JP2016073006A - Stage device and drive mechanism used for the same - Google Patents
Stage device and drive mechanism used for the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016073006A JP2016073006A JP2014196921A JP2014196921A JP2016073006A JP 2016073006 A JP2016073006 A JP 2016073006A JP 2014196921 A JP2014196921 A JP 2014196921A JP 2014196921 A JP2014196921 A JP 2014196921A JP 2016073006 A JP2016073006 A JP 2016073006A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stage
- piezoelectric element
- displacement
- drive mechanism
- piezoelectric actuator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 title claims abstract description 138
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 159
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 53
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 19
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052451 lead zirconate titanate Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000002079 cooperative effect Effects 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001151 other effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Microscoopes, Condenser (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
Description
本発明は、ステージを駆動して位置決めを行うステージ装置およびそれに用いる駆動機構に関する。 The present invention relates to a stage device for positioning by driving a stage and a drive mechanism used therefor.
従来から、露光装置における位置決めや、顕微鏡における試料の位置決め等の精密な位置決めには、位置決め対象物を載せたステージを駆動して位置決めを行うステージ装置が用いられている。 Conventionally, for precise positioning such as positioning in an exposure apparatus and positioning of a sample in a microscope, a stage apparatus that performs positioning by driving a stage on which a positioning target is placed has been used.
このようなステージ装置においては、極めて高い位置決め精度が要求される。このため、ステージの駆動機構として、精密な位置決めが可能な圧電素子(圧電アクチュエータ)を用いたものが提案されている(例えば特許文献1)。すなわち、圧電素子は、印加する電圧に応じて直線的に微小変位させることができ、所定の電圧を印加することにより、精密な位置決めが可能である。 In such a stage apparatus, extremely high positioning accuracy is required. For this reason, a stage drive mechanism using a piezoelectric element (piezoelectric actuator) capable of precise positioning has been proposed (for example, Patent Document 1). In other words, the piezoelectric element can be linearly displaced minutely according to the applied voltage, and can be precisely positioned by applying a predetermined voltage.
特許文献1に記載されているように、十分な位置決めを行うために、マイクメータを用いた粗動部で0.01mm単位の大まかな位置決めをし、その後、圧電素子に電圧を印加して微細位置決めを行う手法があるが、圧電素子は発生する変位が小さいため、そのような手法をとったとしても、十分なストロークをとるには、圧電素子(圧電アクチュエータ)が長くする必要があり、コストおよび装置のコンパクト化の面から十分な対応が困難である。
As described in
このため、特許文献1では、粗動部により0.01mm単位で大まかな調整を行った後、圧電素子(圧電アクチュエータ)に尺取り虫的な運動を生じさせてストロークの長い微細駆動をさせることが行われている。
For this reason, in
しかしながら、特許文献1の手法では、圧電素子に対して複雑な伸縮駆動をさせる必要があり、圧電素子を用いてコンパクトかつシンプルな構成で必要なストロークをとることが望まれる。
However, in the method of
したがって、本発明は、圧電素子を用いてコンパクトかつシンプルな構成でありながら必要なストロークで微細駆動を行ってステージの位置決めを行うことができるステージ装置およびそれに用いる駆動機構を提供することを課題とする。 Accordingly, it is an object of the present invention to provide a stage apparatus that can position a stage by performing fine driving with a necessary stroke while using a piezoelectric element with a compact and simple configuration, and a driving mechanism used therefor. To do.
上記課題を解決するため、本発明は、以下の(1)〜(20)を提供する。 In order to solve the above problems, the present invention provides the following (1) to (20).
(1)位置決め対象物を載せるステージ部材を有するステージと、前記ステージ部材を駆動する駆動機構とを具備するステージ装置であって、
前記駆動機構は、
電圧が印加されることにより所定方向に変位する圧電素子と、前記圧電素子の変位を拡大して前記ステージ部材に伝達する変位拡大機構とを有する圧電アクチュエータを備えたことを特徴とするステージ装置。
(1) A stage apparatus comprising a stage having a stage member on which a positioning object is placed, and a drive mechanism for driving the stage member,
The drive mechanism is
A stage apparatus comprising: a piezoelectric actuator having a piezoelectric element that is displaced in a predetermined direction when a voltage is applied; and a displacement enlarging mechanism that enlarges the displacement of the piezoelectric element and transmits the displacement to the stage member.
(2)前記ステージは、前記ステージ部材が一方向に移動するように支持するベース部材を有し、
前記駆動機構は、前記ベース部材と前記ステージ部材との間に設けられ、前記ステージ部材に対して、前記変位拡大機構を介して前記圧電素子に圧縮力を与える方向に付勢力を及ぼすばね部材をさらに有することを特徴とする(1)に記載のステージ装置。
(2) The stage includes a base member that supports the stage member so as to move in one direction.
The drive mechanism is provided between the base member and the stage member, and a spring member that exerts a biasing force on the stage member in a direction in which a compressive force is applied to the piezoelectric element via the displacement enlarging mechanism. The stage device according to (1), further comprising:
(3)前記圧電素子は、長尺体として構成され、電圧が印加されることによりその長さ方向に変位し、前記変位拡大機構は、前記圧電素子の変位を、前記圧電素子の変位方向と直交する方向に拡大して出力し、その方向に前記ステージ部材を移動させることを特徴とする(1)に記載のステージ装置。 (3) The piezoelectric element is configured as a long body, and is displaced in the length direction when a voltage is applied. The displacement enlarging mechanism is configured such that the displacement of the piezoelectric element is the displacement direction of the piezoelectric element. The stage apparatus according to (1), wherein the stage device is enlarged and output in an orthogonal direction, and the stage member is moved in that direction.
(4)前記変位拡大機構は、前記圧電素子を覆うように構成され、前記圧電素子が伸長変位した際に、前記圧電素子の変位方向と直交する方向で、かつ前記圧電素子に対し相対的に外側に向かう方向に変位することを特徴とする(3)に記載のステージ装置。 (4) The displacement enlarging mechanism is configured to cover the piezoelectric element. When the piezoelectric element is extended and displaced, the displacement enlarging mechanism is in a direction perpendicular to the displacement direction of the piezoelectric element and relatively to the piezoelectric element. The stage device according to (3), wherein the stage device is displaced in an outward direction.
(5)前記変位拡大機構は、前記圧電素子の長さ方向の一端面および他端面にそれぞれ固定された第1ヘッドピースおよび第2ヘッドピースと、前記第1ヘッドピースおよび前記第2ヘッドピースの間の前記圧電素子の一方側および他方側にそれぞれ設けられた第1変位伝達部および第2変位伝達部とを有し、
前記第1変位伝達部および前記第2変位伝達部は、それぞれ第1出力部および第2出力部を有し、
前記第1変位伝達部および前記第2変位伝達部は、前記圧電素子が伸長変位した際に、第1出力部および第2出力部が、前記圧電素子に対して相対的に外側に変位するように設けられていることを特徴とする(4)に記載のステージ装置。
(5) The displacement enlarging mechanism includes a first head piece and a second head piece fixed to one end face and the other end face in the length direction of the piezoelectric element, and the first head piece and the second head piece. A first displacement transmission portion and a second displacement transmission portion provided on one side and the other side of the piezoelectric element between,
The first displacement transmission unit and the second displacement transmission unit have a first output unit and a second output unit, respectively.
The first displacement transmitting unit and the second displacement transmitting unit are configured such that when the piezoelectric element is extended and displaced, the first output unit and the second output unit are displaced outward relative to the piezoelectric element. (4) The stage apparatus as described in (4) above.
(6)前記ステージは、前記ステージ部材が一方向に移動するように支持するベース部材を有し、
前記駆動機構は、前記ベース部材と前記ステージ部材との間に設けられ、前記ステージ部材に対して、付勢力を及ぼすばね部材を有し、
前記ばね部材は、前記第1出力部および前記第2出力部の間に圧縮力を与え、その圧縮力が前記圧電素子に圧縮力を与えるように作用することを特徴とする(5)に記載のステージ装置。
(6) The stage includes a base member that supports the stage member so that the stage member moves in one direction.
The drive mechanism is provided between the base member and the stage member, and has a spring member that exerts a biasing force on the stage member,
The spring member applies a compressive force between the first output portion and the second output portion, and the compressive force acts so as to apply a compressive force to the piezoelectric element (5). Stage equipment.
(7)前記駆動機構は、前記ステージの大まかな位置決めを行う粗動部と、前記ステージの微細な位置決めを行う微動部とを有し、
前記圧電アクチュエータは前記微動部を構成し、
前記粗動部は、前記圧電アクチュエータを介して前記ステージ部材を移動させる粗動機構を有し、
前記圧電アクチュエータは、前記ステージ部材が所定位置に存在する状態で、前記ステージ部材を微動させることを特徴とする(1)から(6)のいずれかに記載のステージ装置。
(7) The drive mechanism includes a coarse movement unit that performs rough positioning of the stage and a fine movement unit that performs fine positioning of the stage.
The piezoelectric actuator constitutes the fine movement part,
The coarse movement unit has a coarse movement mechanism that moves the stage member via the piezoelectric actuator,
The stage device according to any one of (1) to (6), wherein the piezoelectric actuator finely moves the stage member in a state where the stage member exists at a predetermined position.
(8)前記粗動機構は、進出退入可能なスピンドルを有し、前記スピンドルの進退により前記圧電アクチュエータを介して前記ステージ部材を移動させることを特徴とする(7)に記載のステージ装置。 (8) The stage device according to (7), wherein the coarse movement mechanism has a spindle that can be advanced and retracted, and moves the stage member via the piezoelectric actuator by the advance and retreat of the spindle.
(9)前記圧電アクチュエータの出力部に当接される当接部材の先端面および前記圧電アクチュエータの前記出力部における前記当接部材の当接面の一方が球面であり、他方が平面または円錐状の凹部であることを特徴とする(1)から(8)のいずれかに記載のステージ装置。 (9) One of the front end surface of the contact member that is in contact with the output portion of the piezoelectric actuator and the contact surface of the contact member in the output portion of the piezoelectric actuator is a spherical surface, and the other is a flat surface or a conical shape. The stage device according to any one of (1) to (8), wherein the stage device is a concave portion.
(10)前記駆動機構は、前記圧電アクチュエータ近傍に、前記圧電素子に印加する電圧を調整するドライバーをさらに有することを特徴とする(1)から(9)のいずれかに記載のステージ装置。 (10) The stage device according to any one of (1) to (9), wherein the driving mechanism further includes a driver for adjusting a voltage applied to the piezoelectric element in the vicinity of the piezoelectric actuator.
(11)位置決め対象物を載せるステージ部材を有するステージにおいて、前記ステージ部材を駆動する駆動機構であって、
電圧が印加されることにより所定方向に変位する圧電素子と、前記圧電素子の変位を拡大して前記ステージ部材に伝達する変位拡大機構とを有する圧電アクチュエータを備えたことを特徴とする駆動機構。
(11) In a stage having a stage member on which an object to be positioned is placed, a drive mechanism for driving the stage member,
A drive mechanism comprising: a piezoelectric actuator having a piezoelectric element that is displaced in a predetermined direction when a voltage is applied; and a displacement enlarging mechanism that enlarges the displacement of the piezoelectric element and transmits the displacement to the stage member.
(12)前記ステージは、前記ステージ部材が一方向に移動するように支持するベース部材を有し、
前記駆動機構は、前記ベース部材と前記ステージ部材との間に設けられ、前記ステージ部材に対して、前記変位拡大機構を介して前記圧電素子に圧縮力を与える方向に付勢力を及ぼすばね部材をさらに備えたことを特徴とする(11)に記載の駆動機構。
(12) The stage includes a base member that supports the stage member so as to move in one direction.
The drive mechanism is provided between the base member and the stage member, and a spring member that exerts a biasing force on the stage member in a direction in which a compressive force is applied to the piezoelectric element via the displacement enlarging mechanism. The drive mechanism according to (11), further comprising:
(13)前記圧電素子は、長尺体として構成され、電圧を印加されることによりその長さ方向に変位し、前記変位拡大機構は、前記圧電素子の変位を、前記圧電素子の変位方向と直交する方向に拡大して出力し、その方向に前記ステージ部材を移動させることを特徴とする(11)に記載の駆動機構。 (13) The piezoelectric element is configured as a long body, and is displaced in a length direction when a voltage is applied. The displacement enlarging mechanism is configured to change the displacement of the piezoelectric element to a displacement direction of the piezoelectric element. The drive mechanism according to (11), wherein the stage member is enlarged and output in an orthogonal direction, and the stage member is moved in that direction.
(14)前記変位拡大機構は、前記圧電素子を覆うように構成され、前記圧電素子が伸長変位した際に、前記圧電素子の変位方向と直交する方向で、かつ前記圧電素子に対し相対的に外側に向かう方向に変位することを特徴とする(12)または(13)に記載の駆動機構。 (14) The displacement enlarging mechanism is configured to cover the piezoelectric element. When the piezoelectric element is extended and displaced, the displacement enlarging mechanism is in a direction perpendicular to the displacement direction of the piezoelectric element and relatively to the piezoelectric element. The drive mechanism according to (12) or (13), wherein the drive mechanism is displaced in an outward direction.
(15)前記変位拡大機構は、前記圧電素子の長さ方向の一端面および他端面にそれぞれ固定された第1ヘッドピースおよび第2ヘッドピースと、前記第1ヘッドピースおよび前記第2ヘッドピースの間の前記圧電素子の一方側および他方側にそれぞれ設けられた第1変位伝達部および第2変位伝達部とを有し、
前記第1変位伝達部および前記第2変位伝達部は、それぞれ第1出力部および第2出力部を有し、
前記第1変位伝達部および前記第2変位伝達部は、前記圧電素子が伸長変位した際に、第1出力部および第2出力部が、前記圧電素子に対して相対的に外側に変位するように設けられていることを特徴とする(14)に記載の駆動機構。
(15) The displacement enlarging mechanism includes a first head piece and a second head piece fixed to one end face and the other end face in the length direction of the piezoelectric element, and the first head piece and the second head piece. A first displacement transmission portion and a second displacement transmission portion provided on one side and the other side of the piezoelectric element between,
The first displacement transmission unit and the second displacement transmission unit have a first output unit and a second output unit, respectively.
The first displacement transmitting unit and the second displacement transmitting unit are configured such that when the piezoelectric element is extended and displaced, the first output unit and the second output unit are displaced outward relative to the piezoelectric element. (14) The drive mechanism described in (14) above.
(16)前記ステージは、前記ステージ部材が一方向に移動するように支持するベース部材を有し、
前記駆動機構は、前記ベース部材と前記ステージ部材との間に設けられ、前記ステージ部材に対して、付勢力を及ぼすばね部材を有し、
前記ばね部材は、前記第1出力部および前記第2出力部の間に圧縮力を与え、その圧縮力が前記圧電素子に圧縮力を与えるように作用することを特徴とする(15)に記載の駆動機構。
(16) The stage includes a base member that supports the stage member to move in one direction,
The drive mechanism is provided between the base member and the stage member, and has a spring member that exerts a biasing force on the stage member,
The spring member applies a compressive force between the first output portion and the second output portion, and the compressive force acts so as to apply a compressive force to the piezoelectric element (15). Drive mechanism.
(17)前記ステージの大まかな位置決めを行う粗動部と、前記ステージの微細な位置決めを行う微動部とを有し、
前記圧電アクチュエータは前記微動部を構成し、
前記粗動部は、前記圧電アクチュエータを介して前記ステージ部材を移動させる粗動機構を有し、
前記圧電アクチュエータは、前記ステージ部材が所定位置に存在する状態で、前記ステージ部材を微動させることを特徴とする(11)から(16)のいずれかに記載の駆動機構。
(17) It has a coarse movement part that performs rough positioning of the stage, and a fine movement part that performs fine positioning of the stage,
The piezoelectric actuator constitutes the fine movement part,
The coarse movement unit has a coarse movement mechanism that moves the stage member via the piezoelectric actuator,
The drive mechanism according to any one of (11) to (16), wherein the piezoelectric actuator finely moves the stage member in a state where the stage member exists at a predetermined position.
(18)前記粗動機構は、進出退入可能なスピンドルを有し、前記スピンドルの進退により前記圧電アクチュエータを介して前記ステージ部材を移動させることを特徴とする(17)に記載の駆動機構。 (18) The drive mechanism according to (17), wherein the coarse movement mechanism has a spindle that can be advanced and retracted, and the stage member is moved via the piezoelectric actuator by the advance and retreat of the spindle.
(19)前記圧電アクチュエータの出力部に当接される当接部材の先端面および前記圧電アクチュエータの前記出力部における前記当接部材の当接面の一方が球面であり、他方が平面または円錐状の凹部であることを特徴とする(11)から(18)のいずれかに記載の駆動機構。 (19) One of the tip surface of the contact member that contacts the output portion of the piezoelectric actuator and the contact surface of the contact member in the output portion of the piezoelectric actuator is a spherical surface, and the other is a flat surface or a conical shape. The drive mechanism according to any one of (11) to (18), wherein the drive mechanism is a concave portion.
(20)前記圧電アクチュエータ近傍に、前記圧電素子に印加する電圧を調整するドライバーをさらに有することを特徴とする(11)から(19)のいずれかに記載の駆動機構。 (20) The drive mechanism according to any one of (11) to (19), further including a driver that adjusts a voltage applied to the piezoelectric element in the vicinity of the piezoelectric actuator.
本発明によれば、ステージのステージ部材を圧電素子の変位を変位拡大機構で拡大することにより実現するので、装置構成をコンパクトかつシンプルにしつつ、必要なストロークでステージを微細駆動して位置決めを行うことができる。 According to the present invention, since the stage member of the stage is realized by enlarging the displacement of the piezoelectric element by the displacement enlarging mechanism, positioning is performed by finely driving the stage with a necessary stroke while making the apparatus configuration compact and simple. be able to.
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
<第1の実施形態>
図1は、本発明の一実施形態に係るステージ装置を示す図であり、(a)は平面図、(b)は側面図である。
<First Embodiment>
1A and 1B are views showing a stage apparatus according to an embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a plan view and FIG. 1B is a side view.
ステージ装置100は、ステージ200と、ステージ200を駆動する駆動機構300とを有している。
The
ステージ200は、ベース部材11と、ベース部材11の上に設けられたレール13上を移動し、位置決め対象が載せられるステージ部材12とを有する。
The
駆動機構300は、ステージ200のステージ部材12をX方向に移動させるものであり、ステージ200におけるステージ部材12の移動方向に沿った側面に設けられている。
The
駆動機構300は、変位拡大型の圧電アクチュエータ60を有し、この圧電アクチュエータ60は固定治具80によりステージ部材12の側面端部に固定されている。また、固定治具80には、圧電アクチュエータ60のドライバー90が取り付けられている。また、駆動機構300は、ベース部材11およびステージ部材12の間に設けられ、ステージ部材12に対して、矢印A方向に付勢力(ばね力)を及ぼすばね部材85を有する。
The
駆動機構300は、さらに、圧電アクチュエータ60の固定治具80とは反対側の部分に当接されるように設けられたロッド83を有し、ロッド83は固定治具82によりベース部材11の側面に固定されている。ロッド83の先端は球面となっている。
The
圧電アクチュエータ60は、図2に示すように、圧電素子61と、圧電素子61の変位を拡大する変位拡大機構62とを有する。
As shown in FIG. 2, the
圧電素子61は、板状の圧電体(例えば10mm×10mm)が電極を挟んで複数積層されて例えば40mmの長さにされた長尺体として構成され、長さ方向がステージ200の駆動方向であるX方向に直交するY方向になるように配置されている。なお、図示の例では、圧電素子は直方体(四角柱)として構成されている。圧電素子61は、側面に電圧を印加するための電気端子(図示せず)を備えており、電気端子間に電圧が印加されることにより、積層方向(長さ方向)に伸縮するように構成されている。圧電体を構成する圧電材料としては、圧電効果を有するセラミック材料が用いられ、そのような材料として、典型的にはチタン酸ジルコン酸鉛(Pb(Zr,Ti)O3;PZT)を挙げることができる。圧電素子61の形状は直方体に限らず、例えば三角柱や六角柱等の多角柱であっても、円柱であってもよい。
The
変位拡大機構62は、圧電素子61のY方向の変位を拡大されたX方向の変位として出力するものであり、圧電素子61の外側を覆うように設けられている。変位拡大機構62は、圧電素子61の長さ方向の一端面および他端面にそれぞれ固定された第1ヘッドピース71および第2ヘッドピース72を有し、これら第1ヘッドピース71および第2ヘッドピース72の間の圧電素子61の一方側および他方側には、それぞれ第1変位伝達部70aおよび第2変位伝達部70bを有している。
The
第1変位伝達部70aは、第1ヒンジ73aと、第1中間部材74aと、第2ヒンジ75aと、第1出力部材76aと、第3ヒンジ77aと、第2中間部材78aと、第4ヒンジ79aとを有し、第1中間部材74aが第1ヒンジ73aを介して第1ヘッドピース71に連結され、第2中間部材78aが第4ヒンジ79aを介して第2ヘッドピース72に連結されており、第1出力部材76aは、それぞれ第2ヒンジ75aおよび第3ヒンジ77aを介して第1中間部材74aおよび第2中間部材76aに連結されている。
The
一方、第2変位伝達部70bは、第5ヒンジ73bと、第3中間部材74bと、第6ヒンジ75bと、第2出力部材76bと、第7ヒンジ77bと、第4中間部材78bと、第8ヒンジ79bとを有し、第3中間部材74bが第5ヒンジ73bを介して第1ヘッドピース71に連結され、第4中間部材78bが第8ヒンジ79bを介して第2ヘッドピース72に連結されており、第2出力部材76bは、それぞれ第6ヒンジ75bおよび第7ヒンジ77bを介して第3中間部材74bおよび第4中間部材76bに連結されている。
On the other hand, the second
第1出力部材76aおよび第2出力部材76bは、圧電素子61の長さ方向中央部に圧電素子61を挟んで対向するように設けられている。第1出力部材76aには、ロッド83の球面をなす先端面が当接されている。一方、第2出力部材76bは、固定治具80の固定突起部81に固定されている。
The
第1中間部材74aと第2中間部78aは、第1出力部材76aを挟んで対称に配置され、第1中間部材74aおよび第2中間部材78aと、第3中間部材74bおよび第4中間部材78bとは、圧電素子61を挟んで対称に配置される。また、第1〜第8ヒンジ73a,75a,77a,79a,73b,75b,77b,79bは可撓性を有し、圧電素子61の伸縮により撓んで圧電素子61の変位を第1出力部材76aおよび第2出力部材76bに伝達可能となっており、圧電素子61がY方向に伸縮変位することにより、第1出力部材76aおよび第2出力部材76bから拡大されたX方向の変位が出力されるようになっている。
The first
そして、第1ヒンジ73a、第4ヒンジ79a、第5ヒンジ73b、および第8ヒンジ79bは、第2ヒンジ75a、第3ヒンジ77a、第6ヒンジ75b、第7ヒンジ77bよりも外側に設けられているため、図2の矢印に示すように、圧電素子61が伸長した際に、第1出力部材76aおよび第2出力部材76bが圧電素子61に対し相対的に外側へ変位するようになっている。
The
このとき、第1出力部材76aには、固定部材82を介して移動しないベース部材11に固定されたロッド83が当接されているため、第1出力部材76aは実際には不動部である。このため、圧電素子61が伸長した際には、第1出力部材76a以外の部分が圧電素子61とともに図1(a)の矢印B方向へ変位し、その変位が第2出力部材76bから固定治具80を介してステージ部材12に伝達される。
At this time, since the
変位拡大機構62は、圧電素子61のY方向の伸縮変位を、10〜30倍程度に拡大してX方向の変位として出力することができる。
The
ベース部材11とステージ部材12との間にはばね部材85が設けられているので、変位拡大機構62の第1出力部材76aと第2出力部材76bとの間には、ばね部材85の付勢力により、常に圧縮力が付与される。この圧縮力は、第1変位伝達部70aおよび第2変位伝達部70bの他の部分を介して圧電素子61に対する圧縮力として作用する。
Since the
圧電素子は一般的に脆性材料であるセラミック材料からなるため、圧縮に対しては強いが引張に対しては弱く引張力が与えられると容易に破壊されてしまうが、ばね部材85により圧電素子61に圧縮力が与えられているので、圧電素子61の引張力による破壊を抑制することができる。また、変位拡大機構62は、第1出力部材76aおよび第2出力部材76bが圧電素子61の伸長にともない外側へ変位する構造であるため、常に圧縮力が付与されていても座屈し難い。
Since the piezoelectric element is generally made of a ceramic material which is a brittle material, it is strong against compression but weak against tension and is easily broken when a tensile force is applied. Since a compressive force is applied to the
また、圧電アクチュエータ60にばね部材85の付勢力が付与されているため、その付勢力とステージ200の転がり摩擦(静止摩擦)とが協働して、圧電アクチュエータ60の変位を低下させるように作用し、圧電素子61に印加する電圧に対して変位を小さくすることができ、高精度の位置決めが可能となる。
Further, since the biasing force of the
さらに、ばね部材85により圧電素子61に圧縮力が作用することにより、圧電素子61の分極状態が安定し、クリーピングによる圧電素子61の長さ変動が抑制される。
Furthermore, the compressive force acts on the
なお、ロッド83を固定治具82によりステージ部材12に固定し、圧電アクチュエータ60を固定治具80によりベース部材11に固定するようにしてもよく、その場合は、第2出力部材76bが不動部となり、圧電アクチュエータ60の変位は第1出力部材76aからロッド83および固定治具82を介してステージ部材12に伝達される。
The
ドライバー90は、制御回路部91と可変抵抗からなる抵抗調整部92とを有している。そして、電源部(図示せず)から制御回路部91を介して圧電素子61に電圧が印加されるが、その際に抵抗調整部92で抵抗を調整することにより印加される電圧を調整し、圧電素子61に所望の変位を与えるようになっている。抵抗調整部92として多数回回転させることができる多回転タイプのものを用いることにより、分解能が高い高精度の変位調整を実現することができる。また、このように圧電アクチュエータ60のドライバー90をステージ装置100に設けたことにより、変位の微調整を容易に行うことができる。さらに、電源部としては、家庭用のAC電源、USB、電池等種々のものを用いることができる。
The
このように構成されたステージ装置100においては、圧電アクチュエータ60により圧電素子61のY方向の変位を変位拡大機構62により拡大されたX方向の変位とする。具体的には、圧電素子61がY方向に伸縮変位することにより、第1出力部材76aおよび第2出力部材76bから拡大されたX方向の変位が出力される。すなわち、圧電素子61が伸長した際に、第1出力部材76aおよび第2出力部材76bが圧電素子61に対し相対的に外側へ変位する。
In the
このとき、第1出力部材76aは不動部であるため、圧電素子61が伸長した際には、第1出力部材76a以外の部分が圧電素子61とともに矢印B方向(図1(a)参照)へ変位し、その変位が第2出力部材76bから固定治具80(固定突起部81)を介してステージ部材12に伝達され、ステージ部材12が高精度で位置決めされる。また、ロッド83の先端が球面となっていることにより、ロッド83の片当たり等が生じない。
At this time, since the
圧電素子を単体で用いた場合は、発生する変位が小さいため十分なストロークをとることが困難である。このため、特許文献1では、粗動部により0.01mm単位で大まかな調整を行った後、圧電素子(圧電アクチュエータ)に尺取り虫的な運動を生じさせてストロークの長い微細駆動をさせているが、特許文献1の手法では、圧電素子に対して複雑な伸縮駆動をさせる必要があり、圧電素子を用いてコンパクトかつシンプルな構成で必要なストロークをとることが困難である。
When the piezoelectric element is used alone, it is difficult to take a sufficient stroke because the generated displacement is small. For this reason, in
これに対して、本実施形態では、圧電素子61の変位を変位拡大機構62で拡大することにより実現するので、装置構成をコンパクトかつシンプルにしつつ、必要なストロークでステージを微細駆動して位置決めを行うことができる。すなわち、変位拡大機構62を設けることにより、複雑な機構を付加することなく圧電素子61単独の場合に比べて変位を10〜30倍に高めて必要なストロークを確保することができる。実際に積層型の圧電素子61に変位拡大機構62を装着して圧電アクチュエータ60を構成して変位を出力した結果、圧電素子61の最大変位が19μmであったのに対し、変位拡大機構62により350μmの変位を出力させることができ、変位を略18倍に拡大することができた。
On the other hand, in this embodiment, since the displacement of the
また、変位拡大機構62は、圧電素子61が変位する方向に直交する方向に拡大された変位を出力するので、圧電素子61をその長さ方向がステージ部材12の変位方向と直交する方向になるように配置すればよい。このため、圧電素子61は、短い幅方向がステージ部材12の変位方向になるようにすればよく、ステージ装置100全体をよりコンパクトなものとすることができる。
Further, the
さらに、ステージ部材12はベース部材11に対し、ばね部材85により矢印A方向に付勢されているので、変位拡大機構62の第1出力部材76aと第2出力部材76bとの間には、ばね部材85の付勢力により、常に圧縮力が付与される。このため、圧電素子61に引張力が及ぼされて破壊することを抑制することができる。
Further, since the
また、このように圧電アクチュエータ60にばね部材85の付勢力が付与されているため、その付勢力とステージ200の転がり摩擦(静止摩擦)とが協働して、圧電アクチュエータ60の変位を低下させるように作用する。すなわち、ばね部材85の付勢力およびステージ200の静止摩擦は、圧電素子61が伸長する場合および縮退する場合のいずれも、圧電素子61の変位の抵抗として作用し、圧電アクチュエータ60の出力(変位拡大機構62の出力部材からの出力)を小さくする機能を有する。図3および図4にそれぞれ圧電アクチュエータをステージに取り付けた場合および圧電アクチュエータ単体の場合の印加電圧と変位との関係を示す図である。図3(a)および図4(a)は、圧電素子に0Vから最大の150Vまでの電圧(正弦波)を印加した場合のみを示したものであるが、いずれもヒステリシスカーブを描いている。しかし、圧電アクチュエータをステージに取り付けた場合の図3(a)では、圧電アクチュエータ単体の場合の図4(a)に比べて、印加電圧に対する変位量が小さくなっている。そして、圧電アクチュエータをステージに取り付けた場合は、圧電素子61が伸長する場合および縮退する場合のいずれも、圧電アクチュエータ単体の場合に比べて、特に電圧をかけた初期段階において、電圧の変化に対して変位量が小さい状態となり、大きなヒステリシスカーブを描いている。また、図3(b)および図4(b)は、0V〜150Vの途中の電圧から電圧を上げたり下げたりした場合にみられるマイナーループも加味したものであるが、この場合にも図3(b)に示すように、圧電アクチュエータをステージに取り付けることにより、特に初期段階において電圧の変化に対して変位量が小さい状態となる。したがって、この電圧の変化に対して変位量が小さい電圧範囲を用いることにより、位置決め精度を極めて高くすることができる。
In addition, since the biasing force of the
また、圧電アクチュエータを用いる場合は、ねじを用いる場合のようなバックラッシュが生じないため、モータを用いる場合よりも一層高精度の位置決めを実現することができる。具体的には0〜100nm、例えば10nm付近という極めて微細な範囲の位置調整を実現することができる。 In addition, when using a piezoelectric actuator, backlash does not occur as in the case of using a screw, so that it is possible to achieve positioning with higher accuracy than when using a motor. Specifically, position adjustment in a very fine range of 0 to 100 nm, for example, around 10 nm can be realized.
また、ばね部材85により圧電素子61に圧縮力が作用しているため、圧電素子61の分極状態が安定し、クリーピングによる長さの変動を抑制することができる。
Moreover, since the compressive force is acting on the
さらに、一般的に圧電素子は剛性率が高く、圧電素子単体では、ステージ200に載せた作用子、例えばピペットや針等を細胞等の力を極力かけたくない物体に作用させる場合には、加わる力FはF=K・Δx(ただし、Kは剛性率)となり、Fは大きな値となって好ましくない。これに対して、本実施形態のように変位拡大機構で変位を拡大すると、エネルギー保存則により、E=(1/2)・K・x2で表されるエネルギーEは一定となり、変位が拡大した分Kは小さくなるから、Kは小さくなり、ステージ200に載せた作用子が物体に及ぼす力を小さくすることができる。また、上述したように、ばね部材85を用いることにより、ばね部材85の付勢力と静止摩擦の協働作用によって、印加電圧に対する圧電アクチュエータ60の変位量を小さくすることができるので、作用子の力を一層小さくすることができる。このため、例えばピペットや針等を細胞等に作用させる場合のように、作用させる力を小さくすることが要求される用途に好適である。
Further, in general, a piezoelectric element has a high rigidity, and a single piezoelectric element is added when an operator, such as a pipette or a needle, placed on the
なお、このように変位拡大機構62にはばね部材85から常に圧縮力が付与されていることになるが、変位拡大機構62は、第1出力部材76aおよび第2出力部材76bが圧電素子61の伸長にともない外側へ変位する構造であるため、変位拡大機構62は常に圧縮力が付与されていても座屈し難い。
In this way, the
さらにまた、圧電アクチュエータ60のドライバー90を圧電アクチュエータ60の近傍の固定治具80に取り付け、また、抵抗調整部92で抵抗を調整することにより圧電素子61に印加される電圧を調整して圧電素子の変位を制御するようにしたので、操作しやすく、かつ操作が容易である。さらに、抵抗調整部92として多回転タイプのものを用いることにより、分解能が高い高精度の変位調整を実現することができる。
Furthermore, the
なお、上記例では、駆動機構300をステージ200におけるステージ部材12の移動方向に沿った側面に設けた例を示したが、図5に示すように、ステージ200におけるステージ部材の移動方向に直交する側面に設けてもよい。
In the above example, the
<第2の実施形態>
図6は、本発明の第2の実施形態に係るステージ装置を示す図であり、(a)は平面図、(b)は側面図である。
<Second Embodiment>
FIGS. 6A and 6B are views showing a stage apparatus according to the second embodiment of the present invention, in which FIG. 6A is a plan view and FIG. 6B is a side view.
本実施形態のステージ装置100′は、ステージ200は第1の実施形態と同様に構成されているが、第1の実施形態における駆動機構300とは異なる構造の駆動機構300′を有している。
In the
駆動機構300′は、駆動機構300と同様、ステージ200のステージ部材12をX方向に移動させるものであり、大まかな位置決めを行う粗動部20と、微細な位置決めを行う微動部50とを有している。駆動機構300′は、ステージ200におけるステージ部材12の移動方向に沿った側面に設けられている。
Similar to the
粗動部20は、粗動機構30を有し、この粗動機構30は、固定治具40によりベース部材11に固定されている。また、微動部50は、第1の実施形態と同様の圧電アクチュエータ60を有している。すなわち、この圧電アクチュエータ60は固定治具80によりステージ部材12に固定され、固定治具80には、圧電アクチュエータ60のドライバー90が取り付けられ、圧電素子61および変位拡大機構62は第1の実施形態と同様に構成されている。
The
粗動部20の粗動機構30は、マイクロメータと同様の原理を有するものであり、手動で回転される回転部31と、回転部31の内側に設けられ、固定治具40に取り付けられたスリーブ32と、回転部31を回転させることにより回転しながらスリーブに対して相対的にX方向に直進するスピンドル33とを有する。スピンドル33の先端は球面となっている。
The
本実施形態では、圧電アクチュエータ60における変位拡大機構62の第1出力部材76aには粗動機構30のスピンドル33が当接され、粗動機構30は固定治具40を介して移動しないベース部材11に固定され、第1の実施形態と同様、圧電素子61が伸長した際には、第1出力部材76a以外の部分が圧電素子61とともに図6(a)の矢印B方向へ変位し、その変位が第2出力部材76bから固定治具80を介してステージ部材12に伝達される。
In the present embodiment, the
変位拡大機構62は、圧電素子61のY方向の伸縮変位を、10〜30倍程度に拡大してX方向の変位として出力することができる。
The
なお、粗動機構30を固定治具40によりステージ部材12に固定し、圧電アクチュエータ60を固定治具80によりベース部材11に固定するようにしてもよく、その場合は、第2出力部材76bが不動部となり、圧電アクチュエータ60の変位は第1出力部材76aからスピンドル33および固定治具40を介してステージ部材12に伝達される。
The
ドライバー90も第1の実施形態と同様、制御回路部91と可変抵抗からなる抵抗調整部92とを有しており、電源部(図示せず)から制御回路部91を介して圧電素子61に電圧が印加され、その際に抵抗調整部92で抵抗を調整することにより印加される電圧を調整し、圧電素子61に所望の変位を与える。
Similarly to the first embodiment, the
このように構成されたステージ装置100′においては、ステージ200の大まかな位置決めを行う粗動モードと微細な位置決めを行う微動モードのいずれかにより位置決めを行う。
In the
粗動モードにより位置決めを行う際には、粗動機構30の回転部31を回転させ、スピンドル33を回転させながら直動させる。これにより、ステージ部材12が圧電アクチュエータ60とともにX方向に沿って移動される。このとき、スピンドル33の先端が球面となっているので、スピンドル33が当接される変位拡大機構62がスピンドル33の回転を許容する。また、スピンドル33の先端が球面となっていることにより、スピンドル33の片当たり等が生じない。なお、本実施形態においては、ばね部材85は、粗動の際のスピンドル33の退入に追従するようにステージ部材12を移動させる機能も有する。
When positioning is performed in the coarse motion mode, the rotating
微動モードにより位置決めを行う際には、粗動モードによりステージ部材12を所定の位置に位置決めした後、微動部50の圧電アクチュエータ60により、第1の実施形態と同様、圧電素子61のY方向の変位を変位拡大機構62により拡大されたX方向の変位とし、その変位がステージ部材12に伝達され、ステージ部材12が微細に位置決めされる。
When positioning in the fine movement mode, after the
本実施形態では、微動モードを、第1の実施形態と同様の圧電アクチュエータ60により、圧電素子61の変位を変位拡大機構62で拡大することにより実現するので、装置構成をコンパクトかつシンプルにしつつ、必要なストロークでステージを微細駆動して位置決めを行うことができる。すなわち、変位拡大機構62を設けることにより、複雑な機構を付加することなく圧電素子61単独の場合に比べて変位を10〜30倍に高めて必要なストロークを確保することができる。また、粗動部により大まかな位置調整を行うことができるので、微動部との組み合わせで非常に長い距離の位置決めを高精度で行うことができる。
In the present embodiment, the fine movement mode is realized by enlarging the displacement of the
さらに、本実施形態においても圧電アクチュエータ60を用いてステージの位置決めを行うので、第1の実施形態で得られる他の効果についても得ることができる。
Furthermore, since the stage is positioned using the
なお、上記例では、駆動機構300′をステージ200におけるステージ部材12の移動方向に沿った側面に設けた例を示したが、図7に示すように、第1の実施形態の図5と同様、ステージ200におけるステージ部材の移動方向に直交する側面に設けてもよい。
In the above example, the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、X方向のみに移動する一軸のステージ装置を示したが、X方向、Y方向にそれぞれ移動するステージ部材を設けた二軸のステージ装置や三軸以上のステージ装置等、多軸のステージ装置であってもよい。多軸のステージ装置の場合には、駆動機構を軸の数だけ設ければよい。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible. For example, in the above-described embodiment, a uniaxial stage device that moves only in the X direction is shown. However, a biaxial stage device provided with stage members that move in the X direction and the Y direction, a triaxial or more stage device, and the like, A multi-axis stage device may be used. In the case of a multi-axis stage apparatus, it is only necessary to provide as many drive mechanisms as the number of axes.
さらに、上記第2の実施形態では、粗動部20に用いた粗動機構30を、マイクロメータと同様の原理を有する手動の機構としたが、ボールねじ機構等の電動の機構であってもよい。
Further, in the second embodiment, the
さらにまた、上記実施形態では、ロッド83およびスピンドル33の先端面を球面とし、ロッド83またはスピンドル33を受ける第1出力部材76aの面を平面にしたが、図8に示すように、第1出力部材76aのスピンドル33を受ける部分にロッド83またはスピンドル33の球面に対応する円錐状の凹部101を設けてもよい。このように球面を円錐状の凹部で受けるようにすることにより、滑りを抑制することができ、ずれのない位置決めを行うことができる。さらにまた、上記実施形態ではロッド83またはスピンドル33の先端面を球面としたが、ロッド83またはスピンドル33の先端面を受ける第1出力部材76aの面を球面にしてもよい。
Furthermore, in the above embodiment, the tip surfaces of the
11;ベース部材
12;ステージ部材
13;レール
20;粗動部
30;粗動機構
31;回転部
32;スリーブ
33;スピンドル
40,80,82;固定治具
50;微動部
60;圧電アクチュエータ
61;圧電素子
62;変位拡大機構
71,72;ヘッドピース
70a,70b;変位伝達部
74a,74b,78a,78b;中間部材
73a,75a,77a,79a,73b,75b,77b,79b;ヒンジ
76a,76b;出力部材
81;固定突起部
83;ロッド
85;ばね部材
90;ドライバー
91;制御回路部
92;抵抗調整部
100,100′;ステージ装置
101;凹部
200;ステージ
300,300′;駆動機構
11;
Claims (20)
前記駆動機構は、
電圧が印加されることにより所定方向に変位する圧電素子と、前記圧電素子の変位を拡大して前記ステージ部材に伝達する変位拡大機構とを有する圧電アクチュエータを備えたことを特徴とするステージ装置。 A stage apparatus comprising a stage having a stage member on which a positioning object is placed, and a drive mechanism for driving the stage member,
The drive mechanism is
A stage apparatus comprising: a piezoelectric actuator having a piezoelectric element that is displaced in a predetermined direction when a voltage is applied; and a displacement enlarging mechanism that enlarges the displacement of the piezoelectric element and transmits the displacement to the stage member.
前記駆動機構は、前記ベース部材と前記ステージ部材との間に設けられ、前記ステージ部材に対して、前記変位拡大機構を介して前記圧電素子に圧縮力を与える方向に付勢力を及ぼすばね部材をさらに有することを特徴とする請求項1に記載のステージ装置。 The stage has a base member that supports the stage member to move in one direction,
The drive mechanism is provided between the base member and the stage member, and a spring member that exerts a biasing force on the stage member in a direction in which a compressive force is applied to the piezoelectric element via the displacement enlarging mechanism. The stage device according to claim 1, further comprising:
前記第1変位伝達部および前記第2変位伝達部は、それぞれ第1出力部および第2出力部を有し、
前記第1変位伝達部および前記第2変位伝達部は、前記圧電素子が伸長変位した際に、第1出力部および第2出力部が、前記圧電素子に対して相対的に外側に変位するように設けられていることを特徴とする請求項4に記載のステージ装置。 The displacement enlarging mechanism includes a first head piece and a second head piece fixed to one end face and the other end face in the length direction of the piezoelectric element, and the gap between the first head piece and the second head piece. A first displacement transmission portion and a second displacement transmission portion provided respectively on one side and the other side of the piezoelectric element;
The first displacement transmission unit and the second displacement transmission unit have a first output unit and a second output unit, respectively.
The first displacement transmitting unit and the second displacement transmitting unit are configured such that when the piezoelectric element is extended and displaced, the first output unit and the second output unit are displaced outward relative to the piezoelectric element. The stage apparatus according to claim 4, wherein the stage apparatus is provided.
前記駆動機構は、前記ベース部材と前記ステージ部材との間に設けられ、前記ステージ部材に対して、付勢力を及ぼすばね部材を有し、
前記ばね部材は、前記第1出力部および前記第2出力部の間に圧縮力を与え、その圧縮力が前記圧電素子に圧縮力を与えるように作用することを特徴とする請求項5に記載のステージ装置。 The stage has a base member that supports the stage member to move in one direction,
The drive mechanism is provided between the base member and the stage member, and has a spring member that exerts a biasing force on the stage member,
The said spring member acts so that a compressive force may be given between the said 1st output part and the said 2nd output part, and the compressive force may give a compressive force to the said piezoelectric element. Stage equipment.
前記圧電アクチュエータは前記微動部を構成し、
前記粗動部は、前記圧電アクチュエータを介して前記ステージ部材を移動させる粗動機構を有し、
前記圧電アクチュエータは、前記ステージ部材が所定位置に存在する状態で、前記ステージ部材を微動させることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のステージ装置。 The drive mechanism has a coarse movement part that performs rough positioning of the stage, and a fine movement part that performs fine positioning of the stage,
The piezoelectric actuator constitutes the fine movement part,
The coarse movement unit has a coarse movement mechanism that moves the stage member via the piezoelectric actuator,
The stage device according to any one of claims 1 to 6, wherein the piezoelectric actuator finely moves the stage member in a state where the stage member exists at a predetermined position.
電圧が印加されることにより所定方向に変位する圧電素子と、前記圧電素子の変位を拡大して前記ステージ部材に伝達する変位拡大機構とを有する圧電アクチュエータを備えたことを特徴とする駆動機構。 In a stage having a stage member on which a positioning object is placed, a drive mechanism for driving the stage member,
A drive mechanism comprising: a piezoelectric actuator having a piezoelectric element that is displaced in a predetermined direction when a voltage is applied; and a displacement enlarging mechanism that enlarges the displacement of the piezoelectric element and transmits the displacement to the stage member.
前記駆動機構は、前記ベース部材と前記ステージ部材との間に設けられ、前記ステージ部材に対して、前記変位拡大機構を介して前記圧電素子に圧縮力を与える方向に付勢力を及ぼすばね部材をさらに備えたことを特徴とする請求項11に記載の駆動機構。 The stage has a base member that supports the stage member to move in one direction,
The drive mechanism is provided between the base member and the stage member, and a spring member that exerts a biasing force on the stage member in a direction in which a compressive force is applied to the piezoelectric element via the displacement enlarging mechanism. The drive mechanism according to claim 11, further comprising:
前記第1変位伝達部および前記第2変位伝達部は、それぞれ第1出力部および第2出力部を有し、
前記第1変位伝達部および前記第2変位伝達部は、前記圧電素子が伸長変位した際に、第1出力部および第2出力部が、前記圧電素子に対して相対的に外側に変位するように設けられていることを特徴とする請求項14に記載の駆動機構。 The displacement enlarging mechanism includes a first head piece and a second head piece fixed to one end face and the other end face in the length direction of the piezoelectric element, and the gap between the first head piece and the second head piece. A first displacement transmission portion and a second displacement transmission portion provided respectively on one side and the other side of the piezoelectric element;
The first displacement transmission unit and the second displacement transmission unit have a first output unit and a second output unit, respectively.
The first displacement transmitting unit and the second displacement transmitting unit are configured such that when the piezoelectric element is extended and displaced, the first output unit and the second output unit are displaced outward relative to the piezoelectric element. The drive mechanism according to claim 14, wherein the drive mechanism is provided.
前記駆動機構は、前記ベース部材と前記ステージ部材との間に設けられ、前記ステージ部材に対して、付勢力を及ぼすばね部材を有し、
前記ばね部材は、前記第1出力部および前記第2出力部の間に圧縮力を与え、その圧縮力が前記圧電素子に圧縮力を与えるように作用することを特徴とする請求項15に記載の駆動機構。 The stage has a base member that supports the stage member to move in one direction,
The drive mechanism is provided between the base member and the stage member, and has a spring member that exerts a biasing force on the stage member,
The said spring member acts so that a compressive force may be given between the said 1st output part and the said 2nd output part, and the compressive force may give a compressive force to the said piezoelectric element. Drive mechanism.
前記圧電アクチュエータは前記微動部を構成し、
前記粗動部は、前記圧電アクチュエータを介して前記ステージ部材を移動させる粗動機構を有し、
前記圧電アクチュエータは、前記ステージ部材が所定位置に存在する状態で、前記ステージ部材を微動させることを特徴とする請求項11から請求項16のいずれか1項に記載の駆動機構。 A coarse movement part that performs rough positioning of the stage, and a fine movement part that performs fine positioning of the stage;
The piezoelectric actuator constitutes the fine movement part,
The coarse movement unit has a coarse movement mechanism that moves the stage member via the piezoelectric actuator,
The drive mechanism according to any one of claims 11 to 16, wherein the piezoelectric actuator finely moves the stage member in a state where the stage member exists at a predetermined position.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014196921A JP6638124B2 (en) | 2014-09-26 | 2014-09-26 | Stage device and drive mechanism used for same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014196921A JP6638124B2 (en) | 2014-09-26 | 2014-09-26 | Stage device and drive mechanism used for same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016073006A true JP2016073006A (en) | 2016-05-09 |
JP6638124B2 JP6638124B2 (en) | 2020-01-29 |
Family
ID=55867572
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014196921A Active JP6638124B2 (en) | 2014-09-26 | 2014-09-26 | Stage device and drive mechanism used for same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6638124B2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6082494B1 (en) * | 2016-09-26 | 2017-02-15 | 株式会社シーアイエス | Actuator |
CN110067832A (en) * | 2019-05-05 | 2019-07-30 | 广东工业大学 | A kind of piezoelectric ceramic actuator pre-tightening apparatus |
JP2021145507A (en) * | 2020-03-13 | 2021-09-24 | 翔栄システム株式会社 | Piezo stage |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07182045A (en) * | 1993-12-22 | 1995-07-21 | Sadao Shigetomi | Fine positioning driving mechanism |
JPH07244057A (en) * | 1994-03-09 | 1995-09-19 | Nikon Corp | Fine adjustment mechanism |
JP2569123Y2 (en) * | 1991-12-26 | 1998-04-22 | 日立電子株式会社 | Fine movement stage |
JPH11232806A (en) * | 1997-06-18 | 1999-08-27 | Phase Metrics Inc | Piezoelectric nanopositioner |
JP2003274677A (en) * | 2002-03-13 | 2003-09-26 | Sigma Koki Kk | Infitesimal displacement apparatus |
JP2004088836A (en) * | 2002-08-23 | 2004-03-18 | Taiheiyo Cement Corp | Displacement enlarging mechanism and its manufacturing method |
JP2005028495A (en) * | 2003-07-11 | 2005-02-03 | Okamoto Machine Tool Works Ltd | Method for grooving light guide plate die |
JP2005094920A (en) * | 2003-09-17 | 2005-04-07 | Mikio Muraoka | Displacement enlarging device |
WO2006090594A1 (en) * | 2005-02-24 | 2006-08-31 | Sii Nanotechnology Inc. | Inching mechanism for scanning probe microscope and scanning probe microscope employing it |
JP2006329704A (en) * | 2005-05-24 | 2006-12-07 | Takano Co Ltd | Scanning probe microscope |
-
2014
- 2014-09-26 JP JP2014196921A patent/JP6638124B2/en active Active
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2569123Y2 (en) * | 1991-12-26 | 1998-04-22 | 日立電子株式会社 | Fine movement stage |
JPH07182045A (en) * | 1993-12-22 | 1995-07-21 | Sadao Shigetomi | Fine positioning driving mechanism |
JPH07244057A (en) * | 1994-03-09 | 1995-09-19 | Nikon Corp | Fine adjustment mechanism |
JPH11232806A (en) * | 1997-06-18 | 1999-08-27 | Phase Metrics Inc | Piezoelectric nanopositioner |
JP2003274677A (en) * | 2002-03-13 | 2003-09-26 | Sigma Koki Kk | Infitesimal displacement apparatus |
JP2004088836A (en) * | 2002-08-23 | 2004-03-18 | Taiheiyo Cement Corp | Displacement enlarging mechanism and its manufacturing method |
JP2005028495A (en) * | 2003-07-11 | 2005-02-03 | Okamoto Machine Tool Works Ltd | Method for grooving light guide plate die |
JP2005094920A (en) * | 2003-09-17 | 2005-04-07 | Mikio Muraoka | Displacement enlarging device |
WO2006090594A1 (en) * | 2005-02-24 | 2006-08-31 | Sii Nanotechnology Inc. | Inching mechanism for scanning probe microscope and scanning probe microscope employing it |
JP2006329704A (en) * | 2005-05-24 | 2006-12-07 | Takano Co Ltd | Scanning probe microscope |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6082494B1 (en) * | 2016-09-26 | 2017-02-15 | 株式会社シーアイエス | Actuator |
JP2018057083A (en) * | 2016-09-26 | 2018-04-05 | 株式会社シーアイエス | Actuator |
CN110067832A (en) * | 2019-05-05 | 2019-07-30 | 广东工业大学 | A kind of piezoelectric ceramic actuator pre-tightening apparatus |
JP2021145507A (en) * | 2020-03-13 | 2021-09-24 | 翔栄システム株式会社 | Piezo stage |
JP7242063B2 (en) | 2020-03-13 | 2023-03-20 | 翔栄システム株式会社 | piezo stage |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6638124B2 (en) | 2020-01-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107005179B (en) | Scale-up version piezoelectric actuator with motorized adjustment screw | |
JP6300963B2 (en) | Precise tightening device on the precision position rating drive side | |
CN107797274B (en) | Micromechanical device and method for two-dimensional deflection of light | |
Chen et al. | An asymmetrical inertial piezoelectric rotary actuator with the bias unit | |
KR20050114208A (en) | High resolution piezoelectric motor | |
CN108463893B (en) | Method for controlling an electromechanical element | |
JP6638124B2 (en) | Stage device and drive mechanism used for same | |
JP2017514439A (en) | Integrated preload mechanism for piezoelectric actuators | |
Yoon et al. | Compact size ultrasonic linear motor using a dome shaped piezoelectric actuator | |
Delibas et al. | L1B2 piezo motor using D33 effect | |
US8520329B2 (en) | Piezoelectric actuator, lens barrel and optical device | |
JP6650637B2 (en) | Actuator and stage device | |
JP2005354866A (en) | Actuator | |
JP6358892B2 (en) | Piezoelectric actuator | |
US9225266B2 (en) | Piezoelectric linear actuator | |
Milecki et al. | Investigations of electronic amplifiers supplying a piezobimorph actuator | |
US8569932B2 (en) | Multi-axis actuating apparatus | |
Brahim | Modeling and Position Control of Piezoelectric Motors | |
JP2018191465A (en) | Piezoelectric actuator | |
JP2012121130A (en) | Polishing device | |
Bauer | Design of a linear high-precision ultrasonic piezoelectric motor | |
JP2015144557A (en) | Drive control method of ultrasonic motor and drive control device of ultrasonic motor | |
Zhang et al. | Pretension Analysis for Piezoelectric Stack Actuator in Nano-Positioning Stage | |
JP2005261025A (en) | Ultrasonic motor, moving device and its driving method | |
JP6638912B2 (en) | Drive mechanism |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170728 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180522 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180523 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20180720 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20180914 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180921 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190305 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20190426 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190702 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20191008 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20191106 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6638124 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |