ナノメートル単位の位置決めにピエゾステージを使う｜分解能・ストローク・制御方式で選ぶ国内メーカー【2026年版】

ナノメートル単位の位置決めは、一般的なねじとモータのステージでは難しい領域です。ピエゾステージは、圧電素子の伸びを使って、この細かさで位置を決めます。

この記事では、国内でピエゾステージを作る掲載メーカーの公式情報から、選び方を整理します。

ピエゾステージのしくみと特徴

ピエゾステージは、圧電素子に電圧をかけたときの伸びで動きます。メカノトランスフォーマは、圧電素子の特徴を公式に説明しています。

• 比較的低い電圧で所要の変位を発生させ、電気から機械へのエネルギー変換効率が高い
• 発生する力は大きい（10mm×10mm断面の素子で350kgfの例）
• 変位は数μmから40μm程度と小さい
• 電圧と変位がほぼ比例するが、ヒステリシスがあるため正確な変位には変位センサが必要

力は大きいが動ける距離が短い、というのがピエゾの性格です。ストロークを広げる機構や、センサで位置を測る制御が、製品ごとの違いになります。

国内のピエゾステージメーカーを比べる

掲載15社のうち、ピエゾのステージや機構を公式に載せているメーカーです。得意な領域がそれぞれ違います。

メーカー	本社	公式の記載
THKプレシジョン	東京都大田区	超精密位置決めピエゾステージ、1nmの超高分解能とミリ秒の高速応答。カスタマイズを1品から
メステック	埼玉県和光市	1・2・3軸、透過窓付き、高速応答・高剛性、ステッピングピエゾ、チルト、対物レンズフォーカス用、耐油、干渉計用。ドライバ・コントローラ・変位計も自社製
メカノトランスフォーマ	東京都千代田区	変位を数倍から数十倍に拡大するメカトランス、ピエゾアシストステージ。特殊仕様設計と共同開発
神津精機	神奈川県川崎市	ピエゾステージ（カタログPDF記載。標準直動ステージはストローク6μm〜500μm、分解能1nm〜20nm）、開口付き・回転・チルトのピエゾステージ、ドライバ・コントローラ
ワイヤード	東京都狛江市	ナノ分解能ピエゾ位置決めステージ

THKプレシジョンはTHKグループ、メステックは電子計測器から出発したメーカー、メカノトランスフォーマは変位拡大の機構に強いメーカーです。用途に近い製品を持つメーカーから相談してください。

用途別のピエゾステージ

ピエゾステージは、用途に合わせて形が分かれています。公式に挙げられている用途と製品を対応させます。

用途	製品の例（公式の記載）
AFM・半導体検査・分析機器	THKプレシジョンの超精密位置決めピエゾステージ
顕微鏡の試料観察	メステックの透過窓付きピエゾステージ
オートフォーカス	THKプレシジョンのフォーカシングポジショナ、メステックの対物レンズフォーカス用
ミラーの角度	THKプレシジョンのミラーチルト（サブμrad分解能）、メステックのチルト機構付ステージ
超精密加工	THKプレシジョンの加工用ステージ（ダイヤモンドバイト微細送り、FTS）、メステックの加工機用耐油ピエゾステージ
干渉計	メステックの干渉計用ピエゾステージ

同じピエゾでも、試料を載せるのか、レンズを動かすのか、工具を動かすのかで構造が違います。用途を最初に伝えると、適した形の製品を提案してもらえます。

オープンループとクローズドループ

ピエゾのヒステリシスを補うには、位置をセンサで測って制御するクローズドループが使われます。メステックは、コントローラをオープンループ制御とクローズドループ制御に分けて案内しています。

• オープンループ: 電圧で動かす。簡単だが、ヒステリシスの分だけ位置がずれる
• クローズドループ: 変位センサで位置を測って補正する。正確な位置決めに向く
• メステックは静電容量型変位計・センサープローブも自社製
• メカノトランスフォーマは、正確な変位が要求される場合は変位センサが必要と説明

ナノメートルの位置を保証したいなら、クローズドループを前提に選んでください。センサとコントローラまで同じメーカーでそろうと、調整の手間が減ります。

ストロークを伸ばす工夫

ピエゾの弱点は、動ける距離が短いことです。ストロークを伸ばすための工夫が、メーカーごとにあります。

• メカノトランスフォーマ: てこの原理などで変位を数倍から数十倍に拡大する変位拡大機構（メカトランス）
• メステック: ステッピングピエゾステージで、微小変位とロングストロークを両立
• THKプレシジョン: 数十mmの可動全域をナノレベルで位置決めするピエゾモータステージ（スケール内蔵）と、コアレスリニアモータの精密ロングストロークステージを持つ
• テクノハンズ: 超音波モータの直動ステージは分解能0.1μmから選べ、ストロークはXDT70-155で15mm

長い移動はリニアモータやねじのステージで行い、最後だけピエゾで追い込む組み合わせも一般的です。2つのステージを重ねる場合は、全体の剛性と高さも確かめてください。

特注で機構から作り込む

ピエゾの用途は装置ごとに違い、既製品では寸法や動きが合わないことがよくあります。特注に対応するメーカーの公式の記載です。

メーカー	特注・カスタマイズの記載
THKプレシジョン	日本製・自社開発のステージメーカーとして、カスタマイズを1品から設計製作。初回構想図案から最終図へ
メステック	企画から製造まで自社一貫。カタログ製品のカスタマイズ、他社製品との組み合わせ、OEM/ODM
メカノトランスフォーマ	標準タイプ以外の特殊仕様設計・試作、駆動回路を含めた設計、構造シミュレーションのみの依頼、長期的な共同開発

メステックは、海外メーカー製品では難しいカタログ製品のカスタマイズも比較的低コストで提案できると書いています。国内メーカーに頼むと、打ち合わせと修正のやり取りがしやすい利点があります。

ドライバ・コントローラ・センサまでそろえる

ピエゾステージは、駆動用のドライバ（高電圧アンプ）と、位置を測るセンサ、制御するコントローラがあって初めて性能が出ます。周辺機器を自社で作っているかも比較点です。

メーカー	周辺機器（公式の記載）
メステック	ピエゾドライバ、ピエゾコントローラ（オープンループ・クローズドループ）、静電容量型変位計・センサープローブ
メカノトランスフォーマ	ピエゾ用ドライバ、駆動回路を含めた設計
THKプレシジョン	ミリグラムの微小な力を検知するマイクロフォースセンサ

ステージ、ドライバ、センサを別々のメーカーで買うと、相性の調整に時間がかかります。一式で相談できるメーカーを選ぶと、立ち上げが早くなります。

ピエゾを導入するときに確かめること

ピエゾステージは扱いに独特の注意点があります。導入前に確かめておきたい項目です。

• 電圧と変位の関係（ヒステリシス）を、どの制御で補正するか
• 載せるものの重さで、応答速度がどれだけ落ちるか
• 温度変化による位置のずれ（ドリフト）をどう扱うか
• 油や真空など特殊な環境で使えるか（メステックは油の中で使える耐油型を持つ）
• ケーブルやコネクタの取り回しと、ドライバの設置場所

いずれも、カタログだけでは分からないことが多い項目です。デモや評価機で、実際の重さと環境で確かめてください。

THKプレシジョンは、打ち合わせに必要に応じて技術担当者が同席し、対応可否の判断や代替案を直接相談できると記載しています。

ピエゾステージを選ぶ前に決める数字

最後に、ピエゾステージを相談する前に決めておきたい数字をまとめます。

1. 必要なストロークと分解能
2. 載せるものの重さと、必要な応答速度
3. 軸の数と、透過窓や中空が要るか
4. オープンループで足りるか、クローズドループが要るか
5. 使う環境（大気、油の中、真空）

メステックは加工時の油の中で使える耐油ピエゾステージを持っています。環境が特殊な場合も、まず条件を伝えて相談してください。