JPH11235063A - Stage utilizing ultrasonic motor and electronic apparatus and printer employing the stage - Google Patents
Stage utilizing ultrasonic motor and electronic apparatus and printer employing the stageInfo
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- JPH11235063A JPH11235063A JP10039408A JP3940898A JPH11235063A JP H11235063 A JPH11235063 A JP H11235063A JP 10039408 A JP10039408 A JP 10039408A JP 3940898 A JP3940898 A JP 3940898A JP H11235063 A JPH11235063 A JP H11235063A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、平面上を可動自在
とした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、印刷装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a stage using an ultrasonic motor movable on a plane, and to an electronic apparatus and a printing apparatus using the stage.
【従来の技術】近時、二次元物体を測定したり、加工す
るには、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)。2. Description of the Related Art In recent years, to measure or process a two-dimensional object, an XY stage in which uniaxial tables are vertically overlapped with each other at 90 ° intersection with each other is often used.
Generally, a method of converting the rotation of an electromagnetic motor into linear motion by a feed screw in each of the X and Y axis directions, or
A system in which linear driving is performed by an electromagnetic linear motor in each of the X and Y axis directions is adopted (JSPE-57-10, '
91-10-1726).
【0002】[0002]
【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ノイズにより
磁化されてしまい、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。However, in the case of a system in which a motor and a feed screw are combined, positioning accuracy is reduced due to backlash of the screw portion or thermal expansion of the screw portion. Further, it is necessary to provide the screw portion over the entire desired feed amount, and the mechanism becomes complicated and large. Also,
In the case of an electromagnetic linear motor, the positioning accuracy is limited by the relationship between the poles of the permanent magnet and the coil that generates the magnetic field. That is, the coil tends to stop near the pole of the permanent magnet, and the XY stage is hard to stop at a predetermined position.
Further, it is necessary to provide a coil or a permanent magnet over the entire desired feed amount, and the mechanism is complicated and large. Also,
In the above method, there is a problem that components around the stage are magnetized by electromagnetic noise and cannot be used in an environment where magnetization is avoided.
【0003】一方、マイクロモータの分野において、圧
電素子の圧電効果を利用した超音波モータが注目されて
いる。特に、伸縮振動と屈曲振動を行う振動子(2重モ
ード振動子)を用いた超音波モータは、この2つの振動
を合成した合成振動により対象物を直線運動、回転運動
等させることから、各種用途に用いられている(特開平
7−184382号公報参照)。On the other hand, in the field of micromotors, an ultrasonic motor utilizing the piezoelectric effect of a piezoelectric element has been receiving attention. In particular, an ultrasonic motor using a vibrator (dual-mode vibrator) that performs stretching vibration and bending vibration causes an object to move in a linear motion, a rotational motion, and the like by a combined vibration obtained by combining the two vibrations. It is used for applications (see JP-A-7-184382).
【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。The present invention has been made to solve the above technical problems, and an object of the present invention is to improve the positioning accuracy, to have a simple and compact mechanism and to avoid magnetization. An object of the present invention is to provide a stage using an ultrasonic motor that can be used even in an environment, and an electronic apparatus and a printing apparatus using the same.
【0005】[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、超音波モータ
を利用したステージであって、可動自在の移動体と、前
記移動体に当接して、伸縮振動および屈曲振動を合成し
た合成振動により、前記移動体に対して一の方向へ摩擦
力を加える第1の振動子と、前記移動体に当接して、伸
縮振動および屈曲振動を合成した合成振動により、前記
移動体に対して前記一の方向と異なる他の方向へ摩擦力
を加える第2の振動子と、を備え、前記第1の振動子ま
たは第2の振動子の少なくとも一方が加える摩擦力に基
づいて、前記移動体を一の方向と他の方向からなる平面
上で可動自在としたことを特徴とする。In order to solve the above-mentioned problems, a means for solving the above-mentioned problems is a stage using an ultrasonic motor, wherein the movable body and the movable body are movable. And a first vibrator that applies a frictional force to the moving body in one direction by a combined vibration obtained by combining the stretching vibration and the bending vibration; A second vibrator that applies a frictional force to the moving body in another direction different from the one direction by synthetic vibration obtained by combining vibrations, wherein the first vibrator or the second vibrator is provided. Wherein the movable body is movable on a plane composed of one direction and another direction based on a frictional force applied by at least one of the two.
【0006】以上の解決手段にあって、第1および第2
の振動子は、所定の分極処理を施された部位が励振され
て伸縮振動および屈曲振動を生じ、両振動を合成した合
成振動により当接部が楕円運動を行うタイプである。振
動子の材料には、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、振動子には、単層タイプ、積層タイプの何
れも含まれ、また、移動体にそれぞれの振動子を単数個
当接させる場合、複数個当接させる場合の何れも含まれ
る。また、一の方向、他の方向は、適宜選択してもよい
が、振動子を効率的に振動させる観点から、一の方向と
他の方向は互いに直交する方が望ましい。さらに、一の
方向および他の方向と異なる別の方向へ移動体を可動さ
せる振動子を設けてもよい。[0006] In the above solution, the first and second
Is a type in which a portion subjected to a predetermined polarization process is excited to generate stretching vibration and bending vibration, and the abutting portion performs an elliptical motion by a combined vibration obtained by combining the two vibrations. The material of the vibrator includes barium titanate, lead zirconate titanate, lithium niobate, lithium tantalate, and the like. Further, the vibrator includes both a single-layer type and a laminated type, and also includes a case in which a single vibrator is brought into contact with the moving body and a case in which a plurality of vibrators are brought into contact. The one direction and the other direction may be appropriately selected, but from the viewpoint of efficiently vibrating the vibrator, it is preferable that the one direction and the other direction are orthogonal to each other. Further, a vibrator that can move the moving body in one direction and another direction different from the other direction may be provided.
【0007】これによれば、第1の振動子に励振信号が
入力されると、第1の振動子の当接部は、伸縮振動およ
び屈曲振動を合成した合成振動により楕円運動を行い、
移動体に周期的に摩擦力を直接加え、移動体を一の方向
へ可動させる。一方、第2の振動子に励振信号が入力さ
れると、第2の振動子の当接部は移動体を一の方向と異
なる他の方向に可動させる。また、第1の振動子と第2
の振動子に同時に励振信号を入力すると、第1の振動子
と第2の振動子は、移動体を前記一の方向と他の方向と
の中間方向へ可動させ、この中間方向は各振動子に入力
する励振信号の大きさを調整される。以上より、移動体
は一の方向および他の方向よりなる平面上で可動自在と
される。According to this, when an excitation signal is input to the first vibrator, the contact portion of the first vibrator performs an elliptical motion by a combined vibration obtained by combining the stretching vibration and the bending vibration.
A frictional force is directly applied to the moving body periodically to move the moving body in one direction. On the other hand, when the excitation signal is input to the second vibrator, the contact portion of the second vibrator moves the moving body in another direction different from one direction. In addition, the first oscillator and the second oscillator
When an excitation signal is input to the oscillators at the same time, the first oscillator and the second oscillator move the moving body in an intermediate direction between the one direction and the other direction. The magnitude of the excitation signal input to is adjusted. As described above, the moving body is movable on a plane formed in one direction and another direction.
【0008】即ち、各振動子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、励振信号の入
力を停止した場合、振動子は自然に振動の減衰した位置
で停止し、特定の位置で停止しない。したがって、移動
体の位置決め精度が向上される。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。That is, since each vibrator is brought into contact with the moving body to directly apply a frictional force, there is no need to provide a driving force transmission mechanism between the moving body and the vibrator, and the apparatus configuration is simple and simple. Become smaller. Also, there is no backlash or error due to the installation of the driving force transmission mechanism. When the input of the excitation signal is stopped, the vibrator naturally stops at a position where the vibration is attenuated, and does not stop at a specific position. Therefore, the positioning accuracy of the moving body is improved. Further, since no electromagnetic noise is generated, it can be used in an environment where magnetization is avoided.
【0009】また、請求項2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の振動子および前記第2の振動子を合わせて少な
くとも3つ設けたことを特徴とする。ここで、例えば、
振動子を3つ設ける場合、第1の振動子が1つで第2の
振動子が2つの場合、第1の振動子が2つで第2の振動
子が1つの場合の何れも含まれる。これによれば、第1
の振動子および第2の振動子を合わせて3箇所以上で移
動体を支持しつつ、摩擦力を加えるようにしたので、移
動体は安定に可動される。According to a second aspect of the present invention, in the stage using the ultrasonic motor according to the first aspect, at least three of the first vibrator and the second vibrator are provided. It is characterized by. Where, for example,
The case where three oscillators are provided, the case where one first oscillator is used and the number of second oscillators is two, and the case where two first oscillators and one second oscillator are used, are included. . According to this, the first
Since the frictional force is applied while supporting the moving body at three or more places in combination with the vibrator and the second vibrator, the moving body can be stably moved.
【0010】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の振動子または第2の振動子の何れか一方により
前記移動体を可動させる場合、他方の振動子は伸縮振動
のみを行わせることを特徴とする。これによれば、一方
の振動子が合成振動により移動体を可動させている間、
他方の振動子は伸縮振動のみ行って周期的に移動体に当
接し、移動体と他方の振動子との接触時間は大幅に減少
される。したがって、移動体に加えられる制動力は、著
しく軽減される。According to a third aspect of the present invention, in the stage using the ultrasonic motor according to the first aspect, the movable body is movable by one of the first vibrator and the second vibrator. In this case, the other vibrator performs only stretching vibration. According to this, while one of the vibrators is moving the moving body by the synthetic vibration,
The other vibrator performs only stretching vibration and periodically contacts the moving body, so that the contact time between the moving body and the other vibrator is greatly reduced. Therefore, the braking force applied to the moving body is significantly reduced.
【0011】また、請求項4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の振動子または第2の振動子の少なくとも一方
は、伸縮振動する第1の圧電素子と、屈曲振動する第2
の圧電素子とを一体に積層させた構造からなることを特
徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, in the stage using the ultrasonic motor according to the first aspect, at least one of the first vibrator and the second vibrator has a first vibrating vibration. Piezoelectric element and the second
Characterized in that the piezoelectric element and the piezoelectric element are integrally laminated.
【0012】これによれば、振動子は、第1の圧電素子
による伸縮振動と第2の圧電素子による屈曲振動を合成
したより大きな合成振動を行い、移動体はより大きな摩
擦力を加えられる。したがって、移動体は高速で大きな
力で動される。According to this, the vibrator performs a larger combined vibration obtained by combining the expansion and contraction vibration by the first piezoelectric element and the bending vibration by the second piezoelectric element, and applies a larger frictional force to the moving body. Therefore, the moving body is moved at a high speed with a large force.
【0013】また、請求項5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の振動子は、前記移動体に前記一の方向と反対方
向へ第1の振動子の摩擦力と同じ大きさの摩擦力を加
え、前記移動体を回動させたことを特徴とする。これに
よれば、第1の振動子の一の方向への摩擦力および第2
の振動子の反対方向への摩擦力とは偶力を形成する。し
たがって、移動体は回動される。According to a fifth aspect of the present invention, in the stage using the ultrasonic motor according to the first aspect, the second vibrator moves the moving body to the first direction in a direction opposite to the one direction. A friction force of the same magnitude as the friction force of the vibrator is applied to rotate the moving body. According to this, the frictional force in one direction of the first vibrator and the
The frictional force of the vibrator in the opposite direction forms a couple. Therefore, the moving body is rotated.
【0014】また、請求項6に記載するように、超音波
モータを利用したステージにおいて、可動自在の移動体
と、前記移動体に円柱形状の端面を当接させるととも
に、円周方向に沿って、伸縮振動と径方向への屈曲振動
とを合成した第1の合成振動を生じさせる第1の分極処
理部と、前記第1の合成振動と同様の第2の合成振動を
生じさせる第2の分極処理部と、を有する円柱状振動子
と、を備え、前記第1の分極処理部と前記第2の分極処
理部の少なくとも一方を励振させて前記移動体を平面上
で可動自在としたことを特徴とする。ここで、円柱状振
動子には、円柱形状の他に、円柱形状の中心部を中空に
した円筒形状も含まれる。According to a sixth aspect of the present invention, in the stage using an ultrasonic motor, a movable body and a cylindrical end surface are brought into contact with the movable body, and are arranged along the circumferential direction. A first polarization processing unit that generates a first combined vibration obtained by combining a stretching vibration and a bending vibration in a radial direction; and a second polarization processing unit that generates a second combined vibration similar to the first combined vibration. And a columnar vibrator having a polarization processing unit, wherein at least one of the first polarization processing unit and the second polarization processing unit is excited to make the movable body movable on a plane. It is characterized by. Here, the columnar vibrator includes, in addition to the columnar shape, a cylindrical shape in which the center of the columnar shape is hollow.
【0015】これによれば、第1の分極処理部に励振信
号を入力して、励振させることにより、円柱状振動子に
伸縮振動および屈曲振動とを合成した第1の合成振動が
生じる。この第1の合成振動により円柱状振動子の端面
は、楕円運動を行うとともに、移動体に一の径方向へ摩
擦力を加え、移動体を可動させる。また、第2の分極処
理部に励振信号を入力して、励振させることにより、円
柱状振動子に第2の合成振動が生じる。この第2の合成
振動により円柱状振動子の端面は、楕円運動を行うとと
もに、移動体に他の径方向へ摩擦力を加え、移動体を可
動させる。一方、第1の分極処理部および第2の分極処
理部に同時に励振信号を入力して、励振させることによ
り、第1の合成振動および第2の合成振動は合成され、
移動体にさらに別の径方向へ摩擦力を加え、移動体を可
動させる。さらに、第1の分極処理部および第2の分極
処理部に入力する励振信号の大きさを調整すれば、移動
体に加えられる摩擦力の方向は調整される。According to this, by inputting and exciting the excitation signal to the first polarization processing section, the first combined vibration is generated by combining the stretching vibration and the bending vibration with the columnar vibrator. The first combined vibration causes the end face of the columnar vibrator to perform an elliptical motion and apply a frictional force to the moving body in one radial direction to move the moving body. Also, by inputting and exciting an excitation signal to the second polarization processing unit, a second combined vibration is generated in the columnar vibrator. The end surface of the columnar vibrator performs an elliptical motion by the second combined vibration and applies a frictional force to the moving body in another radial direction to move the moving body. On the other hand, the excitation signal is input to the first polarization processing unit and the second polarization processing unit at the same time, and the first polarization processing unit and the second polarization processing unit are excited.
A frictional force is applied to the moving body in another radial direction to move the moving body. Further, by adjusting the magnitude of the excitation signal input to the first polarization processing unit and the second polarization processing unit, the direction of the frictional force applied to the moving body is adjusted.
【0016】また、請求項7に記載するように、超音波
モータを利用したステージにおいて、可動自在の移動体
と、前記移動体に円柱形状の端面を当接させるととも
に、円周方向に沿って、周方向へ第1の屈曲振動を生じ
させる第1の分極処理部と、前記第1の屈曲振動と第2
の屈曲振動を同時に生じさせる第2の分極処理部と、有
する円柱状振動子と、を備え、第1の屈曲振動および第
2の屈曲振動を合成し、前記円柱状振動子の端面に周方
向へ進行する進行波を生じさせ、この進行波に基づいて
前記移動体を回動させたことを特徴とする。According to a seventh aspect of the present invention, in a stage using an ultrasonic motor, a movable body and a cylindrical end surface are brought into contact with the movable body, and are arranged along a circumferential direction. A first polarization processing unit that generates a first bending vibration in the circumferential direction;
A second polarization processing unit for simultaneously generating bending vibrations, and a columnar vibrator having the second polarization processing unit. The first bending vibration and the second bending vibration are synthesized, and a circumferential direction is applied to an end face of the columnar vibrator. The moving body is rotated based on the traveling wave.
【0017】これによれば、第1の分極処理部と第2の
分極処理部を異なる位相で同時に励振させ、円柱状振動
子に周方向への第1の屈曲振動および第2の屈曲振動を
生じさせる。円柱状振動子の端面に、第1の屈曲振動お
よび第2の屈曲振動より合成され、周方向へ進行する進
行波を生じさせ、この進行波に基づいて円柱状振動子の
端面は、移動体に摩擦力を加え、移動体を回動させる。According to this, the first polarization processing section and the second polarization processing section are simultaneously excited in different phases, and the first bending vibration and the second bending vibration in the circumferential direction are applied to the columnar vibrator. Cause. The end surface of the columnar vibrator is synthesized from the first bending vibration and the second bending vibration on the end face of the columnar vibrator to generate a traveling wave traveling in the circumferential direction. To apply a frictional force to rotate the moving body.
【0018】また、請求項8に記載するように、請求項
1から請求項5の何れかに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の振動子または第2の振
動子の少なくとも一方は、直流電圧を印加されて前記移
動体を微動させることを特徴とする。これによれば、第
1の振動子または第2の振動子に直流電圧を印加して、
第1の振動子または第2の振動子を静的に歪ませ、移動
体を微動させる。したがって、移動体の位置が微調整さ
れる。According to an eighth aspect of the present invention, in the stage using the ultrasonic motor according to any one of the first to fifth aspects, at least one of the first vibrator and the second vibrator is provided. One is characterized in that a DC voltage is applied to finely move the moving body. According to this, a DC voltage is applied to the first vibrator or the second vibrator,
The first vibrator or the second vibrator is statically distorted to slightly move the moving body. Therefore, the position of the moving body is finely adjusted.
【0019】また、請求項9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8記載の何れかに記載
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、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。According to a ninth aspect of the present invention, there is provided an electronic apparatus, wherein a stage using the ultrasonic motor according to any one of the first to eighth aspects is used. Here, the electronic device includes a measuring device, a processing device, a magnetic recording device and the like, and the stage is used for a moving stage of the measuring device, a moving stage of a workpiece of the processing device, a movement of a magnetic recording medium, and the like. According to this, an electronic device using a stage using an ultrasonic motor is realized.
【0020】また、請求項10に記載するように、請求
項1から請求項8の何れかに記載の超音波モータを利用
したステージにおいて、前記移動体にレンズを設けたこ
とを特徴とする。これによれば、レンズは移動体ととも
に移動され、光の進行方向が変えられる。According to a tenth aspect, in the stage using the ultrasonic motor according to any one of the first to eighth aspects, a lens is provided on the movable body. According to this, the lens is moved together with the moving body, and the traveling direction of light is changed.
【0021】また、請求項11に記載するように、印刷
装置であって、前記請求項10記載の超音波を利用した
ステージを用い、この移動体に設けたレンズにより、レ
ーザー光の光軸を調整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、移動体に設けたレンズの移動に
より印刷装置のレーザー光の光軸を調整する。According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided a printing apparatus, wherein the stage using an ultrasonic wave according to the tenth aspect is used, and the optical axis of the laser beam is adjusted by a lens provided on the moving body. It is characterized by being adjusted. here,
Printing devices include laser printers and laser copies. According to this, the optical axis of the laser beam of the printing apparatus is adjusted by moving the lens provided on the moving body.
【0022】また、請求項12に記載するように、請求
項6または請求項7に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の分極処理部または第2の分
極処理部の少なくとも一方は、直流電圧を印加されて前
記移動体を微動させることを特徴とする。これによれ
ば、例えば、第1の分極処理部および第2の分極処理部
に直流電圧を印加して、円柱状振動子を静的に歪ませ、
移動体を微動させる。したがって、移動体の位置が微調
整される。According to a twelfth aspect of the present invention, in the stage using the ultrasonic motor according to the sixth or seventh aspect, at least one of the first polarization processing unit and the second polarization processing unit. Is characterized in that a DC voltage is applied to finely move the moving body. According to this, for example, a DC voltage is applied to the first polarization processing unit and the second polarization processing unit, and the cylindrical vibrator is statically distorted.
Move the moving object slightly. Therefore, the position of the moving body is finely adjusted.
【0023】[0023]
【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、本発明を超音波モータ用いた
ステージに適用した実施の形態1を示すものであり、同
図(a)は平面構造を、同図(b)は側面構造を示す。
本実施の形態は、図1に示すように、本発明の移動体と
しての移動板1と、移動板1の下面に当接する第1の振
動子2と、第1の振動子2に対して反時計方向に90゜
回転した状態で移動板1に当接する第2の振動子3と、
第1の振動子2に対して平行な状態で移動板1に当接す
る第3の振動子4と、第2の振動子3に対して平行な状
態で移動板1に当接する第4の振動子5と、移動板1の
上面に当接する加圧機構6,7から構成されている。な
お、本発明の第1の振動子および第2の振動子は振動子
2,3,4,5から適宜選択でき、例えば、第1の振動
子2は、本発明の第1の振動子であり、第2の振動子
3、第4の振動子5は本発明の第2の振動子である。第
3の振動子4は、X軸の正方向へ摩擦力を加えるときは
本発明の第1の振動子に該当し、X軸の逆方向へ摩擦力
を加えるときは本発明の第2の振動子に該当する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment to which the present invention is applied will be described below in detail with reference to FIGS. Embodiment 1 FIG. 1 shows Embodiment 1 in which the present invention is applied to a stage using an ultrasonic motor. FIG. 1A shows a planar structure, and FIG. 1B shows a side structure. Is shown.
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, a moving plate 1 as a moving body of the present invention, a first vibrator 2 abutting on a lower surface of the moving plate 1, and a first vibrator 2 A second vibrator 3 which comes into contact with the moving plate 1 while being rotated 90 ° counterclockwise;
A third vibrator 4 in contact with the moving plate 1 in a state parallel to the first vibrator 2 and a fourth vibration in contact with the moving plate 1 in a state parallel to the second vibrator 3 It is composed of a child 5 and pressure mechanisms 6 and 7 that come into contact with the upper surface of the moving plate 1. The first vibrator and the second vibrator of the present invention can be appropriately selected from the vibrators 2, 3, 4, and 5. For example, the first vibrator 2 is the first vibrator of the present invention. In addition, the second vibrator 3 and the fourth vibrator 5 are the second vibrators of the present invention. The third vibrator 4 corresponds to the first vibrator of the present invention when applying a frictional force in the positive direction of the X-axis, and corresponds to the second vibrator of the present invention when applying a frictional force in the reverse direction of the X-axis. Corresponds to a vibrator.
【0024】ここで、移動板1は、矩形状の平板であ
り、剛性材料からなる。第1の振動子2は、振動子本体
21と、振動子本体21の先端に固定された振動拡大用
の突起22と、振動子本体21の屈曲振動の節に相当す
る位置を加圧保持する加圧部材23,23から構成され
ている。Here, the moving plate 1 is a rectangular flat plate and is made of a rigid material. The first vibrator 2 presses and holds a vibrator main body 21, a projection 22 for vibration enlargement fixed to a tip of the vibrator main body 21, and a position corresponding to a node of the bending vibration of the vibrator main body 21. It is composed of pressure members 23,23.
【0025】図2は、振動体本体21の構造を示す図で
ある。振動体本体21は、同図(a)に示すように、板
状の第1の圧電素子211と、第1の圧電素子211に
一体に積層した第2の圧電素子212からなる。第1の
圧電素子211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、積層面を正とし積層
面に対向する面を負とした電界を印加して分極処理を施
し、さらに、積層面および対向面の全面に蒸着等の手段
で例えば、金、銅等からなる電極を形成する。そして、
第1の圧電素子211は、両面の電極に励振信号を印加
されて励振され、同図太線に示す伸縮振動Aを行う。FIG. 2 is a view showing the structure of the vibrating body 21. The vibrating body 21 includes a plate-shaped first piezoelectric element 211 and a second piezoelectric element 212 integrally laminated on the first piezoelectric element 211 as shown in FIG. The first piezoelectric element 211 includes, for example, as shown in FIG.
It is manufactured using barium titanate, lead zirconate titanate, or the like. Also, over the entire surface, a polarization treatment is performed by applying an electric field in which the lamination surface is positive and the surface facing the lamination surface is negative, and further, for example, gold, copper And the like are formed. And
The first piezoelectric element 211 is excited by applying an excitation signal to the electrodes on both surfaces, and performs a stretching vibration A shown by a thick line in FIG.
【0026】第2の圧電素子212は、同図(c)に示
すように、対向する各辺の中点を結んで4分割した分割
部212a,212b,212c,212dを設ける。
分割部212a,212b,212c,212dは積層
面を正とし積層面に対向する面を負とした電界を印加し
て分極処理を施し、さらに、各分割部212a,212
b,212c,212dの積層面および対向面に蒸着等
の手段で例えば、金、銅等からなる電極を形成する。As shown in FIG. 3C, the second piezoelectric element 212 is provided with divisions 212a, 212b, 212c and 212d which are divided into four by connecting the midpoints of the opposite sides.
The divisions 212a, 212b, 212c, and 212d apply polarization by applying an electric field in which the lamination surface is positive and the surface opposite to the lamination surface is negative.
An electrode made of, for example, gold, copper, or the like is formed on the laminated surface of b, 212c, and 212d and the opposing surface by means such as evaporation.
【0027】そして、例えば、一方の斜向かい位置関係
にある分割部212a,212cに励振信号を入力され
ると、分割部212a,212cはそれぞれ励振して伸
縮振動を行い、第2の圧電素子212は全体として、伸
縮振動を行うとともに、太線に示す屈曲振動B1を行
う。一方、分割部212b,212dに励振信号を入力
すると、第2の圧電素子212は同図(d)に示す屈曲
振動B1とは180゜位相の異なる屈曲振動B2を行
う。Then, for example, when an excitation signal is input to one of the divided portions 212a and 212c which are in a diagonally opposite positional relationship, each of the divided portions 212a and 212c excites and expands and contracts, and the second piezoelectric element 212 Performs the stretching vibration as a whole and the bending vibration B1 shown by the thick line. On the other hand, when an excitation signal is input to the divisions 212b and 212d, the second piezoelectric element 212 performs a bending vibration B2 having a 180 ° phase difference from the bending vibration B1 shown in FIG.
【0028】以上のような、第1の圧電素子211の伸
縮振動Aおよび第2の圧電素子212の屈曲振動B1を
合成すると、この合成振動により、第1の振動子2の突
起22は、楕円運動を行い、周期的に移動板1に当接し
て、図1(a)の矢印方向に摩擦力を加え、移動板1を
移動させる。このとき、突起22は、第2の圧電素子2
12のみ励振信号を入力するときより拡大された楕円運
動を行い、移動板1により大きな摩擦力を加えるので、
移動板1はより高速で移動される。一方、第1の圧電素
子211の伸縮振動Aおよび第2の圧電素子212に屈
曲振動B2を合成すると、突起22は前述の楕円運動と
逆回転の楕円運動を行い、移動板1を逆方向に移動させ
る。なお、図2(e)に示すように、第1の振動子2を
第2の圧電素子212のみから構成してもよい。When the stretching vibration A of the first piezoelectric element 211 and the bending vibration B1 of the second piezoelectric element 212 are combined as described above, the projection 22 of the first vibrator 2 becomes elliptical due to the combined vibration. The moving plate 1 is moved and periodically abuts against the moving plate 1 to apply a frictional force in the direction of the arrow in FIG. At this time, the protrusion 22 is connected to the second piezoelectric element 2.
12 performs an enlarged elliptical motion compared to when an excitation signal is input, and applies a larger frictional force to the moving plate 1.
The moving plate 1 is moved at a higher speed. On the other hand, when the stretching vibration A of the first piezoelectric element 211 and the bending vibration B2 are combined with the second piezoelectric element 212, the projection 22 performs an elliptical motion in a direction opposite to the above-described elliptical motion, and moves the movable plate 1 in the opposite direction. Move. In addition, as shown in FIG. 2E, the first vibrator 2 may be composed of only the second piezoelectric element 212.
【0029】第2の振動子3、第3の振動子4、第4の
振動子5は、第1の振動子2と同様の振動体本体31,
41,51、突起32,42,52、支持部材33,5
3からなり、各振動子3,4,5は、第1の振動子2と
同様に方法で励振信号を入力されると、図1(a)の矢
印の方向またはその逆方向へ移動板1に摩擦力を加え、
同方向へ移動板1を移動させる。このように、振動子
2,3,4,5の4箇所で支持しつつ摩擦力を加えるよ
うにしたので、移動板1は安定に移動される。The second vibrator 3, the third vibrator 4, and the fourth vibrator 5 include a vibrating body 31 similar to the first vibrator 2.
41, 51, projections 32, 42, 52, support members 33, 5
Each of the vibrators 3, 4, and 5 receives the excitation signal in the same manner as the first vibrator 2, and when the excitation signal is input, the moving plate 1 moves in the direction of the arrow in FIG. Apply frictional force to
The moving plate 1 is moved in the same direction. As described above, since the frictional force is applied while being supported at the four positions of the vibrators 2, 3, 4, and 5, the movable plate 1 is stably moved.
【0030】加圧機構6,7は、弾性部材6a,7a
と、弾性部材6a,7aの先端に固定した球状の球状体
6b,7bからなる。弾性部材6a,7aには、コイル
ばね、板ばね、ゴム等が含まれる。そして、移動板1を
各振動子2,3,4,5に加圧する。The pressing mechanisms 6 and 7 include elastic members 6a and 7a
And spherical spherical bodies 6b and 7b fixed to the tips of the elastic members 6a and 7a. The elastic members 6a and 7a include a coil spring, a leaf spring, rubber, and the like. Then, the moving plate 1 is pressed against the vibrators 2, 3, 4, and 5.
【0031】以上のような構成によれば、各振動子2,
3,4,5を移動板1に当接させ、直接摩擦力を加える
ようにしたので、移動板1と振動子2,3,4,5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、励振信号の入力を停止した場合、振動子2,
3,4,5は振動の減衰した位置で停止し、特定の位置
で停止しない。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。According to the above configuration, each of the oscillators 2
Since the friction plates 3, 4, 5 are brought into contact with the moving plate 1 to directly apply a frictional force, there is no need to provide a driving force transmission mechanism between the moving plate 1 and the vibrators 2, 3, 4, 5. . Also, there is no backlash or error due to the installation of the driving force transmission mechanism. When the input of the excitation signal is stopped,
3, 4, and 5 stop at the position where the vibration is attenuated, and do not stop at a specific position. In addition, since no magnetic components such as electromagnets are used, no electromagnetic noise is generated.
【0032】次に、図1、図2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。先
ず、移動板1を図1(a)のX軸の正方向に移動させる
場合、第1の振動子2および第3の振動子4の第1の圧
電素子211,411の電極、第2の圧電素子212,
412の分割部212a,212c,412a,412
cの電極に励振信号を印加し、第2の振動子3および第
4の振動子5の第1の圧電素子411,511の電極に
のみ励振信号を入力すればよい。このとき、第1の振動
子2および第3の振動子4は、同時に伸縮振動および屈
曲振動により合成振動を行う。突起22,42は時計方
向に楕円運動を行って同図の矢印方向に摩擦力を加え、
移動板1をX軸の正方向へ移動させる。ここで、第2の
振動子3および第4の振動子5は、伸縮振動のみ行い、
突起32,52は周期的に移動板1に当接する。したが
って、第2の振動子3および第4の振動子5を停止させ
て、突起32,52を常時移動板1に当接させていると
きと比較して制動力を著しく減少させる。Next, a method of using a stage using an ultrasonic motor will be described with reference to FIGS. First, when the moving plate 1 is moved in the positive direction of the X axis in FIG. 1A, the electrodes of the first piezoelectric elements 211 and 411 of the first vibrator 2 and the third vibrator 4 and the second Piezoelectric element 212,
412 divided parts 212a, 212c, 412a, 412
An excitation signal may be applied to the electrode c, and the excitation signal may be input only to the electrodes of the first piezoelectric elements 411 and 511 of the second vibrator 3 and the fourth vibrator 5. At this time, the first vibrator 2 and the third vibrator 4 simultaneously perform combined vibration by stretching vibration and bending vibration. The projections 22 and 42 perform an elliptical motion in the clockwise direction to apply a frictional force in the direction of the arrow in FIG.
The moving plate 1 is moved in the positive direction of the X axis. Here, the second vibrator 3 and the fourth vibrator 5 perform only stretching vibration,
The protrusions 32 and 52 periodically contact the moving plate 1. Therefore, the braking force is significantly reduced as compared with the case where the second vibrator 3 and the fourth vibrator 5 are stopped and the projections 32 and 52 are constantly in contact with the movable plate 1.
【0033】また、移動板1をX軸の逆方向に移動させ
る場合、第1の振動子2および第3の振動子4の第1の
圧電素子211,411の電極、第2の圧電素子21
2,412の分割部212b,212d,412b,4
12dの電極に励振信号を印加すればよい。このとき、
第1の振動子2の突起22および第3の振動子4の突起
42は、反時計方向に楕円運動し、移動板1にX軸の逆
方向への摩擦力を加え、移動板1を同方向へ移動させ
る。When the movable plate 1 is moved in the direction opposite to the X axis, the electrodes of the first piezoelectric elements 211 and 411 of the first vibrator 2 and the third vibrator 4 and the second piezoelectric element 21
2,412 division units 212b, 212d, 412b, 4
An excitation signal may be applied to the 12d electrode. At this time,
The protrusions 22 of the first vibrator 2 and the protrusions 42 of the third vibrator 4 make an elliptical motion in the counterclockwise direction, and apply a frictional force to the moving plate 1 in the opposite direction of the X axis. Move in the direction.
【0034】一方、移動板1を図1(a)のY軸の正方
向に移動させる場合、第2の振動子3および第4の振動
子5の第1の圧電素子311,511の電極、および第
2の圧電素子312,512の分割部312a,312
c,512a,512cの電極に励振信号を印加し、第
1の振動子2のおよび第4の振動子5の第1の圧電素子
211,511にのみ励振信号を入力すればよい。On the other hand, when the moving plate 1 is moved in the positive direction of the Y axis in FIG. 1A, the electrodes of the first piezoelectric elements 311 and 511 of the second vibrator 3 and the fourth vibrator 5 And division portions 312a and 312 of second piezoelectric elements 312 and 512
An excitation signal may be applied to the electrodes c, 512a, and 512c, and the excitation signal may be input only to the first piezoelectric elements 211 and 511 of the first vibrator 2 and the fourth vibrator 5.
【0035】次に、移動板1を図1(a)のX軸の正方
向およびY軸の正方向の中間方向に移動させる場合、第
1の振動子2および第3の振動子4の第1の圧電素子2
11411の電極、第2の圧電素子212,412の分
割部212a,212c,412a,412cの電極に
励振信号を印加し、且つ、第2の振動子3および第4の
振動子5の第1の圧電素子311,511の電極、第2
の圧電素子312,512の分割部312a,312
c,512a,512cの電極に励振信号を印加すれば
よい。このとき、第1の振動子2および第3の振動子4
は、移動板1に対してX軸の正方向へ摩擦力を加え、第
2の振動子3および第4の振動子5は、移動板1に対し
てY軸の正方向へ摩擦力を加える。そして、移動板1
は、各振動子2,3,4,5の合力により、X軸の正方
向およびY軸の正方向の中間方向へ移動される。Next, when the movable plate 1 is moved in the intermediate direction between the positive direction of the X axis and the positive direction of the Y axis in FIG. 1 piezoelectric element 2
An excitation signal is applied to the electrode of 11411 and the electrodes of the divided portions 212a, 212c, 412a, and 412c of the second piezoelectric elements 212 and 412, and the first of the second vibrator 3 and the fourth vibrator 5 are applied. Electrodes of piezoelectric elements 311 and 511, second
Division portions 312a and 312 of the piezoelectric elements 312 and 512
An excitation signal may be applied to the electrodes c, 512a, and 512c. At this time, the first vibrator 2 and the third vibrator 4
Applies a frictional force to the moving plate 1 in the positive X-axis direction, and the second vibrator 3 and the fourth vibrator 5 apply a frictional force to the moving plate 1 in the positive Y-axis direction. . And moving plate 1
Is moved in an intermediate direction between the positive direction of the X axis and the positive direction of the Y axis by the resultant force of the transducers 2, 3, 4, and 5.
【0036】さらに、第1の振動子2および第3の振動
子4並びに第2の振動子3および第4の振動子5に入力
する励振信号の大きさを調整して、X軸方向の摩擦力お
よびY軸方向の摩擦力を変化させると、中間方向を調整
することができ、さらに、第1の振動子2および第3の
振動子4のX軸方向の摩擦力、並びに、第2の振動子3
および第4の振動子5のY軸方向の摩擦力について、正
方向、または逆方向を選択すれば、移動板1は全方位へ
移動される。Further, the magnitudes of the excitation signals input to the first vibrator 2 and the third vibrator 4 and the second vibrator 3 and the fourth vibrator 5 are adjusted so that the friction in the X-axis direction is adjusted. By changing the force and the frictional force in the Y-axis direction, the intermediate direction can be adjusted. Further, the frictional force in the X-axis direction of the first vibrator 2 and the third vibrator 4 and the second Vibrator 3
If the forward direction or the reverse direction is selected for the frictional force of the fourth vibrator 5 in the Y-axis direction, the moving plate 1 is moved in all directions.
【0037】次に、移動板1を回動させる場合、第1の
振動子2はX軸の正方向へ摩擦力を加え、第2の振動子
3はY軸の正方向へ摩擦力を加え、第3の振動子4は、
X軸の逆方向へ第1の振動子2と同じ大きさの摩擦力を
加え、第4の振動子5はY軸の逆方向へ第2の振動子3
と同じ大きさの摩擦力を加えばよい。このとき、第1の
振動子2および第3の振動子4の加える摩擦力は偶力を
形成し、第2の振動子3および第4の振動子5の加える
摩擦力は偶力を形成し、移動板1は、反時計方向に回転
される。また、各振動子2,3,4,5の加える摩擦力
の方向を逆方向にすれば、移動板1は、時計方向に回転
される。Next, when rotating the movable plate 1, the first vibrator 2 applies a frictional force in the positive direction of the X axis, and the second vibrator 3 applies a frictional force in the positive direction of the Y axis. , The third vibrator 4
A friction force having the same magnitude as that of the first vibrator 2 is applied in a direction opposite to the X axis, and the fourth vibrator 5 is moved in a direction opposite to the Y axis.
What is necessary is just to apply the friction force of the same magnitude as. At this time, the frictional force applied by the first vibrator 2 and the third vibrator 4 forms a couple, and the frictional force applied by the second vibrator 3 and the fourth vibrator 5 forms a couple. The moving plate 1 is rotated counterclockwise. If the directions of the frictional forces applied by the vibrators 2, 3, 4, and 5 are reversed, the movable plate 1 is rotated clockwise.
【0038】最後に、移動板1を移動させた後、移動板
1が目標位置より少しずれていた場合、例えば、第1の
振動子2および第3の振動子4を選択し、各振動子2,
4の例えば第1の圧電素子と第2の圧電素子とに直流電
圧を印加すればよい。このとき、直流電圧を印加された
振動子2,4は静的に歪み、移動板1はこの歪みに応じ
た分だけ微動され、移動板1の位置が微調整される。Finally, if the moving plate 1 is slightly displaced from the target position after moving the moving plate 1, for example, the first vibrator 2 and the third vibrator 4 are selected, and each vibrator is selected. 2,
4, a DC voltage may be applied to the first piezoelectric element and the second piezoelectric element, for example. At this time, the oscillators 2 and 4 to which the DC voltage is applied are statically distorted, and the movable plate 1 is finely moved by an amount corresponding to the distortion, and the position of the movable plate 1 is finely adjusted.
【0039】以上より、本実施の形態によれば、各振動
子2,3,4,5を移動板1に当接させ、直接摩擦力を
加えるようにしたので、移動板1と振動子2,3,4,
5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、励振
信号の入力を停止した場合、振動子2,3,4,5の振
動は自然に減衰し、特定の位置で停止しないようにした
ので、移動板1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。また、各振動子2,3,4,5を所
定の積層構造とし、移動板1に大きな摩擦力を加えるよ
うにしたので、移動板1はより高速で大きな力で移動さ
れる。また、振動子2,3,4,5の4箇所で支持しつ
つ摩擦力を加えるようにしたので、移動板1は安定に移
動される。また、一方の振動子2,4で移動板1を移動
させている間、他方の振動子3,5は、伸縮振動のみ行
い、突起32,52は周期的に移動板1に当接するよう
にしたので、他方の振動子3,5に基づく制動力を著し
く減少させる。また、移動板1の移動終了後、振動子
2,3,4,5に直流電圧を印加して、振動子2,3,
4,5を静的に歪ませ、移動板1を微調整するようにし
たので、移動板1の位置は微調整される。As described above, according to the present embodiment, the vibrators 2, 3, 4, and 5 are brought into contact with the moving plate 1 to directly apply a frictional force. , 3,4
There is no need to provide a driving force transmission mechanism between the drive units 5, and the device configuration is simple and small. Also, there is no backlash or error due to the installation of the driving force transmission mechanism. Further, when the input of the excitation signal is stopped, the vibrations of the vibrators 2, 3, 4, and 5 are naturally attenuated and are not stopped at a specific position, so that the positioning accuracy of the movable plate 1 is improved. further,
Since it does not generate electromagnetic noise, it can be used in an environment where magnetization is avoided. Further, since the vibrators 2, 3, 4, and 5 have a predetermined laminated structure and apply a large frictional force to the moving plate 1, the moving plate 1 is moved at a higher speed with a large force. Further, since the frictional force is applied while being supported at the four locations of the vibrators 2, 3, 4, and 5, the movable plate 1 is stably moved. Also, while the moving plate 1 is moved by one of the vibrators 2 and 4, the other vibrators 3 and 5 perform only expansion and contraction vibration, and the projections 32 and 52 periodically contact the moving plate 1. Therefore, the braking force based on the other vibrators 3 and 5 is significantly reduced. After the movement of the movable plate 1 is completed, a DC voltage is applied to the vibrators 2, 3, 4, and 5, and
Since the moving plate 1 is finely adjusted by statically distorting the moving plates 4 and 5, the position of the moving plate 1 is finely adjusted.
【0040】図3は、本発明を適用した超音波モータを
利用したステージの変形の態様を示すものであり、
(a)は平面構造を示し、(b)は側面構造を示す。本
変形の態様は、第1の振動子2および第3の振動子4を
Y軸方向に沿って配置し、第2の振動子3および第4の
振動子5をX軸方向に沿って配置した点に特徴を有す
る。FIG. 3 shows a modification of a stage using an ultrasonic motor to which the present invention is applied.
(A) shows a planar structure, and (b) shows a side structure. In this modification, the first vibrator 2 and the third vibrator 4 are arranged along the Y-axis direction, and the second vibrator 3 and the fourth vibrator 5 are arranged along the X-axis direction. It is characterized by the following points.
【0041】次に、このステージの使用方法について、
説明する。先ず、移動板1を図1(a)のY軸の正方向
に移動させる場合、第1の振動子2および第3の振動子
4の第1の圧電素子211,411の電極、第2の圧電
素子212,412の分割部212a,212c,41
2a,412cの電極に励振信号を印加し、移動板1の
同図矢印方向へ摩擦力を加え、移動板1をY軸の正方向
へ移動させる。移動板1を図1(a)のX軸方向の正方
向に移動させる場合、第2の振動子3および第4の振動
子5の第1の圧電素子311,511の電極、第2の圧
電素子312,512の分割部312a,312c,5
12a,512cの電極に励振信号を印加し、移動板1
の同図矢印方向へ摩擦力を加え、移動板1をX軸の正方
向へ移動させる。Next, regarding the use of this stage,
explain. First, when the moving plate 1 is moved in the positive direction of the Y axis in FIG. 1A, the electrodes of the first piezoelectric elements 211 and 411 of the first vibrator 2 and the third vibrator 4 and the second Dividing portions 212a, 212c, 41 of piezoelectric elements 212, 412
An excitation signal is applied to the electrodes 2a and 412c, and a frictional force is applied to the moving plate 1 in the direction indicated by the arrow in the figure to move the moving plate 1 in the positive direction of the Y axis. When the moving plate 1 is moved in the positive direction of the X-axis direction in FIG. 1A, the electrodes of the first piezoelectric elements 311 and 511 of the second vibrator 3 and the fourth vibrator 5 and the second piezoelectric Divisions 312a, 312c, 5 of elements 312, 512
An excitation signal is applied to the electrodes 12a and 512c,
Then, the moving plate 1 is moved in the positive direction of the X-axis.
【0042】次に、移動板1を図1(a)のX軸の正方
向およびY軸の正方向の中間方向に移動させる場合、上
記条件で、第1の振動子2および第3の振動子4、並び
に、第2の振動子3および第4の振動子5を前記条件で
同時に振動させればよい。このとき、移動板1は、各振
動子2,3,4,5の合力により、X軸の正方向および
Y軸の正方向の中間方向へ移動される。以上より、この
振動子2,3,4,5の配置においても、移動板1はX
Y平面で自由に移動される。Next, when the movable plate 1 is moved in the intermediate direction between the positive direction of the X-axis and the positive direction of the Y-axis in FIG. 1 (a), the first vibrator 2 and the third vibration The vibrator 4 and the second and third vibrators 3 and 5 may be vibrated simultaneously under the above conditions. At this time, the movable plate 1 is moved in the intermediate direction between the positive direction of the X axis and the positive direction of the Y axis by the resultant force of the vibrators 2, 3, 4, and 5. As described above, even in the arrangement of the transducers 2, 3, 4, and 5, the moving plate 1
It is freely moved in the Y plane.
【0043】{実施の形態2}図4は、本発明を超音波
モータを利用したステージに適用した実施の形態2であ
り、(a)は平面構造を示し、(b)は側面構造を示
す。図5は、ステージに係わる円柱状振動子8の構造で
あり、(a)は斜方から観察した構造を示し、(b)は
平面構造を示す。本形態は、実施の形態1と略同様の構
成であり、円柱状振動子8の端面を移動板1に当接させ
た点に特徴を有する。なお、実施の形態1と同じ構成に
ついては説明を省略する。Embodiment 2 FIGS. 4A and 4B show Embodiment 2 in which the present invention is applied to a stage using an ultrasonic motor. FIG. 4A shows a planar structure, and FIG. 4B shows a side structure. . 5A and 5B show the structure of the columnar vibrator 8 related to the stage. FIG. 5A shows a structure observed from an oblique direction, and FIG. 5B shows a planar structure. This embodiment has substantially the same configuration as that of the first embodiment, and is characterized in that the end face of the columnar vibrator 8 is in contact with the movable plate 1. The description of the same configuration as in the first embodiment is omitted.
【0044】ここで、円柱状振動子8は、振動子本体8
1と、振動子本体81を側方から加圧保持する加圧部材
82,82,82,82から構成されている。振動子本
体81は、円柱形状の内部を中空にした円筒状であり、
図5(b)に示すように周方向に4等分して第1の分極
処理部81a,第2の分極処理部81b,第3の分極処
理部81c,第4の分極処理部81dを設け、各分極処
理部81a,81b,81c,81dは、図中矢印方向
で示す内周面を正とし外周面を負とした電界を印加して
分極処理されている。さらに、振動子本体81の内周面
には、共通電極83を形成し、各分極処理部81a,8
1b,81c,81dの外周面には各電極84a,84
b,84c,84dを形成している。なお、本発明の第
1の分極処理部および第2の分極処理部は分極処理部8
1a,81b,81c,81dから適宜選択でき、例え
ば、第1の分極処理部81aを本発明の第1の分極処理
部としたとき、第2の分極処理部81b、第3の分極処
理部81c、第4の分極処理部81dの何れかは、本発
明の第2の分極処理部に該当する。Here, the columnar vibrator 8 is
1 and pressurizing members 82, 82, 82, 82 for pressurizing and holding the vibrator body 81 from the side. The vibrator main body 81 has a cylindrical shape with a hollow cylindrical interior,
As shown in FIG. 5B, a first polarization processing unit 81a, a second polarization processing unit 81b, a third polarization processing unit 81c, and a fourth polarization processing unit 81d are provided by equally dividing the circumference into four parts. Each of the polarization processing sections 81a, 81b, 81c, and 81d is subjected to polarization processing by applying an electric field in which the inner peripheral surface shown by the arrow in the drawing is positive and the outer peripheral surface is negative. Further, a common electrode 83 is formed on the inner peripheral surface of the vibrator main body 81, and the polarization processing sections 81a, 81
1b, 81c, and 81d have respective electrodes 84a, 84
b, 84c and 84d are formed. Note that the first polarization processing unit and the second polarization processing unit of the present invention are the polarization processing unit 8.
1a, 81b, 81c, and 81d. For example, when the first polarization processing section 81a is the first polarization processing section of the present invention, the second polarization processing section 81b and the third polarization processing section 81c. , Or the fourth polarization processing unit 81d corresponds to the second polarization processing unit of the present invention.
【0045】次に、図4(a)、図6、図7に基づい
て、このステージの使用方法について説明する。図6
は、移動板1を直線移動させるときの円柱状振動子8の
動作を示し、また、図7は、励振信号の入力される分極
処理部と移動板1の移動方向の関係を示す図であり、同
図(a)は移動板1を直線に移動させる場合、同図
(b)は移動板1を回動させる場合を示す。先ず、X軸
の正方向に対して反時計方向に315゜の径方向へ移動
板1を移動させる場合、第1の分極処理部81aに励振
信号、V0=Asinωtを入力し、第1の分極処理部
81aを励振させればよい。このとき、円柱状振動子8
は、図6(a)に示す径方向への屈曲振動Cおよび図6
(b)に示す伸縮振動Dにより全体として図6(c)に
示す合成振動Eを行う。円柱状振動子8の上端面は、移
動板1に前記315゜の径方向へ摩擦力を加え、移動板
1を同方向へ移動させる。Next, a method of using this stage will be described with reference to FIGS. 4 (a), 6 and 7. FIG.
Shows the operation of the columnar vibrator 8 when the moving plate 1 is moved linearly, and FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the polarization processing unit to which the excitation signal is input and the moving direction of the moving plate 1. 2A shows a case where the moving plate 1 is moved in a straight line, and FIG. 2B shows a case where the moving plate 1 is rotated. First, when the moving plate 1 is moved in the radial direction of 315 ° counterclockwise with respect to the positive direction of the X-axis, the excitation signal, V0 = Asinωt, is input to the first polarization processing unit 81a, and the first polarization is performed. What is necessary is just to excite the processing part 81a. At this time, the columnar vibrator 8
6A shows bending vibration C in the radial direction shown in FIG.
A synthetic vibration E shown in FIG. 6C is performed as a whole by the stretching vibration D shown in FIG. The upper end surface of the columnar vibrator 8 applies a frictional force to the movable plate 1 in the radial direction of 315 ° to move the movable plate 1 in the same direction.
【0046】同様に、225゜の径方向へ移動板1を移
動させる場合、第2の分極処理部81bに励振信号V0
を入力し、135゜の径方向へ移動させる場合、第3の
分極処理部81cに励振信号V0を入力し、45゜の径
方向へ移動させる場合、第4の分極処理部81dに励振
信号V0を入力し、第2、第3、第4の合成振動を生じ
させればよい。Similarly, when moving the moving plate 1 in the radial direction of 225 °, the excitation signal V0 is supplied to the second polarization processing section 81b.
Is input in the radial direction of 135 °, the excitation signal V0 is input to the third polarization processing unit 81c. In the case of movement in the radial direction of 45 °, the excitation signal V0 is input to the fourth polarization processing unit 81d. To generate the second, third, and fourth combined vibrations.
【0047】また、X軸に対して0゜の径方向へ移動板
1を移動させる場合、第1の分極処理部81aおよび第
4の分極処理部81dに励振信号V0を入力すればよ
い。このとき、円柱状振動子8は、第1の分極処理部8
1aの励振に基づいた第1の合成振動および第4の分極
処理部81dの励振に基づいた第4の合成振動を合成し
た振動を行い、移動板1にX軸に対して0゜の径方向へ
摩擦力を加え、移動板1を同方向へ移動させる。同様
に、第2の分極処理部81bおよび第3の分極処理部8
1cに励振信号V0を入力させると、移動板1は、X軸
に対して180゜の径方向へ移動される。また、第3の
分極処理部81cおよび第4の分極処理部81dに励振
信号V0を入力させると、移動板1は、X軸に対して9
0゜の径方向へ移動される。第1の分極処理部81aお
よび第2の分極処理部81bに励振信号V0を入力させ
ると、移動板1は、X軸に対して270゜の径方向へ移
動される。When moving the moving plate 1 in the radial direction of 0 ° with respect to the X axis, the excitation signal V0 may be input to the first polarization processing section 81a and the fourth polarization processing section 81d. At this time, the columnar vibrator 8 is
A vibration is generated by synthesizing the first combined vibration based on the excitation of 1a and the fourth combined vibration based on the excitation of the fourth polarization processing unit 81d, and the moving plate 1 has a radial direction of 0 ° with respect to the X axis. To move the movable plate 1 in the same direction. Similarly, the second polarization processing unit 81b and the third polarization processing unit 8
When the excitation signal V0 is input to 1c, the movable plate 1 is moved in the radial direction of 180 ° with respect to the X axis. When the excitation signal V0 is input to the third polarization processing unit 81c and the fourth polarization processing unit 81d, the moving plate 1 moves 9 degrees with respect to the X axis.
It is moved in the radial direction of 0 °. When the excitation signal V0 is input to the first polarization processing unit 81a and the second polarization processing unit 81b, the moving plate 1 is moved in a radial direction of 270 ° with respect to the X axis.
【0048】一方、移動板1を時計回りに回転させる場
合、第1の分極処理部81aに第1の励振信号、V0=
Asinωt、第2の分極処理部81bに第2の励振信
号、V1=Asin(ωt+ψ)を入力すればよい。こ
こで、ψは、0゜から180゜まで適宜選択できるが、
理想的な進行波を発生させる観点から、例えば、90゜
を選択する。このとき、円柱状振動子8の上端面には、
第1の分極処理部81aの励振に基づいた周方向 の第
1の屈曲振動および分極処理部81bの励振に基づいた
第1の屈曲振動と位相の異なる周方向の第2の屈曲振動
により反時計回りの進行波を生じる一方、上端面の質点
は時計回りの楕円運動を行って移動板1に周方向へ摩擦
力を加え、移動板1を時計回りに回転させる。さらに、
第3の分極処理部81cに励振信号、−V0を、第4の
分極処理部81dに励振信号、−V1を入力すれば、第
1および第2の分極処理部81a,81bに基づく伸縮
振動は相殺されて同一高さの進行波が得られ、移動板1
を滑らかに回動させる。On the other hand, when the movable plate 1 is rotated clockwise, the first excitation signal, V0 =
Asinωt, the second excitation signal, V1 = Asin (ωt + ψ), may be input to the second polarization processing unit 81b. Here, ψ can be appropriately selected from 0 ° to 180 °,
From the viewpoint of generating an ideal traveling wave, for example, 90 ° is selected. At this time, on the upper end surface of the columnar vibrator 8,
Counterclockwise by the first bending vibration in the circumferential direction based on the excitation of the first polarization processing unit 81a and the second bending vibration in the circumferential direction having a different phase from the first bending vibration based on the excitation of the polarization processing unit 81b. While a traveling wave is generated, the mass point on the upper end surface performs a clockwise elliptical motion to apply a frictional force to the moving plate 1 in the circumferential direction, thereby rotating the moving plate 1 clockwise. further,
By inputting the excitation signal -V0 to the third polarization processing unit 81c and the excitation signal -V1 to the fourth polarization processing unit 81d, the stretching vibration based on the first and second polarization processing units 81a and 81b is reduced. The traveling waves of the same height are obtained by being offset, and the moving plate 1
Is rotated smoothly.
【0049】同様に、第2の分極処理部81bに第1の
励振信号V0、第3の分極処理部81cに励振信号V1を
入力した場合、第3の分極処理部81cに第1の励振信
号V0、第4の分極処理部81dに励振信号V1を入力し
た場合、第4の分極処理部81dに第1の励振信号V
0、第1の分極処理部81aに励振信号V1を入力した場
合、移動板1は時計方向に回転される。Similarly, when the first excitation signal V0 is input to the second polarization processing unit 81b and the excitation signal V1 is input to the third polarization processing unit 81c, the first excitation signal is input to the third polarization processing unit 81c. V0, when the excitation signal V1 is input to the fourth polarization processing unit 81d, the first excitation signal V is supplied to the fourth polarization processing unit 81d.
0, when the excitation signal V1 is input to the first polarization processing unit 81a, the movable plate 1 is rotated clockwise.
【0050】また、移動板1を反時計回りに回転させる
場合、第1の分極処理部81aに励振信号V1を入力
し、第2の分極処理部81bに励振信号V0を入力すれ
ばよい。このとき、円柱状振動子8の上端面には、第1
の分極処理部81aの励振に基づいた周方向の第2の屈
曲振動および第2の分極処理部81bの励振に基づいた
周方向の第1の屈曲振動により時計回りの進行波を生じ
る一方、上端面の各質点は反時計回りの楕円運動を行っ
て移動板1に摩擦力を加え、移動板1を反時計回りに回
転させる。When the movable plate 1 is rotated counterclockwise, the excitation signal V1 may be input to the first polarization processing unit 81a, and the excitation signal V0 may be input to the second polarization processing unit 81b. At this time, the first end face of the cylindrical vibrator 8 is
While the second bending vibration in the circumferential direction based on the excitation of the polarization processing unit 81a and the first bending vibration in the circumferential direction based on the excitation of the second polarization processing unit 81b generate a clockwise traveling wave, Each mass on the end face performs a counterclockwise elliptical motion to apply a frictional force to the moving plate 1 to rotate the moving plate 1 counterclockwise.
【0051】同様に、第2の分極処理部81bに励振信
号V1、第3の分極処理部81cに励振信号V0を入力し
た場合、 第3の分極処理部81cに励振信号V1、第4
の分極処理部81dに励振信号V0を入力した場合、 第
4の分極処理部81dに励振信号V1、第1の分極処理
部81aに励振信号V0を入力した場合、移動体1を反
時計方向に回転させる。Similarly, when the excitation signal V1 is input to the second polarization processing unit 81b and the excitation signal V0 is input to the third polarization processing unit 81c, the excitation signal V1, the fourth signal and the fourth signal are input to the third polarization processing unit 81c.
When the excitation signal V0 is input to the polarization processing unit 81d, the excitation signal V1 is input to the fourth polarization processing unit 81d, and the excitation signal V0 is input to the first polarization processing unit 81a. Rotate.
【0052】以上より、本実施の形態によれば、実施の
形態1と同様の効果が得られるのは勿論のこと、第1の
合成振動により移動板1を一の径方向へ移動させ、第2
の合成振動により他の径方向へ移動板1を移動させ、第
1の合成振動および第2の合成振動を合成して、移動板
1をさらに別の径方向へ移動させる。また、円柱状振動
子8の端面に周方向の第1の屈曲振動および第2の屈曲
振動より周方向へ進行する進行波を生じさせる一方、端
面の各質点は楕円運動により移動板1に周方向へ摩擦力
を加えるようにしたので、移動板1は回動される。As described above, according to the present embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and the movable plate 1 is moved in one radial direction by the first combined vibration. 2
The moving plate 1 is moved in the other radial direction by the combined vibration of the above, the first combined vibration and the second combined vibration are combined, and the moving plate 1 is further moved in another radial direction. Further, a traveling wave traveling in the circumferential direction from the first bending vibration and the second bending vibration in the circumferential direction is generated on the end face of the columnar vibrator 8, and each mass point on the end face is moved around the moving plate 1 by elliptic motion. Since the frictional force is applied in the direction, the moving plate 1 is rotated.
【0053】{実施の形態3}図8は、本発明を適用し
たステージを利用した実施の形態3に係わる印刷装置の
主要構造を示す図である。印刷装置の主要部は、振動子
11a,11bと、振動子11a,11bに当接させた
移動板12a,12bと、移動板12a,12bの中央
部に設けたシリンドリカルレンズ13a,13bと、レ
ンズ13a,13bの上流に配置したレーザー装置14
a,14bと、移動板12a,12bに対してレーザー
光の進行方向下流に設けたハーフミラー15と、ハーフ
ミラー15の下流に設けたポリゴンスキャナ16と、ポ
リゴンスキャナ16の下流に設けたfθレンズ17と、
fθレンズ17の下流に設けた検出素子18a,18b
から構成されている。Third Embodiment FIG. 8 is a diagram showing a main structure of a printing apparatus according to a third embodiment using a stage to which the present invention is applied. The main parts of the printing apparatus include vibrators 11a and 11b, moving plates 12a and 12b abutting on the vibrators 11a and 11b, cylindrical lenses 13a and 13b provided at the center of the moving plates 12a and 12b, and a lens. Laser device 14 arranged upstream of 13a, 13b
a and 14b, a half mirror 15 provided downstream of the moving plates 12a and 12b in the traveling direction of the laser beam, a polygon scanner 16 provided downstream of the half mirror 15, and an fθ lens provided downstream of the polygon scanner 16. 17 and
detecting elements 18a and 18b provided downstream of the fθ lens 17
It is composed of
【0054】次に、この印刷装置の使用方法について説
明する。レーザー装置14a,14bから発射されたレ
ーザー光F、Gは、シリンドリカルレンズ13a,13
bを通過する。レーザー光Fはハーフミラー15を通過
し、レーザー光Gはハーフミラー15で反射されてポリ
ゴンスキャナ16に入射する。レーザ光F、Gは等速回
転するポリゴンスキャナ16で反射され、fθレンズ1
7に入射される。レーザー光F、Gは、fθレンズ17
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。Next, a method of using the printing apparatus will be described. The laser beams F and G emitted from the laser devices 14a and 14b are applied to the cylindrical lenses 13a and 13b.
b. The laser light F passes through the half mirror 15, and the laser light G is reflected by the half mirror 15 and enters the polygon scanner 16. The laser beams F and G are reflected by the polygon scanner 16 rotating at a constant speed, and
7 is incident. The laser beams F and G are transmitted through the fθ lens 17
As a result, the interval in the scanning direction is made linear, and is incident on a photosensitive drum (not shown), whereby a latent image is formed on the photosensitive drum.
【0055】一方、レーザー光F、Gに光軸誤差が、検
出素子18a,18bにより検出されると、図示しない
制御装置により、振動子11a,11bが駆動する。移
動板12a,12bはそれぞれ所定の方向に移動され、
移動板12a,12bの移動に伴ってシリンドリカルレ
ンズ13a,13bも移動される。レーザー光F、G
は、シリンドリカルレンズ13a、13bにより進行方
向を調整され、光軸誤差は補正される。On the other hand, when an optical axis error is detected in the laser beams F and G by the detecting elements 18a and 18b, the vibrators 11a and 11b are driven by a control device (not shown). The moving plates 12a and 12b are respectively moved in predetermined directions,
The cylindrical lenses 13a and 13b are also moved with the movement of the moving plates 12a and 12b. Laser light F, G
The traveling direction is adjusted by the cylindrical lenses 13a and 13b, and the optical axis error is corrected.
【0056】以上より、本実施の形態によれば、シリン
ドリカルレンズ13a、13bを設けた移動板12a,
12bを振動子11a,11b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。As described above, according to the present embodiment, the movable plate 12a provided with the cylindrical lenses 13a and 13b,
Since the oscillator 12b is moved by the oscillators 11a and 11b, the optical axis error of the laser beams F and G is corrected.
【0057】{実施の形態4}本形態の特徴は、本発明
を適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、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。Embodiment 4 A feature of the present embodiment is that a stage to which the present invention is applied is used for an electronic device. Here, the electronic device includes, for example, a measuring device and a workpiece (for example,
Wafer) manufacturing apparatus, and a magnetic recording apparatus using a medium. The stage of the present invention is used for a moving stage of a measuring instrument, a moving stage of a workpiece, and a moving medium of magnetic recording. As described above, according to the present embodiment, an electronic device using a stage using an ultrasonic motor is realized.
【0058】[0058]
【発明の効果】以上より、請求項1記載の発明によれ
ば、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、誤差を生ぜ
ず、また、励振信号の入力を停止した場合、振動子は振
動の減衰した位置で停止し、特定の位置で停止しないよ
うにしたので、移動体の位置決め精度が向上される。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。As described above, according to the first aspect of the present invention, there is no need to provide a driving force transmission mechanism between the moving body and the vibrator, and the configuration of the apparatus is simple and small. In addition, when the input of the excitation signal is stopped, the vibrator stops at the position where the vibration is attenuated, and does not stop at a specific position. Therefore, the positioning accuracy of the moving body is improved. Further, since no electromagnetic noise is generated, it can be used in an environment where magnetization is avoided.
【0059】請求項2記載の発明によれば、3箇所以上
で支持しつつ摩擦力を加えるようにしたので、移動体は
安定に可動される。請求項3記載の発明によれば、一方
の振動子が合成振動により移動体を可動させている間、
他方の振動子の移動体との接触時間を大幅に減少するよ
うにしたので、移動体に加えられる制動力は、著しく軽
減される。請求項4記載の発明によれば、第1の圧電素
子による伸縮振動と第2の圧電素子による屈曲振動を合
成したより大きな合成振動により、移動体により大きな
摩擦力を加えるようにしたので、移動体は高速で可動さ
れる。請求項5記載の発明によれば、第1の振動子の一
の方向への摩擦力および第2の振動子の反対方向への摩
擦力により偶力を形成するようにしたので、移動体は回
動される。According to the second aspect of the present invention, since the frictional force is applied while supporting at three or more places, the moving body can be stably moved. According to the invention described in claim 3, while one of the vibrators is moving the moving body by the synthetic vibration,
Since the contact time of the other vibrator with the moving body is greatly reduced, the braking force applied to the moving body is significantly reduced. According to the fourth aspect of the invention, a larger frictional force is applied to the moving body by a larger combined vibration obtained by combining the expansion and contraction vibration by the first piezoelectric element and the bending vibration by the second piezoelectric element. The body is moved at high speed. According to the fifth aspect of the present invention, since the first vibrator and the second vibrator form a couple by the frictional force in one direction and the frictional force in the opposite direction of the second vibrator. It is turned.
【0060】請求項6記載の発明によれば、第1の合成
振動により移動体を一の径方向へ可動させ、第2の合成
振動により他の径方向へ移動体を可動させ、第1の合成
振動および第2の合成振動を合成して、移動体をさらに
別の径方向へ可動させる。請求項7記載の発明によれ
ば、円柱状振動子の端面に、第1の屈曲振動および第2
の屈曲振動より、周方向へ進行する進行波を生じさせ、
この進行波に基づいて円柱状振動子の端面は、移動体に
摩擦力を加えるようにしたので、移動体は回動される。
請求項8記載の発明によれば、第1の振動子または第2
の振動子を静的に歪ませ、前記移動体を微動させるよう
にしたので、移動体の位置が微調整される。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。According to the sixth aspect of the present invention, the moving body is moved in one radial direction by the first combined vibration, and the moving body is moved in the other radial direction by the second combined vibration. The combined vibration and the second combined vibration are combined to further move the moving body in another radial direction. According to the invention described in claim 7, the first bending vibration and the second bending vibration are applied to the end face of the columnar vibrator.
From the bending vibration of, a traveling wave traveling in the circumferential direction is generated,
Since the end face of the columnar vibrator applies a frictional force to the moving body based on the traveling wave, the moving body is rotated.
According to the invention described in claim 8, the first vibrator or the second vibrator
Since the vibrator is statically distorted to finely move the moving body, the position of the moving body is finely adjusted. According to the ninth aspect, an electronic device using a stage using an ultrasonic motor is realized.
【0061】請求項10記載の発明によれば、レンズは
移動体とともに移動される。請求項11記載の発明によ
れば、移動体に設けたレンズの移動によりレーザー印刷
装置のレーザーの光軸は調整される。請求項12記載の
発明によれば、円柱状振動子を静的に歪ませ、移動体を
微動させるようにしたので、移動体の位置が微調整され
る。According to the tenth aspect, the lens is moved together with the moving body. According to the eleventh aspect, the optical axis of the laser of the laser printing apparatus is adjusted by moving the lens provided on the moving body. According to the twelfth aspect of the invention, the cylindrical vibrator is statically distorted and the moving body is finely moved, so that the position of the moving body is finely adjusted.
【図1】本発明を超音波モータ用いたステージに適用し
た実施の形態1を示すものであり、同図(a)は平面構
造を、同図(b)は側面構造を示す。FIGS. 1A and 1B show Embodiment 1 in which the present invention is applied to a stage using an ultrasonic motor. FIG. 1A shows a planar structure, and FIG. 1B shows a side structure.
【図2】図1に係わる振動体本体の構造を示す図であ
り、(a)は斜方から観察した構造を示し、(b)は第
1の圧電素子の平面構造を示し、(c)は第2の圧電素
子の平面構造を示し、(d)は屈曲振動B2の原理を示
し、(e)は変形例の構造を示す。2A and 2B are diagrams illustrating a structure of a vibrating body main body according to FIG. 1, wherein FIG. 2A illustrates a structure observed from an oblique direction, FIG. 2B illustrates a planar structure of a first piezoelectric element, and FIG. Shows the planar structure of the second piezoelectric element, (d) shows the principle of the bending vibration B2, and (e) shows the structure of the modification.
【図3】図1に係わる超音波モータを利用したステージ
の変形の態様を示すものであり、(a)は平面構造を示
し、(b)は側面構造を示す。3A and 3B show a mode of deformation of a stage using the ultrasonic motor according to FIG. 1, wherein FIG. 3A shows a planar structure and FIG. 3B shows a side structure.
【図4】本発明を超音波モータを利用したステージに適
用した実施の形態2であり、(a)は平面構造を示し、
(b)は側面構造を示す。FIG. 4 is a second embodiment in which the present invention is applied to a stage using an ultrasonic motor, wherein (a) shows a planar structure,
(B) shows a side structure.
【図5】図4に係わる円柱状振動子の構造であり、
(a)は斜方から観察した構造を示し、(b)は平面構
造を示す。5 shows the structure of a columnar vibrator according to FIG. 4,
(A) shows a structure observed from an oblique direction, and (b) shows a planar structure.
【図6】図5に係わる移動板を直線移動させるときの円
柱状振動子の動作を示す。FIG. 6 shows an operation of the columnar vibrator when the moving plate shown in FIG. 5 is moved linearly.
【図7】励振信号の入力される分極処理部と移動板の移
動方向の関係を示す図であり、同図(a)は移動板を直
線に移動させる場合、同図(b)は移動板を回動させる
場合を示す。7A and 7B are diagrams illustrating a relationship between a polarization processing unit to which an excitation signal is input and a moving direction of a moving plate, wherein FIG. 7A illustrates a case where the moving plate is moved linearly, and FIG. Is shown.
【図8】本発明を適用したステージを利用した実施の形
態3に係わる印刷装置の主要構造を示す。FIG. 8 shows a main structure of a printing apparatus according to a third embodiment using a stage to which the present invention is applied.
1 移動板 2 第1の振動子 3 第2の振動子 4 第3の振動子 5 第4の振動子 6,7 加圧機構 8 円柱状振動子 11a,11b 振動子 12a,12b 移動板 13a,13b シリンドリカルレンズ 14a,14b レーザー装置 15 ハーフミラー 16 ポリゴンスキャナ 17 fθレンズ 18a,18b 検出素子 21,31,41,51 振動子本体 22,32,42,52 突起 23,33,53 加圧部材 81 振動子本体 81a 第1の分極処理部 81b 第2の分極処理部 81c 第3の分極処理部 81d 第4の分極処理部 83 共通電極 84a,84b,84c,84d 電極 211,311,411,511 第1の圧電素子 212,312,412,512 第2の圧電素子 A 伸縮振動 B1 屈曲振動 B2 屈曲振動 C 屈曲振動 D 伸縮振動 E 合成振動 F レーザー光 G レーザー光 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Moving plate 2 1st vibrator 3 2nd vibrator 4 3rd vibrator 5 4th vibrator 6, 7 Pressurizing mechanism 8 Columnar vibrator 11a, 11b Vibrator 12a, 12b Moving plate 13a, 13b Cylindrical lens 14a, 14b Laser device 15 Half mirror 16 Polygon scanner 17 fθ lens 18a, 18b Detection element 21, 31, 41, 51 Vibrator body 22, 32, 42, 52 Projection 23, 33, 53 Pressing member 81 Vibration Child body 81a First polarization processing unit 81b Second polarization processing unit 81c Third polarization processing unit 81d Fourth polarization processing unit 83 Common electrodes 84a, 84b, 84c, 84d Electrodes 211, 311, 411, 511 First Piezoelectric elements 212, 312, 412, 512 of the second piezoelectric element A elastic vibration B1 bending vibration B2 bending vibration C bending vibration D Telescopic vibration E Synthetic vibration F Laser light G Laser light
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI // B23Q 5/28 B23Q 1/18 A Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification symbol FI // B23Q 5/28 B23Q 1/18 A
Claims (12)
した合成振動により、前記移動体に対して一の方向へ摩
擦力を加える第1の振動子と、 前記移動体に当接して、伸縮振動および屈曲振動を合成
した合成振動により、前記移動体に対して前記一の方向
と異なる他の方向へ摩擦力を加える第2の振動子と、を
備え、 前記第1の振動子または第2の振動子の少なくとも一方
が加える摩擦力に基づいて、前記移動体を一の方向と他
の方向からなる平面上で可動自在としたことを特徴とす
る超音波モータを利用したステージ。A first vibration that applies a frictional force to the movable body in one direction by a movable body that is movable and a combined vibration that combines expansion and contraction vibration and bending vibration in contact with the movable body. A second vibrator that abuts against the moving body and applies a frictional force to the moving body in another direction different from the one direction by a combined vibration obtained by combining the stretching vibration and the bending vibration; Wherein the moving body is movable on a plane formed in one direction and another direction based on a frictional force applied by at least one of the first vibrator and the second vibrator. Stage using an ultrasonic motor.
子を合わせて少なくとも3つ設けた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。2. A stage using an ultrasonic motor according to claim 1, wherein a total of at least three of said first transducer and said second transducer are provided.
何れか一方により前記移動体を可動させる場合、他方の
振動子は伸縮振動のみを行わせ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。3. The apparatus according to claim 1, wherein when the movable body is moved by one of the first vibrator and the second vibrator, the other vibrator performs only stretching vibration. Stage using ultrasonic motor.
少なくとも一方は、伸縮振動する第1の圧電素子と、屈
曲振動する第2の圧電素子とを一体に積層させた構造か
らな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。4. At least one of the first vibrator and the second vibrator has a structure in which a first piezoelectric element that expands and contracts and vibrates and a second piezoelectric element that performs bending vibration are integrally laminated. A stage using the ultrasonic motor according to claim 1.
一の方向と反対方向へ前記第1の振動子の加える摩擦力
と同じ大きさの摩擦力を加え、前記移動体を回動させた
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。5. The second vibrator applies a frictional force to the moving body in a direction opposite to the one direction and the same magnitude as a frictional force applied by the first vibrator to rotate the moving body. A stage using the ultrasonic motor according to claim 1, wherein the stage is moved.
周方向に沿って、伸縮振動と径方向への屈曲振動とを合
成した第1の合成振動を生じさせる第1の分極処理部
と、前記第1の合成振動と同様の第2の合成振動を生じ
させる第2の分極処理部と、を有する円柱状振動子と、
を備え、 前記第1の分極処理部と前記第2の分極処理部の少なく
とも一方を励振させて前記移動体を平面上で可動自在と
したことを特徴とする超音波モータを利用したステー
ジ。6. A first combination in which a movable movable body is brought into contact with a cylindrical end surface of the movable body, and stretching vibration and radial bending vibration are combined along a circumferential direction. A columnar vibrator having a first polarization processing unit that generates vibration, and a second polarization processing unit that generates a second composite vibration similar to the first composite vibration;
A stage using an ultrasonic motor, wherein at least one of the first polarization processing unit and the second polarization processing unit is excited to make the movable body movable on a plane.
周方向に沿って、周方向へ第1の屈曲振動を生じさせる
第1の分極処理部と、前記第1の屈曲振動と異なる位相
で周方向へ第2の屈曲振動を同時に生じさせる第2の分
極処理部と、有する円柱状振動子と、を備え、 第1の屈曲振動および第2の屈曲振動を合成し、前記円
柱状振動子の端面に周方向へ進行する進行波を生じさ
せ、この進行波に基づいて前記移動体を回動させたこと
を特徴とする超音波モータを利用したステージ。7. A movable movable body, and a first polarization processing unit that causes a cylindrical end surface to abut on the movable body and generates a first bending vibration in a circumferential direction along a circumferential direction. A second polarization processing unit that simultaneously generates a second bending vibration in the circumferential direction at a phase different from that of the first bending vibration, and a columnar vibrator having the first polarization vibration and the second bending vibration. The ultrasonic motor is characterized in that the bending vibration is synthesized, a traveling wave traveling in the circumferential direction is generated on the end face of the columnar vibrator, and the moving body is rotated based on the traveling wave. Stage.
少なくとも一方は、直流電圧を印加されて前記移動体を
微動させることを特徴とする請求項1から請求項5の何
れかに記載の超音波モータを利用したステージ。8. The apparatus according to claim 1, wherein at least one of the first vibrator and the second vibrator finely moves the moving body by applying a DC voltage. A stage using the described ultrasonic motor.
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
徴とする電子機器。9. An electronic apparatus using a stage using the ultrasonic motor according to claim 1. Description:
徴とする請求項1から請求項8の何れかに記載の超音波
モータを利用したステージ。10. The stage using an ultrasonic motor according to claim 1, wherein a lens is provided on the moving body.
たステージを用い、この移動体に設けたレンズにより、
レーザー光の光軸を調整したことを特徴とする印刷装
置。11. A stage using an ultrasonic wave according to claim 10, wherein a lens provided on the moving body is used for
A printing apparatus characterized in that the optical axis of a laser beam is adjusted.
極処理部の少なくとも一方は、直流電圧を印加されて前
記移動体を微動させることを特徴とする請求項6または
請求項7に記載の超音波モータを利用したステージ。12. The apparatus according to claim 6, wherein at least one of the first polarization processing section and the second polarization processing section is applied with a DC voltage to slightly move the moving body. Stage using ultrasonic motor.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10039408A JPH11235063A (en) | 1998-02-20 | 1998-02-20 | Stage utilizing ultrasonic motor and electronic apparatus and printer employing the stage |
US09/253,501 US6252333B1 (en) | 1998-02-20 | 1999-02-19 | Stage utilizing ultrasonic motor and electronic equipment and printer utilizing the stage |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11235063A true JPH11235063A (en) | 1999-08-27 |
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ID=12552177
Family Applications (1)
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11235063A (en) |
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-
1998
- 1998-02-20 JP JP10039408A patent/JPH11235063A/en active Pending
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