JP5838699B2 - シャッター装置集合体 - Google Patents
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[適用例1]
本発明のシャッター装置集合体は、開状態と閉状態とを切り替えることのできるシャッター装置を複数備えるシャッター装置集合体であって、
互いに直交する2軸を第1軸および第2軸とし、前記第1軸と平行な方向を第1軸方向とし、前記第2軸と平行な方向を第2軸方向としたとき、
前記複数のシャッター装置は、
シャッター部と、
前記シャッター部を前記第1軸方向に移動するための駆動部と、
前記駆動部の駆動力を前記シャッター部に伝達するために、前記駆動部と前記シャッター部を連結している連結部と、を有し、
前記複数のシャッター部は、前記第2軸方向に並設されるとともに、前記第1軸および前記第2軸を含む同一平面上に位置し、
前記複数の駆動部は、第2軸方向に対して傾斜して配列し、
前記複数の連結部は、前記第1軸方向に延在して前記シャッター部と連結する第1連結部と、前記第1連結部と前記駆動部とを連結し、前記第2軸方向の成分を有する方向に延在する第2連結部と、を有していることを特徴とする。
これにより、複数のシャッター部の配置と、複数の駆動部の配置とを独立して設定することができる。言い換えれば、複数のシャッター部の配置を設定する際に、複数の駆動部の配置を考慮する必要がない。したがって、シャッター部の小型化を図りつつ、複数のシャッター部を第2軸方向により狭いピッチで並設することができ、シャッター装置集合体の小型化を図ることができる。また、シャッター部と当該シャッター部に対応する振動子との離間距離を複数のシャッター装置間でほぼ等しくすることができ、複数の振動子の共振周波数の調整をほぼ同条件で行うことができる。また、連結部の構成が簡単となる。
本発明のシャッター装置集合体では、前記第1連結部および前記第2連結部の一方が他方に対して搖動可能となっていることが好ましい。
駆動部とシャッター部とが第2軸方向にずれているため、駆動部からの力の一部は、円運動としてシャッター部に伝達される。そのため、第1連結部と第2連結部とある程度のぐらつきを持って連結することにより、当該ぐらつきによって前記円運動を吸収することができ、第2連結部から第1連結部へ円運動が伝達されるのを防止または抑制することができる。その結果、第1連結部へは、第1軸方向の直線運動のみが伝達され、シャッター部をより円滑に第1軸方向へ移動させることができる。
本発明のシャッター装置集合体では、前記第2連結部は、前記第1軸および前記第2軸を含む平面視にて、前記第1軸および前記第2軸に対して傾斜した方向に延在する部分を有していることが好ましい。
これにより、第2連結部から第1連結部へ円運動が伝達されるのを防止または抑制することができる。その結果、第1連結部へは、第1軸方向の直線運動のみが伝達され、シャッター部をより円滑に第1軸方向へ移動させることができる。
本発明のシャッター装置集合体では、前記複数の連結部は、配列に従って前記第1連結部の長さが長くなるに連れて、前記第2連結部の長さが短くなるように構成されていることが好ましい。
これにより、複数のシャッター装置間での、連結部の全長のずれを少なくすることができる。そのため、複数のシャッター装置間で、例えば、連結部の重量のずれを少なくすることができ、複数のシャッター装置の動作性(シャッター部の移動速度等)を互いにほぼ等しくすることができる。
本発明のシャッター装置集合体では、前記複数の駆動部を前記第1軸および前記第2軸の両軸に直交する方向に複数段に分けて配置することが好ましい。
これにより、シャッター装置集合体の平面的な広がりを抑えることができ、より一層の小型化を図ることができる。
本発明のシャッター装置集合体では、前記シャッター部の移動を規制する規制手段を有していることが好ましい。
これにより、シャッター部の移動を規制することができ、シャッター部を毎回同様の移動距離で移動させることができる。これにより、振動子の共振周波数の調整を毎回同様に行うことができるため、高精度な周波数調整が可能となる。
本発明のシャッター装置集合体では、前記駆動部は、自己保持型かつ直動型のソレノイドアクチュエーターであって、前記第1軸方向に往復移動可能なシャフトを有し、前記シャフトと前記連結部とが連結していることが好ましい。
これにより、シャッター部の移動速度を高めることができる。また、作動時のみの通電であるため、省電力駆動を実現することができ、さらには、駆動部の発熱を抑えることができる。
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態にかかるシャッター装置集合体を適用した周波数調整装置の概略図、図2および図3は、本発明の第1実施形態にかかるシャッター装置集合体の平面図(上面図)、図4は、図2に示すシャッター装置集合体の断面図、図5は、図2に示すシャッター装置集合体の作動を説明するための図(側面図)である。
1.周波数調整装置100
図1に示す周波数調整装置100は、内部を所望の環境とすることのできるチャンバー110と、複数のシャッター装置1が並設してなるシャッター装置集合体10と、イオンガン120と、遮蔽板130とを有している。なお、シャッター装置1の枚数は、特に限定されず、例えば、10〜50程度とすることができる。
複数のシャッター装置1は、それぞれ、独立して駆動が制御されており、イオンビームIBの通過を許容する開状態と、イオンビームIBを遮断する閉状態とを切り替えることができる。
図2に示すように、シャッター装置集合体10は、複数(本実施形態では8つ)のシャッター装置1と、これら複数のシャッター装置1を支持する支持部8とを有している。また、複数のシャッター装置1は、それぞれ、x軸方向に往復移動(摺動)可能なシャッター部2と、シャッター部2をx軸方向へ往復移動させる駆動部3と、シャッター部2と駆動部3とを連結し、駆動部3からの駆動力をシャッター部2に伝達する連結部4と、シャッター部2の移動を規制する規制手段6とを有している。
次いで、シャッター装置1の構成について説明するが、複数のシャッター装置1の構成は、互いに同様であるため、以下では、1つのシャッター装置1について代表して説明し、他のシャッター装置については、その説明省略する。
シャッター部2は、z軸方向を厚さとする板状をなし、x軸方向に延在している。シャッター部2の幅(y軸方向の長さ)としては、特に限定されず、振動子9の大きさ等によって異なるが、例えば、1mm以上、2mm以下程度であるのが好ましい。このような幅とすることにより、シャッター部2を十分に小さくすることができる。
駆動部3は、シャッター部2をx軸方向に摺動(往復移動)させるための駆動源である。このような駆動部3としては、シャッター部2をx軸方向に摺動させることができれば特に限定されない。
本実施形態では、駆動部3として、直動型のソレノイドアクチュエーターを用いており、本体31と、本体31に対してx軸方向に往復移動することのできるシャフト32とを有している。このようなリニア型ソレノイドアクチュエーターを用いることにより、駆動部3の小型化を図ることができるとともに、駆動部3からの駆動力を効率的にシャッター部2に伝達することができる。
このような駆動部3は、支持部8が有する第1、第2ベース板81、82のいずれか一方に支持されている。
連結部4は、駆動部3のシャフト32とシャッター部2とを連結し、駆動部3からの駆動力、すなわちシャフト32のx軸方向への変位をシャッター部2に伝達する機能を有する。
図2に示すように、このような連結部4は、第1連結部41と第2連結部42とにより構成されている。
このような形状の連結部4によれば、簡単な構成で、駆動部3のシャフト32と、シャッター部2とをy軸方向にずらすことができる。より具体的には、図2に示すように、シャフトの駆動軸(中心軸)x1と、シャッター部2の駆動軸(中心軸)x2とをy軸方向にずらすことができる。そのため、駆動部3の大きさに関わらず、複数のシャッター装置1のシャッター部2をy軸方向に狭ピッチで並設することができる。なお、このような効果については、後に詳細に説明する。
なお、図4に示すように、連結部4は、シャフト32とのz軸方向の位置合わせを行うために、必要に応じて、その途中にてz軸方向に延在する部分を有していてもよい。すなわち、z軸方向に段差を有するような形状であってもよい。
以上のような連結部4は、第1ベース板81に支持されている。第1ベース板81には、x軸方向に離間し、上面から突出する突出部811、812が設けられており、この突出部811、812の頂面に連結部4の下面が接触している。このような構成とすることにより、連結部4と第1ベース板81との接触面積を小さくすることができ、その分、連結部4と第1ベース板81との間の摩擦抵抗が低減される。そのため、連結部4の摺動性が向上し、シャッター装置1をより円滑に作動させることができる。
また、シャッター部2のx軸方向の往復移動を円滑に行うために、第1ベース板81には、連結部4を挟んで両側に位置するガイド部84、85が設けられている。これにより、連結部4のy軸方向の変位が抑制され、シャッター部2をx軸方向に円滑に摺動させることができる。
規制手段6は、シャッター部2の移動を規制する機能を有する。図2に示すように、このような規制手段6は、ストッパー61を有している。第2連結部42がストッパー61に接触し、シャフト32のそれ以上の突出、すなわち、シャッター部2のそれ以上の先端側への移動が規制される。これにより、シャッター部2の移動を規制することができ、シャッター部2を毎回同様の移動距離で移動させることができる。これにより、振動子9の共振周波数の調整を毎回同様に行うことができるため、高精度な周波数調整が可能となる。
図2に示すように、複数のシャッター部2は、y軸方向に沿って並設されている。なお、隣り合う一対のシャッター部2の離間距離としては、特に限定されないが、0.1mm以上、0.5mm以下程度であるのが好ましい。これにより、複数のシャッター部2を十分に狭いピッチで配列することができるため、シャッター装置集合体10の小型化を図ることができる。また、定められた領域内により多くのシャッター部2を配置することができるため、同時に共振周波数を調整することのできる振動子9の数を多くすることができ、振動子9の共振周波数調整を効率的に行うことができる。
離間距離が長い方のシャッター装置1では、離間距離が短い方のシャッター装置1よりも、開状態のシャッター装置1を通過したイオンビームIBの回り込みが大きくなる。イオンビームIBの回り込みが大きくなるに連れて、イオンビームIBが振動子9の所定位置に効率的に照射されず振動子9の単位時間当たりの質量減少量が減少したり、振動子9の側面や裏面等の除去を望んでいない部分が除去されたりし、振動子9の共振周波数調整の精度が悪化する。
そのため、複数のシャッター装置1間で振動子9との離間距離が異なっていると、複数の振動子9間で質量が減少する速度や、除去される領域が異なり、複数の振動子9を等しい条件で処理することができない。これにより、振動子9の共振周波数調整の精度が低下したり、共振周波数調整が煩雑化したりする。
第1のベース板81には、図2、図3中の下側から奇数番目に当たる複数のシャッター部2(2’)と連結する駆動部3(3’)が、シャッター部2’の並び順と同順で配置されている。一方、第2のベース板82には、図2、図3中の下側から偶数番目に当たる複数のシャッター部2(2”)と連結する駆動部3(3”)が、シャッター部2”の並び順と同順で配置されている。
以上、複数のシャッター装置1の配置について説明した。
また、本実施形態では、複数の駆動部3が、z軸方向に複数段(2段)に分かれて支持部8に支持されているため、シャッター装置集合体10のxy平面の広がりを抑えることができ、より一層の小型化を図ることができる。なお、複数の駆動部3は、3段以上に分かれて支持部8に支持されていてもよいし、1段にすべてが支持されていてもよい。何段に分けて支持するかは、チャンバー110の形状や、駆動部3の数、大きさ等によって適宜設定することができる。
次に、周波数調整装置100を用いた振動子9の周波数調整方法について説明する。
周波数調整装置100による振動子9の周波数調整は、1つのシャッター装置1の直上に1つの振動子9が位置するように、複数の振動子9をチャンバー110内に配置し、チャンバー110内を減圧状態(好ましくは、真空状態)とした状態にて行われる。また、振動子9の共振周波数を断続的に検知しながら行われ、この検知結果は、リアルタイムに図示しない制御手段に送られる。
次に、本発明のシャッター装置集合体の第2実施形態について説明する。
図6は、本発明の第2実施形態に係るシャッター装置集合体の各シャッター装置が有する連結部の斜視図である。
以下、第2実施形態のシャッター装置集合体について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
具体的には、第1の連結部41Aの基端部には、上面に開放する凹部411Aが形成されており、第2の連結部42Aの先端部には、下面に開放する凹部421Aが形成されている。そして、これら凹部411A、421が互いに係合することにより、第1連結部41Aと第2連結部42Aとが連結している。
なお、第1連結部41Aと第2連結部42Aの連結方法は、上記のような効果を発揮することができれば、特に限定されない。例えば、第1の連結部41Aの基端部にy軸方向に貫通する貫通孔を形成し、この貫通孔に第2連結部42Aの先端部を挿入することにより、第1連結部41Aと第2連結部42Aとを連結してもよい。
次に、本発明のシャッター装置集合体の第3実施形態について説明する。
図7は、本発明の第3実施形態に係るシャッター装置集合体が有するシャッター装置の上面図である。なお、図7では、説明の便宜上、1つのシャッター装置を図示しており、その他の構成については、図示を省略している。
本発明の第3実施形態にかかるシャッター装置集合体は、各シャッター装置が有する連結部の構成が異なる以外は、前述した第1実施形態と同様である。なお、前述した第1実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。なお、シャッター装置集合体が有する複数のシャッター装置は、互いに構成が同様であるため、以下では、1つのシャッター装置について代表して説明し、他のシャッター装置については、その説明を省略する。
ここで、前述したように、駆動部3のシャフト32(移動軸x1)と、シャッター部2(移動軸x2)とがy軸方向にずれているため、駆動部3のシャフト32のx軸方向の直線運動の一部は、z軸周りの円運動としてシャッター部2(第1連結部41B)に伝達される。
以上のような第3実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
また、前述した実施形態では、イオンビームによって振動子の質量を減少させることにより振動子の共振周波数を変更する方法について説明したが、これに限定されず、例えば蒸着によって金属粒子を振動子に付着させ、振動子の質量を増加させることにより、振動子の共振周波数を変更してもよい。
Claims (7)
- 開状態と閉状態とを切り替えることのできるシャッター装置を複数備えるシャッター装置集合体であって、
互いに直交する2軸を第1軸および第2軸とし、前記第1軸と平行な方向を第1軸方向とし、前記第2軸と平行な方向を第2軸方向としたとき、
前記複数のシャッター装置は、
シャッター部と、
前記シャッター部を前記第1軸方向に移動するための駆動部と、
前記駆動部の駆動力を前記シャッター部に伝達するために、前記駆動部と前記シャッター部を連結している連結部と、を有し、
前記複数のシャッター部は、前記第2軸方向に並設されるとともに、前記第1軸および前記第2軸を含む同一平面上に位置し、
前記複数の駆動部は、第2軸方向に対して傾斜して配列し、
前記複数の連結部は、前記第1軸方向に延在して前記シャッター部と連結する第1連結部と、前記第1連結部と前記駆動部とを連結し、前記第2軸方向の成分を有する方向に延在する第2連結部と、を有していることを特徴とするシャッター装置集合体。 - 前記第1連結部および前記第2連結部の一方が他方に対して搖動可能となっている請求項1に記載のシャッター装置集合体。
- 前記第2連結部は、前記第1軸および前記第2軸を含む平面視にて、前記第1軸および前記第2軸に対して傾斜した方向に延在する部分を有している請求項1または2に記載のシャッター装置集合体。
- 前記複数の連結部は、配列に従って前記第1連結部の長さが長くなるに連れて、前記第2連結部の長さが短くなるように構成されている請求項1ないし3のいずれかに記載のシャッター装置集合体。
- 前記複数の駆動部を前記第1軸および前記第2軸の両軸に直交する方向に複数段に分けて配置する請求項1ないし4のいずれかに記載のシャッター装置集合体。
- 前記シャッター部の移動を規制する規制手段を有している請求項1ないし5のいずれかに記載のシャッター装置集合体。
- 前記駆動部は、自己保持型かつ直動型のソレノイドアクチュエーターであって、前記第1軸方向に往復移動可能なシャフトを有し、前記シャフトと前記連結部とが連結している請求項1ないし6のいずれかに記載のシャッター装置集合体。
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