弾性表面波素子位置合わせ装置および位置合わせ方法
【課題】弾性表面波素子を球状のままで用い、球状弾性表面波素子の径が小さくても球状弾性表面波素子の配向を速やかに行う弾性表面波素子位置合わせ装置を得る。
【解決手段】球面に形成した素子電極を有する球状弾性表面波素子を椀状受け皿で保持して配向を調整する弾性表面波素子位置合わせ装置であって、前記素子電極の位置を検出する位置検出手段を有し、前記椀状受け皿の底部に開口部を有し、前記開口部に露出した前記球状弾性表面波素子に接して前記球状弾性表面波素子を移動させ前記椀状受け皿内で回転させて配向させる素子移動機構を有する弾性表面波素子位置合わせ装置を構成する。
【解決手段】球面に形成した素子電極を有する球状弾性表面波素子を椀状受け皿で保持して配向を調整する弾性表面波素子位置合わせ装置であって、前記素子電極の位置を検出する位置検出手段を有し、前記椀状受け皿の底部に開口部を有し、前記開口部に露出した前記球状弾性表面波素子に接して前記球状弾性表面波素子を移動させ前記椀状受け皿内で回転させて配向させる素子移動機構を有する弾性表面波素子位置合わせ装置を構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、球状弾性表面波素子の配向を調整する位置合わせ装置および位置合わせ方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１のように、球状弾性表面波素子は、水晶やニオブ酸リチウム等の圧電体基材の直径が１ｍｍから１０ｍｍ程度の球状に形成される。その球面に櫛型電極対を形成し、櫛型電極間に高周波電界を印加することで圧電体基材の表面に弾性表面波を発生させ、その弾性表面波を圧電体基材の球面の円環状の周回領域で、圧電体基材の結晶のＺ軸に垂直な平面と球面の交線に沿った周回領域を周回させる。この弾性表面波の周波数や上記圧電体基材の上記周回領域を構成している材料やその周回領域の曲率等がある条件を満たしていると、弾性表面波は周回領域の範囲外に拡散することなく周回領域の範囲内を繰り返し周回して伝搬する。この球状弾性表面波素子は、特許文献２のように、上記周回領域に所定の物質を付着させる感応膜を形成し、この感応膜に所定の物質が付着した場合に、その物質の量に応じて上記周回領域を周回する弾性表面波の周回時間（即ち、周回速度）が遅くなることを利用して所定物質の存在を感知する物質のセンサーとして用いる。
【０００３】
この球状弾性表面波素子の径は開発の進行に伴い徐々に小さくなり、現在は１ｍｍ程度に径が小さくなっている。そのように径が小さいことと球状であるため、球状弾性表面波素子の取り扱いが難しい問題がある。更に、所定の物質の量を測定する為の感応膜は、多くの場合、１回目の測定の際に感応膜に付着された所定の物質が速やかに上記感応膜から分離せず、次回の測定の際に、前回の測定のときから感応膜に残留していた物質が影響を与えるため、測定の度に球状弾性表面波素子を新鮮な感応膜を有する素子に頻繁に交換する必要がある。そのための球状弾性表面波素子をホルダに速やかに着脱する作業が必要であった。
【０００４】
この球状弾性表面波素子をホルダに装着する際には、特許文献３では、球状弾性表面波素子を支持体で吸着して持ち上げ、球状弾性表面波素子の位置から少しずらした位置のホルダの凹面に降下させ自重でホルダの凹面に嵌るように回転させる。そのようにして球状弾性表面波素子を転がして回転させてホルダ上で配向させる方法が開示されていた。
【０００５】
以下に公知文献を記す。
【特許文献１】国際公開番号ＷＯ０１／０４５２５５号公報
【特許文献２】特開２００３−２９４７１３号公報
【特許文献３】特開２００６−３００６２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献３の技術では、球状弾性表面波素子をホルダに装着する際に球状弾性表面波素子をホルダの凹面の中心から少しずらした位置から降下させ自重で凹面に嵌るように球状弾性表面波素子を転がして回転させて配向させるが、球状弾性表面波素子を最適な位置に配向させるためには凹面からの球状弾性表面波素子の取り出しと降下を数回繰り返す必要があるので、配向を適正な位置に調整するまで多くの時間を要する問題があった。
【０００７】
本発明は、かかる従来の技術における問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、弾性表面波素子を球状のままで用い、球状弾性表面波素子の径が小さくても球
状弾性表面波素子の適正な位置への配向を速やかに行うことができる弾性表面波素子位置合わせ装置を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、この課題を解決するために、球面に形成した素子電極を有する球状弾性表面波素子を椀状受け皿で保持して配向を調整する弾性表面波素子位置合わせ装置であって、前記素子電極の位置を検出する位置検出手段を有し、前記椀状受け皿の底部に開口部を有し、前記開口部に露出した前記球状弾性表面波素子に接して前記球状弾性表面波素子を移動させ前記椀状受け皿内で滑らせて回転させて配向させる素子移動機構を有することを特徴とする弾性表面波素子位置合わせ装置である。
【０００９】
また、本発明は、上記位置検出手段により得た上記素子電極の位置データに基づき上記素子移動機構を駆動する制御手段を有することを特徴とする上記の弾性表面波素子位置合わせ装置である。
【００１０】
また、本発明は、上記素子移動機構が回転ローラーから成ることを特徴とする上記の弾性表面波素子位置合わせ装置である。
【００１１】
また、本発明は、上記素子移動機構がＸＹテーブルから成ることを特徴とする上記の弾性表面波素子位置合わせ装置である。
【００１２】
また、本発明は、球面に形成した素子電極を有する球状弾性表面波素子を椀状受け皿で保持して配向を調整する弾性表面波素子の位置合わせ方法であって、前記椀状受け皿の底部に開口部を設け、素子移動機構を前記開口部に露出した前記球状弾性表面波素子に接させて前記球状弾性表面波素子を移動させ前記椀状受け皿内で滑らせて回転させて配向させることを特徴とする弾性表面波素子の位置合わせ方法である。
【００１３】
また、本発明は、位置検出手段が上記素子電極の位置を検出し、制御手段が上記位置検出手段により得た上記素子電極の位置データに基づき上記素子移動機構を駆動することを特徴とする上記の弾性表面波素子の位置合わせ方法である。
【００１４】
また、本発明は、上記素子移動機構が回転ローラーから成ることを特徴とする上記の弾性表面波素子の位置合わせ方法である。
【００１５】
また、本発明は、上記素子移動機構がＸＹテーブルから成ることを特徴とする上記の弾性表面波素子の位置合わせ方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の弾性表面波素子位置合わせ装置は、球状弾性表面波素子を椀状受け皿で保持し、また、その椀状受け皿の底部には球状弾性表面波素子の下側を露出させる開口部を形成し、そこから露出した球状弾性表面波素子に素子移動機構を接触させたので、球状弾性表面波素子をそれに接触させた素子移動機構で押すことで、椀状受け皿で保持した球状弾性表面波素子を速やかに適正位置に配向できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態の弾性表面波素子位置合わせ装置を図１から図３を参照して詳細に説明する。図１に、第１の実施形態の球状弾性表面波素子１０と、それを保持する椀状受け皿３０の斜視図を示す。本実施形態は、球状弾性表面波素子１０を、金属板あるいは金属めっきした絶縁樹脂シートで形成した椀状の窪みを有する椀状受け皿３０で
保持する。椀状受け皿３０には、球状弾性表面波素子１０の球面に曲率を合わせた椀状の窪みの底に開口部３０ａを形成する。図２に、球状弾性表面波素子１０と、それを設置する椀状受け皿３０と回転ローラーの素子移動機構５０による位置合わせ機構から成る弾性表面波素子位置合わせ装置の側面図を示す。椀状受け皿３０はホルダ２０で保持する。この位置合わせ機構は、弾性表面波装置に球状弾性表面波素子１０を設置するために、予め球状弾性表面波素子１０の配向を調整する機構に適用できる。
【００１８】
（球状弾性表面波素子）
球状弾性表面波素子１０は、図１に示すように、直径が約１ｍｍの球状の圧電体基材１１を主要な部分とする。この圧電体基材１１は圧電性材料で形成され、圧電性材料として例えば水晶、ＬｉＮｂＯ3（ニオブ酸リチウム）やＬｉＴａＯ3（タンタル酸リチウム）、ＢＳＯ（ビスマスシリコンオキサイド）、ランガサイト等が用いられる。この圧電体基材１１は、特開２００３−１１５７４４号公報の図４および段落００５３から００５４に示されている結晶のＺ軸を有する。この結晶のＺ軸が圧電体基材１１の上側の面に交差する点を上側極１１Ｎとし、Ｚ軸が圧電体基材１１の下側の面に交差する点を下側極１１Ｓとする。
【００１９】
その圧電体基材１１の、上側極１１Ｎと下側極１１Ｓの間の球面に、圧電体基材１１の中心を通り結晶のＺ軸に垂直な平面に沿った円環状の周回領域１２を有する。周回領域１２には、弾性表面波の周回のため必要な幅を確保する。周回領域１２のその幅は、弾性表面波の周波数に依存するが、例えば直径１ｍｍの圧電体基材１１に１５０ＭＨｚの弾性表面波を周回させる場合に、圧電体基材１１の直径の概ね１／４から１／３程度を必要とする。この周回領域１２に、周回領域１２の幅の大きさの下側極１１Ｓ側の下側櫛型電極１５Ｓを第１素子電極１３ａと一体の導体パターンで圧電体基材１１の球面に形成する。更に、下側櫛型電極１５Ｓに上側極１１Ｎ側で対向する上側櫛型電極１５Ｎを、第２素子電極１３ｂと一体の導体パターンで圧電体基材１１の球面に形成する。これらの一対の導体パターンは圧電体基材１１の球面に金属めっきパターンにより形成することで、上側櫛型電極１５Ｎと下側櫛型電極１５Ｓの一対による弾性表面波発生部１５を形成する。この弾性表面波発生部１５の上側櫛型電極１５Ｎと下側櫛型電極１５Ｓの間に高周波電界を印加することで周回領域１２に沿って周回する弾性表面波を発生させる。このとき、球状弾性表面波素子１０の弾性表面波の振動伝達経路は、圧電体基材１１の直径の４分の１から３分の１の幅の周回領域１２内に限定され、上側極１１Ｎと下側極１１Ｓには弾性表面波が伝わらない。そのため、上側極１１Ｎと下側極１１Ｓの部分の球面に圧力が加えられても影響が無く弾性表面波を伝達させることができる。
【００２０】
図１の球状弾性表面波素子１０は、その第２素子電極１３ｂや第１素子電極１３ａの金属めっき部分をエッチングしたパターンでマーク１４を形成し、そのマーク１４で、球状弾性表面波素子１０の椀状受け皿３０への配置位置（配向）を判別させ球状弾性表面波素子１０を位置合わせする基準にする。
【００２１】
球状弾性表面波素子１０の周回領域１２には、例えば、特定の蛋白質と結合する抗体から成る感応膜を形成しておく。また、例えば、水素分子を検出する弾性表面波装置では、周回領域１２に、真空環境中でパラジウム・ニッケル合金の薄膜を約３０ｎｍの厚さに蒸着して感応膜を形成する。周回領域１２に感応膜としてパラジウム・ニッケル合金の薄膜を形成した球状弾性表面波素子１０は、濃度１０ｐｐｍから１００％までの水素濃度を検出するガスセンサとして用いる。その他に、周回領域１２にその他の特定の分子に結合する感応膜を形成することで、気体中の微少量の匂い分子を検出する匂いセンサを構成することもできる。
【００２２】
球状弾性表面波素子１０の第２素子電極１３ｂと第１素子電極１３ａに４０ＭＨｚから
５５０ＭＨｚの矩形波の電気パルスを加え、例えば４５ＭＨｚの近傍のＲＦバースト信号を印加する。このＲＦバースト信号は、更に、上側櫛型電極１５Ｎと下側櫛型電極１５Ｓから成る弾性表面波発生部１５に印加される。これにより圧電体基材１１の周回領域１２内に弾性表面波が発生する。その弾性表面波を周回領域１２内を１回から５００回ほど周回させ、周回して戻って来た弾性表面波を、弾性表面波検出部を兼ねる弾性表面波発生部１５で検出する。弾性表面波が弾性表面波発生部１５に戻る時間は球状弾性表面波素子１０の周回領域１２の感応膜に物質が結合することで変わる現象を利用することで球状弾性表面波素子１０の周回領域１２の感応膜への物質の結合の有無を検出する。
【００２３】
同一環境により正確に測定するためには以下のように弾性表面波装置を構成する。すなわち、第１の球状弾性表面波素子１０を用意し、その周回領域１２の感応膜に被分析溶液を塗布して蛋白質を結合させ、更に、蛋白質を結合させない第２の球状弾性表面波素子１０を用意する。そして、第１の球状弾性表面波素子１０での測定結果と、第２の球状弾性表面波素子１０での測定結果を比較し、両者の違いを検出することで蛋白質を検出する弾性表面波装置を構成することができる。
【００２４】
（椀状受け皿）
図１に示す椀状受け皿３０は、銅やアルミニウム、金等の金属で形成する椀状受け皿３０、あるいは、エポキシ樹脂から成る皿形状の全面に金属めっきした椀状受け皿３０である。椀状受け皿３０には、球状弾性表面波素子１０の球面と一致する曲率の湾曲した凹面を形成し、その凹面の底部に球状弾性表面波素子１０の底部を露出させる切り込みを有する開口部３０ａを有する。この椀状受け皿３０の取り付け部３０ｂを円板状のフランジに形成する。椀状受け皿３０の円板状のフランジを成す取り付け部３０ｂを下からホルダ２０で支えて保持する。
【００２５】
（弾性表面波素子の位置合わせ手順）
（ステップ１）
本実施形態の弾性表面波素子位置合わせ装置が、先ず、図２のように、球状弾性表面波素子１０を、その上側極１１Ｎの部分を真空ピンセットでつまんで、椀状受け皿３０に降下させる。
（ステップ２）
次に、カメラ４０から成る位置検出手段が、球状弾性表面波素子１０の上側極１１Ｎの位置に形成したマーク１４を読み込み、そのカメラ４０が読み込んだ画像データを制御手段４２が画像処理することでマーク１４の位置を検出する。これにより、制御手段４２が、球状弾性表面波素子１０の配向状態を自動的に検出する。
（ステップ３）
また、椀状受け皿３０の切り込み状の開口部３０ａの下に露出した球状弾性表面波素子１０に、２つのモータＭで駆動する回転ローラーによる素子移動機構５０を接触させる。そして、制御手段４２が、検出したマーク１４の位置に基づき、球状弾性表面波素子１０の適正な位置を演算し、２つの素子移動機構５０を駆動することでそれに接する球状弾性表面波素子１０を縦横に移動させ椀状受け皿３０内で滑らせて回転させて適正な向きに配向させる。
（ステップ４）
次に、この球状弾性表面波素子１０を、その上側極１１Ｎの部分を真空ピンセットでつまんで、椀状受け皿３０から取り出す。次に、この球状弾性表面波素子１０をつまんだ真空ピンセットを水平方向に回転させて球状弾性表面波素子１０を適正な方向に向け、弾性表面波装置のホルダに設置し弾性表面波装置の製品を組み立てる。
【００２６】
本実施形態の弾性表面波素子の位置合わせ方法は、弾性表面波装置の製品の椀状受け皿３０に球状弾性表面波素子１０を設置した後に、その球状弾性表面波素子１０の配向を調
整する機構に適用することもできる。その場合は、先のステップ４の工程を先に行ってから、製品の椀状受け皿３０でステップ１からステップ２の処理を工程を行う。
【００２７】
また、本実施形態の弾性表面波素子の位置合わせ方法は以下のようにすることもできる。すなわち、先のステップ２において、位置検出手段のカメラ４０が読み込んだマーク１４の画像を表示手段に表示し、ステップ３において、操作者が、表示手段に表示された画像を目視で観察しつつ、手動で素子移動機構５０を駆動して球状弾性表面波素子１０を椀状受け皿３０内で滑らせて回転させて適正な位置に配向させることもできる。
【００２８】
こうして、本実施形態の弾性表面波素子位置合わせ装置は、椀状受け皿３０の底に開口部３０ａを設けることで、この椀状受け皿３０に球状弾性表面波素子１０を設置した後に、その開口部３０ａの下から、素子移動機構５０で、開口部３０ａの下に露出した球状弾性表面波素子１０を押して椀状受け皿３０中で滑らせて回転させることで速やかに適正な配向位置に向けることができる効果がある。なお、椀状受け皿３０は、球状弾性表面波素子１０をその中で滑らせて回転させことができるものであれば良く、必ずしも内面の曲率半径を球状弾性表面波素子１０の球面の曲率半径に一致させないでも良い。例えば、三角錐の内面を成す斜面のスルホールから成る椀状受け皿３０を用い、その内面の円環状の線に球状弾性表面波素子１０を接させて保持する椀状受け皿３０を用いても良い。
【００２９】
（変形例１）
図３（ａ）に、第１の実施形態の変形例１の、球状弾性表面波素子と椀状受け皿の側面図を示し、図３（ｂ）に、それを上側から観察した平面図を示す。変形例１では、図１のような上側極１１Ｎの部分に第２素子電極１３ｂを有する球状弾性表面波素子１０を以下のようにして配向させる。図３のように、球状弾性表面波素子１０の素子電極の位置検出手段を、第１の位置検出用電極４１ａと、第２の位置検出用電極４１ｂと第３の位置検出用電極４１ｃ、そして第４の位置検出用電極４１ｄと第５の位置検出用電極４１ｅで構成する。第１の位置検出用電極４１ａに、テストのための電流を供給するテストピンを用いる。図３（ｂ）の平面図のように、第２の位置検出用電極４１ｂと第３の位置検出用電極４１ｃと第４の位置検出用電極４１ｄと第５の位置検出用電極４１ｅは、第１の位置検出用電極４１ａのテストピンに電気接続する第２素子電極１３ｂとの電気接続の有無を検査することで、第２素子電極１３ｂの位置ずれを検査するために用いる。
【００３０】
（ステップ１）
第１の位置検出用電極４１ａを球状弾性表面波素子１０の上側極１１Ｎの部分の第２素子電極１３ｂに接触させる。図３（ｂ）のように、第２の位置検出用電極４１ｂと第３の位置検出用電極４１ｃを、球状弾性表面波素子１０の第２素子電極１３ｂの左右の端部に接する位置に配置し、第４の位置検出用電極４１ｄと第５の位置検出用電極４１ｅを、球状弾性表面波素子１０の第２素子電極１３ｂの前後の端部に接する位置に配置する。このように位置検出手段の各電極を配置することで、球状弾性表面波素子１０の配置の方向が傾くと、例えば、第２の位置検出用電極４１ｂあるいは第３の位置検出用電極４１ｃが第２素子電極１３ｂから外れ、その電極と第１の位置検出用電極４１ａが電気接続しないことにより、球状弾性表面波素子１０の配置方向の左右方向への傾きの有無を検出することができる。また、第４の位置検出用電極４１ｄあるいは第５の位置検出用電極４１ｅが第２素子電極１３ｂから外れ、その電極と第１の位置検出用電極４１ａが電気接続しないことにより、球状弾性表面波素子１０の配置方向の前後方向への傾きの有無を検出することができる。これにより、制御手段４２が、球状弾性表面波素子１０の配向状態を自動的に検出する。
（ステップ２）
次に、椀状受け皿３０の切り込み状の開口部３０ａの下に露出した球状弾性表面波素子１０に素子移動機構５０を接触させ、制御手段４２が２つの素子移動機構５０を駆動させ
て、それに接する球状弾性表面波素子１０を縦横に引きずり椀状受け皿３０中で滑らせて回転させる。そして、制御手段４２が、球状弾性表面波素子１０の第２の位置検出用電極４１ｂと第３の位置検出用電極４１ｃが、それぞれの第２素子電極１３ｂに接するまで球状弾性表面波素子１０を回転させる。
【００３１】
この変形例１は、弾性表面波装置の製品の椀状受け皿３０に球状弾性表面波素子１０を設置した後に球状弾性表面波素子１０の配向を調整する機構に適用でき、第１の位置検出用電極４１ａを、弾性表面波装置の製品における第２素子電極１３ｂと電気接続させる電極で併用することもできる。
【００３２】
なお、第２の位置検出用電極４１ｂと第３の位置検出用電極４１ｃと第４の位置検出用電極４１ｄと第５の位置検出用電極４１ｅは、適度に近接した２つの端子が素子電極に接触して通電することで素子電極の存在を検出するようにした電極対で構成しても良い。更に、これらの位置検出用電極の代わりに、素子電極の金属の有無を検出する金属センサーを用いて素子電極の位置検出手段とすることもできる。このように、変形例１の弾性表面波素子位置合わせ装置は、カメラ４０を用いない簡単な機構により球状弾性表面波素子１０の配置方向の傾きの有無を検出することができるので、弾性表面波素子位置合わせ装置のコストを低減できる効果がある。
【００３３】
＜第２の実施形態＞
図４に、第２の実施形態の球状弾性表面波素子１０と椀状受け皿３０の斜視図を示す。図４の球状弾性表面波素子１０は、第１素子電極１３ａと第２素子電極１３ｂがともに下側極１１Ｓ側に偏って配置されている場合を示す。この球状弾性表面波素子１０を図５のようにカメラ４０による位置検出手段で球状弾性表面波素子１０の配向位置を検出して適正な方向に配向させるために、上側極１１Ｎの部分に金属パターンでマーク１４を形成する。そして、図５のように、カメラ４０でマーク１４を観察しつつ、素子移動機構５０で球状弾性表面波素子１０の配向位置を適正な向きに向ける。
【００３４】
また、第１の実施形態の変形例１のように、カメラ４０の代わりに位置検出用電極を位置検出手段として用いる場合は、その位置検出用電極４１ａ、４１ｂ、４１ｃを、図４の椀状受け皿３０のように、椀状受け皿３０に設置する。図４の椀状受け皿３０は、位置検出用電極以外の部分を絶縁体で形成する。そして、制御手段４２が位置検出用電極４１ａ、４１ｂ、４１ｃにより素子電極の位置を検出しつつ、球状弾性表面波素子１０を適正な位置に配向させる。次に、制御手段４２が、素子移動機構５０を球状弾性表面波素子１０に接して、素子移動機構５０を駆動することで球状弾性表面波素子１０を縦横に引きずり椀状受け皿３０中で滑らせて回転させ適正な位置に配向させる。
【００３５】
＜第３の実施形態＞
図６に、本発明の第３の実施形態の椀状受け皿３０と素子移動機構５０から成る弾性表面波素子位置合わせ装置を示す。図６（ａ）は、第３の実施形態で用いる椀状受け皿３０の斜視図であり、図６（ｂ）および図６（ｃ）は、第３の実施形態の球状弾性表面波素子１０と椀状受け皿３０の側面を示す。第３の実施形態が第１および第２の実施形態と相違する点は、椀状受け皿３０の凹面の底部に円形の開口部３０ｃを形成し、その開口部３０ｃから露出した球状弾性表面波素子１０の下側極１１Ｓの部分に１台の回転ローラーのみから成る素子移動機構５０を接触させて球状弾性表面波素子１０を押して椀状受け皿３０内で滑らせて回転させる点である。
【００３６】
（球状弾性表面波素子の位置合わせ手順）
（ステップ１）
図６（ｂ）のように、制御手段４２が、１つの回転ローラーから成る素子移動機構５０
を球状弾性表面波素子１０に接触させて、図６（ｂ）の正面に向けた回転軸５０ａの周りに素子移動機構５０の回転ローラーを回転させることで球状弾性表面波素子１０の向きを変える。
（ステップ２）
次に、制御手段４２が、素子移動機構５０を上下機構５０ｂで下降させて球状弾性表面波素子１０との接触を外し、素子移動機構５０の回転ローラーの回転軸５０ａを回転軸回転機構５０ｃにより水平方向に９０度回転させる。
（ステップ３）
次に、図６（ｃ）のように、制御手段４２が回転軸５０ａを図６（ｃ）の左右方向に向け、素子移動機構５０を上下機構５０ｂで上昇させて球状弾性表面波素子１０に接触させ、次に、制御手段４２が、素子移動機構５０の回転ローラーを駆動し回転軸５０ａの周りに回転させることで球状弾性表面波素子１０の向きを変える。
【００３７】
本実施形態では、ステップ２で素子移動機構５０を上下機構５０ｂで下降させる以前に、素子移動機構５０を球状弾性表面波素子１０に接触させたまま回転ローラーの回転軸５０ａを任意の角度で回転させることで球状弾性表面波素子１０を水平方向に回転させるようにすることも可能である。本実施形態は、以上のように、１台の素子移動機構５０のみで、球状弾性表面波素子１０を２軸の周りに回転させることができ、回転機構が簡単である効果がある。また、素子移動機構５０の回転ローラーの回転軸５０ａを水平方向に回転させる回転軸回転機構５０ｃにより、素子移動機構５０に接触させた球状弾性表面波素子１０を水平方向にも回転させることができ、結局３軸の周りに回転させることができる効果がある。
【００３８】
＜第４の実施形態＞
図７に、本発明の第４の実施形態の椀状受け皿とＸＹテーブル５１とテーブル回転機構５２から成る素子移動機構の側面図を示す。第４の実施形態は第３の実施形態のように底部に円形の開口部３０ｃを有する椀状受け皿３０を用いる。第４の実施形態が第１、第２、第３の実施形態と相違する点は、素子移動機構として回転ローラーの代わりにＸＹテーブル５１を用い、椀状受け皿３０の底部の開口部３０ｃから露出した球状弾性表面波素子１０の下側極１１Ｓの部分をＸＹテーブル５１の面に接させて、球状弾性表面波素子１０をＸＹテーブル５１で水平方向（ＸＹ方向）に引きずることで椀状受け皿３０内で滑らせて回転させて配向させる点である。
【００３９】
（球状弾性表面波素子の位置合わせ手順）
（ステップ１）
図７のＸＹテーブル５１から成る素子移動機構の上面を椀状受け皿３０の底部の開口部３０ｃから露出した球状弾性表面波素子１０の下側極１１Ｓの部分に接触させる。そして、制御手段４２がＸＹテーブル５１を水平方向の２軸方向（ＸＹ方向）に動かし球状弾性表面波素子１０の下側極１１Ｓの部分を引きずることで球状弾性表面波素子１０を椀状受け皿３０内で滑らせて回転させて配向を調整する。
（ステップ２）
また、ステップ１の動作と同時に制御手段４２がテーブル回転機構５２を駆動し、ＸＹテーブル５１を水平方向（ＸＹ面内）で回転させることでＸＹテーブル５１に接触させた球状弾性表面波素子１０を水平方向に回転させる。なお、予め、球状弾性表面波素子１０を水平方向の適正な方向に回転させておき、その球状弾性表面波素子１０を椀状受け皿３０に降下させてから本実施形態の弾性表面波素子位置合わせ装置で位置を合わせるようにすることで、本実施形態のテーブル回転機構５２およびこのステップ２の処理を省略することができる。
【００４０】
本実施形態は、ＸＹテーブル５１から成る素子移動機構に球状弾性表面波素子１０を接
触させた状態で、制御手段４２が球状弾性表面波素子１０を２軸方向に送る動作を同時に行うことが出来るので、制御手段４２が球状弾性表面波素子１０の配向処理を速やかに行える効果がある。また、テーブル回転機構５２も併用すると、水平方向の回転動作も、それ以外の動作と同時に行え、球状弾性表面波素子１０の配向処理を速やかに行える効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施形態の球状弾性表面波素子と、それを保持する椀状受け皿の斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の弾性表面波素子位置合わせ装置の側面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の変形例１の弾性表面波素子位置合わせ装置の側面図及び平面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の球状弾性表面波素子と、それを保持する椀状受け皿の斜視図である。
【図５】本発明の第２の実施形態の弾性表面波素子位置合わせ装置の側面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態の弾性表面波素子位置合わせ装置の位置合わせ機構の構成と動作を示す図である。
【図７】本発明の第４の実施形態の弾性表面波素子位置合わせ装置の位置合わせ機構の側面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０・・・球状弾性表面波素子
１１・・・圧電体基材
１１Ｎ・・・上側極
１１Ｓ・・・下側極
１２・・・周回領域
１３・・・素子電極
１３ａ・・・第１素子電極
１３ｂ・・・第２素子電極
１４・・・マーク
１５・・・弾性表面波発生部
１５Ｎ・・・上側櫛型電極
１５Ｓ・・・下側櫛型電極
２０・・・ホルダ
３０・・・椀状受け皿
３０ａ、３０ｃ・・・開口部
３０ｂ・・・取り付け部
４０・・・カメラ
４１ａ・・・第１の位置検出用電極
４１ｂ・・・第２の位置検出用電極
４１ｃ・・・第３の位置検出用電極
４１ｄ・・・第４の位置検出用電極
４１ｅ・・・第５の位置検出用電極
４２・・・制御手段
５０・・・素子移動機構
５０ａ・・・回転軸
５０ｂ・・・上下機構
５０ｃ・・・回転軸回転機構
５１・・・ＸＹテーブル
５２・・・テーブル回転機構
Ｍ・・・モータ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、球状弾性表面波素子の配向を調整する位置合わせ装置および位置合わせ方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１のように、球状弾性表面波素子は、水晶やニオブ酸リチウム等の圧電体基材の直径が１ｍｍから１０ｍｍ程度の球状に形成される。その球面に櫛型電極対を形成し、櫛型電極間に高周波電界を印加することで圧電体基材の表面に弾性表面波を発生させ、その弾性表面波を圧電体基材の球面の円環状の周回領域で、圧電体基材の結晶のＺ軸に垂直な平面と球面の交線に沿った周回領域を周回させる。この弾性表面波の周波数や上記圧電体基材の上記周回領域を構成している材料やその周回領域の曲率等がある条件を満たしていると、弾性表面波は周回領域の範囲外に拡散することなく周回領域の範囲内を繰り返し周回して伝搬する。この球状弾性表面波素子は、特許文献２のように、上記周回領域に所定の物質を付着させる感応膜を形成し、この感応膜に所定の物質が付着した場合に、その物質の量に応じて上記周回領域を周回する弾性表面波の周回時間（即ち、周回速度）が遅くなることを利用して所定物質の存在を感知する物質のセンサーとして用いる。
【０００３】
この球状弾性表面波素子の径は開発の進行に伴い徐々に小さくなり、現在は１ｍｍ程度に径が小さくなっている。そのように径が小さいことと球状であるため、球状弾性表面波素子の取り扱いが難しい問題がある。更に、所定の物質の量を測定する為の感応膜は、多くの場合、１回目の測定の際に感応膜に付着された所定の物質が速やかに上記感応膜から分離せず、次回の測定の際に、前回の測定のときから感応膜に残留していた物質が影響を与えるため、測定の度に球状弾性表面波素子を新鮮な感応膜を有する素子に頻繁に交換する必要がある。そのための球状弾性表面波素子をホルダに速やかに着脱する作業が必要であった。
【０００４】
この球状弾性表面波素子をホルダに装着する際には、特許文献３では、球状弾性表面波素子を支持体で吸着して持ち上げ、球状弾性表面波素子の位置から少しずらした位置のホルダの凹面に降下させ自重でホルダの凹面に嵌るように回転させる。そのようにして球状弾性表面波素子を転がして回転させてホルダ上で配向させる方法が開示されていた。
【０００５】
以下に公知文献を記す。
【特許文献１】国際公開番号ＷＯ０１／０４５２５５号公報
【特許文献２】特開２００３−２９４７１３号公報
【特許文献３】特開２００６−３００６２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献３の技術では、球状弾性表面波素子をホルダに装着する際に球状弾性表面波素子をホルダの凹面の中心から少しずらした位置から降下させ自重で凹面に嵌るように球状弾性表面波素子を転がして回転させて配向させるが、球状弾性表面波素子を最適な位置に配向させるためには凹面からの球状弾性表面波素子の取り出しと降下を数回繰り返す必要があるので、配向を適正な位置に調整するまで多くの時間を要する問題があった。
【０００７】
本発明は、かかる従来の技術における問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、弾性表面波素子を球状のままで用い、球状弾性表面波素子の径が小さくても球
状弾性表面波素子の適正な位置への配向を速やかに行うことができる弾性表面波素子位置合わせ装置を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、この課題を解決するために、球面に形成した素子電極を有する球状弾性表面波素子を椀状受け皿で保持して配向を調整する弾性表面波素子位置合わせ装置であって、前記素子電極の位置を検出する位置検出手段を有し、前記椀状受け皿の底部に開口部を有し、前記開口部に露出した前記球状弾性表面波素子に接して前記球状弾性表面波素子を移動させ前記椀状受け皿内で滑らせて回転させて配向させる素子移動機構を有することを特徴とする弾性表面波素子位置合わせ装置である。
【０００９】
また、本発明は、上記位置検出手段により得た上記素子電極の位置データに基づき上記素子移動機構を駆動する制御手段を有することを特徴とする上記の弾性表面波素子位置合わせ装置である。
【００１０】
また、本発明は、上記素子移動機構が回転ローラーから成ることを特徴とする上記の弾性表面波素子位置合わせ装置である。
【００１１】
また、本発明は、上記素子移動機構がＸＹテーブルから成ることを特徴とする上記の弾性表面波素子位置合わせ装置である。
【００１２】
また、本発明は、球面に形成した素子電極を有する球状弾性表面波素子を椀状受け皿で保持して配向を調整する弾性表面波素子の位置合わせ方法であって、前記椀状受け皿の底部に開口部を設け、素子移動機構を前記開口部に露出した前記球状弾性表面波素子に接させて前記球状弾性表面波素子を移動させ前記椀状受け皿内で滑らせて回転させて配向させることを特徴とする弾性表面波素子の位置合わせ方法である。
【００１３】
また、本発明は、位置検出手段が上記素子電極の位置を検出し、制御手段が上記位置検出手段により得た上記素子電極の位置データに基づき上記素子移動機構を駆動することを特徴とする上記の弾性表面波素子の位置合わせ方法である。
【００１４】
また、本発明は、上記素子移動機構が回転ローラーから成ることを特徴とする上記の弾性表面波素子の位置合わせ方法である。
【００１５】
また、本発明は、上記素子移動機構がＸＹテーブルから成ることを特徴とする上記の弾性表面波素子の位置合わせ方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の弾性表面波素子位置合わせ装置は、球状弾性表面波素子を椀状受け皿で保持し、また、その椀状受け皿の底部には球状弾性表面波素子の下側を露出させる開口部を形成し、そこから露出した球状弾性表面波素子に素子移動機構を接触させたので、球状弾性表面波素子をそれに接触させた素子移動機構で押すことで、椀状受け皿で保持した球状弾性表面波素子を速やかに適正位置に配向できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態の弾性表面波素子位置合わせ装置を図１から図３を参照して詳細に説明する。図１に、第１の実施形態の球状弾性表面波素子１０と、それを保持する椀状受け皿３０の斜視図を示す。本実施形態は、球状弾性表面波素子１０を、金属板あるいは金属めっきした絶縁樹脂シートで形成した椀状の窪みを有する椀状受け皿３０で
保持する。椀状受け皿３０には、球状弾性表面波素子１０の球面に曲率を合わせた椀状の窪みの底に開口部３０ａを形成する。図２に、球状弾性表面波素子１０と、それを設置する椀状受け皿３０と回転ローラーの素子移動機構５０による位置合わせ機構から成る弾性表面波素子位置合わせ装置の側面図を示す。椀状受け皿３０はホルダ２０で保持する。この位置合わせ機構は、弾性表面波装置に球状弾性表面波素子１０を設置するために、予め球状弾性表面波素子１０の配向を調整する機構に適用できる。
【００１８】
（球状弾性表面波素子）
球状弾性表面波素子１０は、図１に示すように、直径が約１ｍｍの球状の圧電体基材１１を主要な部分とする。この圧電体基材１１は圧電性材料で形成され、圧電性材料として例えば水晶、ＬｉＮｂＯ3（ニオブ酸リチウム）やＬｉＴａＯ3（タンタル酸リチウム）、ＢＳＯ（ビスマスシリコンオキサイド）、ランガサイト等が用いられる。この圧電体基材１１は、特開２００３−１１５７４４号公報の図４および段落００５３から００５４に示されている結晶のＺ軸を有する。この結晶のＺ軸が圧電体基材１１の上側の面に交差する点を上側極１１Ｎとし、Ｚ軸が圧電体基材１１の下側の面に交差する点を下側極１１Ｓとする。
【００１９】
その圧電体基材１１の、上側極１１Ｎと下側極１１Ｓの間の球面に、圧電体基材１１の中心を通り結晶のＺ軸に垂直な平面に沿った円環状の周回領域１２を有する。周回領域１２には、弾性表面波の周回のため必要な幅を確保する。周回領域１２のその幅は、弾性表面波の周波数に依存するが、例えば直径１ｍｍの圧電体基材１１に１５０ＭＨｚの弾性表面波を周回させる場合に、圧電体基材１１の直径の概ね１／４から１／３程度を必要とする。この周回領域１２に、周回領域１２の幅の大きさの下側極１１Ｓ側の下側櫛型電極１５Ｓを第１素子電極１３ａと一体の導体パターンで圧電体基材１１の球面に形成する。更に、下側櫛型電極１５Ｓに上側極１１Ｎ側で対向する上側櫛型電極１５Ｎを、第２素子電極１３ｂと一体の導体パターンで圧電体基材１１の球面に形成する。これらの一対の導体パターンは圧電体基材１１の球面に金属めっきパターンにより形成することで、上側櫛型電極１５Ｎと下側櫛型電極１５Ｓの一対による弾性表面波発生部１５を形成する。この弾性表面波発生部１５の上側櫛型電極１５Ｎと下側櫛型電極１５Ｓの間に高周波電界を印加することで周回領域１２に沿って周回する弾性表面波を発生させる。このとき、球状弾性表面波素子１０の弾性表面波の振動伝達経路は、圧電体基材１１の直径の４分の１から３分の１の幅の周回領域１２内に限定され、上側極１１Ｎと下側極１１Ｓには弾性表面波が伝わらない。そのため、上側極１１Ｎと下側極１１Ｓの部分の球面に圧力が加えられても影響が無く弾性表面波を伝達させることができる。
【００２０】
図１の球状弾性表面波素子１０は、その第２素子電極１３ｂや第１素子電極１３ａの金属めっき部分をエッチングしたパターンでマーク１４を形成し、そのマーク１４で、球状弾性表面波素子１０の椀状受け皿３０への配置位置（配向）を判別させ球状弾性表面波素子１０を位置合わせする基準にする。
【００２１】
球状弾性表面波素子１０の周回領域１２には、例えば、特定の蛋白質と結合する抗体から成る感応膜を形成しておく。また、例えば、水素分子を検出する弾性表面波装置では、周回領域１２に、真空環境中でパラジウム・ニッケル合金の薄膜を約３０ｎｍの厚さに蒸着して感応膜を形成する。周回領域１２に感応膜としてパラジウム・ニッケル合金の薄膜を形成した球状弾性表面波素子１０は、濃度１０ｐｐｍから１００％までの水素濃度を検出するガスセンサとして用いる。その他に、周回領域１２にその他の特定の分子に結合する感応膜を形成することで、気体中の微少量の匂い分子を検出する匂いセンサを構成することもできる。
【００２２】
球状弾性表面波素子１０の第２素子電極１３ｂと第１素子電極１３ａに４０ＭＨｚから
５５０ＭＨｚの矩形波の電気パルスを加え、例えば４５ＭＨｚの近傍のＲＦバースト信号を印加する。このＲＦバースト信号は、更に、上側櫛型電極１５Ｎと下側櫛型電極１５Ｓから成る弾性表面波発生部１５に印加される。これにより圧電体基材１１の周回領域１２内に弾性表面波が発生する。その弾性表面波を周回領域１２内を１回から５００回ほど周回させ、周回して戻って来た弾性表面波を、弾性表面波検出部を兼ねる弾性表面波発生部１５で検出する。弾性表面波が弾性表面波発生部１５に戻る時間は球状弾性表面波素子１０の周回領域１２の感応膜に物質が結合することで変わる現象を利用することで球状弾性表面波素子１０の周回領域１２の感応膜への物質の結合の有無を検出する。
【００２３】
同一環境により正確に測定するためには以下のように弾性表面波装置を構成する。すなわち、第１の球状弾性表面波素子１０を用意し、その周回領域１２の感応膜に被分析溶液を塗布して蛋白質を結合させ、更に、蛋白質を結合させない第２の球状弾性表面波素子１０を用意する。そして、第１の球状弾性表面波素子１０での測定結果と、第２の球状弾性表面波素子１０での測定結果を比較し、両者の違いを検出することで蛋白質を検出する弾性表面波装置を構成することができる。
【００２４】
（椀状受け皿）
図１に示す椀状受け皿３０は、銅やアルミニウム、金等の金属で形成する椀状受け皿３０、あるいは、エポキシ樹脂から成る皿形状の全面に金属めっきした椀状受け皿３０である。椀状受け皿３０には、球状弾性表面波素子１０の球面と一致する曲率の湾曲した凹面を形成し、その凹面の底部に球状弾性表面波素子１０の底部を露出させる切り込みを有する開口部３０ａを有する。この椀状受け皿３０の取り付け部３０ｂを円板状のフランジに形成する。椀状受け皿３０の円板状のフランジを成す取り付け部３０ｂを下からホルダ２０で支えて保持する。
【００２５】
（弾性表面波素子の位置合わせ手順）
（ステップ１）
本実施形態の弾性表面波素子位置合わせ装置が、先ず、図２のように、球状弾性表面波素子１０を、その上側極１１Ｎの部分を真空ピンセットでつまんで、椀状受け皿３０に降下させる。
（ステップ２）
次に、カメラ４０から成る位置検出手段が、球状弾性表面波素子１０の上側極１１Ｎの位置に形成したマーク１４を読み込み、そのカメラ４０が読み込んだ画像データを制御手段４２が画像処理することでマーク１４の位置を検出する。これにより、制御手段４２が、球状弾性表面波素子１０の配向状態を自動的に検出する。
（ステップ３）
また、椀状受け皿３０の切り込み状の開口部３０ａの下に露出した球状弾性表面波素子１０に、２つのモータＭで駆動する回転ローラーによる素子移動機構５０を接触させる。そして、制御手段４２が、検出したマーク１４の位置に基づき、球状弾性表面波素子１０の適正な位置を演算し、２つの素子移動機構５０を駆動することでそれに接する球状弾性表面波素子１０を縦横に移動させ椀状受け皿３０内で滑らせて回転させて適正な向きに配向させる。
（ステップ４）
次に、この球状弾性表面波素子１０を、その上側極１１Ｎの部分を真空ピンセットでつまんで、椀状受け皿３０から取り出す。次に、この球状弾性表面波素子１０をつまんだ真空ピンセットを水平方向に回転させて球状弾性表面波素子１０を適正な方向に向け、弾性表面波装置のホルダに設置し弾性表面波装置の製品を組み立てる。
【００２６】
本実施形態の弾性表面波素子の位置合わせ方法は、弾性表面波装置の製品の椀状受け皿３０に球状弾性表面波素子１０を設置した後に、その球状弾性表面波素子１０の配向を調
整する機構に適用することもできる。その場合は、先のステップ４の工程を先に行ってから、製品の椀状受け皿３０でステップ１からステップ２の処理を工程を行う。
【００２７】
また、本実施形態の弾性表面波素子の位置合わせ方法は以下のようにすることもできる。すなわち、先のステップ２において、位置検出手段のカメラ４０が読み込んだマーク１４の画像を表示手段に表示し、ステップ３において、操作者が、表示手段に表示された画像を目視で観察しつつ、手動で素子移動機構５０を駆動して球状弾性表面波素子１０を椀状受け皿３０内で滑らせて回転させて適正な位置に配向させることもできる。
【００２８】
こうして、本実施形態の弾性表面波素子位置合わせ装置は、椀状受け皿３０の底に開口部３０ａを設けることで、この椀状受け皿３０に球状弾性表面波素子１０を設置した後に、その開口部３０ａの下から、素子移動機構５０で、開口部３０ａの下に露出した球状弾性表面波素子１０を押して椀状受け皿３０中で滑らせて回転させることで速やかに適正な配向位置に向けることができる効果がある。なお、椀状受け皿３０は、球状弾性表面波素子１０をその中で滑らせて回転させことができるものであれば良く、必ずしも内面の曲率半径を球状弾性表面波素子１０の球面の曲率半径に一致させないでも良い。例えば、三角錐の内面を成す斜面のスルホールから成る椀状受け皿３０を用い、その内面の円環状の線に球状弾性表面波素子１０を接させて保持する椀状受け皿３０を用いても良い。
【００２９】
（変形例１）
図３（ａ）に、第１の実施形態の変形例１の、球状弾性表面波素子と椀状受け皿の側面図を示し、図３（ｂ）に、それを上側から観察した平面図を示す。変形例１では、図１のような上側極１１Ｎの部分に第２素子電極１３ｂを有する球状弾性表面波素子１０を以下のようにして配向させる。図３のように、球状弾性表面波素子１０の素子電極の位置検出手段を、第１の位置検出用電極４１ａと、第２の位置検出用電極４１ｂと第３の位置検出用電極４１ｃ、そして第４の位置検出用電極４１ｄと第５の位置検出用電極４１ｅで構成する。第１の位置検出用電極４１ａに、テストのための電流を供給するテストピンを用いる。図３（ｂ）の平面図のように、第２の位置検出用電極４１ｂと第３の位置検出用電極４１ｃと第４の位置検出用電極４１ｄと第５の位置検出用電極４１ｅは、第１の位置検出用電極４１ａのテストピンに電気接続する第２素子電極１３ｂとの電気接続の有無を検査することで、第２素子電極１３ｂの位置ずれを検査するために用いる。
【００３０】
（ステップ１）
第１の位置検出用電極４１ａを球状弾性表面波素子１０の上側極１１Ｎの部分の第２素子電極１３ｂに接触させる。図３（ｂ）のように、第２の位置検出用電極４１ｂと第３の位置検出用電極４１ｃを、球状弾性表面波素子１０の第２素子電極１３ｂの左右の端部に接する位置に配置し、第４の位置検出用電極４１ｄと第５の位置検出用電極４１ｅを、球状弾性表面波素子１０の第２素子電極１３ｂの前後の端部に接する位置に配置する。このように位置検出手段の各電極を配置することで、球状弾性表面波素子１０の配置の方向が傾くと、例えば、第２の位置検出用電極４１ｂあるいは第３の位置検出用電極４１ｃが第２素子電極１３ｂから外れ、その電極と第１の位置検出用電極４１ａが電気接続しないことにより、球状弾性表面波素子１０の配置方向の左右方向への傾きの有無を検出することができる。また、第４の位置検出用電極４１ｄあるいは第５の位置検出用電極４１ｅが第２素子電極１３ｂから外れ、その電極と第１の位置検出用電極４１ａが電気接続しないことにより、球状弾性表面波素子１０の配置方向の前後方向への傾きの有無を検出することができる。これにより、制御手段４２が、球状弾性表面波素子１０の配向状態を自動的に検出する。
（ステップ２）
次に、椀状受け皿３０の切り込み状の開口部３０ａの下に露出した球状弾性表面波素子１０に素子移動機構５０を接触させ、制御手段４２が２つの素子移動機構５０を駆動させ
て、それに接する球状弾性表面波素子１０を縦横に引きずり椀状受け皿３０中で滑らせて回転させる。そして、制御手段４２が、球状弾性表面波素子１０の第２の位置検出用電極４１ｂと第３の位置検出用電極４１ｃが、それぞれの第２素子電極１３ｂに接するまで球状弾性表面波素子１０を回転させる。
【００３１】
この変形例１は、弾性表面波装置の製品の椀状受け皿３０に球状弾性表面波素子１０を設置した後に球状弾性表面波素子１０の配向を調整する機構に適用でき、第１の位置検出用電極４１ａを、弾性表面波装置の製品における第２素子電極１３ｂと電気接続させる電極で併用することもできる。
【００３２】
なお、第２の位置検出用電極４１ｂと第３の位置検出用電極４１ｃと第４の位置検出用電極４１ｄと第５の位置検出用電極４１ｅは、適度に近接した２つの端子が素子電極に接触して通電することで素子電極の存在を検出するようにした電極対で構成しても良い。更に、これらの位置検出用電極の代わりに、素子電極の金属の有無を検出する金属センサーを用いて素子電極の位置検出手段とすることもできる。このように、変形例１の弾性表面波素子位置合わせ装置は、カメラ４０を用いない簡単な機構により球状弾性表面波素子１０の配置方向の傾きの有無を検出することができるので、弾性表面波素子位置合わせ装置のコストを低減できる効果がある。
【００３３】
＜第２の実施形態＞
図４に、第２の実施形態の球状弾性表面波素子１０と椀状受け皿３０の斜視図を示す。図４の球状弾性表面波素子１０は、第１素子電極１３ａと第２素子電極１３ｂがともに下側極１１Ｓ側に偏って配置されている場合を示す。この球状弾性表面波素子１０を図５のようにカメラ４０による位置検出手段で球状弾性表面波素子１０の配向位置を検出して適正な方向に配向させるために、上側極１１Ｎの部分に金属パターンでマーク１４を形成する。そして、図５のように、カメラ４０でマーク１４を観察しつつ、素子移動機構５０で球状弾性表面波素子１０の配向位置を適正な向きに向ける。
【００３４】
また、第１の実施形態の変形例１のように、カメラ４０の代わりに位置検出用電極を位置検出手段として用いる場合は、その位置検出用電極４１ａ、４１ｂ、４１ｃを、図４の椀状受け皿３０のように、椀状受け皿３０に設置する。図４の椀状受け皿３０は、位置検出用電極以外の部分を絶縁体で形成する。そして、制御手段４２が位置検出用電極４１ａ、４１ｂ、４１ｃにより素子電極の位置を検出しつつ、球状弾性表面波素子１０を適正な位置に配向させる。次に、制御手段４２が、素子移動機構５０を球状弾性表面波素子１０に接して、素子移動機構５０を駆動することで球状弾性表面波素子１０を縦横に引きずり椀状受け皿３０中で滑らせて回転させ適正な位置に配向させる。
【００３５】
＜第３の実施形態＞
図６に、本発明の第３の実施形態の椀状受け皿３０と素子移動機構５０から成る弾性表面波素子位置合わせ装置を示す。図６（ａ）は、第３の実施形態で用いる椀状受け皿３０の斜視図であり、図６（ｂ）および図６（ｃ）は、第３の実施形態の球状弾性表面波素子１０と椀状受け皿３０の側面を示す。第３の実施形態が第１および第２の実施形態と相違する点は、椀状受け皿３０の凹面の底部に円形の開口部３０ｃを形成し、その開口部３０ｃから露出した球状弾性表面波素子１０の下側極１１Ｓの部分に１台の回転ローラーのみから成る素子移動機構５０を接触させて球状弾性表面波素子１０を押して椀状受け皿３０内で滑らせて回転させる点である。
【００３６】
（球状弾性表面波素子の位置合わせ手順）
（ステップ１）
図６（ｂ）のように、制御手段４２が、１つの回転ローラーから成る素子移動機構５０
を球状弾性表面波素子１０に接触させて、図６（ｂ）の正面に向けた回転軸５０ａの周りに素子移動機構５０の回転ローラーを回転させることで球状弾性表面波素子１０の向きを変える。
（ステップ２）
次に、制御手段４２が、素子移動機構５０を上下機構５０ｂで下降させて球状弾性表面波素子１０との接触を外し、素子移動機構５０の回転ローラーの回転軸５０ａを回転軸回転機構５０ｃにより水平方向に９０度回転させる。
（ステップ３）
次に、図６（ｃ）のように、制御手段４２が回転軸５０ａを図６（ｃ）の左右方向に向け、素子移動機構５０を上下機構５０ｂで上昇させて球状弾性表面波素子１０に接触させ、次に、制御手段４２が、素子移動機構５０の回転ローラーを駆動し回転軸５０ａの周りに回転させることで球状弾性表面波素子１０の向きを変える。
【００３７】
本実施形態では、ステップ２で素子移動機構５０を上下機構５０ｂで下降させる以前に、素子移動機構５０を球状弾性表面波素子１０に接触させたまま回転ローラーの回転軸５０ａを任意の角度で回転させることで球状弾性表面波素子１０を水平方向に回転させるようにすることも可能である。本実施形態は、以上のように、１台の素子移動機構５０のみで、球状弾性表面波素子１０を２軸の周りに回転させることができ、回転機構が簡単である効果がある。また、素子移動機構５０の回転ローラーの回転軸５０ａを水平方向に回転させる回転軸回転機構５０ｃにより、素子移動機構５０に接触させた球状弾性表面波素子１０を水平方向にも回転させることができ、結局３軸の周りに回転させることができる効果がある。
【００３８】
＜第４の実施形態＞
図７に、本発明の第４の実施形態の椀状受け皿とＸＹテーブル５１とテーブル回転機構５２から成る素子移動機構の側面図を示す。第４の実施形態は第３の実施形態のように底部に円形の開口部３０ｃを有する椀状受け皿３０を用いる。第４の実施形態が第１、第２、第３の実施形態と相違する点は、素子移動機構として回転ローラーの代わりにＸＹテーブル５１を用い、椀状受け皿３０の底部の開口部３０ｃから露出した球状弾性表面波素子１０の下側極１１Ｓの部分をＸＹテーブル５１の面に接させて、球状弾性表面波素子１０をＸＹテーブル５１で水平方向（ＸＹ方向）に引きずることで椀状受け皿３０内で滑らせて回転させて配向させる点である。
【００３９】
（球状弾性表面波素子の位置合わせ手順）
（ステップ１）
図７のＸＹテーブル５１から成る素子移動機構の上面を椀状受け皿３０の底部の開口部３０ｃから露出した球状弾性表面波素子１０の下側極１１Ｓの部分に接触させる。そして、制御手段４２がＸＹテーブル５１を水平方向の２軸方向（ＸＹ方向）に動かし球状弾性表面波素子１０の下側極１１Ｓの部分を引きずることで球状弾性表面波素子１０を椀状受け皿３０内で滑らせて回転させて配向を調整する。
（ステップ２）
また、ステップ１の動作と同時に制御手段４２がテーブル回転機構５２を駆動し、ＸＹテーブル５１を水平方向（ＸＹ面内）で回転させることでＸＹテーブル５１に接触させた球状弾性表面波素子１０を水平方向に回転させる。なお、予め、球状弾性表面波素子１０を水平方向の適正な方向に回転させておき、その球状弾性表面波素子１０を椀状受け皿３０に降下させてから本実施形態の弾性表面波素子位置合わせ装置で位置を合わせるようにすることで、本実施形態のテーブル回転機構５２およびこのステップ２の処理を省略することができる。
【００４０】
本実施形態は、ＸＹテーブル５１から成る素子移動機構に球状弾性表面波素子１０を接
触させた状態で、制御手段４２が球状弾性表面波素子１０を２軸方向に送る動作を同時に行うことが出来るので、制御手段４２が球状弾性表面波素子１０の配向処理を速やかに行える効果がある。また、テーブル回転機構５２も併用すると、水平方向の回転動作も、それ以外の動作と同時に行え、球状弾性表面波素子１０の配向処理を速やかに行える効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施形態の球状弾性表面波素子と、それを保持する椀状受け皿の斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の弾性表面波素子位置合わせ装置の側面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の変形例１の弾性表面波素子位置合わせ装置の側面図及び平面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の球状弾性表面波素子と、それを保持する椀状受け皿の斜視図である。
【図５】本発明の第２の実施形態の弾性表面波素子位置合わせ装置の側面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態の弾性表面波素子位置合わせ装置の位置合わせ機構の構成と動作を示す図である。
【図７】本発明の第４の実施形態の弾性表面波素子位置合わせ装置の位置合わせ機構の側面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０・・・球状弾性表面波素子
１１・・・圧電体基材
１１Ｎ・・・上側極
１１Ｓ・・・下側極
１２・・・周回領域
１３・・・素子電極
１３ａ・・・第１素子電極
１３ｂ・・・第２素子電極
１４・・・マーク
１５・・・弾性表面波発生部
１５Ｎ・・・上側櫛型電極
１５Ｓ・・・下側櫛型電極
２０・・・ホルダ
３０・・・椀状受け皿
３０ａ、３０ｃ・・・開口部
３０ｂ・・・取り付け部
４０・・・カメラ
４１ａ・・・第１の位置検出用電極
４１ｂ・・・第２の位置検出用電極
４１ｃ・・・第３の位置検出用電極
４１ｄ・・・第４の位置検出用電極
４１ｅ・・・第５の位置検出用電極
４２・・・制御手段
５０・・・素子移動機構
５０ａ・・・回転軸
５０ｂ・・・上下機構
５０ｃ・・・回転軸回転機構
５１・・・ＸＹテーブル
５２・・・テーブル回転機構
Ｍ・・・モータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
球面に形成した素子電極を有する球状弾性表面波素子を椀状受け皿で保持して配向を調整する弾性表面波素子位置合わせ装置であって、前記素子電極の位置を検出する位置検出手段を有し、前記椀状受け皿の底部に開口部を有し、前記開口部に露出した前記球状弾性表面波素子に接して前記球状弾性表面波素子を移動させ前記椀状受け皿内で滑らせて回転させて配向させる素子移動機構を有することを特徴とする弾性表面波素子位置合わせ装置。
【請求項２】
前記位置検出手段により得た前記素子電極の位置データに基づき前記素子移動機構を駆動する制御手段を有することを特徴とする請求項１記載の弾性表面波素子位置合わせ装置。
【請求項３】
前記素子移動機構が回転ローラーから成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の弾性表面波素子位置合わせ装置。
【請求項４】
前記素子移動機構がＸＹテーブルから成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の弾性表面波素子位置合わせ装置。
【請求項５】
球面に形成した素子電極を有する球状弾性表面波素子を椀状受け皿で保持して配向を調整する弾性表面波素子の位置合わせ方法であって、前記椀状受け皿の底部に開口部を設け、素子移動機構を前記開口部に露出した前記球状弾性表面波素子に接させて前記球状弾性表面波素子を移動させ前記椀状受け皿内で滑らせて回転させて配向させることを特徴とする弾性表面波素子の位置合わせ方法。
【請求項６】
位置検出手段が前記素子電極の位置を検出し、制御手段が前記位置検出手段により得た前記素子電極の位置データに基づき前記素子移動機構を駆動することを特徴とする請求項５記載の弾性表面波素子の位置合わせ方法。
【請求項７】
前記素子移動機構が回転ローラーから成ることを特徴とする請求項５又は６に記載の弾性表面波素子の位置合わせ方法。
【請求項８】
前記素子移動機構がＸＹテーブルから成ることを特徴とする請求項５又は６に記載の弾性表面波素子の位置合わせ方法。
【請求項１】
球面に形成した素子電極を有する球状弾性表面波素子を椀状受け皿で保持して配向を調整する弾性表面波素子位置合わせ装置であって、前記素子電極の位置を検出する位置検出手段を有し、前記椀状受け皿の底部に開口部を有し、前記開口部に露出した前記球状弾性表面波素子に接して前記球状弾性表面波素子を移動させ前記椀状受け皿内で滑らせて回転させて配向させる素子移動機構を有することを特徴とする弾性表面波素子位置合わせ装置。
【請求項２】
前記位置検出手段により得た前記素子電極の位置データに基づき前記素子移動機構を駆動する制御手段を有することを特徴とする請求項１記載の弾性表面波素子位置合わせ装置。
【請求項３】
前記素子移動機構が回転ローラーから成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の弾性表面波素子位置合わせ装置。
【請求項４】
前記素子移動機構がＸＹテーブルから成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の弾性表面波素子位置合わせ装置。
【請求項５】
球面に形成した素子電極を有する球状弾性表面波素子を椀状受け皿で保持して配向を調整する弾性表面波素子の位置合わせ方法であって、前記椀状受け皿の底部に開口部を設け、素子移動機構を前記開口部に露出した前記球状弾性表面波素子に接させて前記球状弾性表面波素子を移動させ前記椀状受け皿内で滑らせて回転させて配向させることを特徴とする弾性表面波素子の位置合わせ方法。
【請求項６】
位置検出手段が前記素子電極の位置を検出し、制御手段が前記位置検出手段により得た前記素子電極の位置データに基づき前記素子移動機構を駆動することを特徴とする請求項５記載の弾性表面波素子の位置合わせ方法。
【請求項７】
前記素子移動機構が回転ローラーから成ることを特徴とする請求項５又は６に記載の弾性表面波素子の位置合わせ方法。
【請求項８】
前記素子移動機構がＸＹテーブルから成ることを特徴とする請求項５又は６に記載の弾性表面波素子の位置合わせ方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−５８２６４（Ｐ２００９−５８２６４Ａ）
【公開日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２２３９５９（Ｐ２００７−２２３９５９）
【出願日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]