JP2001238471A

JP2001238471A - 振動アクチュエータを用いたステージ

Info

Publication number: JP2001238471A
Application number: JP2000045398A
Authority: JP
Inventors: Takatoshi Ashizawa; 隆利芦沢
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2000-02-23
Filing date: 2000-02-23
Publication date: 2001-08-31

Abstract

(57)【要約】【課題】振動アクチュエータを用いたステージにおい
て、ステージが動き始める時、および止まったりする時
に、その慣性等の影響でステージ固定部自体が振動して
しまい、この振動が、ステージの現位置検出用のエンコ
ーダの読み誤差を生じ、これにより精密な位置決めが妨
害されるという問題がある。【解決手段】ステージ固定部がパネルに固定されてい
る振動アクチュエータを用いたステージを提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、振動アクチュエー
タを用いたステージを固定する構造に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】二つの異なった振動を同時に発生させ
る、いわゆる異形モード縮退型振動子を用いた振動アク
チュエータは、例えば第５回電磁力関連のダイナミック
スシンポジウム講演論文集ｐ３９３等により富川から開
示されている。

【０００３】図４は、この講演論文により開示された振
動アクチュエータの振動子および移動子のそれぞれの構
成を示す斜視図である。また、図５は、振動アクチュエ
ータの振動子に発生する二つの異なる振動Ｌ１およびＢ
４のそれぞれの波形例を示す説明図である。

【０００４】振動子１６は、弾性体２１と電気エネルギ
ーを機械エネルギーに変換する電気−機械変換素子２２
（以下、圧電体と称す）とを有する。

【０００５】弾性体２１は、共振先鋭度が大きな金属材
料により矩形平面形状に形成されている。弾性体２１の
一方の平面には圧電体２２が接着されて装着されてい
る。また、弾性体２１の他方の平面には、突起状に二つ
の駆動力取出部２１ａ、２１ｂが形成されている。

【０００６】圧電体２２は、図５に示すように２相（Ａ
相、Ｂ相）の駆動電圧Ｖ_A、Ｖ_Bのうちの駆動電圧Ｖ_Aが
印加される入力領域２２ａ、２２ｃと、駆動電圧Ｖ_Bが
印加される入力領域２２ｂ、２２ｄと、振動子の振動状
態をモニタする検出領域２２ｐ、２２ｐ’と、グランド
領域との四領域が連続して形成され、構成されている。
四領域のそれぞれの表面には、例えば銀電極が互いに離
れて形成されている。

【０００７】駆動力取出部２１ａ、２１ｂには、高分子
材等を主成分とした摺動部材が貼付されている。この摺
動部材を介して、振動子１６を移動子１７に加圧接触さ
せている。

【０００８】また、弾性体２１では、発生する縦１次振
動モードＬ１および曲げ４次振動モードＢ４のそれぞれ
の固有振動数が略一致するように、各部の寸法が設定さ
れている。さらに、駆動力取出部２１ａ、２１ｂは、振
動子２１の長手方向に関して発生する曲げ４次振動モー
ドＢ４の４つの腹位置ｌ₁、ｌ₂、ｌ₃、ｌ₄のうちの外側
の腹位置ｌ₁、ｌ₄に配置されている。

【０００９】この状態で、圧電体２２に位相が約π／２
だけずれた高周波の駆動電圧Ｖ_A、Ｖ_Bをそれぞれ印加す
ると、図５に示すように、弾性体２１には振動子１６の
長手方向に振動する縦１次振動（Ｌ１）と振動子１６の
厚さ方向に振動する曲げ４次振動（Ｂ４）とが発生す
る。弾性体２１に発生した縦振動と曲げ振動とは合成さ
れ、駆動力取出部２１ａ、２１ｂのそれぞれの先端に
は、楕円状に周期的に変位する楕円運動が発生する。駆
動力取出部２１ａ、２１ｂの先端の駆動面は、移動子１
７が加圧接触されていて、移動子１７はこの楕円運動に
より摩擦力を受け、相対運動が生じる。

【００１０】上記の振動アクチュエータを情報伝送路切
換装置のステージの駆動源として用いることが、未公開
ではあるが特願平１１−２０３３６９号において、本発
明者により提案されている。

【００１１】上記の情報伝送路切換装置は、入力側の情
報伝送路の端部に設けられている可動切替端子と、出力
側の情報伝送路の端部に設けられている固定切替端子
と、可動切替端子を支持しながら、これらを略平行に相
対移動させ、情報伝達時には可動切替端子および固定切
替端子を対向配置させる振動アクチュエータを用いた切
替端子駆動機構とを有している。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記の振動アクチュエ
ータを用いたステージを電子機器のラックに装着して精
密な位置決めを行う場合、振動アクチュエータを用いた
ステージは、回路基板等に固定されていることが多い。
この場合、切替端子駆動機構のステージ可動部が動き始
める時、および止まったりする時に、その慣性等の影響
でステージを固定する部材（ステージ固定部）自体が振
動してしまうことがあった。この振動が、ステージ可動
部の現位置検出用のエンコーダの読み誤差を生じ、これ
により精密な位置決めが妨害されるという問題があっ
た。また、現位置を確認するために振動が減衰するまで
待つため、待ち時間が生じたりたりして、整定時間が長
くなるという問題があった。

【００１３】特に、振動アクチュエータを駆動源とした
ステージでは、振動アクチュエータには優れた（早い）
起動停止特性を有する理由により、整定時間を従来の電
磁モータを用いたステージより短くし、機器全体を小型
化することが期待されている。しかしながら、ステージ
自体に振動が発生してしまうと、振動が減衰するまで整
定されないという問題があった。

【００１４】これらの問題を解消するには、ステージを
固定する固定部品を別途設ければよいが、装置全体が大
型化してしまうという問題がある。

【００１５】本発明では、これらの問題を解決し、ステ
ージの振動が抑えられることにより、整定時間が短く、
かつ精密な位置決め精度が得られ、さらに小型である振
動アクチュエータを用いたステージ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】上記課題を解決するた
め、本発明に係る振動アクチュエータを用いたステージ
は、駆動信号により励振される電気−機械変換素子と、
該電気−機械変換素子に接合された弾性体と、該弾性体
に接合され、前記電気−機械変換素子の励振により駆動
面に楕円運動を生じる摺動部材とを有して構成される振
動子と、前記摺動部材に加圧接触し、前記振動子に対し
相対運動を生じる移動子と、該移動子に装着され、前記
移動子の動きに伴って動くステージ可動部と、前記駆動
信号の発生、および前記駆動信号の制御を行う回路基板
と、前記ステージ可動部を駆動可能に支持し、かつ前記
振動子を支持するステージ固定部とを有する振動アクチ
ュエータを用いたステージにおいて、前記ステージ固定
部はパネルに固定されている（請求項１）。

【００１７】上記振動アクチュエータを用いたステージ
によれば、従来の問題である振動によるエンコーダの読
み誤差や、現位置を確認するために振動が減衰するまで
待つ待ち時間を短縮させることができ、精密な位置決め
と整定時間の短縮が可能となる。さらに、ステージを固
定する固定部品を別途設ける必要がないため、装置が小
型になる。

【００１８】また、前記回路基板はパネルに固定されて
いることが好ましい（請求項２）。これにより、回路基
板がパネルに固定されている振動アクチュエータを用い
たステージを実現することができる。

【００１９】また、前記パネルは、ラックに設置されて
いるレール部に固定されているフロントパネルであるこ
とが好ましい（請求項３）。これにより、パネルがラッ
クに設置されているレール部に固定されているフロント
パネルである振動アクチュエータを用いたステージを実
現することができる。

【００２０】また、前記移動子の駆動方向は、重力方向
に対して垂直であることが好ましい（請求項４）。これ
により、ステージ可動部の駆動方向が重力方向に対して
垂直になるので、振動アクチュエータを用いたステージ
を左方向に駆動する場合と右方向に駆動する場合での重
力による駆動性能の差をなくすことが可能になる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る振動アクチュ
エータを用いたステージの実施形態を図面を参照しなが
ら詳細に説明する。なお、以降の実施形態では、振動ア
クチュエータとして、超音波の振動域を利用した振動ア
クチュエータを例にとって説明する。

【００２２】まず、本発明の第１の実施形態による振動
アクチュエータを用いたステージについて説明する。図
１は、第１の実施形態による振動アクチュエータを用い
たステージの外観図である。図２は、図１中の下側より
見た外観図である。

【００２３】振動子１６側を固定とし、移動子１７を駆
動する構成になっていて、移動子１７は振動子１６に対
して相対運動を生じる。振動子１６は、後で説明する様
に電気エネルギーを機械エネルギーに変換する圧電素子
や電歪素子等を例とした電気−機械変換素子２２（以
下、圧電体と称する）と、圧電体２２に接合された弾性
体２１とから構成されている。

【００２４】弾性体２１は、鉄鋼、ステンレス鋼、リン
青銅、エリンバー材等の共振先鋭度が大きな金属材料か
ら構成されることが好ましく、矩形平面形状に形成され
ていて、駆動方向に垂直な断面形状は、四角形である。
弾性体２１の圧電体２２との接合面の反対側の面には、
２つの溝部が相対運動方向（図１における左右方向）に
関して所定距離だけ離れて設けられている。その溝部に
はテフロン、ポリイミド、ポリアセタール、ＰＰＳ、Ｐ
ＥＥＫ等の高分子材を主成分とした摺動部材が接合され
ている。摺動部材は弾性体２１より突出している。そし
て、この摺動部材は、駆動力取出部２１ａ、２１ｂとし
て機能し、先端部が駆動面となっている。従って、弾性
体２１はこれら摺動部材からなる駆動力取出部２１ａ、
２１ｂの駆動面を介して移動子１７に加圧接触する。

【００２５】なお、各駆動力取出部２１ａ、２１ｂは、
いずれも、振動子１６の幅方向に二つに分割され（不図
示）、分割されたそれぞれの駆動力取出部が振動子１６
の幅方向の端部側に配置される。このように、第１の実
施形態では、各駆動力取出部２１ａ、２１ｂは、それぞ
れが２個の摺動材により構成されている。

【００２６】振動子支持部材２４はアルミやＳＵＳ等の
金属材料であり、ＳＵＳ製の２つの支持ピン２７ａが設
けられており、弾性体２１の中央部に設けられた半円状
の２つの切欠き部に接着等により固定されている。圧電
体２２と振動子支持部材２４との間にはプラスチック等
の絶縁部材が挟まれている。振動子支持部材２４には、
薄板の突起部２４ａが設けられていて、薄板の突起部２
４ａの先端は、アクチュエータ固定部材４０に固定され
ている。

【００２７】アクチュエータ固定部材４０は、コイルバ
ネ２８の一端を受ける様にされており、点線部のネジ部
材２９により加圧力を調整できる様になっている。

【００２８】振動子加圧部材４１は、コイルバネ２８の
アクチュエータ固定部材４０側とは反対側を受け、これ
により、振動子加圧部材４１の突起部を介して移動子１
７に加圧力を与える様になっている。振動子加圧部材４
１の突起部の位置は、後述する曲げ４次振動の節部
ｎ₂、ｎ₄の２箇所の位置と一致させている。振動子加圧
部材４１の突起部は、後述する圧電体の入力領域および
検出領域の表面電極とリード線とを接続する半田部の盛
り上がりを避ける様な形状となっている。

【００２９】移動子１７は、ステンレス鋼や銅合金やア
ルミニウム合金から構成され、弾性体２１の摺動部材の
駆動面に発生した楕円運動により駆動される。また、移
動子１７には、ステージ可動部４３が装着されていて、
ステージ可動部４３は、移動子１７の動きに伴って動く
ようになっている。

【００３０】ステージ固定部である固定ステージ基板４
２には、アクチュエータ固定部材４０が固定されること
により固定ステージ基板４２は振動子１６を支持する。
それとともに、固定ステージ基板４２には、リニアガイ
ド１９が設けられている。リニアガイド１９のレール部
３０は、固定ステージ基板４２に固定され、ガイド部３
１はステージ可動部４３に固定されている。これによ
り、固定ステージ基板４２はステージ可動部４３を駆動
可能に支持している。

【００３１】第１の実施形態は、短い整定時間および精
密位置決めが要求される光ファイバーの切替を行う情報
伝送路切換装置を例としている。ステージ可動部４３の
上には光ファイバー５０ａが接続している一端子の可動
切換端子４４が装着されている。可動切換端子４４の反
対側には、コネクタ４５が装着され、コネクタ４５は、
不図示の相手側コネクタに差し込まれている。また、コ
ネクタ４５は、固定ステージ基板４２に固定されている
コネクタ支持部材４６ａに固定されている。

【００３２】また、固定ステージ４７の上には４本の光
ファイバー５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｅが接続して
いる四端子の固定切換端子４８が装着されている。固定
切換端子４８の反対側には、コネクタ４９が装着され、
コネクタ４９は、不図示の相手側のコネクタに差し込ま
れる。また、コネクタ４９は、固定ステージ基板４２に
固定されているコネクタ支持部材４６ｂに固定されてい
る。

【００３３】第１の実施形態は、４本の光ファイバー５
０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｅのいずれかを選択して、
１本の光ファイバー５０ａが光の伝送を行うように切替
える機能を有している。

【００３４】ステージ可動部４３には、エンコーダのス
ケール部５１が設けられている。また、固定ステージ基
板４２にはエンコーダの検出部５２が設けられている。
このエンコーダにより可動切換端子４４の現位置が検出
され、振動アクチュエータの駆動を制御する。

【００３５】一方、固定ステージ基板４２は、Ｌ字形状
をしており、アクチュエータ固定部材４０やリニアガイ
ド１９が固定される部分に対して垂直な部分にネジ穴５
３（他に不図示のネジ穴が３つ有り）が設けられてい
る。そして、ネジ穴５３等を用いて、固定ステージ基板
４２はフロントパネル５４に４箇所で固定されている。

【００３６】フロントパネル５４には、固定ステージ基
板４２の他に、振動アクチュエータの圧電体２２を励振
する駆動信号を発生する駆動回路や、駆動信号を制御す
る制御回路が設置されている回路基板５５が固定されて
いる。フロントパネル５４は、端部の２箇所５６ａ、５
６ｂで、ラックのレール部５７ａ、５７ｂにそれぞれ固
定されている。

【００３７】図４は、第１の実施形態における振動アク
チュエータの振動子および移動子のそれぞれの構成を示
す斜視図である。また、図５は、第１の実施形態におけ
る振動アクチュエータの振動子に発生する二つの異なる
振動Ｌ１およびＢ４のそれぞれの波形例を示す説明図で
ある。

【００３８】第１の実施形態における振動アクチュエー
タの振動子１６は、弾性体２１と、弾性体２１の一方の
平面に装着された圧電体２２とを備える。

【００３９】駆動力取出部２１ａ、２１ｂは、図５に示
すように、弾性体２１に発生する４次の屈曲振動Ｂ４の
４つの腹位置ｌ₁〜ｌ₄のうちの外側に位置する二つの腹
位置ｌ₁、ｌ₄と一致する位置に設けられる。なお、駆動
力取出部２１ａ、２１ｂは、屈曲振動Ｂ４の二つの腹位
置ｌ₁、ｌ₄に正確に一致する位置に設けられる必要はな
く、これらの腹位置ｌ₁ 、ｌ₄の近傍に設けられていて
もよい。

【００４０】圧電体２２は、第１の実施形態ではＰＺＴ
（チタンジルコン酸鉛）からなる一枚の薄板状の圧電素
子により構成されている。この圧電体２２には、図４お
よび図５に示すように、Ａ相の駆動信号Ｖ_Aが入力され
る入力領域２２ａ、２２ｃと、Ａ相の駆動信号とは位相
が約（π／２）ずれたＢ相の駆動信号Ｖ_Bが入力される
入力領域２２ｂ、２２ｄとが形成されている。各入力領
域２２ａ〜２２ｄは、いずれも、図５に示すように、弾
性体２１に発生する屈曲振動Ｂ４の５つの節位置ｎ₁〜
ｎ₅により区画された４つの領域に連続して形成されて
いる。すなわち、駆動信号の入力により変形する各入力
領域２２ａ〜２２ｄが、いずれも、不動点である節位置
ｎ₁〜ｎ₅を跨がない。そのため、入力領域２２ａ〜２２
ｄの変形が節位置ｎ₁〜ｎ₅によって抑制されることがな
い。これにより、各入力領域２２ａ〜２２ｄに入力され
た電気エネルギーを最大の効率で弾性体２１の変形、す
なわち機械エネルギーへ変換することができる。

【００４１】また、屈曲振動Ｂ４の節位置ｎ₂、ｎ₄に
は、振動子１６が発生する縦振動Ｌ１により電気エネル
ギーを出力する検出領域２２ｐ、２２ｐ’が設けられて
いる。これにより、振動子１６が発生する縦振動Ｌ１の
振動状態がモニタされる。

【００４２】そして、図４および図５に示すように、各
入力領域２２ａ〜２２ｄと各検出領域２２ｐ、２２ｐ’
とは、それぞれの表面を、銀電極２３ａ〜２３ｄ、２３
ｐ、２３ｐ’により覆われている。これにより、各入力
領域２２ａ〜２２ｄへ独立して駆動信号を入力したり、
各検出領域２２ｐ、２２ｐ’から独立して検出信号を出
力することができる。

【００４３】各銀電極２３ａ〜２３ｄ、２３ｐ、２３
ｐ’には、電気エネルギーの授受を行うリード線（不図
示）が半田付けされて接続されている。

【００４４】なお、第１の実施形態では、図５に示すよ
うに、振動子１６はその平面の中央部を中心として点対
称となるように、形成されている。これにより、各駆動
力取出部２１ａ、２１ｂに発生する楕円運動を略同じ形
状とすることができ、相対運動方向の反転に伴う駆動差
が殆ど解消される。

【００４５】図６は、第１の実施形態における振動アク
チュエータを駆動する振動子駆動回路のブロック図であ
る。

【００４６】振動子駆動回路の発振器から、振動子１６
の縦振動Ｌ１および屈曲振動Ｂ４のそれぞれに相当する
周波数の信号が、出力される。発振器からの出力は移相
器に入力して、分岐して出力する。一方の出力は、駆動
信号切換器を通って増幅器によって増幅された後に、Ａ
相の駆動信号Ｖ_Aとして入力領域２２ａ、２２ｃの銀電
極２３ａ、２３ｃへ印加される。また、分岐した他方の
出力は、移相器によってＡ相の駆動信号とは（π／２）
位相をずらしてＢ相の駆動信号Ｖ_Bとした後に、駆動信
号切換器を通って増幅器を介して入力領域２２ｂ、２２
ｄの銀電極２３ｂ、２３ｄへ印加される。

【００４７】検出領域２２ｐ、２２ｐ’からの出力電圧
は、振動子駆動回路の制御部に入力される。制御部は、
予め設定されていた基準電圧と各検出領域２２ｐ、２２
ｐ’からの出力電圧とを比較して、検出領域２２ｐ、２
２ｐ’からの出力電圧の方が小さいときには周波数を低
くするように、発振器を制御する。一方、制御部は、検
出領域２２ｐ、２２ｐ’からの出力電圧の方が大きいと
きには周波数を高くするように、発振器を制御する。こ
れにより、振動子１６の振動振幅が所定の大きさに維持
される。

【００４８】このようにして、圧電体２２の入力領域２
２ａ、２２ｃに、縦振動Ｌ１および屈曲振動Ｂ４それぞ
れの固有振動数にほぼ一致した周波数を有するＡ相の駆
動信号Ｖ_Aを入力する。また、入力領域２２ｂ、２２ｄ
にはＡ相の駆動信号とは（π／２）の位相差を有するＢ
相の駆動信号Ｖ_Bを入力する。すると、図５に示すよう
に、弾性体２１には、相対運動方向（図５における左右
方向）へ振動する１次の縦振動Ｌ１と、この相対運動方
向に直交する上下方向へ振動する４次の屈曲振動Ｂ４と
が同時に発生する。

【００４９】発生した縦振動Ｌ１と屈曲振動Ｂ４とは合
成されて、駆動力取出部２１ａと駆動力取出部２１ｂと
には、互いの位相がπずれた楕円運動がそれぞれ発生す
る。これにより、振動子１６は加圧接触する移動子１７
との間で、縦振動Ｌ１の振動方向への相対的な直線運動
を発生する。

【００５０】このように、第１の実施形態における振動
アクチュエータの振動子１６は、相対運動の方向へ振動
する第１の振動である縦振動Ｌ１と、この第１の振動の
振動方向と直交する方向へ振動する第２の振動Ｂ４とを
励振するリニア駆動型の振動子である。

【００５１】なお、相対運動方向を逆向きにするには、
Ｂ相の駆動信号が、Ａ相の駆動信号に対して（−π／
２）の位相差を有するように設定すればよい。

【００５２】次に、ステージ可動部４３の駆動方法例と
制御部の命令例について説明する。

【００５３】移動子１７をある位置から所望の位置に移
動する場合、制御部は発振器と駆動信号切換器とに粗動
駆動状態になるように命令する。つまり、発振器には振
動アクチュエータの共振点から離れた周波数から共振点
に近い周波数に掃引させるように命令する。これによ
り、移動子１７は速度ゼロの状態から速い速度で駆動さ
れる。それと同時に、駆動信号切換器には、Ａ相とＢ相
とも駆動信号を印加するように切換を選択させる。

【００５４】そして、位置検出部（エンコーダ）から所
望の位置に近づいた情報が制御部に伝達されると、制御
部は発振器に周波数を共振点から離すように指令し、こ
れにより移動子１７は速い速度から速度が瞬時に遅くな
り、停止する。

【００５５】移動子１７の速度がゼロになった時に、制
御部は移動子１７の位置と所望の位置とを比較する。こ
の時、ステージに振動が生じていると、エンコーダが正
確な位置を検出することができず、正確な位置差が得ら
れない。従って、振動がなくなるまで待つ必要がある。
これを本明細書では待ち時間と呼んでいる。

【００５６】移動子１７の位置と所望の位置がずれてい
る場合には、発振器と駆動信号切換器とに微動駆動状態
になるように命令する。つまり、発振器にはある値の周
波数を間欠的に印加する。間欠信号は、高周波信号をＢ
Ｈ時間印加し、ＢＬ時間印加しないという周期ＢＴのバ
ースト状態とする。それと同時に、駆動信号切換器に
は、Ａ相またはＢ相の内一つに駆動信号を印加するよう
に切換を選択させる。例えば、図１の場合、左方向に微
動駆動させる時にはＢ相のみ駆動信号を印加し、右方向
に微動駆動させる時にはＡ相のみ駆動信号を印加する。
このようにすることで、微小駆動され、所望の位置に高
精度に停止することが可能となる。

【００５７】第１の実施形態では、ステージ固定部であ
る固定ステージ基板４２が剛性の大きなフロントパネル
５４に固定されている。フロントパネル５４は剛性の大
きいラックのレール部５７に強固に固定されている。こ
れにより、ステージ可動部４３が振動アクチュエータに
より大きな加速度（数〜数十Ｇ程度）で駆動／停止した
時の反力によって生じるステージの振動を抑えることが
できる。これにより、従来の問題である振動によるエン
コーダの読み誤差や、現位置を確認するために振動が減
衰するまで待つ待ち時間を短縮させることができ、精密
な位置決めと整定時間の短縮が可能となるという効果が
ある。さらに、ステージを固定する固定部品を別途設け
る必要がないため、装置が小型になるという効果があ
る。

【００５８】また、第１の実施形態では、ステージ可動
部４３の駆動方向をフロントパネル５４の長手方向（図
１中のＸ方向）と垂直にした。これにより、フロントパ
ネル５４が図１の固定ステージ基板４２の面を水平にし
た状態や、図１の上側を上方向にした状態でラックに装
着されることが多い。これにより、ステージ可動部４３
の駆動方向が重力方向に対して垂直になるので、振動ア
クチュエータを用いたステージを左方向に駆動する場合
と右方向に駆動する場合での重力による駆動性能の差を
なくすことが可能になるという効果がある。仮に、ステ
ージ可動部４３の駆動方向とフロントパネル５４の長手
方向が水平な場合、図１の上側を上方向にした状態で装
着されると、ステージ可動部４３の駆動方向と重力方向
が一致するので、振動アクチュエータを用いたステージ
を左方向に駆動する場合と右方向に駆動する場合での重
力による駆動性能の差が生じてしまう。

【００５９】次に本発明の第２の実施形態について説明
する。

【００６０】図３は、本発明の第２の実施形態による振
動アクチュエータを用いたステージの外観図である。本
発明の第２の実施形態による振動アクチュエータを用い
たステージは、第１の実施形態によるフロントパネルに
固定されている振動アクチュエータを用いたステージお
よび回路基板が３段重ねられた状態でラックに装着され
ている。なお、重ねる段数は２段でもよいし、４段以上
でもよい。

【００６１】第１の実施形態と同様の部分については説
明を省略する。

【００６２】第２の実施形態では固定ステージ基板を固
定する固定部品を別途設ける必要がないため、装置全体
の小型化を図ることができるので、振動アクチュエータ
を用いたステージを情報伝送路切換装置に用いる場合に
は、何段にも重ねることが可能となる。そして、振動ア
クチュエータを用いたことによる小型化と相乗して、ス
ペース効率の大幅な向上が可能になるという効果があ
る。

【００６３】なお、第１、２の実施形態において、固定
ステージ基板は、ネジによりフロントパネルに固定され
ているが、ネジ以外の金具により固定ステージ基板がフ
ロントパネルに固定されていてもよい。また、固定ステ
ージ基板は接着剤によりフロントパネルに固定されてい
てもよい。また、固定ステージ基板は溶接によりフロン
トパネルに固定されていてもよい。

【００６４】また、第１、２の実施形態において、固定
ステージ基板は、直接フロントパネルに接触するように
固定されているが、固定ステージ基板とフロントパネル
との間に、振動を吸収する弾性体（例えばゴム板）を挟
んで固定してもよい。このような構成とすることによ
り、ステージの不要な振動の減衰がより速くなる。

【００６５】また、第１、２の実施形態において、振動
アクチュエータを用いたステージは、フロントパネルに
固定されているが、振動アクチュエータを用いたステー
ジは、シャーシ内に設置されていてもよい。その場合、
振動アクチュエータを用いたステージは、フロントパネ
ル以外のシャーシを構成するパネル（例えばリヤパネ
ル）等に固定されていてもよい。さらに、シャーシはラ
ックのレール部に固定されていてもよい。

【００６６】また、第１、２の実施形態において、回路
基板はフロントパネルに固定されているとしたが、フロ
ントパネルには直接固定されず、固定ステージ基板に固
定されていてもよい。

【００６７】また、第１、２の実施形態において、振動
アクチュエータが超音波の振動域を利用した超音波アク
チュエータである場合を例にとった。しかし、本発明は
超音波アクチュエータには限定されず、超音波以外の他
の振動域を利用した振動アクチュエータであれば、等し
く適用される。

【００６８】また、第１、２の実施形態において、振動
子が、矩形平板状の外形を有し、１次の縦振動と４次の
屈曲振動とを励振する、いわゆる異形モード縮退型の振
動子である場合を例にとった。しかし、本発明は、縦振
動および屈曲振動それぞれの振動の次数には限定されな
い。例えば、１次の縦振動および２次、６次、８次・・
・等の各種の次数の屈曲振動を生じる場合や、３次の縦
振動および８次の屈曲振動を生じる場合等にも、同様に
適用される。また、本発明は、振動子に発生する振動の
モード、すなわち縦振動および屈曲振動の組合せには限
定されず、他の振動の組合せを用いた振動子であっても
同様に適用される。

【００６９】すなわち、本発明における振動アクチュエ
ータは、相対運動の方向へ振動する第１の振動と、第１
の振動の振動方向と交差する方向へ振動する第２の振動
とを励振する振動子を有する振動アクチュエータであれ
ば、等しく適用される。また、この振動子の駆動形態
も、実施形態で説明した直線駆動型には限定されず、例
えば回転駆動型にも適用される。

【００７０】また、第１、第２の実施形態において、入
力切替端子を１端子、固定切換端子を４端子としたが、
本発明はこの形態には限定されず、入力切換端子を１以
上有するとともに固定切換端子を１以上（例えば８、１
６、３２、６４、１２８等）有する場合にも同様に適用
される。入力切換端子を複数有する場合には、固定切換
端子と同様に、入力切換端子を移動子またはガイド部に
複数並設すればよい。

【００７１】また、第１、第２の実施形態において、可
動切換端子をステージ可動部により支持したが、本発明
はこの形態には限定されず、固定切換端子をステージ可
動部により支持し、可動切換端子を固定ステージにより
支持するようにしてもよい。

【００７２】また、第１、第２の実施形態において、可
動切換端子および固定切換端子を略平行に相対移動させ
たが、必ずしもこれらを略平行に相対移動させる必要は
なく、可動切換端子および固定切換端子を移動させるこ
とができるように、振動アクチュエータを配置すればよ
い。

【００７３】また、第１、第２の実施形態において、振
動アクチュエータが、振動子と移動子とステージ可動部
とステージ固定部とを備える場合を例にとったが、本発
明はこの形態には限定されない。可動切換端子および固
定切換端子のうちの一方を移動させ、情報伝送時には可
動切換端子および固定切換端子を対向配置させることが
できる振動アクチュエータまたは振動モータであれば、
等しく適用される。このような振動モータとして、例え
ば、特開平９−９３９６３号公報により開示されたロッ
ド型の振動モータを用いることもできる。この場合、可
動切換端子をロータに配置するとともに、固定切換端子
をロータから離してロータを中心にして放射状に複数配
置することが、例示される。

【００７４】また、第１、第２の実施形態において、ス
テージ固定部、振動子、移動子およびリニアガイドは、
いずれも、あくまでも例示であり、本発明はこれらの具
体的形態には何ら限定されない。

【００７５】また、第１、第２の実施形態において、リ
ニアガイドがガイド部とレール部とを有する場合を例に
とったが、本発明はこの形態には限定されず、相対運動
部材を直線的に移動自在に支持するリニアガイドであれ
ば、等しく適用される。

【００７６】また、第１、第２の実施形態において、振
動アクチュエータを用いているが、振動アクチュエータ
の代わりに電磁アクチュエータを用いても、本発明の効
果を得ることができる。よって、振動アクチュエータの
代わりに電磁アクチュエータを用いてもよい。

【００７７】さらに、第１、第２の実施形態において、
情報伝送路が光ファイバーである場合を例にとった。し
かし、本発明はこの光ファイバーには限定されず、電気
的な信号線や磁気的な信号線等といった各種の情報伝送
路、特に可撓性を有する情報伝送路に対して、同様に適
用される。

【００７８】

【発明の効果】本発明による振動アクチュエータを用い
たステージによれば、従来の問題である振動によるエン
コーダの読み誤差や、現位置を確認するために振動が減
衰するまで待つ待ち時間を短縮させることができ、精密
な位置決めと整定時間の短縮が可能となるという効果が
ある。

【００７９】また、ステージを固定する固定部品を別途
設ける必要がないため、装置が小型になるという効果が
ある。

【００８０】また、ステージ可動部の駆動方向が重力方
向に対して垂直になるので、振動アクチュエータを用い
たステージを左方向に駆動する場合と右方向に駆動する
場合での重力による駆動性能の差をなくすことが可能に
なるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による振動アクチュエ
ータを用いたステージの外観図である。

【図２】図１において下側より見た外観図である。

【図３】本発明の第２の実施形態による振動アクチュエ
ータを用いたステージの外観図である。

【図４】振動アクチュエータの振動子および移動子それ
ぞれの構成を示す斜視図である。

【図５】振動アクチュエータの振動子に発生する二つの
異なる振動Ｌ１およびＢ４それぞれの波形例を示す説明
図である。

【図６】振動アクチュエータを駆動する振動子駆動回路
のブロック図である。

【符号の説明】

１６振動子１７移動子１９リニアガイド２１ａ、２１ｂ駆動力取出部２２圧電体２４振動子支持部材２８コイルバネ２９ネジ部材３０レール部３１ガイド部４０アクチュエータ固定部材４１振動子加圧部材４２固定ステージ基板４３ステージ可動部４４可動切替端子４５、４９コネクタ４８固定切替端子５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｅ光ファイバ
ー５１エンコーダのスケール部５２エンコーダの検出部５３ネジ穴５４フロントパネル５５回路基板５７ａ、５７ｂラックのレール部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動信号により励振される電気−機械変換
素子と、該電気−機械変換素子に接合された弾性体と、
該弾性体に接合され、前記電気−機械変換素子の励振に
より駆動面に楕円運動を生じる摺動部材とを有して構成
される振動子と、前記摺動部材に加圧接触し、前記振動子に対し相対運動
を生じる移動子と、該移動子に装着され、前記移動子の動きに伴って動くス
テージ可動部と、前記駆動信号の発生、および前記駆動信号の制御を行う
回路基板と、前記ステージ可動部を駆動可能に支持し、かつ前記振動
子を支持するステージ固定部とを有する振動アクチュエ
ータを用いたステージにおいて、前記ステージ固定部はパネルに固定されていることを特
徴とする振動アクチュエータを用いたステージ。
【請求項２】請求項１に記載の振動アクチュエータを用
いたステージにおいて、前記回路基板はパネルに固定されていることを特徴とす
る振動アクチュエータを用いたステージ。
【請求項３】請求項１または２に記載の振動アクチュエ
ータを用いたステージにおいて、前記パネルは、ラックに設置されているレール部に固定
されているフロントパネルであることを特徴とする振動
アクチュエータを用いたステージ。
【請求項４】請求項１から３のいずれかに記載の振動ア
クチュエータを用いたステージにおいて、前記移動子の駆動方向は、重力方向に対して垂直である
ことを特徴とする振動アクチュエータを用いたステー
ジ。