JP2001310232A - 移動ステージの精密送り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】送りむらが極めて小さな移動ステージの送り装
置を提供する。 【解決手段】電気粘性流体を入れた容器であって、かつ
前記電気粘性流体を挟んで対向する固定された第１の電
極及び第２の電極を有する容器と、前記第１の電極と前
記第２の電極との間に電圧をかける電源部と、少なくと
も一部が前記電気粘性流体の中に存在する移動プレート
であって、前記第１の電極と前記第２の電極との間を僅
かな距離を隔てて移動可能に配置された絶縁体よりなる
移動プレートを、少なくとも１つ有する移動ステージ
と、前記移動ステージを前記第１の電極及び前記第２の
電極に実質的に平行に移動させる駆動部と、を具備する
送り装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光ディスクの原盤に
信号を記録するレーザビームレコーダ又は半導体のステ
ッパー等の高い送り精度が要求される精密送り装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＣＤ又はＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅ
ｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃの略称。登録商標。）等の光
ディスクの再生装置の普及に伴い、音楽又は映画等のコ
ンテンツを記録したＣＤ又はＤＶＤ等の需要が伸びてい
る。市場で販売されるＣＤ又はＤＶＤ等の光ディスク
は、信号を記録した原盤からスタンピングにより製造さ
れる。光ディスクのマスタリング装置（原盤の作成装
置）は、公知のフォトエレクトロフォーミング法により
作られる。ガラスの円板をクリーニングし、クリーニン
グした円板にフォトレジストをコーティングする。フォ
トレジストコーティングした円板をベーキングして、フ
ォトレジストの溶剤を除去し、フォトレジストを硬化さ
せる。ベーキングした円板にレーザビームを用いて信号
を記録する。

【０００３】記録した円板を現像する。現像により、レ
ーザビームを照射された部分のフォトレジストが除去さ
れる。ガラスの円板は非導電性であり次の電気鋳造を行
うためには導電性の膜を生成する必要がある故に、現像
した円板にＮｉをスパッタリングする。スパッタリング
された円板に電気鋳造（エレクトロフォーミング）を行
い、円板上に原盤を生成する。電気鋳造された原盤の背
面を研磨し、ガラスの円板から剥離する。剥離された原
盤の中心軸の穴を抜く。穴を抜いた原盤をクリーニング
し、表面に残留するフォトレジスト等を除去する。以上
の工程により、原盤が完成する。その後は、原盤からス
タンパーを生成し、スタンパーによりスタンピングする
ことにより、光ディスクを複製する。

【０００４】光ディスクの原盤記録装置（レーザビーム
レコーダ）は、上記の工程の中の、原盤にレーザビーム
を用いて信号を記録する工程において使用される。図１
２は、光ディスク（ＤＶＤ等）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はスピン
ドルモータ、１０３はスライダ、１０４はレコーディン
グレンズ、１０５はビームスポットモニタ、１０６は移
動光学系、１０７はＤＶＤの原盤、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（例
えばアルゴンレーザ光）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１０６を通
り、レコーディングレンズ１０４（移動光学系１０６に
含まれる。）を通って、スピンドルモータ１０２によっ
て回転している原盤１０７に照射される。

【０００５】スピンドルモータ１０２で原盤を回転させ
るとともに、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
り付けられているレコーディングレンズ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１０
７に照射させて信号を記録する。ＤＶＤはデータを一定
の密度で記録するＣＬＶ方式（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｌｉ
ｎｅａｒ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ方式。線速度一定方式）を
採用しているため、ディスクの内周と外周ではスピンド
ルモータ１０２の回転数が異なる。これに伴いスライダ
１０３の移動速度もディスクの内周と外周で異なる。例
えば図１２の原盤記録装置においては、スライダ１０３
は、ディスクの外周では５μｍ／ｓの低速で移動し、デ
ィスクの内周では１０μｍ／ｓ以上の高速で移動する。

【０００６】原盤に照射されたレーザ光の反射光を入力
し、ビームスポットモニター１０５で反射光の信号レベ
ルを検出する。検出出力に基づいて、レコーディングレ
ンズの高さを最適に調整する。原盤記録装置は、極めて
精度の高い加工を行うため、外乱の影響を取り除く必要
がある。原盤記録装置の主要な構成要素１０１から１０
６は、外乱による振動を吸収するダンパー機構の上に搭
載された除振台１０８の上に置かれている。

【０００７】光ディスクに高密度記録を行う技術の進歩
に伴い、光ディスクのトラックピッチは非常に狭くなっ
てきた。ＣＤのトラックピッチは１．６μｍであった
が、ＤＶＤのトラックピッチは０．７４μｍであり、Ｈ
Ｄ画像信号を記録するＨＤ−ＤＶＤのトラックピッチは
０．４μｍ前後である。将来的にはさらに狭トラックピ
ッチの光ディスクが規格化されると考えられる。光ディ
スクのトラックピッチが狭くなるにつれ、原盤記録装置
のスライダ１０３の速度むらの許容値も非常に狭くなっ
ている（高い精度を要求される）。原盤記録装置で作成
した原盤から複製されたＤＶＤは任意のＤＶＤ再生装置
で完全に再生出来ることが必要である。具体的には、製
造されたＤＶＤの原盤のトラックピッチのゆれを約２０
ｎｍ以下に抑える必要がある。しかも、今後さらにトラ
ックピッチの光ディスクが登場することを考慮すると、
原盤のトラックピッチのゆれを数ｎｍ以下にすることが
望ましい。このような精度を実現するためには、記録レ
ーザの冷却水の振動や周囲の処理装置から発生する床振
動などの外乱により生じる微小な送りむらも許容できな
い。

【０００８】本発明は、トラックピッチのゆれが数ｎｍ
以下の原盤を製造出来る光ディスクの原盤記録装置に関
し、特に、そのような原盤記録装置のスライダ（移動ス
テージ）を含む送り装置に関する。又、本発明は、高精
度の移動ステージの送り装置が要求される任意の装置
（例えば半導体ステッパー等）に応用が可能である。

【０００９】多くの従来の光ディスクの原盤記録装置の
移動ステージ（スライダ）の送り装置は、静圧空気軸受
けを用いた送りガイドを有している。静圧空気軸受けは
すべり軸受けや転がり軸受けに比べ抵抗がなく、なめら
かでむらのない送りが得られる。しかし、静圧空気軸受
けは送り方向の動剛性がないため、特に外乱に対して弱
いという欠点を有している。上記の問題を解決するため
に移動ステージの移動に対してダンピングを積極的に与
え、外乱に対する剛性を上げる様々な試みが行われてい
る。例えば、移動ステージに機械的な負荷を加えたり、
フィードバック量の最適化により、移動ステージが外乱
に対して素早く応答するようにする。しかし、移動ステ
ージに機械的な負荷を加えると、移動ステージの移動に
伴う当該負荷の変動が新たな外乱を生じる。

【００１０】この問題を解決する手段として、静圧空気
軸受を用いた送りガイドを有していて、電気粘性流体を
用いて送り抵抗を得る移動ステージが提案されている
（日本機会学会論文集（Ｃ編）６５巻６３０号（１９９
９−２）論文Ｎｏ．９８−０９６２）。電気粘性流体を
用いて送り抵抗を得る方法は、印加する電圧によって抵
抗を自由に変えることができるため効果的な利用が可能
である。光ディスクの原盤記録では記録ゾーンまでは毎
秒数ｍｍ以上の早送りでヘッドを移動させ、記録ゾーン
では毎秒数μｍという超低速での送りが必要である。電
気粘性流体を用いれば、早送り時は電気粘性流体に電圧
をかけず抵抗の少ない状態にし、記録時には電圧を印加
しダンピングの利いた状態にすれば理想的な使い方が実
現できる。

【００１１】図３は、電気粘性流体を用いた移動ステー
ジの送り装置の一部を示す拡大断面図である。移動ステ
ージの上板１０に絶縁体２１を介して移動プレート１１
が取付けられている。例えば、ＤＶＤの原盤記録装置に
おいては、上板１０の上にレコーディングレンズを含む
移動光学系が搭載されている。移動プレート１１（第２
の電極１４を兼ねる。）は高圧ケーブル１８によって高
圧の電源部１９の陰極に接続されており（第２の電極は
移動電極である。）、電気粘性流体１５を満たした容器
１２の内側の両側面に貼り付けられた第１の電極１３は
高圧ケーブル１８によって電源部１９の陽極に接続され
ている（第１の電極は固定されている。）。移動プレー
ト１１は電気粘性流体１５の中を紙面に垂直の方向に移
動する。移動プレートが移動するときに、電源部１９に
より移動プレート１１（第２の電極１４）と第１の電極
１３との間に例えば１〜４ｋＶのＤＣ電圧をかける。す
ると、電気粘性流体中に電界が生じる（例えば陽極と陰
極との間の距離が１ｍｍであれば、１．０〜４．０ｋＶ
／ｍｍの電界）。その結果電気粘性流体は誘導分極を起
し移動プレート１１と容器１２の間に粒子鎖を形成す
る。この粒子鎖が移動プレート１１の移動時にせん断抵
抗を生じ、移動ステージの送り方向にダンピング効果を
与える。上記の装置により、速度むらが非常に小さな移
動ステージを実現できる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図３の装置に
おいては、移動ステージ側に高圧ケーブルを繋がなけれ
ばならない。極めて高精度の記録を行う光ディスクの原
盤記録装置（又はステッパ等）においては、高圧ケーブ
ルを繋いだ状態で移動ステージを移動させると、移動ス
テージの移動中に微小な速度むらを生じる。高圧ケーブ
ルは剛性があり、その負荷は一定でなく、移動ステージ
の位置によって変動する。そのため微小な速度むらを生
じ、結果としてトラックピッチのむらを生じた。同様に
ステッパーなどの位置決め精度が要求される装置でも、
高圧ケーブルの剛性は停止時の安定性に影響を与える。
本発明は、高圧ケーブルに起因する速度むらが発生しな
い、高精度の移動ステージの送り装置を提供することを
目的とする。

【００１３】又、従来の電気粘性流体においては、容器
の側面に取り付けた固定電極と僅かな距離を隔て（例え
ば０．５ｍｍ〜１ｍｍ）かつ高い電位差（例えば１ｋＶ
〜４ｋＶ）を有しながら、移動プレートである移動電極
が移動する。もし、何らかの事故により固定電極と移動
電極とが接触事故を起こすと高圧がショートされる故
に、非常に危険である。本発明は、固定電極と移動電極
とが接触事故を起こした場合にも、重大な事故を生じな
い安全な移動ステージの送り装置を提供することを目的
とする。

【００１４】又、光ディスクの記録装置においては、光
ディスクの内周と外周では移動ステージの移動速度が異
なる。移動ステージの移動速度が異なると、制御系全体
が最適に収束するための負荷も異なる。しかし、機械的
な負荷を移動速度に応じて変化させることは、一般に困
難である。又、移動ステージの位置を位置検出スケール
によって検出し、当該位置を最適に制御しても、スケー
ルから離れたところではガイドの微小ガタ及び静圧軸受
けのエアー共振等が発生し、光ディスクのトラッキング
精度に換算して数ｎｍの微小振動が引き起こされる。本
発明は、速度むらが極めて小さな高精度の移動ステージ
の送り装置を提供することを目的とする。

【００１５】本発明は、運送（例えば工場からユーザま
での運送）が容易な移動ステージの送り装置を提供する
ことを目的とする。本発明は、電気粘性流体に代えて、
磁性流体を用いて、上記の課題を解決する移動ステージ
の送り装置を提供することを目的とする。

【００１６】

【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、電気粘性流体を入れた容器であって、かつ前
記電気粘性流体を挟んで対向する固定された第１の電極
及び第２の電極を有する容器と、前記第１の電極と前記
第２の電極との間に電圧をかける電源部と、少なくとも
一部が前記電気粘性流体の中に存在する移動プレートで
あって、前記第１の電極と前記第２の電極との間を僅か
な距離を隔てて移動可能に配置された絶縁体よりなる移
動プレートを、少なくとも１つ有する移動ステージと、
前記移動ステージを前記第１の電極及び前記第２の電極
に略平行に移動させる駆動部と、を具備する送り装置で
ある。

【００１７】本発明の移動ステージの送り装置は、固定
した電極に電圧を印加することにより電気粘性流体にせ
ん断応力を発生させ、当該せん断応力のダンピング効果
を利用して極めて小さな速度むらを実現する移動ステー
ジの送り装置である。移動ステージと固定部とを接続す
るケーブル（固体）をなくすことにより、ケーブルの曲
がりによる負荷変動による外乱を除去する。移動ステー
ジと固定部とは液体（電気粘性流体）と気体（静圧気体
軸受け）を介して結合され、外乱は電気粘性流体のダン
ピング効果により抑圧される。高圧ケーブルが移動プレ
ート（電極を兼ねる。）に接続されていると、硬い高圧
ケーブルが移動プレートに伴って移動する際に、当該高
圧ケーブルが移動ステージに外乱を与えた。本発明にお
いては、高圧ケーブルは固定された電極に接続されてい
る故に常に静止しており、当該高圧ケーブルは外乱を生
じない。このため、本発明は、極めて送りむらの少ない
移動ステージを実現できるという作用を有する。又、本
発明においては、移動プレートは導電性でなくてもよ
い。そこで、非導電性の材料も含む広い範囲の材料の中
から、最適の材料を用いて移動プレートを構成すること
が出来る。

【００１８】又、万一移動プレート（絶縁体でも導体で
も良い。）がいずれか一方の固定電極と接触する事故が
起きたとしても、２個の固定電極の間には依然として絶
縁物（電気粘性流体）が存在する故に、４ｋＶの高圧が
ショートすると言う事故は防げる。本発明は、安全性の
高い移動ステージの送り装置を実現することが出来ると
いう作用を有する。又、安全性が高い故に、実用上固定
電極と移動プレートとの間の隙間を小さくすることが出
来る（安全のための距離が不要である。）。本発明は、
効率の良い電気粘性流体を用いた制動装置を具備する移
動ステージの送り装置を実現することが出来るという作
用を有する。印加される電圧がＤＣ電圧である場合は、
「第１の電極と第２の電極」は陽極と陰極である。

【００１９】本発明の請求項２に記載の発明は、前記移
動プレートがセラミックまたはガラスまたは強化プラス
チックよりなることを特徴とする請求項１に記載の送り
装置である。

【００２０】本発明においては移動プレートは電極を構
成しないため（電極は２個とも固定電極である。）、移
動プレートは導電性を有する必要がない。薄くて面積の
大きな移動プレートは（薄いほど電界強度を大きくする
ことが出来るためせん断応力は大きくなり、又面積が大
きいほど抵抗は大きい。）、大きなせん断応力（抵抗）
を受けながら電気粘性流体中を移動する。移動時に応力
を受けた移動プレートが振動しないように、移動プレー
トは出来るだけ剛性を有する材料で作られていることが
好ましい。セラミック等からなる本発明の移動プレート
は、剛性を有し、高い応力を受けながら移動する際に、
ほとんど振動等を生じない。このため、本発明は、極め
て送りむらの少ない移動ステージを実現できるという作
用を有する。

【００２１】又、万一移動プレートがいずれか一方又は
両方の固定電極と接触する事故が起きたとしても、４ｋ
Ｖの高圧がショートすると言う事故は防げる。本発明
は、安全性の高い移動ステージの送り装置を実現するこ
とが出来るという作用を有する。

【００２２】本発明の請求項３に記載の発明は、前記移
動プレートが金属よりなり、かつ前記移動プレートと前
記移動ステージとが相互に絶縁されていることを特徴と
する請求項１に記載の送り装置である。

【００２３】本発明においては、移動プレートは導電性
を有する。電圧を印加すると、電界はほとんど電気粘性
流体が存在する空間にのみ発生し（導体である移動プレ
ート中には電界が発生しない。）、大きな電界が得られ
る。そのため、大きなせん断応力が得られる。この場
合、移動プレートと移動ステージとが電気的に導通を有
していると、移動プレート及び移動ステージ全体が大き
な電位を有することになるので（例えば、２個の電極間
に４ｋＶの直流電圧を印加し、移動プレートが２個の電
極の間の空間の真中にあるとすれば、移動プレート及び
移動ステージは４ｋＶ／２＝２ｋＶの電位を有す
る。）、万一人間が移動ステージに接触すると危険であ
る。又、移動ステージと固定部との間で放電が発生する
可能性もある。そこで、本発明は移動プレートと移動ス
テージとを相互に絶縁する。本発明は、さらに、効率が
良くかつ感電等の事故を防止できる移動ステージの送り
装置を実現するという作用を有する。

【００２４】又、万一移動プレートがいずれか一方の固
定電極と接触する事故が起きたとしても、２個の固定電
極の間には依然として絶縁物（電気粘性流体）が存在す
る故に、４ｋＶの高圧がショートすると言う事故は防げ
る。本発明は、安全性の高い移動ステージの送り装置を
実現することが出来るという作用を有する。

【００２５】好ましくは、電気粘性流体が入った容器及
び移動プレートは絶縁物（例えばプラスチック）でカバ
ーされ、人間が誤って接触する事故を防ぐ。さらに好ま
しくは、移動ステージは細くて軟らかい線によりグラウ
ンドに接続されている（これは、他の請求項の発明につ
いても適用可能である。）。移動プレートと移動ステー
ジが絶縁されていても、通常移動ステージ全体が固定部
と接触していないため、いずれ移動ステージが帯電する
おそれがある。そのため、感電又は放電等が発生する可
能性がある。移動ステージとグラウンドとを軟らかい線
で接続しておけば、移動ステージが帯電する事故を防止
することが出来る。この場合、移動ステージとグラウン
ドを結ぶ線には電流は流れず電圧もまったくかからない
ため（上記の例でいえば、移動プレートにかかる２ｋＶ
とグラウンド（０Ｖ）との電位差は、全て移動プレート
と移動ステージとの間の絶縁物にかかる。）、細くて軟
らかい線を用いることが出来る（高圧ケーブルは不要で
ある）。そのため、当該線が移動ステージに外乱を与え
ることはない。

【００２６】他の発明においては、電気粘性流体に交流
電圧を印加する。これにより、感電の危険を小さくする
ことが出来、かつ移動ステージが帯電しにくい。本発明
は、感電又は放電等の事故を防止できる移動ステージの
送り装置を実現するという作用を有する。

【００２７】本発明の請求項４に記載の発明は、前記移
動プレートが通気性のあるポーラスな材質又は移動方向
に貫通穴が開いている部材であることを特徴とする請求
項１から請求項３のいずれかの請求項に記載の送り装置
である。

【００２８】ポーラスな材質の移動プレートは、その中
を貫通して存在する電気粘性流体を含む。移動プレート
は、その電気粘性流体中に存在する粒子鎖を切断して移
動するため、さらに大きなせん断応力が発生する。本発
明は、さらに効率が良い移動ステージの送り装置を実現
するという作用を有する。又、先端と後端との間に１個
又は複数個の貫通穴を有する部材からなる移動プレート
を具備することにより、電気粘性流体が容器から溢れる
ことを防止する。本発明により、電気粘性流体のスムー
ズな流れを確保することが可能になるため、例えば、移
動プレートと容器との隙間を狭くすることが出来る。本
発明は、例えば効率の良い移動ステージの送り装置を実
現することが出来るという作用を有する。

【００２９】本発明の請求項５に記載の発明は、電気粘
性流体を入れた容器であって、内側の側面に固定された
第１の電極を有する容器と、少なくとも一部が前記電気
粘性流体の中に存在する移動プレートであって、表面が
絶縁された第２の電極を有する移動プレートを、少なく
とも１つ有する移動ステージと、前記第１の電極と前記
第２の電極とが前記電気粘性流体を間に挟みかつ僅かな
距離を隔てて対向した状態で、前記移動ステージを移動
させる駆動部と、前記第１の電極と前記第２の電極との
間に電圧をかける電源部と、を具備する送り装置であ
る。

【００３０】本発明は、従来例である図３と類似の構成
を有しているが、第２の電極の表面が絶縁されているこ
とを特徴とする。又、万一移動プレートが固定電極と接
触する事故が起きたとしても、２個の電極の間には絶縁
層があるため（第２の電極の表面の絶縁層）が存在する
故に、４ｋＶの高圧がショートすると言う事故は防げ
る。本発明は、安全性の高い移動ステージの送り装置を
実現することが出来るという作用を有する。

【００３１】本発明の請求項６に記載の発明は、電気粘
性流体を入れた容器と、少なくとも一部が前記電気粘性
流体の中に存在し、かつ移動可能な少なくとも１個の移
動プレートと、前記移動プレートを有する移動ステージ
と、前記移動ステージを移動させる駆動部と、前記移動
プレートの移動方向と実質的に直角の方向の電界であっ
て前記移動ステージの移動方向の位置に応じた電界を前
記電気粘性流体に印加する電源部と、を具備する送り装
置である。

【００３２】本発明は、移動ステージの移動方向の位置
に依存する電圧を電気粘性流体に印加する。例えばロボ
ット制御の位置決め機構に電気粘性流体を応用した場合
は、目標位置は都度変化し、他の要因（制御対象の移動
速度、負荷の大きさ等）によっても最適の印加電圧は変
化する。しかし、光ディスクの原盤記録装置等において
は、電気粘性流体に印加する最適な電圧が、移動ステー
ジの移動方向の位置と電気粘性流体の特性とによって決
まる。又、原盤記録装置等は、移動ステージの位置を精
密に測定する位置検出スケール８と読み取りヘッド９を
具備する。そこで、本発明は、電気粘性流体に印加する
最適な電圧を移動ステージの移動方向の位置情報に基づ
いて決定する。これにより、本発明は、移動ステージが
いかなる位置にあっても常に適切なダンピング効果が得
られる移動ステージの送り装置を実現できるという作用
を有する。本発明は、特に光ディスクの原盤記録装置、
ステッパ、又は位置に応じたダンピングファクタが要求
される任意の装置において、特に有効である。

【００３３】本発明の請求項７に記載の発明は、電気粘
性流体を入れた容器であって電気粘性流体が巡回可能な
経路を有する容器と、少なくとも一部が前記電気粘性流
体の中に存在し、かつ移動可能な少なくとも１個の移動
プレートと、前記移動プレートを有する移動ステージ
と、前記移動ステージを移動させる駆動部と、前記移動
プレートの移動方向と実質的に直角の方向の電界を前記
電気粘性流体に印加する電源部と、を具備する送り装置
である。

【００３４】本発明の送り装置の容器は、巡回可能な経
路（例えば、容器の長手方向の両端を結ぶ管）を有す
る。移動プレートと容器との隙間は非常に狭く、かつ当
該隙間に存在する電気粘性流体の粘度は非常に高い故に
（電界が印加されているため）、当該隙間を通って電気
粘性流体が移動プレートの後方に流れにくい。本発明に
おいては、移動プレートの移動に伴い、当該移動プレー
トの前に押された電気粘性流体が当該経路を通じて移動
プレートの後ろに回ることが出来る。当該経路は、電界
が印加されていないため、電気粘性流体はスムーズに流
れる。これにより電気粘性流体の液面は一定に保たれ、
電気粘性流体が容器から溢れたり、移動プレートの前で
電気粘性流体の液面が盛り上がってせん断応力による抵
抗が大きくなりすぎることを防ぐことが出来る。本発明
により、電気粘性流体のスムーズな流れを確保すること
が可能になるため、例えば、移動プレートと容器との隙
間を狭くすることが出来る。本発明は、例えば効率の良
い移動ステージの送り装置を実現することが出来るとい
う作用を有する。

【００３５】本発明の請求項８に記載の発明は、電気粘
性流体を入れた容器と、少なくとも一部が前記電気粘性
流体の中に存在し、かつ移動可能な少なくとも１個の移
動プレートと、前記移動プレートを有する移動ステージ
と、前記移動ステージを移動させる駆動部と、前記移動
プレートの移動方向と実質的に直角の方向の電界を前記
電気粘性流体に印加する電源部と、を具備する送り装置
であって、前記容器は、容器の側面又は底面に設けられ
た開口部を有し、かつ、前記開口部に直接取り付けられ
た栓、前記開口部に接続された管に取り付けられた栓、
又は一端を前記開口部に接続された管の他の端に接続さ
れた他の容器に取り付けられた栓のいずれかの栓を有す
る、ことを特徴とする送り装置である。

【００３６】電気粘性流体を移動ステージの制動装置に
使用する送り装置においては、通常容器は密閉されてい
ない。例えばＤＶＤの原盤記録装置を工場から光ディス
クのマスタリング会社に運送する場合、運送時の振動等
により電気粘性流体がこぼれる恐れがある。電気粘性流
体１５は無害であるが極めて高価である故に、移動ステ
ージの運送時に電気粘性流体がこぼれて失われることを
防止する必要がある。又、容器と他の部材（例えば移動
プレート）との位置関係は高い精度で調整されている故
に、運送時に移動ステージから容器を外して容器の中の
電気粘性流体を他の容器に移すことは好ましくない。容
器を再び移動ステージに組み込む際の調整作業が大変だ
からである。本発明においては、運送前に電気粘性流体
を他の容器に移し、運送後に再び電気粘性流体を容器に
戻すことが容易に出来る。本発明は、運送が容易な移動
ステージの送り装置を実現することが出来るという作用
を有する。

【００３７】本発明の請求項９に記載の発明は、前記電
気粘性流体を磁性流体に代えて、第１の電極及び第２の
電極をギャップを有する磁気回路に代えたことを特徴と
する請求項１から請求項８のいずれかの請求項に記載し
た送り装置である。

【００３８】本発明は、電気粘性流体に代えて磁性流体
を使用する。本発明は、上記の請求項の発明について記
載したのと同様の作用を有する。又、磁性流体を用いた
場合は、電極に電荷が蓄積されることがない故に、感電
等の危険が少ないという作用を有する。

【００３９】

【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ともに
記載する。本発明は、電気粘性流体の中で移動プレート
を移動させることにより送り抵抗を得る。電気粘性流体
について説明する。電気粘性流体は、電圧を印加するこ
とにより発生する電界強度に応じて粘度が変化する（ウ
ィンズロー効果と言う。）液体である。ＥＲ流体とも言
う（Ｅｌｅｃｔｒｏｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｆｌｕｉ
ｄの略称）。電気粘性流体には、分散系の電気粘性流体
と均一系の電気粘性流体とがある。分散系の電気粘性流
体は、誘電性の微粒子（例えばイオン解離基を含有する
微粒子、電子分極する微粒子、チタン酸バリウム等の誘
電体の微粒子等）を絶縁油（例えば、シリコーンオイ
ル、炭化水素系オイル又はハロゲン系オイル等）に分散
させた流体である。分散系の電気粘性流体は、粒子に水
を含む含水型と水を含まない非含水型とがある。均一系
の電気粘性流体は、液晶のように電界で分子が配向し異
方性を示す物質からなる流体である。

【００４０】図７は、分散系の電気粘性流体（図７
（ａ））と、均一系の電気粘性流体（図７（ｂ））との
特徴的な相違点を示す模式図である。それぞれ、横軸は
せん断速度ｄγ／ｄｔ、縦軸はせん断応力τである。電
界をかけない状態においては（Ｅ＝０）両者ともニュー
トン流動（物体の移動速度（又はせん断速度）に比例し
た応力）を示す。しかし、電界をかけると（Ｅ＞０）、
分散系の電気粘性流体はせん断応力の直線が並行移動し
て上がるビンガム流動を示し（物体の移動速度（又はせ
ん断速度）に依存しない応力）、均一系の電気粘性流体
はせん断応力の直線の勾配（粘度）が大きくなるニュー
トン流動を示す。分散系の電気粘性流体には、例えば藤
倉化成株式会社のＴＨ−４０３又はＦＫＥＲ−Ｖｅｒ．
５、株式会社日本触媒のＴＸ−ＥＲ８がある。均一系の
電気粘性流体には、例えば旭化成工業株式会社のＡＲＣ
０１がある。

【００４１】図８は、分散系の電気粘性流体の原理を示
す。（ａ）は電気粘性流体に電界をかけていない状態
を、（ｂ）は電気粘性流体に電界をかけた状態を示す。
（ａ）の状態（電圧を印加していない。）においては、
分散相粒子である誘電性の固体微粒子は、分散媒である
油の中にバラバラに存在している。固体微粒子は非常に
小さく、例えば数十ｎｍから数μｍの直径を有する（分
散相の種類により直径は大きく異なる。）。物体を
（ａ）の状態の当該流体中で移動させた時に受ける抵抗
は、油の粘性抵抗にほぼ等しい。

【００４２】（ｂ）の状態（電圧を印加する。）におい
ては、分散相粒子である誘電性の固体微粒子は、分散媒
である油の中でつながりあって鎖を構成する。電界強度
が大きければ、鎖の数は増加し、鎖の平均の長さは長く
なる。物体を（ｂ）の状態の当該流体中を図８（ｂ）の
左から右の方向（電界に垂直の方向）に移動させた時
は、物体が鎖をせん断しながら移動することになるた
め、物体は鎖のせん断抵抗を受ける。せん断抵抗は鎖の
数が多いほど大きく鎖の長さが長いほど大きい。

【００４３】図９は、電気粘性流体中で物体を移動させ
たときにせん断抵抗が発生する様子を図示する。図８に
おいて、下側の電極（例えば陽極）を固定し、上側の電
極（例えば陰極）を図８で左から右に向かう方向に移動
させると、電気粘性流体はせん断応力（流体のマッチ箱
を台形に変形させることにより発生する応力）を受け
る。図９において、減衰力ｆｄ（電極の移動に対する抵
抗力）はせん断応力に電極の面積（Ｌｅ×Ｂ）を掛けた
値である。せん断速度γは、上側の電極の移動速度ｖに
比例し、電気粘性流体の幅（２個の電極間の距離）ｈに
反比例する。せん断応力とせん断速度γとの関係は後述
する（図１０及び図１１）。

【００４４】図１０及び図１１は、株式会社日本触媒が
販売している電気粘性流体ＴＸ−ＥＲ６の特性図である
（株式会社日本触媒の資料による。）。ＴＸ−ＥＲ６
は、絶縁性油の分散媒に、スルホン化重合体の分散相
（直径は数μｍ程度である。）を分散した分散系の電気
粘性流体である。図１０は、せん断速度２００／ｓにお
ける電気粘性流体に印加される電界強度とせん断応力と
の関係を示す図である。横軸は電界強度（ｋＶ／ｍ
ｍ）、縦軸はせん断応力（Ｐａ）である。実線は直流
（ＤＣ）の電界における電界強度とせん断応力との関係
を示し、破線はＡＣ５０Ｈｚの交流の電界における電界
強度とせん断応力との関係を示す。図１０より、電界強
度の２乗にほぼ比例したせん断応力が生じることが分か
る。もっとも、電界強度とせん断応力の関係は製品によ
って異なる。例えば、藤倉化成株式会社のＴＨ−４０３
及び株式会社日本触媒のＴＸ−ＥＲ８は、せん断応力は
電界強度にほぼ比例する。旭化成工業株式会社のＡＲＣ
０１は、電界強度が０〜１ｋＶ／ｍｍの間はせん断応力
が電界強度にほぼ比例しており、電界強度が１ｋＶ／ｍ
ｍを超えると、電界強度が大きくなるに応じてせん断応
力は飽和気味に緩やかに増加する。比例定数もそれぞれ
異なる。

【００４５】電界をかけない状態（図８（ａ））で１５
０／ｓのせん断速度において４．５Ｐａのせん断抵抗を
生じる。ＡＣ５０Ｈｚ及び４ｋＶ／ｍｍの電界で１５０
／ｓのせん断速度において２１００Ｐａのせん断応力を
生じ、この応力は電界をかけない場合の応力の約４６０
倍である。このことから、十分高い電圧を電気粘性流体
に印加することにより、鎖のせん断抵抗を通常の油の粘
性抵抗よりもはるかに大きくすることが出来ることが分
かる。

【００４６】図１１を説明する。図１１（ａ）は、ＡＣ
５０Ｈｚの交流の電界におけるせん断速度とせん断応力
との関係を示す。図１１（ｂ）は、直流（ＤＣ）の電界
におけるせん断速度（単位は／ｓ）とせん断応力（単位
はＰａ）との関係を示す。それぞれ、破線は１ｋＶ／ｍ
ｍの電界、１点鎖線は２ｋＶ／ｍｍの電界、２点鎖線は
３ｋＶ／ｍｍの電界及び実線は４ｋＶ／ｍｍの電界にお
ける関係を示す。せん断速度とせん断応力との関係も、
分散系の電気粘性流体の製品間で異なる。例えば、藤倉
化成株式会社のＴＨ−４０３は、せん断速度が変化して
もせん断応力はあまり変化せず、せん断速度が増加する
とせん断応力も少しずつ増加する傾向を有する。株式会
社日本触媒のＴＸ−ＥＲ８は、せん断速度が変化しても
せん断応力はあまり変化せず、せん断速度が増加すると
せん断応力は少しずつ減少する傾向を有する。

【００４７】上記のような電気粘性流体を光ディスク
（ＣＤ、ＤＶＤ等を含む。）の原盤記録装置に応用出来
る。光ディスクの原盤記録装置においては、レコーディ
ングレンズが記録開始点上に来るまで当該レコーディン
グレンズを含む移動光学系を搭載した移動ステージを毎
秒数ｍｍ以上の早送り速度で移動させ、記録開始後は移
動ステージを毎秒数μｍという超低速で移動させる。原
盤記録装置に電気粘性流体を使用した移動ステージの移
動機構を採用し、早送り時は電気粘性流体に電圧をかけ
ず抵抗の少ない状態で移動ステージを移動させ、記録時
には電圧を印加しダンピングの利いた状態で移動ステー
ジを移動させる。これにより、理想的な移動ステージの
移動機構が実現できる。

【００４８】《実施例１》本発明の実施例を図１から図
６を用いて説明する。本実施例は、ＤＶＤの原盤記録装
置に含まれる、移動光学系を搭載した移動ステージの送
り装置である。図１は本発明の実施例である移動ステー
ジの送り装置の正面図である。図２は図１の実施例の平
面図である。１は静圧気体軸受け（典型的には静圧空気
軸受け）のガイドであり、装置基台上にガイド支持部材
２で門型に両端を支持されている。スライド３はガイド
１に沿って移動する。４はスライド３の下部に取付けら
れてスライド３を紙面に垂直方向に移動させるリニアモ
ータ（ボイスコイルモータ）のコイルアセンブリであ
る。５はリニアモータの磁気回路を形成するヨークで装
置基台に固定されている。６はヨーク５に固定された永
久磁石、７はセンターヨークである。磁石６とヨーク５
およびセンターヨーク７で構成される磁気回路の磁界の
中にあるコイルに電流を流すことによってコイルアセン
ブリ４は紙面に垂直の方向に駆動力を得る。８はスライ
ド３の側面に取付けられた位置検出スケール、９はその
読み取りヘッドで、５のヨーク上に固定されている。リ
ニアモータが移動ステージを駆動する駆動力のベクトル
は、移動ステージの重心を通る移動ステージの移動方向
に平行な線を含む平面であって、地面に垂直な平面に実
質的に含まれる。

【００４９】位置検出スケール８は一定の間隔で細かい
縞模様を有する。読み取りヘッド９は、発光ダイオード
と受光ダイオードを含む反射型のフォトインタラプタか
らなる読み取りヘッドであり、フォトインタラプタの前
面に位置検出スケールと同じ間隔の細かい縞模様のスリ
ットを有する。発光ダイオードが出力した光は位置検出
スケール８によって反射され、受光ダイオードが反射光
を入力する。スライド３が移動すると、位置検出スケー
ル８の縞模様と読み取りヘッド９のスリットとの干渉に
より受光ダイオードが入力する反射光のレベルが変化す
る。これにより、読み取りヘッド９は、スライド３の移
動量を検出する。スライド３の位置情報を不揮発性の記
憶装置に記憶し、最初に位置情報の較正を行うことによ
り、スライド３の絶対位置を知ることが出来る。スライ
ド３上には移動ステージの上板１０が固定されている。
光ディスクの記録装置においては、レコーディングレン
ズや光学ホルダー等の移動光学系がこの上に取付けら
れ、レコーディングレンズは回転する原盤上を移動す
る。

【００５０】移動ステージの上板１０の両サイドには絶
縁体からなる移動プレート１１が取付けられている。２
個の移動プレート１１は移動ステージの上板１０とほぼ
同じ横幅を有している（図２における横幅）。移動プレ
ート１１は容器１２の中に挿入されている。容器１２の
内側両サイドの側壁に陽極となる第１の電極１３と陰極
になる第２の電極１４が取付けられている。従って、第
１の電極と第２の電極とは固定されている。容器１２
は、その中に電気粘性流体（例えば、株式会社日本触媒
製のＴＸ−ＥＲ８）１５を満たしている。移動プレート
１１は、第１の電極１３及び第２の電極１４のそれぞれ
と０．５ｍｍ以下の僅かな間隔を隔てた状態で、図２の
横方向に移動する。移動プレート１１は移動ステージの
移動に伴って移動する。１６は容器１５の台である。第
１の電極１３及び第２の電極１４は、移動プレート１１
の移動方向（移動ステージの移動方向）に直角の方向の
電界を発生する。両サイドの移動ステージが発生する制
動力（抵抗）のベクトルは、移動ステージの重心を通る
移動ステージの移動方向に平行な線を含む平面であっ
て、地面に垂直な平面に対して、互いに実質的に対称で
ある。好ましくは、容器１２は絶縁性のプラスチック等
で形成されている。これにより、使用者が容器１２の外
壁に触れた場合の感電事故を防止する。上記のように、
本実施例の送り装置の移動ステージは、静圧空気軸受
（又は他の気体を使用した静圧気体軸受）により保持さ
れ、ボイスコイルモータにより駆動されるとともに、電
気粘性流体による制動力を受ける。従って、基本的には
（電気の接続線等を除く。）移動部と固定部は液体又は
気体を介して接触している。

【００５１】図４は、第１の実施例の容器１２の部分の
拡大断面図を図４に示す。図４の動作を説明する。１９
は高圧の電源部で、高圧ケーブル１７および１８で第１
の電極１３及び第２の電極１４に接続されている。第１
の電極１３及び第２の電極１４は、容器１２の内側の両
側面にそれぞれ貼り付けられている。第１の電極１３及
び第２の電極１４は、ともに固定電極である。本発明で
は高圧ケーブルは共に固定されている。本発明では第１
の電極１３と第２の電極１４の間に３〜４ｋＶの電圧が
印加され、電気粘性流体１５は粒子鎖を電極間で形成す
る。絶縁体である移動プレート１１も電界の中で誘電分
極し、第１の電極１３と移動プレート１１との間及び第
２の電極１４と移動プレート１１との間に電気粘性流体
１５の粒子鎖を形成する。かかる状態で電極間に置かれ
た移動プレート１１が移動すると（図４の紙面に垂直の
方向に移動する。）粒子鎖の分断によるせん断応力が生
じ、スライド３の動きにダンピング作用を与える。上記
の構成では移動プレート１１は高圧ケーブルを引っ張っ
ていないため、高圧ケーブルの負荷変動を受けない。

【００５２】本発明の移動プレート１１は絶縁体ででき
ている。移動プレート１１の厚さが薄い方が電気粘性流
体が存在する空間の電界を大きくすることが出来る（移
動プレートが存在する空間に存在する電界は何の仕事も
しない。）。しかし電気粘性流体中を抵抗を受けながら
移動するために、薄くてもねじれないような剛性が必要
である。そのために本発明の移動プレート１１は剛性の
あるセラミック、ガラス、又は強化プラスチックからな
る。

【００５３】また図５の拡大断面図に示す他の実施例に
おいては、移動プレート１１が導電性の金属で出来てい
る。金属の移動プレートは高い剛性を有する。又、金属
内には電界が存在しないため、それだけ電気粘性流体の
存在する空間の電界が大きくなり、大きなせん断応力が
発生する。第１の電極１３及び第２の電極１４は、容器
１２の内側の両側面にそれぞれ貼り付けられている。第
１の電極１３及び第２の電極１４は、ともに固定電極で
ある。しかし、例えば陽極の第１の電極１３及び陰極の
第２の電極１４の間に４ｋＶが印加され、移動プレート
１１が第１の電極１３及び第２の電極１４の間の真中に
ある場合には、移動プレート１１は２ｋＶの電位を有す
る。従って、もし移動プレート１１と移動ステージの上
板１０が互いに電気的に導通していれば、移動ステージ
全体が２ｋＶの電位を有する。万一移動ステージに触れ
ば感電するため危険である。又、スライダ３とガイド１
の間の静圧気体軸受け等の絶縁耐圧が弱い部分で放電す
る可能性もある。

【００５４】又、移動ステージ（上板１０、移動プレー
ト１１、スライド３、コイルアセンブリ４、センターヨ
ーク７、位置検出スケール８等を含む。）がどこかで固
定部と接触することにより移動プレート１１の電位が接
地された場合（０Ｖ）、移動プレート１１と陰極の第２
の電極１４の間の電位が０Ｖで、移動プレート１１と陽
極の第１の電極１３との間の電位が４ｋＶになる。この
ような場合、移動プレート１１の片側にのみせん断応力
が働くため、移動プレート１１にねじれ力が働き、安定
な動作をしない。そこで、移動プレート１１と移動ステ
ージの上板１０との間に、絶縁体２１を挿入し、移動ス
テージの上板１０を移動プレート１１から絶縁する。好
ましくは、移動ステージとグラウンドとの間を細くて軟
らかい導線で接続する（従来例の図３又は実施例の図４
若しくは図５のいずれにおいても適用可能である。）。
又、好ましくは、容器１２及び移動プレート１１の全体
をプラスチックの薄い板でカバーし、感電事故を防止す
る（従来例の図３又は実施例の図４若しくは図５のいず
れにおいても適用可能である。）。

【００５５】また別の実施例では移動プレート１１は通
気性のあるポーラスな材質でできている。通気性のある
ポーラスな材質では、その中を貫通して存在する電気粘
性流体があり、移動プレート１１が動く時にその電気粘
性流の粒子鎖を切断して進むことになる。そのため通常
のせん断応力より高い抵抗が得られる。更に他の実施例
においては、移動プレートは、先端から後端に抜ける１
個又は複数個の貫通穴（進行方向にほほ平行な穴）を有
する。移動プレートの実質的な前面の面積を減らすこと
により、移動プレートの前面が電気粘性流体を前に押し
て電気粘性流体を容器１２から溢れさせることを防止す
るとともに、電気粘性流体が当該先端から後端に抜ける
穴を通して移動プレートの後ろ側に移動することを可能
にし、電気粘性流体が容器１２から溢れることを防止す
る。

【００５６】上記の説明は電圧の印加によって分極した
粒子が電界方向にブリッジを形成する分散系と呼ばれる
電気粘性流体について説明したが、移動ステージの移動
速度がある程度高い場合には、流体を構成する分子やド
メインが電界により配向することによって粘性が増大す
る均一系と呼ばれる電気粘性流体についても同様の効果
がある。もっとも、光ディスクの原盤記録装置の移動ス
テージのように記録時の移動速度が極めて遅い場合は、
ビンガム流動を示す分散系の電気粘性流体を使用するこ
とが好ましい。移動速度が遅すぎて、ニュートン流動を
示す均一系の電気粘性流体によっては十分な抵抗を発生
できないからである。

【００５７】光ディスクの原盤記録装置の移動ステージ
の送り装置に本発明を用いる場合について説明する。光
ディスクの原盤は通常直径２００ｍｍ程度の大きさのガ
ラス盤が用いられるが、記録される領域は半径でほぼｒ
１＝約２０ｍｍ（内周）からｒ２＝約６５ｍｍ（外周）
である。また記録の開始は内周から始まるものが多い。
そのため、記録ヘッドはまず早送りモードで記録開始位
置まで移動し、その位置から低速での記録が行われ、記
録終了後に再び早送りモードで待機位置に戻ってくる。
本発明装置では早送りモードでは電極に電圧を印加せ
ず、抵抗の少ないスムースな送りを実現し、低速での記
録モードでのみ電極に高圧を印加し、強いダンピング効
果を得ることができる。

【００５８】図６は、本実施例の移動ステージの送り装
置の制御装置のブロック図を示す。ｖ０は目標速度、ｘ
は移動ステージの現在位置、ｖ＝ｄｘ／ｄｔは移動ステ
ージの移動速度、ｋ１は比例制御装置の比例定数、ｋ２
は積分制御装置の積分定数、ｆｄ（ｘ）は位置の関数で
ある制動装置の伝達関数（電気粘性流体に電圧を印加す
ることにより抵抗を発生する。）、ｇ（ｘ，ｔ）は位置
及び時間の関数である外乱（静圧気体軸受けの抵抗等も
含む。）、ｍは移動ステージの質量、（ｄｖ／ｄｔ）は
移動ステージの加速度である。減算器３０は、目標速度
ｖ０と実際の速度ｖを入力し、差分（ｖ０−ｖ）を出力
する。比例制御装置３１は、差分（ｖ０−ｖ）を入力
し、ｋ１（ｖ０−ｖ）を出力する。積分制御装置３２
は、差分（ｖ０−ｖ）を入力し、Σｋ２（ｖ０−ｖ）を
出力する。加算装置３４は、比例制御装置３１の出力信
号ｋ１（ｖ０−ｖ）と積分制御装置３２の出力信号Σｋ
２（ｖ０−ｖ）とを加算し、制動装置が発生する抵抗ｆ
ｄ（ｘ）と外乱ｇ（ｘ，ｔ）とを減算する。移動ステー
ジに印加される力Ｆは、下記の（１）式で表せる。 Ｆ＝ｋ１（ｖ０−ｖ）＋Σｋ２（ｖ０−ｖ）−ｆｄ（ｘ）−ｇ（ｘ，ｔ） ＝ｍ・（ｄｖ／ｄｔ） （１）

【００５９】ｆｄ（ｘ）がない場合ｋ１及びｋ２の最適
値は小さいが、大きなｆｄ（ｘ）が存在する場合にはｋ
１（ｖ０−ｖ）等によってｆｄ（ｘ）を相殺する必要が
あるため、ｋ１及びｋ２の最適値は大きくなる。位置検
出装置３５は、移動ステージの位置ｘを出力する。制動
装置（電気粘性流体を含む）３３は、位置ｘを入力し、
抵抗ｆｄ（ｘ）を出力する。微分装置３６は位置ｘを入
力し、位置の微分（速度）ｖ＝ｄｘ／ｄｔを出力する。
速度ｖは、例えば読み取りヘッド９が一定の時間内に入
力する位置検出スケールの出力パルス数をカウントして
測定する。又、他の実施例においては、位置検出スケー
ルのパルス間の間隔の時間を測定すること（例えば、位
置検出スケールのパルス間に発生する他の非常に速いパ
ルスの数をカウントする。）により速度を測定する。上
記の式（１）において、安定状態において発生する微小
な外乱の影響を考えると、積分制御系への影響は微小で
あり、制動装置の抵抗は変化しないから、 ΔＦ＝ｋ１・Δｖ−Δｇ（ｔ） （２） ΔＦ＝０とおくと、Δｖ＝Δｇ（ｔ）／ｋ１ ｋ１は大きい故に、Δｇ（ｔ）に基づく速度むらΔｖは
小さい。

【００６０】又、ＣＤ又はＤＶＤ等のＣＬＶ方式の光デ
ィスクにおいては、記録中の移動ステージの移動速度が
ディスクの内周と外周で異なる。内周（半径ｒ１）では
移動ステージの移動速度ｖ１は速く、外周（半径ｒ２）
では移動ステージの移動速度ｖ１は遅い。単位時間あた
りにレーザ光が走査するディスク上の面積は一定である
から、関係式は、下記の（３）式で表せる。 ｒ１・ｖ１＝ｒ２・ｖ２ （ｒ１＜ｒ２） （３） 移動ステージの速度むらを光ディスクの外周から内周ま
で最小にするためには、光ディスクの内周から外周ま
で、 （流体粘度）×（移動速度）＝一定 （４） に保つことが好ましい。

【００６１】又、図１１に示すように、移動ステージの
移動速度（即ち移動プレートのせん断速度）が変化する
と、電界強度が一定の状態において、電気粘性流体のせ
ん断応力が変化する。光ディスクの原盤記録装置の移動
ステージの送り装置においては光ディスクの移動速度は
移動ステージの移動方向の位置ｘの関数であるから、制
動装置３３の伝達関数ｆｄ（ｘ）をｘの関数に定め、移
動ステージの任意の位置において、（４）式が成立する
様に定める。伝達関数ｆｄ（ｘ）は、位置ｘにおける移
動プレートの移動速度と、当該移動速度における電気粘
性流体のせん断応力（例えば図１１）と、電界とせん断
応力との関係（例えば図１０）に基づいて定められる。
具体的には、例えば株式会社日本触媒製のＴＸ−ＥＲ６
を使用した制動装置においては、移動ステージの移動速
度が速い位置においてはｆｄ（ｖ）の値を大きくするこ
とにより、ＣＬＶ方式の光ディスクの原盤記録装置を精
度良くかつ安定に制御することが出来る。上述の藤倉化
成株式会社の電気粘性流体はせん断速度が増加するとせ
ん断応力も少しずつ増加する傾向を有するため、移動ス
テージの移動速度が速い位置においてはｆｄ（ｘ）の値
も小さくすることにより、ＣＬＶ方式の光ディスクの原
盤記録装置を精度良くかつ安定に制御することが出来
る。

【００６２】制動装置３３は、電気粘性流体の２個の電
極間にかける電圧を移動ステージの位置に応じて変化さ
せる。移動ステージの移動速度は５μｍ/sec〜１０μｍ
/secであり、電極間の距離は例えば１ｍｍである。印加
電圧は、速度に応じて１．０ｋＶ〜４．０ｋＶまで変化
させる（図３の電極を有する場合）。図５の電極を有す
る送り装置においては、導体である移動プレートが１ｍ
ｍの厚さを有し、移動プレートと各電極との距離を各
０．５ｍｍとする。印加電圧は、速度に応じて１ｋＶ〜
４ｋＶまで変化させる。

【００６３】移動ステージの移動速度（実際には、移動
ステージの移動方向の位置）に応じて電気粘性流体に電
界を加えることにより、移動ステージの振れが抑制され
る。図８に示したように、電気粘性流体は絶縁性の流体
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。電気粘性流体に電界を印加することにより、粒子
に分極が生じ、クラスタと呼ばれる粒子の連鎖が形成さ
れることによって流体の見かけの粘度が変化する。な
お、積分制御装置３２のゲインｋ２を大きくして、ｆｄ
（ｘ）を一定値ｆｄ０に維持しつつ移動ステージの移動
速度を制御することも出来る。

【００６４】他の実施例においては、常にボイスコイル
モータが移動ステージを駆動できる限界に近い負荷を与
える。これにより速度むらを最小に抑える。この場合
は、移動ステージの目標移動速度が速くなった場合（移
動ステージの移動速度が速い位置）には移動ステージに
印加する負荷（抵抗）ｆｄ（ｘ）を軽減させなければ、
ボイスコイルモータが最大の駆動力を発揮しても目標速
度に達しない。そこで、目標移動速度が速い位置におい
ては移動ステージに印加する負荷ｆｄ（ｘ）を軽減す
る。これにより、常に速度むらを最小に抑える。

【００６５】さらに、電気粘性流体に印加する電圧を交
流電圧（ＡＣ電圧）にすることによって、感電した場合
に危険性を低くし（一般に、ＡＣ電圧に感電するより
も、ＤＣ電圧に感電する方が人体にとって危険であると
言われている。）、かつ移動ステージが帯電しにくくな
る。

【００６６】［電気粘性流体の容器１２の説明（図１
３）］図１３は、本発明の実施例である電気粘性流体の
容器１２を示す（電極１３及び１４の記載を省略してい
る。）。容器１２に移動プレート１１を挿入した状態
で、移動プレート１１と容器１２の側面の電極１３（又
は１３及び１４）との隙間は非常に狭く（例えば０．５
ｍｍである。）かつ電気粘性流体がせん断応力を有する
故に、移動プレート１１の移動につれて移動プレートの
前方に電気粘性流体１５が盛り上がる。そのため、電気
粘性流体１５が容器１２から溢れ出る恐れがある。

【００６７】本発明の実施例である容器１２は、容器１
２の長手方向の両端を接続する管１３１を具備する。移
動プレート１１が移動するにつれて移動プレート１１の
前方に盛り上がった電気粘性流体１５は、管１３１を通
って容器１２の移動プレート１１の後ろ側に移動する。
管１３１が電気粘性流体１５の逃げ道になる。管１３１
及び管１３１の近辺では電界が存在しないようにする。
管１３１を通る電気粘性流体の粘度は十分低いので、管
１３１は一般的には細くてもよい。管１３１の太さ及び
形状は任意である。容器１２が回遊型の形状（容器１２
の中で電気粘性流体１５が巡回する形状）をしていても
よい。

【００６８】又、管１３１は、蓋を具備する容器１３２
に接続されている。例えばＤＶＤの原盤記録装置を工場
から光ディスクのマスタリング会社に運送する場合、移
動ステージに使用される容器１２は密閉構造ではない故
に、運送時の振動等により電気粘性流体１５がこぼれる
恐れがある。電気粘性流体１５は無害であるが極めて高
価である故に、移動ステージの運送時に電気粘性流体が
こぼれて失われることを防止する必要がある。容器１２
と他の部材（例えば移動プレート１１）との位置関係は
高い精度で調整されている故に、運送時に移動ステージ
から容器１２を外して容器１２の中の電気粘性流体１５
を他の容器に移すことは好ましくない。容器１２を再び
移動ステージに組み込む際の調整作業が大変だからであ
る。

【００６９】本発明の容器１２は、管１３１が容器１２
の底面に接しており、かつ３つに分岐する管１３１の１
個の枝は蓋のある容器１３２に接続されている。又、容
器１３２に接続される枝は、軟らかい素材で作られてい
る。管１３１全体が軟らかい部材で出来ていても良く、
容器１２の前後を接続する部分は硬質の部材で出来てお
り容器１３２に接続される枝のみが柔らかい部材で出来
ていても良い。更に、容器１３２は、管１３１の接続部
に栓１３３を具備する。ＤＶＤの原盤記録装置を運送す
る前に、蓋を開けた容器１３２を容器１２より低い位置
に置いて、栓１３３を開く。すると、全ての電気粘性流
体１５が容器１３２の中に入る。栓１３３を閉じ、容器
１３２の蓋を閉める。この状態で原盤記録装置を運送し
ても、電気粘性流体が容器１３２からこぼれる恐れはな
い。

【００７０】運送後に、蓋を開けた容器１３２を容器１
２より高い位置に置いて、栓１３３を開く。すると、全
ての電気粘性流体１５が容器１２の中に入る。栓１３３
を閉じる。この状態で原盤記録装置を駆動することが出
来る。容器１３２の高さを上下することにより、容器１
２の中の電気粘性流体の液面の高さを調整することが出
来る。又、容器１３２に余分の電気粘性流体を蓄積して
おく。容器１３２の中に蓄積された電気粘性流体を出し
入れして（容器１３２の高さを上下させたり、栓１３３
を開け閉めすることにより実施出来る。）、容器１２の
中の電気粘性流体の液面の高さを調整することが出来
る。この機能は、特に、電気粘性流体が僅かでも揮発性
である場合に有効である。

【００７１】栓１３３は、容器１３２に代えて、管１３
１に設けられていても良い。又、例えば１３２に接続さ
れている枝上であって、他の枝との分岐点に近い位置に
設けられていても良い。好ましくは、容器１２は容器１
３２を具備するが、容器１２が栓１３３を具備する管１
３１のみを有することも出来る。この場合は、ユーザ
は、ユーザが別途用意した容器（容器１３２に相当す
る。）を使用することにより、上記と同様のことが出来
る。

【００７２】更に、栓１３３が容器１２に直接取り付け
られていても良い。一般的には、容器１２の管１３１の
取付場所と異なる場所に、栓１３３が取り付けられる。
この場合は、容器１３２を具備していなくても良い。容
器はユーザが別途用意することが出来る。同様に、管１
３１がなくてもよい。

【００７３】［磁性流体を用いた制動装置の説明（図１
４）］上記の説明は、全て電気粘性流体を用いている
が、電気粘性流体に代えて、磁性流体を用いることも出
来る。図１４は、容器１２に電気粘性流体に代えて磁性
流体を入れた制動装置の概略構成を示す。磁性流体は、
磁界をかけるとせん断能力が増加する。例えば、米国の
Ｌｏｒｄ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎが販売しているＭＲ
Ｆ−１３２ＬＤ等がある。図１４において、移動ステー
ジ１０の移動プレート１１は、磁性流体２０１を満たし
た容器１２の中を移動する。

【００７４】巻線２０３を有するコア２０２は、僅かな
ギャップを有しており、当該僅かなギャップの中に移動
プレートと磁性流体が挟まれている。容器１２も当該ギ
ャップの中にあっても良い。又は、コア２０２が容器１
２の中に入り込んでいて、コア２０２のギャップに面し
た面が容器の内壁の一部を形成していても良い。後者の
方がギャップの距離を狭くすることが出来、高い磁界が
得られるために好ましい。コア２０２及び当該ギャップ
は、磁気回路を形成する。コア２０２は高い透磁率の素
材（例えばフェライト）で形成されている。電源部２０
４は巻線２０３に電流を流す。これにより磁気回路（コ
ア２０２及びギャップ）に磁束が流れ、ギャップに強い
磁界が形成される。強い磁界中に置かれた磁性流体２０
１中を移動プレート１１が移動すると、高いせん断応力
が発生する。これにより、図１４の装置は、制動装置と
して機能する。図１４の制動装置を上記の実施例に応用
することにより、上記の実施例と同様の効果が得られ
る。

【００７５】

【発明の効果】本発明の移動ステージの送り装置は、固
定した電極に電圧を印加することにより電気粘性流体に
せん断応力を発生させ、当該せん断応力のダンピング効
果を利用して極めて小さな速度むらを実現する移動ステ
ージの送り装置である。本発明の移動ステージの送り装
置では、移動プレートなどの移動体に高圧ケーブルが繋
がれてないので、変動のある負荷を受けない。そのため
に負荷が安定し、一定した速度の送りが実現できる。ま
た記録されたトラックピッチのバラツキを小さくするこ
とができる。本発明により、極めて送りむらの少ない移
動ステージの送り装置を実現できるという有利な効果が
得られる。

【００７６】高圧ケーブルを固定しており、移動ステー
ジの移動に伴って高圧ケーブルを移動させない故に安全
である。電気粘性流体に交流電圧を印加することによ
り、感電の危険を小さくすることが出来、かつ移動ステ
ージが帯電しにくい。本発明により、感電又は放電等の
事故を防止できる安全な移動ステージの送り装置を実現
するという有利な効果が得られる。

【００７７】本発明の移動ステージの送り装置では、万
一移動プレートがいずれか一方の固定電極と接触する事
故が起きたとしても高圧がショートすると言う事故は起
きない。本発明によれば、安全性の高い移動ステージの
送り装置を実現することが出来るという有利な効果が得
られる。又、安全性が高い故に、実用上固定電極と移動
プレートとの間の隙間を小さくすることが出来る。本発
明によれば、効率の良い電気粘性流体を用いた制動装置
を具備する移動ステージの送り装置を実現することが出
来るという有利な効果が得られる。

【００７８】又、本発明においては、移動プレートは剛
性の高いセラミック、ガラス、強化プラスチックなどか
ら作られている故に、電極の間を移動中に電気粘性流体
の抵抗でねじれなどの変形を起さない。従って、本発明
により、極めて送りむらの少ない移動ステージの送り装
置を実現できるという有利な効果が得られる。

【００７９】また本発明の他の実施例では、移動プレー
トは導体である金属よりなり、かつ移動プレートと移動
ステージとを相互に絶縁する。好ましくは、移動ステー
ジは細くて軟らかい線によりグラウンドに接続されてい
る。本発明は、効率が良くかつ感電等の事故を防止でき
る移動ステージの送り装置を実現することが出来るとい
う有利な効果が得られる。

【００８０】また本発明のさらに他の実施例では、移動
電極の表面が絶縁層に覆われている。本発明では、万一
移動電極と固定電極とが接触事故を起こしても高圧がシ
ョートしない。本発明によれば、安全性が高い移動ステ
ージの送り装置を実現することが出来るという有利な効
果が得られる。

【００８１】また移動プレートが通気性のあるポーラス
な材質で作られており、電気粘性流体の粒子鎖を切断し
て進むため、よる大きい抵抗を得ることができる。本発
明によれば、さらに効率が良い移動ステージの送り装置
を実現するという有利な効果が得られる。また、本発明
は、移動プレートに貫通穴を設けることにより、電気粘
性流体のスムーズな流れを確保する。これにより、例え
ば、移動プレートと容器との隙間を狭くすることが出来
る。本発明によれば、例えば効率の良い移動ステージの
送り装置を実現することが出来るという有利な効果が得
られる。

【００８２】本発明の装置では、記録領域に記録ヘッド
がある時のみ電圧を印加して粘性抵抗を得、外乱が生じ
ても移動ステージの動きが影響されることがない。また
記録領域以外の早送り時は電圧を印加せず抵抗がほとん
どない状態をつくることができる。そのため、スムース
な早送りが可能で記録作業にかかる時間を少なくするこ
とができる。

【００８３】本発明は、移動ステージの移動方向の位置
に依存する電圧を電気粘性流体に印加する。本発明によ
り、特に光ディスクの原盤記録装置等において、いかな
る位置においても常に適切なダンピング効果が得られる
移動ステージの送り装置を実現できるという有利な効果
が得られる。又、本発明により、特に光ディスクの原盤
記録装置等において、いかなる位置においても常にボイ
スコイルモータが移動ステージを駆動できる限界に近い
負荷を与える。これにより常に速度むらを最小に抑える
移動ステージの送り装置を実現できるという有利な効果
が得られる。本発明は、特に光ディスクの原盤記録装置
若しくはステッパ等の位置決め精度が要求される装置、
又は位置に応じたダンピングファクタが要求される任意
の装置において、特に有効である。

【００８４】本発明の送り装置の容器は、巡回可能な経
路（例えば、容器の長手方向の両端本発明により、電気
粘性流体のスムーズな流れを確保することが可能になる
ため、例えば、移動プレートと容器との隙間を狭くする
ことが出来る。本発明は、例えば効率の良い移動ステー
ジの送り装置を実現することが出来るという作用を有す
る。

【００８５】本発明においては、運送前に電気粘性流体
を他の容器に移し、運送後に再び電気粘性流体を容器に
戻すことが容易に出来る。本発明によれば、運送が容易
な移動ステージの送り装置を実現することが出来るとい
う有利な効果が得られる。

【００８６】本発明は、電気粘性流体に代えて磁性流体
を使用する。本発明によれば、上記の請求項の発明につ
いて記載したのと同様の効果が得られる。又、本発明に
よれば、感電等の危険が少ないという有利な効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施例である移動ステージの
送り装置の正面図。

【図２】 図１の平面図。

【図３】 図１の一部（電気粘性流体部分）の概略的な
拡大断面図。

【図４】 本発明の他の実施例の一部（電気粘性流体部
分）の概略的な拡大断面図。

【図５】 本発明の他の実施例の一部（電気粘性流体部
分）の概略的な拡大断面図。

【図６】 本発明の実施例の送り装置の制御装置のブロ
ック図。

【図７】 分散系の電気粘性流体と均一系の電気粘性流
体の応力特性を示す図。

【図８】 分散系の電気粘性流体の発現機構の原理を示
す図。

【図９】 電気粘性流体によりせん断応力が発生する様
子を示す図。

【図１０】 電気粘性流体の電界強度とせん断応力との
関係を示す図。

【図１１】 電気粘性流体のせん断速度とせん断応力と
の関係を示す図。

【図１２】 光ディスクの原盤記録装置の概略的な構成
図。

【図１３】 本発明の電気粘性流体の容器を示す図。

【図１４】 本発明の他の実施例の一部（磁性流体部
分）の概略的な拡大透視図。

【符号の説明】

１ ガイド ２ ガイド支持部材 ３ スライド ４ コイルアセンブリ 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 読み取りヘッド １０ 移動ステージの上板 １１ 移動プレート １２ 容器 １３ 第１の電極 １４ 第２の電極 １５ 電気粘性流体 １６ 容器台 １７、１８ 高圧ケーブル １９ 高圧の電源部 ２１ 絶縁体 ３０ 減算器 ３１ 比例制御装置 ３２ 積分制御装置 ３３ 制動装置 ３４ 加算器 ３５ 位置検出装置 ３６ 微分装置 １０１ レーザ発振器 １０２ スピンドルモータ １０３ スライダ １０４ レコーディングレンズ １０５ ビームスポットモニタ １０６ 移動光学系 １０７ 光ディスクの原盤 １０８ 除振台 １３１ 管 １３２ 容器 １３３ 栓 ２０１ 磁性流体 ２０２ コア ２０３ 巻線 ２０４ 電源部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H097 AB07 BA10 LA20 3F021 AA03 BA02 CA06 DA03 DA04 5D121 BB21 BB38 5F046 CC01 CC19

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気粘性流体を入れた容器であって、か
   つ前記電気粘性流体を挟んで対向する固定された第１の
   電極及び第２の電極を有する容器と、 前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧をかける
   電源部と、 少なくとも一部が前記電気粘性流体の中に存在する移動
   プレートであって、前記第１の電極と前記第２の電極と
   の間を僅かな距離を隔てて移動可能に配置された絶縁体
   よりなる移動プレートを、少なくとも１つ有する移動ス
   テージと、 前記移動ステージを前記第１の電極及び前記第２の電極
   に実質的に平行に移動させる駆動部と、 を具備する送り装置。
2. 【請求項２】 前記移動プレートがセラミックまたはガ
   ラスまたは強化プラスチックよりなることを特徴とする
   請求項１に記載の送り装置。
3. 【請求項３】 前記移動プレートが金属よりなり、かつ
   前記移動プレートと前記移動ステージとが相互に絶縁さ
   れていることを特徴とする請求項１に記載の送り装置。
4. 【請求項４】 前記移動プレートが通気性のあるポーラ
   スな材質又は移動方向に貫通穴が開いている部材である
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかの請
   求項に記載の送り装置。
5. 【請求項５】 電気粘性流体を入れた容器であって、内
   側の側面に固定された第１の電極を有する容器と、 少なくとも一部が前記電気粘性流体の中に存在する移動
   プレートであって、表面が絶縁された第２の電極を有す
   る移動プレートを、少なくとも１つ有する移動ステージ
   と、 前記第１の電極と前記第２の電極とが前記電気粘性流体
   を間に挟みかつ僅かな距離を隔てて対向した状態で、前
   記移動ステージを移動させる駆動部と、 前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧をかける
   電源部と、 を具備する送り装置。
6. 【請求項６】 電気粘性流体を入れた容器と、 少なくとも一部が前記電気粘性流体の中に存在し、かつ
   移動可能な少なくとも１個の移動プレートと、 前記移動プレートを有する移動ステージと、 前記移動ステージを移動させる駆動部と、 前記移動プレートの移動方向と実質的に直角の方向の電
   界であって前記移動ステージの移動方向の位置に応じた
   電界を前記電気粘性流体に印加する電源部と、 を具備する送り装置。
7. 【請求項７】 電気粘性流体を入れた容器であって電気
   粘性流体が巡回可能な経路を有する容器と、 少なくとも一部が前記電気粘性流体の中に存在し、かつ
   移動可能な少なくとも１個の移動プレートと、 前記移動プレートを有する移動ステージと、 前記移動ステージを移動させる駆動部と、 前記移動プレートの移動方向と実質的に直角の方向の電
   界を前記電気粘性流体に印加する電源部と、 を具備する送り装置。
8. 【請求項８】 電気粘性流体を入れた容器と、 少なくとも一部が前記電気粘性流体の中に存在し、かつ
   移動可能な少なくとも１個の移動プレートと、 前記移動プレートを有する移動ステージと、 前記移動ステージを移動させる駆動部と、 前記移動プレートの移動方向と実質的に直角の方向の電
   界を前記電気粘性流体に印加する電源部と、 を具備する送り装置であって、 前記容器は、容器の側面又は底面に設けられた開口部を
   有し、かつ、前記開口部に直接取り付けられた栓、前記
   開口部に接続された管に取り付けられた栓、又は一端を
   前記開口部に接続された管の他の端に接続された他の容
   器に取り付けられた栓のいずれかの栓を有する、ことを
   特徴とする送り装置。
9. 【請求項９】 前記電気粘性流体を磁性流体に代えて、
   第１の電極及び第２の電極をギャップを有する磁気回路
   に代えたことを特徴とする請求項１から請求項８のいず
   れかの請求項に記載した送り装置。