(57)【要約】【課題】高速条件下や高荷重条件下においても長期間にわたって安定して使用することが可能な超音波駆動装置及び案内装置を提供する。【解決手段】超音波領域の振動で可動体を駆動する超音波駆動装置を、振動を発生させる振動体２と振動体２の振動を可動体に伝達する押圧部材３とを有する超音波モータ１と、押圧部材３が押圧され且つ可動体に固定されていて、押圧部材３を介して伝達される振動によって可動体と一体に駆動される駆動力伝達部材１５と、で構成した。そして、押圧部材３と駆動力伝達部材１５とをセラミックスで構成し、駆動力伝達部材１５に当接する押圧部材３の当接面の硬さＨ１  と押圧部材３に当接する駆動力伝達部材１５の当接面の硬さＨ２  の比Ｈ１  ／Ｈ２  を０．７５〜１．５とした。また、案内装置に前記超音波駆動装置を装着し、前記超音波駆動装置でステージ１３を駆動するようにした。【選択図】    図２
2004236493.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波領域の振動を用いて可動体を駆動する超音波駆動装置であって、
前記振動を発生させる振動体と該振動体の振動を前記可動体に伝達する押圧部材とを有する超音波モータと、
前記押圧部材が押圧され且つ前記可動体に固定されていて、前記押圧部材を介して伝達される前記振動によって前記可動体と一体に駆動される駆動力伝達部材と、
を備えるとともに、
前記駆動力伝達部材に当接する前記押圧部材の当接面と前記押圧部材に当接する前記駆動力伝達部材の当接面とをセラミックスで構成し、前記押圧部材の当接面の硬さＨ１  と前記駆動力伝達部材の当接面の硬さＨ２  の比Ｈ１  ／Ｈ２  を、０．７５〜１．５としたことを特徴とする超音波駆動装置。
【請求項２】
超音波領域の振動を用いて可動体を駆動する超音波駆動装置であって、
前記振動を発生させる振動体と該振動体の振動を前記可動体に伝達する押圧部材とを有する超音波モータと、
前記押圧部材が押圧され且つ前記可動体に固定されていて、前記押圧部材を介して伝達される前記振動によって前記可動体と一体に駆動される駆動力伝達部材と、
を備えるとともに、
前記駆動力伝達部材に当接する前記押圧部材の当接面と前記押圧部材に当接する前記駆動力伝達部材の当接面とのいずれか一方をセラミックスで構成し、他方をサーメット又は超硬合金で構成し、前記押圧部材の当接面の硬さＨ１  と前記駆動力伝達部材の当接面の硬さＨ２  の比Ｈ１  ／Ｈ２  を、０．７５〜２．１としたことを特徴とする超音波駆動装置。
【請求項３】
前記セラミックスの熱伝導率が４５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の超音波駆動装置。
【請求項４】
超音波領域の振動を用いて可動体を駆動する超音波駆動装置であって、
前記振動を発生させる振動体と該振動体の振動を前記可動体に伝達する押圧部材とを有する超音波モータと、
前記押圧部材が押圧され且つ前記可動体に固定されていて、前記押圧部材を介して伝達される前記振動によって前記可動体と一体に駆動される駆動力伝達部材と、
を備えるとともに、
前記駆動力伝達部材に当接する前記押圧部材の当接面と前記押圧部材に当接する前記駆動力伝達部材の当接面とを、それぞれセラミックス，サーメット，及び超硬合金のうちのいずれかの材料で構成し、さらに、前記両当接面を構成する材料が破壊靱性値ＫＩＣ／（ビッカース硬さＨｖ×最大表面粗さＲｍａｘ  ０．５  ）≧０．００３なる式を満足することを特徴とする超音波駆動装置。
【請求項５】
超音波領域の振動を用いて可動体を駆動する超音波駆動装置であって、
前記振動を発生させる振動体と該振動体の振動を前記可動体に伝達する押圧部材とを有する超音波モータと、
前記押圧部材が押圧され且つ前記可動体に固定されていて、前記押圧部材を介して伝達される前記振動によって前記可動体と一体に駆動される板状の駆動力伝達部材と、
を備えるとともに、
前記駆動力伝達部材に当接する前記押圧部材の当接面と前記駆動力伝達部材とを、それぞれセラミックス，サーメット，及び超硬合金のうちのいずれかの材料で構成し、さらに、前記駆動力伝達部材が下記式を満足することを特徴とする超音波駆動装置。
曲げ強度×（板厚／最大表面粗さＲｍａｘ  ）２  ×１０−６≧３００（ＭＰａ）
【請求項６】
超音波領域の振動を用いて可動体を駆動する超音波駆動装置であって、
前記振動を発生させる振動体と該振動体の振動を前記可動体に伝達する押圧部材とを有する超音波モータと、
前記押圧部材が押圧され且つ前記可動体に固定されていて、前記押圧部材を介して伝達される前記振動によって前記可動体と一体に駆動される駆動力伝達部材と、
を備えるとともに、
前記駆動力伝達部材に当接する前記押圧部材の当接面を、相当円直径が１０μｍ以下であるポアを１ｍｍ２  当たり１００００個以下有するセラミックスで構成したことを特徴とする超音波駆動装置。
【請求項７】
超音波領域の振動を用いて可動体を駆動する超音波駆動装置であって、
前記振動を発生させる振動体と該振動体の振動を前記可動体に伝達する押圧部材とを有する超音波モータと、
前記押圧部材が押圧され且つ前記可動体に固定されていて、前記押圧部材を介して伝達される前記振動によって前記可動体と一体に駆動される駆動力伝達部材と、
を備えるとともに、
前記駆動力伝達部材に当接する前記押圧部材の当接面を、相当円直径が１０μｍ以下であるポアを１ｍｍ２  当たり１００００個以下有し且つ相当円直径が３０μｍ以上であるポアを１ｍｍ２  当たり５０個以下有するセラミックスで構成したことを特徴とする超音波駆動装置。
【請求項８】
前記セラミックスが加圧焼結したアルミナであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の超音波駆動装置。
【請求項９】
前記駆動力伝達部材に当接する前記押圧部材の当接面と前記押圧部材に当接する前記駆動力伝達部材の当接面との少なくとも一方は、官能基を有する含フッ素重合体とパーフルオロポリエーテル油とを含有する潤滑膜で被覆されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の超音波駆動装置。
【請求項１０】
前記駆動力伝達部材に当接する前記押圧部材の当接面と前記押圧部材に当接する前記駆動力伝達部材の当接面との少なくとも一方は、ハロゲン系ガスにより活性化された上、潤滑膜で被覆されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の超音波駆動装置。
【請求項１１】
前記駆動力伝達部材に当接する前記押圧部材の当接面と前記押圧部材に当接する前記駆動力伝達部材の当接面との少なくとも一方は、プラズマ処理により活性化された上、潤滑膜で被覆されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の超音波駆動装置。
【請求項１２】
前記潤滑膜はパーフルオロポリエーテル油を含有することを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の超音波駆動装置。
【請求項１３】
可動体と、前記可動体を支持する支持部材と、前記可動体を駆動する駆動手段と、を備える案内装置において、前記駆動手段を請求項１〜１２のいずれかに記載の超音波駆動装置で構成したことを特徴とする案内装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波領域の振動を用いて可動体を駆動する超音波駆動装置、及び、超音波駆動装置により可動体を駆動する案内装置に係り、特に、半導体製造装置（搬送装置，露光装置など），精密加工機械，精密測定装置等に好適な超音波駆動装置及び案内装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に超音波モータは圧電材料で駆動力を発生させており、超音波領域の振動を発生させる振動体と、この振動体の振動を可動体に伝達する押圧部材と、で構成されている。そして、近年においては、高性能化のため形状，構造，材質等に関して種々の工夫がなされている。
超音波モータは、小型である、摩擦駆動であるため大きな駆動力が得られる、振動の振幅が小さいため高精度な位置決めに利用できる等の特性を有している。そのため、直線運動，回転運動等を行う可動体の駆動手段としての利用が進められている。
また、超音波モータの押圧部材には、可動体等の相手部材を摩擦駆動するため、以下のような特性が要求される。
【０００３】
▲１▼相手部材との摩擦に対して耐摩耗性に優れる
▲２▼相手部材と凝着しにくい
▲３▼相手部材を傷つけにくい
このような超音波モータの従来例としては、例えば、実開平２−９４４８６号公報に記載のものがある。この超音波モータは、押圧部材がポリイミド樹脂，ガラス，又はセラミックス（アルミナ，炭化ケイ素等）で形成されている。また、特開平７−２７３３８４号公報には、石英ガラス，ソーダガラス等のガラス材又はアルミナ，ジルコニア，炭化ケイ素を主成分とするセラミックスで押圧部材を形成した超音波モータが開示されている。さらに、特開２００２−２７７６８号公報には、アルミナ含有率が９９．５質量％以上で且つビッカース硬さが１５．２ＧＰａ以上であるアルミナセラミックスで押圧部材を形成するとともに、可動体と接触する当接面を算術平均粗さ（Ｒａ）で０．２μｍ以下とした超音波モータが開示されている。
【０００４】
一方、上記のような超音波モータを備える超音波駆動装置は、例えば、測定用の位置決め装置等に用いられることがある。この超音波駆動装置は、可動体に固定され且つ超音波モータの押圧部材に当接された駆動力伝達部材を備えており、駆動力伝達部材は押圧部材によって摩擦駆動されるので、駆動力伝達部材と一体とされた可動体が駆動されることとなる。
【０００５】
このような超音波駆動装置の従来例としては、例えば、特開平１１−１３６９６８号公報に記載のものがある。この超音波駆動装置は、接触する押圧部材及び可動体のそれぞれの当接面が緻密質のセラミックス又はサーメットで形成されるとともに、双方の当接面のうち少なくともいずれか一方に硬質炭素からなる耐摩耗層が設けられている。
【０００６】
【特許文献１】
実開平２−９４４８６号公報
【特許文献２】
特開平７−２７３３８４号公報
【特許文献３】
特開２００２−２７７６８号公報
【特許文献４】
特開平１１−１３６９６８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、超音波モータを駆動した際には高速で振動する押圧部材と押圧部材が接触している相手部材との間に大きな衝撃力が加わるため、前述の実開平２−９４４８６号公報に記載の超音波モータのように押圧部材がポリイミド樹脂で形成されていると、押圧部材に摩耗が生じやすいという問題点があった。また、ポリイミド樹脂が摩擦熱によって軟化して、相手部材と凝着する場合があるという問題点も有していた。
【０００８】
また、特開平７−２７３３８４号公報に記載の超音波モータは、押圧部材が石英ガラス，ソーダガラス等のガラス材で形成されているが、ガラス材は破壊靱性値が小さいため、クラックが発生すると欠けや割れを生じやすいという問題があった。そのため、このような超音波モータを用いて質量の大きい可動体を駆動しようとすると、摩擦駆動によって生じる応力によって押圧部材に欠けや割れが生じて、可動体の駆動が停止してしまうおそれがあった。
【０００９】
さらに、アルミナ，ジルコニア，又は炭化ケイ素を主成分とするセラミックスで形成された押圧部材は、ガラス材と比較すると破損しにくいものの、炭化ケイ素は自己潤滑性を有していて相手部材との摩擦係数が小さいので、超音波モータを高速で振動させると、押圧部材と相手部材との間に滑りが生じて可動体を高速で駆動することが困難となるという問題があった。また、炭化ケイ素で形成された押圧部材は、荷重が負荷された際に、焼結時に生じた気孔が基点となってクラックが生じたり、摩耗が進んで押圧部材と相手部材との間の予圧が抜け荷重精度に不具合が生じるという問題があった。
【００１０】
さらにまた、特開２００２−２７７６８号公報に記載の超音波モータは、押圧部材のビッカース硬さが高いので自分自身の耐摩耗性は優れているものの、相手部材よりも硬すぎると相手部材の摩耗が大きくなるという問題があった。そうすると、摩耗粉によって相手部材にスクラッチ傷が生じたり、押圧部材と相手部材との間に噛み込んだ摩耗粉によって両者が削れて摩耗が生じることとなる。
【００１１】
しかも、押圧部材と相手部材との間に摩耗粉が噛み込むと、両者の接触状態が変化するため可動体の動作や位置決め精度に悪影響が生じるおそれがあるとともに、押圧部材に発生したクラックが進展して超音波モータの寿命が低下するおそれがあった。
また、セラミックスはビッカース硬さが高くなると破壊靱性値が低下する傾向があるので、高速で振動する押圧部材と相手部材との間に大きな衝撃力が加わると、押圧部材にクラックが発生，伝播し、相手部材の摩耗が大きくなるという問題があった。そうすると、前述と同様に摩耗粉によるスクラッチ傷や噛み込みの問題が生じることとなる。
【００１２】
また、セラミックスやサーメットは、衝撃力が負荷されない一般的な滑り摩擦条件下においては、ビッカース硬さが高ければ摩耗が抑制される傾向にある。しかしながら、超音波駆動装置においては作動時に押圧部材と可動体（相手部材）との間に垂直方向の衝撃力が加わるので、可動体のビッカース硬さが高い場合でも曲げに対する抵抗力（曲げ強度）が低いと、次のような問題が生じる場合がある。すなわち、可動体の曲げ強度が低かったり、厚さが薄かったり、あるいは加工や仕上げの際に表面に生じた微細なクラックの大きさが所定値を超えたりすると、可動体の表面や表面近傍にクラックが発生，伝播して可動体の摩耗が著しく増加する。そして、その摩耗粉によって可動体にスクラッチ傷が生じたり、押圧部材と可動体との間に噛み込んだ摩耗粉によって両者が削れて摩耗が生じることとなる。
【００１３】
一方、上記のような超音波モータを備える超音波駆動装置は、押圧部材と駆動力伝達部材との当接面が摩耗して接触圧が変化してしまうおそれがある。そうすると、超音波駆動装置を用いた位置決め装置においては、高精度な位置決めが困難となる。また、前記摩耗により摩耗粉が生じると、超音波駆動装置を用いた半導体製造装置においてはウエハに悪影響が生じるという問題があった。
【００１４】
さらに、一般的にセラミックスのような硬脆材料は、加工や仕上げの際に表面に微細なクラックが生じる場合が多いが、超音波駆動装置の作動時には押圧部材と駆動力伝達部材との間に衝撃力が加わるので、押圧部材や駆動力伝達部材がセラミックスで構成されている場合には、その表面や表面近傍にクラックが伝播して摩耗量が著しく増加する場合がある。
【００１５】
なお、前述の加工や仕上げの際に生じる微細なクラックの長さは、特開２００２−０２７７６８号公報に開示されている算術平均粗さ（Ｒａ）よりも、最大表面粗さ（Ｒｍａｘ  ）と高い相関関係があることが知られている。よって、超音波駆動装置の押圧部材や駆動力伝達部材の摩耗量を低減させるためには、加工や仕上げの際の最大表面粗さ（Ｒｍａｘ  ）を制御することが効果的である。
【００１６】
したがって、特開平１１−１３６９６８号公報に記載の超音波駆動装置のように、押圧部材及び可動体のそれぞれの当接面を緻密質のセラミックス又はサーメットで形成しても、可動体の曲げ強度が低かったり、厚さが薄かったり、あるいは加工や仕上げの際に表面に生じた微細なクラックの大きさが所定値を超えたりすると、摩耗が異常に進行してしまうおそれがあった。
そこで、本発明は、上記のような従来技術が有する問題点を解決し、高速条件下や高荷重条件下においても長期間にわたって安定して使用することが可能な超音波駆動装置及び案内装置を提供することを課題とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明に係る請求項１の超音波駆動装置は、超音波領域の振動を用いて可動体を駆動する超音波駆動装置であって、前記振動を発生させる振動体と該振動体の振動を前記可動体に伝達する押圧部材とを有する超音波モータと、前記押圧部材が押圧され且つ前記可動体に固定されていて、前記押圧部材を介して伝達される前記振動によって前記可動体と一体に駆動される駆動力伝達部材と、を備えるとともに、前記駆動力伝達部材に当接する前記押圧部材の当接面と前記押圧部材に当接する前記駆動力伝達部材の当接面とをセラミックスで構成し、前記押圧部材の当接面の硬さＨ１  と前記駆動力伝達部材の当接面の硬さＨ２  の比Ｈ１  ／Ｈ２  を、０．７５〜１．５としたことを特徴とする。
【００１８】
ここでセラミックスの硬さ（ビッカース硬さ）は、平坦面を対象にしてＪＩＳＲ１６１０により測定されたものである。
押圧部材の当接面と駆動力伝達部材の当接面とがセラミックスで構成されているので、両者は耐摩耗性に優れていて凝着が生じにくい。また、耐熱性，耐食性，及び剛性に優れている。
【００１９】
さらに、押圧部材の当接面の硬さＨ１  と駆動力伝達部材の当接面の硬さＨ２  の比Ｈ１  ／Ｈ２  を０．７５〜１．５としたので、無潤滑条件下等、条件が厳しく固体接触が生じるような潤滑条件下においても、摩耗の主因子であるアブレッシブ摩耗が効果的に抑制される。よって、摩耗粉の噛み込みによる更なる摩耗の増加や摩耗粉による外部環境の汚染が抑制されるとともに、前述のような潤滑条件下においても超音波駆動装置を長期間安定して作動することができる。
【００２０】
前記比Ｈ１  ／Ｈ２  が０．７５未満又は１．５超過であると、押圧部材の当接面の硬さＨ１  と駆動力伝達部材の当接面の硬さＨ２  との差が大きすぎるため、硬さの高い方の部材によって低い方の部材にアブレッシブ摩耗が生じる。その結果、超音波駆動装置が短寿命となったり、外部環境を汚染する場合がある。
【００２１】
また、本発明に係る請求項２の超音波駆動装置は、超音波領域の振動を用いて可動体を駆動する超音波駆動装置であって、前記振動を発生させる振動体と該振動体の振動を前記可動体に伝達する押圧部材とを有する超音波モータと、前記押圧部材が押圧され且つ前記可動体に固定されていて、前記押圧部材を介して伝達される前記振動によって前記可動体と一体に駆動される駆動力伝達部材と、を備えるとともに、前記駆動力伝達部材に当接する前記押圧部材の当接面と前記押圧部材に当接する前記駆動力伝達部材の当接面とのいずれか一方をセラミックスで構成し、他方をサーメット又は超硬合金で構成し、前記押圧部材の当接面の硬さＨ１  と前記駆動力伝達部材の当接面の硬さＨ２  の比Ｈ１  ／Ｈ２  を、０．７５〜２．１としたことを特徴とする。
【００２２】
ここでセラミックス，サーメット，超硬合金の硬さ（ビッカース硬さ）は、平坦面を対象にしてＪＩＳ  Ｒ１６１０により測定されたものである。
押圧部材の当接面と駆動力伝達部材の当接面とがセラミックス，サーメット，又は超硬合金で構成されているので、両者は耐摩耗性に優れていて凝着が生じにくい。また、耐熱性，耐食性，及び剛性に優れている。
【００２３】
さらに、押圧部材の当接面の硬さＨ１  と駆動力伝達部材の当接面の硬さＨ２  の比Ｈ１  ／Ｈ２  を０．７５〜２．１としたので、無潤滑条件下等、条件が厳しく固体接触が生じるような潤滑条件下においても、摩耗の主因子であるアブレッシブ摩耗が効果的に抑制される。よって、摩耗粉の噛み込みによる更なる摩耗の増加や摩耗粉による外部環境の汚染が抑制されるとともに、前述のような潤滑条件下においても超音波駆動装置を長期間安定して作動することができる。
【００２４】
前記比Ｈ１  ／Ｈ２  が０．７５未満又は２．１超過であると、押圧部材の当接面の硬さＨ１  と駆動力伝達部材の当接面の硬さＨ２  との差が大きすぎるため、硬さの高い方の部材によって低い方の部材にアブレッシブ摩耗が生じる。その結果、超音波駆動装置が短寿命となったり、外部環境を汚染する場合がある。
さらに、本発明に係る請求項３の超音波駆動装置は、請求項１又は請求項２に記載の超音波駆動装置において、前記セラミックスの熱伝導率が４５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする。
【００２５】
押圧部材や駆動力伝達部材に用いるセラミックスに高熱伝導性のセラミックスを使用すると、押圧部材と駆動力伝達部材との接触部分で発生した熱が効果的に外部へ伝達，放出されるので、押圧部材と駆動力伝達部材との接触部分又は全体の温度上昇が効果的に抑制される。このことにより、押圧部材や駆動力伝達部材の熱膨張による接触圧の過度の上昇や、押圧部材と駆動力伝達部材との接触部分の摩耗が効果的に抑制されるので、超音波駆動装置が長寿命となるとともに、超音波駆動装置を案内装置に適用した場合には該案内装置の位置決め精度が長期間にわたって高精度な状態に維持される。
【００２６】
さらに、本発明に係る請求項４の超音波駆動装置は、超音波領域の振動を用いて可動体を駆動する超音波駆動装置であって、前記振動を発生させる振動体と該振動体の振動を前記可動体に伝達する押圧部材とを有する超音波モータと、前記押圧部材が押圧され且つ前記可動体に固定されていて、前記押圧部材を介して伝達される前記振動によって前記可動体と一体に駆動される駆動力伝達部材と、を備えるとともに、前記駆動力伝達部材に当接する前記押圧部材の当接面と前記押圧部材に当接する前記駆動力伝達部材の当接面とを、それぞれセラミックス，サーメット，及び超硬合金のうちのいずれかの材料で構成し、さらに、前記両当接面を構成する材料が破壊靱性値ＫＩＣ／（ビッカース硬さＨｖ×最大表面粗さＲｍａｘ  ０．５  ）≧０．００３なる式を満足することを特徴とする。
【００２７】
ここで、セラミックス，サーメット，及び超硬合金の破壊靱性値ＫＩＣ（単位はＭＰａ・ｍ１／２  ）は、平坦面を対象にしてＪＩＳ  Ｒ１６０７のＩＦ法（Ｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ  Ｆｒａｃｔｕｒｅ法）により測定されたものであり、ビッカース硬さＨｖ（単位はＧＰａ）は、平坦面を対象にしてＪＩＳ  Ｒ１６１０により測定されたものである。
押圧部材の当接面と駆動力伝達部材の当接面とがセラミックス，サーメット，又は超硬合金で構成されているので、両者は耐摩耗性に優れていて凝着が生じにくい。また、耐熱性，耐食性，及び剛性に優れている。
【００２８】
さらに、前記両当接面を構成する材料が破壊靱性値ＫＩＣ／（ビッカース硬さＨｖ×最大表面粗さＲｍａｘ  ０．５  ）≧０．００３なる式を満足するので、無潤滑の場合や低粘度潤滑油を使用した場合等、条件が厳しく固体接触が生じるような潤滑条件下においても、摩耗の主因子であるアブレッシブ摩耗が効果的に抑制される。よって、摩耗粉の噛み込みによる更なる摩耗の増加や摩耗粉による外部環境の汚染が抑制されるとともに、前述のような潤滑条件下においても超音波駆動装置を長期間安定して作動することができる。
【００２９】
また、前記両当接面は破壊靱性値ＫＩＣが大きい材料で構成されているとともに、最大表面粗さＲｍａｘ  が小さくなるように加工や仕上げが施されているので（すなわち、表面に生じたクラックが小さい）、前記両当接面に衝撃力が加わったとしても、押圧部材や駆動力伝達部材の表面や表面近傍にクラックが伝播しにくく、摩耗が効果的に抑制される。よって、前述のような潤滑条件下においても、超音波駆動装置を長期間安定して作動することができる。
【００３０】
前記両当接面を構成する材料が破壊靱性値ＫＩＣ／（ビッカース硬さＨｖ×最大表面粗さＲｍａｘ  ０．５  ）≧０．００３なる式を満足しない場合は、前記両当接面に衝撃力が加わった際に、押圧部材や駆動力伝達部材の表面や表面近傍にクラックが伝播して、摩耗が著しく多くなる。その結果、超音波駆動装置が短寿命となったり、外部環境を汚染する場合がある。
【００３１】
さらに、本発明に係る請求項５の超音波駆動装置は、超音波領域の振動を用いて可動体を駆動する超音波駆動装置であって、前記振動を発生させる振動体と該振動体の振動を前記可動体に伝達する押圧部材とを有する超音波モータと、前記押圧部材が押圧され且つ前記可動体に固定されていて、前記押圧部材を介して伝達される前記振動によって前記可動体と一体に駆動される板状の駆動力伝達部材と、を備えるとともに、前記駆動力伝達部材に当接する前記押圧部材の当接面と前記駆動力伝達部材とを、それぞれセラミックス，サーメット，及び超硬合金のうちのいずれかの材料で構成し、さらに、前記駆動力伝達部材が下記式を満足することを特徴とする。
【００３２】
曲げ強度×（板厚／最大表面粗さＲｍａｘ  ）２  ×１０−６≧３００（ＭＰａ）
ここでセラミックス，サーメット，超硬合金の曲げ強度は、ＪＩＳ  Ｒ１６０１により測定されたものである。
このような構成であれば、押圧部材と駆動力伝達部材との間に衝撃力が加わっても、駆動力伝達部材の表面や表面近傍にクラックが伝播しにくいので、摩耗が生じにくい。よって、超音波駆動装置は長期間にわたって安定して作動する。
【００３３】
前記駆動力伝達部材が前記式を満足しない場合は、押圧部材と駆動力伝達部材との間に衝撃力が加わった際に、駆動力伝達部材の表面や表面近傍にクラックが伝播しやすいので、摩耗が著しく増加する。そうすると、超音波駆動装置の寿命が短くなったり、摩耗粉によって外部環境が汚染されたりするおそれがある。
また、前記駆動力伝達部材に当接する前記押圧部材の当接面と前記駆動力伝達部材とが、それぞれセラミックス，サーメット，及び超硬合金のうちのいずれかの材料で構成されているので、両者は耐摩耗性に優れていて凝着が生じにくい。また、耐熱性，耐食性，及び剛性に優れている。
【００３４】
さらに、本発明に係る請求項６の超音波駆動装置は、超音波領域の振動を用いて可動体を駆動する超音波駆動装置であって、前記振動を発生させる振動体と該振動体の振動を前記可動体に伝達する押圧部材とを有する超音波モータと、前記押圧部材が押圧され且つ前記可動体に固定されていて、前記押圧部材を介して伝達される前記振動によって前記可動体と一体に駆動される駆動力伝達部材と、を備えるとともに、前記駆動力伝達部材に当接する前記押圧部材の当接面を、相当円直径が１０μｍ以下であるポアを１ｍｍ２  当たり１００００個以下有するセラミックスで構成したことを特徴とする。
【００３５】
さらに、本発明に係る請求項７の超音波駆動装置は、超音波領域の振動を用いて可動体を駆動する超音波駆動装置であって、前記振動を発生させる振動体と該振動体の振動を前記可動体に伝達する押圧部材とを有する超音波モータと、前記押圧部材が押圧され且つ前記可動体に固定されていて、前記押圧部材を介して伝達される前記振動によって前記可動体と一体に駆動される駆動力伝達部材と、を備えるとともに、前記駆動力伝達部材に当接する前記押圧部材の当接面を、相当円直径が１０μｍ以下であるポアを１ｍｍ２  当たり１００００個以下有し且つ相当円直径が３０μｍ以上であるポアを１ｍｍ２  当たり５０個以下有するセラミックスで構成したことを特徴とする。
【００３６】
このような構成であれば、無潤滑条件下等、条件が厳しく固体接触が生じるような潤滑条件下においても、摩耗の主因子であるアブレッシブ摩耗が効果的に抑制される。よって、摩耗粉の噛み込みによる更なる摩耗の増加や摩耗粉による外部環境の汚染が抑制されるとともに、前述のような潤滑条件下においても超音波駆動装置を長期間安定して作動することができる。また、摩擦駆動により生じる応力によって押圧部材に欠けや割れが生じて、可動体の駆動が停止してしまうおそれがない。
【００３７】
相当円直径が１０μｍ以下であるポアの数が１ｍｍ２  当たり１００００個を超えたり、相当円直径が３０μｍ以上であるポアの数が１ｍｍ２  当たり５０個を超えたりすると、ポアを基点とするクラックが発生したり、クラックが伝播しやすくなったりするため、摩擦駆動により生じる応力によって摩耗粉が多量に発生したり、押圧部材に欠けや割れが生じて可動体の駆動が停止してしまう場合がある。
【００３８】
なお、本発明においては、相当円直径とは、画像解析等によって求めたポアの断面積Ｓから下記式によって求めた直径Ｄを意味するものである。
Ｄ＝√（４Ｓ／π）
さらに、本発明に係る請求項８の超音波駆動装置は、請求項１〜７のいずれかに記載の超音波駆動装置において、前記セラミックスが加圧焼結したアルミナであることを特徴とする。
【００３９】
加圧焼結したアルミナは欠陥が少ないので、前述のような固体接触が生じるような潤滑条件下においても、摩耗の主因子であるアブレッシブ摩耗が効果的に抑制される。よって、摩耗粉の噛み込みによる更なる摩耗の増加や摩耗粉による外部環境の汚染が抑制される。また、前記両当接面に衝撃力が加わったとしても、押圧部材や駆動力伝達部材の表面や表面近傍にクラックが伝播しにくく、摩耗が効果的に抑制される。よって、前述のような潤滑条件下においても、超音波駆動装置を長期間安定して作動することができる。
【００４０】
さらに、本発明に係る請求項９の超音波駆動装置は、請求項１〜８のいずれかに記載の超音波駆動装置において、前記駆動力伝達部材に当接する前記押圧部材の当接面と前記押圧部材に当接する前記駆動力伝達部材の当接面との少なくとも一方は、官能基を有する含フッ素重合体とパーフルオロポリエーテル油とを含有する潤滑膜で被覆されていることを特徴とする。
【００４１】
押圧部材と駆動力伝達部材との接触部分に潤滑膜が被覆してあれば、両者が無潤滑で接触することが起こりにくい。よって、両者の接触部分に摩耗や凝着が生じにくいので、超音波駆動装置は耐久性に優れ且つ低発塵である。
また、前記潤滑膜は官能基を有する含フッ素重合体とパーフルオロポリエーテル油（ＰＦＰＥ油）とを含有しているため、ある程度の流動性を有している。そのため、比較的速い速度で駆動したり高荷重下で駆動したりしても、従来の固体潤滑剤等のコーティング膜とは異なり、押圧部材と駆動力伝達部材との接触部分において剥離や欠落が生じにくい。よって、このような超音波駆動装置は低発塵であるので、半導体製造装置等のようなパーティクルが極めて大きな問題となる環境下においても問題なく使用することができる。
【００４２】
さらに、本発明に係る請求項１０の超音波駆動装置は、請求項１〜８のいずれかに記載の超音波駆動装置において、前記駆動力伝達部材に当接する前記押圧部材の当接面と前記押圧部材に当接する前記駆動力伝達部材の当接面との少なくとも一方は、ハロゲン系ガスにより活性化された上、潤滑膜で被覆されていることを特徴とする。
【００４３】
さらに、本発明に係る請求項１１の超音波駆動装置は、請求項１〜８のいずれかに記載の超音波駆動装置において、前記駆動力伝達部材に当接する前記押圧部材の当接面と前記押圧部材に当接する前記駆動力伝達部材の当接面との少なくとも一方は、プラズマ処理により活性化された上、潤滑膜で被覆されていることを特徴とする。
【００４４】
さらに、本発明に係る請求項１２の超音波駆動装置は、請求項１０又は請求項１１に記載の超音波駆動装置において、前記潤滑膜はパーフルオロポリエーテル油を含有することを特徴とする。
上記のような処理を施して活性化した当接面に潤滑膜を被覆すると、当接面と潤滑膜（ＰＦＰＥ油）との濡れ性や結合力が向上するので、押圧部材の当接面と駆動力伝達部材の当接面とが無潤滑で接触する状態となりにくく、接触部位に常に潤滑膜が介在している状態が維持される。したがって、接触部位における凝着や摩耗が起こりにくいので、超音波駆動装置は耐久性に優れるとともに低発塵である。
【００４５】
また、前記潤滑膜はＰＦＰＥ油を含有しているため、ある程度の流動性を有している。そのため、比較的速い速度で駆動したり高荷重下で駆動したりしても、従来の固体潤滑剤等のコーティング膜とは異なり、押圧部材と駆動力伝達部材との接触部分において剥離や欠落が生じにくい。よって、このような超音波駆動装置は低発塵であるので、半導体製造装置等のようなパーティクルが極めて大きな問題となる環境下においても問題なく使用することができる。
【００４６】
さらに、本発明に係る請求項１３の案内装置は、可動体と、前記可動体を支持する支持部材と、前記可動体を駆動する駆動手段と、を備える案内装置において、前記駆動手段を請求項１〜１２のいずれかに記載の超音波駆動装置で構成したことを特徴とする。
前記超音波駆動装置は前述のような優れた性能を有しているので、案内装置は耐久性が優れているとともに、作動の精度や位置決め精度が優れている。また、押圧部材と駆動力伝達部材との間の摩擦力が適度であるため、超音波モータを高速で振動させても押圧部材と駆動力伝達部材との間に滑りが生じにくく可動体を高速で駆動することができる。さらに、低発塵であるため、半導体製造装置等のようなパーティクルが極めて大きな問題となる環境下においても問題なく使用することができる。
【００４７】
【発明の実施の形態】
本発明に係る超音波駆動装置及び案内装置の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、超音波モータについて説明する。図１は超音波駆動装置に使用される超音波モータの構造を説明する図であり、（ａ）は超音波モータの正面図、（ｂ）は裏面図である。
この超音波モータ１は多重モード型の超音波モータであり、超音波領域の振動を発生させる振動体２と、この振動体２の振動を可動体に伝達する押圧部材３と、で構成されている。
【００４８】
この振動体２は、チタン酸ジルコン酸鉛，チタン酸バリウム，ニオブ酸リチウム等からなる圧電セラミックス板５と、その両板面に取り付けられた電極膜と、で構成されている。一方の板面に取り付けられた電極膜は、図１の（ａ）から分かるように４分割されており、対角線上に位置する電極膜６Ａと電極膜６Ｃ、及び、電極膜６Ｂと電極膜６Ｄがそれぞれ結線されている。他方の板面に取り付けられた電極膜７は、図１の（ｂ）から分かるようにほぼ全面を覆っている。また、押圧部材３は、圧電セラミックス板５の端面に取り付けられている。
【００４９】
電極膜６Ａと電極膜６Ｂとにそれぞれ位相が９０°異なる電圧を印加するとともに電極膜７を接地すると、圧電セラミックス板５に縦振動と横振動とが発生し、これら２種類の振動が合成されて楕円振動となる。そして、この楕円振動により、押圧部材３がある方向の楕円運動をすることとなる。電極膜６Ａと電極膜６Ｂとに印加した電圧の位相を反転させると、押圧部材３は前記と逆方向の楕円運動をすることとなる。
【００５０】
次に、上記のような超音波モータ１を備える超音波駆動装置を可動体の駆動手段として使用した案内装置について、図２の平面図を参照しながら詳細に説明する。
平板状の基台１１上に、クロスローラガイドのような一対の案内レール１２，１２が平行に配設されている。この案内レール１２，１２の上には可動体であるステージ１３が取り付けられており、ステージ１３は案内レール１２，１２により案内されて直線的に移動することができるようになっている。なお、この案内レール１２が本発明に係る案内装置の構成要件である支持部材に相当する。
【００５１】
ステージ１３の一方の側面にはリニアスケール２１が取り付けられており、さらにリニアスケール２１に対向する位置にはリニアスケール２１に記録された情報を読み取る検出ヘッド２２が配されている。これらリニアスケール２１と検出ヘッド２２とで位置検出手段２３が構成され、ステージ１３の現在位置が測定可能となっている。
【００５２】
さらに、ステージ１３の他方の側面にはステージ１３の長手方向両端にわたる駆動力伝達部材１５が固定されていて、この駆動力伝達部材１５に、基台１１上に固定された前述の超音波モータ１の押圧部材３が押圧されている。押圧部材３は、超音波モータ１が収納された容器３１と超音波モータ１との間に介在されたバネ３２の付勢力によって駆動力伝達部材１５に押圧されており、この押圧力はロードセル３３によって測定できるようになっている。なお、超音波モータ１は４個のバネ３４によって容器３１に取り付けられている。
【００５３】
超音波モータ１を始動すると押圧部材３が楕円運動するので、押圧部材３が押圧された駆動力伝達部材１５は摩擦駆動により駆動される。そうすると、駆動力伝達部材１５と一体とされているステージ１３が、案内レール１２に沿って移動することとなる。
このとき、位置検出手段２３によってステージ１３の現在位置が検出されるから、得られた現在位置情報を基にしてステージ１３の移動を制御することができる。すなわち、予め設定してあるステージ１３の移動プロファイルに基づく基準位置情報と前記現在位置情報との偏差に応じて変化するパラメータを基にして、制御装置２５で演算処理を行い、その演算結果に応じて変化させた電流をドライバ２６から超音波モータ１へ入力する。
【００５４】
超音波モータ１と駆動力伝達部材１５とで超音波駆動装置が構成されるが、これら押圧部材３と駆動力伝達部材１５とは、両者ともにセラミックスで構成されているか、あるいは、一方がセラミックスで他方がサーメット又は超硬合金で構成されている。よって、押圧部材３と駆動力伝達部材１５とは耐摩耗性に優れていて凝着が生じにくい。また、耐熱性，耐食性，及び剛性に優れている。
【００５５】
さらに、駆動力伝達部材１５に当接する押圧部材３の当接面の硬さＨ１  と押圧部材３に当接する駆動力伝達部材１５の当接面の硬さＨ２  の比Ｈ１  ／Ｈ２  は、押圧部材３と駆動力伝達部材１５とが両者ともにセラミックスで構成されている場合には０．７５〜１．５とされており、一方がセラミックスで他方がサーメット又は超硬合金で構成されている場合には０．７５〜２．１とされている。
【００５６】
よって、無潤滑条件下等においても摩耗が少なく、摩耗粉の噛み込みによる更なる摩耗の増加や摩耗粉による外部環境の汚染が抑制されるので、前述のような無潤滑条件下においても超音波駆動装置を長期間安定して作動することができる。また、このような超音波駆動装置を備えた案内装置は、高速条件下や高荷重条件下においても長期間にわたって安定して使用することが可能である。
【００５７】
したがって、本実施形態の超音波駆動装置や案内装置は、半導体製造装置（搬送装置，露光装置など），精密加工機械，精密測定装置等に好適に使用可能である。
なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態においては多重モード型の超音波モータを用いたが、単一振動モードの定在波型，単一振動モードの進行波型，複数振動モードのモード変換型，複合振動型等の超音波モータを用いることもできる。また、本実施形態においては可動体が直線運動する案内装置を例示して説明したが、可動体が回転運動する案内装置にも本発明を適用可能である。
【００５８】
次に、上記と同様の構成の案内装置において、押圧部材３及び駆動力伝達部材１５を構成する材料の種類を種々変更したものを用意した。そして、各案内装置を連続運転して、その耐久性を評価した。
実施例１〜１２及び比較例１〜４の案内装置は、押圧部材３及び駆動力伝達部材１５を表１に示すようなセラミックス，サーミット，又は超硬合金で構成してある。そして、押圧部材３を構成する材料の硬さＨ１  と駆動力伝達部材１５を構成する材料の硬さＨ２  の比Ｈ１  ／Ｈ２  は、表１に示すような値とされている。
【００５９】
【表１】
2004236493.tif 000003
【００６０】
なお、実施例１０，１１の案内装置は、駆動力伝達部材１５の表面に下記のような潤滑膜が被覆してあり、実施例１２の案内装置は、押圧部材３及び駆動力伝達部材１５の表面に同様の潤滑膜が被覆してある。
潤滑膜は、以下のようにして被覆した。官能基を有する含フッ素重合体（ダイキン工業株式会社製のデムナム変性品ＳＡ）をＰＦＰＥ油（ＮＯＫクリューバ株式会社製のＩＳ／Ｖ）に８質量％添加して混合した。そして、この混合物をフッ素系の溶剤（旭化学工業株式会社製のＡＫ２２５）で５質量％に希釈した。この溶液を、押圧部材３や駆動力伝達部材１５に塗布し常温乾燥させた後、高温槽等により１００〜２００℃で３０分間加熱処理して潤滑膜を形成した。
【００６１】
使用したセラミックス，サーメット，超硬合金は、以下の通りである。
・窒化ケイ素１：日本タングステン株式会社製  ＮＰＮ−３、ビッカース硬さＨｖ＝１８５０、破壊靱性値ＫＩＣ＝７．５ＭＰａ・ｍ１／２  
・窒化ケイ素２：ＳＩＮＥＲＡＭＩＣ社製  Ｓ／ＲＢＳＮ、ビッカース硬さＨｖ＝１１００
・ジルコニア１：京セラ株式会社製  Ｚ７０３、ビッカース硬さＨｖ＝１３５０
【００６２】
・ジルコニア２：日本タングステン株式会社製  ＮＰＺ−２、ビッカース硬さＨｖ＝１４５０、破壊靱性値ＫＩＣ＝７．５ＭＰａ・ｍ１／２  
・ジルコニア３：京セラ株式会社製  Ｚ２１Ｈ０、ビッカース硬さＨｖ＝１１００
・アルミナ１：株式会社日本セラテック製  ＡＪＰＦ、ビッカース硬さＨｖ＝１９００、破壊靱性値ＫＩＣ＝３．５ＭＰａ・ｍ１／２  
・アルミナ２：京セラ株式会社製  Ａ−６０１Ｄ、ビッカース硬さＨｖ＝１７２０、破壊靱性値ＫＩＣ＝５．７ＭＰａ・ｍ１／２  、曲げ強度＝４００ＭＰａ
【００６３】
・アルミナ３：株式会社ニッカトー製  ＳＳＡ−９９９Ｗ、ビッカース硬さＨｖ＝２０１０、破壊靱性値ＫＩＣ＝３．５ＭＰａ・ｍ１／２  、曲げ強度＝５８８ＭＰａ
・アルミナ４：品川白煉瓦株式会社製  Ａ９６、ビッカース硬さＨｖ＝１３２０
・アルミナ５：株式会社ソディックニューマテリアル製  ＳＡ８１２、ビッカース硬さＨｖ＝１６００、破壊靱性値ＫＩＣ＝３．２ＭＰａ・ｍ１／２  、曲げ強度＝３９０ＭＰａ
【００６４】
・炭化ケイ素：日本ガイシ株式会社製  ＳＣ２０、ビッカース硬さＨｖ＝２８．６ＧＰａ、破壊靱性値ＫＩＣ＝２．５ＭＰａ・ｍ１／２  、曲げ強度＝５８０ＭＰａ
・超硬合金１：住友電気工業株式会社製  Ｍ６１Ｕ（ＷＣ−Ｎｉ−Ｃｒ系）、ビッカース硬さＨｖ＝１２５０、破壊靱性値ＫＩＣ＝９ＭＰａ・ｍ１／２  
・超硬合金２：日本タングステン株式会社製  ＲＣＣＬ（ＷＣ−ＴｉＣ−ＴａＣ系）、ビッカース硬さＨｖ＝２０００、破壊靱性値ＫＩＣ＝６．５ＭＰａ・ｍ１／２  、曲げ強度＝１０００ＭＰａ
【００６５】
・超硬合金３：ダイジェット工業株式会社製  ＦＢ０１（ＷＣ−Ｃｏ−Ｎｉ系）、ビッカース硬さＨｖ＝２８００、破壊靱性値ＫＩＣ＝５．５ＭＰａ・ｍ１／２  
・サーメット１：日本タングステン株式会社製  ＤＵＸ４０（ＴｉＣ−ＴａＮ−Ｎｉ−Ｍｏ系）、ビッカース硬さＨｖ＝１４５０、破壊靱性値ＫＩＣ＝７ＭＰａ・ｍ１／２  、曲げ強度＝１６００ＭＰａ
・サーメット２：旭硝子株式会社製  ＵＤ−ＩＩ３５Ｔ（ホウ化物系）、ビッカース硬さＨｖ＝１０００、破壊靱性値ＫＩＣ＝１７ＭＰａ・ｍ１／２  
【００６６】
次に、案内装置の耐久性の評価方法について説明する。超音波駆動装置によりステージ１３を駆動し、発生した摩耗粉が押圧部材３と駆動力伝達部材１５との間に噛み込まれてステージ１３が移動不能となるまでの時間により案内装置の耐久性を評価した。
その他の条件は以下の通りである。圧電セラミックス板５の材料はチタン酸ジルコン酸鉛系のセラミックスで、その寸法は幅７．５ｍｍ，長さ３０ｍｍ，厚さ３ｍｍである。また、押圧部材３は直径３．０ｍｍ，長さ４．０ｍｍの円柱状で、駆動力伝達部材１５と当接する当接面は曲率半径が７．５ｍｍの球面である。この当接面の最大表面粗さＲｍａｘ  は１．５μｍであり、駆動力伝達部材１５の最大表面粗さＲｍａｘ  は２．０μｍである。
【００６７】
さらに、案内レール１２はストロークが１００ｍｍのクロスローラガイドであり、ステージ１３の質量は３．５ｋｇである。さらに、予め設定するステージ１３の移動プロファイルは、移動距離５０ｍｍ、加減速度０．０５Ｇ、最高速度１００ｍｍ／ｓに設定した台形制御とした。さらに、超音波モータ１の駆動周波数は４０ｋＨｚとした。
【００６８】
耐久性の評価結果を表１に併せて示す。なお、表１における耐久性の数値は、比較例１の耐久性を１とした場合の相対値で示してある。
表１から分かるように、実施例１〜１２の案内装置は、押圧部材３と駆動力伝達部材１５とを構成する材料が両方ともセラミックスである場合には、Ｈ１  ／Ｈ２  の値が０．７５〜１．５であり、押圧部材３と駆動力伝達部材１５とを構成する材料の一方がセラミックスで他方がサーメット又は超硬合金である場合には、０．７５〜２．１であるので、前記Ｈ１  ／Ｈ２  の値が前記範囲から外れている比較例１〜４と比べて耐久性が格段に優れていた。
【００６９】
前記Ｈ１  ／Ｈ２  の値と案内装置の耐久性との相関性を図３のグラフに示す。なお、グラフ中の○印は、押圧部材３と駆動力伝達部材１５とを構成する材料が両方ともセラミックスである場合を示し、□印は押圧部材３と駆動力伝達部材１５とを構成する材料の一方がセラミックスで他方がサーメット又は超硬合金である場合を示す。また、このグラフにおける耐久性の数値は、比較例１の耐久性を１とした場合の相対値で示してある。
【００７０】
このグラフから、押圧部材３と駆動力伝達部材１５とを構成する材料が両方ともセラミックスである場合には、Ｈ１  ／Ｈ２  の値が０．７５〜１．５であると案内装置の耐久性が優れていることが分かる。また、押圧部材３と駆動力伝達部材１５とを構成する材料の一方がセラミックスで他方がサーメット又は超硬合金である場合には、Ｈ１  ／Ｈ２  の値が０．７５〜２．１であると案内装置の耐久性が優れていることが分かる。
【００７１】
次に、前述と同様の構成の案内装置において、押圧部材３及び駆動力伝達部材１５を構成する材料の種類を表２に示すように種々変更したものを用意した。すなわち、実施例１３〜２０及び比較例５〜７の案内装置は、押圧部材３及び駆動力伝達部材１５が、それぞれセラミックス，サーメット，及び超硬合金のうちのいずれかの材料で構成されており、両部材３，１５を構成する材料は、破壊靱性値ＫＩＣ／（ビッカース硬さＨｖ×最大表面粗さＲｍａｘ  ０．５  ）の値が表２に示すような値とされている。この値は、加工や仕上げの際に最大表面粗さＲｍａｘ  を調整することによって、種々の値に設定されている。なお、表２に記載の案内装置は、前述のような潤滑膜は備えていない。
【００７２】
【表２】
2004236493.tif 000004
【００７３】
そして、これらの案内装置を連続運転して、その耐久性を評価した。以下に、案内装置の耐久性の評価方法について説明する。超音波駆動装置によりステージ１３を駆動し、発生した摩耗粉が押圧部材３と駆動力伝達部材１５との間に噛み込まれてステージ１３が移動不能となるまでの時間により案内装置の耐久性を評価した。
【００７４】
その他の条件は以下の通りである。圧電セラミックス板５の材料はチタン酸ジルコン酸鉛系のセラミックスで、その寸法は幅７．５ｍｍ，長さ３０ｍｍ，厚さ３ｍｍである。また、押圧部材３は直径３．０ｍｍ，長さ４．０ｍｍの円柱状で、駆動力伝達部材１５と当接する当接面は、曲率半径が６．５ｍｍの球面である。
【００７５】
さらに、案内レール１２はストロークが１００ｍｍのクロスローラガイドであり、ステージ１３の質量は３．５ｋｇである。さらに、予め設定するステージ１３の移動プロファイルは、移動距離５０ｍｍ、加減速度０．０４Ｇ、最高速度１００ｍｍ／ｓに設定した台形制御とした。さらに、超音波モータ１の駆動周波数は４０ｋＨｚとした。
【００７６】
耐久性の評価結果を表２に併せて示す。なお、表２における耐久性の数値は、比較例５の耐久性を１とした場合の相対値で示してある。
表２から分かるように、実施例１３〜２０の案内装置は、押圧部材３と駆動力伝達部材１５とを構成する材料の破壊靱性値ＫＩＣ／（ビッカース硬さＨｖ×最大表面粗さＲｍａｘ  ０．５  ）の値が０．００３以上であるので、前記値が０．００３未満である比較例５〜７と比べて耐久性が格段に優れていた。
【００７７】
押圧部材３を構成する材料の前記値と案内装置の耐久性との相関性を図４のグラフに示す。なお、駆動力伝達部材１５はアルミナ１で構成されており、その前記値は０．００３５である。また、このグラフにおける耐久性の数値は、比較例５の耐久性を１とした場合の相対値で示してある。
このグラフから、押圧部材３を構成する材料の前記値が０．００３以上であると、案内装置の耐久性が優れていることが分かる。
【００７８】
次に、前述と同様の構成の案内装置において、板状の駆動力伝達部材１５を構成する材料の種類を表３に示すように種々変更したものを用意した。すなわち、実施例２１〜２８及び比較例８〜１１の案内装置は、押圧部材３が前述のアルミナ３で構成され、駆動力伝達部材１５がセラミックス，サーメット，及び超硬合金のうちのいずれかの材料で構成されている。そして、駆動力伝達部材１５を構成する材料は、曲げ強度×（板厚／最大表面粗さＲｍａｘ  ）２  ×１０−６の値（以降は「式値」と記す）が表３に示すような値とされている。この式値は、駆動力伝達部材１５を構成する材料の種類，駆動力伝達部材１５の板厚，又は加工や仕上げの際に調整した最大表面粗さＲｍａｘ  によって、種々の値に設定されている。なお、表３に記載の案内装置は、前述のような潤滑膜は備えていない。
【００７９】
【表３】
2004236493.tif 000005
【００８０】
使用したセラミックス，サーメット，超硬合金は、前述した材料又は以下に示す材料である。
・アルミナ１Ｂ：株式会社日本セラテック製  ＡＨＰＦ、曲げ強度＝７００ＭＰａ
・窒化ケイ素３：日立金属株式会社製、曲げ強度＝７５０ＭＰａ
・サイアロン１：日立金属株式会社製  ＨＣＮ−４０、曲げ強度＝８３０ＭＰａ
そして、これらの案内装置を連続運転して、その耐久性を評価した。以下に、案内装置の耐久性の評価方法について説明する。
【００８１】
超音波駆動装置によりステージ１３を駆動し、発生した摩耗粉が押圧部材３と駆動力伝達部材１５との間に噛み込まれてステージ１３が移動不能となるまでの時間により案内装置の耐久性を評価した。
その他の条件は以下の通りである。圧電セラミックス板５の材料はチタン酸ジルコン酸鉛系のセラミックスで、その寸法は幅７．５ｍｍ，長さ３０ｍｍ，厚さ３ｍｍである。また、押圧部材３は前述のアルミナ３で構成され、直径３．０ｍｍ，長さ４．０ｍｍの円柱状で、駆動力伝達部材１５と当接する当接面は曲率半径が７．０ｍｍの球面である。この当接面の算術平均表面粗さＲａは０．１μｍである。
【００８２】
さらに、案内レール１２はストロークが２００ｍｍのクロスローラガイドであり、ステージ１３の質量は３．５ｋｇである。さらに、予め設定するステージ１３の移動プロファイルは、移動距離１００ｍｍ、最高速度１００ｍｍ／ｓに設定した台形制御とした。さらに、超音波モータ１の駆動周波数は４０ｋＨｚとした。
【００８３】
耐久性の評価結果を表３に併せて示す。なお、表３における耐久性の数値は、比較例８の耐久性を１とした場合の相対値で示してある。表３から分かるように、実施例２１〜２８の案内装置は、比較例８〜１１と比べて耐久性が格段に優れていた。
前記式値と案内装置の耐久性との相関性を図５のグラフに示す。なお、このグラフにおける耐久性の数値は、比較例８の耐久性を１とした場合の相対値で示してある。このグラフから、前記式値が３００ＭＰａ以上であると案内装置の耐久性が優れていることが分かる。
【００８４】
次に、前述と同様の構成の案内装置において、押圧部材３及び駆動力伝達部材１５を構成する材料の種類を表４に示すように種々変更したものを用意した。すなわち、実施例３０，３１の案内装置は、押圧部材３が加圧焼結したセラミックス（アルミナ）で構成されており、実施例３２の案内装置は、押圧部材３が常圧焼結したセラミックス（アルミナ）で構成されている。また、実施例２９，３３の案内装置は、押圧部材３及び駆動力伝達部材１５が常圧焼結したセラミックス（アルミナ）で構成されている。なお、押圧部材３を構成する材料の硬さＨ１  と駆動力伝達部材１５を構成する材料の硬さＨ２  の比Ｈ１  ／Ｈ２  は、表４に示すような値とされている。
【００８５】
【表４】
2004236493.tif 000006
【００８６】
表４に記載のセラミックスは、以下の通りである。
・アルミナ６：日本タングステン株式会社製  ＮＰＡ−２、ビッカース硬さＨｖ＝２０００
・アルミナ７：加圧焼結品（アルミナ含有率＝９９．５％）、ビッカース硬さＨｖ＝１９００、平均結晶粒径＝５μｍ
・アルミナ８：加圧焼結品（アルミナ含有率＝９９．９％）、ビッカース硬さＨｖ＝２０１０、平均結晶粒経＝０．５μｍ
・アルミナ９：常圧焼結品（アルミナ含有率＝９５％）、ビッカース硬さＨｖ＝１５００、平均結晶粒径＝４５μｍ
そして、これらの案内装置を連続運転して、その耐久性を評価した。案内装置の耐久性の評価方法は、前述した実施例１〜１２の案内装置の評価方法と全く同様であるので、その説明は省略する。
【００８７】
耐久性の評価結果を表４に併せて示す。なお、表４における耐久性の数値は、前述の比較例１の耐久性を１とした場合の相対値で示してある。表４から、押圧部材３又は駆動力伝達部材１５が加圧焼結したアルミナで構成されていると、案内装置の耐久性が優れていることが分かる。これは、加圧焼結したアルミナは結晶粒径が小さいため、耐摩耗性が優れていることが原因であると考えられる。
【００８８】
そこで、平均結晶粒径が種々異なるアルミナで押圧部材３を構成した案内装置を用意して、実施例１〜１２の案内装置の評価方法と全く同様の方法で耐久性を評価した。駆動力伝達部材１５はアルミナ６で構成し、その最大表面粗さＲｍａｘ  は２．０μｍとした。また、押圧部材３の最大表面粗さＲｍａｘ  は０．２５μｍとした。
【００８９】
評価結果を図６のグラフに示す。なお、このグラフにおける耐久性の数値は、前述の比較例１の耐久性を１とした場合の相対値で示してある。グラフから、焼結したアルミナの平均結晶粒径が４０μｍ以下であると、案内装置の耐久性が優れていることが分かる。そして、平均結晶粒径が２０μｍ以下であると、案内装置の耐久性がより優れており、５μｍ以下であるとさらに優れていることが分かる。なお、加圧焼結したアルミナの種類は、特に限定されるものではない。
【００９０】
次に、前述と同様の構成の案内装置において、押圧部材３に当接する駆動力伝達部材１５の当接面に潤滑膜を被覆したものを用意した。すなわち、押圧部材３と駆動力伝達部材１５とは表４に示すような材料で構成されており、押圧部材３を構成する材料の硬さＨ１  と駆動力伝達部材１５を構成する材料の硬さＨ２  の比Ｈ１  ／Ｈ２  は、表４に示すような値とされている。また、押圧部材３に当接する駆動力伝達部材１５の当接面は、活性化処理が施された後に潤滑膜が被覆されている。なお、駆動力伝達部材１５に当接する押圧部材３の当接面には、潤滑膜は被覆されていない。
【００９１】
潤滑膜は、以下のようにして被覆した。まず、駆動力伝達部材１５の当接面を脱脂洗浄した後、活性化処理を施した。活性化処理の内容は、以下の通りである。表４の実施例３４の案内装置の場合は、前記当接面を３００℃に加熱した後にＮＦ３  ガスを接触させた。実施例３５の案内装置の場合は、前記当接面に大気圧下においてプラズマ処理を施した。実施例３６の案内装置の場合は、前記当接面に減圧下においてアルゴンプラズマ処理を施した。比較例１２の案内装置の場合は、活性化処理を施すことなく潤滑膜を被覆した。
【００９２】
なお、実施例３４ではＮＦ３  ガスによって当接面の活性化を行ったが、活性化に使用するハロゲン系ガスの種類は特に限定されるものではなく、ＢＦ３  ，ＣＦ４  ，ＣＣｌ４  ，ＣＢｒ４  ，ＣＩ４  ，ＣＨＦ３  ，ＣＨＣｌ３  ，ＣＨＢｒ３  ，ＣＨＩ３  ，ＳＦ６  ，Ｆ２  等を用いることができる。
また、実施例３５で用いたプラズマ処理とは、被処理物をプラズマに暴露することによって、被処理物の表面に物理吸着又は化学吸着している有機物にＯ２  プラズマを作用させ、ＣＯ，ＣＯ２  ，Ｈ２  Ｏを形成させて、被処理物の表面をクリーニングする方法である。この方法は、減圧中又は大気中の両方で行うことが可能である。しかし、被処理物表面に汚れとして有機物のみならず無機物が存在する場合には、Ｏ２  プラズマでは十分に除去することができない。
【００９３】
このような場合には減圧下でプラズマを発生させ、イオンシース中でイオンを加速し、汚れにガスイオンを衝突させて物理的作用でクリーニングするとよい。いずれのプラズマ処理においても、空気，酸素，アルゴン，ハロゲン系ガス，又はこれらの混合ガスが使用可能である。
次に、ＰＦＰＥ油（ダイキン工業株式会社製デムナムＳ−２００）をフッ素系溶剤（旭化学工業株式会社製ＡＫ２２５）で２質量％に希釈したものを、活性化した駆動力伝達部材１５の当接面に塗布した。そして、常温乾燥させた後、高温槽等により１００〜２００℃で３０分〜１時間加熱処理して潤滑膜を形成した。いずれの実施例及び比較例においても、潤滑膜の厚さは０．７μｍとした。
【００９４】
なお、この潤滑膜の厚さは、ＰＦＰＥ油のフッ素系溶剤への溶解濃度によって制御することが可能である。また、その厚さは、予め作成した検量線を用いて赤外線分光分析計によって検定することができる。潤滑膜の被覆方法は特に限定されるものではない。
そして、これらの案内装置を連続運転して、その耐久性を評価した。案内装置の耐久性の評価方法は、前述した実施例１〜１２の案内装置の評価方法と全く同様であるので、その説明は省略する。
【００９５】
評価結果を表４に示す。なお、表４における耐久性の数値は、前述の比較例１の耐久性を１とした場合の相対値で示してある。表４から分かるように、実施例３４〜３６の案内装置は、駆動力伝達部材１５の当接面に活性化処理を施した後に潤滑膜を被覆しているので、活性化処理を施さずに潤滑膜を被覆した比較例１２の案内装置と比べて、耐久性が格段に優れていた。
【００９６】
次に、前述と同様の構成の案内装置において、押圧部材３及び駆動力伝達部材１５を構成する材料の種類を表５に示すように種々変更したものを用意した。すなわち、実施例３７〜４１及び比較例１３，１４の案内装置は、押圧部材３及び駆動力伝達部材１５がセラミックス又はサーメットで構成されており、押圧部材３を構成する材料の硬さＨ１  と駆動力伝達部材１５を構成する材料の硬さＨ２  の比Ｈ１  ／Ｈ２  は、表５に示すような値とされている。
【００９７】
【表５】
2004236493.tif 000007
【００９８】
使用したセラミックス及びサーメットは、前述した材料又は以下に示す材料である。すなわち、窒化ケイ素４は日立金属株式会社製ＨＳＮ６５であり、ビッカース硬さＨｖは１５００で、熱伝導率は６５Ｗ／ｍ・Ｋである。また、窒化ケイ素５〜８はＡｌ２  Ｏ３  及びＹ２  Ｏ３  を合計で１０質量％含有する窒化ケイ素であり、焼結温度２０００℃で焼結して製造したものである。そして、製造時において、焼結後の冷却速度を２５〜１５０℃／ｈの範囲で変化させて、焼結助剤成分の結晶化率を変えることにより、熱伝導率を変化させたものである。窒化ケイ素５〜８の熱伝導率を始めとする各種物性を、表６にまとめて示す。なお、表５に記載の案内装置は、前述のような潤滑膜は備えていない。
【００９９】
【表６】
2004236493.tif 000008
【０１００】
そして、これらの案内装置を連続運転して、その耐久性を評価した。案内装置の耐久性の評価方法は、前述した実施例１〜１２の案内装置の評価方法と全く同様であるので、その説明は省略する。
耐久性の評価結果を表５に併せて示す。なお、表５における耐久性の数値は、前述の比較例１の耐久性を１とした場合の相対値で示してある。表５から、駆動力伝達部材１５を構成する窒化ケイ素の熱伝導率が大きい方が案内装置の耐久性が優れている、という傾向があることが分かる。
【０１０１】
そこで、熱伝導率が種々異なる窒化ケイ素で駆動力伝達部材１５を構成した案内装置を用意して、実施例１〜１２の案内装置の評価方法と全く同様の方法で耐久性を評価した。いずれの案内装置も、押圧部材３はアルミナ１で構成し、その最大表面粗さＲｍａｘ  は０．２５μｍとした。また、駆動力伝達部材１５の最大表面粗さＲｍａｘ  は２．０μｍとした。
【０１０２】
評価結果を図７のグラフに示す。なお、このグラフにおける耐久性の数値は、前述の比較例１の耐久性を１とした場合の相対値で示してある。グラフから、駆動力伝達部材１５を構成する窒化ケイ素の熱伝導率が４５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であると、案内装置の耐久性が優れていることが分かる。
なお、高熱伝導性のセラミックスを用いて押圧部材や駆動力伝達部材を構成する場合には、その破壊靱性値ＫＩＣを４ＭＰａ・ｍ１／２  以上とすることが好ましい。そうすれば、超音波駆動装置の稼動中に押圧部材及び駆動力伝達部材に繰り返し荷重が作用してもクラックや破損が生じにくく、より長期間にわたって安定して使用することができる。
【０１０３】
セラミックスの熱伝導性を向上させるためには、焼結体内の格子振動の伝播を阻害する要因、すなわち粒界，内部欠陥，結晶構造などを最適化する必要がある。
内部欠陥の中でも特に有害なものは焼結体内部に残存する空孔であり、これらが多量に存在すると焼結体の熱伝導率は著しく低下する。したがって、空孔率を低減することにより熱伝導率を効果的に向上させることができる。セラミックスの熱伝導率を十分に高いものとするためには、空孔率を２体積％以下とすることが好ましい。空孔率を低減するためには、セラミックスをＨＩＰ焼結法，ガス圧焼結法等の加圧焼結法によって製造することが好ましい。
【０１０４】
また、セラミックスの熱伝導率を低下させる要因の一つとして、結晶粒界に存在する焼結助剤相が考えられる。窒化ケイ素の場合には、焼結助剤としては、一般にＡｌ２  Ｏ３  ，ＭｇＯ，ＣｅＯ等の金属酸化物やＹ２  Ｏ３  ，Ｙｂ２  Ｏ３  ，Ｌａ２  Ｏ３  等の希土類酸化物が用いられ、焼結体全体の２０質量％を上限として添加されることが多い。特に、Ａｌ２  Ｏ３  −Ｙ２  Ｏ３  系のものやＡｌ２  Ｏ３  −ＭｇＯ系のものが多く用いられ、これらは非晶質の状態で焼結体の粒界に存在している。
【０１０５】
一般に、非晶質構造の固体は格子振動が伝播し難く、熱伝導率が低いので、焼結助剤が非晶質の状態で多量に粒界に存在する窒化ケイ素は、熱伝導率が低くなる。したがって、焼結助剤部分の結晶化度を高めることにより、焼結助剤部分での熱伝導性を改善し、高熱伝導性の窒化ケイ素を得ることができる。焼結助剤の結晶化度を高めるためには、焼結後の冷却速度を調整すればよい。すなわち、冷却速度が速いと焼結助剤成分の原子配列が間に合わず、高温状態である非晶質をそのまま引き継いだ形で常温相を構成するが、冷却速度を遅くすれば結晶化の進んだ常温相となる。
【０１０６】
セラミックスの熱伝導率を十分に高いものとするためには、焼結体内に含まれる粒界相中の結晶質相の割合を１０体積％以上とすることが好ましい。このとき、さらに熱伝導率を向上させるためには、焼結助剤成分としてＬａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｈｏ等のランタノイド系列から選ばれた酸化物を使用することが好ましい。
【０１０７】
次に、前述と同様の構成の案内装置において、押圧部材３を構成する材料の種類を表７に示すように種々変更したものを用意した。すなわち、実施例４２〜４６及び比較例１５〜１７の案内装置は、押圧部材３が後述のようにして製造したアルミナで構成されている。そして、押圧部材３を構成するアルミナについては、相当円直径が１０μｍ以下であるポアの１ｍｍ２  当たりの個数と相当円直径が３０μｍ以上であるポアの１ｍｍ２  当たりの個数とが、表７に示すような値とされている。なお、駆動力伝達部材１５は、全てＣｏｏｒｓＴｅｋ  Ｌｔｄ社製のアルミナ（ＦＧ−９９５）で構成されている。
【０１０８】
【表７】
2004236493.tif 000009
【０１０９】
押圧部材３を構成するアルミナの製造方法の一例を、以下に示す。主原料であるアルミナ粉末に酸化マグネシウム，酸化イットリウム等の焼結助剤を添加し、さらに溶剤，有機バインダー，可塑剤，分散剤を添加してスラリーを調整した。このスラリーを成形し、必要に応じて大気中で５００〜１５００℃で焼成した後、常圧から真空までの還元雰囲気下で１７００〜１９００℃で焼結して、アルミナ焼結体を得た。そして、得られた焼結体にバレル加工，研磨等を施して、形状を整えるとともに、表７に記載のようなポア分布を有する状態に表面を仕上げた。なお、表７に記載の案内装置は、前述のような潤滑膜は備えていない。
【０１１０】
そして、これらの案内装置を連続運転して、その耐久性を評価した。以下に、案内装置の耐久性の評価方法について説明する。
超音波駆動装置によりステージ１３を駆動し、発生した摩耗粉が押圧部材３と駆動力伝達部材１５との間に噛み込まれてステージ１３が移動不能となるまでの時間により案内装置の耐久性を評価した。
【０１１１】
その他の条件は以下の通りである。圧電セラミックス板５の材料はチタン酸ジルコン酸鉛系のセラミックスで、その寸法は幅７．５ｍｍ，長さ３０ｍｍ，厚さ３ｍｍである。また、押圧部材３は前述のアルミナ焼結体で構成され、直径３．０ｍｍ，長さ４．０ｍｍの円柱状で、駆動力伝達部材１５と当接する当接面は曲率半径が１０ｍｍの球面である。この当接面の最大表面粗さＲｍａｘ  は１．５μｍであり、駆動力伝達部材１５の最大表面粗さＲｍａｘ  は２．０μｍである。
【０１１２】
さらに、案内レール１２はストロークが１００ｍｍのクロスローラガイドであり、ステージ１３の質量は３．５ｋｇである。さらに、予め設定するステージ１３の移動プロファイルは、移動距離６０ｍｍ、加減速度０．０５Ｇ、最高速度１１０ｍｍ／ｓに設定した台形制御とした。さらに、超音波モータ１の駆動周波数は４０ｋＨｚとした。
【０１１３】
耐久性の評価結果を表７に併せて示す。なお、表７における耐久性の数値は、比較例１５の耐久性を１とした場合の相対値で示してある。表７から、実施例の案内装置は比較例と比べて、耐久性が格段に優れていることが分かる。
なお、本発明において使用可能なセラミックス，サーメット，及び超硬合金の種類は、特に限定されるものではない。
【０１１４】
セラミックスとしては、窒化ケイ素（Ｓｉ３  Ｎ４  ）系，  ジルコニア（ＺｒＯ２  ）系，  アルミナ（Ａｌ２  Ｏ３  ）系，  炭化ケイ素（ＳｉＣ）系，窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系，炭化ホウ素（Ｂ４  Ｃ）系，  ホウ化チタン（ＴｉＢ２  ）系，窒化ホウ素（ＢＮ）系，  炭化チタン（ＴｉＣ）系，  窒化チタン（ＴｉＮ）系、又はこれらのうち２種以上を複合させたセラミック系複合材料などを例示できる。
【０１１５】
このようなセラミックスには、破壊靱性や機械的強度などを向上させるために、繊維状充填材を配合することができる。繊維状充填材の種類は特に限定されるものではないが、炭化ケイ素ウィスカー，窒化ケイ素ウィスカー，  アルミナウィスカー，窒化アルミニウムウィスカー等を例示できる。
また、サーメット及び超硬合金とは、周期律表のＩＶｂ族，Ｖｂ族，ＶＩｂ族に属する９種類の金属（Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ）の炭化物粉末と鉄，コバルト，ニッケル等の鉄族金属とを混合して焼結した合金である。
【０１１６】
サーメットとしては、例えば、ＴｉＣ−Ｎｉ系，ＴｉＣ−Ｍｏ−Ｎｉ系，ＴｉＣ−Ｍｏ２  Ｃ−Ｎｉ系，ＴｉＣ−Ｍｏ２  Ｃ−ＺｒＣ−Ｎｉ系，Ｍｏ２  Ｃ−Ｎｉ系，Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）−Ｍｏ２  Ｃ−Ｎｉ系，ＴｉＣ−ＴｉＮ−Ｍｏ２  Ｃ−Ｎｉ系，ＴｉＣ−ＴｉＮ−Ｍｏ２  Ｃ−ＴａＣ−Ｎｉ系，ＴｉＣ−ＴｉＮ−Ｍｏ２  Ｃ−ＷＣ−ＴａＣ−Ｎｉ系，ＴｉＣ−ＷＣ−Ｎｉ系，Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）−ＷＣ−Ｎｉ系，ＴｉＣ−Ｍｏ系，Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）−Ｍｏ系，ホウ化物系（ＭｏＢ−Ｎｉ系，Ｂ４  Ｃ／（Ｗ，Ｍｏ）Ｂ２  系等）等があげられる。
【０１１７】
なお、Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）−Ｍｏ２  Ｃ−Ｎｉ系，Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）−ＷＣ−Ｎｉ系，及びＴｉ（Ｃ，Ｎ）−Ｍｏ系はそれぞれ、ＴｉＣ−Ｍｏ２  Ｃ−Ｎｉ系，ＴｉＣ−ＷＣ−Ｎｉ系，及びＴｉＣ−Ｍｏ系を窒素ガス中で焼結したものである。
また、超硬合金としては、例えば、ＷＣ−Ｎｉ系，ＷＣ−Ｃｒ３  Ｃ２  −Ｍｏ２  Ｃ−Ｎｉ系，ＷＣ−Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）−ＴａＣ系，ＷＣ−Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）系，Ｃｒ３  Ｃ２  −Ｎｉ系等がある。
【０１１８】
さらに、本発明において使用可能な官能基を有する含フッ素重合体の種類は特に限定されるものではないが、フルオロポリエーテル重合体やポリフルオロアルキル重合体が好ましい。
フルオロポリエーテル重合体としては、下記の化学式（化１）で示される繰り返し単位を有する、数平均分子量が１０００〜５００００の重合体があげられる。なお、このフルオロポリエーテル重合体は、少なくとも一方の分子末端に、後述する官能基を有している。
【０１１９】
【化１】
2004236493.tif 000010
【０１２０】
また、ポリフルオロアルキル重合体としては、下記の化学式（化２）に示すものがあげられる。式中のＹは金属に対して親和性の高い官能基であり、例えば、エポキシ基，アミノ基，カルボキシル基，水酸基，メルカプト基，イソシアネート基，スルフォン基，エステル基等が好ましい。
【０１２１】
【化２】
2004236493.tif 000011
【０１２２】
ポリフルオロアルキル重合体としては、化２に示すものの他、例えば、下記の化学式（化３，４）に示すものも好適に使用することができる。
【０１２３】
【化３】
2004236493.tif 000012
【０１２４】
【化４】
2004236493.tif 000013
【０１２５】
このような官能基は、潤滑膜が押圧部材や駆動力伝達部材の表面に被覆された際に、押圧部材や駆動力伝達部材を構成する材料と結合するので、押圧部材や駆動力伝達部材の表面と強く結合した潤滑膜が形成される。なお、一つの分子に官能基を複数有する含フッ素重合体の場合は、そのうち少なくとも一つが押圧部材や駆動力伝達部材の表面と結合していればよい。
【０１２６】
前記含フッ素重合体は、上に例示したものを単独で用いてもよいし２種以上を併用してもよい。２種以上を併用する場合は、その官能基同士が反応して前記含フッ素重合体がより高分子量化するように、含フッ素重合体の種類（官能基の種類）の組合せを選択することが好ましい。含フッ素重合体がより高分子量化すれば、より耐摩耗性の優れた潤滑膜を得ることができる。
【０１２７】
このような官能基を有する含フッ素重合体の具体例としては、例えば、デュポン株式会社製のクライトックス１５７ＦＳＬ，１５７ＦＳＭ，１５７ＦＳＨ、ダイキン工業株式会社製のデムナム変性品ＳＡ，ＳＨ，ＳＹ−３，ＳＰ、アウジモント株式会社製のフォンブリンＺ  ＤＥＡＬ，Ｚ  ＤＩＡＣ，Ｚ  ＤＩＳＣＯ，Ｚ  ＤＯＬ，Ｚ  ＤＯＬ  ＴＸ２０００等があげられる。
【０１２８】
また、ＰＦＰＥ油の種類は特に限定されるものではないが、例えば、ダイキン工業株式会社製のＳ−６５，Ｓ−１００，Ｓ−２００、デュポン株式会社製のクライトックス１４３ＡＢ，１４３ＡＣ，１４３ＡＤ、ＮＯＫクリューバ株式会社製のＪ４００，ＩＥＬ／Ｖ，ＩＭＩ／Ｖ，ＩＳ／Ｖ、アウジモント株式会社製のフォンブリンＹ２５，Ｙ４５，ＹＲ，ＹＬＶＡＣ１６／６，ＹＬＶＡ２５／６，ＹＨＶＡＣ４０／１１，ＹＨＶＡＣ１４０／１３等があげられる。
【０１２９】
潤滑膜を形成する方法は、特に限定されるものではなく、例えば、押圧部材や駆動力伝達部材の表面に、官能基を有する含フッ素重合体とＰＦＰＥ油との混合物を塗布又は噴霧する方法や、押圧部材や駆動力伝達部材を前記混合物に浸漬する方法等がある。
官能基を有する含フッ素重合体とＰＦＰＥ油との混合物の一例をあげると、官能基を有する含フッ素重合体をＰＦＰＥ油に２〜１５質量％添加し、これをフッ素系の溶剤で１〜１５質量％に希釈したもの等が好適である。
【０１３０】
次に、この混合物を塗布した押圧部材や駆動力伝達部材を常温乾燥させた後、恒温槽等に入れ１００〜２００℃で３０分程度熱処理を施すことによって、潤滑膜を形成させることができる。
なお、このような潤滑膜を設ける処理は必要に応じて数回繰り返してもよく、潤滑膜を最終的に、例えば０．３μｍ以上の膜厚に形成する。この膜厚は、官能基を有する含フッ素重合体及びＰＦＰＥ油の前記フッ素系の溶剤への溶解濃度によって制御することも可能である。
【０１３１】
このような方法により、押圧部材や駆動力伝達部材の表面に潤滑膜を好適な膜厚で形成することができる。
また、前述のように熱処理によって溶媒を除去しておけば、超音波駆動装置の作動時に不要な発塵が発生することがない。特に、最終の熱処理によって、使用環境での発塵やアウトガスを抑制できる。
【０１３２】
なお、官能基を有する含フッ素重合体をフッ素系の溶剤で希釈したものを先に被覆し、恒温槽等で加熱して押圧部材や駆動力伝達部材の母材である金属に前記含フッ素重合体が有する官能基を反応させて、金属と結合した官能基を有する含フッ素重合体の層を形成し、その後にＰＦＰＥ油をフッ素系の溶剤で希釈したものを被覆して、前記官能基を有する含フッ素重合体の層の上にＰＦＰＥ油の層を形成して、潤滑膜を二層構造としてもよい。
【０１３３】
【発明の効果】
以上のように、本発明の超音波駆動装置及び案内装置は、高速条件下や高荷重条件下においても長期間にわたって安定して使用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る超音波駆動装置に使用される超音波モータの構造を説明する図である。
【図２】本発明に係る案内装置の一実施形態を示す平面図である。
【図３】押圧部材を構成する材料の硬さＨ１  及び駆動力伝達部材を構成する材料の硬さＨ２  の比Ｈ１  ／Ｈ２  と案内装置の耐久性との相関を示すグラフである。
【図４】押圧部材を構成する材料の破壊靱性値ＫＩＣ／（ビッカース硬さＨｖ×最大表面粗さＲｍａｘ  ０．５  ）の値と案内装置の耐久性との相関を示すグラフである。
【図５】駆動力伝達部材の曲げ強度×（板厚／最大表面粗さＲｍａｘ  ）２  ×１０−６の値と案内装置の耐久性との相関を示すグラフである。
【図６】アルミナの平均結晶粒径と案内装置の耐久性との相関を示すグラフである。
【図７】窒化ケイ素の熱伝導率と案内装置の耐久性との相関を示すグラフである。
【符号の説明】
１    超音波モータ
２    振動体
３    押圧部材
１２    案内レール
１３    ステージ
１５    駆動力伝達部材
【図１】
2004236493.tif 000014
【図２】
2004236493.tif 000015
【図３】
2004236493.tif 000016
【図４】
2004236493.tif 000017
【図５】
2004236493.tif 000018
【図６】
2004236493.tif 000019
【図７】
2004236493.tif 000020