平面グレーティング刻印機における刻印プロセス中、圧電セラミックアクチュエータのヒステリシス非線形特性に起因する微小位置決め精度低下問題に対し、分割Prandtl-Ishlinskii（PI）モデルに基づく複合制御誤差補償法を提案し、グレーティング刻印の段差位置決め精度と安定性を向上させた。グレーティングの段差微小位置誤差監視および補正システムを設計し、分割PIモデルで非線形挙動を構築、最小二乗法を用いて圧電セラミックアクチュエータのヒステリシス特性を同定し、逆モデルをフィードフォワード補償素子として使用、閉ループフィードバック制御と組み合わせて複合制御戦略を形成し、動的誤差補正を実現した。実験データは、PI逆モデルのフィードフォワード補償を用いない場合に比べて、グレーティングの刻線位置誤差が±20 nmから±10 nm以内に低減されたことを示した。溝の一貫性を保証し、グレーティング刻印段差位置誤差補正に適しており、高密度グレーティング製造の信頼できる技術支援を提供する。今後の研究は、位置決め精度向上のためのスマートアルゴリズム統合最適化に注力し、曲面グレーティングや可変ピッチ刻印への技術展開を探索する予定である。

グレーティング刻印機;微小位置決めシステム;位置決め精度;P-Iモデル;圧電