(57)【要約】【課題】特に条件の厳しい真空中での使用の場合も含め、デューティ比を抑制することなく圧電アクチュエータの寿命延長を図る。【解決手段】圧電素子１２に電圧を印加することにより該圧電素子１２を振動させ、該振動によって可動体を駆動する圧電アクチュエータ７において、前記圧電素子１２の表面及び該圧電素子１２を内装する筐体１１の内側表面の輻射率を０．７以上とする。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子に電圧を印加することにより該圧電素子を振動させ、該振動によって可動体を駆動する圧電アクチュエータにおいて、
前記圧電素子の表面の輻射率を０．７以上としたことを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項２】
前記圧電素子を内装して保持する筐体を備え、該筐体の内側表面の輻射率を０．７以上としたことを特徴とする請求項１記載の圧電アクチュエータ。
【請求項３】
圧電アクチュエータの振動を走行プレートに伝達することにより駆動される可動体を備えた位置決め装置において、
前記圧電アクチュエータとして、請求項１又は２記載の圧電アクチュエータを用いたことを特徴とする位置決め装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電アクチュエータ及び可動体を圧電アクチュエータにて直線駆動或いは回転駆動させる位置決め装置に関し、特に、真空中で使用される半導体製造装置（加工、検査装置）等の案内装置に好適に用いられる圧電アクチュエータ及び位置決め装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５及び図６に従来の圧電アクチュエータの一例を示す（例えば特許文献１及び特許文献２参照）。
圧電アクチュエータ７は、一方の面に例えば４分割された電極膜１０ａ〜１０ｄを有すると共に、他方の面のほぼ全面に電極膜（図示せず）を有する圧電素子１２と、該圧電素子１２の先端部に設けられたフィンガ８とを備えている。電極膜１０ａ〜１０ｄは、互いに対角に位置する電極膜１０ａと電極膜１０ｄ、及び電極膜１０ｂと電極膜１０ｃが結線されている。
【０００３】
また、図において符号１１は圧電アクチュエータ７が内装される筐体であり、圧電アクチュエータ７は筐体１１内において、例えば４つのコイルばね１４により支持され、圧電素子１２の後端と筐体１１との間に設けられたコイルばね１５によってフィンガ８が走行プレート６に押し付けられるようになっている。なお、走行プレート６は可動側又は固定側に配置される。
【０００４】
そして、圧電素子１２の一方の面に配置された電極膜１０ａ〜１０ｄの内、電極膜１０ａと電極膜１０ｂにそれぞれ位相の異なる電圧を印加すると共に、他方の面に配置された電極膜を接地することにより、圧電素子１２に縦振動と横振動を発生させてこれらの振動の合成によりフィンガ８を楕円運動させ、これにより、圧電アクチュエータ７の振動がフィンガ８を介して走行プレート６に伝達されて走行プレート６側又は圧電アクチュエータ７側に配置された可動体が駆動されるようになっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−１８４３８２号公報
【特許文献２】
特開２００２−２７７６８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、圧電アクチュエータ７は、フィンガ８と走行プレート６との接触部での温度上昇が寿命に大きく影響すると言われている。
圧電素子１２の振動により発生した熱は、大気中においては大部分が圧電素子１２と筐体１１との間の空気の対流によって筐体１１ひいては筐体１１を固定している構造物を介して放熱されるが、特に真空中においては空気の対流による放熱がないため、圧電素子１２の振動により発生した略全ての熱が圧電素子１２自体に留まり、圧電素子１２の温度が上昇する。また、大気中であっても、特にテューティ比（  稼動サイクル）  の大きな場合は、圧電素子１２の温度上昇が問題になることもある。
【０００７】
このような事情から、従来においては、圧電素子１２の温度上昇を一定以下に抑えて圧電アクチュエータ７の寿命延長を図るべく、デューティ比を抑制して使用している。
本発明はこのような不都合を解消するためになされたものであり、圧電素子の振動により発生した熱を特に条件の厳しい真空中での使用の場合も含め、効率良く放熱できるようにして該圧電素子の温度上昇を抑制し、これにより、デューティ比を抑制することなく寿命延長を図ることができる圧電アクチュエータ及び位置決め装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、圧電素子に電圧を印加することにより該圧電素子を振動させ、該振動によって可動体を駆動する圧電アクチュエータにおいて、前記圧電素子の表面の輻射率を０．７以上としたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１において、前記圧電素子を内装して保持する筐体を備え、該筐体の内側表面の輻射率を０．７以上としたことを特徴とする。
請求項３に係る発明は、圧電アクチュエータの振動を走行プレートに伝達することにより駆動される可動体を備えた位置決め装置において、
前記圧電アクチュエータとして、請求項１又は２記載の圧電アクチュエータを用いたことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の一例を図を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態の一例である位置決め装置を説明するための平面図、図２は圧電アクチュエータの筐体を破断した説明図、図３は図２の縦断面図、図４は本発明の他の実施の形態である位置決め装置を説明するための断面図である。なお、各実施の形態共に、圧電アクチュエータの基本的構成は図５及び図６で説明したものと同様であるため、重複部分については各図に同一符号を付して説明を省略する。
【００１１】
本発明の実施の形態の一例である位置決め装置２０は、図１に示すように、ベース１上に一対のリニアガイド装置２がガイドレール３を互いに平行にして設置されている。各ガイドレール３には転動体（図示せず）を介して複数のスライダ４が軸方向に移動可能に跨架されており、各スライダ４に可動テーブル（可動体）５が取り付けられて、該可動テーブル５がガイドレール３に沿って移動可能とされている。
【００１２】
また、可動テーブル５の幅方向の一側には走行プレート６が取り付けられており、該走行プレート６にはベース１上に取り付けられた圧電アクチュエータ７のフィンガ８が押圧接触している。そして、圧電アクチュエータ７の振動がフィンガ８を介して走行プレート６に伝達されることで、可動テーブル５がガイドレール３に沿って移動するようになっている。
【００１３】
ここで、この実施の形態では、圧電素子１２の表面に黒色の塗装を施して黒色塗装面Ｂを形成することにより該表面の輻射率を０．７以上とすると共に、筐体１１（一般的にアルミニウム合金やステンレス鋼が用いられ輻射率は０．４以下）の内側表面にも、同様に黒色の塗装を施して黒色塗装面Ｂを形成することで該内側表面の輻射率を０．７以上としている。なお、筐体１１の素材をアルミニウム合金とする場合は、アルマイト処理時に黒色アルマイト処理を行って内側表面の輻射率を０．７以上としてもよい。
【００１４】
上記のように、圧電素子１２の表面及び筐体１１の内側表面に黒色塗装面Ｂを形成し、該表面に輻射率を０．７以上としたことにより、圧電素子１２の振動により発生した熱は圧電素子１２の表面から輻射で伝熱して放射され、また、圧電素子１２の表面から放射された熱は該表面に対向する筐体１１の内側表面で反射されることなく該内側表面に効率よく吸収され、その後、筐体１１ひいては筐体１１を固定している構造物に放熱されることになり、圧電素子１２の温度上昇を緩和することができる。
【００１５】
また、筐体１１等をアルミニウム合金とした場合で、黒色塗装面Ｂを黒色アルマイト処理により形成した場合には、表面の保護と輻射率の向上の両方を一度に行うことができる。
このように、この実施の形態では、圧電素子１２の振動により発生した熱を効率良く放熱して該圧電素子１２の温度上昇を抑制することができるので、位置決め装置２０を真空チャンバ内にて使用する場合であっても、デューティ比を抑制することなく圧電アクチュエータ７の寿命延長を図ることができ、真空中に設置されるストロークの大きな位置決め装置（送り装置や回転テーブル）としても好適なものとすることができる。
【００１６】
なお、本発明の位置決め装置の圧電アクチュエータ、圧電素子、可動体、筐体、及び走行プレート等の構成は上記実施の形態の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、上記実施の形態では、圧電素子１２を筐体１１に内装したタイプの圧電アクチュエータ７を例に採ったが、圧電素子１２を筐体１１に内装しないタイプの圧電アクチュエータに本発明を適用してもよい。この場合、圧電素子１２の表面に黒色塗装等を施して輻射率を０．７以上とすることはいうまでもない。
【００１７】
また、上記実施の形態では、圧電素子１２の表面及び筐体１１の内側表面に黒色塗装面Ｂを形成してそれぞれの表面の輻射率を０．７以上とした場合を例に採ったが、黒色塗装に代えて、或いは黒色塗装に加えて、圧電素子１２の表面及び筐体１１の内側表面の表面粗さを粗くして輻射率を０．７以上としてもよい。
更に、上記実施の形態では、圧電素子１２が筐体１１に内装される場合に、筐体１１の内側表面に黒色塗装等を施して輻射率を０．７以上としているが、筐体１１の内側表面以外に黒色塗装等を施してもよく、更に、筐体１１の外壁にフィン等を設けて表面積を増やすことで放熱効率を高めるようにしてもよい。
【００１８】
更に、上記実施の形態では、可動側である可動テーブル５に走行プレート６を取り付け、固定側であるベース１に圧電アクチュエータ７を取り付けて、該圧電アクチュエータ７のフィンガ８を走行プレート６に押圧接触させた場合を例に採ったが、これに代えて、固定側であるベース１に走行プレート６を取り付け、可動側である可動テーブル５に圧電アクチュエータ７を取り付けて、該圧電アクチュエータ７のフィンガ８を走行プレート６に押圧接触させるようにしてもよい。
【００１９】
更に、上記実施の形態では、可動テーブル５を圧電アクチュエータ７にて直線駆動させる位置決め装置に本発明を適用した場合を例に採ったが、これに限定されず、例えば図４に示すように、ベース３１に転がり軸受３２を介して回転可能に支持されて走行プレートを兼ねる回転テーブル（可動体）３５をベース３１に固定された圧電アクチュエータ７にて回転駆動させる位置決め装置３０に本発明を適用してもよい。
【００２０】
この場合も、圧電アクチュエータ７を回転テーブル３５側に固定するようにしてもよいし、フィンガ８の押圧接触する面を、例えば回転テーブル３５のフランジ端面にする等、種々の変更が可能である。また、図４では圧電アクチュエータ７は一個しか図示していないが、該圧電アクチュエータ７を周方向に複数配置してもよい。
【００２１】
【発明の効果】
上記の説明から明らかなように、本発明によれば、圧電素子の振動により発生した熱を特に条件の厳しい真空中での使用の場合も含め、効率良く放熱して該圧電素子の温度上昇を抑制することができるので、デューティ比を抑制することなく圧電アクチュエータの寿命延長を図ることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例である位置決め装置を説明するための平面図である。
【図２】圧電アクチュエータの筐体を破断した説明図である。
【図３】図２の縦断面図である。
【図４】本発明の他の実施の形態である位置決め装置を説明するための断面図である。
【図５】従来の圧電アクチュエータの筐体を破断した説明図である。
【図６】図５の縦断面図である。
【符号の説明】
５…可動テーブル（可動体）
６…走行プレート
７…圧電アクチュエータ
１１…筐体
１２…圧電素子
２０…位置決め装置
Ｂ…黒色塗装面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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