(57)【要約】【課題】ミラーの連結部の剛性を高めるとともに、慣性モーメントを小さくし、高速高精度で駆動可能とする。【解決手段】アクチュエータの出力軸６に固定したミラー１を揺動動作させ、ミラー１に入射する光を所望の方向に反射させるスキャナ装置１００において、ミラー１と一体に成形され、出力軸６の直径と同寸の直径部分を有する円柱形状部１ａと、軸方向に沿って形成された取り付け孔２ｃを有し、当該取り付け孔２ｃに円柱形状部１ａと出力軸６の取り付け側端部６ｂがそれぞれ差し込まれ、両者を第１および第２のボルト３ａ，３ｂと第１および第２のナット４ａ，４ｂにより締め付けて固定する連結部材２とを備え、連結部材２を介してミラー１と出力軸６を一体に連結した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータの出力軸に固定したミラーを揺動動作させ、前記ミラーに入射する光を所望の方向に反射させるスキャナ装置において、
前記ミラーと一体に成形され、前記出力軸の直径と同寸の直径部分を有する円柱形状部と、
軸方向に沿って形成された取り付け孔を有し、当該取り付け孔に前記円柱形状部と前記出力軸の端部がそれぞれ差し込まれ、両者をボルトとナットにより締め付けて固定する連結部材と、
を備えたことを特徴とするスキャナ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のスキャナ装置において、
前記ボルトは、前記出力軸の中心軸に関して点対称に配置された第１および第２のボルトであり、
前記第１および第２のボルトは、前記中心軸に垂直な方向から前記取り付け孔内の前記円柱形状部と前記出力軸の端部を貫通して第１および第２のナットによりそれぞれ前記連結部材と一体に締結されること
を特徴とするスキャナ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のスキャナ装置において、
前記円柱形状部に前記第１のボルトの挿通孔が形成され、
前記出力軸の端部に前記第２のボルトの挿通孔または挿通溝が形成されていること
を特徴とするスキャナ装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のスキャナ装置において、
前記ボルトとナットの締め付け部、および当該締め付け部から前記中心軸に関し９０度位相がずれた連結部材の表面が平面状に面取りされていること
を特徴とするスキャナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アクチュエータの出力軸に固定したミラーを揺動動作させ、ミラーに入射する光を所望の方向に反射させるスキャナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の小型化、高密度実装化に伴い、プリント基板は複数の基板を積層した多層配線基板が主流となっている。多層配線基板では、上下に積層された基板間の導電層を電気的に接続する必要がある。そこで、多層配線基板の絶縁層に下層の導電層に達するビアホール（孔）を形成し、ビアホールの内部に導電性メッキを施すことにより、上下に積層された基板間の導電層を電気的に接続している。
【０００３】
ビアホールの形成には、ビアホールの微細化に伴い、高出力のＣＯ２レーザやＹＡＧの高調波を利用したＵＶレーザが使用される。また、ミラー（ガルバノミラー）とｆθレンズを組み合せたビームスキャン光学系を用いてレーザ光を走査させることにより高速加工を実現している。
【０００４】
このような高速加工を実現したスキャナ装置として例えば本出願人の出願に係る特許第４６７４１８３号公報（特許文献１）に記載された発明が公知である。
【０００５】
この発明は、アクチュエータの出力軸に固定したミラーを揺動動作させ、前記ミラーに入射する光を所望の方向に反射させるスキャナ装置において、前記ミラーを支持する支持部材の一方の端部の中心に前記出力軸に係合する孔を、他方の端部に深さ方向が前記孔の中心軸方向で幅方向が前記中心軸に関して対称である溝をそれぞれ備え、前記溝に前記ミラーを嵌合させるとともに、前記支持部材を、前記中心軸に垂直な面を境にして前記ミラーを支持するホルダ部と前記出力軸に係合するマウント部とに分割し、両者を軸線方向が前記中心軸と平行で、前記中心軸に関して点対称の位置に配置したボルトで締結したことを特徴とするものである。
【０００６】
そして、この構成により、固定により生じるミラー反射面の歪みがほとんどなく、また、コイルの温度上昇の影響をほとんど受けないので、加工品質が向上するという効果を奏している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４６７４１８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記特許文献１に記載された発明では、ミラーを支持する支持部材を、中心軸に垂直な面を境にしてミラーを支持するホルダ部と出力軸に係合するマウント部とに分割し、両者を軸線方向が前記中心軸と平行で、前記中心軸に関して点対称の位置に配置したボルトで締結し、これにより前記効果を得ている。
【０００９】
しかし、例えば特許文献１の実施例２では、ミラーはミラーホルダ（マウント部材）とマウントアダプタを介してガルバノスキャナに連結されている。この実施例２における連結構造では、
１）ミラーホルダの一方の端部に形成されたコの字形の溝にミラーを嵌め込み、接着剤（例えば、エポキシ系接着剤）によりマウント部材に固定する。  
２）マウントアダプタをスキャナ装置の出力軸の端部に圧入し、両者を摩擦結合する。  ３）ミラーホルダのミラー取り付け側とは逆側の平坦面と、マウントアダプタの出力軸への取り付け側とは逆側の平坦面とを突き合わせ、ミラーホルダのミラー取り付け側の端面からマウントアダプタ側に形成されたねじ孔にミラーホルダに形成された孔を通して固定ねじを挿入して締め付ける。  
というようにしてミラーを出力軸と一体化している。
【００１０】
しかし、接着剤で接着する場合、ミラーが高速で出力軸と一体に揺動するため、接着部の剛性が問題となる。また、剛性を確保しようとすると、接着面積を大きくとる必要があり、接着面積を大きくとると慣性モーメントが大きくなる。慣性モーメントが大きくなると、その分、高速高精度で動作させることが難しくなる。
【００１１】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、ミラーの連結部の剛性を高めるとともに、慣性モーメントを小さくし、高速高精度で駆動可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決するため、本発明は、アクチュエータの出力軸に固定下ミラーを揺動動作させ、前記ミラーに入射する光を所望の方向に反射させるスキャナ装置において、前記ミラーと一体に成形され、前記出力軸の直径と同寸の直径部分を有する円柱形状部と、軸方向に沿って形成された取り付け孔を有し、当該取り付け孔に前記円柱形状部と前記出力軸の端部がそれぞれ差し込まれ、両者をボルトとナットにより締め付けて固定する連結部材と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ミラーの連結部の剛性を高めるとともに、慣性モーメントを小さくし、高速高精度で駆動することができる。  
なお、前記以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明によって明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係るスキャナ装置の斜視図である。
【図２】スキャナ装置の要部の分解斜視図である。
【図３】平面形状を中心軸に対して対称に形成したミラーの６面図である。
【図４】平面形状を中心軸に対して非対称に形成したミラーの６面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明は、ミラー自体に連結部を一体に形成し、接着剤を使用することなく出力軸にボルトにより機械的に締結できるようにし、連結部の剛性を高め慣性モーメントを小さくしたことを特徴とする。
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態に係るスキャナ装置の斜視図、図２はスキャナ装置の要部の分解斜視図である。
【００１８】
これらの図において、スキャナ装置１００は、ガルバノスキャナ５とミラー１とから構成されている。ガルバノスキャナ５のケース５ａの内部には図示を省略するアクチュエータとアクチュエータの出力軸（揺動軸）６とその回転角度を検出するセンサ（２個の検出部を備えるデジタル式光学ロータリエンコーダ：不図示）等が配置されている。出力軸６は、ガルバノスキャナ５内に配置された一対の軸受により揺動自在に支持されている。なお、ミラー１の外形は図１と図２では異なり、図１は出力軸６の中心軸Ｏを通るミラー１の反射面に垂直な線に対して対称な形状の例、図２は非対称な形状の例である。図１と図２では、ミラー１の形状が異なるだけでその他の各部は同一である。なお、中心軸Ｏは、出力軸６の中心を軸方向に通る仮想線であり、出力軸６の揺動軸（揺動中心）と一致する。
【００１９】
アクチュエータはコイルと永久磁石とから構成されており、磁界中の磁力線の方向は出力軸６の回転軸線に直交する方向である。そして、コイルに駆動電流を通電すると、ローレンツ力により磁力線と直交する部分のコイル導線に回転方向の駆動トルクが作用し、出力軸６が揺動回転する。
【００２０】
ミラー１は、連結部材２を介してガルバノスキャナ５の出力軸６に連結されている。図２に示すようにミラー１の連結部材２側の端部は、ミラー１本体から突出し、出力軸６と同一の直径寸法であって断面小判形の円柱形状部１ａとなっている。円柱形状部１ａの円周部には、ミラー１の反射面１ａと平行に第１のボルト３ａの挿通孔１ｂが中心軸Ｏに対して垂直な方向に貫通している。
【００２１】
出力軸６の連結部材２側の取り付け側端部６ｂには、同じく第２のボルト３ｂが挿通される溝部６ａが中心軸Ｏに対して垂直に、かつ前記挿通孔１ｂと同一の位相で形成されている（このときの溝部６ａの第２のボルト３ｂの中心に対応する線が溝部６ａの軸線６ａｏである）。なお、溝部６ａに代えて円柱形状部１ａの挿通孔１ｂと同様の挿通孔（このときの挿通孔の中心の軸線が前記軸線６ａｏに対応する。）でもよい。前記挿通孔１ｂの直径および溝部６ａの溝幅は第２のボルト３が挿通されるに足る最小の径もしくは幅であればよい。
【００２２】
連結部材２は、図２に示すように出力軸６とミラー１とを連結するためのものであるが。この連結には第１および第２のボルト３ａ，３ｂと第１および第２のナット４ａ，４ｂを使用する。そのため、前記挿通孔１ｂの軸線１ｂｏと平行かつ中心軸Ｏに垂直に第１および第２の軸線２ａｏ，２ｂｏが位置するように、第１および第２のボルト３ａ，３ｂの第１および第２の挿通孔２ａ，２ｂが形成されている。第２の挿通孔２ｂは、その第２の軸線２ｂｏが出力軸６を連結したときに溝部６ａの軸線６ａｏと一致するように形成されている。
【００２３】
第１および第２の挿通孔２ａ，２ｂの形成部の外面には、第１および第２のボルト３ａ，３ｂに第１および第２のナット４ａ，４ｂをそれぞれ装着するための座が中心軸Ｏと平行な第１および第２の面２ｄ，２ｅとして形成されている。また、これらの面２ｄ，２ｅと９０度位相がずれた位置に中心軸Ｏに平行で、かつ互いに平行な第３および第４の面２ｆ，２ｇが形成されている。さらに、連結部材２には、中心軸Ｏと平行な取り付け孔２ｃが形成されている。取り付け孔２ｃはミラー１の被連結部である円柱形状部１ａおよび出力軸６の取り付け側端部６ｂが挿入され、摩擦結合するために前記円柱形状部１ａおよび出力軸６の直径よりもわずかに大径（数μｍ程度）に形成されている。
【００２４】
このように各部が構成されたスキャナ装置１００では、連結部材２の取り付け孔２ｃの一端に円柱形状部１ａを挿入し、他端に出力軸６の溝部６ａの形成端（取り付け側端部６ｂ）を挿入する。そして、挿通孔１ｂの軸線１ｂｏと第１の挿通孔２ａの第１の軸線２ａｏとを一致させ、溝部６ａの軸線６ａｏと第２の軸線２ｂｏとを一致させる。次いで、第１の挿通孔２ａに第１の面２ｄ側から第１のボルト３ａを挿入し、第１のボルト３ａの挿入側とは逆側の第２の面２ｅ側から第２の挿通孔２ｂに第２のボルト３ｂを挿入する。
【００２５】
第１および第２のねじ２ａ，２ｂの先端がそれぞれ第２の面２ｅおよび第１の面２ｄから突出すると、その先端部に第１および第２のナット４ａ，４ｂを嵌め、予め設定された同一のトルクで締め付ける。連結部材１ａはこの締め付けにより弾性変形し、連結部材２の取り付け孔２ｃ内で円柱形状部１ａと出力軸６の取り付け側端部６ｂは摩擦結合し、強固に連結保持される。これにより、ミラー１と出力軸６は、連結部材２を介して機械的に一体となる。
【００２６】
このようにスキャナ装置１００を構成すると、弾性変形するのは連結部材２だけで、ボルト３ａ，３ｂを強固に締結した状態でもミラー１に与える応力は、限りなく零に抑制される。そのため、反射面１ａの平坦度が損なわれることはなく、ミラー１単体の状態とほとんど同じである。
【００２７】
このように構成した本実施形態に係るスキャナ装置１００と前述した前記公知技術の実施例２の構造のスキャナ装置のミラーと連結部材の慣性モーメントを比較すると、本実施形態に係るものは、公知技術のものに対して慣性モーメントが１／２以下となった。この場合、ミラー１の形状および大きさは本実施形態では図１のものであり、比較例では前記特許文献１の図２のものである。
【００２８】
なお、慣性モーメントの計算では、出力軸６の径は同一とし、必要なミラー１の取り付け強度を確保するという条件で計算した。
【００２９】
本実施形態における図１あるいは特許文献１の図１および図２に記載されているようにミラー１の反射面１ａの平面形状は中心軸Ｏに対して対称に形成されるのが一般的である。しかし、図２に示すように非対称とすることもできる。これは、ミラー１に入射される図示しないビームの当たり方が非対称なので、ミラー１をできるだけ小さくし、その分の慣性モーメントの低減を図ったものである。
【００３０】
図３は平面形状を中心軸Ｏに対して対称に形成したミラーの６面図、図４は非対称に形成したミラーの６面図である。
【００３１】
図３および図４において、（ａ）はミラー１を反射面１ｃ側から見た正面図、（ｂ）は下面図、（ｃ）は平面図、（ｄ）は左側面図、（ｅ）は右側面図、（ｆ）は背面図である。
【００３２】
これらの図において、図３では、同図（ａ）に示すように正面から見て中心軸Ｏを対称軸として角部が丸く面取りされた長方形として形成され、上下が対称である。これに対し、図４では、同図（ａ）に示すように図３（ａ）の下側の部分が全体に丸く形成され、下側の面積が小さくなっている。
【００３３】
両者ともに背面には、複数の溝（背面溝）１ｄと、この背面溝を規定するリブ状の梁（背面梁）１ｅが中心軸Ｏに沿って形成されている軸部１ｆから斜めに傾いた方向に平行に設けられている。軸部１ｆは断面長方形であり、ミラー１の長手方向の全長にわたって設けられ、連結部材２側に連結部１ａが突出している。
【００３４】
このように背面溝１ｄと背面梁１ｅとを組み合わせると、反射面１ｃを薄くした上で、強度を確保することができ、ミラー自体の慣性モーメントを低下させることができる。また、放熱面積も大きくなるので、駆動コイルの発熱がミラー１側に伝達されたとしても、大きな空冷効果を見込むことができる。尚、図４の形状が非対称なミラーにおいては、背面溝１ｄの形成を非対称にして、連結部１ａの回転中心Ｏとミラーの慣性主軸を合わせている。
【００３５】
以上のように、本実施形態によれば、以下のような効果を奏する。
【００３６】
１）  本実施形態では、アクチュエータの出力軸６に固定したミラー１を揺動動作させ、前記ミラー１に入射する光を所望の方向に反射させるスキャナ装置１００において、前記ミラー１と一体に成形され、前記出力軸６の直径と同寸の直径部分を有する円柱形状部１ａと、軸方向に沿って形成された取り付け孔２ｃを有し、当該取り付け孔２ｃに前記円柱形状部１ａと前記出力軸６の取り付け側端部６ｂがそれぞれ差し込まれ、両者を第１および第２のボルト３ａ，３ｂと第１および第２のナット４ａ，４ｂにより締め付けて固定する連結部材２とを備えている。
【００３７】
この構成によれば、ミラー１が第１および第２のボルト３ａ，３ｂと第１および第２のナット４ａ，４ｂにより連結部材２に固定されているので、ミラー１の出力軸６との連結部の剛性を高めることができる。また、連結部材２を介し第１および第２のボルト３ａ，３ｂと第１および第２のナット４ａ，４ｂにより出力軸６と締結されているので、径方向の寸法が最小で済み、慣性モーメントを小さくすることができる。
【００３８】
慣性モーメントを小さくなるので、揺動駆動する駆動力が小さくて済み、その分高速高精度でミラーを駆動することができる。また、駆動力が小さくて済むことから、スキャナ装置１００を駆動する電力消費もその分抑えることが可能となる。その結果、コイルからの発熱量も、その分小さくなり、ミラー１に対する熱の影響も低減することができる。
【００３９】
ミラー１の円柱形状部１ａで連結部材２に連結し、当該連結部分に負荷が加わるだけなので、ミラー１の反射面１ｃの平坦度が損なわれることがなく、高精度のスキャンが可能となる。
【００４０】
２）ボルトは、出力軸６の中心軸Ｏに関して点対称に配置された第１および第２のボルト３ａ，３ｂであり、第１および第２のボルト３ａ，３ｂは、中心軸Ｏに垂直な方向から取り付け孔２ｃ内に挿入されている円柱形状部１ａと出力軸６の端部６ｂを貫通して第１および第２のナット４ａ，４ｂにより連結部材２と一体に締結されるので、連結部材２が弾性変形し、円柱形状部１ａと出力軸６の端部６ｂが摩擦結合により強固に連結される。これにより、１）で挙げた効果を確実に得ることができる。
【００４１】
３）円柱形状部１ａに第１のボルト３ａの挿通孔１ｂが形成され、出力軸６の端部６ｂに第２のボルト３ｂの挿入孔または溝部６ａが形成されているので、ミラー１と出力軸６との連結を容易に行うことができる。
【００４２】
４）第１および第２のボルト３ａ，３ｂ、第１および第２のナット４ａ，４ｂの締め付け部、および当該締め付け部から前記中心軸に関し９０度位相がずれた連結部材の表面が、平面状に面取りされた第１ないし第４の面２ｄ，２ｅ，２ｆ，２ｇとなっているので、第１および第２のボルト３ａ，３ｂ、第１および第２のおよびナット４ａ，４ｂを確実に締め付けることができるとともに、慣性モーメントを小さくすることができる。
【００４３】
なお、特許請求の範囲における出力軸は本実施形態では符号６に、ミラーは符号１に、スキャナ装置は符号１００に、円柱形状部は符号１ａに、取り付け孔は符号２ｃに、ボルトは第１のボルトおよび第２のボルト３ａ，３ｂに、ナットは第１および第２のナット４ａ，４ｂに、連結部材は符号２に、第１のボルトは符号３ａに、第２のボルトは符号３ｂに、中心軸は符号Ｏに、第１のナットは符号４ａに、第２のナットは符号４ｂに、第１のボルト３ａの挿通孔は符号１ｂに、第２のボルト３ｂの挿通溝は符号６ａに、面取りされた連結部材の表面は第１ないし第４の面２ｄ，２ｅ，２ｆ，２ｇに、それぞれ対応する。
【００４４】
さらに、本発明は前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。前記実施形態は、好適な例を示したものであるが、当業者ならば、本明細書に開示の内容から、各種の代替例、修正例、変形例あるいは改良例を実現することができ、これらは添付の特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４５】
６  出力軸
１  ミラー
１ａ  円柱形状部
１ｂ  第１のボルトの挿通孔
２  連結部材
２ｃ  取り付け孔
２ｄ，２ｅ，２ｆ，２ｇ  面
３ａ  第１のボルト
３ｂ  第２のボルト
４ａ  第１のナット
４ｂ  第２のナット
６ａ  第２のボルトの挿通溝
１００  スキャナ装置
Ｏ  中心軸
【図１】
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【図２】
2014063036.tif 000004
【図３】
2014063036.tif 000005
【図４】
2014063036.tif 000006