JP2005028499A

JP2005028499A - 回転装置

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Publication number: JP2005028499A
Application number: JP2003195869A
Authority: JP
Inventors: Masafumi Asai; 雅文浅井
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2003-07-11
Filing date: 2003-07-11
Publication date: 2005-02-03

Abstract

【課題】回転体に対する精密なバランス調整が可能なバランス調整機構を備えた回転装置を提供する。
【解決手段】回転体の中心軸１０４ｄに垂直な平面内において、円筒形の固定子２０１と固定子２０１に挿入され内部に非磁性物質が部分的に充填された円筒形の移動子２０２とで構成された超音波モータ２００を複数備え、該超音波モータ２００の中心軸２０２ａが，前記回転体の回転中心１０４ｄに向かうように保持された重心位置調整機構。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転時の回転軸の軸ぶれを抑制する機構を備えた回転装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
材料や工具を回転体に取り付け、その回転体を回転させて加工を行なう工作機械が広く普及している。このような工作機械において、回転体を回転させた時の回転軸の軸ぶれは加工精度の著しい低下を招くため問題である。ここで、この回転軸の軸ぶれは、回転体の重心が回転の中心軸上に来るように、この重心の位置を動かして回転体自体のバランスを調整することによって抑制できることが従来から知られており、そのような調整を行なうバランス調整機構を備えた様々な回転装置が提案されている（例えば、特許文献１〜特許文献４参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−７４８５２号公報（段落番号０００７−段落番号００１４、第１図）
【特許文献２】
特開平１１−１２５３１１号公報（段落番号００２１−段落番号００７２、第２図）
【特許文献３】
特開平６−３１６２２号公報（段落番号００１３−段落番号００４５、第４図）
【特許文献４】
特開平８−２１９９２７号公報（段落番号０００８−段落番号００３３、第２図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
これらの特許文献に示された回転装置は、主に大型の工作機械や研削機械等への適用を想定したものである。このような機械は数トン以上の重量を有し、さらに装置自体が地面に固定されているため、モータからの回転を回転体に伝える回転軸を支える軸受けの剛性が非常に高くなっている。従って、このような機械では、回転軸の軸ぶれに対する抑制が多少不十分なものであったとしても、軸受け自体で回転軸の軸ぶれを押さえ込むことが可能である。また、このような機械においては回転軸の軸ぶれは１００ｎｍ程度に抑制すればよい。そのため、上記のバランス調整機構による回転軸の軸ぶれに対する抑制効果は、軸受けによる押さえ込みの効果を加味した上で上記の要求値を満足する程度のものとなっている。
【０００５】
一方、回転装置を有する近年の装置の中には、例えば、数１０Ｇｂｉｔ／ｉｎ^２以上の高密度光ディスクの原盤を電子ビームで描画する光ディスク原盤露光装置等がある。このような装置では、多くの場合、回転軸を支持する支持部の剛性は低く、この支持部自体で回転軸の軸ぶれを押さえ込むことは困難である。
【０００６】
また、上記の大型の工作機械や研削機械等の回転装置が備えているバランス調整機構では、上述したように回転体の重心が回転の中心軸上に来るように、この重心の位置を動かし回転体自体のバランスを調整する。しかしながら、たとえ回転体の重心を回転の中心軸上に完全に合わせたとしても、まだ回転軸に微小な軸ぶれが残ってしまうことが知られている。ここで、光ディスク原盤露光装置等のように精度よい描画が要求される装置では、多くの場合、回転軸の軸ぶれは１０ｎｍ以下に抑制しなければならない。回転軸の軸ぶれをこのように精密に抑制するためには、上記の微小な軸ぶれをも抑制する必要があるが、上記のバランス調整機構では、このような微小な軸ぶれを抑制することは無理であり問題である。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑み、回転体に対する精密なバランス調整が可能なバランス調整機構を備えた回転装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の回転装置は、
回転する回転体であって、この回転体の重心に対する、回転の中心軸に垂直な方向での重心位置調整と、該中心軸を挟むこの回転体の任意の両翼それぞれの重心に対する、該中心軸に平行な方向での相互間隔の調整との双方が自在な調整機構を有する回転体と、
前記回転体を回転駆動する駆動部と、
前記回転体を回転自在に支持する支持部とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
回転体の重心を回転の中心軸上に完全に合わせたときに、まだ回転軸に残っている微小な軸ぶれの主な発生原因は、回転体内の厚さ方向の質量分布が回転体内の場所毎に異なっていることである。
【００１０】
例えば、重心が回転の中心軸上にある回転体を任意の両翼に分割して考える。このとき、これら両翼内の厚さ方向の質量分布が互いに異なっているとする。すると、これら両翼それぞれの重心の厚さ方向の位置が互いにずれることになる。このような回転体を回転させると、回転中には常に、回転軸にその回転軸を傾けるような遠心力が働く。このような遠心力が働いた状態で回転体が回転するので、回転軸に軸ぶれが発生する。
【００１１】
ここで、回転装置における回転軸の軸ぶれの原因のうち、回転の中心軸からの重心のずれを静的バランスのずれ、回転体の厚さ方向の質量分布の場所毎の相違を動的バランスのずれと呼称する。
【００１２】
前述の光ディスク原盤露光装置における回転装置に要求されるように、回転軸の軸ぶれを精密に抑制するためには、上記の静的バランスのずれだけでなく上記の動的バランスのずれも補正する必要がある。
【００１３】
本発明の回転装置では、回転体の重心に対する回転の中心軸に垂直な方向での重心位置調整を上記調整機構で行なうことにより、この回転体の上記の静的バランスのずれを補正することができる。さらに、回転の中心軸を挟むこの回転体の任意の両翼それぞれの重心に対する、中心軸に平行な方向での相互間隔の調整を上記調整機構で行なうことにより、この回転体の上記の動的バランスのずれを補正することができる。従って、本発明の回転装置によれば、回転体に対する精密なバランス調整を行なうことができる。
【００１４】
ここで、本発明の回転装置において、
「上記調整機構が、複数の錘と、それら複数の錘に一対一に対応して各錘を動かす複数のアクチュエータとを備えたものである」
という形態は好ましい形態である。
【００１５】
このような調整機構を備えた好ましい形態の回転装置によれば、回転体の上記の静的バランスおよび動的バランスそれぞれのずれの補正を上記アクチュエータを用いて容易に行なうことができる。
【００１６】
さらに、このような調整機構を備えた好ましい形態の本発明の回転装置において、
「上記錘が、円筒形の外形を有し、かつその円筒形の中心軸から外れた位置に重心を有するものであり、
上記アクチュエータが、上記錘を、その錘の中心軸が上記回転体の回転中心に向くように保持するものであるとともに、その錘を、その錘の中心軸に沿う方向とその錘の中心軸回りの回動方向とに移動自在なものである」
という形態はさらに好ましい形態である。
【００１７】
上記調整機構によれば、上記アクチュエータで、上記錘をその錘の中心軸に沿う方向に動かすことにより、回転体の重心に対する回転の中心軸に垂直な方向での重心位置調整を行なうことできる。さらに、上記錘をその錘の中心軸回りに回動することにより、回転の中心軸を挟むこの回転体の任意の両翼それぞれの重心に対する、中心軸に平行な方向での相互間隔の調整を行なうことができる。
【００１８】
また、本発明の回転装置において、
上記調整機構が、非磁性材料で構成されたものであるという形態も好ましい形態である。
【００１９】
このような調整機構を備えた好ましい形態の本発明の回転装置は、例えば前述の光ディスク原盤露光装置等のように、装置内における磁気の発生を嫌う装置に適用することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００２１】
図１は、本発明を適用した光ディスク原盤露光装置の一実施形態を示す図である。
【００２２】
図１に示す光ディスク原盤露光装置１０は、真空チャンバ１０１と、この真空チャンバ１０１内に設置されたＸ軸ステージ１０２と、このＸ軸ステージ１０２の上に固定されたスピンドルモータ１０３と、このスピンドルモータ１０３の回転軸１０３ａに固定されたターンテーブル１０４と、Ｘ軸ステージ１０２を図中のＸ軸方向に移動させるＸ軸ステージ移動機構１０９と、このＸ軸ステージ移動機構１０９を駆動する移動機構駆動装置１１０とを備えている。
【００２３】
描画対象である光ディスク原盤１１４はホルダ１０５内に固定され、このホルダ１０５がターンテーブル１０４に固定される。
【００２４】
ここで、ターンテーブル１０４およびホルダ１０５が本発明にいう回転体の一例を構成し、スピンドルモータ１０３が本発明にいう駆動部の一例に相当し、スピンドルモータ１０３の回転軸１０３ａが本発明にいう支持部の一例に相当し、これらターンテーブル１０４、ホルダ１０５、スピンドルモータ１０３、および回転軸１０３ａが本発明の回転装置の一例を構成する。
【００２５】
図１に示す光ディスク原盤露光装置１０には、さらに、光ディスク原盤１１４に電子ビームによる描画を施す電子銃１０６と、この電子銃１０６のフォーカス調整を行なうために光ディスク原盤１１４の高さを検出する高さ検出器１０７と、電子銃１０６から光ディスク原盤１１４に照射される電子ビームの露光量等を調整するときに光ディスク原盤１１４からの二次電子等を検出するための電子検出器１０８とが備えられている。また、図１に示す光ディスク原盤露光装置１０では、電子銃１０６からの電子ビームで図示しない試料を走査し、この試料からの二次電子等を電子検出器１０８で検出することによって試料の電子顕微鏡像を得、光ディスク原盤の描画前の電子銑調整を行うことができる。
【００２６】
図１に示す光ディスク原盤露光装置１０では、ホルダ１０５を介してターンテーブル１０４に固定された光ディスク原盤１１４がスピンドルモータ１０３によって回転されるとともに、移動機構駆動装置１１０とＸ軸ステージ移動機構１０９とによってＸ軸ステージごとＸ軸方向にゆっくりとシフトされる。そのとき、この光ディスク原盤１１４に電子銃から電子ビームが照射される。その結果、光ディスク原盤１１４の表面に電子ビームによって螺旋状に描画が施される。
【００２７】
ここで、図１に示す光ディスク原盤露光装置１０が仮に、ターンテーブル１０４、ホルダ１０５、および光ディスク原盤１１４からなる回転体のバランス調整を行なう後述の機構を備えておらず、この回転体に偏心、つまり前述の静的バランスのずれがあると、この回転体の回転時に回転軸１０３ａに垂直な方向に、回転体の静的バランスのずれに起因する力が加わる。例えば、図１に示す光ディスク原盤露光装置１０において、Ｘ軸ステージ１０２がＸ軸方向に９．８Ｎ／μｍのばね係数の弾性を有するとして、回転の中心軸に対する上記の回転体の偏心を０．０１ｇ・ｍとすると、上記の回転体が１２００ｒｐｍで回転するときには、回転軸１０３ａにおよそ１．６×１０^−３Ｎ程度の力が加わる。回転軸１０３ａに加わるこのような力は、この回転軸１０３ａに軸ぶれを発生させるとともにＸ軸ステージ１０２に伝わり、このＸ軸ステージ１０２に振動を引き起こす。その結果、Ｘ軸ステージ移動機構１０９によるＸ軸ステージ１０２のＸ軸方向への移動精度が劣化する。
【００２８】
また、上記の回転体に、前述の動的バランスのずれがあると、この回転体の重心がたとえ回転の中心軸上にあったとしても、この回転体が取り付けられている、スピンドルモータ１０３の回転軸１０３ａに微小な軸ぶれが残ってしまう。
【００２９】
このような、Ｘ軸ステージ１０２移動精度の劣化、および回転軸１０３ａの軸ぶれは、光ディスク原盤１１４への描画精度の劣化を引き起こす。
【００３０】
そこで、本実施形態では、ターンテーブル１０４に備えられた、超音波モータからなる後述の機構によって、ホルダ１０５を介して光ディスク原盤１１４が搭載されたターンテーブル１０４の静的バランスと動的バランスが調整される。
【００３１】
ここで、以下の説明では、ホルダ１０５を介して光ディスク原盤１１４が搭載されたターンテーブル１０４を回転体と呼称する。
【００３２】
図１に示す光ディスク原盤露光装置１０には、スピンドルモータ１０３の回転軸１０３ａの、回転中の軸ぶれを検出する軸ぶれ検出器１１１と、Ｘ軸ステージ１０３のＸ軸方向の位置を検出する位置検出器１１２とがさらに備えられており、軸ぶれ検出器１１１と位置検出器１１２には、それぞれ位置センサ１１１ａ，１１２ａが備えられている。そして、上記の回転体全体の静的バランスのずれに起因するＸ軸ステージ１０２の振動が位置検出器１１２によって観測される。そして、静的バランスのずれに対する後述の補正によって、この位置検出器１１２で観測される振動のレベルが所定の閾値を下回ったときに、軸ぶれ検出器１１１によって観測される回転軸１０３ａの軸ぶれが、上記の回転体全体の動的バランスのずれに起因する軸ぶれである。この軸ぶれは、動的バランスのずれに対する後述の補正によって抑制される。
【００３３】
また、図１に示す光ディスク原盤露光装置１０には、ターンテーブル１０４の下面１０４ａに埋め込まれた後述の超音波モータを駆動する駆動装置１１３がさらに備えられている。この駆動装置１１３は、上記の超音波モータへ駆動電力を供給するための給電口１１３ａを備えている。
【００３４】
図１に示す光ディスク原盤露光装置１０では、上記の超音波モータの駆動により、ターンテーブル１０４、ホルダ１０５、および光ディスク原盤１１４からなる回転体全体の静的バランスのずれに対する補正と、この回転体全体の動的バランスのずれに対する補正とがこの順番で実施される。これら２つの補正については後述する。
【００３５】
これら２つの補正の後、光ディスク原盤１１４への電子ビームによる描画を実施することにより、光ディスク原盤露光装置１０は、この光ディスク原盤１１４に精度のよい描画を施すことができる。
【００３６】
次に、ターンテーブル１０４に埋め込まれている上記の超音波モータについて説明する。
【００３７】
図２は、図１に示す光ディスク原盤露光装置のターンテーブルの下面を、この下面に埋め込まれた超音波モータとともに示す図である。
【００３８】
図２に示すターンテーブル１０４の下面１０４ａには、このターンテーブル１０４を図１に示すスピンドルモータ１０３の回転軸１０３ａに取り付けるための取り付け穴１０４ｂが４つ設けられている。さらに、ターンテーブル１０４の下面１０４ａには、長方形の穴１０４ｃが４つ設けられており、各穴１０４ｃの底には超音波モータ２００が固定されている。ここで、これら４つの長方形の穴１０４ｃと各穴の底に取り付けられた超音波モータ２００は、ターンテーブル１０４を回転中心１０４ｄを中心に９０°ずつ回転させたときにこのターンテーブル１０４が回転対称となるように配置されている。各超音波モータ２００は円筒形の固定子２０１と、この固定子に挿入された円筒形の移動子２０２とを備えている。各超音波モータ２００は、その超音波モータ２００が備えている移動子２０２の中心軸２０２ａがターンテーブル１０４の回転中心１０４ｄを向くように配置されている。
【００３９】
ここで、各超音波モータ２００の移動子２０２の内孔には後述の非磁性物質が部分的に充填されている。この非磁性物質が充填された移動子２０２が本発明にいう錘の一例に相当し、超音波モータ２００が本発明にいうアクチュエータの一例に相当する。そして、ターンテーブル１０４に固定された４つの超音波モータ２００が本発明にいう調整機構の一例を構成している。
【００４０】
図２に示すターンテーブル１０４の側面における各超音波モータ２００に対応する位置には、外部から各超音波モータ２００に供給される駆動電力を受ける受電部１０４ｅが設けられている。各超音波モータ２００は４本の配線２０３を備えており、受電部１０４ｅが受けた駆動電力はこれら４本の配線２０３を経由して各受電部１０４ｅに対応する超音波モータ２００に供給される。
【００４１】
前述の静的バランスの調整および動的バランスの調整の際には、各超音波モータ２００毎に、図１に示す駆動装置１１３の給電口１１３ａが受電部１０４ｅに接続され、その受電部１０４ｅに対応する超音波モータ２００に駆動装置１１３から駆動電力が供給される。
【００４２】
図３は、図２に示す受電部の拡大図である。
【００４３】
図３には、図２において２点差線で囲われた範囲Ｑの側面に配置されている受電部１０４ｅが示されている。
【００４４】
受電部１０４ｅは、図１に示す各超音波モータ２００に備えられた４本の配線２０３それぞれ毎に１個ずつ設けられた合計４個の受電端子１０４ｆから構成されている。
【００４５】
次に、図２に示す超音波モータ２００の詳細な構成および動作について説明する。
【００４６】
図４は、図２に示す超音波モータの外観斜視図である。
【００４７】
図２を参照して説明したように、超音波モータ２００は、円筒形の固定子２０１と、この固定子２０１に挿入された円筒形の移動子２０２とを備えている。移動子２０２の外周面と固定子２０１の内周面とは互いに密着しており、両者間の摩擦力によって移動子２０２は固定子２０１に保持されている。
【００４８】
固定子２０１の外周面は、円周方向に２分割されて長さ方向に２分割された合計４つの領域に分かれており、それぞれの領域に電極２０１ａが設けられている。そして、各電極２０１ａには配線２０３が１本接続されている。
【００４９】
移動子２０２の内孔は、この内孔の半分の体積に相当する半円柱状の空間が非磁性物質２０４で充填されている。その結果、この非磁性物質２０４が充填された移動子２０２は、移動子２０２の中心軸２０２ａから外れた位置に重心を有することになる。
【００５０】
この移動子２０２は、固定子２０１の電極２０１ａに接続された配線に駆動電力が供給されることにより、移動子２０２の中心軸２０２ａに沿う方向Ｌとこの中心軸２０２ａ回りの回動方向Ｒに動かされる。
【００５１】
以下に、図４に示す超音波モータ２００の動作について説明する。
【００５２】
図５は、移動子と固定子との部分拡大図である。
【００５３】
固定子２０１は、電極２０１ａ、圧電セラミック２０１ｂ、およびステータ金属２０１ｃで構成される３層構造を有している。ここで、ステータ金属２０１ｃの表面が固定子２０１の内周面に相当し、この面に移動子２０２の外周面が接している。
【００５４】
固定子２０１の各電極２０１ａには交流電力が、相互に隣り合う電極２０１ａに対して互いに位相をずらして供給されている。図５には相互に隣り合う２つの電極２０１ａが示されており、さらに、２つの交流電源Ｇがそれぞれ対応する電極２０１ａに交流電力を供給する様子が示されている。ここで、図５の２つの交流電源Ｇは本実施形態における具体的な電源を示すものではなく、これらの電源Ｇは、２つの電極２０１ａそれぞれに交流電力を互いに位相をずらして供給する電源を模式的に示すものである。
【００５５】
このような交流電力が各電極２０１ａに供給されると、各電極２０１ａに対応する圧電セラミック２０１ｂが交流電力の周波数に応じて伸縮し、ステータ金属２０１ｃがこの伸縮に応じて上下にたわむ。その結果、ステータ金属２０１ｃの表面には、図中中央の矢印Ｄ１が示す方向に進む進行波が生じる。このとき、ステータ金属２０１ｃの表面の、この進行波の各波頭に相当する部分には図中左の楕円Ｃが示すような楕円運動が発生している。その結果、この波頭部分に接している移動子２０２が、図中上段の矢印Ｄ２が示す方向に移動する。
【００５６】
図４に示す超音波モータ２００では、固定子２０１の内周面上に、この内周を一周する方向に進む進行波を発生させるように各電極２０１ａに交流電力を供給することにより、移動子２０２を中心軸２０２ａの回りに回動させることができ、また、固定子２０１の内周面上に、中心軸２０２ａに沿う方向に進む進行波を発生させるように各電極２０１ａに交流電力を供給することにより、移動子２０２をこの中心軸２０２ａに沿って直進させることができる。
【００５７】
以上で、超音波モータ２００の動作についての説明を終了し、以下では、この超音波モータ２００を用いた、回転体の静的バランスのずれに対する補正方法、および動的バランスのずれに対する補正方法について説明する。
【００５８】
図６は、図４に示す超音波モータを用いた、回転体の静的バランスのずれに対する補正方法、および動的バランスのずれに対する補正方法を説明する図である。ここで、以下の説明においては、適宜図１および図４を参照する。
【００５９】
図６には、図２と同様に、ターンテーブル１０４の下面が示されている。
【００６０】
ここで、図６ではターンテーブル１０４に固定されている４つの超音波モータには、説明の便宜上、各超音波モータ毎に異なる４つの符号２００＿１，２００＿２，２００＿３，２００＿４が付されている。また、各超音波モータの構成要素は、全て図４に示す各構成要素と同じものであり、代表として図中左側の超音波モータ２００＿１の構成要素に図４の構成要素と同じ符号が付されている。
【００６１】
まず、ターンテーブル１０４に固定されている各超音波モータの初期設定について説明する。この初期設定では、各超音波モータの移動子２０２を以下に説明する初期位置に設定する。
【００６２】
移動子２０２の中心軸２０２ａ回りの回動方向の初期位置は、この移動子２０２内の円柱状の空間をターンテーブル１０４の下面に対して垂直な平面で左右に２分割したときのいずれか一方の空間を、非磁性物質２０４が占めるような位置である。さらに、全ての移動子２０２が初期位置に設定されたときには、各移動子２０２内の非磁性物質０２４は、ターンテーブル１０４の回転中心１０４ｄの周りに互いに回転対称となる位置関係にある。次に、移動子２０２の中心軸２０２ａに沿う方向の初期位置は、移動子２０２の長さ方向の中心と固定子２０１の長さ方向の中心が一致するような位置である。
【００６３】
図６には、各超音波モータにおける移動子２０２の上記の回動方向の初期位置として、回転体の側面から見たとき（即ち図中の各矢印Ａ，Ｂ，Ａ’，Ｂ’方向から見たとき）、非磁性物質２０４が充填されている空間が移動子２０２内の右側に来る例が示されている。
【００６４】
各超音波モータの移動子２０２のこのような初期位置への設定は、以下のような手順で行なわれる。
【００６５】
まず、所望の超音波モータに対応する受電口１０４ｅが、図１に示す給電口１１３ａに対する接続位置に来るように、ターンテーブル１０４の回転とＸ軸ステージ１０２の移動とが実施される。その後に、この受電口１０４ｅに給電口１１３ａが接続され、この所望の超音波モータの移動子２０２が上記の初期位置に来るように、駆動装置１１３からこの超音波モータの固定子２０１に交流電力が供給される。このような操作が、全ての超音波モータに対して順次実施される。
【００６６】
次に、上記の回転体の静的バランスのずれに対する補正について説明する。
【００６７】
始めに、ホルダ１０５を介して光ディスク原盤１１４をターンテーブル１０４に固定した状態で、ターンテーブル１０４が回転され、そのときのＸ軸ステージ１０２の振動の振幅と位相が位置検出器１１２によって検出される。ここでターンテーブル１０４の回転が止められ、その後ターンテーブル１０４に固定されている４つの超音波モータから超音波モータが１つずつ選択され、上記の初期設定の手順と同じ手順でこの超音波モータに対応する受電部１０４ｅに図１に示す給電口１１３ａが接続される。そして、この超音波モータの移動子２０２を、移動子２０２の中心軸２０２ａに沿う方向に、上記の位置検出器１１２で検出されたＸ軸ステージ１０２の振動の振幅および位相に基づいて各移動子２０２毎に求められる距離だけ移動させるような交流電力が固定子２０１に供給される。受電部１０４ｅへの給電口１１３ａの接続と、交流電力の供給との操作が、全ての超音波モータに対して順次実施される。このような各移動子２０２の移動によって、上記の回転体の重心に対して回転の中心軸に垂直な方向への重心位置調整が実施される。この後、再びターンテーブル１０４の回転と、そのときのＸ軸ステージ１０２の振動振幅の検出が再度実施される。ここで、この再度検出された振動振幅が所定の閾値を下回っていれば、静的バランスのずれに対する補正は終了される。振動振幅が上記の閾値以上である場合には、受電部１０４ｅへの給電口１１３ａの接続と、交流電力の供給との操作による回転体の重心位置調整が繰り返され、さらにＸ軸ステージ１０２の振動振幅の検出が実施される。このような重心位置調整が、調整後に位置検出器１１２で検出されるＸ軸ステージ１０２の振動の振幅が上記の閾値を下回るまで繰り返し実施される。これにより、上記の静的バランスのずれが補正されると、次に前述の動的バランスのずれに対する補正が実施される。
【００６８】
以下、上記の回転体の動的バランスのずれに対する補正について説明する。
【００６９】
上記の静的バランスのずれに対する補正の後、再度ターンテーブル１０４が回転され、そのときのスピンドルモータ１０３の回転軸１０３ａの振動の振幅と位相が軸ぶれ検出器１１１によって検出される。ここで、ターンテーブル１０４の回転が止められた後、ターンテーブル１０４に固定されている４つの超音波モータそれぞれの移動子２０２が、各移動子２０２の中心軸２０２ａの回りに回動される。これら移動子２０２の回動は、図１の駆動装置１１３から各超音波モータの固定子２０１に供給される交流電力によって実行されるが、そのときの受電部１０４ｅへの給電口１１３ａの接続の手順は、上記の静的バランスのずれに対する補正のときの手順と同じである。また、ターンテーブル１０４の回転中心１０４ｄを挟んで相互に向き合っている２つの超音波モータの移動子２０１が互いに逆向きに同じ角度だけ回動される。各超音波モータの移動子２０２の回動する角度と方向は、軸ぶれ検出器１１１で検出された回転軸１０３ａの振動の振幅および位相に基づいて各移動子２０２毎に求められた角度である。
【００７０】
図６には、図中左側の超音波モータ２００＿１では矢印Ｂ方向から見たとき移動子２０２を時計回りに、図中右側の超音波モータ２００＿３では矢印Ｂ’方向から見たとき移動子２０２を反時計回りに、それぞれ角度β°だけ回動させ、また、図中下側の超音波モータ２００＿２では矢印Ａ方向から見たとき移動子２０２を時計回りに、図中上側の超音波モータ２００＿４では矢印Ａ’方向から見たとき移動子２０２を反時計回りに、それぞれ角度α°だけ回動させる例が示されている。
【００７１】
各超音波モータの移動子２０２を上記のように回動させることにより、回転体全体において、図中左側の超音波モータ２００＿１を含む周辺部分の重心と、この部分と回転中心１０４ｄを挟んで相互に向き合っている図中右側の超音波モータ２００＿３を含む周辺部分の重心との間の、回転の中心軸に平行な方向での相互間隔が縮まるように調整される。さらに、図中下側の超音波モータ２００＿２を含む周辺部分の重心と、図中上側の超音波モータ２００＿４を含む周辺部分の重心との間の、回転の中心軸に平行な方向での相互間隔も縮まるように調整される。その結果、スピンドルモータ１０３の回転軸１０３ａに対して上記のそれぞれの重心に起因する遠心力がかかる作用点が回転の中心軸に平行な方向に互いに近づくので、この回転軸１０３ａの軸ぶれが抑制される。
【００７２】
この後、再びターンテーブル１０４の回転と、そのときのスピンドルモータ１０３の回転軸１０３ａにおける軸ぶれの検出が実施される。ここで、この再度検出された軸ぶれが所定の閾値を下回っていれば、動的バランスのずれに対する補正は終了される。軸ぶれが上記の閾値以上である場合には、受電部１０４ｅへの給電口１１３ａの接続と、交流電力の供給との操作による各超音波モータの移動子２０２の回動が繰り返され、さらに回転軸１０３ａの軸ぶれの検出が実施される。このような操作は、操作終了後に軸ぶれ検出器１１１で検出されるスピンドルモータ１０３の回転軸１０３ａにおける軸ぶれが上記の閾値を下回るまで繰り返し実施される。これにより、上記の動的バランスのずれが補正される。
【００７３】
以上説明したような、静的バランスのずれおよび動的バランスのずれの双方に対する補正を行なった後、光ディスク原盤１１４への電子ビームによる描画を実施することにより、図１に示す光ディスク原盤露光装置１０は、この光ディスク原盤１１４に精度よい描画を施すことができる。
【００７４】
尚、本実施形態では、本発明の回転体を構成するターンテーブル１０４を駆動部であるスピンドルモータ１０３の回転軸１０３ａで直接支持するという支持部の例を挙げて説明したが、本発明の支持部はこれに限るものではなく、例えば支持部が独立した回転軸であってもよい。この場合、モータ等で発生させた駆動力は、例えば、歯車あるいはベルト等で構成される伝達系を経てこの回転軸に伝達される。また、本発明の回転体の設置場所が本実施例の光ディスク原盤露光装置のように磁気の発生を不可とするような場所でないならば、例えば、本発明の支持部は、例えば回転体を磁力等を利用して浮かせて、非接触で支持するものであってもよい。回転体がこのような支持部で支持されている場合であっても、静的バランスのずれおよび動的バランスのずれに起因する回転のがたつきを計測することができれば、本発明の調整機構を用いて回転体の静的バランスのずれおよび動的バランスのずれを補正することができる。
【００７５】
また、本実施形態では、本発明の調整機構として、静的バランスのずれおよび動的バランスのずれの両方を補正する役割を担う超音波モータ２００を複数備えた例を挙げて説明したが、本発明の調整機構はこれに限るものではなく、静的バランスのずれを補正する機構と動的バランスのずれを補正する機構とをそれぞれ別に備えるものであってもよい。
【００７６】
また、本発明にいう調整機構を構成するアクチュエータの一例として超音波モータを挙げて説明したが、本発明において、このアクチュエータは超音波モータに限るものではなく、例えばインチワームモータ、あるいは他の電磁式のアクチュエータであってもよい。ただし、本実施形態として例示した光ディスク原盤露光装置等のように装置内での磁気の発生を嫌う装置へ本発明の回転装置を適用する場合は、上記のアクチュエータは超音波モータやインチワームモータ等のように非磁性材料で構成されたアクチュエータである必要がある。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の回転装置によれば、回転体に対して精密なバランス調整を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した光ディスク原盤露光装置の一実施形態を示す図である。
【図２】図１に示す光ディスク原盤露光装置のターンテーブルの下面を、この下面に埋め込まれた超音波モータとともに示す図である。
【図３】図２に示す受電部の拡大図である。
【図４】図２に示す超音波モータの外観斜視図である。
【図５】移動子と固定子との部分拡大図である。
【図６】図４に示す超音波モータを用いた、回転体の静的バランスのずれに対する補正方法、および動的バランスのずれに対する補正方法を説明する図である。
【符号の説明】
１０光ディスク原盤露光装置
１０１真空チャンバ
１０２Ｘ軸ステージ
１０３スピンドルモータ
１０３ａ回転軸
１０４ターンテーブル
１０４ａ下面
１０４ｂ取り付け穴
１０４ｃ長方形の穴
１０４ｄ回転中心
１０４ｅ受電部
１０４ｆ受電端子
１０５ホルダ
１０６電子銃
１０７高さ検出器
１０８電子検出器
１０９Ｘ軸ステージ移動機構
１１０移動機構駆動装置
１１１軸ぶれ検出器
１１１ａ，１１２ａ位置センサ
１１２位置検出器
１１３駆動装置
１１３ａ給電口
１１４原盤
２００，２００＿１，２００＿２，２００＿３，２００＿４超音波モータ
２０１固定子
２０１ａ電極
２０１ｂ圧電セラミック
２０１ｃステータ金属
２０２移動子
２０２ａ中心軸
２０３配線
２０４非磁性物質

Claims

回転する回転体であって、この回転体の重心に対する、回転の中心軸に垂直な方向での重心位置調整と、該中心軸を挟むこの回転体の任意の両翼それぞれの重心に対する、該中心軸に平行な方向での相互間隔の調整との双方が自在な調整機構を有する回転体と、
前記回転体を回転駆動する駆動部と、
前記回転体を回転自在に支持する支持部とを備えたことを特徴とする回転装置。
前記調整機構が、複数の錘と、それら複数の錘に一対一に対応して各錘を動かす複数のアクチュエータとを備えたものであることを特徴とする請求項１記載の回転装置。
前記錘が、円筒形の外形を有し、かつその円筒形の中心軸から外れた位置に重心を有するものであり、
前記アクチュエータが、前記錘を、該錘の中心軸が前記回転体の回転中心に向くように保持するものであるとともに、該錘を、該錘の中心軸に沿う方向と該錘の中心軸回りの回動方向とに移動自在なものであることを特徴とする請求項２記載の回転装置。
前記調整機構が、非磁性材料で構成されたものであることを特徴とする請求項１記載の回転装置。