JP6141696B2 - ステージ機構 - Google Patents

Description

本発明は、ステージ機構に関する。特に、ステージ機構の側方に所定の送り機構部品を設け、かつ、所定のガイド部材および所定の押圧ボルト部材を備えることにより、ヨーイングの発生を効果的に抑制し、ワークの移動を精密に行うことができる超薄型ステージ機構に関する。

従来、切削、研削、研磨等を行う加工機や顕微鏡等において、ワークを往復移動させるためのステージ機構が広く知られている。
かかるステージ機構は、基本的に、固定ステージと、可動ステージと、送りネジおよびナット部材を含む送り機構部品と、から構成され、送りネジを回転させることによって、固定ステージは停止したままで、可動ステージおよびこれに固定されたワークを往復移動させることができる。

また、このようなステージ機構においては、ワークの移動を極めて精密に行う場合、送りネジと、ナット部材と、の間におけるバックラッシュを最小限に抑制することが要求される。
そこで、かかる要求に応えるべく、送り機構部品が所定のバックラッシュ吸収部材を備えることを特徴とするステージ機構（特許文献１参照）や、送り機構部品とは別に、所定の固定部材を備えることを特徴とするステージ機構（特許文献２参照）が提案されている。

すなわち、特許文献１には、図１０（ａ）〜（ｂ）に示すように、固定ステージ２１１と、当該固定ステージ２１１の表面に沿ってスライドする可動ステージ２１２と、を含むステージ機構２１０であって、固定ステージ２１１に形成した座繰り部２１３に、送りネジ２１５および一つまたは二つ以上のバックラッシュ吸収部材２１６が設けてあり、かつ、送りネジ２１５の送りに同期して、可動ステージ２１２をスライドさせるための連結部材２１８が設けてあることを特徴とするステージ機構２１０が開示されている。

また、特許文献２には、図１１に示すように、ワークを固定するステージ３０３を加工機の加工軸に設置し、このステージ３０３の位置を調整し所定位置に固定するステージ固定装置３００において、ステージ３０３に設けられ、その移動方向Ｘと同方向に延在した棒状部材３０６と、棒状部材３０６をステージ３０３の移動方向Ｘに対して直交する方向Ｙから面接触で固定する固定部材３０７と、を具備することを特徴とするステージ固定装置３００が開示されている。

特許４８３８４０２号公報（特許請求の範囲等） 特開２００３−４８１２９号公報（特許請求の範囲等）

しかしながら、特許文献１に記載されたステージ機構２１０は、固定ステージ２１１に対して座繰り部２１３を設け、当該座繰り部２１３の内部に送りネジ２１５を挿入する構成であることから、厚さ２０ｍｍ以下といった超薄型ステージ機構を実現することが困難になるという問題が見られた。
すなわち、固定ステージ２１１が単独で送りネジ２１５を内部に収容しなければならないことに起因して、固定ステージ２１１を所定以上の厚さとする必要が生じるため、ステージ機構２１０の全体としての厚さを超薄型ステージのレベルにまで薄くすることが困難になるという問題が見られた。

一方、特許文献２に記載されたステージ固定装置３００は、送りネジ３０４がステージ固定装置３００の側方に設けてあることから、固定ステージ３０２を所定以上の厚さとする必要はない。
しかしながら、ステージ３０３に対して、その移動方向Ｘと同方向に延在した棒状部材３０６を設ける必要があることから、ステージ３０３を所定以上の厚さとする必要が生じるため、ステージ固定装置３００の全体としての厚さを超薄型ステージのレベルにまで薄くすることが困難になるという問題が見られた。
また、特許文献２に記載されたステージ固定装置３００は、送りネジ３０４がステージ固定装置３００の側方に設けてあることから、ステージ３０３を移動させる際に、ステージ３０３が水平面内で回転する現象（以下、ヨーイングと称する。）が生じ易く、ワークの移動を精密に行うことが困難になるという問題が見られた。

そこで、本発明者らは鋭意検討した結果、ステージ機構の側方に所定の送り機構部品を設け、かつ、所定のガイド部材および所定の押圧ボルト部材を備えることにより、ステージ機構の厚さを２０ｍｍ以下にまで薄くすることができるとともに、ヨーイングの発生についても効果的に抑制できることを見出し、本発明を完成させたものである。
すなわち、本発明は、ヨーイングの発生を効果的に抑制し、ワークの移動を精密に行うことができる超薄型ステージ機構を提供することを目的とする。

本発明によれば、固定ステージと、当該固定ステージの表面に沿ってスライドする可動ステージと、を含むステージ機構であって、
固定ステージの側面に固定されたナット部材と、可動ステージの側面に固定されたネジ止め部材と、ナット部材のネジ溝に沿って回転移動するとともにネジ止め部材に対して回転可能に固定されてなる送りネジと、から構成された送り機構部品と、
固定ステージの上面に設けられた第１のガイド溝と、可動ステージの下面に設けられた第２のガイド溝と、第１のガイド溝および第２のガイド溝に嵌合する金属片と、から構成されたガイド部材と、
固定ステージと、可動ステージとを、上下方向に連結するとともに、２つの部材間の摺接力を調整するための押圧ボルト部材と、
を備え、
ナット部材が、内部にバックラッシュ吸収部材を有するとともに、バックラッシュ吸収部材が、送りネジの通過孔を有する円筒状の樹脂部材であり、
バックラッシュ吸収部材と、送りネジとの間に潤滑剤封入部を設けるとともに、当該潤滑剤封入部に潤滑剤が封入してあり、かつ、
固定ステージの厚さをＴ１ｍｍとし、可動ステージの厚さをＴ２ｍｍとし、送りネジのネジ溝を有するネジ部の直径をＴ３ｍｍとした場合に、下記関係式（１）を満足することを特徴とするステージ機構が提供され、上述した問題を解決することができる。
（Ｔ１＋Ｔ２）／Ｔ３≦４ （１）
すなわち、本発明のステージ機構であれば、ステージ機構の側方に所定の送り機構部品を設けたことから、実質的に、固定ステージおよび可動ステージの厚さが制限されないため、送りネジの直径（通常、２〜５ｍｍ）の４倍以下の超薄型ステージ機構とすることができる。
また、本発明のステージ機構であれば、所定のガイド部材および所定の押圧ボルト部材を備えることから、送り機構部品をステージ機構の側方に設けているにもかかわらず、ヨーイングの発生を効果的に抑制することができる。
したがって、本発明によれば、ヨーイングの発生を効果的に抑制し、ワークの移動を精密に行うことができる超薄型ステージ機構を実現することができる。
また、このように構成することにより、送りネジを送る際の精度が向上し、ひいては可動ステージの移動における精度が向上することから、結果的に、さらに効果的にヨーイングの発生を抑制することができる。

また、本発明のステージ機構を構成するにあたり、固定ステージの厚さＴ１を２〜１０ｍｍの範囲内の値とするとともに、可動ステージの厚さＴ２を２〜１０ｍｍの範囲内の値とすることが好ましい。
このように構成することにより、より薄型のステージ機構を得ることができる。

また、本発明のステージ機構を構成するにあたり、固定ステージの厚さＴ１および可動ステージの厚さＴ２の合計を４〜２０ｍｍの範囲内の値とすることが好ましい。
このように構成することにより、さらに薄型のステージ機構を得ることができる。

また、本発明のステージ機構を構成するにあたり、ガイド部材が複数設けてあるとともに、各ガイド部材に使用される金属片が複数の湾曲した金属片であることが好ましい。
このように構成することにより、より効果的にヨーイングの発生を抑制することができる。

また、本発明のステージ機構を構成するにあたり、送りネジが、上述したナット部材を第１のナット部材とした場合に、当該第１のナット部材とは別の第２のナット部材によって、ネジ止め部材に対して回転可能に固定されているとともに、当該第２のナット部材が、内部に送りネジ固定部材を有し、当該送りネジ固定部材が、送りネジの通過孔を有する円筒状の樹脂部材であることが好ましい。
このように構成することにより、送りネジを送る際の精度がさらに向上することから、より一段と効果的にヨーイングの発生を抑制することができる。

また、本発明のステージ機構を構成するにあたり、第２のナット部材が、当該第２のナット部材の表面から内部に貫通するように設けられた接着剤注入孔を有するとともに、第２のナット部材と、送りネジとが、接着剤注入孔から注入された接着剤によって固定されていることが好ましい。
このように構成することにより、送りネジを送る際の精度がさらに向上することから、さらに一段と効果的にヨーイングの発生を抑制することができる。

図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明のステージ機構の概要を説明するために供する図である。 図２（ａ）〜（ｂ）は、本発明のステージ機構の薄さを説明するために供する写真である。 図３は、ステージ機構を２つ重ねた使用態様を説明するために供する図である。 図４は、送り機構部品を説明するために供する図である。 図５（ａ）〜（ｂ）は、バックラッシュ吸収部材について説明するために供する図である。 図６（ａ）〜（ｃ）は、ナット部材の具体的な態様について説明するために供する図である。 図７（ａ）〜（ｂ）は、ガイド部材および押圧ボルト部材を説明するために供する図である。 図８（ａ）〜（ｂ）は、ガイド部材および押圧ボルト部材を説明するために供する別の図である。 図９は、ガイド部材の具体的な態様について説明するために供する図である。 図１０（ａ）〜（ｂ）は、従来のステージ機構について説明するために供する図である。 図１１は、従来のステージ機構について説明するために供する別の図である。

本発明の実施形態は、図１（ａ）〜（ｃ）に例示するように、固定ステージ１１と、当該固定ステージ１１の表面に沿ってスライドする可動ステージ１２と、を含むステージ機構１０であって、
固定ステージ１１の側面に固定されたナット部材１６と、可動ステージ１２の側面に固定されたネジ止め部材１７と、ナット部材１６のネジ溝に沿って回転移動するとともにネジ止め部材１７に対して回転可能に固定されてなる送りネジ１５と、から構成された送り機構部品１４と、
固定ステージ１１の上面に設けられた第１のガイド溝２０ｂと、可動ステージ１２の下面に設けられた第２のガイド溝（図示せず）と、第１のガイド溝２０ｂおよび第２のガイド溝に嵌合する金属片（図示せず）と、から構成されたガイド部材と、
固定ステージ１１と、可動ステージ１２とを上下方向に連結するとともに、２つの部材間の摺接力を調整するための押圧ボルト部材（図示せず）と、
を備え、かつ、
固定ステージ１１の厚さをＴ１ｍｍとし、可動ステージ１２の厚さをＴ２ｍｍとし、送りネジ１５のネジ溝を有するネジ部１５ｂの直径をＴ３ｍｍとした場合に、下記関係式（１）を満足することを特徴とするステージ機構１０である。
（Ｔ１＋Ｔ２）／Ｔ３≦４ （１）
以下、適宜図面を参照しながら、本発明の実施形態のステージ機構１０について、具体的に説明する。

１．基本動作
まず、図１（ａ）〜（ｃ）を用いて、本発明のステージ機構１０の基本動作を説明する。
すなわち、本発明のステージ機構１０は、ステージ機構１０の側方に、送り機構部品１４が設けてあり、かかる送り機構部品１４は、固定ステージ１１の側面に固定されたナット部材１６と、可動ステージ１２の同一側の側面に固定されたネジ止め部材１７と、送りネジ１５と、から構成される。
また、送りネジ１５は、ネジ止め部材１７に対して回転可能に固定されている一方、ナット部材１６に対しては螺合していることから、送りネジ１５を手動もしくはモーター等により回転させると、その回転力がナット部材１６に伝達される。
このとき、ナット部材１６は、送りネジ１５からの回転力に追従して回転しようとするが、ナット部材１６は、固定ステージ１１の側面に固定されているため、回転不能となっている。
したがって、送りネジ１５の回転運動は、ネジ止め部材１７を介して送りネジ１５に固定されている可動ステージ１２のスライド運動に変換されることになるため、可動ステージ１２を送りネジ１５の送りに同期させて、その軸心方向に沿って往復移動させることができる。
また、送りネジ１５の回転を停止することで、可動ステージ１２は、その位置に正確に停止することができる。
なお、図１（ａ）は、可動ステージ１２を固定ステージ１１に対して最も後退させた状態のステージ機構１０の斜視図であり、図１（ｂ）は、可動ステージ１２を固定ステージ１１に対して最も進行させた状態のステージ機構１０の斜視図である。
また、図１（ｃ）は、図１（ａ）に示すステージ機構１０を送り機構部品１４側から眺めた正面図である。

２．関係式（１）
また、本発明のステージ機構１０は、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、固定ステージ１１の厚さをＴ１ｍｍとし、可動ステージ１２の厚さをＴ２ｍｍとし、送りネジ１５のネジ溝を有するネジ部１５ｂの直径をＴ３ｍｍとした場合に、下記関係式（１）を満足することを特徴とする。
（Ｔ１＋Ｔ２）／Ｔ３≦４ （１）
この理由は、本発明のステージ機構１０であれば、ステージ機構１０の側方に所定の送り機構部品１４を設けたことから、実質的に、固定ステージ１１および可動ステージ１２の厚さが制限されないため、送りネジ１５の直径（通常、２〜５ｍｍ）の４倍以下の超薄型ステージ機構とすることができるためである。

但し、ステージ機構１０の側方に所定の送り機構部品１４を設けた場合、送りネジ１５の回転により生じる可動ステージ１２の推進力が、可動ステージ１２の片側面のみに負荷されることになるため、ステージ機構１０の上方から眺めた場合に、固定ステージ１１に対して、可動ステージ１２が水平面内において回転する現象、すなわちヨーイング現象が発生し易くなる。
この点、本発明のステージ機構１０であれば、後述するように、所定のガイド部材および所定の押圧ボルト部材を備えることから、送り機構部品１４をステージ機構１０の側方に設けているにもかかわらず、ヨーイングの発生を効果的に抑制することができる。
したがって、本発明であれば、ヨーイングの発生を効果的に抑制し、ワークの移動を精密に行うことができる超薄型ステージ機構を実現することができる。
なお、ステージ機構１０の機械的強度を考慮して、上述したＴ１、Ｔ２およびＴ３が、下記関係式（１´）を満足することがより好ましく、下記関係式（１´´）を満足することがさらに好ましい。
１．５≦（Ｔ１＋Ｔ２）／Ｔ３≦３ （１´）
２≦（Ｔ１＋Ｔ２）／Ｔ３≦２．５ （１´´）

また、送りネジ１５におけるネジ部１５ｂの直径Ｔ３が、通常、２〜５ｍｍであることを考慮すると、固定ステージ１１の厚さＴ１および可動ステージ１２の厚さＴ２の合計を４〜２０ｍｍの範囲内の値とすることが好ましく、６〜１８ｍｍの範囲内の値とすることがより好ましく、８〜１６ｍｍの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、本発明のステージ機構の実施品の写真を、図２（ａ）〜（ｂ）に示す。
これらの写真に示すように、本発明のステージ機構によれば、超薄型ステージを実現することが可能であり、具体的には、鉛筆の直径と同程度の厚さ（約８ｍｍ）とすることが可能である。

３．固定ステージ
図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、固定ステージ１１の形態としては、全体的に平板状であれば特に制限されるものではなく、通常、平板状の略直方体とすることが好ましい。
また、その寸法としては、縦幅（送りネジ１５の軸心方向の幅）を２〜１０ｃｍの範囲内の値、横幅を２〜１０ｃｍの範囲内の値とすることが好ましい。

また、固定ステージ１１の厚さＴ１を２〜１０ｍｍの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、固定ステージ１１の厚さをかかる範囲内の値とすることにより、より薄型のステージ機構１０を得ることができるためである。
すなわち、固定ステージ１１の厚さＴ１が２ｍｍ未満の値となると、固定ステージ１１の機械的な強度が過度に低下して、後述するガイド部材や押圧ボルト部材を設けた際に、微妙な歪みが生じ易くなる場合があるためである。一方、固定ステージ１１の厚さＴ１が１０ｍｍを超えた値となると、超薄型のステージ機構１０を得ることが困難になる場合があるためである。
したがって、固定ステージ１１の厚さＴ１を３〜９ｍｍの範囲内の値とすることがより好ましく、４〜８ｍｍの範囲内の値とすることがさらに好ましい。

また、固定ステージ１１の構成材料は、特に制限されるものではないが、通常、アルミニウム（アルマイト処理アルミニウムを含む。）、銅、黄銅、鉄、ニッケル、マグネシウム、タングステン、セラミック、高分子樹脂材料等の少なくとも一つであることが好ましい。
特に、アルマイト処理アルミニウムであれば、軽量性、耐食性、耐久性、加工性、熱伝導性、装飾性、および経済性等に優れていることから、固定ステージ１１の構成材料として好適である。

４．可動ステージ
図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、可動ステージ１２の形態についても、固定ステージ１１の形態と同様に、特に制限されるものではなく、通常、平板状の略直方体とすることが好ましい。
また、その寸法についても、固定ステージ１１の寸法と同様に、縦幅（送りネジ１５の軸心方向の幅）を２〜１０ｃｍの範囲内の値、横幅を２〜１０ｃｍの範囲内の値とすることが好ましい。

また、可動ステージ１２の厚さＴ２を２〜１０ｍｍの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、可動ステージ１２の厚さをかかる範囲内の値とすることにより、より薄型のステージ機構１０を得ることができるためである。
すなわち、可動ステージ１２の厚さＴ２が２ｍｍ未満の値となると、可動ステージ１２の機械的な強度が過度に低下して、後述するガイド部材や押圧ボルト部材を設けた際に、微妙な歪みが生じ易くなる場合があるためである。一方、可動ステージ１２の厚さＴ２が１０ｍｍを超えた値となると、超薄型のステージ機構１０を得ることが困難になる場合があるためである。
したがって、可動ステージ１２の厚さＴ２を３〜９ｍｍの範囲内の値とすることがより好ましく、４〜８ｍｍの範囲内の値とすることがさらに好ましい。

また、可動ステージ１２は、図１（ａ）〜（ｂ）に示すように、その表面側に、例えば、直径１〜５ｍｍのワーク固定用貫通孔１２ａが１つまたは２つ以上設けてあることが好ましい。
この理由は、かかるワーク固定用貫通孔１２ａを用いて、所定ワークをステージ機構１０に対して強固に取り付けることができるためである。
また、かかるワーク固定用貫通孔１２ａを用いて、図３に示すように、ステージ機構１０に対してさらに別のステージ機構１０を取り付けることができ、ワークを２次元方向に移動させることも可能となるためである。
この点、本発明のステージ機構１０は、超薄型ステージ機構であることから、図３に示すように複数のステージ機構１０を重ねた使用態様とした場合であっても、可動ステージ１２にワークを搭載する際に、可動ステージ１２の上方における搭載スペースを容易に確保することができる。
なお、可動ステージ１２の構成材料については、特に制限されるものではないが、固定ステージ１１の場合と同様の観点から、特に、アルマイト処理アルミニウムを用いることが好ましい。

５．送り機構部品
図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、本発明のステージ機構１０は、固定ステージ１１の側面に固定されたナット部材１６と、可動ステージ１２の側面に固定されたネジ止め部材１７と、ナット部材１６のネジ溝に沿って回転移動するとともにネジ止め部材１７に対して回転可能に固定されてなる送りネジ１５と、から構成された送り機構部品１４を備えることを特徴とする。
以下、かかる送り機構部品１４について、ナット部材１６、ネジ止め部材１７および送りネジ１５に分けて、具体的に説明する。

（１）ナット部材
図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、ナット部材１６は、固定ステージ１１の側面に固定されることを特徴とする。
また、ナット部材１６を固定ステージ１１の側面に対して固定する態様は特に制限されるものではないが、例えば、図４に示すように、ナット部材１６をホールド部材１６ｆに挿入するとともに固定ネジ１６ｇおよび接着剤等によりこれらを固定した上で、ホールド部材１６ｆをボルト等により固定ステージ１１の側面に固定することが好ましい。
なお、図４は、図１（ａ）に示すステージ機構１０のＡ−Ａ断面図である。

また、ナット部材１６の形態としては、送りネジ１５と螺合可能、つまり、送りネジ１５が、ナット部材１６のネジ溝に沿って回転移動可能な態様であれば特に制限されるものではないが、例えば、図４に示すように、送りネジ１５の軸心方向を長軸とし、これに沿った方向にネジ孔を有する円柱形または多角柱形の部材とすることが好ましい。
また、その寸法としては、通常、軸心方向の長さを２〜３０ｍｍの範囲内の値、幅を２〜３０ｍｍの範囲内の値とすることが好ましい。

また、ナット部材１６の構成材料としては、特に限定されるものではないが、特殊用途鋼鋼材であるＳＵＳ、ＳＵＨ、ＳＵＪ、ＳＵＰ、ＳＵＭや、工具鋼鋼材であるＳＫ、ＳＫＳ、ＳＫＤ、ＳＫＴ、ＳＫＨ等の少なくとも一つであることが好ましい。
中でも、ＳＵＳ３０３、ＳＵＳ４４０、ＳＫＳ、ＳＫＤを用いることが特に好ましい。

また、図４に示すように、ナット部材１６が、内部にバックラッシュ吸収部材１６ａを有することが好ましい。
この理由は、ナット部材１６がかかるバックラッシュ吸収部材１６ａを有することにより、可動ステージ１２がスライドしている間には、所定のすべり性を発揮しつつ応力を吸収して、当該可動ステージ１２のスライドを阻害することなく、その横揺れや捩れ等を防止することができ、ひいては、ヨーイングの発生をより効果的に抑制することができるためである。
一方、可動ステージ１２を固定する際には、適度に変形して、可動ステージ１２のバックラッシュを抑制し、かつ、固定した後には、十分に固化して、同様に可動ステージ１２等に発生する応力を吸収し、強固に固定状態を保持することができ、所謂「ロック性」を得ることができるためである。

また、図５（ａ）〜（ｂ）に示すように、バックラッシュ吸収部材１６ａが、送りネジ１５の通過孔１６ｂを有する円筒状の樹脂部材であることが好ましい。
この理由は、バックラッシュ吸収部材１６ａをこのように構成することにより、バックラッシュ吸収部材１６ａを容易にナット部材１６の内部に収容することができるとともに、通過孔１６ｂの直径を調整することにより、送りネジ１５に対するバックラッシュ吸収部材１６ａの接触圧力を、適宜、調整することができるためである。
また、上述した通過孔１６ｂの直径としては、送りネジ１５におけるネジ部１５ｂの外径から、ネジ溝におけるピッチ幅を差し引いた値とすることが好ましい。
また、ナット部材１６の内部にバックラッシュ吸収部材１６ａを収容する方法としては、図５（ａ）〜（ｂ）に示すように、ナット部材１６のネジ孔の一部を切削等して、バックラッシュ吸収部材１６ａを収容するためのスペース１６ｃを形成し、当該スペース１６ｃに対してバックラッシュ吸収部材１６ａを収容することが好ましい。
また、図５（ａ）〜（ｂ）に示すように、スペース１６ｃの出口部分には、折り返し部１６ｄを設けることが好ましい。
この理由は、かかる折り返し部１６ｄを設けることにより、バックラッシュ吸収部材１６ａをスペース１６ｃに対して安定的に収容および固定することができるためである。
なお、図５（ａ）は、ナット部材１６の軸心を通る面でナット部材１６を切断した場合の断面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示すナット部材１６の斜視図である。

また、バックラッシュ吸収部材１６ａの構成材料としては、有機樹脂成分とすることが好ましく、例えば、アミド樹脂（ナイロン樹脂）、ウレタン樹脂、エステル樹脂、カーボネート樹脂、アクリル樹脂、オレフィン樹脂、ゴム系樹脂（天然ゴム、スチレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエン−スチレンブロックコポリマー（ＳＢＳ）、スチレン−イソプレン−スチレンブロックコポリマー（ＳＩＳ）、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロックコポリマー（ＳＥＢＳ）等）、イミド樹脂、アミド−イミド樹脂、フェノキシ樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、エアネート樹脂、グアナミン樹脂、尿素樹脂、およびフェノール樹脂の少なくとも一つの樹脂材料から構成してあることが好ましい。
この理由は、このような熱可塑性樹脂材料や熱硬化性樹脂材料からなるバックラッシュ吸収部材１６ａであれば、バックラッシュ吸収部材１６ａの成形性やバックラッシュ吸収性等が高まり、さらに優れた可動ステージ１２の移動性や固定性を得ることができるためである。
また、特に、アミド樹脂（ナイロン樹脂）、ウレタン樹脂、およびゴム系樹脂の少なくとも一つであれば、可動ステージ１２の移動性と、固定性とのバランスをさらに良好にすることができ、かつ、耐久性等にも優れることから、より好適な構成材料として挙げることができる。

次いで、図６（ａ）〜（ｃ）を用いて、ナット部材１６の具体的な態様について説明する。
ここで、図６（ａ）は、内部にバックラッシュ吸収部材１６ａを有する２つのナット部材１６を、バックラッシュ吸収部材１６ａが収容されている側同士が向かい合うように配置し、かつ、それぞれのナット部材１６に対して送りネジ１５が螺合している状態を示した断面図である。
また、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す２つのナット部材１６の部分拡大図である。
さらに、図６（ｃ）は、内部にバックラッシュ吸収部材１６ａを有する２つのナット部材１６を、バックラッシュ吸収部材１６ａが収容されている側が同じ側（図面においては右側）となるように配置し、かつ、それぞれのナット部材１６に対して送りネジ１５が螺合している状態を示した断面図である。

図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、２つのナット部材１６を使用することにより、ナット部材１６の全体をダブルナット構造とすることができる。
かかるダブルナット構造とは、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、２つのナット部材１６の接触部分付近を境界線として、ナット部材１６のネジ山を、送りネジ１５のネジ山に対して、両側から押圧できるような構造を意味する。
かかるダブルナット構造を有するナット部材１６であれば、送りネジ１５と、ナット部材１６との間における「がた」の発生を効果的に抑制することができるため、バックラッシュ吸収部材１６ａによる応力吸収効果と相まって、すぐれた可動ステージ１２の移動性および固定性を得ることができ、ひいては、ヨーイングの発生をより効果的に抑制することができるためである。

また、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、バックラッシュ吸収部材１６ａと、送りネジ１５との間に潤滑剤封入部１６ｅを設けるとともに、当該潤滑剤封入部１６ｅに潤滑剤が封入してあることが好ましい。
この理由は、潤滑剤封入部１６ｅに潤滑剤を封入することにより、送りネジ１５を送る際の精度がより向上することから、一段と効果的にヨーイングの発生を抑制することができるためである。
すなわち、潤滑剤封入部１６ｅに封入された潤滑剤を、送りネジ１５が移動するごとにバックラッシュ吸収部材１６ａと送りネジ１５との接触面や、ナット部材１６のネジ部と送りネジ１５との接触面に供給することができる。
また、同時に、バックラッシュ吸収部材１６ａと送りネジ１５との接触面や、ナット部材１６のネジ部と送りネジ１５との接触面に供給されていた潤滑剤を、送りネジ１５が移動するごとに潤滑剤封入部１６ｅに回収することができる。
したがって、潤滑剤封入部１６ｅを設けることにより、送りネジ１５を送る際の精度を長期にわたって効果的に向上させることができる。

また、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、２つのナット部材１６を使用することにより、２つのナット部材１６の接触部分に、潤滑剤封入部１６ｅを設けることが好ましい。
この理由は、２つのナット部１６の接触部分には、ナット部材１６におけるバックラッシュ吸収部材１６ａおよび折り返し部１６ｄによって囲まれてなる空間が自然に生じることから、かかる空間をそのまま潤滑剤封入部１６ｅとして利用することができるためである。
また、潤滑剤封入部１６ｅに対して潤滑剤を封入する方法としては、まず、送りネジ１５を１つ目のナット部材１６に対して螺合した後、ナット部材１６を通過して露出した送りネジ１５のネジ部１５ｂに対して潤滑剤を塗布する。
次いで、潤滑剤が塗布された状態の送りネジ１５に対して、２つ目のナット部材１６を、１つ目のナット部材１６と接触するまで螺合することで、潤滑剤封入部１６ｅに対して効率的に潤滑剤を封入することができる。

（２）ネジ止め部材
図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、ネジ止め部材１７は、可動ステージ１２の側面に固定されることを特徴とする。
また、ネジ止め部材１７を可動ステージ１２の側面に対して固定する態様は特に制限されるものではないが、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、ネジ止め部材１７をボルト等により直接的に可動ステージ１２の側面に固定することが好ましい。

また、ネジ止め部材１７の形態としては、送りネジ１５を回転可能に固定できる態様であれば特に制限されるものではないが、例えば、図４に示すように、送りネジ１５の軸心方向と直交する面を有するとともに、当該面に送りネジ１５を貫通させるための貫通孔を有する板状部を有することが好ましい。
また、貫通孔の寸法としては、通常、直径を２〜５ｍｍの範囲内の値、長さを２〜１０ｍｍの範囲内の値とすることが好ましい。

また、ネジ止め部材１７の構成材料としては、特に限定されるものではないが、特殊用途鋼鋼材であるＳＵＳ、ＳＵＨ、ＳＵＪ、ＳＵＰ、ＳＵＭや、工具鋼鋼材であるＳＫ、ＳＫＳ、ＳＫＤ、ＳＫＴ、ＳＫＨ等の少なくとも一つであることが好ましい。
中でも、ＳＵＳ３０３、ＳＵＳ４４０、ＳＫＳ、ＳＫＤを用いることが特に好ましい。

また、図４に示すように、送りネジ１５が、上述したナット部材１６を第１のナット部材１６とした場合に、当該第１のナット部材１６とは別の第２のナット部材１８によって、ネジ止め部材１７に対して回転可能に固定されていることが好ましい。
この理由は、かかる第２のナット部材１８により、送りネジ１５を、ネジ止め部材１７に対して所定の圧力で押圧することができることから、送りネジ１５を、ネジ止め部材１７に対してより安定的に回転可能な状態で固定することができ、ひいては、ヨーイングの発生をより効果的に抑制することができるためである。

また、図４に示すように、第２のナット部材１７が、内部に送りネジ固定部材１８ａを有するとともに、当該送りネジ固定部材１８ａが、送りネジ１５の通過孔を有する円筒状の樹脂部材であることが好ましい。
この理由は、第２のナット部材１８が内部に所定の送りネジ固定部材１８ａを有することにより、送りネジ１５に対して第２のナット部材１８をより安定的に固定することができるためである。
したがって、送りネジ１５のネジ止め部材１７に対する圧力をより厳密に調整することがきることから、送りネジ１５を、ネジ止め部材１７に対してさらに安定的に回転可能な状態で固定することができ、ひいては、ヨーイングの発生をさらに効果的に抑制することができる。
なお、送りネジ固定部材１７の具体的な構成は、第１のナット部材１６におけるバックラッシュ吸収部材１６ａと同様にすることができ、第２のナット部材１８における送りネジ固定部材１８ａの収容形態も、第１のナット部材１６におけるバックラッシュ吸収部材１６ａの収容形態と同様にすることができる。

また、図４に示すように、第２のナット部材１８が、当該第２のナット部材１８の表面から内部に貫通するように設けられた接着剤注入孔１８ｂを有するとともに、第２のナット部材１８と、送りネジ１５とが、接着剤注入孔１８ｂから注入された接着剤によって固定されていることが好ましい。
この理由は、接着剤注入孔１８ｂから注入された接着剤により、送りネジ１５に対して第２のナット部材１８をより確実に固定することができるためである。
したがって、送りネジ１５のネジ止め部材１７に対する圧力をより安定的に保持することができることから、送りネジ１５を、ネジ止め部材１７に対してより一段と安定的に回転可能な状態で固定することができ、ひいては、ヨーイングの発生をより一段と効果的に抑制することができる。

また、図４に示すように、送りネジ１５の頭部１５ａとネジ止め部材１７との間、および第２のナット部材１８とネジ止め部材１７との間に、それぞれワッシャー１９を介在させることが好ましい。
この理由は、これらのワッシャー１９を介在させることにより、送りネジ１５の頭部１５ａと、ネジ止め部材１７との間、および第２のナット部材１８とネジ止め部材１７との間における摩擦を低減し、ネジ止め部材１７を送りネジ１５の頭部１５ａおよび第２のナット部材１８によって所定の圧力で挟み込みつつも、安定的に送りネジ１５およびこれに固定された第２のナット部材１８を回転させることができるためである。

（３）送りネジ
図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、送りネジ１５は、第１のナット部材１６のネジ溝に沿って回転移動するとともにネジ止め部材１７に対して回転可能に固定されていることを特徴とする。
すなわち、送りネジ１５は、第１のナット部材１６に対しては螺合する一方、ネジ止め部材１７に対しては、螺合することなく、回転可能に固定されている。

また、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、送りネジ１５は、ネジ回し等と係合する凹部を有する頭部１５ａと、第１のナット部材１６のネジ溝に沿って回転しながら進入または後退するためのネジ溝を有するネジ部１５ｂと、からなる。
また、送りネジ１５におけるネジ部１５ｂの直径Ｔ３については、送りネジ１５の機械的強度を維持しつつ、ステージ機構１０の薄型化を図る観点から、通常、２〜５ｍｍの範囲内の値とすることが好ましく、２．５〜４．５ｍｍの範囲内の値とすることがより好ましく、３〜４ｍｍの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
また、送りネジ１５におけるネジ部１５ｂの長さについては、通常、１０〜１００ｍｍの範囲内の値とすることが好ましい。
なお、送りネジ１５は、モーター等を用いて回転動作させることも好ましいが、より簡易な構成とすべく、ネジ回しや六角レンチ等を用いて、手動で回転動作させることが好ましい。

６．ガイド部材
図７（ａ）〜（ｂ）に示すように、本発明のステージ機構１０は、固定ステージ１１の上面に設けられた第１のガイド溝２０ｂと、可動ステージ１２の下面に設けられた第２のガイド溝２０ｃと、第１のガイド溝２０ｂおよび第２のガイド溝２０ｃに嵌合する金属片２０ａと、から構成されたガイド部材２０を備えることを特徴とする。
この理由は、かかるガイド部材２０を備えることにより、後述する押圧ボルト部材２２の効果と相まって、送り機構部品１４をステージ機構１０の側方に設けているにもかかわらず、ステージ機構１０の厚さを保持したまま、ヨーイングの発生を効果的に抑制することができるためである。

より具体的には、図７（ａ）に示すように、固定ステージ１１の上面に対し、送りネジ１５の軸心方向と平行になるように、第１のガイド溝２０ｂを形成する。
また、図７（ａ）に示すように、可動ステージ１２の下面に対しても、送りネジ１５の軸心方向と平行になるように、第２のガイド溝２０ｃを形成し、図７（ｂ）に示すように、かかる第２のガイド溝２０ｃの中に、所定長さの金属片２０ａを圧入することによって、可動ステージ１２の下面に金属片２０ａの一部が突出した構成とする。
次いで、可動ステージ１２の下面において一部突出した状態の金属片２０ａが、固定ステージ１１の上面に形成された第１のガイド溝２０ｂに対して圧入されるように、可動ステージ１２と、固定ステージ１１とを重ね合わせる。
これにより、図８（ａ）〜（ｂ）に示すように、金属片２０ａ、その下側に設けられた第１のガイド溝２０ｂおよび上側に設けられた第２のガイド溝２０ｃによってガイド部材２０が構成されることから、かかるガイド部材２０に沿って、可動ステージ１２が固定ステージ１１に対して円滑にスライド可能となり、かつ、ヨーイングの発生を効果的に抑制することができる。
なお、図７（ａ）は、図１（ａ）に示すステージ機構１０の分解図であり、図７（ｂ）は、金属片２０ａが圧入された状態の可動ステージ１２を、下面が上に来るように１８０°回転させた状態を示す斜視図である。
また、図８（ａ）は、図１（ａ）に示すステージ機構１０のＢ−Ｂ断面図であり、図８（ｂ）は、図１（ａ）に示すステージ機構１０のＣ−Ｃ断面図である。

また、図９に示すように、ガイド部材２０が複数設けてあるとともに、各ガイド部材２０に使用される金属片２０ａが複数の湾曲した金属片２０ａであることが好ましい。
この理由は、ガイド部材２０をこのように構成することにより、より効果的にヨーイングの発生を抑制することができるためである。
すなわち、金属片２０ａを上面視した場合の平面形状を、緩やかな円弧を描くように湾曲させた形状とすることにより、金属片２０ａを第１のガイド溝２０ｂおよび第２のガイド溝２０ｃに対して、容易に圧入することができるとともに、圧入した後には、第１のガイド溝２０ｂおよび第２のガイド溝２０ｃの内壁を、その局所的な接触点において強固に押圧し、より効果的にヨーイングの発生を抑制することができるためである。
さらに、ガイド部材２０が複数（図９においては２つ）設けてあるとともに、各ガイド部材２０に使用される金属片２０ａが複数であることにより、湾曲した金属片２０ａと、第１のガイド溝２０ｂおよび第２のガイド溝２０ｃの内壁との局所的な接触点が増加することから、さらに効果的にヨーイングの発生を抑制することができる。

また、図９に示すように、湾曲した金属片２０ａと、第１のガイド溝２０ｂおよび第２のガイド溝２０ｃの内壁との局所的な接触点が、ステージ機構１０の内側よりも外側の方に多くなるように金属片２０ａを配置することが好ましい。
この理由は、このように湾曲した金属片２０ａを配置することにより、湾曲した金属片２０ａと、第１のガイド溝２０ｂおよび第２のガイド溝２０ｃの内壁との局所的な接触点が、ステージ機構１０の四隅近傍に位置するようになり、かつ、その四隅近傍においてステージ機構１０の外側方向へのテンションが生じるため、一段と効果的にヨーイングの発生を抑制することができるためである。
なお、図９に示すように、送りネジ１５を矢印Ｘ方向に進行させた場合には、送りネジ１５と可動ステージ１２とを連結しているネジ止め部材１７を中心として、矢印Ｘ´方向のヨーイングが発生し、送りネジ１５を矢印Ｙ方向に退行させた場合には、矢印Ｙ´方向のヨーイングが発生することになる。
なお、図９は、金属片２０ａが圧入された状態の可動ステージ１２を、下面が上に来るように１８０°回転させた状態を示す上面図である。

次いで、図８（ａ）〜（ｂ）を用いて、金属片２０ａの長さと、第１のガイド溝２０ｂおよび第２のガイド溝２０ｃの長さの関係を説明する。
まず、金属片２０ａの長さＬａ（金属片が複数の場合には、金属片の長さの合計を意味する。以下において同様。）は、第２のガイド溝２０ｃの長さＬｃと一致させることが好ましい。
この理由は、金属片２０ａが第２のガイド溝２０ｃの両末端にまで配置されていないと、ヨーイングの発生を十分に抑制することが困難になる場合があるためである。
したがって、このように構成した場合、金属片２０ａは、第２のガイド溝２０ｃの内では全く移動しないことになるため、金属片２０ａを、第２のガイド溝２０ｃに対して接着剤等によって完全に固定してもよい。

また、金属片２０ａの長さＬａ、すなわち第２のガイド溝２０ｃの長さＬｃは、長くなる程より効果的にヨーイングの発生を抑制することができるが、逆に、長くなる程移動ステージ１２の移動距離は制限されることになる。
これは、図８（ａ）から理解されるように、可動ステージ１２を、金属片２０ａが固定ステージ１１の外部にはみ出すまで移動させてしまうと、金属片２０ａによる第１のガイド溝２０ｂの内壁への押圧が失われ、ガイド部材２０の機能が失われてしまうためである。
したがって、可動ステージ１２の移動距離は、可動ステージ１２における第２のガイド溝２０ｃが形成されていない部分の距離Ｌｃ´に制限されることになる。
よって、ヨーイングの発生を効果的に抑制しつつ、可動ステージ１２の移動距離を十分に得る観点から、金属片２０ａの長さＬａ、すなわち第２のガイド溝２０ｃの長さＬｃは、可動ステージ１２の長さＬ１の７０〜９５％の範囲内とすることが好ましく、８０〜９０％の範囲内の値とすることがより好ましい。

また、第１のガイド溝２０ｂは、固定ステージ１１の両端を切り抜くように全体にわたって形成してあることが好ましい。
すなわち、第１のガイド溝２０ｂの長さＬｂは、固定ステージ１１の長さ（＝可動ステージ１２の長さ）Ｌ１と等しいことが好ましい。
この理由は、上述したように、可動ステージ１２の移動距離は、可動ステージ１２における第２のガイド溝２０ｃが形成されていない部分の距離Ｌｃ´に制限されるが、仮に、第１のガイド溝２０ｂが固定ステージ１１の両端まで形成されていない場合には、可動ステージ１２の移動距離がさらに制限されることになるためである。

また、金属片２０ａの厚さＴａについては、第１のガイド溝２０ｂの深さＴｂと、第２のガイド溝２０ｃの深さＴｃの合計と実質的に等しくすることが好ましく、通常、０．５〜５ｍｍの範囲内の値とすることが好ましく、１〜３ｍｍの範囲内の値とすることがより好ましい。
したがって、第１のガイド溝２０ｂの深さＴｂおよび第２のガイド溝２０ｃの深さＴｃは、それぞれ０．２５〜２．５ｍｍの範囲内の値とすることが好ましく、０．５〜１．５ｍｍの範囲内の値とすることがより好ましい。
また、図８（ｂ）に示すように、金属片２０ａの幅Ｗａについては、第１のガイド溝２０ｂの幅Ｗｂおよび第２のガイド溝２０ｃの幅Ｗｃと実質的に等しくすることが好ましく、通常、０．５〜５ｍｍの範囲内の値とすることが好ましく、１〜３ｍｍの範囲内の値とすることが好ましい。
したがって、第１のガイド溝２０ｂの幅Ｗｂおよび第２のガイド溝２０ｃの幅Ｗｃも同様の数値範囲とすることが好ましい。

７．押圧ボルト部材
図７（ａ）に示すように、本発明のステージ機構１０は、固定ステージ１１と、可動ステージ１２とを、上下方向に連結するとともに、２つの部材間の摺接力を調整するための押圧ボルト部材２２を備えることを特徴とする。
この理由は、かかる押圧ボルト部材２２を備えることにより、上述したガイド部材２０の効果と相まって、送り機構部品１４をステージ機構１０の側方に設けているにもかかわらず、ステージ機構１０の厚さを保持したまま、ヨーイングの発生を効果的に抑制することができるためである。

より具体的には、図８（ｂ）に示すように、固定ステージ１１の下面の一部に、押圧用くり抜き部２３を設けて、圧縮バネ２２ａおよびワッシャー２２ｂを介して、押圧ボルト部材２２を下方からねじ込み、固定ステージ１１と、可動ステージ１２と、を上下方向に圧接させる。
また、押圧用くり抜き部２３は、送りネジ１５の軸心方向と平行な方向に、可動ステージ１２の移動距離分の長さを有していることから、可動ステージ１２は、固定ステージ１１対して圧接したまま、送りネジ１５の送りに同期して移動することができる。
したがって、押圧ボルト部材２２のねじ込み量を変えて、圧縮バネ２２ａの圧縮具合を調整することにより、固定ステージ１１と、可動ステージ１２との間の摺接力を調整することができる。

以上説明したように、本発明のステージ機構によれば、ステージ機構の側方に所定の送り機構部品を設け、かつ、所定のガイド部材および所定の押圧ボルト部材を備えることにより、ステージ機構の厚さを２０ｍｍ以下にまで薄くすることができるとともに、ヨーイングの発生についても効果的に抑制し、ワークの移動を精密に行うことができるようになった。
したがって、本発明のステージ機構によれば、カメラ、センサ、電極ライト等の各種ワークを可動ステージに搭載する際に、搭載スペースを容易に確保することができ、かつ、ワークの移動における微調整を極めて精密に行うことができるため、各種ステージ機構への応用が期待される。

１０：ステージ機構、１１：固定ステージ、１２：可動ステージ、１４：送り機構部品、１５：送りネジ、１５ａ：頭部、１５ｂ：ネジ部、１６：ナット部材、１６ｆ：ホールド部材、１６ａ：バックラッシュ吸収部材、１６ｃ：スペース、１６ｂ：通過孔、１６ｄ：折り返し部、１６ｅ：潤滑剤封入部、１７：ネジ止め部材、１８：第２のナット部材、１８ａ：送りネジ固定部材、１８ｂ：接着剤注入孔、１９：ワッシャー、２０：ガイド部材、２０ａ：金属片、２０ｂ：第１のガイド溝、２０ｃ：第２のガイド溝、２２：押圧ボルト部材、２２ａ：圧縮バネ、２２ｂ：ワッシャー、２３：押圧用くり抜き部

Claims (6)

1. 固定ステージと、当該固定ステージの表面に沿ってスライドする可動ステージと、を含むステージ機構であって、
   前記固定ステージの側面に固定されたナット部材と、前記可動ステージの側面に固定されたネジ止め部材と、前記ナット部材のネジ溝に沿って回転移動するとともに前記ネジ止め部材に対して回転可能に固定されてなる送りネジと、から構成された送り機構部品と、
   前記固定ステージの上面に設けられた第１のガイド溝と、前記可動ステージの下面に設けられた第２のガイド溝と、前記第１のガイド溝および前記第２のガイド溝に嵌合した金属片と、から構成されたガイド部材と、
   前記固定ステージと、前記可動ステージとを、上下方向に連結するとともに、前記２つの部材間の摺接力を調節するための押圧ボルト部材と、
   を備え、
   前記ナット部材が、内部にバックラッシュ吸収部材を有するとともに、前記バックラッシュ吸収部材が、前記送りネジの通過孔を有する円筒状の樹脂部材であり、
   前記バックラッシュ吸収部材と、前記送りネジとの間に潤滑剤封入部を設けるとともに、当該潤滑剤封入部に潤滑剤が封入してあり、かつ、
   前記固定ステージの厚さをＴ１ｍｍとし、前記可動ステージの厚さをＴ２ｍｍとし、前記送りネジのネジ溝を有するネジ部の直径をＴ３ｍｍとした場合に、下記関係式（１）を満足することを特徴とするステージ機構。
   （Ｔ１+Ｔ２）／Ｔ３≦４ （１）
2. 前記固定ステージの厚さＴ１を２〜１０ｍｍの範囲内の値とするとともに、前記可動ステージの厚さＴ２を２〜１０ｍｍの範囲内の値とすることを特徴とする請求項１に記載のステージ機構。
3. 前記固定ステージの厚さＴ１および前記可動ステージの厚さＴ２の合計を４〜２０ｍｍの範囲内の値とすることを特徴とする請求項１または２に記載のステージ機構。
4. 前記ガイド部材が複数設けてあるとともに、各ガイド部材に使用される前記金属片が複数の湾曲した金属片であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のステージ機構。
5. 前記送りネジが、前記ナット部材を第１のナット部材とした場合に、当該第１のナット部材とは別の第２のナット部材によって、前記ネジ止め部材に対して回転可能に固定されているとともに、当該第２のナット部材が、内部に送りネジ固定部材を有し、当該送りネジ固定部材が、前記送りネジの通過孔を有する円筒状の樹脂部材であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のステージ機構。
6. 前記第２のナット部材が、当該第２のナット部材の表面から内部に貫通するように設けられた接着剤注入孔を有するとともに、前記第２のナット部材と、前記送りネジとが、接着剤注入孔から注入された接着剤によって固定されていることを特徴とする請求項５に記載のステージ機構。