JP2017015725A

JP2017015725A - 磁気粘性流体中の磁気粒子の密度を測定し且つ制御する方法及び装置

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Publication number: JP2017015725A
Application number: JP2016176130A
Authority: JP
Inventors: コルドンスキー，ウィリアム; William Kordonski; ビードル，キース; Beadle Keith; ゴロドキン，セルゲイ; Gorodkin Sergei; セケレス，アルパド; Arpad Sekeres
Original assignee: QED Technologies International LLC
Current assignee: QED Technologies International LLC
Priority date: 2011-04-13
Filing date: 2016-09-09
Publication date: 2017-01-19
Anticipated expiration: 2032-04-12
Also published as: US8896293B2; EP2697017A2; JP6251344B2; CN103635288A; EP2697017B1; IL228733A0; US20120164916A1; JP2014511774A; EP2697017A4; CN103635288B; WO2012142221A2; KR102023785B1; KR20140020281A; IL228733A; WO2012142221A3

Abstract

【課題】基板の磁気支援式研磨仕上げ及びポリシングシステムにおける磁気粘性流体中の磁気粒子の密度を測定し、且つ制御する方法及び装置を提供する。【解決手段】ワイヤーコイル１０と、励起されたとき、縁取り界１６を含む磁束界を形成する交流電圧発生器１２と、を備える。縁取り界１６に磁気粘性流体を通し、回路のインピーダンスの変化から磁気粒子の密度を測定する。ワイヤーコイル１０と同一の基準コイルがワイヤーコイルと接続され、インピーダンス差信号で計算した量の補給流体を磁気粘性流体に追加する。【選択図】図１

Description

［０００１］本発明は、基板の磁気支援式研磨仕上げ及びポリシングシステム、より特定的には、磁気粘性（ｍａｇｎｅｔｏｒｈｅｏｌｏｇｉｃａ（ＭＲ））ポリシング流体を採用するかかるシステム、最も特定的には、磁気、粘性流体中の磁気粒子の密度を測定し且つ制御する方法及び装置に関する。

［０００２］基板の研磨仕上げ及びポリシングのため磁気強化した磁気粘性流体を使用することは周知である。液体担体中に分散させた磁気的に柔らかい研磨粒子を含むかかる流体は、磁界の存在下にて、磁気誘発した揺変性的振舞いを示す。流体の見掛け粘度は、何倍も磁気的に増加させ、流体のコンシステンシーがほぼ水から極めて固いペーストに変化するようにすることができる。かかるペーストが例えば光学部品のような成形し又はポリシングしようとする基板の表面に適正に向けられるならば、極めて高レベルの仕上げ品質、精度及び制御を実現することができる。

［０００３］

一例としてのＭＲポリシング境界面において、ポリシングしようとする凸型レンズ（以下に「加作物」ともいう）を移動する壁からある一定の距離に備え付け、レンズ表面及び壁が先細の空隙を形成するようにする。典型的に、レンズは、その軸線の回りにて回転するよう取り付ける。移動する壁の下方に配置された電磁石は、空隙付近にて不均一な磁界を生成する。磁界の勾配（ｇｒａｄｉｅｎｔ）は壁に対して直角である。ＭＲポリシング流体を磁極片の真上にて移動する壁に送り込みポリシングリボンを形成する。リボンが磁界中を動くと、該リボンは、ビンガム塑性（ｐｌａｓｔｉｃＢｉｎｇｈａｍ）性質を獲得し、リボンの上部層は、磁界の勾配に応答して非磁気の研磨粒子が浮揚（ｌｅｖｉｔａｔｉｏｎ）するため、研磨粒子にて飽和される。その後、磁界の勾配によって壁に押し付けられたリボンは、空隙を通って引きずられ、その結果、レンズの接触領域内にてレンズから材料が除去される。この領域は、「ポリシングスポット」又は「加工領域」と称される。ポリシングスポット内の材料の除去率は、磁界の強さ、境界面の幾何学的パラメータ、及び壁の速度を制御することにより制御することができる。

［０００４］ポリシング工程は、コンピュータプログラムを採用してその速度（休止時間）、及び回転する加工物がポリシングスポットを通る位置を変化させるＣＮＣマシーンスケジュールを決定する。その適合性及びサブアパーチャの性質のため、このポリシング装置は、連続的に変化する局部的曲率を有する球形体のような複雑な表面形状体を仕上げることができる。

［０００５］競合する技術に得るＭＲＦの基本的な利点は、循環する流体は、常時監視され且つ維持されるため、ポリシング装置が磨耗しない点である。ポリシング屑及び熱は連続的に除去される。この技術は、専用の装置又は特殊な設備を必要としない。ＭＲＦ法の一体的な構成要素は、ＭＲＦソフトエァア、プログラムマブルな論理制御機能を有するＣＮＣプラットフォーム、ＭＲ流体の供給及び循環／調整システム、一体化した担体表面を有する磁気装置である。担体表面は、例えば、回転ホイールの縁部、回転ディスクの水平面又は連続的に移動するベルトより形成することができる。

［０００６］典型的な先行技術の磁気粘性仕上げシステムにおいて、担体表面は、垂直に方向決めした非磁気ホイール上に形成され、該非磁気ホイールは、ハブの回りにて対称にアンダーカットされた軸方向に幅の広い縁部を有する。ホイールの回転軸線を保持する垂直面の回りにて対称である、特殊な形状の磁極片は、アンダーカットした縁部の下方にてホイールの両側部に向けて伸びており、好ましくは、上死点位置の回りにてホイールの表面に磁気加工面を提供する。ホイールの担体表面は、平坦とする、すなわち、円筒状断面とし、又は凸型、すなわち球形の赤道断面とし、或いは凹型とすることができる。凸型の形状は、ホイールの半径よりも大きい半径を有する凹型の表面を仕上げることを許容するため、特に有益である。

［０００７］仕上げようとする加工物を加工領域内に伸ばすため、チャックのような加工物の受理体が加工領域の上方に取り付けられている。チャックは、複数の運動モードにてプログラマブルに操作可能であり、且つ好ましくは、プログラマブルコントローラ又はコンピュータにより制御されるものとする。

［０００８］非磁気性の研磨粒子及び磁気的に柔らかい磁気粒子の所定の密度を有する、磁気粘性ポリシング流体は、リボンがホイールの加工表面まで動くとき、典型的に、成形ノズルから非磁化状態にて押出し成形され、該ホイールは、リボンを加工領域に運び、その加工領域にて、リボンは磁化されてペースト状のコンシステンシーとなる。加工領域内にて、ペースト状のＭＲポリシング流体は、基板の研磨性加工を行う。ＭＲ流体が空気に曝されると、担体流体は多少、蒸発し、その結果、ＭＲ流体が高密度となる。加工領域から出ると、高密度となった流体は、再度、非磁化状態とされ、補給及び再使用のため、ホイールの加工表面から掻き取られる。

［０００９］ホイールへの流体の送り出し及びホイールからの流体の回収は、クローズ型の流体送り出しシステムによって管理される。先行技術のＭＲ仕上げシステムの作動は、吐出ポンプ、吸引ポンプ、流量計、粘度計、ノズル、圧力変換器、パルス減衰器、磁気弁、冷却器及び管を備える送り出しシステムを使用することを必要とする。かかる送り出しシステムのコストは多額であり、ＭＲ仕上げシステムの全コストの最大４分の１を占めることがある。

［０００１０］送り出しシステムの再充填は、時間の掛かる工程であり、全ての構成要素の完全な分解、掃除、再組立て、及び新しい流体を充填した後の馴らし運転を必要とし、これらの長い手順は生産性及び技術の柔軟性に悪影響を与える。
［０００１１］送り出しシステムは、機械内のＭＲ流体の寿命中、ノンストップで運転することを必要とする。固形分の沈積による、ＭＲ流体の性質の変化を避けるため、ポリシング間の中間期間であっても、研磨流体を連続的に循環させる必要がある。かかる連続的な循環の結果、送り出しシステムの構成要素の磨耗及び摩損が加速され、また、余分なエネルギを消費することにもなる。

［０００１２］幾つかの何らかの原因による、送り出しシステム内でのＭＲ流体の流量の不安定性（脈動）の結果、基板の表面にて不安定な除去率及び誤りが生じる。

［０００１３］ＭＲ流体を適正に循環させ、且つ送り出しシステムの種々の構成要素との適合性を可能にするため、流体は、特定の粘性／粘着性の性質及び適正な化学的性質を有しなければならない。このことは、流体の成分を選ぶことを制限し、且つ例えば、除去率の向上のため必要とされるより高い固形分の密度のため、流体の組成を制限することになる。

［０００１４］当該技術にて必要とされているのは、改良された、低コスト、低メンテナンスで且つ技術的に柔軟なＭＲ仕上げシステムであって、ポリシング工程が先行技術の従来型のＭＲ流体送り出しシステムを必要とせず、また、ＭＲ流体中の磁気粒子の密度を直接、測定し且つ動的に制御するための適正な装置及び方法が採用される、ＭＲ仕上げシステムである。

［０００１５］本発明の主たる目的は、ＭＲ仕上げシステムにおけるＭＲ流体中の磁気粒子の密度を連続的に監視し且つ制御することである。

［０００１６］簡単に説明すれば、本発明による基板を磁気粘性仕上げするための改良されたシステムは、流体中の磁気粒子の密度に敏感であり、且つＭＲ流体の性質を動的に制御してＭＲ流体中の水分量を制御する改良されたセンサシステムを備えている。該センサシステムは、電気回路にて接続された基準コイルと、感知コイルとを含む。該感知コイルは、監視しようとするＭＲ流体を保持するチャンバに隣接する位置に配置され、感知コイルの縁取り界（ｆｒｉｎｇｉｎｇｆｉｅｌｄ）がＭＲ流体中に伸びるようにする。センサの表面がＭＲ流体と接触するようにされたとき、コイルリアクタンスは変化し、その結果、それに対応してインピーダンスが変化する。コイルインピーダンスを測定し、適当な電子手段を用いて出力信号が発生される。

［０００１７］該システムは、回路のインピーダンスの熱的変化を補償する手段を保持することもできる。例えば、センサは、熱的に接触した２つの同一のコイル、すなわち感知コイルと、基準コイルとを備えることができる。これらのコイルは、高周波数の正弦波励起によって駆動され、それらの異なるインピーダンスは、感知型復調器を用いて測定される。２つのコイルの出力に差を持たせることにより、温度に起因する変化を打消す一方にて、ＭＲ流体の透磁率（磁気粒子の密度に比例する）を測定するための感知式手段が得られる。センサからの信号は、フィードバックコントローラへの入力を提供し、この入力によって、水分配サブシステムは、ＭＲ流体に計算した量の水を追加し、流体を所望の粒子の密度に復帰させる。

［０００１８］本発明の上記及びその他の目的、特徴及び有利な点、並びにその現在の好ましい実施の形態は、添付図面と共に、以下の説明を読むことにより一層明らかになるであろう。
ＭＲ流体の試料内に伸びる縁取り界を有する磁気コイルの概略図である。本発明により、ＭＲ流体の試料に近接して配置された温度補償型センサの概略図である。本発明によりＭＲ流体の磁気粒子の密度を測定し且つ動的に制御するシステムの概略図である。水分パーセントの関数として体積パーセント密度の依存性を示すグラフである。ＭＲ流体中の磁気粒子の体積パーセント密度の関数として図３に示したシステムからの出力信号をボルトにて示すグラフである。その関連する部分を参考として引用し本明細書に含めた、親出願による米国特許出願に開示された、一体型の流体流量管理モジュール（ＩＦＭＭ）に組み込んだ本発明の１つの実施の形態を示す立面断面図である。

［０００２５］材料（ＭＲ流体）の透磁率を測定する原理及び本発明による装置の原理は次の通りである。

［０００２６］図１及び図２を参照すると、ワイヤーコイル１０が交流電圧発生器１２に接続され、その結果、既知の仕方にて磁界１４となる。磁界１４は、コイル１０の各端部を超えるいわゆる縁取り界１６の領域を含む。その透磁率を測定しようとするＭＲ流体のような、磁気材料１８の試料は、縁取り界１６内にてコイル１０に隣接して配置される。電圧がコイル１０に印加されたとき、磁気回路が形成され、コイルにより生成された磁束を伝導する。回路は、２つの主要な構成要素、すなわち、コイル１０と、試料１８とから成っている。回路にアンペアの回路の法則を適用し且つ漏れ磁束は無視されると仮定すると、次のようになる。

ＮＩ＝Ｈ_ｃｌ_ｃ＋Ｈ_ｓｌ_ｓ
（１）
ここで、ＮＩは、コイルのマグネトモタンス（Ｎは巻線数、Ｉは電流）、下添字ｃはコイルを表し、ｓは試料を表わす。
Ｈ_ｅ及びＨ_ｓは磁界の強さ、
ｌ_ｃ及びｌ_ｓは相応する要素内の経路長さである。

［０００２７］磁気誘導磁束は、磁気回路の任意の断面にわたって同一である。

Φ＝Ｂ_ｃＡ_ｃ＝Ｂ_ｓＡ_ｓ
（２）
ここで、Φ＝磁束の強さ
Ｂ_ｃ及びＢ_ｓは磁気誘導
Ａ_ｃ及びＡ_ｓはコイル１０及び試料１８のそれぞれ断面積である。

［０００２８］次のことを考慮に入れ、
Ｈ_ｃ＝Ｂ_ｃ／μ_ｏ及びＨ_ｓ＝Ｂ_ｓ／μ
（３）
ここで、μｏは真空の透磁率、μは試料１８の透磁率であり、これらの３つの等式を組み合わせると、次式が得られる
ＮＩ＝Ｂ_ｃＡ_ｃ［ｌ_ｃ／μ_ｏＡ_ｃ＋ｌ_ｓ／μＡ_ｓ］
（４）
［０００２９］このため、磁束は次の通りになる。

Φ＝Ｂ_ｃＡ_ｃ＝Ｂ_ｓＡ_ｓ＝ＮＩ／［ｌ_ｃ／μ_ｏＡ_ｃ＋ｌ_ｓ／μＡ_ｓ］
（５）
ここで、
ｌ_ｃ／μ_ｏＡ_ｃ＝Ｒ_ｃ
及び
ｌ_ｓ／μＡ_ｓ＝Ｒ_ｓ
これらは、コイル１０及び試料１８のそれぞれのリラクタンスである。

［０００３０］このため、磁束Φはマグネトモタンスをコイルと試料のリラクタンスの合計値で割った値に等しい。全ての回路パラメータが一定のとき、試料１８のリラクタンスの一部が変化し、その結果、コイル内の磁束がそれに対応して変化し、それによりそのインダクタンスは次のものとなる。

Ｌ_ｃ＝ＮΦ／ｌ＝Ｎ^２／（Ｒ_ｃ＋Ｒ_ｓ）
（６）
［０００３１］このため、コイルインダクタンスを測定すれば、試料リラクタンス、最終的に試料の透磁率を測ることが可能となる。

［０００３２］透磁率μは、ＭＲ流体の磁気性質に依存する。一方、これらの性質は、等式７で示したように、試料中の磁気粒子の密度ψに依存する。

μ＝ｆ（ψ）
（７）
［０００３３］コイル１０に印加された、交流電圧を含む、システムの全てのパラメータが一定に保たれたとき、コイル１０を保持するセンサ２２の表面２０と接触するＭＲ流体中の磁気粒子の密度が少しでも変化すれば、コイルインダクタンスに対応する変化が生じる。

［０００３４］コイルインダクタンスを測る便宜な方法は、交流回路内での電流の流れの抵抗の測定値である、コイルの誘導リラクタンスを測定することである。

Ｘ_Ｌ＝ωＬ
（８）
ここで、ωは、交流電流の周波数である。

［０００３５］図３を参照すると、実際には、ＭＲ流体の密度の測定は次のように行われる。不導電性ハウジング１１内のコイル１０は、感知要素を形成する。センサ２２の表面２０がＭＲ流体と接触し、縁取り界１６が流体中に伸びるようにされたとき、感知コイル１０のリラクタンスは変化し、インピーダンスが対応する変化を示す結果となる。コイルインピーダンスを測定し、適当な電子手段を用いて出力信号を発生させる。システムは、回路インピーダンスの熱的変化を補償する手段を更に保持することができる。例えば、図３に示したように、センサ２２は、熱的に接触した２つの同一のコイル１０、１０´、すなわち感知コイル１０と、基準コイル１０´とを備えている。これらのコイルは、高周波数の正弦波励起によって駆動され、それらの異なるインピーダンスは感知型復調器２４を用いて測定する。コイル１０、１０´の出力に差を持たせることは、温度に起因する変化を打ち消す一方にて、ＭＲ流体１８の透磁率を測定する感知的方法を提供する。温度を補償するもう１つの方法（図示せず）は、コイルの温度を測定し、且つ補償のため適正なフィードバック信号を発生させることである。例えば、かかる信号は、直流回路のコイルの抵抗を測定することにより又は、コイルに埋め込んだ熱電対又はサーミスタのような適正な熱センサを用いることにより生成することができる。

［０００３６］これを行うとき、システムの出力信号は、試料の磁気粒子の密度の変化に従う。一般的な事例にて、この信号は、等式（９）に示したように規定することができる。

Ｖ_ｓ＝ｆ（ψ，ｋ_１，ｋ_２…）
（９）
ここで、ｋ_１，ｋ_２は、システムの幾何学的形態及びシステムの電気的パラメータに依存する幾つかの一定のパラメータである。センサの出力信号の大きさは、コイルの巻数及び幾何学的形態、発振器の周波数及び電圧、構成要素のインピーダンス等のような、種々のシステムのパラメータを（予め）設定することにより調整することができる。

［０００３７］ＭＲ流体１８内の磁気粒子の密度と復調器２４の出力電圧Ｖ_ｓ２６との間の量的関係は、既知の磁気粒子の密度を有する試料にて較正することにより計測される。かかる較正により等式１０による一般的な表現が得られる。

ψ＝ａＶ_ｓ＋ｂ
（１０）
ここで、ａ、ｂは、較正により規定された定数である。

［０００３８］例：水系のＭＲ流体の試料を試験及びシステムの較正のため使用した。最初に、スイスのメッラー．トレード（Ｍｅｔｔｌｅｒ−Ｔｏｌｅｄｏ）Ｇｍｂｈから入手可能な水分分析計ＨＢ４３にて、磁気粒子の密度を規定する水分（水のパーセント）を測定することによりＭＲ流体中の磁気粒子の密度を計測した。対応するデータが図４に示してある。次に、磁気粒子の既知の密度を有するＭＲ流体を面一に取り付けたセンサ２２を有する容器１３内に入れ、図３に示したように、防水ケース１１内に埋め込んだ２つのコイル１０、１０´を備えるセンサ２２により、磁気粒子の密度に比例する信号２６を生成させた。図５には、等式１０により予想したように、測定した密度の範囲内にて電圧が非常に良く密度に線形に依存する状態が示されている。

［０００３９］図３及び図６を参照し、且つ親出願に開示されたように、磁気粘性仕上げ機械において、ＩＦＭＭ３０は、使用済みリボン３２ｂをホイール３４から取り外し、使用済みＭＲ流体を補給し且つ再調整し、且つ補給したＭＲ流体のリボン３２ａをホイールに押し出し成形するように配置されている。

［０００４０］ＩＦＭＭ３０は、遮蔽材料にて形成された、全体として円筒状のカップ形状のハウジング３６を備え、ＩＦＭＭ内のＭＲ流体の磁化を防止する。ハウジング３６には、ホイール３４の表面に適合可能であることが好ましいハウジング３６の開放端の回りに表面が設けられている。ハウジング３６は、リボン３２ｂを受け入れる入口スロット４０と、押し出し成形したリボン３２ａを分与する出口スロット４２とを有するチャンバ３８を保持している。滴下管４４は、例えば、ＭＲ流体、補給液体等のような流体４６（図３）を分与すべくチャンバ３８へのアクセス部となる。リボンの反らせ管４８は、入口スロット４０の内端を横断して伸び、且つホイール３４の表面と接触するように乗り上げ、使用済みリボン３２ｂをホイール３４からチャンバ３８内に反らせる。管４８は、ノブ５０により緊張させ、また、ナイロン、ステンレススチール、銅等により出来たものとすることができる。電動ミキサのモータ及びミキサの羽根は、ハウジング上に配設され、且つチャンバ３８内に伸びて、流体４６を使用済みＭＲ流体と混合させ、再使用のため補給したＭＲ流体３２ａを形成する。センサ２２は、混合し且つ補給したＭＲ流体３４ａと接触するようチャンバ３８の壁内に配設されて、その内部の磁気粒子の密度を測る。電気回路５２は、電気導線がミキサモータ及びセンサまで伸びるのを可能にする。

［０００４１］作動時、磁気遮蔽した（外部界から）ＩＦＭＭキャビティ３８には、ホイール３４が回転する間、所定の量のＭＲ流体が装填される（例えば、遮蔽体の開口部を通じて注入することにより）。ホイール３４の表面は、低粘度のＭＲポリシング流体３２ａを出口スロット４２を通じて運び出し、これによりホイールの表面にリボンを形成する。

［０００４２］ホイール４４上の加工領域（図示せず）を通った後、このとき、３２ｂで示したリボンは、磁気遮蔽したＩＦＭＭキャビティ３８に入り、消磁し、且つ反らせ管４８によりホイールの表面から除去され、ジェットを形成し、このジェットは、動くホイールの表面と共に、ＭＲ流体を撹拌し、且つ例えば、滴下管４４から噴射された水のような、補給用の担体流体４６との混合を促進する。追加的な撹拌／混合（例えば、比較的粘性なＭＲ流体の場合）は、モジュール本体内に内蔵したモータにより駆動される選択的な回転ミキサの羽根のような適当な手段によって行うことができる。

［０００４３］本発明によれば、リボンの形成及びＩＦＭＭキャビティ内でのＭＲポリシング流体の回収工程は連続的である。典型的に、光学素子の仕上げ時、水系のＭＲポリシング流体が使用される。全体的なシステムの安定性及び除去率の安定性は、制御された、高分解能の決定的な仕上げのため必須である。材料の除去率は、リボンの表面及びＩＦＭＭキャビティ内にて生ずる水の蒸発のため変化するであろう。このことは、キャビティの壁に内蔵したセンサ２２により検出されるＭＲ流体の固形分の密度に望ましくない変化（増加）を生じさせることになる。（注：センサ表面、又はセンサ２２をチャンバ３８から分離するキャビティ壁は、セラミック又はダイヤモンドのような高抵抗の非鉄磁性材料にて形成し又は被覆し、使用中、センサ表面又は壁が硬い研磨粒子にて浸食されるのを防止することが望ましい）。センサ２２からの信号２６は、従来型式のフィードバックループコントローラ５４に供給され、水インジェクタポンプ５６を起動して、リザーバ５８から吸引された特定量の水４６を噴射して、使用済みの流体３２ｂを稀釈して補給した流体３２ａにすることによりＭＲ流体を補給する。

［０００４４］本発明は、色々な特定の実施の形態に関して説明したが、記載した本発明の概念の着想及び範囲内にて多数の変更を為すことが可能であることを理解すべきである。従って、本発明は、記載した実施の形態にのみ限定されるものではなく、以下の請求の範囲の文言によって規定される全ての範囲を包含することを意図するものである。

［０００４４］本発明は、色々な特定の実施の形態に関して説明したが、記載した本発明の概念の着想及び範囲内にて多数の変更を為すことが可能であることを理解すべきである。従って、本発明は、記載した実施の形態にのみ限定されるものではなく、以下の請求の範囲の文言によって規定される全ての範囲を包含することを意図するものである。以下は出願当初の請求項の記載で有る。
（請求項１）磁気粘性流体（ｍａｇｎｅｔｏｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌｆｌｕｉｄ）中の磁気粒子の密度を感知するセンサシステムにおいて、
（ａ）磁気粘性流体と、
（ｂ）第一のワイヤーコイルと、
（ｃ）電気回路にて前記ワイヤーコイルに取り付けられた交流電圧発生器とを備え、前記発生器が励起されたとき、前記第一のワイヤーコイル内にて且つその回りにて磁束界が形成されるようにし、
前記磁束界は、前記第一のワイヤーコイルの端部を超えて伸びる第一及び第二の縁取り界（ｆｒｉｎｇｉｎｇｆｉｅｌｄ）を含み、
前記第一及び第二の縁取り界の何れかであるが、その双方ではないものが、前記磁気粘性流体を通って伸びるとき、前記回路のインピーダンスは、磁気粒子の前記密度に比例する、センサシステム。
（請求項２）請求項１に記載のセンサシステムにおいて、
前記発生器と接続され且つ前記第一のワイヤーコイルと同一であり、また、前記磁気粘性流体の外側に縁取り界を有する第二のワイヤーコイルを更に備える、センサシステム。
（請求項３）請求項２に記載のセンサシステムにおいて、
（ａ）前記感知コイル及び前記基準コイルと接続された復調器と、
（ｂ）計算した量の補給流体を前記磁気粘性流体に追加する制御可能な分与装置と、
（ｃ）前記復調器と接続され、信号を前記制御可能な分与装置に送るフィードバックコントローラと、を更に備えるセンサシステム。
（請求項４）担体ホイールを有する磁気粘性仕上げシステムにて使用される一体型の流体管理モジュールにおいて、
（ａ）磁気遮蔽したチャンバを有するハウジングであって、前記チャンバは前記担体ホイールの表面に対する開口部を有する、前記ハウジングと、
（ｂ）前記チャンバ内にて使用済みの磁気粘性流体を受入れ且つ補給する装置と、
（ｃ）補給した磁気粘性流体のリボンを前記チャンバから前記ホイールの表面に押し出し得るよう前記ハウジングに取り付けられたリボン押出し成形機とを備え、
前記補給装置は、
（ｉ）前記受け入れた磁気流体中の磁気粒子の密度を測るセンサシステムと、
（ｉｉ）計算した量の補給流体を前記受け入れた磁気流体に追加する制御可能な分与装置とを備える、一体型の流体管理モジュール。
（請求項５）請求項４に記載のモジュールにおいて、
前記センサは、
（ａ）感知コイルと、
（ｂ）基準コイルと、
（ｃ）前記感知コイル及び前記基準コイルと接続された交流電圧発生器と、
（ｄ）前記感知コイル及び前記基準コイルと接続された復調器と、
（ｅ）前記復調器と接続され、信号を前記制御可能な分与装置に送るフィードバックコントローラとを備える、モジュール。
（請求項６）請求項４に記載のモジュールにおいて、
前記制御可能な分与装置は、
（ａ）補給した流体の供給源と、
（ｂ）前記供給源と接続されたポンプと、
（ｃ）前記計算した量の補給流体を前記磁気粘性流体内に追加し得るよう前記ポンプと接続された装置と、を備える、モジュール。
（請求項７）磁気粘性流体中の粒子の目標密度を維持する方法において、
（ａ）ワイヤーコイルを前記磁気粘性流体に隣接して配置するステップと、
（ｂ）前記ワイヤーコイルに交流電圧を流し、前記磁気粘性流体中の前記ワイヤーコイルの一端を超えるフリンジング磁界を誘発させるステップと、
（ｃ）前記ワイヤー感知コイルに形成されるインピーダンスを測るステップと、
（ｄ）前記形成されるインピーダンスを記磁気粘性流体と離れて基準コイルに形成されるインピーダンスと比較し、両者間のインピーダンスの差を測るステップと、
（ｅ）前記インピーダンスの差から前記磁気粘性流体の磁気粒子の密度を推測し得るようアルゴリズムを適用するステップと、
（ｆ）磁気粒子の目標の密度となるように前記磁気粘性流体を稀釈し得るよう前記磁気粘性流体に追加する必要のある補給流体の量を計算するステップと、
（ｇ）前記計算した量を前記磁気粘性流体中に分与するステップと、を備える、方法。
（請求項８）請求項７に記載の方法において、
前記アルゴリズムは、磁気粒子の密度の関数として出力信号の少なくとも較正データを含む、方法。

Claims

磁気粘性流体（ｍａｇｎｅｔｏｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌｆｌｕｉｄ）中の磁気粒子の密度を感知するセンサシステムにおいて、
（ａ）磁気粘性流体と、
（ｂ）第一のワイヤーコイルと、
（ｃ）電気回路にて前記ワイヤーコイルに取り付けられた交流電圧発生器とを備え、前記発生器が励起されたとき、前記第一のワイヤーコイル内にて且つその回りにて磁束界が形成されるようにし、
前記磁束界は、前記第一のワイヤーコイルの端部を超えて伸びる第一及び第二の縁取り界（ｆｒｉｎｇｉｎｇｆｉｅｌｄ）を含み、
前記第一及び第二の縁取り界の何れかであるが、その双方ではないものが、前記磁気粘性流体を通って伸びるとき、前記回路のインピーダンスは、磁気粒子の前記密度に比例する、センサシステム。
請求項１に記載のセンサシステムにおいて、
前記発生器と接続され且つ前記第一のワイヤーコイルと同一であり、また、前記磁気粘性流体の外側に縁取り界を有する第二のワイヤーコイルを更に備える、センサシステム。
請求項２に記載のセンサシステムにおいて、
（ａ）前記感知コイル及び前記基準コイルと接続された復調器と、
（ｂ）計算した量の補給流体を前記磁気粘性流体に追加する制御可能な分与装置と、
（ｃ）前記復調器と接続され、信号を前記制御可能な分与装置に送るフィードバックコントローラと、を更に備えるセンサシステム。
担体ホイールを有する磁気粘性仕上げシステムにて使用される一体型の流体管理モジュールにおいて、
（ａ）磁気遮蔽したチャンバを有するハウジングであって、前記チャンバは前記担体ホイールの表面に対する開口部を有する、前記ハウジングと、
（ｂ）前記チャンバ内にて使用済みの磁気粘性流体を受入れ且つ補給する装置と、
（ｃ）補給した磁気粘性流体のリボンを前記チャンバから前記ホイールの表面に押し出し得るよう前記ハウジングに取り付けられたリボン押出し成形機とを備え、
前記補給装置は、
（ｉ）前記受け入れた磁気流体中の磁気粒子の密度を測るセンサシステムと、
（ｉｉ）計算した量の補給流体を前記受け入れた磁気流体に追加する制御可能な分与装置とを備える、一体型の流体管理モジュール。
請求項４に記載のモジュールにおいて、
前記センサは、
（ａ）感知コイルと、
（ｂ）基準コイルと、
（ｃ）前記感知コイル及び前記基準コイルと接続された交流電圧発生器と、
（ｄ）前記感知コイル及び前記基準コイルと接続された復調器と、
（ｅ）前記復調器と接続され、信号を前記制御可能な分与装置に送るフィードバックコントローラとを備える、モジュール。
請求項４に記載のモジュールにおいて、
前記制御可能な分与装置は、
（ａ）補給した流体の供給源と、
（ｂ）前記供給源と接続されたポンプと、
（ｃ）前記計算した量の補給流体を前記磁気粘性流体内に追加し得るよう前記ポンプと接続された装置と、を備える、モジュール。
磁気粘性流体中の粒子の目標密度を維持する方法において、
（ａ）ワイヤーコイルを前記磁気粘性流体に隣接して配置するステップと、
（ｂ）前記ワイヤーコイルに交流電圧を流し、前記磁気粘性流体中の前記ワイヤーコイルの一端を超えるフリンジング磁界を誘発させるステップと、
（ｃ）前記ワイヤー感知コイルに形成されるインピーダンスを測るステップと、
（ｄ）前記形成されるインピーダンスを記磁気粘性流体と離れて基準コイルに形成されるインピーダンスと比較し、両者間のインピーダンスの差を測るステップと、
（ｅ）前記インピーダンスの差から前記磁気粘性流体の磁気粒子の密度を推測し得るようアルゴリズムを適用するステップと、
（ｆ）磁気粒子の目標の密度となるように前記磁気粘性流体を稀釈し得るよう前記磁気粘性流体に追加する必要のある補給流体の量を計算するステップと、
（ｇ）前記計算した量を前記磁気粘性流体中に分与するステップと、を備える、方法。
請求項７に記載の方法において、
前記アルゴリズムは、磁気粒子の密度の関数として出力信号の少なくとも較正データを含む、方法。