って可動部を駆動する駆動部（例えばリニアモー夕又は圧電素子等）と、前記可動部に搭載された位置決めスケール又はレーザスケール等とで構成される。そのような送り装置は、スケールの読み取り情報をフィードバックすることにより、ガイドの位置、速度、加速度等の制御を行う。
【０００４】
図４は、送り装置を具備する光ディスクの原盤記録装置の概略的な構成を示す。１０１はレーザ発振器、１０２はエアースピンドル、１０３はスライダー（送り装置に含まれる。）、１０４はフォーカスアクチュエータ、１０５はビームスポットモニタ、１０６は移動光学系、１０７はガラス原盤、１０８は除振台である。
レーザ発振器１０１が出力する紫外線レーザ光は、デジタル映像信号又はデジタル音声信号等により変調され、移動光学系を通り、フォーカスアクチュエータ１０４を通って、エアースピンドル１０２によって回転している原盤１０７に、照射される。
エアースピンドル１０２で原盤を回転させると共に、原盤１０７の半径方向にスライダ１０３をゆっくりと移動させることにより、スライダ１０３上に取り付けられているフォーカスアクチュエータ１０４を含む移動光学系１０６を移動させながら、レーザ光を原盤１０７に照射させて信号を記録する。
【０００５】
本発明は、例えば、図４に示す光ディスクの原盤を製造する原盤記録装置に適用可能である。
図５は、従来の移動ステージの送り装置の概略的な構成図を示す（固定部の一部は、実施例の全体の構成図を示す図１を参照）。
図５において、１は移動ステージ、２はガイド（固定部に含まれる。）、３はコイルアセンブリ（リニアモータの可動部）、７はセンターヨーク（固定部に含まれる。）、１４は電気接続線、１５はスライダ部の静圧軸受用エアー配管、１８は静圧流体軸受（矢印の方向に流体の静圧が加えられている。従来例及び実施例においては、使用する流体はエアー（空気）である。）、１９はコイルアセンブリ３のボビン、１０４はフォーカスアクチュエータを含む光学系を示す。
移動ステージ１、コイルアセンブリ３、ボビン１９等は可動部に含まれる。
【０００６】
コイルアセンブリ３及びボビン１９（いずれも可動部に含まれる。）並びにヨーク及び永久磁石（いずれも固定部に含まれ、図示していない。）等はリニアモータを構成し、コイルアセンブリ３に電流を流すことにより、可動部をガイド２に沿って移動させる。
永久磁石はコイルアセンブリ３の両サイドに配置されており、ヨークは両サイドの永久磁石を磁気的に接続する。従来例の永久磁石及びヨークの配置及び構成は、図１の実施例の永久磁石６及びヨーク５の配置及び構成に類似する。
エアー配管１５は、固定部に含まれるエアーコンプレッサ（図示していない。）と可動部に含まれる静圧流体軸受１８（可動部側）等とを接続し、エアーコンプレッサが出力する空気を静圧流体軸受１８等に供給する。
電気接続線１４は、固定部に含まれる駆動回路出力端子（図示していない。）と可動部に含まれるコイルアセンブリ３等とを接続し、駆動回路出力端子が出力する電流をコイルアセンブリ３等に伝送する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来例においては、配管及び電気接続線を図５に示すように可動部の横から引き出していた。
しかし、移動ステージの移動時の振動幅（実施例においては、移動方向と平行方向の振動幅を特に小さくする必要がある。）が数ｎｍ以下（例えば５ｎｍ以下）の超精密移動ステージを実現しようとすると、固定部と可動部とを接続する当該配管及び電気接続線のねじり抵抗及び引きずり抵抗が問題になることを本発明の発明者は発見した。
本発明は、配管及び電気接続線の引きずり抵抗が小さく、移動ステージの精密な移動及び位置決めを実現する送り装置及びそれを具備する光ディスク原盤記録装置を実現することを目的とする。
【０００８】
又従来例の送り装置は、駆動部（例えばコイルアセンブリ３）の発熱が軸受又は移動ステージに伝達しやすい構造を有していた。例えば、図５においてコイルアセンブリ３を含むリニアモータの可動部と、軸受１８を構成する部材とが直接接している故に、リニアモータの可動部で発生した熱により軸受１８を構成する部材が熱膨張し、移動ステージの精密送り及び位置決めを妨げていた。
それ故に、移動ステージの移動時の振動幅が数ｎｍ以下の超精密移動ステージを実現することが困難であった。
本発明は、駆動部の発熱が軸受及び移動ステージに伝達しにくい構造を有し、移動ステージの精密な移動及び位置決めを実現する送り装置及びそれを具備する光ディスク原盤記録装置を実現することを他の目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の発明は、
移動ステージと、
前記移動ステージを含む可動部と固定部との間の荷重を支持する軸受と、
前記可動部を移動させる駆動部と、
前記移動ステージ及び軸受を含む部分と、前記駆動部とを連結する連結部と、
前記連結部に設けられると共に複数の箇所で屈折して流体を供給する一対の配管とを備え、
前記一対の配管は、前記可動部の移動方向に並び、かつ前記連結部の水平面中心に対して点対称に配置されている
ことを特徴とする送り装置である。
【００１０】
従来の送り装置においては、駆動部と軸受又は移動ステージとが直接接しており、駆動部の発熱が軸受又は移動ステージに伝わりやすかった。
本発明の送り装置においては、駆動部と軸受及び移動ステージとを分離し、その間に連結部を設けている。更に、本発明の送り装置においては、連結部、駆動部又はその両方に流体の配管を設け、連結部又は配管を冷却する。
上記の構造により、駆動部の発熱が移動ステージ及び軸受に伝わりにくい。駆動部そのものが発熱して熱膨張したとしても、移動ステージの送り精度及び位置精度は移動ステージ及び軸受の安定性に依存する故、当該駆動部の熱膨張は送り装置の性能に悪影響を与えない。
本発明は、駆動部の発熱が軸受及び移動ステージに伝達しにくい構造を有し、移動ステージの精密な移動及び位置決めを行う送り装置を実現出来るという作用を有する。
【００１１】
「連結部」は、前記移動ステージ及び軸受を含む部分と前記駆動部とを連結する任意の部材を言う。
「前記連結部及び前記駆動部の中の少なくともいずれか一方と接」する部分を有する配管は、本発明の技術的範囲に属する。
例えば、連結部に穴を開けて作った配管（配管の側壁が連結部を兼ねている。）は、「少なくともいずれか一方に含まれる」配管に含まれる。
連結部に埋め込まれた配管は、「少なくともいずれか一方に含まれる」配管又は「少なくともいずれか一方と接する」配管に含まれる。
「前記移動ステージ及び軸受を含む部分と前記駆動部とを連結する連結部」の「軸受」は、移動ステージが可動部に含まれる故に、軸受の可動部を意味する。
「流体」は、気体及び液体を含む。
【００１２】
本発明の請求項２に記載の発明は、
前記軸受が流体を用いた軸受であって、且つ、
前記配管により供給される流体が、前記軸受に使用される流体である、
ことを特徴とする請求項１に記載の送り装置である。
【００１３】
本発明の送り装置は、軸受に流体を供給する配管を用いて駆動部又は連結部を冷却する。冷却専用の配管を追加する必要がない故に、送り装置の小型化、コストダウンを実現する。
本発明は、駆動部の発熱が軸受及び移動ステージに伝達しにくい構造を有し、移動ステージの精密な移動及び位置決めを行う小型でコストの安い送り装置を実現出来るという作用を有する。
好ましくは、配管の冷却効果を高め、且つ静圧軸受に供給する流体の流速を遅くするために、当該配管が、前記連結部又は前記駆動部の中で（又は接しながら）、少なくとも１箇所の屈折部を有する。
【００２０】
本発明の請求項３に記載の発明は、
前記請求項１又は２に記載の送り装置と、
レーザ光を出力するレーザ発振器と、
原盤を回転させるスピンドルと、
変調されたレーザ光を集光し前記原盤に前記レーザ光を照射するフォーカスアクチュエータと、
を有することを特徴とする光ディスク原盤記録装置である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施をするための最良の形態を具体的に示した実施例について図面と共に記載する。
図１は、本発明の実施例の送り装置の構成図を示す。図１（ａ）は背面図、図１（ｂ）は平面図、図１（ｃ）は正面図（一部は断面図）である。実施例の送り装置は、例えば図４に示す光ディスクの原盤記録装置のスライダー１０３として使用する。
１は移動ステージ、２はガイド、３はコイルアセンブリ（リニアモータの可動部）、４は連結部、５はヨーク、６は永久磁石、７はセンターヨーク、８は位置検出スケール、９は位置検出へッド、１０は移動プレート（移動電極）、１１は固定プレート（固定電極）、１２は容器、１３は電気粘性流体、１４は電気接続線、１５は静圧軸受用エアー配管、１６はフオーカスアクチュエータ部の静圧流体軸受用エアー配管、１８は静圧流体軸受、１９はコイルアセンブリのボビンである。
【００２２】
移動ステージ１、コイルアセンブリ３、連結部４、位置検出スケール８及び移動プレート（移動電極）１０等は可動部に含まれる。
ガイド２、ヨーク５、永久磁石６、センターヨーク７、位置検出へッド９、固定プレート（固定電極）１１及び容器１２等は固定部に含まれる。
ボビン１９に巻かれたコイルアセンブリ３はリニアモータ（駆動部）の可動部を構成し、ヨーク５、永久磁石６及びセンターヨーク７等はリニアモータ（駆動部）の固定部を構成する。
固定部に設けられたリニアモータの駆動回路の２個の出力端子と、コイルアセンブリ３の２個の端子とは、２本の電気接続線で接続されている（電気接続線１４に含まれる。）。
【００２３】
永久磁石６等が生成する磁界中に置かれたコイルアセンブリ３に電流を流すことにより、コイルアセンブリ３に駆動力が発生し、送り装置の可動部をガイド２に沿って移動させる。
光ディスクの原盤記録装置に使用する実施例の送り装置においては、移動ステージの移動速度は５μｍ／ｓｅｃ〜１０μｍ／ｓｅｃである。
位置検出ヘッド９は、位置検出スケール８の移動量を検出する。検出した移動量に基づいて、リニアモータが制御される。
固定プレート（固定電極）１１が設けられた容器１２には、電気粘性流体１３が入れられている。
移動プレート（移動電極）１０は、わずかな隙間（例えば１ｍｍ）を隔てて固定プレート（固定電極）１１と面しながら、電気粘性流体１３中を移動する。
【００２４】
高圧（電圧は、移動ステージの移動速度に応じて０．５ｋＶ〜２．０ｋＶまで変化する。）の電源回路の１端子と移動プレート（移動電極）１０とを１本の電気接続線が接続し（電気接続線１４に含まれる。）、前記高圧の電源回路の他の１端子と固定プレート（固定電極）１１とを他の１本の電気接続線が接続する。移動プレート（移動電極）１０と固定プレート（固定電極）１１との間に高圧の電圧を印加することにより、両プレートの間に印加電圧に応じた高い電界が発生する。電気粘性流体１３は、無電界においてはほとんど粘性を有さないが、高電界中では電界強度に応じた非常に高い粘性を発生する。
移動ステージの移動中に電気粘性流体１３に高い電界を印加することにより、移動ステージの振動幅を小さくすることが出来る。
【００２５】
電気粘性流体１３は、例えば絶縁性の流体に電気分極性を有する粒子を分散させたコロイド溶液である。
図３に、（ａ）無電界の時から（ｂ）高い電界を印加した時への電気粘性流体１３の粒子１７の変化の様子を示す。
（ａ）無電界の時には、電気粘性流体１３に含まれる粒子１７は均一に分散しており、電気粘性流体１３はほとんど粘性を有さない。
（ｂ）電気粘性流体に高い電界を印加すると、粒子１７が分極して、クラスタと呼ばれる粒子の連鎖が形成される。これにより、電気粘性流体１３は高い粘度を有するようになる。
【００２６】
実施例においては移動電極１０と固定電極１１との間に電圧を印加しているが、これに代えて、互いに向かい合った２個の固定電極１１の間に電圧を印加してもよい。
移動電極１０の抵抗を削減するために、移動電極１０の先端をとがらせたり、多孔質の電極部材で移動電極１０を形成してもよい。又、ダンピング効果を高めるために電極の表面をサンド等で荒らした電極を使用しても良い。
また、粘性流体として磁性流体（磁界をかけると、高い粘性を発生する流体）を用いてもよい。
【００２７】
可動部と固定部との間には、静圧流体軸受１８（実施例においては流体として空気を使用する。）が設けられている。固定部に設けられたエアコンプレッサ（図示していない。）から静圧流体軸受用エアー配管１５を通じて、静圧流体軸受１８にエアー（空気）が供給される。静圧流体軸受１８は、流体の静圧により、軸受を図１の矢印方向に支持する。
静圧流体軸受１８及びガイド２は、移動ステージを高い精度で移動させる。
実施例の光ディスクの原盤記録装置においては、可動部に搭載された記録用光ヘッド部のフォーカスサーボを行っている。電気接続線１４は、コイルアセンブリ３に接続する２本の線及び移動プレート１０に接続する１本の線の他、記録用光ヘッド部のフォーカスサーボ用リニアモータ（フォーカスアクチュエータ）１０４の２個の端子への接続線も含む。
【００２８】
実施例の光ディスクの原盤記録装置においては、移動ステージに搭載された記録用光ヘッド部の可動部と固定部（可動部はフオーカスアクチュエータ１０４によって駆動される。）との間には、他の静圧流体軸受が設けられている。
固定部に設けられたエアコンプレッサ（図示していない。）から静圧流体軸受用エアー配管１６を通じて、フォーカスアクチュエータ部によって駆動される可動部を支持する他の静圧流体軸受にエアー（空気）が供給される。
【００２９】
連結部４は、コイルアセンブリ３と、移動ステージ１及び軸受（可動部側）１８等とを接続する。
又、エアー配管１５、１６及び電気接続線１４は、連結部４又はコイルアセンブリ３の底面より鉛直方向に引き出され、それぞれ固定部に配置されたエアーコンプレッサ及び電源等に接続されている。
実施例の送り装置は図４に示す除振台１０８に搭載されており（図１には図示していない。）、連結部４等の底面より鉛直方向に引き出されたエアー配管１５、１６及び電気接続線１４は除振台１０８が置かれた床に到達するまでの間（実施例においては約１ｍ）フリーな状態にある。
【００３０】
移動プレート１の移動距離Ｌ１に対して、連結部４等の底面より除振台１０８が置かれた床までの距離Ｌ２は、Ｌ２＞５×Ｌ１の関係を有する。エアー配管又は電気接続線が床の１点（固定点）から引き出されており且つＬ２＝５×Ｌ１であるとすれば、移動プレート１が移動する両端でのエアー配管又は電気接続線の長さは、√｛（５・Ｌ１）２＋Ｌ１２｝−５・Ｌ１＝０．１・Ｌ１より、２％（＝０．１・Ｌ１／（５・Ｌ１））しか変化しない。
従って、エアー配管又は電気接続線のねじり抵抗又は引きずり抵抗等はほとんど発生しない（又は変化しない。）。
実施例においては、移動プレート１の移動距離Ｌ１は約１０ｃｍ、連結部４等の底面より除振台１０８が置かれた床までの距離Ｌ２は約１ｍ（＝１０×Ｌ１）である故に、エアー配管又は電気接続線のねじり抵抗又は引きずり抵抗等は更にほとんど発生しない（又は更に変化しない。）。
【００３１】
更に、実施例においては、螺旋状の形状を有するエアー配管を使用している。移動ステージの移動時には、連結部４の底面から床までのフリーな部分において配管の螺旋部が伸び縮みして、エアー配管の接続距離の変化を吸収する。
従って、エアー配管又は電気接続線のねじり抵抗又は引きずり抵抗等はほとんど発生しない（又は変化しない。）。
実施例においては、電気接続線はまっすぐな通常の線を使用しているが、これに代えて螺旋状の形状を有する電気接続線を使用しても良い。
【００３２】
図２は、連結部４に入力されたエアー配管及び電気接続線の内部配置の様子を示す。図２は、連結部４と、コイルアセンブリ３と、コイルアセンブリ３のボビン１９のみを図示する。
連結部４には複数のトンネルが設けられており、２個のトンネルには電気接続線１４が通され、他の２個のトンネルはエアー配管１５、１６の一部を構成している。
コイルアセンブリ３への接続線（電気接続線１４に含まれる。）は、コイルアセンブリの底面から床に向かって鉛直方向に引き出されて床に下り、床の上を延びてリニアモータの駆動回路の出力端子に接続されている。
【００３３】
他の電気接続線（例えばフォーカスアクチュエータのコイルアセンブリへの接続線及び移動プレート（移動電極）１０への接続線等）及びエアー配管１５、１６は、連結部４の底面から床に向かって鉛直方向に引き出されて床に下り、床の上を延びてフォーカスアクチュエータの駆動回路の出力端子、電源回路の出力端子、エアーコンプレッサ等に接続される。又、連結部４に入力された他の電気接続線及びエアー配管１５、１６は、連結部４の中を経由して連結部４から取り出され、それぞれの可動部に含まれるフォーカスアクチュエータのコイルアセンブリの端子、移動プレートの端子、フォーカスアクチュエータの静圧流体軸受の入力部及び静圧流体軸受１８の入力部等に接続される。
エアー配管１５、１６は連結部４内の複数の箇所で屈折しており、エアー配管１５、１６が連結部４内を通過する距離が出来るだけ長くなるように構成されている。
【００３４】
エアー配管１５、１６が連結部４内の複数の箇所で屈折することにより、流体の移動速度が抑えられ且つ流体の静圧が均一化される。又、連結部４内に多くの屈折箇所を設け、エアー配管の連結部内の通過距離が長くなるように構成することにより、駆動時にコイルアセンブリ３で発生して連結部４に伝えられた熱がエアー配管１５、１６を流れるエアーにより奪われ、連結部４が冷却される。
コイルアセンブリ３で発生した熱は移動ステージ１及び軸受１８にほとんど伝達されず、移動ステージ１及び軸受１８はほとんど温度上昇しない。従って、移動ステージ１又は軸受１８が温度上昇により膨張し、送り精度又は位置精度が劣化するという問題は発生しない。
実施例の送り装置を使用する光ディスクの原盤記録装置は、高い精度で光ディスクの原盤に信号を記録する。
【００３５】
他の実施例においては、エアー配管１５、１６は連結部４と独立の部材であり、連結部４と広い面積で接する。この構成によっても、駆動部で発生する熱が移動ステージ又は軸受１８に伝わることを防止できる。
更に他の実施例においては、エアー配管１５、１６は駆動部を直接冷却する。（例えばコイルアセンブリ３とエアー配管１５、１６とが接している。）。
もっとも、一般的には、上記の実施例の構成のほうが、当該２つの他の実施例の構成よりも連結部４での冷却効果は大きい。
ガイド２は、静圧軸受、精密リニアガイドでもよい。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、駆動部の発熱が軸受及び移動ステージに伝達しにくい構造を有し、移動ステージの精密な移動及び位置決めを行う送り装置を実現出来るという有利な効果が得られる。
本発明によれば、駆動部の発熱が軸受及び移動ステージに伝達しにくい構造を有し、移動ステージの精密な移動及び位置決めを行う小型でコストの安い送り装置を実現出来るという有利な効果が得られる。
【００３７】
本発明によれば、流体配管及び電気接続線のねじり抵抗及び引きずり抵抗又はそれらの変化が小さく、移動ステージの精密な移動及び位置決めを行う送り装置を実現出来るという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の送り装置の構成を示す図
【図２】本発明の実施例の送り装置の連結部の構成を示す図
【図３】粒子系の電気粘性流体の発現機構の原理を示す図
【図４】光ディスクの原盤記録装置の概略的な構成図
【図５】従来例の送り装置の概略的な構成を示す図
【符号の説明】
１      移動ステージ
２      ガイド
３      コイルアセンブリ（リニアモータの可動部）
４      連結部
５      ヨーク
６      永久磁石
７      センターヨーク
８      位置検出スケール
９      位置検出へッド
１０    移動プレート（移動電極）
１１    固定プレート（固定電極）
１２    容器
１３    電気粘性流体
１４    電気接続線
１５  スライダ部の静圧軸受用エアー配管
１６  フオーカスアクチュエータ部の静圧軸受用エアー配管
１７    粒子
１８    静圧流体軸受
１９    ボビン
１０１  レーザ発振器
１０２  エアースピンドル
１０３  スライダー
１０４  フォーカスアクチュエータ
１０５  ビームスポットモニタ
１０６  移動光学系
１０７  ガラス原盤
１０８  除振台
【図１】
0004405071.tif 000002
【図２】
0004405071.tif 000003
【図３】
0004405071.tif 000004
【図４】
0004405071.tif 000005
【図５】
0004405071.tif 000006