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本研究では空気圧ベローズで駆動するサーボ弁からの流体ノイズを、すきま流れを利用した絞り弁により低減することによってサブナノの位置精度を実現とすることを目的としている。
このためには空気圧ベローズを駆動するサーボ弁から発生する圧力脈動、すなわち流体ノイズの低減が不可欠である。そこで、すきま流れを利用した絞り弁を用いることによって流体ノイズを低減した低流体ノイズサーボ弁を実現した。平成23年度は、さらに、これまで位置精度を悪化させていたステージの案内機構を弾性ヒンジから静圧案内に変更したステージを新たに製作した。この案内変更の効果と、低流体ノイズサーボ弁の有効性を検討し、無制御時には大幅に流体ノイズの影響が改善できることが示された。
そこで24年度はステージの超精密位置決め制御を行い、制御時における低流体ノイズサーボ弁と静圧軸受案内への変更の効果を検証した。そのために、まずステージの位置制御システムを構築し、駆動制御アルゴリズムを検討した。昨年度までの改善効果により、高度な制御アルゴリズムを用いなくとも、単純なフィードフォワード制御とPI制御アルゴリズムにより、目標としたサブナノの位置精度を実現できることがわかった。また、また位置精度のみならず、アクチュエータの超精密位置決めの評価項目である再現性、分解能の点からも調べた結果、高い再現性と1nmの分解能を有することが明らかになった。得られたステージの特性は、圧電素子で駆動するステージより長ストロークでありながらと精度は同等以上で、ストロークはと同等以上であり、空気圧ベローズによる超精密位置決めの優位性が示された。
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