JP4197196B2 - 圧電アクチュエータもしくは超音波モータを利用したステージ及びこのステージを用いた電子機器、印刷装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２次元平面上を移動自在とした圧電アクチュエータもしくは超音波モータを利用したステージ及びこのステージを用いた電子機器、印刷装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時、二次元物体を測定、加工するのに、一軸のテーブルを互いに９０度交差して上下に重ね合わせたＸ−Ｙステージがよく使用されている。
一般に、Ｘ、Ｙ軸方向のそれぞれに電磁モータの回転を送りネジによって直線運動に変換する方法、あるいは、Ｘ、Ｙ軸方向それぞれに電磁型のリニヤモータで直線駆動する方式が採られている（ＪＳＰＥ−５７−１０、’９１−１０−１７２６参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、モータと送りネジを組み合わせた方式の場合、ネジ部のバックラッシュあるいはネジ部の熱膨張によって、位置決め精度が低下する。また、希望の送り量全体に渡ってネジ部を設ける必要があり、機構が複雑で大型となる。また、電磁リニヤモータの場合には、永久磁石の極と磁界を発生させるコイルの関係により位置決め精度が制限される。即ち、コイルは、永久磁石の極付近で停止する傾向にあり、Ｘ−Ｙステージは予定した位置で停止しにくい。また、希望の送り量全体に渡ってコイルまたは永久磁石を設ける必要があり、機構が複雑で大型となる。
また、上記方式では、ステージ周辺の部品は電磁力により磁化されてしまうと共に、ステージ周辺の回路は電磁ノイズの影響を受ける為、磁化を避ける環境下で使用できないという問題もあった。
【０００４】
そこで、本発明は以上の技術的課題を解決するためなされたものであって、その目的は、位置決め精度の向上を図ることができ、機構が簡単かつ小型であるとともに、磁化を避ける環境下でも使用できる超音波モータを利用したステージ、および、これを用いた電子機器、印刷装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
即ち、以上の課題を解決する手段は、請求項１に記載するように、一の方向に移動自在な第１の移動体と、前記第１の移動体の移動に伴って一の方向へ移動されるとともに、前記一の方向と異なる他の方向へ移動自在な第２の移動体と、を備えたステージにおいて、
前記第１の移動体に当接させて、前記一の方向へ移動させる第１の圧電アクチュエータもしくは超音波モータと、前記第２の移動体に当接させて、前記他の方向へ移動させる第２の圧電アクチュエータもしくは超音波モータと、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
以上の解決手段にあって、圧電アクチュエータもしくは超音波モータには、屈曲振動波の節と腹の中間位置で楕円振動を得る方式、第1の屈曲振動波と位相の異なる第2の屈曲振動波とにより進行波を発生させる方式、伸縮振動波と屈曲振動波とにより楕円振動を得る方式、伸縮振動波とねじり振動波とにより楕円振動を得る方式の何れも含まれる。
圧電アクチュエータもしくは超音波モータに用いる圧電素子の材料には、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム等が含まれる。
また、各移動体を移動させる圧電アクチュエータもしくは超音波モータは、単数、複数の何れも含まれる。 また、一の方向、他の方向は、適宜選択してもよいが、第２の移動体を効率的に移動させる観点から、一の方向と他の方向は互いに直交する方が望ましい。
【０００７】
これによれば、第１の圧電アクチュエータもしくは超音波モータは、第１の移動体に当接して一の方向へ摩擦力を加え、第１の移動体を一の方向へ移動させ、第１の移動体の移動に伴って第２の移動体も一の方向へ移動させる。
第２の圧電アクチュエータもしくは超音波モータは、第２の移動体に当接して他の方向へ摩擦力を加え、第２の移動体を他の方向へ移動させる。そして、第２の移動体は、一の方向と他の方向からなる平面上を自在に移動する。
【０００８】
即ち、各圧電アクチュエータもしくは超音波モータを移動体に当接させ、直接摩擦力を加えるようにしたので、移動体と振動子の間に駆動力の伝達機構を設ける必要がなく、装置構成が簡単かつ小型になる。また、駆動力の伝達機構の設置に伴うバックラッシュ、誤差を生じない。
また、圧電アクチュエータ、超音波モータは電磁モータのように磁力等の要因により特定の位置で停止しないので、移動体の位置決め精度は向上される。
さらに、電磁ノイズを発生しないので、磁化を避ける環境下においても使用できる。
【０００９】
また、請求項２に記載するように、請求項１記載の圧電アクチュエータもしくは超音波モータを利用したステージにおいて、前記第１の圧電アクチュエータもしくは超音波モータを前記第１の移動体に加圧する第１の加圧機構と、前記第２の圧電アクチュエータもしくは超音波モータを前記第２の移動体に加圧する第２の加圧機構と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
以上の手段にあって、加圧機構としては、例えば、弾性部材を用いて加圧する機構が含まれる。弾性部材には、コイルばね、板ばね、その他のばね、ゴム等を含む。
【００１１】
これによれば、第１の加圧機構は、第１の圧電アクチュエータもしくは超音波モータを第１の移動体へ加圧して、第１の圧電アクチュエータもしくは超音波モータと第１の移動体との間に適切な摩擦力を生じさせ、第２の加圧機構は、第２の圧電アクチュエータもしくは超音波モータを第２の移動体へ加圧して、第２の圧電アクチュエータもしくは超音波モータと第２の移動体との間に適切な摩擦力を生じさせる。したがって、第１の移動体、第２の移動体は適切な速度で移動する。
【００１２】
また、請求項３に記載するように、請求項１記載の超音波モータを利用したステージにおいて、前記第１の超音波モータ又は前記第２の超音波モータの少なくとも一方は、弾性体と、この弾性体に第１の屈曲振動波と該第１の屈曲振動波と位相のずれた第２の屈曲振動波とを生じさせる圧電素子とを備え、前記第１の屈曲振動波と前記第２の屈曲振動波とにより前記弾性体を楕円振動を生じさせ、この楕円振動に基づいて移動体に摩擦力を加えることを特徴とする。
【００１３】
以上の手段にあって、第１の圧電アクチュエータもしくは超音波モータのみに弾性体等を備える場合、第２の圧電アクチュエータもしくは超音波モータのみに弾性体等を備える場合、第１の圧電アクチュエータもしくは超音波モータ及び第２の圧電アクチュエータもしくは超音波モータに弾性体等を備える場合、の何れも含まれる。
【００１４】
これによれば、超音波モータは、圧電素子により弾性体に第１の屈曲振動波と第２の屈曲振動波とを生じさせ、第１の屈曲振動波と第２の屈曲振動波とにより楕円振動を生じさせ、この楕円振動に基づいて移動体に摩擦力を加え、移動体を所定の方向へ移動させる。
【００１５】
また、請求項６に記載するように、請求項１記載の圧電アクチュエータを利用したステージにおいて、前記第１の圧電アクチュエータ又は前記第２の圧電アクチュエータの少なくとも一方は、伸縮振動波を生じさせる第１の圧電振動子と、この第１の圧電振動子に接合され、屈曲振動波を生じさせる第２の圧電振動子とを備え、前記伸縮振動波と前記屈曲振動波とにより楕円振動を生じさせ、この楕円振動に基づいて移動体に摩擦力を加えることを特徴とする。
【００１６】
以上の手段にあって、第１の圧電アクチュエータのみに第１の圧電振動子等を備える場合、第２の圧電アクチュエータのみに第１の圧電振動子等を備える場合、第１の圧電アクチュエータ及び第２の圧電アクチュエータに第１の圧電振動子等を備える場合、の何れも含まれる。
【００１７】
これによれば、圧電アクチュエータは、第１の圧電振動子により生じた伸縮振動波と、第２の圧電振動子により生じた屈曲振動波とにより楕円振動を生じさせ、この楕円振動に基づいて移動体に摩擦力を加える。
【００１８】
また、請求項７ないし８に記載するように、請求項３記載の超音波モータを利用したステージにおいて、前記弾性体に前記第１の屈曲振動波または前記第２の屈曲振動波の一方のみを生じさせるか、前記第1の屈曲振動波と第2の屈曲振動波の両方を時間的に同位相で生じさせることを特徴とする。
【００１９】
これによれば、移動体に対して移動方向へ摩擦力を加えず移動方向と垂直方向にのみ力を加え、移動体はその場所で静止状態になる。そして、他の駆動方法または手動で移動方向へ移動体を移動させる。
【００２０】
また、請求項９に記載するように、請求項６記載の超音波モータを利用したステージにおいて、前記第１の圧電振動子により伸縮振動波のみを生じさせることを特徴とする。
【００２１】
これによれば、前記第１の圧電振動子により伸縮振動波のみを生じさせ、移動体に対して移動方向へ摩擦力を加えず、移動方向と垂直方向にのみ力を加え、移動体はその場所で静止状態になる。そして、他の駆動方法または手動で移動方向へ移動体を移動させる。
【００２２】
また、請求項１０に記載するように、請求項１記載の超音波モータを利用したステージにおいて、前記第２の移動体には、光の光軸誤差を補正する光軸補正レンズを設けることを特徴とする。
これによれば、移動体とともに光軸補正レンズを移動させ、光の光軸誤差を補正する。
【００２３】
また、請求項１１に記載するように、印刷装置であって、請求項７記載の超音波モータを利用したステージを備え、レーザー光の光軸誤差を補正したことを特徴とする。
ここで、印刷装置には、レーザープリンタ、レーザーコピーが含まれる。
これによれば、印刷装置の移動体とともに光軸補正レンズを移動させ、レーザー光の光軸誤差を補正する。
【００２４】
また、請求項１２に記載するように、電子機器であって、請求項１から請求項１０の何れかに記載の超音波モータを利用したステージを用いたことを特徴とする。
ここで、電子機器には、測定器、加工装置、磁気記録装置等が含まれ、ステージは測定器の移動ステージ、加工装置の被加工物の移動ステージ、磁気記録メディアの移動等に用いられる。
これによれば、圧電アクチュエータもしくは超音波モータを利用したステージを用いた電子機器が実現される。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図８を参照して本発明を適用した実施の形態を詳細に説明する。《実施の形態１》
図１は、本発明を適用した実施の形態１の圧電アクチュエータを用いたステージを示す図である。図２は、圧電アクチュエータの圧電振動子を示し、（ａ）は圧電振動子の斜視構造、（ｂ）は第１の圧電振動子の平面構造、（ｃ）、（ｄ）は第２の圧電振動子の構造を示す。図３は、圧電振動子の変形例を示し、（ａ）は圧電振動子の斜視構造、（ｂ）は圧電振動子の平面構造を示す。図４、５は、圧電アクチュエータの回路結線の一例を示す。
ステージは、図１に示すように、支持台１と、支持台１の上に載せた第１の移動体２と、第１の移動体２の上に載せた第２の移動体３と、第１の移動体２の側面に当接させた第１圧電アクチュエータ４と、第１の圧電アクチュエータ４に圧接させた第１の弾性部材５と、第２の移動体３の側面に当接させた第２の圧電アクチュエータ６と、第２の圧電アクチュエータ６に圧接させた第２の弾性部材７とから構成されている。
【００２６】
ここで、支持台１は、矩形体上面の中央に、図中Ｘ方向に第１の移動体２を案内する２つの案内レール１ａ、１ａを設け、また、外縁の一部に第１の圧電アクチュエータ４を設置するための設置溝１ｂを設けている。
第１の移動体２は、矩形体の下面に、支持台１の案内レール１ａ、１ａに対応して２つの案内溝２ａ、２ａを設け、また、矩形体の上面に図中Ｘ方向に直交するＹ方向へ第２の移動体３を案内する案内レール２ｂ、２ｂを設けている。また、外縁の一部に第２の圧電アクチュエータ６を設置するための設置溝２ｃを設けている。 第２の移動体３は、矩形体の下面に第１の移動体２の案内レール２ｂ、２ｂに対応して２つの案内溝３ａ、３ａを設けている。
【００２７】
圧電アクチュエータは４は、圧電振動子４１と、圧電振動子４１の長手方向先端に設けた出力取り出し部材４２と、圧電振動子４１の後述する伸縮振動波Ａの節部を支持する支持部材４３からなる。
詳細には、圧電振動子４１は、図２（ａ）に示すように、矩形状の第１の圧電振動子４４と第２の圧電振動子４５とを接合させている。
第１の圧電振動子４４は、同図（ｂ）に示すように、例えば、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛等を用いて作製される。また、全面にわたって、積層面を負とし積層面に対向する面を正とした電界を印加して分極処理を施し、さらに、積層面と対向する面に駆動電極４６を、積層面に対極を形成する。
そして、第１の圧電振動子４４は、両面の電極に駆動信号を印加されて励振され、同図太線に示す伸縮振動波Ａを生じる。
【００２８】
第２の圧電素子４５は、同図（ｃ）に示すように、対向する各辺の中点を結んで４分割し、第１分極部４５ａ，第２の分極部４５ｂ，第３の分極部４５ｃ，第４の分極部４５ｄとし、全ての分極部は、積層面を負とし積層面に対向する面を正とした電界を印加して分極処理を施している。
さらに、各分極部４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄの積層面と対向する面に蒸着等の手段で例えば、金、銅からなる第１の駆動電極４７ａ、第２の駆動電極４７ｂ、第３の駆動電極４７ｃ、第４の駆動電極４７ｄを形成し、各分極部４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、４５ｄの積層面に対極を形成する。第１の駆動電極４７ａと第２の駆動電極４７ｂとは導通パターンもしくはリード線で接続され、第３の駆動電極と４７ｃと第４の駆動電極４７ｄとは導通パターンもしくはリード線で接続されている。
【００２９】
そして、例えば、一方の斜向かいの第１の分極部４５ａ，第２の分極部４５ｂに駆動信号を入力されると、各分極部４５ａ，４５ｂはそれぞれ励振し、第２の圧電振動子４５は、全体として図中実線で示す伸縮振動波Ｂ１を生じる。一方、第３の分極部４５ｃ，第４の分極部４５ｄに駆動信号を入力すると、第２の圧電振動子４５は、同図（ｄ）に示すように、屈曲振動波Ｂ１とは１８０゜位相の異なる屈曲振動波Ｂ２を生じる。
【００３０】
なお、図３に示すように、第２の圧電振動子４５単独で圧電振動子として使用してもよい。第２の圧電振動子４５の励振により、屈曲振動波Ｂ１を生じさせるとともに、伸縮振動波も生じさせるからである。従って、第2の圧電振動子４５のみで圧電振動子を構成しても構わないし、圧電振動子44,45を夫々積層して高出力化を図ることも可能である。また、金属等の弾性部材と接合して振動子を構成しても構わない。
【００３１】
図４、図５は、超音波モータの回路結線を示す図である。
図４に示すように、例えば、駆動電極４６に出力端を接続し、駆動信号を発生した駆動信号発生源４８と、駆動信号発生源４８の他方の出力端に一端を接続し、第２の駆動電極４７ｂ又は第４の駆動電極４７ｄに切り換えるスイッチ４９からなる。
そして、駆動信号発生源４８は駆動信号を生成し、この駆動信号は、第１の圧電振動体４４の駆動電極４６に入力するとともに、スイッチ４９により第２の駆動電極４７ｂに切り換え、第２の圧電振動子４５の第２の駆動電極４７ｂに入力される。
また、図５に示すように、スイッチ４９により第４の駆動電極４７ｄに切り換え、駆動信号を第４の駆動電極４７ｄに入力する。
なお、駆動信号発生源４８を用いて駆動信号を生成する代わりに、自励発振回路を構成して駆動信号を生成してもよい。
【００３２】
出力取り出し部材４２は、移転での変位を取り出すとともに伸縮振動波Ａと屈曲振動波Ｂ１とにより合成した楕円振動を拡大させ、第１の移動体２との摩擦力を増大させる。
支持部材４３は、屈曲振動波Ｂ１の節部で圧電振動子４１を支持するとともに、支持台１の設置溝１ｂに入り込んでＹ方向に摺動する。
【００３３】
第２の圧電アクチュエータ６は、第１の圧電アクチュエータ４と同様に圧電振動子６１、出力取り出し部材６２、支持部材６３からなり、それぞれ前述の圧電振動子４１、出力取り出し部材４２，支持部材４３と同一の構成である。また、設置溝２ｃに入り込んでＸ方向へ摺動する。
【００３４】
また、第１の弾性部材５、第２の弾性部材７は、例えば、板ばねからなる。そして、第１の弾性部材５は、第１の移動体２に第１の圧電アクチュエータ４を加圧し、第２の弾性部材７は、第２の移動体３に第２の圧電アクチュエータ６を加圧する。これにより、第１の移動体２、第２の移動体３に適切な摩擦力が加わり、第１の移動体２、第２の移動体３を適切な速度で移動させる。
【００３５】
以上のような構成によれば、各圧電アクチュエータ４，６を各移動体２，３に当接させ、直接摩擦力を加えるようにしたので、各移動体２，３と各圧電アクチュエータ４，６との間に駆動力の伝達機構を設ける必要がない。また、駆動力の伝達機構の設置に伴うバックラッシュ、誤差を生じない。また、電磁石などの磁性部品を用いていないので、電磁ノイズも発生しない。
【００３６】
次に、図１、図４、図５に基づいて、超音波モータを利用したステージの使用方法について説明する。
図４において、図示しないステージのスイッチをオンにすると、駆動信号発生源４８は超音波域の駆動信号を生成し、この一方の駆動信号は、第１の圧電振動体４４の駆動電極４６に入力し、他方の駆動信号は、スイッチ４９の切り換えにより、第２の駆動電極４７ｂに入力される。
【００３７】
第１の圧電振動子４４の分極部４４ａは、励振して伸縮振動波Ａを生じさせ、第２の圧電振動子４５の第１の分極部４５ａと第２の分極部は４５ｂは、励振して屈曲振動波Ｂ１を生じさせる。そして圧電振動子４１は、伸縮振動波Ａと屈曲振動波Ｂ１との合成により図中に示す時計方向への楕円振動Ｃ１を生じる。
この楕円振動Ｃ１は、出力取り出し部材４２により拡大され、第１の移動体２に周期的に当接して摩擦力を加える。
このとき、第１の弾性部材５は、第１の圧電アクチュエータ４を第１の移動体２へ加圧し、出力取り出し部材４２と第１の移動体２との間に適切な摩擦力を生じさせる。そして、第１の移動体２は、適切な速度で案内レール１ａ、１ａに案内されてＸ方向へ移動し、第１の移動体２上の第２の移動体３は、第１の移動体２とともにＸ方向へ移動する。
【００３８】
また、図５に示すように、Ｘ方向の逆方向へ第１の移動体２を移動させる場合、
スイッチ４９の切り換えにより、駆動信号発生源４８と第４の駆動電極４７ｄとを接続させればよい。このとき、第２の圧電振動子４５の第３の分極部４５ｃと第４の分極部４５ｄは、励振して第２の圧電振動子４５に屈曲振動波Ｂ１とは１８０°位相の異なる屈曲振動波Ｂ２を生じさせ、圧電振動子４１に第１の移動体２に第１の移動体２に反時計方向への楕円振動Ｃ２を生じさせる。この楕円振動Ｃ２は出力取り出し部材４２により拡大され、第１の移動体２をＸ方向に対して反対方向へ移動させる。
【００３９】
一方、第２の圧電アクチュエータ６は第１の圧電アクチュエータ４と同様な動作により第２の移動体３をＹ方向及びその逆方向へ移動させる。
以上より、第２の移動体３は、Ｘ−Ｙ平面上を自在に移動する。
【００４０】
また、例えば、第１の移動体２を手動でＸ方向へ移動させたい場合、スイッチ４９を中立の状態にし、第１の超音波モータ４の第１の圧電振動子４４のみに伸縮振動波Ａを生じさせればよい。
このとき、圧電振動子４１は長手方向に振動し、出力取り出し部材４２は、第１の移動体２に対してＸ方向と垂直な方向へ力を加えるのみで、第１の移動体２にＸ方向への摩擦力を加えず、第１の移動体２は浮上状態となり、見かけ上摩擦係数が減少する。したがって、第１の移動体２は、Ｘ方向又は逆方向へ手で押して動かすことができる。ここで圧電振動子45の4つの分極部すべてに駆動信号を印加しても伸縮振動波Aが生じ同様の効果が得られる。
【００４１】
最後に、ステージの使用を終了するときには、ステージのスイッチをオフにすればよい。
このとき、駆動信号発生源４８は駆動信号の生成を停止し、各超音波モータ４，６の出力取り出し部材４２，６２は、自然に振動を減衰して静止し、磁力等により特定の位置で停止しない。
【００４２】
以上より、本実施の形態によれば、各超音波モータ４，６を各移動体２，３に当接させ、直接摩擦力を加えるようにし、各移動体２，３と各超音波モータ４，６との間に駆動力の伝達機構を設ける必要がないようにしたので、装置構成は簡単かつ小型になり、また、駆動力の伝達機構の設置に伴うバックラッシュ、誤差を生じない。
また、駆動信号の入力を停止した場合、各超音波モータ４，６は、自然に振動の減衰した位置で停止し、磁力等に特定の位置で停止しないようにしたので、位置決め精度は向上される。
【００４３】
また、電磁石などの磁性部品を用いず、電磁ノイズを発生しないようにしたので、磁化を避ける環境下においても使用することができる。
また、各加圧部材５、７により加圧して、各超音波モータ４，６と各移動体２，３との間に、適切な摩擦力を生じさせるようにしたので、各移動体２，３を適切な速度で移動させる。
また、第１の圧電振動子４４による伸縮振動波Ａと第２の圧電振動子４５による屈曲振動波Ｂ１とにより圧電振動子４１、６１に楕円振動Ｃ１を生じさせ、楕円振動Ｃ１する出力取り出し部材４２、６２により各移動体２，３をＸ方向、Ｙ方向へ移動させるようにしたので、第２の移動体３はＸ−Ｙ平面上を自在に移動する。
【００４４】
《実施の形態２》
図６は、本発明を適用した実施の形態２の超音波を利用したステージの斜視構造を示す。図７は超音波モータの一部を破断した構造を示す。
このステージは、支持台１１と、支持台１１の上面に載せた第１の移動体１２と、第１の移動体１２の上面に載せた第２の移動体１３と、第１の移動体１２に当接させた第１の超音波モータ１４と、第１の超音波モータ１４の背面に設けた本発明の第１の加圧機構としての第１の弾性部材１５と、第２の移動体１３に当接させた第２の超音波モータ１６と、第２の超音波モータ１６の背面に設けた本発明の第２の加圧機構としての第２の弾性部材１７から構成されている。
【００４５】
ここで、支持台１１は、矩形体上面の中央に、図中Ｘ方向に沿って第１の移動体１２を案内する２つの案内レール１１ａ、１１ａを設け、また、外縁の一部に第１の超音波モータ１４を設置するための設置溝１１ｂを設け、案内レール１１ａ、１１ａの間に窓１１ｃを設けている。
【００４６】
第１の移動体１２は、矩形体の下面に、支持台１１の案内レール１１ａ、１１ａに対応して２つの案内溝１２ｂ、１２ｂを設け、また、矩形体の上面に図中Ｘ方向に直交するＹ方向に沿って第２の移動体１３を案内する案内レール１２ｂ、１２ｂを設けている。また、外縁の一部に第２の超音波モータ１６を設置するための設置溝１２ｃを設け、案内レール１２ａ、１２ａの間に窓１２ｄを設けている。
第２の移動体１３は、矩形体の下面に第１の移動体１２の案内レール１２ｂ、１２ｂに対応して２つの案内溝１３ａ、１３ａを設け、また、上部に光軸補正レンズ１３１を設けている。
光軸補正レンズ１３１は、入射した光を屈折させて、光の光軸誤差を補正する。
【００４７】
第１の超音波モータ１４は、図７に示すように、プレート１４１と、プレート１４１の中心部に設けた中心軸１４２と、中心軸１４２に固定した弾性体１４３と、弾性体１４３の下面に接合した圧電素子１４４と、弾性体１４３に設けた突起１４３ａに当接するロータ１４５と、ロータ１４５の中心に設けたベアリング１４６と、ベアリング１４６の上面に圧接するスプリング１４７と、スプリング１４７を押さえるねじ１４８と、圧電素子１４４に接続されたリード線１４９からなる。
【００４８】
詳細には、弾性体１４３は、円盤体の上面に突起１４３ａを設けており、アルミ合金、黄銅等から作られている。
圧電素子１４４は、例えば、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム等を用い、弾性体１４３に対応して略円盤状に成形されている。この円盤体は、例えば周方向へ３波長の屈曲振動波を生じさせたときの１／４波長に相当する幅を有する扇形状に１２分割され、一つおきの分割部を１組の分極部として、第１の分極部、第２の分極部を設ける。そして、各分極部は、厚み方向へ交互に反対方向になるように分極処理されている。
そして、第１の分極部を励振させて、弾性体１４３に周方向へ３波長分の第１の屈曲振動波を生じさせ、第２の分極部を励振させて、第１の屈曲振動波と９０°位相のずれた第２の屈曲振動波を生じさせる。この第１の屈曲振動波と第２の屈曲振動波とにより弾性体１４３に進行波を生じさせる。
ロータ１４５は、略円柱体からなり、側面を第１の移動体１２に当接させている。
【００４９】
なお、第２の超音波モータ１６も超音波モータ１４と同一の構成であり、第１の弾性部材１５、第２の弾性部材１７は、実施の形態１の第１の弾性部材５、第２の弾性部材７と同一の構成である。
【００５０】
次に、図６、図７に基づいて実施の形態２に係わる超音波モータを利用したステージの使用方法について説明する。
圧電素子１４４の第１の分極部と第２の分極部とのそれぞれに９０°位相のずれた駆動信号をリード線１４９により供給する。第１の分極部と第２の分極部は励振して、弾性体１４３に第１の屈曲振動波とこれと９０°位相のずれた第２の屈曲振動波とを生じさせる。この第１の屈曲振動波と第２の屈曲振動波とにより弾性体１４３に進行波を生じさせるとともに、弾性体１４３の突起１４３ａを楕円振動させる。一方、スプリング１４７は、ベアリング１４６の上面を加圧し、ベアリング１４６と一体のロータ１４５は弾性体１４３の突起１４３ａに圧接される。このとき、楕円振動している弾性体１４３の突起１４３ａは、ロータ１４５に周方向へ摩擦力を加え、ロータ１４５を所定の方向へ回転させる。
【００５１】
一方、第１の弾性部材１５は、プレート１４１を押して第１の移動体１２の側面に ロータ１４５の側面を圧接させる。このとき、ロータ１４５の側面と第１の移動体１２の側面との間にＸ方向への摩擦力を生じ、第１の移動体１２は、案内レール１１ａ、１１ａに案内されてＸ方向へ移動する。
また、第２の超音波モータ１６は、同様の動作によりＹ方向へ第２の移動体１３を移動させる。これにより、第２の移動体１３をＸ−Ｙ平面上で自在に移動させる。
【００５２】
ここで、光軸補正レンズ１３１に光が入射したとき、光軸補正レンズ１３１は、第２の移動体１３に伴って移動して、入射した光を屈折させて光軸誤差を補正する。補正された光は、窓１１ｃ、窓１２ｄを通過して出射する。
【００５３】
また、例えば、第１の移動体１２を手動でＸ方向へ移動させたい場合、第１の超音波モータ１４の、例えば第１の分極部のみを励振させて、弾性体１４３に第１の屈曲振動波のみを生じさせればよい。
このとき、弾性体１４３の突起１４３ａは、弾性体１４３の厚み方向に振動するのみで、ロータ１４５に回転方向の摩擦力を加えないので、ロータ１４５は、回転方向に対して静止状態になると共に、厚み方向に対して不定状態となり、見かけ上の摩擦係数が極めて小さくなる。したがって、第１の移動体１２は、Ｘ方向又は逆方向へ手で押して動かすことができる。
【００５４】
最後に、ステージの使用を終了するときには、リード線１４９からの駆動信号の供給を停止すればよい。
このとき、各超音波モータ１４、１６のロータ１４５は、弾性体１４３の突起１４３ａとの間で制動力が働き、所望の位置で停止状態を保つ。
【００５５】
以上より、本実施の形態によれば、各圧電素子１４４により弾性体１４３に第１の屈曲振動波と第２の屈曲振動波とを生じさせ、第１の屈曲振動波と第２の屈曲振動波とにより各弾性体１４３を楕円振動させ、楕円振動する各弾性体１４３の突起１４３ａにより摩擦力を加えて各ロータ１４５を回転させる一方、各ロータ１４５の側面と各移動体１２、１３の側面とを圧接させて、各ロータ１４５と各移動体との間に摩擦力を生じさせ、この摩擦力により各移動体をＸ方向、Ｙ方向へ移動させるようにしたので、第２の移動体は、Ｘ−Ｙ平面上を自在に移動する。
【００５６】
また、光軸補正レンズ１３１に光が入射したとき、光軸補正レンズ１３１は、第２の移動体１３に伴って移動し、光を屈折させるようにしたので、光の光軸誤差を補正する。
また、一方の分極部を励振させて、弾性体１４３に一方の屈曲振動波を生じさせると、弾性体１４３の突起１４３ａは、弾性体１４３の厚み方向に振動するのみで、ロータ１４５に回転方向の摩擦力を加えず、ロータ１４５は浮上状態になるので、各移動体１２、１３は、案内レール１１ａ、１２ｂに沿って手で押して動かすことができる。また、二つの屈曲定在波を時間的に同位相で生じさせることによっても実現可能である。
【００５７】
また、各超音波モータ１４、１６のロータ１４５は、弾性体１４３の突起１４３ａとの間で制動力が働き、これはロータ145と突起１４３aの位置に影響されない為位置決め精度は高くなる。
なお、本実施の形態は、進行波方式に限らず、定在波方式の超音波モータを利用したステージにも適用してもよい。この場合、定在波はロータ１４５を正・逆方向に駆動させるための位置的に位相のづれた二つの定在波が発生可能であり、駆動時にはいづれか一方の定在波を発生させ、手動で動かす場合には両方の定在波を動じに発生させることで上記と同様のステージが構成できる。
【００５８】
《実施の形態３》
図８は、本発明を適用した実施の形態３に係わる圧電アクチュエータもしくは超音波モータを利用したステージを用いた印刷装置の主要構造を示す図である。印刷装置の主要部は、レーザー光発生装置２１、２２と、レーザー光発生装置２１、２２の下流に配設した本発明の第２の移動体としての移動ステージ２３、２４と、移動ステージ２３、２４の下流に配設したハーフミラー２５と、ハーフミラー２５の下流に配設したポリゴンスキャナ２６と、ポリゴンスキャナ２６の下流に配設したｆθレンズ２７と、ｆθレンズ２７の下流に配設した検出素子２８ａ、２８ｂから構成されている。
【００５９】
ここで、移動ステージ２３、２４は、中央部に本発明の光軸補正レンズとしてのシリンドリカルレンズ２３１、２４１を設けており、この光軸補正レンズ２３１、２４１によりレーザー光Ｄ、Ｅの光軸を調整する。そして、シリンドリカルレンズ２３１、２４１は図示しない圧電アクチュエータもしくは超音波モータにより２次元平面上を自在に移動する。
【００６０】
次に、この印刷装置の使用方法について説明する。
レーザー光発生装置２１、２２から発射されたレーザー光Ｄ、Ｅは、シリンドリカルレンズ２３１、２４１を通過する。レーザー光Ｄはハーフミラー２５を通過してポリゴンスキャナ２６に入射し、レーザー光Ｅはハーフミラー２５で反射されてポリゴンスキャナ２６に入射する。レーザ光Ｄ、Ｅは等速回転するポリゴンスキャナ２６により反射され、ｆθレンズ２７に入射される。レーザー光Ｄ、Ｅは、ｆθレンズ２７により走査方向の間隔をリニアにされ、図示しない感光ドラムに入射され、感光ドラム上に潜像が形成される。
【００６１】
一方、例えば、レーザー光Ｄの光軸とレーザー光Ｅのとの間に光軸誤差が生じると、検出素子２８ａ、２８ｂは、この光軸誤差を検出し、この検出信号を、図示しない制御装置に出力する。制御装置は、光軸補正情報を生成するし、移動ステージ２３、２４は、この光軸補正情報に基づいて、圧電アクチュエータもしくは超音波モータによりそれぞれ所定の方向へ移動する。シリンドリカルレンズ２３１、２４１は、移動ステージ２３、２４に伴って移動して、レーザー光Ｄ、Ｅの進行方向を調整し、光軸誤差を補正する。
【００６２】
以上より、本実施の形態によれば、シリンドリカルレンズ２３１、２４１を設けた移動ステージ２３、２４を圧電アクチュエータもしくは超音波モータにより移動させるようにしたので、レーザー光Ｆ、Ｇの光軸誤差は補正される。
【００６３】
《実施の形態４》
本形態の特徴は、本発明を適用した圧電アクチュエータもしくは超音波モータを利用したステージを電子機器に用いた点にある。
ここで、電子機器には、例えば、測定器、加工物（例えば、ウエハ）の製造装置、メディアを利用した磁気記録装置が挙げられる。本発明のステージは測定器の移動ステージ、加工物の移動ステージ、磁気記録のメディアの移動に用いられる。
以上より、本実施の形態によれば、圧電アクチュエータもしくは超音波モータを利用したステージを用いた電子機器が実現される。
【００６４】
【発明の効果】
以上より、請求項１記載の発明によれば、圧電アクチュエータもしくは超音波モータと移動体との間に駆動力の伝達機構を設ける必要がなく、装置構成が簡単かつ小型になる。
また、駆動力の伝達機構の設置に伴うバックラッシュ、誤差を生ぜず、また、
超音波モータは摩擦駆動の為移動体の位置によらずどこでも停止することが出来る為、移動体の位置決め精度が高い。
さらに、電磁ノイズを発生しないので、磁化を避ける環境下においても使用で
きる。
【００６５】
請求項２記載の発明によれば、加圧機構は、圧電アクチュエータもしくは超音波モータを移動体に加圧して、超音波モータと移動体との間に適切な摩擦力を生じさせるようにしたので、移動体を適切な速度で移動させる。
請求項３記載の発明によれば、圧電素子により弾性体に第１の屈曲振動波と第２の屈曲振動波とを生じさせるとともに、第１の屈曲振動波と第２の屈曲振動波とのより弾性体に楕円振動を生じさせ、移動体に摩擦力を加えるようにしたので、移動体を移動方向へ移動させる。
【００６６】
請求項４記載の発明によれば、伸縮振動波と屈曲振動波とにより楕円振動を生じさせ、この楕円振動に基づいて移動体に摩擦力を加える。
請求項５記載及び請求項６記載の発明によれば、移動体に対して移動方向へ摩擦力を加えず移動方向と垂直方向にのみ力を加え、移動体をその場所で静止した状態にするようにしたので、他の駆動方法または手動で移動方向へ移動体を移動させる。
【００６７】
請求項７記載の発明によれば、移動体とともに光軸補正レンズは移動され、光の光軸誤差を補正する。
請求項８記載の発明によれば、印刷装置の移動体とともに光軸補正レンズを移動させ、レーザー光の光軸誤差を補正する。
請求項９記載の発明によれば、超音波モータを利用したステージを用いた電子機器が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した実施の形態１の圧電アクチュエータを用いたステージを示す説明図である。
【図２】図１に係わる圧電アクチュエータの圧電振動子を示し、（ａ）は圧電振動子の斜視構造、（ｂ）は第１の圧電振動子の平面構造、（ｃ）、（ｄ）は第２の圧電振動子の構造を示す説明図である。
【図３】図１に係わる圧電振動子の変形例を示し、（ａ）は圧電振動子の斜視構造、（ｂ）は圧電振動子の平面構造を示す説明図である。
【図４】図１に係わる圧電アクチュエータの回路結線の一例を示す説明図である。
【図５】図１に係わる圧電アクチュエータの回路結線の一例を示す説明図である。
【図６】本発明を適用した実施の形態２の超音波モータを利用したステージの斜視構造を示す説明図である。
【図７】図６に係わる超音波モータの一部を破断した構造を示す説明図である。
【図８】本発明を適用した実施の形態３に係わる圧電アクチュエータもしくは超音波モータを利用したステージの印刷装置の主要構造を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 支持台
２ 第１の移動体
３ 第２の移動体
４ 第１の圧電アクチュエータ
５ 第１の弾性部材
６ 第２の圧電アクチュエータ
７ 第２の弾性部材
１１ 支持台
１２ 第１の移動体
１３ 第２の移動体
１４ 第１の超音波モータ
１５ 第１の弾性部材
１６ 第２の超音波モータ
１７ 第２の弾性部材
２１、２２ レーザー光発生装置
２３、２４ 移動ステージ
２５ ハーフミラー
２６ ポリゴンスキャナ
２７ ｆθレンズ
２８ａ、２８ｂ 検出素子
４１、６１ 圧電振動子
４４ 第１の圧電振動子
４５ 第２の圧電振動子
１３１ 光軸補正レンズ
１４３ 弾性体
１４４ 圧電素子
１４５ ロータ
２３１、２４１ シリンドリカルレンズ
Ａ 伸縮振動波
Ｂ１、Ｂ２ 屈曲振動波
Ｃ１、Ｃ２ 屈曲振動
Ｄ レーザー光
Ｅ レーザー光
【発明の属する技術分野】
本発明は、２次元平面上を移動自在とした圧電アクチュエータもしくは超音波モータを利用したステージ及びこのステージを用いた電子機器、印刷装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時、二次元物体を測定、加工するのに、一軸のテーブルを互いに９０度交差して上下に重ね合わせたＸ−Ｙステージがよく使用されている。
一般に、Ｘ、Ｙ軸方向のそれぞれに電磁モータの回転を送りネジによって直線運動に変換する方法、あるいは、Ｘ、Ｙ軸方向それぞれに電磁型のリニヤモータで直線駆動する方式が採られている（ＪＳＰＥ−５７−１０、’９１−１０−１７２６参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、モータと送りネジを組み合わせた方式の場合、ネジ部のバックラッシュあるいはネジ部の熱膨張によって、位置決め精度が低下する。また、希望の送り量全体に渡ってネジ部を設ける必要があり、機構が複雑で大型となる。また、電磁リニヤモータの場合には、永久磁石の極と磁界を発生させるコイルの関係により位置決め精度が制限される。即ち、コイルは、永久磁石の極付近で停止する傾向にあり、Ｘ−Ｙステージは予定した位置で停止しにくい。また、希望の送り量全体に渡ってコイルまたは永久磁石を設ける必要があり、機構が複雑で大型となる。
また、上記方式では、ステージ周辺の部品は電磁力により磁化されてしまうと共に、ステージ周辺の回路は電磁ノイズの影響を受ける為、磁化を避ける環境下で使用できないという問題もあった。
【０００４】
そこで、本発明は以上の技術的課題を解決するためなされたものであって、その目的は、位置決め精度の向上を図ることができ、機構が簡単かつ小型であるとともに、磁化を避ける環境下でも使用できる超音波モータを利用したステージ、および、これを用いた電子機器、印刷装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
即ち、以上の課題を解決する手段は、請求項１に記載するように、一の方向に移動自在な第１の移動体と、前記第１の移動体の移動に伴って一の方向へ移動されるとともに、前記一の方向と異なる他の方向へ移動自在な第２の移動体と、を備えたステージにおいて、
前記第１の移動体に当接させて、前記一の方向へ移動させる第１の圧電アクチュエータもしくは超音波モータと、前記第２の移動体に当接させて、前記他の方向へ移動させる第２の圧電アクチュエータもしくは超音波モータと、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
以上の解決手段にあって、圧電アクチュエータもしくは超音波モータには、屈曲振動波の節と腹の中間位置で楕円振動を得る方式、第1の屈曲振動波と位相の異なる第2の屈曲振動波とにより進行波を発生させる方式、伸縮振動波と屈曲振動波とにより楕円振動を得る方式、伸縮振動波とねじり振動波とにより楕円振動を得る方式の何れも含まれる。
圧電アクチュエータもしくは超音波モータに用いる圧電素子の材料には、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム等が含まれる。
また、各移動体を移動させる圧電アクチュエータもしくは超音波モータは、単数、複数の何れも含まれる。 また、一の方向、他の方向は、適宜選択してもよいが、第２の移動体を効率的に移動させる観点から、一の方向と他の方向は互いに直交する方が望ましい。
【０００７】
これによれば、第１の圧電アクチュエータもしくは超音波モータは、第１の移動体に当接して一の方向へ摩擦力を加え、第１の移動体を一の方向へ移動させ、第１の移動体の移動に伴って第２の移動体も一の方向へ移動させる。
第２の圧電アクチュエータもしくは超音波モータは、第２の移動体に当接して他の方向へ摩擦力を加え、第２の移動体を他の方向へ移動させる。そして、第２の移動体は、一の方向と他の方向からなる平面上を自在に移動する。
【０００８】
即ち、各圧電アクチュエータもしくは超音波モータを移動体に当接させ、直接摩擦力を加えるようにしたので、移動体と振動子の間に駆動力の伝達機構を設ける必要がなく、装置構成が簡単かつ小型になる。また、駆動力の伝達機構の設置に伴うバックラッシュ、誤差を生じない。
また、圧電アクチュエータ、超音波モータは電磁モータのように磁力等の要因により特定の位置で停止しないので、移動体の位置決め精度は向上される。
さらに、電磁ノイズを発生しないので、磁化を避ける環境下においても使用できる。
【０００９】
また、請求項２に記載するように、請求項１記載の圧電アクチュエータもしくは超音波モータを利用したステージにおいて、前記第１の圧電アクチュエータもしくは超音波モータを前記第１の移動体に加圧する第１の加圧機構と、前記第２の圧電アクチュエータもしくは超音波モータを前記第２の移動体に加圧する第２の加圧機構と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
以上の手段にあって、加圧機構としては、例えば、弾性部材を用いて加圧する機構が含まれる。弾性部材には、コイルばね、板ばね、その他のばね、ゴム等を含む。
【００１１】
これによれば、第１の加圧機構は、第１の圧電アクチュエータもしくは超音波モータを第１の移動体へ加圧して、第１の圧電アクチュエータもしくは超音波モータと第１の移動体との間に適切な摩擦力を生じさせ、第２の加圧機構は、第２の圧電アクチュエータもしくは超音波モータを第２の移動体へ加圧して、第２の圧電アクチュエータもしくは超音波モータと第２の移動体との間に適切な摩擦力を生じさせる。したがって、第１の移動体、第２の移動体は適切な速度で移動する。
【００１２】
また、請求項３に記載するように、請求項１記載の超音波モータを利用したステージにおいて、前記第１の超音波モータ又は前記第２の超音波モータの少なくとも一方は、弾性体と、この弾性体に第１の屈曲振動波と該第１の屈曲振動波と位相のずれた第２の屈曲振動波とを生じさせる圧電素子とを備え、前記第１の屈曲振動波と前記第２の屈曲振動波とにより前記弾性体を楕円振動を生じさせ、この楕円振動に基づいて移動体に摩擦力を加えることを特徴とする。
【００１３】
以上の手段にあって、第１の圧電アクチュエータもしくは超音波モータのみに弾性体等を備える場合、第２の圧電アクチュエータもしくは超音波モータのみに弾性体等を備える場合、第１の圧電アクチュエータもしくは超音波モータ及び第２の圧電アクチュエータもしくは超音波モータに弾性体等を備える場合、の何れも含まれる。
【００１４】
これによれば、超音波モータは、圧電素子により弾性体に第１の屈曲振動波と第２の屈曲振動波とを生じさせ、第１の屈曲振動波と第２の屈曲振動波とにより楕円振動を生じさせ、この楕円振動に基づいて移動体に摩擦力を加え、移動体を所定の方向へ移動させる。
【００１５】
また、請求項６に記載するように、請求項１記載の圧電アクチュエータを利用したステージにおいて、前記第１の圧電アクチュエータ又は前記第２の圧電アクチュエータの少なくとも一方は、伸縮振動波を生じさせる第１の圧電振動子と、この第１の圧電振動子に接合され、屈曲振動波を生じさせる第２の圧電振動子とを備え、前記伸縮振動波と前記屈曲振動波とにより楕円振動を生じさせ、この楕円振動に基づいて移動体に摩擦力を加えることを特徴とする。
【００１６】
以上の手段にあって、第１の圧電アクチュエータのみに第１の圧電振動子等を備える場合、第２の圧電アクチュエータのみに第１の圧電振動子等を備える場合、第１の圧電アクチュエータ及び第２の圧電アクチュエータに第１の圧電振動子等を備える場合、の何れも含まれる。
【００１７】
これによれば、圧電アクチュエータは、第１の圧電振動子により生じた伸縮振動波と、第２の圧電振動子により生じた屈曲振動波とにより楕円振動を生じさせ、この楕円振動に基づいて移動体に摩擦力を加える。
【００１８】
また、請求項７ないし８に記載するように、請求項３記載の超音波モータを利用したステージにおいて、前記弾性体に前記第１の屈曲振動波または前記第２の屈曲振動波の一方のみを生じさせるか、前記第1の屈曲振動波と第2の屈曲振動波の両方を時間的に同位相で生じさせることを特徴とする。
【００１９】
これによれば、移動体に対して移動方向へ摩擦力を加えず移動方向と垂直方向にのみ力を加え、移動体はその場所で静止状態になる。そして、他の駆動方法または手動で移動方向へ移動体を移動させる。
【００２０】
また、請求項９に記載するように、請求項６記載の超音波モータを利用したステージにおいて、前記第１の圧電振動子により伸縮振動波のみを生じさせることを特徴とする。
【００２１】
これによれば、前記第１の圧電振動子により伸縮振動波のみを生じさせ、移動体に対して移動方向へ摩擦力を加えず、移動方向と垂直方向にのみ力を加え、移動体はその場所で静止状態になる。そして、他の駆動方法または手動で移動方向へ移動体を移動させる。
【００２２】
また、請求項１０に記載するように、請求項１記載の超音波モータを利用したステージにおいて、前記第２の移動体には、光の光軸誤差を補正する光軸補正レンズを設けることを特徴とする。
これによれば、移動体とともに光軸補正レンズを移動させ、光の光軸誤差を補正する。
【００２３】
また、請求項１１に記載するように、印刷装置であって、請求項７記載の超音波モータを利用したステージを備え、レーザー光の光軸誤差を補正したことを特徴とする。
ここで、印刷装置には、レーザープリンタ、レーザーコピーが含まれる。
これによれば、印刷装置の移動体とともに光軸補正レンズを移動させ、レーザー光の光軸誤差を補正する。
【００２４】
また、請求項１２に記載するように、電子機器であって、請求項１から請求項１０の何れかに記載の超音波モータを利用したステージを用いたことを特徴とする。
ここで、電子機器には、測定器、加工装置、磁気記録装置等が含まれ、ステージは測定器の移動ステージ、加工装置の被加工物の移動ステージ、磁気記録メディアの移動等に用いられる。
これによれば、圧電アクチュエータもしくは超音波モータを利用したステージを用いた電子機器が実現される。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図８を参照して本発明を適用した実施の形態を詳細に説明する。《実施の形態１》
図１は、本発明を適用した実施の形態１の圧電アクチュエータを用いたステージを示す図である。図２は、圧電アクチュエータの圧電振動子を示し、（ａ）は圧電振動子の斜視構造、（ｂ）は第１の圧電振動子の平面構造、（ｃ）、（ｄ）は第２の圧電振動子の構造を示す。図３は、圧電振動子の変形例を示し、（ａ）は圧電振動子の斜視構造、（ｂ）は圧電振動子の平面構造を示す。図４、５は、圧電アクチュエータの回路結線の一例を示す。
ステージは、図１に示すように、支持台１と、支持台１の上に載せた第１の移動体２と、第１の移動体２の上に載せた第２の移動体３と、第１の移動体２の側面に当接させた第１圧電アクチュエータ４と、第１の圧電アクチュエータ４に圧接させた第１の弾性部材５と、第２の移動体３の側面に当接させた第２の圧電アクチュエータ６と、第２の圧電アクチュエータ６に圧接させた第２の弾性部材７とから構成されている。
【００２６】
ここで、支持台１は、矩形体上面の中央に、図中Ｘ方向に第１の移動体２を案内する２つの案内レール１ａ、１ａを設け、また、外縁の一部に第１の圧電アクチュエータ４を設置するための設置溝１ｂを設けている。
第１の移動体２は、矩形体の下面に、支持台１の案内レール１ａ、１ａに対応して２つの案内溝２ａ、２ａを設け、また、矩形体の上面に図中Ｘ方向に直交するＹ方向へ第２の移動体３を案内する案内レール２ｂ、２ｂを設けている。また、外縁の一部に第２の圧電アクチュエータ６を設置するための設置溝２ｃを設けている。 第２の移動体３は、矩形体の下面に第１の移動体２の案内レール２ｂ、２ｂに対応して２つの案内溝３ａ、３ａを設けている。
【００２７】
圧電アクチュエータは４は、圧電振動子４１と、圧電振動子４１の長手方向先端に設けた出力取り出し部材４２と、圧電振動子４１の後述する伸縮振動波Ａの節部を支持する支持部材４３からなる。
詳細には、圧電振動子４１は、図２（ａ）に示すように、矩形状の第１の圧電振動子４４と第２の圧電振動子４５とを接合させている。
第１の圧電振動子４４は、同図（ｂ）に示すように、例えば、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛等を用いて作製される。また、全面にわたって、積層面を負とし積層面に対向する面を正とした電界を印加して分極処理を施し、さらに、積層面と対向する面に駆動電極４６を、積層面に対極を形成する。
そして、第１の圧電振動子４４は、両面の電極に駆動信号を印加されて励振され、同図太線に示す伸縮振動波Ａを生じる。
【００２８】
第２の圧電素子４５は、同図（ｃ）に示すように、対向する各辺の中点を結んで４分割し、第１分極部４５ａ，第２の分極部４５ｂ，第３の分極部４５ｃ，第４の分極部４５ｄとし、全ての分極部は、積層面を負とし積層面に対向する面を正とした電界を印加して分極処理を施している。
さらに、各分極部４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄの積層面と対向する面に蒸着等の手段で例えば、金、銅からなる第１の駆動電極４７ａ、第２の駆動電極４７ｂ、第３の駆動電極４７ｃ、第４の駆動電極４７ｄを形成し、各分極部４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、４５ｄの積層面に対極を形成する。第１の駆動電極４７ａと第２の駆動電極４７ｂとは導通パターンもしくはリード線で接続され、第３の駆動電極と４７ｃと第４の駆動電極４７ｄとは導通パターンもしくはリード線で接続されている。
【００２９】
そして、例えば、一方の斜向かいの第１の分極部４５ａ，第２の分極部４５ｂに駆動信号を入力されると、各分極部４５ａ，４５ｂはそれぞれ励振し、第２の圧電振動子４５は、全体として図中実線で示す伸縮振動波Ｂ１を生じる。一方、第３の分極部４５ｃ，第４の分極部４５ｄに駆動信号を入力すると、第２の圧電振動子４５は、同図（ｄ）に示すように、屈曲振動波Ｂ１とは１８０゜位相の異なる屈曲振動波Ｂ２を生じる。
【００３０】
なお、図３に示すように、第２の圧電振動子４５単独で圧電振動子として使用してもよい。第２の圧電振動子４５の励振により、屈曲振動波Ｂ１を生じさせるとともに、伸縮振動波も生じさせるからである。従って、第2の圧電振動子４５のみで圧電振動子を構成しても構わないし、圧電振動子44,45を夫々積層して高出力化を図ることも可能である。また、金属等の弾性部材と接合して振動子を構成しても構わない。
【００３１】
図４、図５は、超音波モータの回路結線を示す図である。
図４に示すように、例えば、駆動電極４６に出力端を接続し、駆動信号を発生した駆動信号発生源４８と、駆動信号発生源４８の他方の出力端に一端を接続し、第２の駆動電極４７ｂ又は第４の駆動電極４７ｄに切り換えるスイッチ４９からなる。
そして、駆動信号発生源４８は駆動信号を生成し、この駆動信号は、第１の圧電振動体４４の駆動電極４６に入力するとともに、スイッチ４９により第２の駆動電極４７ｂに切り換え、第２の圧電振動子４５の第２の駆動電極４７ｂに入力される。
また、図５に示すように、スイッチ４９により第４の駆動電極４７ｄに切り換え、駆動信号を第４の駆動電極４７ｄに入力する。
なお、駆動信号発生源４８を用いて駆動信号を生成する代わりに、自励発振回路を構成して駆動信号を生成してもよい。
【００３２】
出力取り出し部材４２は、移転での変位を取り出すとともに伸縮振動波Ａと屈曲振動波Ｂ１とにより合成した楕円振動を拡大させ、第１の移動体２との摩擦力を増大させる。
支持部材４３は、屈曲振動波Ｂ１の節部で圧電振動子４１を支持するとともに、支持台１の設置溝１ｂに入り込んでＹ方向に摺動する。
【００３３】
第２の圧電アクチュエータ６は、第１の圧電アクチュエータ４と同様に圧電振動子６１、出力取り出し部材６２、支持部材６３からなり、それぞれ前述の圧電振動子４１、出力取り出し部材４２，支持部材４３と同一の構成である。また、設置溝２ｃに入り込んでＸ方向へ摺動する。
【００３４】
また、第１の弾性部材５、第２の弾性部材７は、例えば、板ばねからなる。そして、第１の弾性部材５は、第１の移動体２に第１の圧電アクチュエータ４を加圧し、第２の弾性部材７は、第２の移動体３に第２の圧電アクチュエータ６を加圧する。これにより、第１の移動体２、第２の移動体３に適切な摩擦力が加わり、第１の移動体２、第２の移動体３を適切な速度で移動させる。
【００３５】
以上のような構成によれば、各圧電アクチュエータ４，６を各移動体２，３に当接させ、直接摩擦力を加えるようにしたので、各移動体２，３と各圧電アクチュエータ４，６との間に駆動力の伝達機構を設ける必要がない。また、駆動力の伝達機構の設置に伴うバックラッシュ、誤差を生じない。また、電磁石などの磁性部品を用いていないので、電磁ノイズも発生しない。
【００３６】
次に、図１、図４、図５に基づいて、超音波モータを利用したステージの使用方法について説明する。
図４において、図示しないステージのスイッチをオンにすると、駆動信号発生源４８は超音波域の駆動信号を生成し、この一方の駆動信号は、第１の圧電振動体４４の駆動電極４６に入力し、他方の駆動信号は、スイッチ４９の切り換えにより、第２の駆動電極４７ｂに入力される。
【００３７】
第１の圧電振動子４４の分極部４４ａは、励振して伸縮振動波Ａを生じさせ、第２の圧電振動子４５の第１の分極部４５ａと第２の分極部は４５ｂは、励振して屈曲振動波Ｂ１を生じさせる。そして圧電振動子４１は、伸縮振動波Ａと屈曲振動波Ｂ１との合成により図中に示す時計方向への楕円振動Ｃ１を生じる。
この楕円振動Ｃ１は、出力取り出し部材４２により拡大され、第１の移動体２に周期的に当接して摩擦力を加える。
このとき、第１の弾性部材５は、第１の圧電アクチュエータ４を第１の移動体２へ加圧し、出力取り出し部材４２と第１の移動体２との間に適切な摩擦力を生じさせる。そして、第１の移動体２は、適切な速度で案内レール１ａ、１ａに案内されてＸ方向へ移動し、第１の移動体２上の第２の移動体３は、第１の移動体２とともにＸ方向へ移動する。
【００３８】
また、図５に示すように、Ｘ方向の逆方向へ第１の移動体２を移動させる場合、
スイッチ４９の切り換えにより、駆動信号発生源４８と第４の駆動電極４７ｄとを接続させればよい。このとき、第２の圧電振動子４５の第３の分極部４５ｃと第４の分極部４５ｄは、励振して第２の圧電振動子４５に屈曲振動波Ｂ１とは１８０°位相の異なる屈曲振動波Ｂ２を生じさせ、圧電振動子４１に第１の移動体２に第１の移動体２に反時計方向への楕円振動Ｃ２を生じさせる。この楕円振動Ｃ２は出力取り出し部材４２により拡大され、第１の移動体２をＸ方向に対して反対方向へ移動させる。
【００３９】
一方、第２の圧電アクチュエータ６は第１の圧電アクチュエータ４と同様な動作により第２の移動体３をＹ方向及びその逆方向へ移動させる。
以上より、第２の移動体３は、Ｘ−Ｙ平面上を自在に移動する。
【００４０】
また、例えば、第１の移動体２を手動でＸ方向へ移動させたい場合、スイッチ４９を中立の状態にし、第１の超音波モータ４の第１の圧電振動子４４のみに伸縮振動波Ａを生じさせればよい。
このとき、圧電振動子４１は長手方向に振動し、出力取り出し部材４２は、第１の移動体２に対してＸ方向と垂直な方向へ力を加えるのみで、第１の移動体２にＸ方向への摩擦力を加えず、第１の移動体２は浮上状態となり、見かけ上摩擦係数が減少する。したがって、第１の移動体２は、Ｘ方向又は逆方向へ手で押して動かすことができる。ここで圧電振動子45の4つの分極部すべてに駆動信号を印加しても伸縮振動波Aが生じ同様の効果が得られる。
【００４１】
最後に、ステージの使用を終了するときには、ステージのスイッチをオフにすればよい。
このとき、駆動信号発生源４８は駆動信号の生成を停止し、各超音波モータ４，６の出力取り出し部材４２，６２は、自然に振動を減衰して静止し、磁力等により特定の位置で停止しない。
【００４２】
以上より、本実施の形態によれば、各超音波モータ４，６を各移動体２，３に当接させ、直接摩擦力を加えるようにし、各移動体２，３と各超音波モータ４，６との間に駆動力の伝達機構を設ける必要がないようにしたので、装置構成は簡単かつ小型になり、また、駆動力の伝達機構の設置に伴うバックラッシュ、誤差を生じない。
また、駆動信号の入力を停止した場合、各超音波モータ４，６は、自然に振動の減衰した位置で停止し、磁力等に特定の位置で停止しないようにしたので、位置決め精度は向上される。
【００４３】
また、電磁石などの磁性部品を用いず、電磁ノイズを発生しないようにしたので、磁化を避ける環境下においても使用することができる。
また、各加圧部材５、７により加圧して、各超音波モータ４，６と各移動体２，３との間に、適切な摩擦力を生じさせるようにしたので、各移動体２，３を適切な速度で移動させる。
また、第１の圧電振動子４４による伸縮振動波Ａと第２の圧電振動子４５による屈曲振動波Ｂ１とにより圧電振動子４１、６１に楕円振動Ｃ１を生じさせ、楕円振動Ｃ１する出力取り出し部材４２、６２により各移動体２，３をＸ方向、Ｙ方向へ移動させるようにしたので、第２の移動体３はＸ−Ｙ平面上を自在に移動する。
【００４４】
《実施の形態２》
図６は、本発明を適用した実施の形態２の超音波を利用したステージの斜視構造を示す。図７は超音波モータの一部を破断した構造を示す。
このステージは、支持台１１と、支持台１１の上面に載せた第１の移動体１２と、第１の移動体１２の上面に載せた第２の移動体１３と、第１の移動体１２に当接させた第１の超音波モータ１４と、第１の超音波モータ１４の背面に設けた本発明の第１の加圧機構としての第１の弾性部材１５と、第２の移動体１３に当接させた第２の超音波モータ１６と、第２の超音波モータ１６の背面に設けた本発明の第２の加圧機構としての第２の弾性部材１７から構成されている。
【００４５】
ここで、支持台１１は、矩形体上面の中央に、図中Ｘ方向に沿って第１の移動体１２を案内する２つの案内レール１１ａ、１１ａを設け、また、外縁の一部に第１の超音波モータ１４を設置するための設置溝１１ｂを設け、案内レール１１ａ、１１ａの間に窓１１ｃを設けている。
【００４６】
第１の移動体１２は、矩形体の下面に、支持台１１の案内レール１１ａ、１１ａに対応して２つの案内溝１２ｂ、１２ｂを設け、また、矩形体の上面に図中Ｘ方向に直交するＹ方向に沿って第２の移動体１３を案内する案内レール１２ｂ、１２ｂを設けている。また、外縁の一部に第２の超音波モータ１６を設置するための設置溝１２ｃを設け、案内レール１２ａ、１２ａの間に窓１２ｄを設けている。
第２の移動体１３は、矩形体の下面に第１の移動体１２の案内レール１２ｂ、１２ｂに対応して２つの案内溝１３ａ、１３ａを設け、また、上部に光軸補正レンズ１３１を設けている。
光軸補正レンズ１３１は、入射した光を屈折させて、光の光軸誤差を補正する。
【００４７】
第１の超音波モータ１４は、図７に示すように、プレート１４１と、プレート１４１の中心部に設けた中心軸１４２と、中心軸１４２に固定した弾性体１４３と、弾性体１４３の下面に接合した圧電素子１４４と、弾性体１４３に設けた突起１４３ａに当接するロータ１４５と、ロータ１４５の中心に設けたベアリング１４６と、ベアリング１４６の上面に圧接するスプリング１４７と、スプリング１４７を押さえるねじ１４８と、圧電素子１４４に接続されたリード線１４９からなる。
【００４８】
詳細には、弾性体１４３は、円盤体の上面に突起１４３ａを設けており、アルミ合金、黄銅等から作られている。
圧電素子１４４は、例えば、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム等を用い、弾性体１４３に対応して略円盤状に成形されている。この円盤体は、例えば周方向へ３波長の屈曲振動波を生じさせたときの１／４波長に相当する幅を有する扇形状に１２分割され、一つおきの分割部を１組の分極部として、第１の分極部、第２の分極部を設ける。そして、各分極部は、厚み方向へ交互に反対方向になるように分極処理されている。
そして、第１の分極部を励振させて、弾性体１４３に周方向へ３波長分の第１の屈曲振動波を生じさせ、第２の分極部を励振させて、第１の屈曲振動波と９０°位相のずれた第２の屈曲振動波を生じさせる。この第１の屈曲振動波と第２の屈曲振動波とにより弾性体１４３に進行波を生じさせる。
ロータ１４５は、略円柱体からなり、側面を第１の移動体１２に当接させている。
【００４９】
なお、第２の超音波モータ１６も超音波モータ１４と同一の構成であり、第１の弾性部材１５、第２の弾性部材１７は、実施の形態１の第１の弾性部材５、第２の弾性部材７と同一の構成である。
【００５０】
次に、図６、図７に基づいて実施の形態２に係わる超音波モータを利用したステージの使用方法について説明する。
圧電素子１４４の第１の分極部と第２の分極部とのそれぞれに９０°位相のずれた駆動信号をリード線１４９により供給する。第１の分極部と第２の分極部は励振して、弾性体１４３に第１の屈曲振動波とこれと９０°位相のずれた第２の屈曲振動波とを生じさせる。この第１の屈曲振動波と第２の屈曲振動波とにより弾性体１４３に進行波を生じさせるとともに、弾性体１４３の突起１４３ａを楕円振動させる。一方、スプリング１４７は、ベアリング１４６の上面を加圧し、ベアリング１４６と一体のロータ１４５は弾性体１４３の突起１４３ａに圧接される。このとき、楕円振動している弾性体１４３の突起１４３ａは、ロータ１４５に周方向へ摩擦力を加え、ロータ１４５を所定の方向へ回転させる。
【００５１】
一方、第１の弾性部材１５は、プレート１４１を押して第１の移動体１２の側面に ロータ１４５の側面を圧接させる。このとき、ロータ１４５の側面と第１の移動体１２の側面との間にＸ方向への摩擦力を生じ、第１の移動体１２は、案内レール１１ａ、１１ａに案内されてＸ方向へ移動する。
また、第２の超音波モータ１６は、同様の動作によりＹ方向へ第２の移動体１３を移動させる。これにより、第２の移動体１３をＸ−Ｙ平面上で自在に移動させる。
【００５２】
ここで、光軸補正レンズ１３１に光が入射したとき、光軸補正レンズ１３１は、第２の移動体１３に伴って移動して、入射した光を屈折させて光軸誤差を補正する。補正された光は、窓１１ｃ、窓１２ｄを通過して出射する。
【００５３】
また、例えば、第１の移動体１２を手動でＸ方向へ移動させたい場合、第１の超音波モータ１４の、例えば第１の分極部のみを励振させて、弾性体１４３に第１の屈曲振動波のみを生じさせればよい。
このとき、弾性体１４３の突起１４３ａは、弾性体１４３の厚み方向に振動するのみで、ロータ１４５に回転方向の摩擦力を加えないので、ロータ１４５は、回転方向に対して静止状態になると共に、厚み方向に対して不定状態となり、見かけ上の摩擦係数が極めて小さくなる。したがって、第１の移動体１２は、Ｘ方向又は逆方向へ手で押して動かすことができる。
【００５４】
最後に、ステージの使用を終了するときには、リード線１４９からの駆動信号の供給を停止すればよい。
このとき、各超音波モータ１４、１６のロータ１４５は、弾性体１４３の突起１４３ａとの間で制動力が働き、所望の位置で停止状態を保つ。
【００５５】
以上より、本実施の形態によれば、各圧電素子１４４により弾性体１４３に第１の屈曲振動波と第２の屈曲振動波とを生じさせ、第１の屈曲振動波と第２の屈曲振動波とにより各弾性体１４３を楕円振動させ、楕円振動する各弾性体１４３の突起１４３ａにより摩擦力を加えて各ロータ１４５を回転させる一方、各ロータ１４５の側面と各移動体１２、１３の側面とを圧接させて、各ロータ１４５と各移動体との間に摩擦力を生じさせ、この摩擦力により各移動体をＸ方向、Ｙ方向へ移動させるようにしたので、第２の移動体は、Ｘ−Ｙ平面上を自在に移動する。
【００５６】
また、光軸補正レンズ１３１に光が入射したとき、光軸補正レンズ１３１は、第２の移動体１３に伴って移動し、光を屈折させるようにしたので、光の光軸誤差を補正する。
また、一方の分極部を励振させて、弾性体１４３に一方の屈曲振動波を生じさせると、弾性体１４３の突起１４３ａは、弾性体１４３の厚み方向に振動するのみで、ロータ１４５に回転方向の摩擦力を加えず、ロータ１４５は浮上状態になるので、各移動体１２、１３は、案内レール１１ａ、１２ｂに沿って手で押して動かすことができる。また、二つの屈曲定在波を時間的に同位相で生じさせることによっても実現可能である。
【００５７】
また、各超音波モータ１４、１６のロータ１４５は、弾性体１４３の突起１４３ａとの間で制動力が働き、これはロータ145と突起１４３aの位置に影響されない為位置決め精度は高くなる。
なお、本実施の形態は、進行波方式に限らず、定在波方式の超音波モータを利用したステージにも適用してもよい。この場合、定在波はロータ１４５を正・逆方向に駆動させるための位置的に位相のづれた二つの定在波が発生可能であり、駆動時にはいづれか一方の定在波を発生させ、手動で動かす場合には両方の定在波を動じに発生させることで上記と同様のステージが構成できる。
【００５８】
《実施の形態３》
図８は、本発明を適用した実施の形態３に係わる圧電アクチュエータもしくは超音波モータを利用したステージを用いた印刷装置の主要構造を示す図である。印刷装置の主要部は、レーザー光発生装置２１、２２と、レーザー光発生装置２１、２２の下流に配設した本発明の第２の移動体としての移動ステージ２３、２４と、移動ステージ２３、２４の下流に配設したハーフミラー２５と、ハーフミラー２５の下流に配設したポリゴンスキャナ２６と、ポリゴンスキャナ２６の下流に配設したｆθレンズ２７と、ｆθレンズ２７の下流に配設した検出素子２８ａ、２８ｂから構成されている。
【００５９】
ここで、移動ステージ２３、２４は、中央部に本発明の光軸補正レンズとしてのシリンドリカルレンズ２３１、２４１を設けており、この光軸補正レンズ２３１、２４１によりレーザー光Ｄ、Ｅの光軸を調整する。そして、シリンドリカルレンズ２３１、２４１は図示しない圧電アクチュエータもしくは超音波モータにより２次元平面上を自在に移動する。
【００６０】
次に、この印刷装置の使用方法について説明する。
レーザー光発生装置２１、２２から発射されたレーザー光Ｄ、Ｅは、シリンドリカルレンズ２３１、２４１を通過する。レーザー光Ｄはハーフミラー２５を通過してポリゴンスキャナ２６に入射し、レーザー光Ｅはハーフミラー２５で反射されてポリゴンスキャナ２６に入射する。レーザ光Ｄ、Ｅは等速回転するポリゴンスキャナ２６により反射され、ｆθレンズ２７に入射される。レーザー光Ｄ、Ｅは、ｆθレンズ２７により走査方向の間隔をリニアにされ、図示しない感光ドラムに入射され、感光ドラム上に潜像が形成される。
【００６１】
一方、例えば、レーザー光Ｄの光軸とレーザー光Ｅのとの間に光軸誤差が生じると、検出素子２８ａ、２８ｂは、この光軸誤差を検出し、この検出信号を、図示しない制御装置に出力する。制御装置は、光軸補正情報を生成するし、移動ステージ２３、２４は、この光軸補正情報に基づいて、圧電アクチュエータもしくは超音波モータによりそれぞれ所定の方向へ移動する。シリンドリカルレンズ２３１、２４１は、移動ステージ２３、２４に伴って移動して、レーザー光Ｄ、Ｅの進行方向を調整し、光軸誤差を補正する。
【００６２】
以上より、本実施の形態によれば、シリンドリカルレンズ２３１、２４１を設けた移動ステージ２３、２４を圧電アクチュエータもしくは超音波モータにより移動させるようにしたので、レーザー光Ｆ、Ｇの光軸誤差は補正される。
【００６３】
《実施の形態４》
本形態の特徴は、本発明を適用した圧電アクチュエータもしくは超音波モータを利用したステージを電子機器に用いた点にある。
ここで、電子機器には、例えば、測定器、加工物（例えば、ウエハ）の製造装置、メディアを利用した磁気記録装置が挙げられる。本発明のステージは測定器の移動ステージ、加工物の移動ステージ、磁気記録のメディアの移動に用いられる。
以上より、本実施の形態によれば、圧電アクチュエータもしくは超音波モータを利用したステージを用いた電子機器が実現される。
【００６４】
【発明の効果】
以上より、請求項１記載の発明によれば、圧電アクチュエータもしくは超音波モータと移動体との間に駆動力の伝達機構を設ける必要がなく、装置構成が簡単かつ小型になる。
また、駆動力の伝達機構の設置に伴うバックラッシュ、誤差を生ぜず、また、
超音波モータは摩擦駆動の為移動体の位置によらずどこでも停止することが出来る為、移動体の位置決め精度が高い。
さらに、電磁ノイズを発生しないので、磁化を避ける環境下においても使用で
きる。
【００６５】
請求項２記載の発明によれば、加圧機構は、圧電アクチュエータもしくは超音波モータを移動体に加圧して、超音波モータと移動体との間に適切な摩擦力を生じさせるようにしたので、移動体を適切な速度で移動させる。
請求項３記載の発明によれば、圧電素子により弾性体に第１の屈曲振動波と第２の屈曲振動波とを生じさせるとともに、第１の屈曲振動波と第２の屈曲振動波とのより弾性体に楕円振動を生じさせ、移動体に摩擦力を加えるようにしたので、移動体を移動方向へ移動させる。
【００６６】
請求項４記載の発明によれば、伸縮振動波と屈曲振動波とにより楕円振動を生じさせ、この楕円振動に基づいて移動体に摩擦力を加える。
請求項５記載及び請求項６記載の発明によれば、移動体に対して移動方向へ摩擦力を加えず移動方向と垂直方向にのみ力を加え、移動体をその場所で静止した状態にするようにしたので、他の駆動方法または手動で移動方向へ移動体を移動させる。
【００６７】
請求項７記載の発明によれば、移動体とともに光軸補正レンズは移動され、光の光軸誤差を補正する。
請求項８記載の発明によれば、印刷装置の移動体とともに光軸補正レンズを移動させ、レーザー光の光軸誤差を補正する。
請求項９記載の発明によれば、超音波モータを利用したステージを用いた電子機器が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した実施の形態１の圧電アクチュエータを用いたステージを示す説明図である。
【図２】図１に係わる圧電アクチュエータの圧電振動子を示し、（ａ）は圧電振動子の斜視構造、（ｂ）は第１の圧電振動子の平面構造、（ｃ）、（ｄ）は第２の圧電振動子の構造を示す説明図である。
【図３】図１に係わる圧電振動子の変形例を示し、（ａ）は圧電振動子の斜視構造、（ｂ）は圧電振動子の平面構造を示す説明図である。
【図４】図１に係わる圧電アクチュエータの回路結線の一例を示す説明図である。
【図５】図１に係わる圧電アクチュエータの回路結線の一例を示す説明図である。
【図６】本発明を適用した実施の形態２の超音波モータを利用したステージの斜視構造を示す説明図である。
【図７】図６に係わる超音波モータの一部を破断した構造を示す説明図である。
【図８】本発明を適用した実施の形態３に係わる圧電アクチュエータもしくは超音波モータを利用したステージの印刷装置の主要構造を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 支持台
２ 第１の移動体
３ 第２の移動体
４ 第１の圧電アクチュエータ
５ 第１の弾性部材
６ 第２の圧電アクチュエータ
７ 第２の弾性部材
１１ 支持台
１２ 第１の移動体
１３ 第２の移動体
１４ 第１の超音波モータ
１５ 第１の弾性部材
１６ 第２の超音波モータ
１７ 第２の弾性部材
２１、２２ レーザー光発生装置
２３、２４ 移動ステージ
２５ ハーフミラー
２６ ポリゴンスキャナ
２７ ｆθレンズ
２８ａ、２８ｂ 検出素子
４１、６１ 圧電振動子
４４ 第１の圧電振動子
４５ 第２の圧電振動子
１３１ 光軸補正レンズ
１４３ 弾性体
１４４ 圧電素子
１４５ ロータ
２３１、２４１ シリンドリカルレンズ
Ａ 伸縮振動波
Ｂ１、Ｂ２ 屈曲振動波
Ｃ１、Ｃ２ 屈曲振動
Ｄ レーザー光
Ｅ レーザー光
Claims (12)
- 支持台と、
前記支持台に対して一の方向に移動自在な第１の移動体と、前記第１の移動体に伴って一の方向へ移動するとともに、前記一の方向と異なる他の方向へ移動自在な第２の移動体と、を備えたステージにおいて、
前記第１の移動体に当接させて、この移動体を前記一の方向へ移動させる第１の圧電アクチュエータもしくは超音波モータと、
前記第２の移動体に当接させて、この移動体を前記他の方向へ移動させる第２の圧電アクチュエータもしくは超音波モータと、
を備え、
前記支持台は前記第１の圧電アクチュエータもしくは超音波モータに設けられた第１の支持部材を前記第１の移動体の方向に移動可能に案内する案内部を有し、前記第１の移動体は前記第２の圧電アクチュエータもしくは超音波モータに設けられた第２の支持部材を前記第２の移動体の方向に移動可能に案内する案内部を有したことを特徴とするステージ。 - 前記第１の支持部材に加圧力を加え前記第１の圧電アクチュエータもしくは超音波モータを前記第１の移動体に加圧する第１の加圧機構と、
前記第２の支持部材に加圧力を加え前記第２の圧電アクチュエータもしくは超音波モータを前記第２の移動体に加圧する第２の加圧機構と、
を備えたことを特徴とする請求項１記載のステージ。 - 前記第１の超音波モータ又は前記第２の超音波モータの少なくとも一方は、弾性体と、この弾性体に第１の屈曲振動波と該屈曲振動波に対して位相のずれた第２の屈曲振動波とを生じさせる圧電素子とを備えることを特徴とする請求項１記載の超音波モータを利用したステージ。
- 第1の屈曲振動波と第2の屈曲振動波の合成により進行波を発生させ、移動体を駆動することを特徴とする請求項3記載の超音波モータを利用したステージ。
- 移動体の駆動力を与える突起は弾性体上で第1の屈曲振動波と第2の屈曲振動波の腹と節の中間に設けられ、移動体はどちらか一方の屈曲振動波によって駆動されることを特徴とする請求項3記載の超音波モータを利用したステージ。
- 前記第１の圧電アクチュエータ又は前記第２の圧電アクチュエータの少なくとも一方は、伸縮振動波を生じさせる第１の圧電振動子と、この第１の圧電振動子に接合され、屈曲振動波を生じさせる第２の圧電振動子とを備え、前記伸縮振動波と前記屈曲振動波とにより楕円振動を生じさせ、この楕円振動に基づいて移動体に摩擦力を加えることを特徴とする請求項１記載のステージ。
- 前記弾性体に前記第１の屈曲振動波、又は前記第２の屈曲振動波の一方のみを生じさせることを特徴とする請求項４記載の超音波モータを利用したステージ。
- 前記弾性体に第1の屈曲振動波と第2の屈曲振動波の両方を時間的に同位相で生じさせることを特徴とする請求項4ないし5記載の超音波モータを利用したステージ。
- 前記第１の圧電振動子により伸縮振動波のみを生じさせることを特徴とする請求項６記載の超音波モータを利用したステージ。
- 前記第２の移動体には、光の光軸誤差を補正する光軸補正レンズを設けることを特徴とする請求項１記載の超音波モータを利用したステージ。
- 請求項１０記載の圧電アクチュエータもしくは超音波モータを利用したステージを備え、レーザー光の光軸誤差を補正したことを特徴とする印刷装置。
- 請求項１から請求項１０の何れかに記載の圧電アクチュエータもしくは超音波モータを利用したステージを備えたことを特徴とする電子機器。
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